农业机械化对农村环境影响的实证研究

刘亚琼，黄　英

(武汉工程科技学院 经济与管理学院，武汉　430200)



农业机械化对农村环境影响的实证研究

刘亚琼，黄英

(武汉工程科技学院 经济与管理学院，武汉430200)

摘要：为了分析农业机械化对农村生态环境的影响关系，研究采用1993-2012年的农业机械化总动力和农村环境综合评价指数进行了格兰杰因果检验。由分析结果可知：从短期看，农业机械化与农村环境之间没有显著的相互影响关系；但从长期来看，农业机械化与农村环境相互存在显著的影响。目前，我国正处于农业机械化对农村环境产生影响的关键时期，今后必须改善农业机械化粗放的发展策略，大大推进节能型和低碳型农业机械的研发。

关键词：农业机械化；农村生态环境；格兰杰因果检验；综合评价；动态变化

0引言

2015年中共中央、国务院印发的中央1号文件发布，“三农”问题连续第12年成为了焦点。伴随着文件部署中对农业、农村进行的改革，农业现代化的进程将不断被推进，农业机械化作为实现农业现代化的主要手段和途径也将加快建设的步伐[1]。在农业生产中广泛使用机械化手段和技术，毫无疑问可以提高农业劳动生产率和农业效益，增加农民收入，加快新农村建设的步伐和进程；但同时农业机械化对农村生态环境也会带来一定程度的影响，农村环境的生态承载力毫无疑问将面临越来越严峻的挑战[2-4]。因此，厘清农业机械化对农村生态环境的影响，对两者关系进行定性和定量的动态评价，能为制定对社会经济发展压力小、环境效益较高、能顾及经济社会与生态环境和谐持续发展的农业机械化发展政策提供有效的实证依据。只有客观、深入地认识和了解农业机械化对农村生态环境的影响及农村环境对农业机械化的反作用力，才能掌握在农业机械化的发展现状下农村生态环境变化的基本情况，并对农业机械化未来发展的趋势做出判断，从而制定与实际农村生态环境相符合的农业机械化发展政策，在保障农业健康发展有序改革的同时，维护农村生态平衡，这是一项功在当代、利在千秋的伟大事业，也是一项全民族、全社会的共同事业。当前学术界关于农业机械化对农村环境的影响评价成果主要集中在定性评价方面[5-8]，定量评价成果极为匮乏[9]。本文采用格兰杰因果检验的方法对农业机械化发展水平的衡量指标和农村环境综合评价指数进行格兰杰因果检验，分析两者的相互影响关系并提出了促进农村生态环境与农业机械化协调发展的实证建议。

1研究设计

1.1　设计思路

为了厘清农业机械化对农村生态环境的影响及两者的相互关系，研究分别针对两方面各自选择了代表评价指标，然后进行格兰杰因果检验。农业机械化主要选用1993-2012年的农业机械总动力进行衡量，而农村生态环境需要由多个指标综合测度，所以研究构建了农村环境的综合评价指标体系；然后采用1993-2012年20年的时间序列数据对农村生态环境承载力进行了综合的动态评价。其中，研究中的原始数据皆来自对应年份的中国农村统计年鉴、中国国土资源统计年鉴、中国环境年鉴及国家统计局的官方网站。

1.2　格兰杰因果检验

格兰杰因果检验是常用的双因子因果检验的方法，在时间序列情形下，两个经济变量X、Y之间的格兰杰因果关系定义为：若在包含了变量X、Y的过去信息的条件下，对变量Y的预测效果要优于只单独由Y的过去信息对Y进行的预测效果，即变量X有助于解释变量Y的将来变化，则认为变量X是引致变量Y的格兰杰原因。因此，格兰杰因果检验的主要思想为根据两个变量之间的因果关系设定原假设，然后根据构建检验统计量，再根据检验统计量的实际值与检验统计量临界值做比较，得出是否拒绝原假设，即是否存在因果关系的结论。进行格兰杰因果关系检验的一个前提条件是时间序列必须具有平稳性，否则可能会出现虚假回归问题。因此，在进行格兰杰因果关系检验之前首先应对各指标时间序列的平稳性进行单位根检验。[10]为了消除数据单位、大小不一对数据分析结果带来的影响，研究中的原始评价指标和最后进行因果检验的指数皆采用了极值标准化的方法进行了标准化处理。标准化处理的公式为[11]：

正向指标的标准化处理公式为

负向指标的标准化处理公式为

其中:正向指标为指标分值越大结果越优的评价指标；负向指标为指标分值越小结果越优的评价指标；Zi为指标的标准化值；xi为指标原始值； max(xi) 为所有样本指标的最大值，min(xi) 为所有样本指标的最小值。

1.3　农村环境综合评价指数

1.3.1农村环境的综合评价指标体系

相较城市生态环境主要与工业生产和城市生活息息相关而言，农村生态环境的功能主要由农业生产及农村生活等生态系统决定。研究设计的指标体系主要从资源构成角度进行划分，在每一种构成状态下又进行了服务过程和功能效益两种资源构成角度和正负效应的细分，从而使反映农村生态环境动态变化的综合评价指标体系在体现完整性和多层次性的同时，兼顾影响的主导性、科学性及农村指标数据的获得性和可操作性等原则[12-14]。具体的农村生态环境承载力动态综合评价指标体系如表1所示，正向和负向指标分别以 “+”和“-”来表示。

1.3.2主成分和因子分析法

主成分和因子分析法是常见的针对指标体系进行综合评价的方法之一。本文采用SPSS软件进行因子分析的步骤为：首先，判别指标数据是否适合进行因子分析，满足适合条件后采用主成分分析法提取公共因子；然后，采用加权平均法对公共因子和对应的方差贡献率构建因子分析模型；最后，将各区域指标对应的公共因子得分代入模型，即可得到各年份的农村生态环境承载力的综合评价指数[14]。

表1 农村土地生态环境综合评价指标体系

Table 1The comprehensive evaluation index system on rural ecological environment

类别评价指标单位作用方向农业生产农药使用量kg-农用塑料薄膜使用量kg-化肥使用量kg-森林覆盖率%+自然保护区面积占辖区面积比重%+成灾面积hm2-耕地面积hm2+有效灌溉面积hm2+除涝面积hm2+粮食单位面积产量kg/hm2+造林总面积hm2+水土流失治理面积hm2+农村生活乡村人口万人-农村用电量万kW-卫生厕所普及率%+农村改水累计受益人口数万人+农村沼气池产气量m3+

2结果与分析

2.1　1993-2012年农业机械化的动态变化分析

结合表1中1993-2012年农业机械化动力的变化趋势图(见图1)来看，我国农业机械化增长趋势大体比较平稳；结合具体增长速度来看，从1994年开始各年农业机械化总动力的环比增长速度依次为6.24%、6.85%、6.72%、9.00%、7.60%、8.38%、7.30%、4.94%、5.00%、4.24%、6.03%、6.83%、6.03%、5.61%、7.31%、6.46%、6.04%、5.34%和4.94%。不难发现，1997-2000年间增长速度较快，2001-2003增长速度较慢，2008年之后增长速度开始连续5年下降，20年间平均增长速度为6.35%。采用最小二乘法得到较优的发展变化模型为Y=3695t+23545，Y为农业机械化总动力预测值，t为观测年份，模型的判定系数为0.984 3，说明模型拟合程度较好。综合农业机械总动力的发展状况来看，随着国家对农业重视力度的增强，对农业机械的支持力度的不断加大，我国农业机械发展态势在稳步增长。

图1　1993-2012年农业机械总动力的动态变化

2.2　1993-2012年农村生态环境动态变化的综合评价

根据因子分析的结果，结合表2、图2可知：我国农村生态环境综合评价指数在1993-2012年间总体呈现增长趋势，但前10年增长趋势明显，后10年呈现出了先下降后小幅回升的趋势；同时，环比各年间的增长速度存在一定程度的差异。从表2中可以看出：我国农村生态环境评价状况并不理想，18个环比增长速度中，仅有7个环比增长速度为正，且增长的情况多发生在上一年生态环境状况急剧下降之后。这说明，我国对农村生态环境承载的变化保持着一定的关注度，但重视力度不够，其关注焦点仍然停留在状况恶化再治理的举措上面，并未完全建立起预防胜于治疗的理念；而当前农村经济发展速度日益加快，如果仍然保持先发展再治理的环境理念；当急速的经济发展使农村生态环境承载濒临临界时，很可能会出现根本无法治愈的严峻局面。因此，当务之急在面临农村巨大发展契机的同时，农村经济发展给农村生态环境承载带来的生态风险应该引起足够的重视，应结合影响农村生态环境的主要因素，从政策制定和举措实施方面来保障农村生态环境承载力与经济发展的良性互动。

表2　 1993-2012年农村生态环境动态变化的综合评价

续表2

图2　1993-2012年农村生态环境的动态变化

2.3　农业机械化对农村环境的影响分析

将不同年份的农业机械总动力进行极值标准化后与农村生态环境综合评价指数首先进行相关和比较分析，结果如图3所示。两个变量的线性相关系数为0.735 1，说明存在中等以上的线性相关关系。进一步运用格兰杰因果检验的方法进行因果检验分析，结果如表3所示。其中，A为农业机械总动力指标，B为农村环境综合评价指数。根据检验结果来看，在5%的显著性水平下，当滞后期为2、3、4时，无论是农业机械化对农村环境还是农村环境，对农业机械化均没有显著的影响；当滞后期为5时，农村环境对农业机械化产生了显著的影响；而当滞后期为6时，农业机械化和农村环境相互都会产生显著的影响。由此可知：从短期看，农业机械化与农村环境之间没有显著的相互影响；但是从长期来看，农业机械化与农村环境相互存在显著的影响。笔者认为：在初始阶段，农业机械化所起的改造农业自然环境的作用是十分巨大的，表现为正向效益大于负向效益。正向效益可表现为进行良田开垦、扩大生产规模及缓解农业环境面临的压力等方面，而负向效益则体现为对生物多样性和生态环境的破坏；但因此阶段农业环境所能承载的污染物数量限度较大，可以承载的农业人口和经济规模较大，即环境承载力较强，因此此时农村环境，对农业机械化发展的约束力度不明显。随着农业机械化程度不断加强，农村农业资源环境系统自我恢复与调节及抗干扰能力面临的挑战越来越大，越来越濒临其临界值，即资源系统弹性限度[15]。一旦面临的承载挑战超过其临界值，资源系统便无法靠自身的调节去恢复，这时便对农业机械化的发展形成了较大的约束力度，从而对农业机械化的发展造成影响。这样的趋势延伸下去，农业机械化对农村环境的破坏力度也在不断加强，从而对农村环境造成显著影响。由图3可以看出：目前刚刚处于农业机械增长而农村环境下滑的初始阶段，说明农业机械化对农村环境的影响开始逐步显现。因此，当前已经到了农村环境承载越来越接近其资源系统弹性限度的关键时期，所以当前农业机械化的发展已经不能继续沿用从前着眼扩大规模、盲目加大投资力度的发展政策，而应采用资源协调型、提高农业资源利用系统弹性度、促进环境可持续发展的农业机械化发展策略[16-17]。

图3　1993-2012年农业机械总动力与农村生态环境的相关与比较分析

原假设滞后期F统计量F统计量的P值A不是B的格兰杰原因B不是A的格兰杰原因20.925580.42090.383640.6888A不是B的格兰杰原因B不是A的格兰杰原因30.732690.55580.382460.7679A不是B的格兰杰原因B不是A的格兰杰原因40.786310.56890.926970.4996A不是B的格兰杰原因B不是A的格兰杰原因50.474750.782613.994400.0121A不是B的格兰杰原因B不是A的格兰杰原因611917.500000.0070241.3880000.0492

3结论与讨论

文中首先选择了农业机械化总动力对农业机械化的动态变化进行了特征与趋势分析，然后构建了农村生态环境动态变化综合评价的指标体系并计算了综合评价指数及标准化值，最后针对农业机械化测度指标与农村生态环境综合评价指数进行了格兰杰因果检验。同时，根据因果检验结果探讨了农业机械化与农村生态环境的互动发展关系，并针对当前农业机械化与农村环境的互动发展现状进行了有针对性的阶段改善分析。其研究结论客观、真实地展现了1993年以来我国农业机械化与农村生态环境的动态变化规律及相互影响关系，为当前我国农业机械化发展对策的制定提供了有效的实证参考。

1)根据1993-2012年20年农业机械化动力的变化趋势来看，我国农业机械化增长趋势大体比较平稳，年平均增长速度约为6.35%。其中，1997-2000年间增长速度略快，2001-2003年增长速度略慢，2008年之后增长速度开始连续5年下降。其变化趋势的拟合模型为Y=3695t+23545。

2)根据1993-2012年20年指标体系的农村生态环境综合分析结果来看，我国农村生态环境动态变化没有持续显著增长的趋势。前10年农村生态环境承载力呈现出了明显的增长趋势，后10年呈现出了先下降后小幅回升的趋势。从1995年开始，各年农村生态环境承载力的环比增长速度依次为：-9.71%、-9.40%、33.00%、-14.48%、80.66%、-3.54%、-2.54%、43.74%、25.51%、-29.55%、-7.77%、-15.91%、6.70%、24.18%、12.79%、-2.23%、-6.68%和-0.26%。

3)根据格兰杰因果检验的结果，在5%的显著性水平下，当滞后期为2、3、4时，无论是农业机械化对农村环境还是农村环境，对农业机械化均没有显著的影响；当滞后期为5时，农村环境，对农业机械化产生了显著的影响；而当滞后期为6时，农业机械化和农村环境相互都会产生显著的影响。由此可知：从短期看，农业机械化与农村环境之间没有显著的相互影响关系；但是从长期来看，农业机械化与农村环境相互存在显著的影响。作为一个农业大国，农业生产仍是当前中国农村经济发展的主要支撑力量，在加快农村经济发展的同时，也对农村生态环境承载力提出了更严峻的挑战。国家当前对农业现代化发展途径的探索，正是改革农村经济发展模式，缓解农村生态环境承载压力的有效举措。建议国家在推进农业现代化进程的同时，在农业机械化政策和决策的制定方面要注重保障农村土地生态系统健康的服务功能，推动农村经济的可持续发展。因为结合格兰杰因果检验的结果来看，农业机械化正对农业农村生态环境承载力逐渐开始产生显著影响，如果沿用过往的农业机械化发展策略，必将加剧农业资源生态系统中生态资源环境与经济发展的矛盾，一旦矛盾过于尖锐，后期挽救的成本可能无法估计，因此现阶段必须实施高强度的治疗和防范措施，对现有农村经济要采用保障资源系统健康发展的现代化农业发展模式，农业机械化也必须重点扶持节能型和低碳型的农业机械[18]。

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An Empirical Research on Impacts of Agricultural Mechanization to Rural Environment

Liu Yaqiong , Huang Ying

(Economics and Management, Wuhan University of Engineering Science, Wuhan 430200, China)

Abstract：In order to explore the relation between agriculture mechanization and rural ecological environment in China, the article selected the total power of agricultural machinery and the index of comprehensive evaluation on temporal change of rural ecological environment in 1993-2012 to make the granger causal relation test. The results show that：firstly, there is little interactional relationship between agriculture mechanization and rural ecological environment in the short run; secondly, there is significant influence concern between agriculture mechanization and rural ecological environment in the long run; thirdly, it is suggested the government should improve the extensive development strategy of agricultural mechanization in the future, and greatly promote the energy-saving and low carbon agricultural mechanization, since China is now in the critical period when agricultural mechanization has an significant impact on rural environment .

Key words：agriculture mechanization; rural ecological environment; granger causal relation test; comprehensive evaluation; temporal change

中图分类号：S23-01

文献标识码：A

文章编号：1003-188X(2016)12-0075-06

作者简介：刘亚琼(1981-)，女，湖北大冶人，讲师，硕士,(E-mail)2816606857@163.com。

基金项目：湖北省教育厅人文社会科学指导性研究项目(15G193)；北方国际大学联盟教育教学部第四期教育教学研究项目(20140403002)

收稿日期：2015-11-01