基于容量耦合理论的四川省经济发展与农村生态环境耦合度评价

赵　剑，陈　章*，蔡　臣

(1.四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所，成都 610066；2.四川省农业科学院农村发展研究中心，成都 610066)



基于容量耦合理论的四川省经济发展与农村生态环境耦合度评价

赵剑1，陈章1*，蔡臣2

(1.四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所，成都 610066；2.四川省农业科学院农村发展研究中心，成都 610066)

摘要：本研究以2013年四川省21个市(州)农业、农村发展相关数据为样本，构建了四川省经济发展水平与农村生态环境保护耦合协调度模型。模型计算结果表明：四川省21个市(州)农业现代化建设与农村生态环境保护之间的协调性存在很大差异，成都市、雅安市属于高效协同发展型，广安市、达州市、巴中市属于失调发展型，其余16个市州属于低效协同发展型。

关键词：四川；农业现代化；农村生态环境；耦合协调；熵权法

四川作为地处我国内陆的农业大省, 尽管农业和农村经济发展取得了长足进步, 但从总体上评价, 一方面人口众多, 资源约束严峻, 另一方面经济实力不强, 投入相对有限, 使四川农业和农村发展仍然处于较低水平, 存在的制约性矛盾依然十分尖锐[1]。相关研究报告显示，四川省农村环境污染主要来源于农业现代化建设过程中的生活污染叠加，同时存在点源污染与面源污染并存、新旧污染交织的现象[2-3]。农业资源偏紧和农村生态环境恶化的问题，已成为制约四川省农村社会经济发展的重要瓶颈。本研究从经济发展与农村生态环境协同发展的角度出发，创新性运用耦合理论中关于容量耦合原理，以四川省21个市(州)2013年相关数据为样本，构建经济发展与农村生态环境耦合协调度模型，定量分析两者之间的协同发展关系，以期为政府相关部门提供决策参考。

1研究方法

在物理学中，耦合是指2个或2个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象[4]。从协同性的角度看，耦合作用及其协调程度决定了系统在达到临界区域时走向何种序与结构，即决定了系统由无序走向有序的趋势[5]。系统由无序走向有序机理的关键在于系统内部序参量之间的协同作用,它左右着系统相变的特征与规律，耦合度正是反映这种协同作用的度量[6]。因此，本研究通过构建经济发展-农村生态环境保护耦合协调模型，分析经济发展与农村生态环境2个子系统通过各自的耦合元素产生相互影响的程度，最后通过协调度函数计算2个子系统的协调发展情况。

1.1耦合度模型

借鉴物理学中容量耦合(Capacitive coupling)概念及容量耦合系数模型，得到n维系统相互作用耦合度原始模型：

设变量Ui(i=1,2,3,…..m),Uj(j=1,2,3,.....n)

Cn={(U1(U2(U3(……(Un) /((Ui+Uj) }1/n

式中：Cn表示耦合度；Ui、Uj为子系统对总系统的序参量。

本文中只有经济发展和农村生态环境2个子系统，经降维处理得到两者之间的二维耦合度计算函数。

C2=2*{(U1(U2) /(U1+U2) (U2+U1) }1/2

定义C2为经济发展与农村生态环境的耦合度，有公式(2)可知，C2介于0和1之间。当C2趋向于0时，则认为经济发展与农村生态环境的耦合系统处于耦合失谐状态，即经济的快速发展并未能有效的促进农村生态环境的提高；当C2趋向于1时，则认为经济发展与农村生态环境的耦合系统处于高效耦合状态，即伴随着经济的高速发展，农村生态环境不断提高，两者高度耦合。

1.2功效函数

正向指标

uij=(uij-minuij)/(maxuij-minuij)

负向指标

uij=(maxuij-uij)/(maxuij-minuij)

1.3权重确定

计算权重通常采用的方法有专家咨询法、层次分析法，但这两种方法的主观性较强，往往会使评价的结果发生偏差。本研究采用熵权法计算各指标的权重。熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重。一般来说，若某个指标的信息熵越小，表明指标值的变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评价中所能起到的作用也越大，其权重也就越大。相反，某个指标的信息熵越大，表明指标值的变异程度越小，提供的信息量也越少，在综合评价中所起到的作用也越小，其权重也就越小。

计算过程如下：

(1)数据标准化

数据标准化采用上文中介绍的极差法进行。

(2)求信息熵

表示第j指标下的第i个子系统占该指标的比重，计算公式为：

式中的含义与前述一致。

(3)计算权重

根据信息熵的计算公式，可求得各指标的信息熵(j=1,2,3,.....n)，个指标的权重可采用下式计算：

1.4协调度函数

根据前述模型可计算出经济发展与农村生态环境的耦合程度，它对于判断经济发展与农村生态环境耦合作用的强弱有着十分重要的意义。但耦合度并不能反映2个子系统之间的整体协同发展情况。因此需要引入耦合协调度函数[7]，通过计算2个子系统之间的协调程度，真实反映出2个子系统间的协同发展情况。耦合协调度函数如下式：

D=(C×T)1/2T=aU1+bU2

式中：D为耦合协调度；T为经济发展与农村生态环境的综合调和指数，反映了经济发展与农村生态环境的整体协同效应；a、b为待定系数，考虑到经济发展与农村生态环境对整个社会发展而言同等重要，因此a、b同取0.5。

参照相关研究成果，根据经济发展与农村生态环境耦合协调度D以及2个子系统之间的关系，将耦合系统按照协调度的高低划分为4个一级分类层次和12个二级分类层次(见表1)。

表1 　经济发展与农村生态环境耦合协调度分类

1.5指标体系的构建

根据四川省实际情况以及历年的相关统计资料，遵循科学性、实用性、多层次、连续性、独立性、系统性等原则，本研究从区域经济增长、区域经济结构、区域经济效益、区域可持续发展4个方面共计11个指标衡量经济发展水平(U1)，从农村资源环境、农村生产环境、农村生活环境3个方面共计11个指标衡量农村生态环境保护(U2)。具体指标体系见表2。

表2　川西地区经济发展与农村生态太环境耦合系统评价指标体系

*资料来源于2014年《四川农村年鉴》、《四川统计年鉴》、《四川农业统计年鉴》及各市(州)统计年鉴、农经报表。

3计算结果及分析

根据耦合度函数、协调度函数求得2个系统耦合度(C)、综合调和指数(T)、耦合匹配度(D)(见表3)。

从表3可见，四川省21个市(州)经济发展与农村生态环境保护的耦合协调度跨越了几个类别，根据耦合协调程度的大小划分为高效协同发展区、低效协同发展区、失调发展区。

3.1高效协同发展区

将耦合协调度D大于0.7的市(州)划分为高效协同发展区。具体看属于高效协同发展区的市(州)有成都市、雅安市，2个城市中成都市的耦合协调度最高，达到0.9，在21个市(州)中排名第一。其中，成都市的U1要明显大于U2，说明成都市在经济发展过程中，农村生态环境保护略显滞后；而雅安市的U1与U2相差不大，说明雅安市经济发展与农村生态环境保护基本同步。

3.2低效协同发展区

将耦合协调度D大于0.3、小于0.7的市(州)划分为低效协同发展区。具体看四川省21各市(州)中有16个市(州)属于低效协同发展区。其中除攀枝花市、绵阳市耦合协调度大于0.5外，其他市(州)的耦合协调度均介于0.3～0.5之间，且16个市(州)均为U1小于U2，即经济发展相对滞后。最为明显的为三州地区(阿坝州、甘孜州、凉山州)，其U1与U2的差值达到0.3以上，究其原因，主要是三州地区的农业生产仍以传统的农业生产方式为主，经济发展较其他地区落后较多，特别是在农药、化肥、农膜的使用量上也较其他地区少，在一定意义上保护了农村生态环境。

表3　四川省经济发展与农村生态环境耦合协调度计算结果

3.3失调发展区

耦合协调度D大于0、小于0.3的市(州)划分为失调发展区，包括广安市、达州市、巴中市。从整体上看这3个城市不但协同度D排名为最后三位，其U1、U2的值在四川省21个市(州)中也处于较低水平。说明这广安市、达州市、巴中市在经济发展、农村生态环境保护及其协同发展方面都有很大的提升空间。

4结论

通过构建基于耦合理论的经济发展与农村生态环境保护耦合发展体系，从多方面评价四川省农村生态环境保护。通过引入耦合协调度函数，对四川省21个市(州)2个子系统间的耦合协同发展程度进行了计算分析，计算结果表明：四川省21个市(州)经济发展与农村生态环境保护的耦合协同发展程度存在较大差异，除成都市、雅安市处于高效协同发展阶段外，其他市(州)的经济发展与农村生态环境保护好都没有达到良性互动。要改善目前的状况，各地政府应根据本地的经济发展与农村生态环境协同发展程度，采取相应的宏观调控措施，在不超出本地资源承载能力的前提下，做到经济发展与农村生态环境保护优质协同发展。

参考文献：

[1]郭晓鸣.四川农业现代化——发展中的困境与困境中的突破[J].四川省省情,2012(01):8-9.

[2]冉再平,李娟.丘区农村环境污染影响因素的实证分析——以四川省为例[J].农村经济,2012(04):112-115.

[3]朱清.四川农业面源污染与农村经济发展研究[J].西部发展评论,2012(00):100-108.

[4]方岱宁,刘彬,孙傅华.力电耦合物理力学计算方法[M].北京：高等教育出版社,2012.

[5]刘耀彬,宋学峰.城市化与生态环境的耦合度模型及应用[J].中国矿业大学学报,2005,34(02):91-96.

[6]吴大进,曹力,陈立华.协同学原理与应用[M].武汉：华中理工大学出版,1990.

作者简介：赵剑(1987-)，男，研究实习员，四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所。*为通讯作者。

收稿日期：2015-7-16