近10年全国省域农机总动力的区域差异时空特征

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近10 年全国省域农机总动力的区域差异时空特

征

0 引言

农业机械总动力指主要用于农、林、牧、渔业的各种动力机械的动力总和，是反映农业机械化

发展状况的一个重要指标，也是政府部门制定农机化发展规划重要参考数据[1].在发展现代农

业、建设社会主义新农村的背景下，全国农业机械化作业水平呈现稳步提升的态势，农业机械

总动力也不断增长。因此，从总体上把握和认识农业机械总动力的分布和变化规律，对科学制

定农业机械动力发展规划十分必要。当前，在农业机械动力方面的相关研究主要包括农机总动

力需求预测、农机总动力影响因素及农机动力对粮食产量的影响等[2 -7].这些研究从国家或省

级的尺度出发，揭示了农机总动力的时间变化趋势及其影响因素的作用规律；但忽略了农机总

动力在区域内部表现出的空间自相关及异质性。探索性空间数据分析（ Ex-ploratory Spatial

Data Analysis ）是空间数据分析技术的一种，常用来描述研究对象的空间分布规律并用可视化

方式进行表达[8].其内容包括探测聚合数据的空间特征和空间模式、识别空间数据的异常值、

拟合对应于数据地理方面的假说，以及揭示现象之间的空间相互作用机制等[9].ESDA 强调发

现数据的空间分布模式，注重数据的空间依赖性和空间异质性，可以用来探索农机动力的空间

关联格局问题。目前，将其用于农机动力这一主要农业生产投入要素的空间格局变化的研究还

鲜见报道。而我国农业机械化空间区域差异显着[10],东部地区耕地占全国耕地总面积的 32.

1% ,而农机动力拥有量占全国农机总动力的 50. 2% ; 西部地区耕地占 23. 7% ,农机动力却只有

15. 3% .因此，利用探索性空间数据分析技术可以更加深入地分析我国省域农机动力投入的空

间格局特征及其演变规律。基于此，本文以中国 31 个省级行政区为基本研究单元，利用基尼

系数与 ESDA 空间分析技术，对近 10 年全国省域农机总动力的区域差异时空特征以及空间演

变格局进行分析，以期从新的视角为我国农业机械宏观布局与规划决策提供科学依据。

1 材料和方法

1. 1 数据来源

研究所需的全国农机总动力及农作物播种面积数据来源于《中国统计年鉴 2004 - 2013》。研究

区不包含港澳台地区。中国行政边界数据来源于中国国家基础地理信息中心发布的 1 400 ∶万

比例尺基础地理矢量数据集。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 基尼系数

基尼系数是由意大利经济学家 Corrado Gini 提出的一种用于刻画收入分配不均的指标[11].由于

该指数能非常方便地反映出总体收入差距状况而成为国际上非常流行的指标。其值介于0 ~1

之间：当值为 0 时，表明分配完全平均；当值为 1 时，表明分配极其不平衡[12].本文利用基

尼系数来测度全国省域单位农作物面积农机动力投入的差异情况，并在开源的科学统计分析及

绘图 R 语言环境中，利用 Achim Zeileis 等开发的 ineq 软件包计算得到全国省域农机动力基尼

系数。

1. 2. 2 ESDA 方法

ESDA 是基于数据驱动的，注重发现空间数据的分布模式，揭示数据的空间自相关性与空间异

质性的可视现象[13].空间自相关是指位于不同空间位置的地理事物属性值之间具有统计相关

性，即空间距离临近的地理单元属性值趋于相似[14].空间自相关系数是度量地理单元空间相关

性的指标，一般分为全局自相关系数和局域自相关系数两大类。

全局型自相关系数反映了观测变量在整个研究区域内空间相关性的总体趋势，从而判断此现象

是否存在聚集特征。在众多全局统计量中，Moran's I 是最常用的评测指标，其取值范围为- 1 ~

1 之间，正值表示该地理事物属性值呈现聚集分布（高- 高聚集，低- 低聚集）,负值表示该地

理事物属性值为离散分布；指数绝对值越大表示聚集或离散的程度越深，值为 0 则表示不存在

空间相关，即呈现空间随机分布。

全局空间自相关统计量反应了整体上地理单元之间空间相关的平均程度，但却忽略了可能存在

的局部不平稳；而局域指标可反映一个区域单元上的某种属性值与邻近区域单元上同一属性值

的相关程度[15]. 本文采用Local Moran's I 统计量并结合LISA 聚集图，来研究全国省域农机动

力的局部空间分布规律。

2 结果与分析

2. 1 农机动力区域差异时空特征

2. 1. 1 农机动力区域差异空间特征

统计全国各省级行政区 2003 - 2012 年单位面积农业机械总动力数据，并利用 ARCGIS 软件绘

制新疆近10 年省级尺度的平均单位农业总动力空间分布情况。由图 1 可知：全国各省域单位

农业机械动力差异明显，上海市的单位农业动力最低为2. 5kW/hm2; 而位于东部地区的天津市

单位农业动力高达13kW/hm2, 区域差异明显。从空间分布来看：地处华北平原的天津、北京、

山东等地的农机动力投入较高，位于9. 5kW / hm2 以上；西南地区的四川、重庆、贵州、云南

等农机动力投入最低，小于2. 7kW/hm2; 其他地区农机动力投入则处于中间水平。由图 1 还可

看到：农业机械化水平较高的黑龙江及新疆等地单位农机动力投入排名并不靠前；而农业经

济发展水平相对落后的西藏、青海等地单位农机动力投入却较高。这主要是由于农业机械化水

平的高低与农机作业水平、农业机械化效益等因素核心相关，而单位农机动力仅是参考指标，

并不是决定性因素。如黑龙江、新疆地区拥有大量的农垦及团场区域，耕地更加规整，更加便

于大型农业机械作业，使其使用较少的单位农机动力投入就能达到较高的农业机械化水平。而

西藏、青海等地却呈现相反的特点。从整体上看，全国各省域农机动力投入空间分布整体呈现

东部大于西部、北方大于南方、由东南沿海向西部递减的趋势。

2. 1. 2 农机动力区域差异时间演变

为研究全国省域单位播种面积的农机动力投入区域差异的时间演变特征，计算了其 2003 - 2012

年全国、东部、中部及西部的逐年基尼系数值，结果如图 2 所示。由图 2 可知：全国省域单位

农机动力投入基尼系数基本位于0. 3 以下，表明各省域差异总体处于相对均衡水平；从时间变

化趋势来看，2003 - 2012 年全国省域单位农机动力投入基尼系数除2007 年有小幅升高外，总

体呈现明显下降趋势，由2003 年的 0. 31 下降到 2012 年的 0. 25, 表明近10 年来全国省域单位

农机动力投入的区域差异不断缩小。但全国不同地区的农机动力投入差异及演变特征并不一

致。从基尼系数大小上看：东部和西部地区基尼系数较高、中部地区基尼系数值较小，表明东

部和西部各省域农机动力投入差异较大；而中部地区各省域农机动力投入差异较小、投入较为

均衡。从基尼系数时间变化来看：东部和中部地区省域单位农机动力投入的基尼系数总体下降

趋势比较明显，区域差异缩小趋势也最为显着，这与东、中部地区快速发展的经济水平以及工

业对农业发展的反哺、促进作用密不可分；西部地区则表现出与东、中部完全不同的变化特

征，2003 - 2012 年西部各省域单位农机投入差异则呈现相反的上升趋势，表明其西部地区各省

域的单位农机动力投入差异呈扩大趋势。因此，近 10 年全国省域单位农机动力投入区域差异

总体呈明显缩小趋势，但不同地区之间又存在差异性。

2. 2 全局空间自相关分析

利用 ARCGIS 空间统计工具计算2003 - 2012 年逐年省域农机动力投入的全局 Moran's I 指数，

结果如表1 所示。

由表1 可知，全国近 10 年省域单位农机动力 Mo-ran's I 指数均为正值，且通过 99% 的置信水

平检验（Z 得分>2. 58 ）,说明各省域单位农机动力投入高的地区和低的地区出现相对集中，

即全国省域单位农机动力存在显着的空间正相关性。此外，近 10 年来，Moran's I 指数整体上

呈现缩小的趋势，表明随着时间的推移全国省域单位农机动力空间聚集在不断减弱。因此，全

国省域单位农机动力空间分布并非完全的随机分布，而是表现出明显的空间聚集，并且随着时

间的推移其空间聚集在不断减弱，各省农机动力投入趋向均衡发展。

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摘要：

近10年全国省域农机总动力的区域差异时空特征0引言农业机械总动力指主要用于农、林、牧、渔业的各种动力机械的动力总和，是反映农业机械化发展状况的一个重要指标，也是政府部门制定农机化发展规划重要参考数据[1].在发展现代农业、建设社会主义新农村的背景下，全国农业机械化作业水平呈现稳步提升的态势，农业机械总动力也不断增长。因此，从总体上把握和认识农业机械总动力的分布和变化规律，对科学制定农业机械动力发展规划十分必要。当前，在农业机械动力方面的相关研究主要包括农机总动力需求预测、农机总动力影响因素及农机动力对粮食产量的影响等[2-7].这些研究从国家或省级的尺度出发，揭示了农机总动力的时间变化趋势及其...

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