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湖南省农业生态与农业经济耦合性测度*

2018-09-28杨亦民

中国农业资源与区划 2018年7期
关键词:耦合度增长率排放量

周 璨,杨亦民

(湖南农业大学,长沙 410128)

0 引言

耦合属于物理学范畴,主要指不同电路原件或电网络的输入输出的相互配合与影响。“耦合”能表明动态关联关系,被广泛用于其他研究领域,表明两个或两个以上的系统之间或某一系统内部各子系统之间相互影响的过程,客观衡量研究对象之间好坏关联关系[1-2]。

湖南是一个农业大省,全省耕地有378.9万hm2,属于亚热带季风气候,光照充足,四季分明,水量充足,土地肥沃,适宜农作物生长。但随着科技的发展进步,农药化肥的使用,生物科技虽然增加了农业产出,但同时也破坏了农业的自然生长环境,造成农田大面积污染和农产品损害[3-4]; 农业污染若流向水源,也会造成饮水安全的危机,加上工业“三废”污染问题,农业环境呈现日益恶化的倾向,严重威胁着人类健康。农业的良性发展也成为许多学者研究的对象。

20世纪初有学者开始关注作物与环境的关系、植物营养物质的循环以及农业如何保持地力等问题。1991年我国开展了农业与农村可持续发展试验示范地的建设,围绕农业生产、农村经济和生态环境的协调统一,探索农业生态发展的道路、模式和政策[5-7]。stum注意到生态环境的变化对经济发展产生的影响,并将生态环境作为影响经济发展的重要因素进行了研究。Claude Fussier[5]研究了农业生态环境与农业发展之间产生的影响作用。周振峰[6]认为生态环境建设能够为我国的资源合理运用以及社会经济提升带来良好的促进作用。吴小庆[3]通过生态环境带给社会经济发展的影响的研究,建立了一定的经济指标体系。农业的发展促进了经济的发展,同时对生态环境也施加了巨大压力。反过来,经济发展的一定程度,又可以改善农业生态的发展模式,保护农业生态环境。在农业生态与农业经济之间找到动态平衡点是维持系统耦合的关键。

目前,对湖南农业生态—农业经济二者之间耦合协调关系的研究较少。文章重点探讨湖南农业的投入产出效率、农业生态环境状况,湖南各地市农业生态、经济的差异及其可持续发展水平,重点提出提高湖南农业发展竞争力及可持续发展的措施。该研究是以湖南省13个地市为研究范围,研究湖南农业生态—农业经济之间的耦合协调关系,以期为湖南省农业生态环境保护、农业经济发展提供决策依据。

1 研究区与数据来源

1.1 研究区域

湖南省地处中国中南部、长江中游南部,位于东经108°47′~114°15′,北纬24°38′~30°08′之间。全省划分为1个自治州和13个直辖市。湖南气候属于大陆型亚热带季风湿润气候,四季分明,日照充足,降雨量1 200~1 500mm,全省耕地面积有391.26万hm2。湖南土地类型多为红壤、黄壤。

研究湖南省农业生态—农业经济的耦合协调度、耦合协调关系对于保护区域农业生态环境,促进当地经济发展具有重要的现实意义。

1.2 湖南农业生态和农业经济概况

经国家统计局核定, 2017年农林牧渔业实现总产值6 269.46亿元,同比增长4.0%; 实现增加值3 852.88亿元,同比增长3.9%,分行业看,农业、林业、牧业、渔业、农林牧渔服务业增加值分别增长3.1%、9.0%、2.6%、6.5%、8.9%。2016年湖南农林牧渔业实现增加值3 725.9亿元,按可比价格计算,增长3.5%。由于粮食产量整体下降和生猪出栏持续下行等因素影响, 2016年增幅较上年度下降0.3个百分点。分行业看,农业、林业、渔业、农林牧渔服务业增加值分别增长3.6%、8.2%、6.5%和8.4%,而牧业同比下降0.1%。2015年湖南农业经济生产总值为5 630.75亿元,其中农业生产总值为3 043.52亿元,林业生产总值为317.38亿元,牧业生产总值为1 601.75亿元,渔业生产总值为366.93亿元。2015年前三季度湖南农林牧渔业增加值达到2 297.8亿元,按可比价格计算,实际增长4.4%。

据初步统计,目前全省累计治理水土流失面积15.68万hm2,修建梯土、梯田10.8万hm2,人工造林保存面积326.5万hm2,飞播造林保存面积53.3万hm2,封山育林累计在封面积208.3万hm2,森林覆盖率达到51.4%; 建立各类自然保护区50个,森林公园46个,保护地面积65.68万hm2,占全省土地面积的3.1%; 建设水库1.328 6万座,其中大中型水库247座; 开生态农业示范县试点5个,示范乡、村110多个,开展小流域综合治理160多条。

2 研究方法与数据来源

2.1 湖南农业生态与经济的耦合协调度模型

2.1.1 湖南农业生态与经济耦合作用机理

如果把农业生态与经济分别看成一个系统,那么,这两个系统之间的耦合作用机理可以描述为:一方面,农业生态为经济增长提供动力,实现各类经济要素、农产品或资源的优化配置,能够通过扩散效应、集聚效应和乘数效应,带动经济系统内相关产业发展的质量和速度,促进经济发展,但是,农业生态的无序开发利用也会通过负效应抑制经济的发展。另一方面,经济发展所需的资源、要素或商品的优化配置,也会反哺农业生态的保护,促进农业生态的良性发展。农业生态与经济两者相互影响,交替推拉,这就是农业生态与经济相互耦合作用的过程。因此,耦合作用描述农业生态与经济之间存在高度关联性,这种耦合一方面是二者之间相互促进与适应,另一方面相互牵制和阻碍[8-11]。

2.1.2 耦合协调度模型

上式表示,农业生态系统与经济系统的耦合度区间范围为C∈0, 1,数值越大,表明二者的耦合性和协调性越好,反之,耦合性越差[2, 4, 6, 8, 12-17]。

2.2 指标体系的选取

在指标选取时,要遵循科学性、整体性、可比性的原则。明确各指标代表的内容和意义,指标的数据的动态性和指标数据的获取容易性、准确性[4, 8, 18-20]。该研究选取了以下农业生态系统和农业经济系统发展指标,如表1。该研究中湖南省各地市的农业生产总值、农业污染的数据均来自《湖南统计年鉴》。

表1 农业生态子系统与农业经济子系统指标体系

农业生态系统指标农业经济系统指标废水排放总量u1总产值v1化学需氧量排放量u2农业v2氨氮排放量u3林业v3SO2排放量u4牧业v4氮氧化物排放量u5渔业v5

2.3 指标的权重的确定

根据熵权法确定指标的权重[25-29]。熵权法是通过分析各指标之间的关联程度,测算各子系统要素指标的权重。根据各指标的熵权,对各指标的权重进行修正,能够有效反映指标信息熵值的作用,从而得出较为客观的指标权重。指标权重计算过程如下:

(1)指标xij的比重:

(2)计算第j项指标的熵值:

(3)计算第j项指标的差异性系数:αj=1-ej,αj值越大,表明指标xj在评价中重要性越大。

某指标的熵值越大,其变异程度越小,能够提供的信息越少,该指标的参考价值就越小,其权重就越小; 反之,权重越大。

2.4 数据来源

该研究中湖南农业生态、农业经济中的各指标数据均来自《湖南统计年鉴》。

3 结果与分析

3.1 基于熵权法的耦合性测度

3.1.1 指标数据的采集与整理

通过查阅2007~2015年的《湖南统计年鉴》,将农业生态与农业经济系统的各指标进行搜集和汇总,得到表2。

表2 2007~2015年湖南省农业基本情况

年份农林牧渔业劳动力(万人)年末实有耕地面积(万hm2)当年减少耕地面积(万hm2)农作物播种面积(万hm2)造林面积(万hm2)20071 890.17378.900.61853.647.6220081 877.91378.940.61793.958.0420091 867.33413.500.75801.9312.5020101 861.85413.750.97821.6121.3420111 793.64413.770.91840.2040.2420121 857.39414.620.72851.2040.4220131 832.65414.970.99865.0034.9820141 808.33415.32—876.4539.1920151 762.31415.350.37871.7037.60年均增长率(%)-0.871.15—0.2622.08 注:数据来源为2007~2015年《湖南统计年鉴》

表3 2007~2015年湖南省农林牧渔业环境综合统计基本状况

年份废水排放总量(亿t)化学需氧量排放量(万t)氨氮排放量(万t)SO2排放量(万t)氮氧化物排放量(万t)200715.196 064.641 16.008 757.450 0—200815.799 164.736 55.961 650.950 0—200916.388 363.277 76.002 016.210 0—201017.250 561.024 75.783 117.390 0—201118.161 4113.420 613.710 44.934 917.869 7201220.707 9111.368 113.552 95.161 818.242 9201321.491 6110.832 313.465 85.262 519.031 2201422.769 0109.528 113.361 66.418 419.341 3201523.722 0108.365 813.276 47.953 918.321 2年均增长率(%)5.726.6710.42-21.900.31 注:数据来源为2007~2015年《湖南统计年鉴》

由表2可知: 2007年~2015年,农林牧渔业劳动力人数由1 890.17万人下降到1 762.31,年均增长率为-0.87%; 年末实有耕地面积由378.90万hm2上升到415.35万hm2,年均增长率为1.15%; 当年减少耕地面积由0.61万hm2下降到0.37万hm2; 农作物播种面积由853.64万hm2上升到871.70万hm2,年均增长率为0.26%; 造林面积面积由7.62万hm2上升到37.60万hm2,年均增长率为22.08%。其中造林面积增长率最大,其次是年末实有耕地面积。农林牧渔业劳动力是下降趋势。

图1 2007~2015年湖南省农林牧渔业产值(亿元)

如图1所示: 2007~2015年,农林牧渔业总产值由2 632.10亿元上升到5 630.75亿元,年均增长率为9.97%; 农业总产值由1 243.15亿元上升到3 043.52亿元,年均增长率为11.84%; 林业总产值由144.12亿元上升到317.38亿元,年均增长率为10.37%; 牧业总产值由1 013.82亿元上升到1 601.75亿元,年均增长率为5.88%; 渔业总产值由154.70亿元上升到366.93亿元,年均增长率为11.40%。其中,农业年均增长率最大,其次是渔业,林业第三,牧业增长率最小。

由农林牧渔业环境综合统计基本状况显示(表3):自2007~2015年,废水排放总量由15.196 0亿t增长到23.722 0亿t,年均增长率为5.72%; 化学需氧量(COD)排放量由64.641 1万t增长到108.365 8万t,年均增长率为6.67%; 氨氮排放量由6.008 7万t增长到13.276 4万t,年均增长率为10.42%; SO2排放量由57.450 0万t下降到7.953 9万t,增长率为-21.90%; 氮氧化物排放量由2011年的17.869 8万t上升到18.321 2万t,增长率为0.31%。其中,氨氮排放量的年均增长率最大,其次是化学需氧量排放量,废水排放总量年均增长率第三。SO2排放量为下降趋势且下降速率最大。

3.1.2 耦合度的计算与分析

(1)指标数据的标准化[6, 10, 21-23]。分别对农业生态系统和农业经济系统的各指标进行规范标准化,标准化后的结果在0, 1区间,得到如下矩阵:

(2)根据指标数据矩阵和熵权的计算公式,计算得出农业生态和农业经济系统的熵权(表4)。

表4 农业生态与农业经济各指标的熵权计算结果

农业生态指标u1u2u3u4u5熵权ai0.387 60.107 60.004 30.129 80.128 1农业经济指标v1v2v3v4v5熵权bj0.335 90.239 50.118 30.023 40.045 3

农业生态系统中,废水排放总量的熵权值最大,氨氮排放量的熵权值最小。农业生态经济系统中,农业生产总值的熵权值最大,牧业的熵权值最小。

(3)耦合性测度结果与分析。将计算出的农业生态系统和农业经济系统各指标的熵权及标准化后的矩阵数据带入综合评价函数计算公式,得出2007~2015年湖南农业生态系统和农业经济系统的综合评价结果,然后计算得出耦合度(表5)。

表5 2007~2015年湖南省生态农业与生态经济系统的综合评价及耦合度

年份200720082009201020112012201320142015农业生态系统综合评价值f(u)00.008 10.275 30.183 60.538 20.327 30.535 20.463 80.478 3农业经济系统综合评价值g(v)0.006 30.062 10.274 40.736 20.923 70.832 40.734 50.947 30.921 4耦合度C00.942 50.936 00.965 40.951 60.945 60.970 20.975 30.984 3

2008~2015年,农业生态系统的综合评价值处于波动状态(2008~2009年,升高; 2009~2010年又升高; 2011~2015年,综合评价值在0.3~0.6之间), 2011年和2015年的综合评价值较高, 2008年的综合评价值较低。农业经济系统的综合评价值大致趋势为升高状态, 2014年的评价值最高, 2007年的综合评价值最低。

由于在对指标进行标准化时, 2007年的农业生态指标均被标准化为0,因此, 2007年的农业生态系统综合评价值和耦合度的结果均为0,这只是数据处理的结果,不能说明问题。分析2008~2015年的计算结果分析农业生态与农业经济的耦合度与协调性。由表5可知: 2008~2015年之间,湖南省农业生态系统与农业经济系统的耦合度处于基本稳定状态,耦合度值均在0.9以上,说明近年来二者总体协调性较好,这是由于近年来国家在追求农业发展的同时也更加注重生态环境的平衡与承载力,湖南省更是加大了农业生态建设的力度,注重经济与生态二者协调发展。其中, 2014年和2015年二者的耦合度较高,分别为0.975 3和0.984 3,说明湖南省在这两年的农业生态与农业经济的协调性好,农业经济与农业生态能够相互有效促进彼此的发展,这是因为随着农业经济与农业生态的逐年协调发展,二者相互促进,使得2014年和2015年的耦合度较高。

4 结论与讨论

以湖南省2007~2015年的农业生态与农业经济为研究区域,在构建农业生态—农业经济评价指标体系基础上,运用耦合协调度模型对生态环境、农业经济的耦合协调发展状况进行了定量分析。研究结果表明, 2007~2015年湖南省农业生态与农业经济的耦合协调发展基本稳定,耦合度值均在0.9以上,二者呈协调发展趋势。农业生态的良好发展与农业经济的增长密切相关。对于农业经济来说,如果农业生态与农业经济耦合度高,那么两者能够相互促进协调发展,农业生态通过良好可持续发展促进农业经济发展,同时,农业经济的发展会进一步促进农业生态的保护,使得农业生态更好发展; 反之,如果二者耦合度较低,滞后的农业生态可能成为农业经济发展的瓶颈,不同程度地约束农业经济的发展。在当前发展方式转变背景下和一系列政策机遇引导下,一方面,在农业生态环境承载力范围内,大力发展农业; 另一方面,在经济增长的同时,促进生态环境的保护与开发,最终促进农业生态与农业经济的协调发展。该文基于农业生态与农业经济的耦合机理,结合耦合协调度模型,运用熵权法为各指标进行客观确定权重,统计计算2007~2015年湖南省农业生态与农业经济发展的耦合度,分析了近年来湖南省农业生态与农业经济的耦合性,二者的耦合度值总体上耦合协调性较好。

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