日本六大主要作物140年县级生产数据集（1883-2022）的构建与长期趋势分析

《Scientific Data》：Long term production data for six major crops at the prefectural level in Japan from 1883 to 2022

本刊推荐：为解析环境变化与技术进步对农业生产的长期影响，研究人员系统整理了日本47个县1883-2022年间六大作物（水稻、小麦、大麦、大豆、马铃薯、甘薯）的生产数据。该数据集整合了纸质历史档案与现代数字统计，通过FAO数据验证显示高度相关性（Pearson's r多＞0.99），揭示了产量增长趋势（如小麦增300%）与种植面积变化规律，为气候变化适应性研究提供了百年尺度的关键数据支撑。

　　

在全球人口持续增长和气候变化加剧的双重压力下，如何保障粮食安全已成为人类面临的重大挑战。过去一个世纪里，全球大气CO₂浓度从280 ppm升至400 ppm，气温上升约0.7°C，这些环境变化对农业生产产生了深远影响。日本作为农业统计体系完善的国家，其长达140年的作物生产记录为研究农业适应机制提供了独特窗口。然而，现有研究多局限于近三五十年数据，难以区分遗传改良、栽培技术革新与气候变化的独立效应，更缺乏县级尺度的长期趋势分析。

为解决这一数据缺口，北海道大学Kanokrat Buareal等研究人员在《Scientific Data》发表了题为"Long term production data for six major crops at the prefectural level in Japan from 1883 to 2022"的研究，系统整理了日本47个县级行政区六大主要作物（水稻、小麦、大麦、大豆、马铃薯、甘薯）的年度生产数据。这项研究将1883-1946年的纸质档案与1947-2022年的数字统计无缝衔接，构建了迄今最完整的日本农业生产时空数据集。

关键技术方法包括：（1）从国立国会图书馆数字馆藏获取历史统计扫描件，手动数字化形成CSV格式；（2）统一日本历法与公历转换，确保时间序列连续性；（3）采用FAO（Food and Agriculture Organization）1961-2022年国家层面数据进行验证，计算面积、产量和生产的Pearson相关系数；（4）保留县级行政边界一致性（1883年以来47个县未变），避免空间异质性干扰。

数据记录特征

数据集涵盖47个县140年间年度作物生产（吨）、种植面积（公顷）和单产（吨/公顷）记录。通过四个时期（1883-1917、1918-1952、1953-1987、1988-2022）的对比分析，发现水稻生产面积虽逐步下降但产量持续增长，而小麦、大麦等作物战后出现生产峰值后呈长期下降趋势。值得注意的是，所有作物全国平均单产均呈现世纪尺度的增长，其中小麦增幅达300%，水稻增产150%，马铃薯在战后快速增产210%。

区域差异规律

县级数据分析揭示了显著的空间异质性。北海道地区小麦和大麦单产140年间增长超200%，而四国地区的香川和高知两县大豆单产在1988-2022期间出现下降。马铃薯单产在1953-1987期间于北海道激增300%，山形、秋田等东北地区甘薯单产同期显著提升。这种区域分化趋势反映了气候适应性与技术推广效率的地理差异。

技术验证结果

与FAO统计数据的相关性验证显示，绝大多数作物指标Pearson's r值高于0.99，仅甘薯单产相关性较低（r=0.653）。这种差异源于1994年后日本农林水产省（MAFF）对非主产县甘薯数据的估算处理方式不同，但整体验证结果证实了县级数据聚合的可靠性。特别是小麦、大豆等作物的面积和生产数据完全一致（r=1.000），表明数据整合方法的精确性。

本研究构建的百年尺度县级农业数据集，首次实现了日本主要作物生产时空格局的系统量化。不仅为气候变化影响评估提供了基准数据，更通过揭示品种改良、政策调整与气候变率的交互作用，为未来农业适应性策略制定提供了科学依据。数据集通过Figshare平台开放获取，采用CC-BY 4.0许可协议，支持全球研究者开展粮食安全、农业可持续性等跨学科研究。