1990—2020年福建省茶叶生产时空格局演变及影响因素

叶尚钰，黄斯喆，张 敏，林明水，王佳韡，伍世代

(福建师范大学文化旅游与公共管理学院，福建 福州 350117)

福建茶叶生产具有悠久的历史，自然条件优越，不管是在国内生产还是出口都占有重要的地位[1].福建地处南亚热带与中亚热带交汇，温度和水分条件好，茶叶生产具有明显的气候优势.福建省的茶叶种类齐全，拥有绿茶、乌龙茶、红茶、白茶、花茶5个大类，并已基本形成了闽南、闽北的乌龙茶区，闽东绿茶区，闽西北的多类茶区[2].茶叶也是福建省传统的出口创汇产业，2020年福建省茶叶出口数量达22.01 kt，与2010年18.3 kt相比增加了20.27%.因此，理清福建省茶叶生产的空间变化规律，有助于推进中国茶叶研究的深入.

茶叶种植已经成为茶区经济发展和茶农生活质量提高的优势产业[3].目前关于茶叶产业的研究日益增多，主要包括了茶叶生产的时空变化和茶叶生产的聚集程度、茶叶生产因素等方面.在生产格局的研究中，学者运用了多种时空分析和产业分析方法，且多从全国、区域、省域、县域4个尺度展开了研究[4].在全国尺度上，Liu等[5]、肖智等[6-7]、吴芹瑶等[8]使用基尼系数、空间自相关分析方法和重心迁移等方法，发现中国茶叶生产从东部地区向中西部地区转移的趋势[5-7]，其中西南地区茶叶生产增幅最为明显[8].在区域尺度上，肖智等[9]使用重心理论分析了1984—2014年长江茶叶生产格局，发现长江茶叶生产带同样呈现了向西偏移的趋势.在省域尺度上，林正雨等[10]采用重心模型和ESDA方法，对四川省茶叶生产重心演变轨迹和空间格局进行分析；黄修杰等[4]使用重心理论和空间自相关方法对广东省的茶叶生产格局进行了研究.在县域尺度中，使用核密度分析法和重心迁移方法分析了安徽省53个区县茶叶生产的空间格局和变化规律[11].现有研究主要集中在茶叶生产的时空变化趋势以及空间聚集特征的研究，为中国茶叶生产布局的优化提供了科学的指导.

在茶叶生产的影响因素上，国内学者从茶叶种植的自然条件和社会经济等多方面进行了探讨.吴芹瑶等[8]认为茶叶生产布局是自然、社会、经济、文化和科技等方面的因素共同作用的结果.税伟等[12]分析了茶园平均高程、农民人均收入、农业人口比重、距交通道路距离等茶叶种植专业化因素对茶叶空间分异的影响.肖智等[6]研究了自然环境、土地和劳动力成本以及产业扶持政策等因素对茶叶种植面积的扩大、单产和总产量提高的作用.黄修杰等[4]探讨了自然条件、政策因素、市场需求、新技术等因素对茶产业规模的扩大和茶园规模化和标准化的影响.当前对于茶叶生产影响因素的研究主要集中在自然、社会和经济条件上，但是对于茶叶的生产条件，如化肥和农药使用量、农用机械化总动力等影响因素的研究相对较少，对茶叶种植的影响因素进行深层次地解释较为缺乏.

总体来看，现有研究多集中在从不同区域尺度研究茶叶生产的空间集聚和时空演变趋势上，但是针对不同时期茶叶种植面积和单产对于总产量变化贡献度，以及总产量变化的影响因素研究较少，尤其是以我国茶叶重要产区的福建省研究更为少见.鉴于此，本文以福建省为案例地，使用对数平均分解法(LMDI)、重心迁移理论、灰色关联分析法等方法，分析福建省近30年茶叶生产格局演变的趋势及其影响因素，并进一步量化面积和单产对于茶叶产量的贡献度，希望能够为优化福建省茶叶生产布局提供科学的决策依据.

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

1990—2020年福建省及各地市的茶叶产量、种植面积等数据来源于《福建省统计年鉴》以及福建省各地市统计年鉴，茶叶进出口数据来源于中国海关.并针对个别地市年份数据缺失的情况，采用反距离加权法(IDW)进行插值运算而得出.鉴于平潭县(平潭综合试验区)在2013年由福州市管辖升格为福建省直管，出于时空考虑的一致性，以2010年福建省行政区划为基础进行分析.福建省市县矢量数据来自国家基础地理信息数据库.

1.2 研究方法

1.2.1 对数平均迪式分解法(LMDI)

对数平均迪式分解法(logarithmic mean weigh division index method,LMDI)是新加坡学者Ang等[13]提出，最初用于能源分解研究.刘玉等[14]在前人研究的基础上，建立了粮食生产因素分解的对数平均迪氏指数模型(LMDI).其一般方法是将影响粮食生产总量的因素分解为粮食种植面积和单位产量，分别分析种植面积和单位产物对生产总量的影响[15].本文采用对数平均迪式分解法(LMDI)，定量分析福建省茶叶种植面积和茶叶单位产量对总产量的影响，具体计算公式如下：

ΔPi=ΔPSi+ΔPYi，

(1)

式中：ΔPi表示i地区茶叶生产的总产量变化；ΔPSi和ΔPYi分别表示茶叶种植面积和单产变化所带来的茶叶生产总产量的变化，反映了对于茶叶生产的总产量贡献.将ΔPSi、ΔPYi进一步分解：

(2)

式中：Poi和Pti分别表示i地区茶叶生产期初和期末的产量；Soi和Sti分别表示i地区期初和期末的播种面积；Yoi和Yti分别表示i地区期初和期末茶叶生产的单位产量.当某一因素计算结果为正时，该因素对茶叶生产总产量影响为正向效应，反之则为负向效应.

1.2.2 重心迁移模型

产业重心引用于力学重心的概念，是指某种产业在区域内的空间分布的重心[16].随着区域经济的不断发展，产业重心也会发生变化[17].本文借助产业重心的方法，分析福建省茶叶种植面积和产量的重心迁移轨迹，分析茶叶种植的区域差异.具体计算公式[18]如下：

(3)

1.2.3 灰色关联法

灰色关联法是邓聚龙在20世纪80年代提出的，用于研究已知部分信息、小样本等不确定系统，依靠已知信息去推测、开发和认识现实世界，把握演变运行的规律[19].灰色关联法可以很好处理以时间为序列，分析各项因子对于参考因子的关联程度.其一般计算过程如下.

1.2.3.1 构建评价因子

在茶叶实际生产过程中，影响茶叶产量的因素很多，本文在前人研究茶叶种植影响因素的基础上[6,8,12]，从茶叶生产条件和社会经济条件2个方面展开研究.茶叶生产条件主要包括茶叶种植面积、茶叶单位产量、农用机械总动力、农药使用量；社会经济条件包括第一产业从业人员、农民人均可支配收入等因子，具体如表1所示.

表1 茶叶产量影响因素相关系数矩阵Tab.1 Correlation coefficient matrix of factors affecting tea production

1.2.3.2 数据标准化

由于系统中因素的单位(或量纲)不同，需要对数据进行标准化处理(或无量纲处理).本文采用无量纲化功效系数极值法，即对于系数与序列极小值之差除以序列极大值与极小值之差.对所有数据进行标准化处理，处理后的序列数值分布在(0，1)内.

1.2.3.3 计算关联系数

将处理后的标准化系数，计算绝对绝对值差值Δ0i(k).再根据绝对差值Δ0i(k)计算关联系数ξ0i(k)，具体计算公式如下.

(4)

式中:Δmin为序列极小值，Δmax为极大值，ρ是分辨系数，用于减少极大值过大所引起的失真，一般ρ取值0.5，ξ0i(k)为k时刻的因素i的关联系数.

1.2.3.4 关联度计算

在实际运算中，采用近似公式：

(5)

式中:n为因子数量，γ为关联度.

2 结果分析

2.1 时序演变特征

2.1.1 茶叶总产量持续不断增长

1990—2020年，福建省茶叶总产量从58.2 kt增长到461.4 kt，增长率为692.78%，显示了福建省茶叶总产量较快的增长速度.从图1可以看出，福建省茶叶生产总产量大致上可以划分为3个阶段.第一阶段从1990—2000年，总产量呈现缓慢性增长，共增长了67.80 kt，这与茶叶单产的变化规律基本保持一致.第二阶段从2001—2010年，这一阶段为波动性增长期，这一阶段共增长了132.29 kt.第三阶段为2011—2020年，总产量呈现迅速增长的特征，共增长了203.11 kt.

图1 1990—2020年福建省茶叶种植面积和产量变化趋势Fig.1 Trends of tea planting area and output in Fujian Province from 1990 to 2020

1990—2020年，福建省茶叶种植面积迅速增加，从116.74 khm2增长到223.94 khm2，增长率为91.83%.由图1可以看出，福建省的茶叶种植面积同样可以划分为3个阶段，这与总产量的规律基本保持一致.第一阶段1990—2000年，福建省茶叶种植面积呈现波动性增长，总体增长幅度不大，增长了12.47 khm2.第二阶段2001—2010年，这一阶段属于快速增长阶段，茶叶种植面积增长了56.03 khm2.第三阶段从2011—2020年，属于稳定增长阶段，茶叶种植面积增长了38.7 khm2.

2.1.2 贡献度分析

为了进一步分析福建省茶叶总产量和播种面积、单产之间的关系，采用LMDI模型计算1990—2020年福建省茶叶生产播种面积和单产对茶叶总产量的贡献度，具体计算及结果如图2所示.大致上可以分为3个阶段.第一阶段1990—2000年，这一阶段茶叶总产量的增长主要是受茶叶种植面积扩大的影响为主，其中种植面积贡献了总产量增长的61.06 kt，单产的增长贡献了总产量增长的6.74 kt.第二阶段2001—2010年，这一阶段种植面积和单产呈现波动性增长，二者贡献差距不大，分别贡献了总产量增长的64.07 kt和68.22 kt.第三阶段2011—2020年，这一阶段总产量的增长主要还是受到了种植面积增加的影响，种植面积贡献了136.20 kt，单产贡献了66.91kt.总的来看，近30年福建省茶叶总产量增长了403 kt，其中种植面积增长贡献了总产量增长的261.33 kt，占比64.81%，因此可知种植面积的增加是1990—2020年福建省茶叶生产总产量增加的最主要因素，单产增加为次要因素.

图2 1990—2020年福建省茶叶种植面积和单产对总产量的贡献度Fig.2 Contribution of tea planting area and per unit yield to total output in Fujian Province from 1990 to 2020

2.2 茶叶生产的空间分布格局与地域分布特征

2.2.1 茶叶生产空间变化规律

由图3可以看出，福建省各地市茶叶种植面积基本上都在保持增长，从各年份的种植面积均值来看：宁德市>南平市>泉州市>三明市>漳州市>龙岩市>福州市>莆田市>厦门市.从各年份产量均值来看：宁德市>泉州市>南平市>漳州市>三明市>福州市>龙岩市>莆田市>厦门市.其中，宁德市、南平市和泉州市分别是中国的白茶、岩茶和红茶、铁观音等茶叶主要种植区域，因而这3个地级市茶叶种植面积和产量居福建省前列；而莆田市、厦门市2个地级市的市辖区面积较小，农业种植规模不大，因而茶叶产业并不发达.从年际变化来看，泉州市茶叶种植面积最为明显，茶叶种植面积由1990年的15.98 khm2增长到2020年52.42 khm2，增长率为228.04%，远远高于全省均值；福州市、龙岩市和漳州市茶叶产量增长最为明显，增长率分别为1 401.00%、1 250.42%和900.94%.

图3 1990—2020年福建省茶叶种植面积和产量空间格局Fig.3 The spatial pattern of tea planting area and production in Fujian Province from 1990 to 2020

2.2.2 茶叶生产重心迁移规律

1990—2020年福建省茶叶生产种植面积重心发生了较大规模的迁移，其移动的轨迹大致上可以分为慢—快—慢3个阶段，迁移轨迹走向大致呈现东北—西南向(见图4).第一阶段1990—2000年，种植面积重心缓慢向东北移动，从尤溪县东北侧移动到了延平区东南侧，其中1990—1995年移动距离最大移动了15.36 km，这一定程度上与宁德市、福州市等福建省东北部地级市茶叶种植面积扩张有关，1990—1995年宁德市、福州市面积分别增长了33.68%和22.23%，而其他地市增长较为缓慢，南部漳州市甚至出现了-22.25%的增长.第二阶段2000—2010年，茶叶种植面积重心呈现了快速向西南移动的趋向，并移动到了尤溪县南侧，2000—2005年和2005—2010年分别移动了25.12 km和39.36 km，这与漳州市、龙岩市等西南地级市种植面积快速增长有关，2000—2010年漳州市、龙岩市茶叶种植面积分别增长了252.71%和131.20%，而其他地级市相对而言增长幅度较低.第三阶段2010—2020年，茶叶种植面积继续缓慢向东北移动，移动到了尤溪县中部，2010—2015年和2015—2020年分别移动了11.39和17.46 km，主要原因是福建省南部地级市茶叶种植面积缩减，2010—2020年漳州市的种植面积缩减了31.62%，而北部地级市仍然呈现较快规模的增长.

图4 1990—2020年福建省茶叶种植面积和产量的重心变化Tab.4 Changes in the barycenter of tea planting area and output in Fujian Province from 1990 to 2020

1990—2020年福建省茶叶产量重心迁移方向和面积重心迁移方向基本保持一致，部分迁移轨迹出现了交叉，同样可分为慢—快—慢3个阶段，趋势走向呈现东北—西南向.第一阶段1990—2000年，茶叶产量重心缓慢向东北移动，从尤溪县东北侧移动到了延平区东南侧，1990—1995年和1995—2000年分别向北移动了16.52和14.20 km.第二阶段2000—2010年，茶叶种植产量重心的快速西南移，移动到了尤溪县南侧，2000—2005年和2005—2010年分别移动了42.17和22.90 km.第三阶段2010—2020年，这一阶段茶叶产量重心先是向东北移动了16.06 km，到达尤溪县中部，而后从2015年开始缓慢向东南移动了2.32 km.

3 影响因素分析

3.1 数据标准化结果

本文选取了1990—2020年7个指标研究福建省茶叶生产产量的影响因素，并使用无量纲化功效系数极值法对数据进行标准化处理，相应的结果如表2所示.

表2 标准化处理结果Tab.2 Standardized processing results

3.2 关联系数计算

首先求出x0与x1等各因子的绝对差值Δ0i(k).再根据绝对差值Δ0i(k)，计算关联系数ξ0i(k)和关联度γ.计算结果如表3所示.

表3 1990—2020年福建省茶叶产量和影响因素的灰色关联度Tab.3 The gray correlation degree of tea yield and influencing factors in Fujian Province from 1990 to 2020

由表3可知1990—2020年福建省茶叶产量与农民人均可支配收入的关联度最高，达到了0.94.同时茶叶单位产量、茶叶种植面积、农用机械总动力对于茶叶总产量的提升关联度也较高，分别达到了0.90、0.89、0.79.说明随着茶叶种植面积的扩大、茶叶单位产量的提高、农用机械化水平的提升，福建省茶叶总产量进一步提升.此外，茶叶总产量与化肥使用量、农药使用量、第一产业从业人员的关联度较低，说明福建省茶叶种植业在总产量提高的同时，降低了对于人工、化肥和农药的依赖度，更加注重绿色和高效的茶叶生产.

3.3 政策、经济和自然环境等其他因素进一步推动了总产量的增长

针对福建省茶叶种植时序演变等特征，通过面积和单产对总产量的贡献度，从自然环境、市场需求、政策支持、新技术的支持、茶叶出口等方面对于福建省茶叶总产量的影响因素进行进一步分析.

(1)作为一种经济作物，茶叶喜欢温暖潮湿的气候[20].福建省地处亚热带，山地面积广阔，由于地形遮蔽，与平原地区相比，夏季高海拔地区日照时间偏少，冬季偏高水热条件丰富，极利于茶叶的生长.在闽西地区，以土壤中的有机质含量较为丰富，有利于茶氨酸的合成，提高茶叶的品质.

(2)从贡献度分析结果来看，福建省茶叶产量的增加主要是因为种植面积的增长，而相应的单产影响有限.说明福建省茶叶产量的扩张主要是外部因素的影响.一方面福建作为传统茶叶消费大省，拥有浓厚的茶文化气息，每家每户都有茶具，饮茶已经成为待客会友的独特方式，这些文化背景在一定程度上促进了福建人民对于茶叶的需求[21].福建是我国特种茶叶白茶、茉莉花茶出口的主要产区[22].另外一方面，从福建统计局的公布的数据可知，福建省2020年茶叶出口金额高达4.18亿美元，相比2010年出口金额0.82亿美元，增长了409.56%，说明福建省茶叶的外贸出口也一定程度上推动了茶叶种植业的发展.

(3)新技术的应用和推广，特别是农用机械化水平的提高，大大提高了茶叶生产效率和茶叶单位产量的提高.基因工程技术一方面可以揭示茶树遗传变异规律，为培育良种提供有利条件；另一方面可以对儿茶素、高茶氨基酸等与茶叶品质密切相关的优良基因进行培育，从而改良了茶树的品种[22].茶叶深加工技术的发展，溶茶、液体茶等新式茶产品满足了人们现代快节奏的生活对饮茶方式新的需求.

(4)国家以及福建省对于福建茶产业的发展提供了强有力的支持.福建省在2012年颁布了《福建省促进茶产业发展条例》，以及2018年的《福建省人民政府办公厅关于推进绿色发展质量兴茶八条措施的通知》等文件，促进了福建省茶产业快速、高质量的发展.这些举措和各项税收优惠政策的实施，在各地形成了一批标准化、规模化的新型茶园基地，促进茶叶生产效率极大的提升.

4 结论与讨论

本文使用对数平均迪式分解法、重心迁移模型和灰色关联等方法，有效整合了1990—2020年福建省及各地市茶叶生产的种植面积、产量和单产等数据，分析了福建省及各地市过去30年的茶叶生产的时空变化特征及影响因素.主要的研究结论如下：

(1)从时序演变来看，1990—2020年福建省茶叶生产总产量逐年递增，总共增加了403.20 kt，单产持续增长，茶叶种植面积增加了107.20 khm2，总体增速较为平稳.大致可以分为3个阶段，其中茶叶总产量经历了缓慢增长、波动增长和快速增长3个阶段；茶叶种植总面积经历了波动增长、快速增长和稳定增长3个阶段.

(2)从空间分布格局来看，1990—2020年福建省各地市茶叶生产发展较快，地区差异较为明显.其中宁德市、南平市和泉州市3个地级市总产量和种植面积历年均值最高，厦门市和莆田市最低.其中泉州市茶叶种植面积增长最大，增长了228.04%；福州市、龙岩市和漳州市茶叶产量增长最为明显，分别增长了1 401.00%、1 250.42%和900.94%.

(3)从空间演化来看，福建省各时段、各地区茶叶生产水平不一，茶叶种植面积和产量基本保持同步迁移，可根据其表现的特征分为3个阶段.第一阶段1990—2000年随着福建省东北部茶叶种植面积增长高于西南方，种植面积重心和产量重心，从西南缓慢向东北移动.第二阶段2000—2010年福建省西南部地级市大幅扩张茶叶种植面积，重心开始快速向西南移动.第三阶段2010—2020年随着西南部分地级市缩减茶叶种植面积，东北部分地级市扩张，重心重新开始向东北移动.

(4)1990—2020年福建省的茶叶总产量的持续增长，种植面积的扩张为主要原因，单产增加为次要原因，其中种植面积贡献了总产量增长的261.33 kt，单产贡献了141.87 kt.政策、经济和自然环境等其他因素进一步推动了总产量的增长.在茶叶总产量的影响因素中，农民人均收入与总产量关联度最高，其他依次为茶叶单产、种植面积和农用机械总动力.同时，总产量与化肥使用量、农药使用量、第一产业从业人员的关联度较低，说明福建省在茶叶总产量提升的同时，降低了第一产业的从业人员数量、化肥和农药依赖度，更加注重绿色和高效的茶叶生产.

福建省茶叶种植历史悠久，茶叶种类较为丰富，同时具有很明显的县域特征，比如安溪县的铁观音、武夷山市的岩茶和红茶、福鼎市和政和县的白茶等等.但因数据获取原因，并未就福建省乌龙茶、红茶、白茶、绿茶和花茶等不同种类的茶叶空间格局以及县域为基础的福建茶叶生产集聚特征进行进一步研究.在未来的研究中，使用更为精确的数据可对福建省的茶叶生产展开进一步研究，促进福建省茶叶种植业的健康持续发展.