新疆南疆特色林果业发展与粮食安全耦合效应研究
2016-12-17李婷
李 婷
新疆南疆特色林果业发展与粮食安全耦合效应研究
李 婷
南疆是新疆重要的粮食生产区和消费区，对新疆粮食安全有着重要作用。如何在有限耕地面积上既确保粮食安全，又发展好特色林果业，成为当前比较突出的矛盾。所以，正确处理发展特色林果业与确保粮食安全的关系显得十分重要和紧迫。文章采用实证分析与规范分析相结合、定性分析和定量分析相结合的方法，借用动态耦合关系揭示林粮之间的安全耦合效应。
新疆南疆 粮食安全 特色林果 耦合效应
新疆南疆特色林果业发展与粮食安全之间存在相互影响、相互促进的关系，可以从耦合的角度评价两者之间的协调。从协同学的角度讲，耦合作用及其协调程度决定了在达到临界区域时系统究竟走向何种顺序与结构，即决定了系统从无序向有序的趋势。这种由无序向有序发展的系统机理是什么呢？主要原因是系统内部的协同作用在左右序参量，它对系统相变的特征与规律有很大影响，耦合度或者耦合效应就是度量这种协同作用的程度。*宋学锋、刘耀彬：《城市化与生态环境的耦合度模型及其应用》，《资源与环境》2005年第5期。因此，耦合度可以描述系统或要素相互影响的程度。
一、南疆特色林果业与粮食安全的动态耦合模型
南疆林粮生产是南疆农业生产的两个要素，可以通过粮食生产和特色林果业生产的耦合度反映这两个农业生产系统的协调程度。借用一般系统论中系统演化的观点建立林粮之间的动态平衡模型,分析林粮组成系统的状态。粮食和特色林果业生产都作为非线性系统，*乔标、方创琳：《城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用》，《生态学报》2005年第11期。其演化方程为：
(1)
式中：f(x1,x2,…，xn)为xi的非线性函数。
将f(x1,x2,…，xn)在x=0处按泰勒级数展开：
f(x1,x2,…，xn)=f(0)+a1x1+…+anxn+θ(x1,x2,…，xn)
(2)
式中，f(0)=0，ai为f(x1,x2,…，xn)关于xi的偏导函数在x=0处的偏导数值，θ(x1,x2,…，xn)为xi的大于或者等于二次方的解析函数。运用李雅普诺夫第一近似定理，*李崇明、丁烈云：《小城镇资源环境与社会经济协调发展评价模型及应用研究》，《系统工程理论与实践》2004年第11期。略去公式(2)中的高次项θ(x1,x2,…，xn)从而保证系统的稳定性，得到的近似线性系统(公式(3))来讨论系统的性质。
(3)
按该方法建立粮食生产(L)与特色林果业生产(T)系统的一般函数：
(4)
(5)
其中，xi，yi为粮食安全和生态环境系统的元素(指标)，ai，bi为各元素(指标)的权重。
若把两者及其关系作为一个系统来考虑，假定这个系统只有f(L)与f(T)两个元素，按照贝塔兰菲的一般系统理论，若f(L)与f(T)为整个系统的主导部分，则系统演化方程的形式为：
(6)
式中A,B为受自身与外来因素影响下粮食生产与特色林果业生产的演化状态。在公式(6)中，A与B是相互影响的，任何一子系统的变化都会导致整个系统的变化，在受自身与外界因素影响下，两子系统演化速度为：
(7)
由于整个系统只含有两个元素f(L)与f(T)，所以当f(L)与f(T)协调时，整个系统也是协调发展的，整个系统的演化速度V可以看作是VA与VB的函数，所以有V=f(VA，VB)，这样就可以以VA与VB为控制变量，通过分析V的变化来研究整个系统以及f(L)与f(T)的协调关系。首先，建立V的简单模型，整个系统的演化满足组合S型发展机制，假定农业生产系统的变化是周期性的，特色林果业生产在相互影响下也出现周期性变化，在每个周期内,由于V的变化是VA与VB引起的，可以在两维平面(VB,VA)中分析V，以VA与VB为变量建立坐标系，则V的变化轨迹为坐标系中的圆(如图1所示)。
图1 系统耦合关系图
由图1可以知道，VA与VB的夹角α满足：
tg(α)=VA/VB
(8)
所以有：
α=arctan(VA/VB)
(9)
式中α即粮食生产与特色林果业生产的耦合度，根据α的取值，就可以确定整个系统的演化状态以及粮食生产与特色林果业协调发展的耦合程度。显然，在一个演化周期内，整个系统将经历粮食生产与特色林果业协调发展阶段(Ⅰ)、粮食安全对特色林果业负向影响阶段(Ⅱ)、粮食安全与特色林果业相互负向影响阶段(Ⅲ)、特色林果业对粮食安全负向影响阶段(IV)4个阶段。
(1) 当0°<α≤90°时，即落于第一象限时，粮食安全和特色林果业处于协调发展阶段，为粮食生产和特色林果业都处于正向发展。此种状态，又可以细分为三种情况：0°<α<45°，0
(2) 当90°<α≤180°时，即落于第二象限时，粮食安全发展为正值，而特色林果业发展速度为负值，说明粮食生产的发展对特色林果业的发展已经开始显现胁迫作用，二者之间的矛盾开始显露，随着特色林果业的不断被胁迫，粮食生产发展的速度也逐步降低。
(3) 当180°<α≤270°时，即落于第三象限时，粮食安全发展和特色林果业发展的速度都为负值。经济发展与生态环境之间的交互胁迫关系重组，并由相互胁迫转化为相互促进的关系,整个系统最终达到经济发展与生态环境高级协调共生的发展状态。
(4) 当270°<α≤360°时，即落入第四象限时，粮食安全和特色林果业处于低级协调共生阶段。这一时期粮食生产和特色林果业发展都缓慢，相互不产生限制和约束。
二、南疆粮食安全与特色林果业发展的耦合度分析
1.粮食安全与特色林果业发展耦合的指标体系构建
国内学者对粮食安全的评价主要使用四因素或五因素指标法，即粮食总产量波动系数、粮食自给率、人均粮食占有量、粮食储备水平四项指标或者再加上“贫困人口的粮食保障水平”这一指标进行评估。*李向荣、谭强林：《粮食安全的国内外评价指标体系及对策研究》，《中国农业资源与区划》2008年第1期。参考朱泽的四项指标简单平均法、马九杰等人的五项指标加权平均法、徐逢贤等人的五项简单平均法和刘晓梅的四项指标加权平均安全系数法等；结合南疆粮食安全的具体情况与系统内涵要求，遵循综合性、主导因素原则，实用与规范性原则，系统性与层序性相结合原则，科学性、前瞻性与操作性兼顾原则，按照层次分析法的思路，选择了6个指标，构建粮食安全评价指标，包括粮食供给性、粮食可获取性和粮食稳定性三个方面。粮食供给性有：(1)粮食作物播种面积；(2)粮食生产总产量；(3)粮食自给率：表达式为同一年的(粮食生产总量) /(粮食总需求量)。粮食可获取性指标有：(1)人均粮食占有量，它能较直接、快捷地反映地区粮食安全与否；(2)人均GDP，反映了人们购买粮食的经济实力。粮食稳定性指标有：(1)粮食产量波动指数，表达式为V=(yt-yt-1)/yt-1,其中yt为综合考虑各种因素的粮食产量预测值，yt-1为一定时期内仅考虑时间因素的趋势产量，它反映了粮食产量可能偏离粮食长期趋势产量的程度，若波动平缓则说明粮食生产较为稳定。
特色林果业发展指标参考孙凤兰(2009)的特色林果业可持续发展指标体系*孙兰凤：《可持续视角下的新疆特色林果业发展研究》，2009年新疆大学博士学位论文。以及资料的可得性、评价的有效性，选取林果业种植面积、林果业产量和林果业产值作为特色林果业发展的评价指标(其指标体系如表1所示)。
表1 南疆粮食安全与特色林果业发展耦合评价指标
2.数据标准化以及权重确定
指标体系中各数据的单位不同，且既有正向指标,又有逆向指标。为了消除数据的数量级以及量纲的不同而造成的影响，需要对数据进行标准化处理，选择极差标准化的方法对数据进行标准化处理。标准化公式为：
(10)
(11)
指标权重的确定方法可分为主观赋权法和客观赋权法两类。主观赋权法是根据评价者主观上对各指标的重视程度来决定权重的，如层次分析法、德尔菲法等；而客观赋权法是根据客观原始数据的统计特性，如信息的联系强度或各指标所提供的信息量来决定指标权重大小的,如熵值法、均方差法、因子分析法等。考虑主观赋权法取决于评价者的知识和经验,不同的专家会有不同权重差异,使分析结果趋于不稳定,故采用客观分析法。本文指标的权重采用均方差赋权法来确定。作为一种客观赋值法，由各指标在评价单位中的实际数据形成均方差赋权法的权重,避免人为的主观判断,具有较强的客观性。该方法的主要逻辑在于：随机变量是各评价指标, 该随机变量的取值是指标xj的无量纲化的属性值,求出各指标的均方差之后将这些均方差归一化,其结果即为各指标的权重系数。*鲍捷：《旅游业与生态环境耦合协调发展研究——以安徽省黄山市为例》，《安徽大学学报》(哲学社会科学版)2013年第2期。
按照均方差赋权法求得的各指标权重见表1所示。
3.耦合分析
根据公式(4)和(5)，运用SPSS18软件对f(L)和f(T)两条曲线进行拟合，其中A、B和VA、VB的数学表达式：
R2=0.8857
VA=-0.00465t2+0.0735t-0.16546
R2=0.9538
VB=-0.0025t2+0.04256t-0.01043
式中f(L)为粮食安全系统综合指数；f(T)为特色林果业系统综合指数； A、B分别为两个子系统的演化状态；VA、VB分别为两个子系统的演化速度；t为时间因素(t=1，2，3，…)。
图2 南疆粮食安全演变图
图3 南疆特色林果业演变图
从粮食安全A和特色林果业B两条拟合曲线来看，粮食安全和特色林果业都先经历了一个下降再快速上升，然后再下降的过程，其时间过程曲线呈“S”型。但两者在时间上有点错位，粮食安全模拟曲线的最低点在2004年，最高点在2012年；而特色林果业模拟曲线的最低点在2003年，最高点在2011年。
图4 南疆粮食安全与特色林果业演变速度图
粮食安全的演化速度(VA)和特色林果业的演化速度(VB)整体呈抛物线曲线，经历了先上升后下降的过程。在变化速度上，2008年以前，特色林果业的变化速度大于粮食安全的变化速度，2008年以后则粮食安全的变化速度大于特色林果业的变化速度。对粮食安全的演化速度(VA)和特色林果业的演化速度(VB)分别再求导，得到南疆粮食安全与特色林果业演变速度的变化，即南疆粮食安全与特色林果业演变加速度变化(如图5所示)。两者的演变加速度曲线都呈下降的直线，相比较而言特色林果业的演变加速度要略小于粮食演变的加速度；而特色林果业的演变加速度斜率比粮食安全要略大，即特色林果业的速度变率比粮食安全要大。
图5 南疆粮食安全与特色林果业演变速度的变化(加速度)
三、结论
根据公式(8)和公式(9)计算出南疆粮食安全与特色林果业发展的耦合度如图6所示。
图6 南疆粮食安全与特色林果业耦合度图
2002年，南疆粮食安全与特色林果业发展的耦合度处在第三象限，即南疆粮食安全与特色林果业的发展速度都为负数，粮食安全和特色林果业处于相互负影响状态；2003年，南疆粮食安全与特色林果业发展的耦合度处在第四象限，即粮食安全发展速度为负，而特色林果业的发展速度为正，特色林果业的正向发展对粮食安全产生一定负向影响；2004～2010年，粮食安全与特色林果业发展的耦合度处在第一象限，即粮食安全和特色林果业的发展速度都为正，两者处于一个相互正向影响阶段，此阶段的协调耦合度较好；2011～2012年南疆粮食安全与特色林果业发展的耦合度处在第二象限，即粮食安全发展速度为正，而特色林果业的发展速度为负，粮食安全对特色林果业的发展产生一定的阻碍作用；2013～2014年，南疆粮食安全与特色林果业发展的耦合度处在第三象限，粮食安全发展和特色林果业发展的速度都为负值，特色林果业发展对粮食生产的耦合度是负向耦合。
四、促进南疆特色林果业与粮食安全协调发展对策建议
1.大力发展节水灌溉，提高用水效率。南疆区域应严格控制灌溉面积的扩大，着力实现中低产田改造，提高耕地质量，努力实现水碱平衡；同时，在次生盐渍化比较严重的地区应该适度加大地下水资源利用，以迅速降低地下水位，减少渠道渗漏，改变漫灌方式，推广节水灌溉；调整农牧业结构，草田轮作；以水盐平衡理论为指导，调控地下水位和盐分的时空分布，等等，需要着力解决干渠、支渠防渗问题，大大减少渠系输水过程中的水量蒸发、渗漏损失，减少水资源的消耗损失，实现水资源高效利用。
2.因地制宜研发推广优良品种和高产高效综合种植模式。根据党的十八大报告关于“确保国家粮食安全和重要农产品有效供给”和自治区党委、政府关于大幅度提高农民收入的总体要求，南疆地区大面积果粮间作发展趋势不可逆转，保持小麦生产稳定发展的困难也越来越大。必须通过农业栽培、植保、种苗等技术的进步，大力推广多熟高效种植模式，提高农业综合效益，提高土地的复种指数和生产力，提高粮食单产，确保既能稳定粮食产量，又能提高小麦、果树种植的整体效益，最大限度地发挥小麦、果树综合生产能力。
3.加快生产组织模式创新，积极推进适度规模经营。实践表明，通过推进小麦生产适度规模经营能降低成本、提高产量和品质、显著增加劳均效益，是转变农业发展方式，推进小麦持续稳定发展的重要途径。一方面，农村务农劳动力数量在不断减少，小规模农户在生产过程中粗放管理，造成资源浪费；另一方面，近些年自然灾害多发频发，对粮食生产造成不利影响，而这种影响对小规模农户来说，由于技术、管理措施不到位，损失更大。应通过有效的政策措施，因地制宜发展土地集中型、合作经营型、统一服务型等多种形式的适度规模经营，建成一批生产条件好、标准化水平高、市场竞争力强的优质小麦生产基地，切实提高小麦生产的规模效益。
4.促进特色林果业产业化发展。在发展特色林果业时，既要遵循自然规律，以地理位置、水土条件、气候因子和树种品种的生物学特性为基准，精细区划主栽树种品种的适生栽培区，合理确定发展优势树种品种的最佳区域，又要遵循经济规律，按照区域化布局、产业化经营的要求，做大做强做优市场前景广阔、特色鲜明的优势主导树种和品种，逐步调减市场需求量少、经济效益差、产业化程度低的树种。提倡和鼓励龙头企业、农业专业合作组织采取建立风险基金、保护价收购、利润返还等形式，建立一套切实可行、互惠互利、风险共担、利益共享的企业与农户之间的利益分配机制，解决利益分配问题，规范其生产、经营行为，营造公平、合理、诚信的市场环境；要积极引导和探索果农以土地使用权、资金等生产要素入股，采取股份制、股份合作制等形式与龙头企业结成以资本运营为纽带的“利益共享，风险共担”的共同体。
根据目前的实际情况，南疆地区应加大果品贮藏保鲜设施、运输设备的资金和技术投入，大力发展现代化的冷藏设施和保鲜技术，不断扩大储藏能力，增加果品的贮藏保鲜比例，研制与开发较为实用的储藏保鲜技术，提高特色林果业产业效益。此外，加大对南疆地区特色林果产品加工业政策、项目、资金扶持力度，通过招商引资，引进深加工项目和企业，解决原料产品积压滞销的问题，并使产业链进一步延长，增加附加值，对林果产品现有品牌适时进行必要整合，把优势做大、品牌做强，提高产品的市场竞争力。
责任编辑：王慧君
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1009-5330(2016)04-0051-06
李婷，新疆社会科学院农村发展研究所助理研究员(新疆乌鲁木齐 830011)。
