广西农业生态经济系统安全预警研究

2021-04-02张云兰

农业研究与应用 2021年6期

关键词：广西

张云兰

摘要：本文在基于能值理論核算广西农业绿色GDP比重的基础上，利用PLS模型研究广西农业生态经济系统安全的影响因素，再利用GM模型开展系统安全预警研究，最后为促进系统安全提出有针对性的调控策略。结果表明，2000-2019年广西农业绿色GDP增加了3.99倍，但农业绿色GDP比重从60.13%快降到47.73%，农业生态经济系统安全程度不断下降。城镇化水平和单位耕地化肥施用量两个指标对广西农业生态经济系统安全状况的负向影响较大，农业增加值占GDP比重、单位耕地农业水资源用量、农业投入强度、复种指数和单位耕地面积农业从业人员等指标的正向影响较大。2000-2019年广西农业生态经济系统安全总体上处于中警区间，即轻度不安全状态，但未来10年警情指数不断下降，如果不及时调控，系统将不断接近重警区间，即中度不安全状态。在“十四五”期间，需要通过推进新型城镇化与农业现代化协同发展、加大农业投入和新型经营主体培育力度、加强耕地保护和水土流失综合治理工程、提升农民资源节约和生态环境保护意识等调控策略，从而保障广西农业生态经济系统安全。

关键词：农业生态经济系统;农业绿色GDP比重;安全预警;广西

中图分类号：F062.2 文献标志码：A

Research on the Safety Warning of Guangxi’s

Agricultural Eco-economic System

ZHANG Yunlan1，2

（1Forestry College，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004，China;

2School of Economics and Trade，Guangxi University of Finance and

Economics，Nanning 530003，China）

Abstract：Based on calculation of the proportion of Guangxi’s agricultural green GDP with emergy theory，we analyzed the factors affecting the security of Guangxi’s agricultural eco-economic system by PLS model，studied the system security early warning by GM model，and put forward some targeted control strategies to promote the system security. Result showed that from 2000 to 2019，Guangxi’s agricultural green GDP increased by 3.99 times，but its proportion fell rapidly from 60.13% to 47.73%，and the security degree of the agricultural ecological economic system declined gradually. The two indicators of urbanization level and chemical fertilizer application amount per unit area of cultivated land had great negative impact on the security of Guangxi’s agricultural ecological economic system. The proportion of agricultural added value in GDP，agricultural water consumption per unit area，agricultural input intensity，multiple cropping index，and agricultural employees per unit area had greater positive impact. From 2000 to 2019，the security of Guangxi’s agricultural eco-economic system was generally in the middle warning zone，that was，a mildly unsafe state，but the warning index would continue to decline in the next 10 years. If it was not regulated in time，the system would gradually approach the heavy warning zone，that was，a moderately unsafe state. During the “14th Five-Year Plan”，it is necessary to promote the coordinated development of new urbanization and agricultural modernization，increase agricultural investment and the cultivation of new business entities，strengthen the protection of arable land and the comprehensive management of soil erosion，and improve farmers’ awareness of resource conservation and ecological environmental protection，so as to ensure the safety of Guangxi’s agricultural ecological economic system.

Key words：Agro-ecological economic system;the proportion of agricultural green GDP;safety warning;Guangxi

农业生态经济系统是支持人类生存和发展的重要复合系统[1-3]。广西是传统农业大省，处于西南喀斯特地区，生态环境脆弱、农业资源短缺、人地矛盾突出。根据广西统计局数据，广西农业人口达1400万，但人均耕地面积仅为0.078 hm2，农业经济制约着广西乡村振兴。同时，广西位于全国“两屏三带”生态安全战略格局的南方丘陵山地带，是西南和华南地区的重要生态安全屏障。由此可见，协同广西农业经济发展和农业生态环境保护，加强农业生态经济系统安全，对促进广西乡村振兴和保障西南、华南地区生态安全具有重要意义。农业绿色GDP是衡量农业生态经济系统安全的重要指标。本文利用能值理论核算2000-2019年广西农业绿色GDP及其比重，并深入分析其演变趋势，在此基础上研究广西农业生态经济系统安全的影响因素，开展系统安全预警研究，旨在为科学调控广西农业生态经济系统，进而保障系统安全提供决策参考。

1 广西农业绿色GDP评价

1.1 能值理论

20世纪80年代末，美国著名生态学家H.T.Odum提出能值理论。能值理论是指利用太阳能值转换率将生态经济系统中不同种类、不可比较和加总的物质、能量统一转换为太阳能值（公式1），再进行比较和加总，从而定量评价生态经济系统运动状况[4]。

公式1：能值=物质/能量×太阳能值转换率。

1.2 广西农业绿色GDP核算

1.2.1 农业绿色GDP核算方法

基于能值理论的农业绿色GDP核算方法，如公式2-8所示[5]。

公式2：GeGDP=GDP-B-C;

公式3：B=N÷EMR;

公式4：C=F÷EMR;

公式5：EMR=T÷GDP;

公式6：T=I+U;

公式7：I=R+N;

公式8：U=F+O。

公式2-8中，GeGDP代表农业绿色GDP;GDP代表农业GDP;B和C分别代表农业生态经济系统消耗的不可更新环境资源能值-货币价值和不可更新工业辅助能值-货币价值;EMR 代表能值货币比率;N代表系统消耗的不可更新环境资源能值;F代表系统消耗的不可更新工业辅助能值;T代表系统消耗的所有能值;I代表系统消耗的所有环境资源能值;U代表系统消耗的所有辅助能值;R代表系统消耗的可更新环境资源能值;O代表系统消耗的可更新有机能值。

1.2.2 广西农业绿色GDP核算

在廣西农业绿色GDP核算中，可更新环境资源能值包括雨水化学能和地球循环能;不可更新环境资源能值是指净表土流失能;不可更新工业辅助能值包括化肥（氮肥、磷肥、钾肥、复合肥）、农药、农膜、机械动力、生产用电和柴油等能值;可更新有机能值包括种子、畜力、劳动力和有机肥等能值。各类能值计算所需的基础数据来源于EPS数据库和《中国统计年鉴（2001-2020）》《中国农村统计年鉴（2001-2020）》《广西统计年鉴（2001-2020）》《广西国民经济和社会发展统计公报（2000-2020）》《广西水资源公报（2000-2019）》。太阳能值转换率主要参考H.T.Odum和蓝盛芳的研究成果。

如图1所示，2000-2019年广西农业生态经济系统的不可更新环境资源能值—货币价值和不可更新工业辅助能值—货币价值呈快速上升趋势。其中，不可更新环境资源能值—货币价值从2000年的143.85亿元增加到2019年的1015.7亿元，增长了6.06倍;不可更新工业辅助能值—货币价值从2000年的70.94亿元增加到2019年的755.14亿元，增长了9.65倍。根据公式2，二者的快速上升将制约广西农业绿色GDP的增长。

1.3 广西农业绿色GDP演变趋势分析

广西农业绿色GDP的演变趋势如图2所示，伴随着农业GDP从2000年的538.69亿元快速增加到2019年的3387.74亿元，增长了5.29倍，农业绿色GDP的增长相对缓慢很多，只增长了3.99倍。农业绿色GDP占农业GDP的比重从2000年的60.13%快速下降到2019年的47.73%，下降了12.4个百分点（图3）。主要原因是广西农业生态经济系统的不可更新工业辅助能值—货币价值的快速上涨，其占农业GDP的比重从2000年的13.17%增加到2019年的22.29%，增加了9.12个百分点;次要原因是系统的不可更新环境资源能值—货币价值占农业GDP的比重从2000年的26.7%增加到2019年的29.98%，增加了3.28个百分点。这表明广西农业生产过程中快速增加的不可更新工业辅助能值投入加剧了生态环境破坏，同时不可更新环境资源能值的投入加大了资源环境负担，二者均不利于农业生态经济系统安全和可持续发展。

2 基于PLS的广西农业生态经济系统安全影响因素分析

农业生态经济系统属于“自然—社会—经济”的复合系统。农业生态经济系统安全不仅受到自身自然环境条件影响，也受到社会和经济方面的诸多因素影响。因此，在定量分析广西农业绿色GDP的基础上，根据科学性、代表性、可操作性和通行性原则构建指标体系，采用回归模型进一步研究广西农业生态经济系统安全影响因素，探讨其传导机制，对广西农业生态经济系统安全预警和系统调控具有重要意义。

2.1 指标体系构建和模型选择

本文根据农业经济理论、生态系统理论和文献研究基础[1，5-8]并结合广西实际情况，以2000-2019年广西农业绿色GDP比重为因变量（Y），以2000-2019年广西农业增加值占GDP比重、第三产业增加值指数、城乡收入比、农业投入强度、单位耕地面积农业从业人员、城镇化水平、复种指数、单位耕地化肥施用量、单位耕地农业水资源用量等9个指标为自变量（X），分析广西农业绿色GDP比重和资源利用、社会和经济发展的关联性，量化各个指标对农业绿色GDP比重影响程度，从而找出广西农业生态经济系统安全的主要影响因素。2000-2019年各个自变量指标均在《广西统计年鉴（2001-2020）》数据基础上计算所得。

如表1所示，在2000年至2019年这20年间，10个指标中增长最快的是城镇化水平，其次是单位耕地化肥施用量;其余8个指标均为负增长，负增长幅度较大的是农业增加值占GDP比重和农业投入强度。城镇化水平快速提高，往往伴随着工业化发展和城乡居民收入增加，但也一定程度上影响了农业生产所需的自然资源和生态环境;城镇化进程中大量农业人口转为非农人口，农业劳动力不断减少。化肥施用量大幅增加，一定程度上提高了农产品产量，但也加大了农业生态经济系统压力，造成环境污染。近年来，农业增加值逐年增加，其占GDP的比重不断减少，这是经济结构优化的表现，但值得我们关注的是这个过程中大量农业生产资料转向二三产业。另外，随着社会经济发展，农业投入不断增加，但农业投入强度（农业投入所占农业GDP的比重）逐渐减少，这将不利于农业生态经济系统可持续发展。

为了明确各个指标对广西农业生态经济系统安全的影响程度，需要进一步量化分析。如表2所示，

回归分析的9个自变量和因变量之间的Pearson相关系数均呈现出0.05或0.01水平的显著性，说明指标选择较为合理。从自变量之间的相关系数来看，除了X2和X7之间、 X3和X7、X3和X9之间相关性较弱外，其他自变量之间均具有显著的相关性，说明自变量之间存在多重共线性情况，应选择PLS（偏最小二乘回归）模型进行分析。

2.2 基于PLS的广西农业生态经济系统安全影响因素评价

在PLS模型分析中，投影重要性指标VIP用于表示自变量对于因变量的解释重要性力度[6-8]。如表3所示，9个自变量的VIP值均大于0.7，且5个指标大于1，表明均能较好地解释广西农业绿色GDP比重变化的原因。9个自变量的VIP值排序为：城镇化水平>农业增加值占GDP比重>单位耕地化肥施用量>单位耕地农业水资源用量>农业投入强度>单位耕地面积农业从业人员>复种指数>第三产业增加值指数>城乡收入比。

在PLS模型分析中，自变量的回归系数标准化值的绝对值越大说明这个自变量对因变量的影响越大。根据表4所示，X6、X8的回归系数标准化值为负数，表明城镇化水平和单位耕地化肥施用量对广西农业绿色GDP比重有逆向影响，不利于广西农业生态经济系统安全，且影响程度在9个自变量中分别排第一和第二;另外7个自变量的回归系数标准化值为正数，表明其值增加会使广西农业绿色GDP比重同步提升，有利于广西农业生态经济系统安全，其中正向影响程度的大小排序为：农业增加值占GDP比重>单位耕地农业水资源用量>农业投入强度和复种指数>单位耕地面积农业从业人员>第三产业增加值指数>城乡收入比。从回归系数的显著性来看，除X2对Y的显著为为0.108（大于0.05）外，其他自变量对Y的显著性均小于0.01。基于PLS模型的回归方程如公式9所示。

公式9：

Y=0.119×X1+0.078×X2+0.077×X3+0.107×X4+ 0.105×X5-0.126×X6+0.105×X7-0.119×X8+0.114×X9。

3 基于GM的广西农业生态经济系统安全预警

3.1 基于GM的广西农业绿色GDP比重预测

由于灰色预测法具有数据处理能力强、操作简便和预测精度高等特点[9，10]，本文采用灰色预测法中常用的GM（1，1）模型来预测广西农业绿色GDP比重，进而开展广西农业生态经济系统安全预警研究。首先进行级比值检验，用于判断广西农业绿色GDP比重数据序列进行模型构建的适用性，结果显示：级比检验值均在标准范围区间[0.909， 1.100]内，适合进行GM（1，1）模型构建，且后验差比C值0.276≤0.35，意味着模型精度等级非常好。广西农业绿色GDP比重拟合结果如表5所示，模型相对误差值最大值0.075<0.1，意味著模型拟合效果达到较高要求。

基于GM（1，1）模型的广西农业绿色GDP比重预测结果如表6所示，2020-2031年广西农业绿色GDP比重将持续下降，到2031年只有45.98%，这将加剧广西农业生态经济系统安全的警情。

3.2 农业生态经济系统警情等级划分标准

参照生态安全等级划分标准，在广西农业生态经济系统安全预警研究中将广西农业绿色GDP比重作为预警指数，和系统安全预警等级建立对应关系，如表7所示。广西农业生态经济系统安全预警的等级可划分为5个级别，即无警—农业生态经济系统安全，轻警—农业生态经济系统较安全，中警—农业生态经济系统轻度不安全，重警—农业生态经济系统中度不安全，巨警—农业生态经济系统重度不安全[11-13]。

3.3 广西农业生态经济系统安全预警结果

根据上述的预警指数预测和警情等级划分标准，广西农业生态经济系统安全的警情动态发展趋势如图4所示。可以看出，2000-2019年广西农业生态经济系统安全总体上处于中警区间，即轻度不安全状态，指示灯为黄色。未来10年警情指数不断下降，也还处于中警区间，系统不会出现严重问题，但下降趋势表明系统面临着一些威胁，如果保持当前发展态势不及时调控，系统将不断接近重警区间。为了促进广西乡村振兴和农村生态文明建设，在“十四五”期间乃至更长时期内需积极采取措施排警调控，不断优化广西农业生态经济系统。

4 广西农业生态经济系统调控策略

4.1 推进新型城镇化与农业现代化协同发展

上述PLS回归方程显示，城镇化水平对广西农业生态经济系统的影响程度最大，影响系数为-0.126。城镇化是我国社会经济发展的必然选择，但城镇化发展过程中，大量农业人口转为非农人口，农业剩余劳动力充分转移的同时也面临着谁来种地、如何种地、怎样更好种地的问题。单位耕地面积农业从业人员对广西农业生态经济系统的影响因素为0.105。劳动力投入属于农业生产投入中的有机能投入，单位耕地面积的农业从业人员增加，有利于农业集约化发展，但现代农业对知识型、技能型的农业劳动力需求越来越大。同时，随着城镇化进程加快，人们对农产品数量的需求较为稳定而对农业品质量的需求不断提高，供求结构性矛盾逐渐突出。因此，要走新型城镇化和农业现代化协同发展道路，推动城乡融合发展，共同推进乡村振兴。首先，新型城镇化是“人的城镇化”基础上，追求城乡人口、自然、资源、环境和社会协调、可持续发展。其次，农业现代化的核心是农民现代化，大力培育懂技术、通管理的新型职业农民，同时吸引城镇居民到农村从事现代农业生产。最后，结合广西实际优化农业产业结构，利用城镇的辐射带动作用大力发展现代特色农业，推动农业高质量发展。

4.2 加大农业投入和新型经营主体培育力度

尽管随着社会经济发展，经济结构以“三二一”模式为主，但作为农业大省和人口大省，广西必须强调农业的基础支撑作用，尤其是粮食、甘蔗、蚕茧、水果、水产品等主要农产品的生产。农业增加值占GDP比重和农业投入强度两个指标对广西农业生态经济系统的影响系数分别为0.119和0.107，是正向影响的主要因素。近年来，广西农业投入不断增加，但其所占农业GDP的比重不断降低，农业投入不足将制约规模化、机械化、信息化等农业现代化发展。同时，第三产业增加值指数对广西农业生态经济系统也有一定的正向影响。因此，应加大农业投入和新型经营主体培育力度，不断夯实农业基础。首先，在不断加大财政支农力度的同时，优化财政支农结构和资金管理体系，提升财政资金使用效益;完善农业信贷担保体系，强化金融对农业的支撑作用;优化农村投资环境，鼓励工商资本下乡发展现代农业。其次，坚持“产业发展、主体带动”的理念，培育壮大龙头企业、家庭农场、合作社等新型经营主体，推广“龙头企业+合作社+家庭农场”模式，带动农民增收致富。最后，利用第三产业快速发展优势，推动“一二三”产业融合发展，大力发展农业加工业、农产品物流、农产品市场营销、农业休闲旅游等业态，增加农业附加值，促进农业提质增效。

4.3 加强耕地保护和水土流失综合治理工程

耕地和水利是农业的命脉。广西是“八山一水一分田”，耕地保护应体现在数量、质量、生态和效益四大方面协同推进。首先，坚决杜绝耕地“非农化”，加强农业科技创新和成果转化，提高农业单产。其次，扩大高标准农田建设范围，加大耕地整治力度，补充耕地面积、提升耕地质量，从而改善农业生态环境和生产能力。最后，加强耕地数量和质量监测预警机制，逐步建立“田长制”，落实网格化监管。单位耕地农业水资源用量对广西农业生态经济系统的影响系数是0.114，是影响系统安全的重要因素。广西降水量丰富，但一方面由于喀斯特地质条件保水能力极差，另一方面由于农业水利设施不完善，导致农业用水极不均衡。要统筹山水林田湖草系统开展水土流失综合治理，通过开展河道沟渠整治、坡耕地整治、侵蚀沟治理、防护林种植等工程，恢复被堵塞、填埋、废弃的沟渠，硬化排水沟渠，整治农田灌溉末级渠道，提升农业灌溉条件。

4.4 提升农民资源节约和生态环境保护意识

习总书记提出，广西生态优势金不换。农业污染属于面源污染，治理难度大，而过量施用化肥是造成面源污染的主要原因之一。单位耕地化肥施用量对广西农业生态经济系统的影响系数为-0.119。另外，复种指数的影响系数为0.105，提高复种指数可以有效提高农业土地资源利用效率。农民是农业生态环境保护的“最后一公里”。因此，保障农业生态经济系统安全的重要任务之一是提升农民资源节约和生态环境保护意识。首先，开展测土配方施肥，提升化肥利用效率，控制化肥施用量增长。其次，利用生物发酵技术，推进畜禽粪污、秸秆还田，发展生态循环农业。再次，节约土地资源，发展立体农业和间套作模式，提高复种指数和单位面积土地的产出效益。最后，重视乡村生态文化建设，完善农村社会环保教育服务体系，引导农民在生活和农业生产中积极参与生态环境保护和修复实践，走绿色低碳道路，建设生态宜居乡村。

参考文献

[1] 高静，于建平，武彤，等.我国农业生态经济系统耦合协调发展研究[J].中国农业资源与区划，2020，41（1）：1-7.

[2] 曾韬. 基于能值理论的江西省2011-2015年农业生态经济系统投入结构分析[D].长沙：中南林业科技大学，2017.

[3] 马世昌，吴晓磊.安徽省农业生态经济系统能值分析[J]. 中国农业资源与区划，2019，40

（12）：101-107.

[4] 蓝盛芳，钦佩.生态系统的能值分析[J].应用生态学报，2001（1）：129-131.

[5] 朱韵臻，朱玉林.基于能值的湖南省农业绿色GDP的演变与趋势分析[J].中南林业科技大学学报（社会科学版），2015，9（6）：51-59. [6] 王洁，章恒全.改进的偏最小二乘法在青海省农业用水预测中的应用[J]. 水资源保护，

2016，32（4）：55-59.

[7] 李福夺. 贵州省农业投入与产出关系的偏最小二乘回歸分析[J]. 山地农业生物学报，2015， 34（2）：71-76，86.

[8] 马明德，马学娟.农业经济增长影响因子的偏最小二乘回归分析——以宁夏回族自治区为例[J]. 中国农业资源与区划，2014，35（5）：

123-128.

[9] 张田野，孙炜琳，王瑞波.化肥零增长行动对农业污染的减量贡献分析——基于GM（1，1）模型及脱钩理论[J].长江流域资源与环境，2020，29（1）：265-274.