江苏省农作物种植结构时空格局演变探析

张荣天 张贇

（扬州大学 乡村振兴战略研究院，江苏 扬州 225009；第一作者：nnuzrr@163.com）

作为世界人口大国，粮食安全一直都是我国国家战略问题，同时这个问题也受到学术界的广泛关注[1-2]。农作物种植结构不仅是反映人类农业生产在空间范围内对农业生产资源的利用，也是了解作物种植结构、类型和分布特征以及对作物种植结构进行调整优化的基础[3]。近年来，全球气候变化对农作物种植结构产生了显著影响[4-6]，科学掌握农作物种植结构具有重要意义[7]。农业种植结构作为农业生产过程中的基本结构，在多种因素作用下，其种植类型会进行不同方式的重组，其演变也对农业生产要素利用效率及农业满足社会需要等方面产生深远影响[8]。学者们从不同角度研究了农作物种植结构变化，可为相关部门决策提供参考[9]。吴文斌等[10]和刘焕军等[11]发现，遥感技术的进步虽能对种植结构类型变动提供有效方法，但其对长时间序列以及大的空间尺度上的变化尚难分析。德国农业经济学家杜能首次提出农业区位论，系统分析农业如何布局；后来从经济学角度研究了农作物种植结构优化问题[12]。本研究以1980—2020 年江苏省农作物播种面积的统计资料为基础数据，利用数理统计、快速聚类分析以及地理信息系统空间分析法，分析了40 年间江苏省农作物种植结构时空变化特征及演变规律，可为新时期江苏省农作物种植结构的优化调整、合理布局提供理论依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

研究所需的数据主要来源于《江苏省农村统计年鉴（1981—2021）》，统计数据主要包含：江苏省农作物总播种面积、粮食作物总播种面积，粮食作物中播种面积最大的小麦、水稻、玉米、大豆以及经济作物中播种面积最大的油料、蔬果类等种植面积和种植比例，以1980—2020 年为时间尺度，以地级市为空间尺度，分析40 年间江苏省农作物种植结构时空演变特征。

1.2 研究方法

1.2.1 GIS 空间分析

地理信息系统GIS 具有很强的可视化显示和空间分析功能[13]。本文以1980—2020 年江苏省市级行政区划图、主要农作物的种植类型和播种面积作为基础数据，将40 年间江苏省农作物种植类型的空间分布通过ArcGIS10.2 软件绘制，同时将江苏省不同时期农作物种植结构以及时空演变特征通过GIS 可视化展现。

1.2.2 快速聚类分析

快速聚类分析是一组统计分析技术，将研究对象划分为相对同质的组，可根据研究对象的特征进行分类[14]。以1980—2020 年江苏各市小麦、水稻、玉米、大豆、油料及蔬果类等主要农作物的播种面积占农作物总播种面积的百分比为样本，占比大于30%的为单一种植型，小于30%的种植类型中从大到小组合，最多以3 种种植类型为上限，采用快速聚类分析法研究40 年间江苏省农作物种植结构类型时空分布。

2 结果与分析

2.1 江苏省农作物播种面积变化特征

1980—2020 年江苏省农作物播种面积与粮食播种面积均呈现下降趋势（图1）。其中，农作物播种面积呈现递减趋势，从1980 年的861.9 万hm2下降到2020年的748.1 万hm2，降幅13.2%；而粮食播种面积在40年间呈现波动式递减趋势，从1980 年的640.6 万hm2下降至2020 年的540.2 万hm2，降幅15.7%；其中1997—2003 年间下降趋势显著，占农作物播种面积比重下降了11.5 个百分点；2004 年始呈现出小幅递增趋势，但相比1980 年，依然表现下降趋势。具体来看，1980—1990 年农作物播种面积和粮食作物播种面积变动趋势基本一致，其中农作物播种面积下降了52.8万hm2，粮食作物播种面积下降了19.7 万hm2，两者降幅差距较小。进入2000 年以来，随着农业生产技术提高，粮食作物单产提高，在满足了马斯洛层次理论中基本生存需求后，人民生活质量不断提升，对农产品的需求更为多样。2000—2020 年，江苏省农作物总播种面积增加了7.8 万hm2，而粮食作物播种面积却下降了53.0 万hm2。

图1 1980—2020 年江苏省农作物播种面积变化曲线

由图2 可知，小麦、蔬果类播种面积40 年间呈显著增长趋势，水稻、大豆播种面积呈下降趋势，油料作物播种面积在2000 年时出现最高峰，呈倒“U”型变化，玉米播种面积基本保持稳定状态。具体变动如下：小麦播种面积呈波动式上升状态，在2003 年出现最低值，1980—2003 年降幅为5.8%，2004—2020 年播种面积从160.12 万hm2增加到220.12 万hm2，增幅为37.5%；总体上看，1980—2020 年江苏省小麦播种面积呈递增趋势，增幅为29.5%。1980—2020 年间水稻播种面积呈现下降趋势，其中1980—2003 年水稻播种面积呈现缓慢下降趋势，下降了75.7 万hm2；2004—2020 年其播种面积又呈现出稳步递增趋势，从184.09 万hm2增加到229.50 万hm2，增幅为24.7%。玉米播种面积40 年间基本保持稳定，年平均播种面积保持在45.00 万hm2左右。大豆播种面积呈现稳步下降趋势，从1980 年32.52万hm2下降至2020 年19.64 万hm2，下降了39.6%。油料作物播种面积呈先增加后减少态势。蔬果类作物是40 年间江苏省播种面积增加最快的农作物，播种面积由18.13 万hm2增加至144.38 万hm2。

图2 1980—2020 年江苏省主要农作物播种面积变化

2.2 江苏省主要农作物种植比例变化情况

由图3 可见，40 年间江苏省粮食作物播种面积占农作物播种面积的比例呈先下降后上升趋势，而经济作物播种面积占比呈先增加后减少的趋势。其中，小麦、水稻播种面积占比均在2003 年大幅度下降，小麦从1980 年的30.1%下降到2003 年的25.3%，之后有所提升，总体上小麦播种面积占比呈现缓慢递增趋势。水稻播种面积占比从1980 年到2003 年呈下降态势，降幅为18.7 个百分点；2003—2020 年呈现一定的提升态势，增幅为7.2 个百分点，水稻播种面积比例总体表现为下降趋势。玉米播种面积比例较稳定，保持在7.0%左右。大豆播种面积比例总体呈下降趋势，由1980 年的5.8%下降至2020 年的2.7%。经济作物中，油料作物播种面积比例表现为倒“U”型演化趋势，在2000 年达到峰值，占比高达14.2%，2000 年以后逐步下降；蔬果类作物播种面积比例呈现快速增长趋势，由1980 年的3.3%增加至2020 年的20.5%。

图3 1980—2020 年江苏省主要农作物播种面积比例变化

2.3 江苏省主要农作物种植比例空间变化情况

选取1980、2020 年小麦、水稻、玉米、大豆、蔬果类和油料等江苏省主要农作物种植面积比例作为基础数据，基于GIS 空间分析平台，绘制1980—2020 年江苏省主要农作物播种面积比例空间分布图（图4），对1980 年以来江苏省主要农作物种植结构演化特征进行空间化显示。

图4 1980—2020 江苏省主要农作物种植比例空间变化图（单位：%）

由图4 可见，小麦的种植区域相对较广，1980 年整个苏北以及苏南的南京市、常州市种植比例相对较大，在15%~35%之间，其余城市种植比例相对偏低，苏州市最低为9.5%。到2020 年，在所有城市的种植比例均有所增加，尤其是苏中的扬州市、苏北的宿迁市、淮安市及连云港市，种植比例均大于35%，其中宿迁市达到最大的41.3%，而整个苏南地区以及苏中的泰州市和南通市，苏北的徐州市及盐城市，其种植比例维持在15%~35%之间。

由图4 可见，水稻的种植区域分布最广，1980 年除苏南的镇江市种植比例较小为10.2%外，其他城市种植比例均较大，尤其是苏北的宿迁市、淮安市和盐城市，种植比例分别达到55.1%、57.6%和70.7%，其次为苏南的南京市和苏州市，种植比例均超过35%。2020年江苏省水稻种植比例相对平均，最大为苏中的扬州市（43.4%），最小为苏北的盐城市（30.9%），40 年间水稻种植比例变化最大的是苏北的盐城市。

玉米作为主要的粮食作物之一，对气候和地区具有广泛的适应性，40 年间随着农业技术快速发展，玉米的种植比例大幅度提高。由图4 可见，1980 年仅苏北的连云港市种植比例超过5%，整个苏中地区均没种植玉米，苏南的常州市、无锡市以及苏州市也未种植。2020 年江苏省各市均有玉米种植，徐州市种植比例达到最大的15.7%，与1980 年相比增加近11 个百分点，苏北地区的玉米种植比例占到整个江苏省的72.9%。

由图4 可见，40 年间大豆种植比例处于下滑趋势，1980 年苏北的连云港市和苏中的南通市种植比例最大，分别达到12.3%和12.1%，苏南的镇江市和常州市种植比例也相对较大；到2020 年，苏南、苏中、苏北地区大豆种植比例分别为8.5%、13.7%、10.3%，只有苏中的南通市种植比例超过5%，其余城市种植比例均小于5%。

油料作物作为经济作物的一种，种植比例较小但全省均有分布。由图4 可见，1980 年有6 个城市的种植比例在6%~10%之间，7 个城市的种植比例小于5%，种植比例最大的南京市与种植比例最小的徐州市相差8.7 个百分点。到2020 年，南京市、镇江市以及南通市种植比例均超过10%，盐城市、泰州市及常州市的种植比例介于5%~10%之间，其余地区的种植比例均小于5%，种植比例在不断提高的同时，空间分布面积也在逐年缩减。

蔬果类作物作为江苏省最主要的经济作物，空间分布变化十分明显。随着温室大棚种植技术不断发展，蔬果类作物播种受地域、季节等因素的限制越来越弱，单位面积产量逐年增高。由图4 可见，1980 年徐州市、扬州市、泰州市、镇江市、常州市及无锡市的种植比例均在40%以上，南通市和苏州市种植比例介于15%~40%之间，其余5 个城市的种植比例小于15%。到2020年，苏南除镇江市外，其余城市种植比例均保持在15%~40%之间。

2.4 江苏省农作物种植结构类型时空变化

根据江苏省农作物总播种面积中小麦、水稻、玉米、大豆、油料以及蔬果类等主要作物百分比为样本，运用快速聚类法分析1980—2020 年江苏省主要农作物种植类型空间分布特征。根据快速聚类法分析结果和江苏各市作物实际种植情况，将40 年间江苏省农作物种植类型划分为单一小麦型、单一水稻型、单一蔬果型、小麦-水稻型、水稻-小麦型、蔬果-水稻型、水稻-小麦-油料型、水稻-小麦-蔬果型、水稻-小麦-玉米型、水稻-玉米-小麦型、水稻-玉米-蔬果型、小麦-水稻-蔬果型、小麦-水稻-玉米型、蔬果-水稻-油料型等14类（图5）。由图5 可见，1980—2020 年江苏省农作物种植结构类型呈现多样化，由单一类型逐渐向多种农作物组合演变，种植结构类型也在不断优化。1980 年苏南和苏中地区除南通市以外，均为单一水稻型，苏北地区以小麦、水稻、玉米三种作物的不同组合为主。随着经济快速发展和农业技术更新，粮食作物的比重不断下降，经济作物的比重逐年增加，到2007 年江苏省农作物的种植类型达到7 种，表现出多样化趋势，各市不同程度增加了经济作物的种植比例。从空间分布来看，40 年来江苏农作物种植结构正在不断优化和调整，整个苏北地区由1980 年单一小麦型种植为主，逐渐演化为2020 年小麦、水稻、油料和蔬果类的多种组合型；苏南、苏中地区的蔬果类种植比例亦迅速增加。

图5 1980—2020 年江苏省农作物种植结构类型空间分布

3 结论与讨论

3.1 结论

1980 年以来江苏省农业技术取得了一定的进步，农作物单产快速增加，农作物总播种面积与粮食作物播种面积整体呈下降趋势，但经济作物播种面积呈上升趋势，其中，小麦与水稻依然占据主要位置，油料作物播种面积呈现倒“U”型，蔬果类作物播种面积大幅上升。

由于水稻为江苏省主产作物，40 年间其种植比例与空间变化范围较小；玉米在整体播种面积相对稳定的情况下，空间分布不断增加；油料作物在40 年间呈现空间聚集态势，蔬果类作物在空间分布上变化较小，但种植比例大幅提高。

从种植结构类型时空演化来看，1980—2020 年江苏种植结构发生大幅度调整，从1980 年单一种植类型占主导演化为2020 年的组合种植类型占主导，其中，苏北地区从单一小麦型种植为主逐渐演化为小麦、水稻、油料和蔬果类的多种组合型，而苏南、苏中蔬果类种植表现出持续增加态势。

3.2 讨论

影响农作物种植结构变化因素是多方面的，涉及政策调控、科技进步、社会需求、经济效益以及自然条件等多因素综合影响，也有研究表明，城镇化、气候变化也是影响农作物种植结构演变的主要因素[15]。综合来看，影响1980 年以来江苏省农作物种植结构时空变化的因素主要包括：1）农业政策。1998 年以来，由于价格差异致使经济作物种植面积大幅度提升，即“减粮扩经”政策，粮食安全的保障程度取决于与种植结构密切相关的宏观决策问题，受粮价影响，迫使农户种植经济作物或遗弃原有土地，为减少相关影响，调整农作物种植结构带动粮食作物增产，但效果并不乐观，反而影响粮食安全。2）技术进步。农业技术不断进步，使得农作物的单产快速增加；同时物流成本降低，使得不同种植区间的作物需求交换提升。温室技术的进步，使得荒地进一步得到有效利用，蔬果类已成为江苏种植面积最大的经济作物。3）社会经济需求。随着社会不断进步，在满足温饱的基础上，人们对生活质量要求越来越高，致使经济价值更高的农产品被大众广泛接受，造成种植结构方面也逐渐趋向多样化。

基于1980 年以来江苏省农作物种植结构时空格局演变分析，结合当前江苏种植业结构优化调整的主要思路，根据苏南、苏中及苏北种植现状及资源禀赋等差异，要按照“效率最大化”基本原则，积极发挥区域比较优势，着力提升优势主导产业，因地制宜发展区域特色产业和新兴产业。1）苏南地区要充分利用近邻长三角大中城市的交通区位优势，大力发展设施农业、都市农业等多种现代农业新业态，大力推广稻田综合种养、立体种植等高效种养模式，推进一二三产业融合发展。2）苏中地区要充分发挥沿江沿海、里下河水资源丰富优势和粮棉传统种植优势，实现水稻种植面积稳中有增，不断强化良种良法配套、农机农艺融合，推进苏中地区全产业链开发，形成区域种植规模效应。3）苏北地区要不断加快推进现代农业产业园区提档升级，探索农业规模经营的模式路径；重点突出粮食、蔬菜主导产业和中药材等区域特色农业发展，大力集成推广绿色生产技术模式，强化绿色高产高效创建，增加绿色优质农产品供给。