山西省农业生态—经济系统耦合协调性研究

柴嫃嫃，刘艳萍

（山西农业大学，山西 晋中 030801）

农民进行农业生产，实质上就是通过劳动与自然界进行简单的能量交换，其对大自然给予的环境资源依赖性较强。农产品的播种、收割同时也是农业经济再生产和自然资源再生产的过程。农业的“持续、稳定、协调”发展，符合生态经济范畴和自然界运行规律，是我国农业经济发展的根本指导方针，也是整个大农业生态经济系统协调发展的前提［1］。在追求农业迅速发展、农业经济快速增长时，出现了农药化肥等农资过量使用、农业生产方式粗放等问题，虽然粮食产量和农民收入有所提高，但生态环境问题却日益突出，即出现了农业经济增长导致生态环境破坏，保护生态环境则会抑制农业经济增长的矛盾局面。在乡村振兴背景下，为了摆脱农业发展遇到的这一困境，必须坚持绿色发展的基本原则，探索农业生态环境与农业经济的协同发展之路，这已经成为刻不容缓的农业发展任务［2］。农业生态系统具有传统农业的精华，是农业经济发展的物质基础，以可持续发展为指导思想，用现代农业生产经营方式来发展农业。农业生态环境的好坏直接决定了农业经济的效益表现［3］，同时生态环境承载力也会影响农业生产效益［4］，进而制约农业经济系统的进一步发展。而农业经济是调动农民生产积极性的关键，随着农作物产量的提高，会反过来刺激人们对农产品高质量的需求，进而推动农业走向生态化发展。因此，农业生态与农业经济的协调发展是保障农民增收，保护农业生态环境，促进农业高质量发展的关键。

农业生态—经济系统由农业生态系统和农业经济系统交互耦合组成，该系统的耦合协调性越好，说明农业生态与农业经济之间物质、信息等相互作用的结果越好［5］。农业生态与农业经济的耦合协调发展，是解决经济发展与生态保护观念相悖，实现农业合理高效发展的关键途径。关于农业生态—经济系统的研究，学者们采用熵值法和耦合协调度模型对我国各地相关情况进行了测算。2004～2017年我国农业生态与经济综合得分整体呈现上升趋势，且生态＞经济，系统间耦合度值在0.8以上，耦合协调性逐年增强且2017年达到优质协调［6］。而东部地区系统耦合发展空间不平衡，其中以首都经济区、长三角经济区及珠三角经济区为主要的良性发展区［7］。2007～2017年中部六省农业生态与经济的综合得分增幅明显小于社会的，总体沿着社会滞后—经济滞后—生态滞后的轨迹演变，但三者的耦合度值在0.8以上，耦合协调性从勉强协调发展为中级协调［8］。陕西省空间区域联系较弱［9］，2009～2018年农业生态—经济系统的耦合度极高，耦合协调度最高是在2018年且达到初级协调程度［10］。其中，延安市农业生态和农业经济系统综合得分均呈现S型增长，农业生态经济系统耦合协调度增长至0.72［2］。安徽省2000～2016年农业生态—经济系统由经济滞后型转变为生态滞后型，耦合协调度从轻度失调进化至中级协调［11］。湖南省在2004～2018 年，农业生态—经济系统耦合度和耦合协调度总体呈现上升趋势，2018年达到了最佳耦合状态以及良好协调程度［12］。甘肃省2010～2018年农业生态与农业经济系统的耦合度先上升再波动后趋于稳定，总体协调性良好［13］。贵州省2000～2019 年由经济滞后型发展为生态滞后型，耦合协调度从0.268增长至0.661［14］。总体而言，农业生态和农业经济2个系统相互联系，相互制约，不可分割。我国各地区农业生态—经济系统综合得分不断提升，耦合协调性不断增强，农业生态—经济系统开始在良性耦合发展阶段继续发展。

山西省位于黄土高原上，耕地资源丰富，光源充足，农业发展具有很大的潜力。虽然近年来山西省不断加大对农业的投资力度，农业总产值有所增加，农民收入水平提高，但是山西地势多山少水，属于典型的生态环境脆弱带［15］，还存在传统农业生产模式占多数、基础设施不够健全、小农户环保意识薄弱、农业净收入不能满足农民的日常生活需求等问题。因此，促进农业生态—经济的耦合协调发展对山西农业高质量发展意义更为重大。本文研究思路为：首先确定农业生态—经济系统各级指标；其次运用熵值法计算出各指标对应的权重，通过权重得出各系统对应的综合得分；再次运用耦合度、耦合协调度模型计算农业生态—经济系统的耦合度和耦合协调度，最后分析系统发展过程，为山西省农业可持续发展、产业结构调整等相关政策措施的制定提供参考。

1 研究设计

1.1 指标体系构建

为了保证指标选取的科学性和代表性，农业生态系统需要体现农业生产条件和绿色发展的概念，选用人均耕地面积、农业有效灌溉率、农田化肥施用量和人均农业用水量来衡量［4-8］（表1）；农业经济要反映农业发展水平和农民生活水平，采用人均农业产值、农业增加值占比、农村居民人均可支配收入和恩格尔系数4项指标来衡量［6-12］。数据来源于2009～2020年《山西统计年鉴》《中国统计年鉴》。

1.2 熵值法

1.2.1 数据预处理 熵值法能够避免主观赋权的随意性［11］，具有一定客观科学性，但需要对数据进行预处理。数据预处理是为了防止因对不同单位的指标进行直接比较造成研究结果出现偏差，进而将各项指标进行无量纲化处理［10,12-13］。本文选用极差标准化的方法进行比较研究［10］，但会导致部分数据标准化结果为0，为了不影响熵值法结果的可靠性，将处理后的数据整体加0.0001［12］。数据处理时需要区分指标的正负向，正向指标越大，负向指标越小，系统综合得分越高。经过分析，本研究中只有农田化肥施用量和恩格尔系数为负向指标，其余都为正向指标。

公式中，i代表年份，j代表指标序号，xij为第i年第j项指标的原始数据，Xij指的是处理之后的数据，xjmax、xjmin分别表示的是第j项指标的最大值和最小值。

1.2.2 计算指标权重 参考文献［6-14］计算指标权重，首先计算第i年第j项指标的比重，pij=xij/根据比重计算第j项指标的熵值，ej=-(pij)；根据熵值计算信息熵冗余度，gj=1-ej，信息熵冗余度值越大，表示该指标对于研究对象所起的作用越大；根据信息熵冗余度给指标赋权，aj=gj/。具体结果见表1。

表1 农业生态系统和农业经济系统评价指标含义及权重

1.2.3 计算综合得分 根据各指标的权重，可以计算出各系统的综合评价指数，U=。根据综合得分的大小，将农业生态—经济系统分为3种类型［9，12］，具体见表2。

1.3 耦合度及耦合协调度模型

1.3.1 耦合度模型 耦合度指的是系统间相互影响的程度，根据物理学中的耦合度模型，构建农业经济与农业生态系统耦合度模型，公式为：

第二，对农村集体经济组织中的成员一视同仁，实现“归属清晰”。通过对集体经济组织内部成员进行资格核定，实现对不同成员集体资产产权的划分，这也是探索集体经济组织成员资格界定具体办法的目的所在。

其中：C为农业生态—经济系统的耦合度，U1、U2分别为农业生态和农业经济的综合得分。参考相关文献，将耦合程度分为5个阶段［8］，具体见表2。

1.3.2 耦合协调度模型 耦合度无法有效反应系统间的协调状况［12］，耦合协调度模型可以客观全面地反映系统的耦合协调发展水平，需要先算出系统之间的协调指数，在此认为农业生态和农业经济同等重要，取系数为1/2。根据系统的耦合度和协调度，将系统的耦合协调度利用公式计算。参考相关文献，将耦合协调度的值划分为10 个等级［9，12］，具体见表2。

表2 数据划分标准

2 结果与分析

2.1 模型指标的权重

各指标的权重具体结果见表1。在农业生态系统中，各指标权重分布比较均匀，其中农业有效灌溉率权重最大，为0.2657；农田化肥施用量权重最小，为0.2323。在农业经济系统中，农村居民人均可支配收入所占权重最大，为0.3557；人均农业产值占比的权重最小，为0.1392。整体来看，各项指标的权重相差较小，说明各项指标均能满足影响农业生态—经济系统协调发展的条件。而农村居民人均可支配收入、恩格尔系数、农业有效灌溉率和人均耕地面积的权重均超过了0.25，说明其对农业生态—经济系统的协调发展有较为显著的影响。

2.2 综合发展水平分析

2008～2019年，山西省农业生态系统与农业经济系统的综合得分（表3）整体呈上升趋势。

2.2.1 山西省农业生态系统发展水平 从整体上看，山西省农业生态系统综合得分呈现先波动后持续上升的趋势，最低为0.195，最高为0.857。可见，山西省农业生态治理成效显著。根据农业生态系统综合得分变化趋势将研究区间分为3个阶段。

第一阶段为2008～2012年，农业生态系统综合得分总体较低，波动幅度较大。2009年得分上升了0.005，同年人均耕地面积增加了0.031 hm2/人，且农业有效灌溉率和农田化肥施用量都有较小的增加。2010年该得分相比2009年变化较大，下降了0.057，同年人均耕地面积减少了约0.009 hm2/人，而农田化肥施用量增加了0.015 t/hm2，这在很大程度上影响了农业生态系统的综合得分。2011年该得分上升了0.158，同年人均耕地面积、农业有效灌溉率、农田化肥施用量和人均农业用水量均有所增加。2012年该得分下降了0.086，其中人均耕地面积增加了0.061 hm2/人，农田化肥施用量增加了0.009 t/hm2，且农业有效灌溉率和人均农业用水量均有所减少。综上，该区间山西省农田化肥施用量一直在小幅增加，不利于农业生态系统的发展。

第二阶段为2013～2018年，农业生态系统综合得分逐步上升，至2018年达到最高分0.857。其中2016年增长幅度最大，究其原因，同年人均耕地面积、农业有效灌溉率和人均农业用水量均有所增加，且农田化肥施用量减少，在此期间山西省农业生态政策实施见效。

第三阶段为2019年，农业生态系统综合得分下降了0.058，人均耕地面积、农业有效灌溉率有所增加，农田化肥施用量和人均农业用水量有所下降。2019年山西农业受旱灾影响，灾害应对体系不够完善，农业生产受到了阻碍。

2.2.2 山西省农业经济系统发展水平 2008～2019年，山西省农业经济系统综合得分得到了较大幅度的增长，从2008年最低得分0.058上升到2019年最高分0.881，上升过程中该得分在2017年经历了一次波动。根据得分的变化趋势将2008～2019年分为3个阶段进行分析。

第一阶段为2008～2016年，山西省农业经济系统综合得分一直具有上升趋势。从2008年的最低0.058上升为2016年的0.837，2014年的增长幅度最大。究其原因，人均农业产值、农业增加值占比、农村居民人均可支配收入基本上都在逐年增加，恩格尔系数逐年减小。

第二阶段为2017年，山西省农业经济系统综合得分下降了0.043，该年农业增加值占比减少了0.091，恩格尔系数减少了0.9%，农业增加值占比和农村居民人均可支配收入都有小幅度的增加。

第三阶段为2018～2019年，山西省农业经济综合得分开始回升，各项指标数据趋于好转，但恩格尔系数在2019年增加了0.48%。尽管在2018年山西省农业生产遭受了低温冻害影响，导致夏粮减产，但没有影响省内农业经济向好发展的大趋势。

2.2.3 山西省农业生态─经济综合发展水平 近年来山西省农业生态和农业经济都取得了一定的发展和进步。但相对而言，2008～2019年间，有5年为生态优先经济滞后型，7年为生态滞后经济优先型。可以看出，山西省在农业生态治理方面还需进一步重视，引导农民生产适量使用化肥、农药等物资，加大环境保护工作力度，完善监督治理体系。

2.3 耦合度、耦合协调度分析

由表3可知，山西省农业生态─经济系统的耦合度值较高，除2008、2010和2012年外，其余9年都在0.9以上，达到了高度耦合状态，并在2017、2018年达到了最佳耦合状态。2008～2012年期间耦合度波动幅度较大，最低值出现在2010年，处于拮抗阶段，且每年的耦合度的值均比耦合协调度的高，说明山西省农业生态─经济系统在低水平下协调性较强。山西省农业生态─经济系统的耦合协调度近年来不断上升，其耦合协调性基本上可以分为3个阶段。

表3 山西省农业生态系统与农业经济系统分析实证结果

第一阶段为失调阶段（2008～2010年），山西省农业生态—经济系统从严重失调转变为中度失调，尽管2010年耦合协调度值下降了0.065，但仍为中度失调。耦合度同农业生态综合得分变化情况相似，先升后降；耦合协调度和农业经济综合得分变化情况相似，稳步增加。总体而言，该阶段农业生态系统的发展有小幅下降，农业经济系统的发展得到进步，但两系统综合得分差距从2008年的0.189降低到0.064。随着山西省城镇化和工业化步伐的加快，农业基础设施投入的不断加大，农业生态发展步伐落后于农业经济，导致生态环境压力较大，两系统还没有找到合适协调发展的路径。

第二阶段为过度阶段（2011～2012年），2年内山西省农业生态—经济系统的耦合协调性均为勉强协调，相对于2011年，2012年耦合度下降了0.231，耦合协调度下降了0.029，农业生态系统综合得分下降了0.086，农业经济系统综合得分上升了0.187，且两系统综合得分差距加大。农业经济的快速发展，已经暴露出农业生态环境承载力不高的事实，尽管一直强调在生态环境可持续发展的前提下，促进农业产业经济的发展，但是两系统的发展结果相悖。农业生态发展是一个长期的过程，农业经济也需要一个更适合山西农业特色的发展方向。

第三阶段为协调阶段（2013～2019年），山西省农业生态系统综合得分、农业经济系统综合得分、耦合协调度都在稳步上升，耦合度虽然有较小的波动，但是一直在高度耦合阶段。2013～2019年间山西省农业生态─经济系统的耦合协调性从初级协调转为优质协调，在2016～2019年均达到了优质协调程度，且在2018年耦合协调度值最高，为0.984。说明山西省农业生态与农业经济的耦合发展逐渐进入有序状态，农业生产重点也在从“数量”转为“质量”，近年来农田污染防治、生态环境修复等工程开始见效。

3 结论与对策

3.1 结论

运用熵值法和耦合度、耦合协调度模型，对山西省2008～2019年农业生态─经济系统的综合发展水平和耦合关系进行了测算，分析了其中的变化趋势，为山西省农业的可持续发展提供参考。

从各指标权重来看，农业有效灌溉率和农村居民人均可支配收入对山西省农业生态─经济系统的发展影响较大，山西省农村居民除了要在经济收入方面得到满足外，对农村耕地质量、农业用水等方面也有一定的需求。

从综合得分来看，农业生态与农业经济两系统都在快速发展，但还有很大的发展空间。山西省从2008年的生态优先经济滞后型转变为2019年的生态滞后经济优先型，但两系统综合得分差距减小了。可见山西省在追求农村经济快速发展的同时，对农业生态环境的重视力度不够大。

从耦合度和耦合协调度来看，农业生态和农业经济系统的相关性极强，2016年以后一直处于高度耦合和优质协调状态。山西省农业生态—经济系统的协调发展已经初步走上了正轨，为山西省农业高质量发展奠定了基础。

3.2 对策与建议

3.2.1 完善农业生产体系，促进农业创新发展 山西省农业经济发展，一方面需要增加资金投入，加大农业基础支撑建设，完善农业资源、技术和服务等体系，例如高标准农田和水利建设，相关农业科技和技术支持，农业保护政策和保险等，满足农民切实需要，保障农民利益，有利于促进农民农业生产积极性，提高农业的高效性。另一方面，农业产业需要创新驱动力，传统的农业生产模式已经不再适应当代快速发展的社会，绿色生态农业的理念、新型农业经营主体的产生和“互联网+”智慧农业的发展，激发了农业市场的潜力，对农业产业结构转型和升级起到了推动作用，促进了农民增收和农业经济的发展。

3.2.2 防治农业污染，加强绿色技术推广应用 绿色发展作为实施乡村振兴战略的重要引领，要求农业生产坚持走可持续发展道路。一方面，需要减轻农业面源污染，加强农业生产环境保护修复力度。健全绿色农业发展激励约束机制，增强农业主体绿色生产意识，鼓励农民减少对化肥、农药的使用量，促进农业绿色转型，恢复耕地质量。另一方面，加快绿色农业技术在农村的推广应用，加大绿色农机装备、农业废弃物资源化利用技术推广力度，引导小农户应用绿色技术，扩大绿色人才队伍，进一步完善绿色农业生产体系，促进农业生态系统发展。

3.2.3 打造绿色低碳农业产业链，促进农业生态—经济系统耦合协调发展 农业生态是农业经济发展的物质基础，农业的长期发展就是要求农业生态─经济系统耦合协调发展。绿色低碳农业产业链是一种新型农业发展模式，无论是生产、加工还是消费环节，都应具备完善的绿色农产品标准体系。绿色低碳农业产业链的应用，从农业生产的起点农民出发，可以将绿色生产落实到农产品的各个环节，促进山西省农业结构创新转型，保护生态环境，进而提升农业生态—经济系统的耦合协调性。