因子分析与熵值法下广西低碳农业发展质量综合评价

2021-05-05旷爱萍

云南农业大学学报(社会科学) 2021年3期

旷爱萍，胡超

（广西师范大学马克思主义学院，广西桂林 541006）

党的十九大报告作出“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段”的重要论断。农业作为国民经济的基础行业，要适应并遵循我国经济发展新趋势，向高质量发展阶段迈进[1]。然而，随着我国农业现代化的进程加快，其发展面临生态环境恶化、资源利用率低、农业面污染日趋加重的问题，因此2020 年中央1 号文件强调推进农业高质量发展，治理农村生态环境突出问题[2]。面对农业资源短缺与环境脆弱的双重约束，发展低碳农业可以有效应对当前气候变化，节约资源保护生态环境。作为一种新型农业经营模式，低碳农业扩展了现代农业功能，能够最大限度地减少生产过程中的高碳能源消耗，实现农业生产节约高效、要素投入现代集约、农产品优质环保。因此，研究低碳农业发展质量对于建立健全绿色低碳循环发展的农业经济体系具有重要意义[3]。

目前，关于低碳农业发展质量的研究集中于定量分析，内容涉及农业生产活动碳排放核算与分析、低碳农业生产效率、低碳农业发展模式评价、微观农户低碳生产行为。在低碳农业发展质量研究方法层面，学者较多采用两类研究方法分析和评价某一区域的低碳农业发展质量水平，第一类是从狭义效率视角出发采用全要素生产率评价法来实证分析低碳农业发展质量，主要有单要素指标评价法和潜在产出法两种方法，李琦等在测算农业碳排放量的基础上，结合标准DDF 模型和影子价格指标评估安徽的低碳农业绩效水平和边际碳减排成本[4]，田云等利用DEA－Malmquist 模型测算和分析中国低碳农业生产率和影响因素，探讨了中国低碳农业的动态演进与收敛性[5]，王善高等则运用随机前沿分析方法测算和分析中国低碳的农业生产效率以及空间分布特征[6]。第二类是从广义视角来理解低碳农业发展质量，通过构建综合评价指标体系规范分析区域低碳农业发展质量。付英等从社会、经济、减排及生态方面4 个方面初步探讨了甘肃低碳农业发展综合评价指标体系的构建[7]。王娜利用层次分析法[8]、杜华章通过熵值法[9]、朱丽君等则基于生命周期评价法[10]、刘马兰等采用主成分分析法[11]、谢淑娟等运用德尔菲法分别对河南，江苏、甘肃、安徽、四川、广东低碳农业发展水平进行量化评价[12]。

综上可知，低碳农业发展质量评价方法以全要素生产率法、熵值法，以及层次分析法等为主，研究对象多为我国经济发达省份，对经济欠发达地区尤其是针对广西的低碳农业发展质量进行评估的研究较少。作为重要的农业大省，广西处于农业现代化的起步阶段，具备发展低碳农业的资源禀赋。本文在参考国内具有代表性的研究成果的基础上，结合广西实际情况，构建广西低碳农业发展质量评价指标体系，在测算2000—2018 年广西农业碳排放量的基础上，运用因子分析法凝练出与低碳农业发展质量密切相关的公共因子，并基于熵值法赋权公共因子权重探究影响广西低碳农业发展质量的因素，同时以熵值法综合得分为依据对2000—2018 年广西低碳农业发展质量进行综合评价，以期为广西低碳农业高质量发展提供参考建议。

一、低碳农业发展质量评价体系和评价模型的构建

（一）评价指标选取及评价体系构建

当前，国内绝大部分学者从经济、社会、生态三个维度出发，构建EES 评价指标体系框架，以此为依据评价某个地区的低碳农业发展质量。此外，被广泛应用的还有PSR 模型，即“压力—状态—响应”模型，以及在PSR 基础上提出的DSR 模型，即“驱动力—状态—响应”模型。

王珊珊等认为低碳农业作为一种生态高值农业模式，其生产行为评价指标体系既要考虑到低碳农业的经济和生态效益，还要考虑低碳农业的生产要素碳排放特征[13]。在参考该研究成果的基础上，结合广西农业产出的实际情况，从农业经济社会发展、要素减量投入、能源低碳利用和资源环境安全4 个维度出发，运用16 个指标构建广西低碳农业发展水平评价指标体系（见表1）。

（二）数据来源及数据处理

考虑到数据可得性、真实性、完整性以及连续性，各指标数据均来自2000—2019 的《中国农村统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《广西壮族自治区统计年鉴》等，还有部分数据来源于广西自然资源厅、农业农村厅等相关部门所发布政府统计公报。其中农业碳排放主要包括6 类直接间接碳排放源：农药、农膜、化肥、柴油、灌溉、翻耕，见表2。参照旷爱萍等学者的研究[14]，农业生产过程碳排放量计算公式为：

式（1）中，C代表农业碳排放量，单位为万t，xi为碳源i的碳排放系数，yi为碳源i的使用量。

（三）评价模型的构建

首先，对广西低碳农业发展质量评价指标体系进行因子分析，因子模型用矩阵用式（2）表示，矩阵R（R=XX′）的特征值为 λ（λ=λ1,λ2,···λp≥0），经过成分贡献度计算式（3）、公因子个数计算式（4）、公因子权重及得分计算式（5），得到因子分析下广西低碳农业发展质量第i个因子的贡献度ti、前r个公因子的累积贡献度t、公因子个数m、公因子权重Vt、公因子得分Fj[15]。

表1 广西壮族自治区低碳农业发展水平评价指标体系

表2 农业碳排放系数及对应统计指标

接着运用熵值法对公共因子得分赋权重，xij为第i年第j项公共因子的得分。熵值法计算的具体步骤如下。

原始数据标准化处理，采用标准化数值平移的方式解决熵值法运算中涉及的对数问题。

计算第j项指标下第i年的比重Pij：

计算第j项指标的熵值ej和差异系数gi：

计算第j项指标的权重：

最后，广西低碳农业发展质量评价模型如式（10）所示。其中，m为公因子个数，ej为熵值gi为标准差异系数，Wj为各因子指标权重，Si为综合得分。根据低碳农业发展质量评价模型，可计算得到 2000—2018 年广西低碳农业发展质量综合得分。

二、实证分析与结果评价

在运用IPCC 碳排放量计算方法，测算并分析2000—2018 年广西农业碳排放量总体变化和结构变化特征的基础上，然后利用因子分析法对广西低碳农业发展质量评价指标体系提取和命名公共因子，接着运用熵值法为公共因子赋权重，最终得到2000—2018 年广西低碳农业发展质量综合得分及排名。

（一）广西农业碳排放量测算与分析

由图1 可知，2018 年广西农业碳排放总量为538.05 万t，较2000 年的428.58 万t 增加了25.54%，年均增长1.27%，样本期内呈现上升趋势。根据增长速度差异，广西农业碳排放量可分为三个阶段，第一个阶段为快速上升期（2000—2005），广西农业碳排放量快速上升，年际增长率为1.71%～3.17%，主要是因为农药、农膜等要素投入大幅度上涨，2005 年农药、农膜、化肥、柴油的施用量相较于2000 年分别上涨了21.21%、32.47%、24.37%、30.36%；第二个阶段为缓慢增长期（2006—2018 年），该阶段广西农业碳排放量缓慢增长，增速得到抑制；第三阶段为缓慢下降期（2016—2018 年），广西农业碳排放量逐步下降，年际增长率为−3.16%～0.53%。以2000 年为基期，2018 年农作物播种面积减少了288300 hm2，有效灌溉面积减少了24020 hm2，而农膜、农药、化肥、柴油等生产要素投入大幅度增长，尤以化肥施用量增长速度最快，这些要素投入分别增加了2.306 1 万t、2.577 3 万t、97.05 万t、13.5 万t。

从碳排放结构来看，各碳排放源占农业碳排放总量比重较为稳定，从高到低依次为：化肥≥翻耕≥灌溉≥农药≥柴油≥农膜，其中，化肥和翻耕是广西农业碳排放的两大主要碳源，两者合计占农业碳排放总量的75%以上。

（二）评价指标因子提取

运用 SPSS 25.0 统计分析软件对广西低碳农业发展质量相关数据进行KMO 检验及 Bartlett 球形度检验，根据KMO 统计量为0.651＞0.5，Bartlett 球形检验的卡方统计值为719.909，伴随的概率值P为0.000＜0.05，这一检验结果判断原始变量存在相关性，因子分析模型可行且有效。随后，以特征值大于1，累积方差贡献率不低于85%的标准对评价指标进行主成分分析，发现在总方差解释表中前三个成分概括了原始变量93.672%的信息量，因而提取前三个成分作为低碳农业发展质量综合评价的公共因子（总方差解释表见表3）。

图1 广西 2000—2018 年碳排放结构及碳排放总量变化情况

进一步采用最大方差正交旋转法对因子载荷矩阵进行旋转，得到因子载荷矩阵（见表4）。公共因子 F1在变量农业总产值、农业劳动生产率、土地产出率、农村居民恩格尔系数、农膜施用强度、农业机械化水平、森林覆盖率、农业碳排放强度这8 个变量上有较大的因子载荷信息，涉及的主要是农业经济社会发展维度因子，因而将F1定义为农业经济社会发展公因子；公共因子 F2在变量农药施用强度、化肥施用强度、农业碳排放密度、柴油使用强度、有效灌溉系数、人均耕地占有量这6 个变量上有较大的因子载荷信息，涉及的主要是要素减量投入与资源环境安全相关维度的因子，因而可将其定义为要素利用与环境安全公因子；公共因子F3在农业产值增长率、能源利用效率上较大的因子载荷信息，反映了农业经济增长与农用能源利用水平之间的关系。一方面，农业能源是农业经济增长的主要动力，农业经济发展需要消耗更多的农用能源，另一方面，农业经济增长又会反过来影响农业能源的消费，农业能源利用效率的提升对农业经济可持续发展至关重要，F3因子被定义为农业能源利用效率公因子。

表3 总方差解释单位：%

表4 旋转后的因子载荷矩阵

结合总方差解释表可知，F1、F2、F3的方差贡献率分别为46.907%、39.262%、7.503%，依次占据三个因子累计方差贡献率的50.08%、41.91%、8.01%，说明F1对广西低碳农业发展质量的影响程度最深，而F3对广西低碳农业发展的影响程度最浅。因此得出如下结论：单方面提高要素利用与生态环境安全水平以及农业能源利用效率并不能有效提升低碳农业发展质量，而应着重从农业经济社会发展维度出发促进低碳农业高质量发展。

（三）熵值法评价分析

运用熵值法赋权三个公共因子的指标权重（见表5），将指标权重代入广西低碳农业发展质量评价模型，得到2000—2018 年广西低碳农业发展质量综合得分及排名情况（见表6）。

表5 低碳农业发展质量评价指标的熵值和权重表

由表5 可知，农业经济社会发展因子的指标权重为0.47493，而要素利用与环境安全因子的指标权重为0.27400，农用能源利用效率因子的指标权重为0.25106，而运用因子分析法得到的三者权重分别为0.50080、0.41910、0.08010，由此可知，农业经济社会发展公因子在广西低碳农业发展质量综合得分方面具有决定性作用。此外，由于变量系数的内生性，运用因子分析法赋权指标权重，将高估农业经济社会发展公因子、要素利用与环境安全因子，低估农业能源利用效率因子的影响，因此运用熵值法赋权指标更加客观。

由表6 可知，2000—2018 年广西低碳农业发展质量综合得分逐年升高，在0.01432～0.07776 之间，大致可分为三个阶段。第一时期起步阶段（2000—2005），广西低碳农业发展质量增长较快，其得分从2000 年的0.14322 上升至2005 年的0.42141，主要是由于受中国加入WTO 的影响，引发对农产品的大规模需求，资源投入逐年增加，农业经济快速发展，使得低碳农业发展质量呈现上升趋势；第二时期提升阶段（2006—2015），呈现波动上升趋势，原因在于从2006 年国家开始全面取消农业税，逐步推动发展生态友好型农业，促使广西低碳农业发展质量得到进一步提高；第三时期腾飞阶段（2016—2018），此阶段，广西低碳农业发展质量整体较高，于2018年达到最高值。这主要是由于2016 年中央1 号文件明确提出推进农业供给侧结构性改革，推动农业绿色发展，同时近年来广西重视发展低碳农业，鼓励绿色种植，出台了一系列相关措施，因此这一阶段广西低碳农业得到较快发展。

由图2 可知，2000 年以来农业经济社会发展因子、要素利用与环境安全因子、农业能源利用效率因子得分均有所提高，这与近年来广西农业经济社会稳步向前发展和要素利用与环境安全不断改善及农业能源利用效率不断提高有关。在农业经济社会发展方面，近20 年来，广西加快推进农业现代进程，积极培育和发展区域优势特色农业、取得了农民持续增收、农业增质提效、农村积极发展的态势。在要素利用与环境安全方面，着重推动农业经营方式升级。“十三五”规划以来，广西出台了一系列促进农业转型的政策措施，将要素集约利用和生态环境保护等作为转变农业经营方式的重要内容，把新型农业产业化、集约化、清洁化、资源化、安全化的循环经济型低碳农业发展模式作为农业转型的重要方向。在农业能源利用效率方面，广西持续推进清洁能源发展，转变农村能源消费模式，构建清洁低碳能源体系，不断提高农业能源利用效率。

表6 2000—2018 年广西低碳农业发展质量综合得分

图2 2000—2018 年广西低碳农业发展质量公因子的得分趋势

具体而言，2000—2018 年广西农业经济和社会效益逐年提高，由2000 年的−1.30942 上升到2018 年的1.52930。农业劳动生产率、土地生产率和农村居民收入等农业经济社会指标的持续稳定增长为广西低碳农业发展提供了良好基础。其中农业劳动生产率的提升贡献最大，2018 年的人均农业总产值为34966.09 元，是2000 年的人均农业总产值（5264.97 元）的6.64 倍，年均增长率为10.48%，其次为农林牧渔业总产值，2018 年农林牧渔业总产值较2000 年增长40802700 万元，年均增长率为9.81%，第三为土地产出率，单位面积土地产值由2000 年的31.25 千元/hm2上升到2018 年的111.89 千元/hm2。

2000—2018 年要素利用与环境安全因子呈波动上升趋势，类似于W 型，其得分从2000 年的−0.3572 下降到2005 的−2.03512，并在2005 达到最低值，随后波动上升，于2018 年达到峰值0.36482。以2016 年为转折点要素利用与环境安全因子开始呈现上升趋势，这说明在2016 年以前，要素利用与环境安全对低碳农业发展质量的冲击是负向的。进一步分析可知，广西处于传统农业向现代农业过渡阶段，农业产业结构相对初级、经营发展方式比较粗放、可持续发展观念淡薄，从而导致了要素利用与环境安全的基础测度指标过低，使得要素利用与环境安全得分较低。2016 年以来，广西开展了“美丽乡村行动”、推进“畜禽养殖污染处理”、划分重点区域生态防护林等一系列工作，极大改善了要素利用和生态环境水平。2018 年广西（以2016 年为基期）减少了15980 t 农药、2359 t 农膜、7.05 万t 化肥、10.09 万 t 柴油的施用量，而农作物播种面积增加了5.7 hm2，森林面积增加了137.3 万 hm2。

农业能源利用效率因子反复波动，总体增长趋势缓慢。这可能是因为广西能源资源缺乏以及能源政策不稳定性造成了农业能源利用效率的基础测度指标摆动幅度较大，从而使得农业能源利用效率因子忽高忽低。以沼气为例，沼气建设成为广西生态文明建设的亮点，农村每年可生产15.5 亿m3沼气，据此可少消耗120 多万t 标准煤，但沼气建设深受财政补贴政策的影响，其资金渠道补贴额度不一，补助标准也存在差别，而且不少地方建沼气池用地没有优惠政策，导致农户对沼气持有观望态度，建设沼气池积极性不稳定[16]。

三、结论

本文基于农业经济社会发展、要素减量投入和能源低碳利用以及资源环境安全四个维度，结合广西农业发展状况，构建广西低碳农业发展质量评价体系，在测算和分析广西农业碳排量的基础上，运用因子分析法提取和命名公共因子，采用熵值法为公共因子赋权，计算得到2000—2018年广西低碳农业发展质量的综合得分及排名。

（1）广西农业碳排放量可分为三个阶段，快速上升期（2000—2005）、缓慢增长期（2006—2015）、缓慢下降期（2016—2018），其低碳农业发展质量也相应经历了起步、提升、腾飞三个阶段；化肥和翻耕是广西农业碳排放量的两大主要碳源，控制化肥施用量和守住耕地红线是抑制广西农业碳排放量的关键。

（2）农业经济社会发展因子的权重为0.47493，而要素利用与环境安全因子和农业能源利用效率因子的权重分别为0.27400、0.25106，即农业经济社会发展因子在提升广西低碳农业发展质量起着更为重要的作用，这意味着政府单方面优化要素利用环境安全因子、提高农业能源利用效率并不能显著改善广西低碳农业发展质量，重点在于促进农业经济社会发展，加快广西农业高质量发展建设。

（3）2000 年以来，广西低碳农业发展质量指数随时间推移而不断提高，这与近年来广西农业经济社会稳步向前发展和要素利用与环境安全不断改善及农业能源利用效率不断提高有关，在公共因子得分上，农业经济社会发展因子整体呈现显著增长趋势，而要素利用与环境安全因子和农业能源利用效率在过去近20 年内增长相对缓慢并反复波动，政府仍需建立要素集约利用、生态环境保护、农业可再生能源管理与开发制度的长效机制。

四、建议

在继续保持农业经济社会稳步向前发展的基础上，广西低碳农业发展还需要进一步推进农业供给侧结构性改革，提高要素利用与环境安全水平和提升资源利用效率。结合前文分析和广西实际情况，提出如下建议。

（一）发挥后发优势，加快广西农业高质量发展建设

从长远的角度来看，现代农业竞争已经由产品之间的竞争发展到产业链之间的竞争，为此，广西必须加快推进农业的产业链整合，创新农业发展新方式，充分发挥区域生态后发优势，推进广西现代特色农业高质量发展。在农业经济方面，针对区域优质粮食、家畜、家禽、油茶，优势桑、茶、食用菌、中药材、渔业，特优水果、特色蔬菜、经济林等实施特色产业集群发展行动，形成一批龙头引领、链条完善、集约发展的农业产业集群。在农业社会方面，应统筹城乡发展，缩小城乡发展差距，扩宽农村居民收入渠道。

（二）构建要素利用与环境安全管理制度的长效机制

在技术方面，发挥农业科研院所、龙头企业、农村能人在低碳农业科技技术创新和应用的主导作用，加大对现有农业科技人员特别是乡镇基层农技人员和新型职业农民的培训力度，推广和普及沼气生产、配方施肥、秸秆还田、立体种植等已成熟的低碳农业模式。在耕地利用方面，守住耕地红线，通过确权和整理农业土地、整合农田水利设施建设等项目，建设高标准农田。在生态环境方面，将低碳农业发展质量水平纳入地方农业发展水平和生态文明绩效考核评估，建立健全环境监测预警体系。