基于耦合模型的商洛市农业经济与生态环境协调发展研究

杨欣瑜刘媛媛

(商洛学院城乡规划与建筑工程学院,陕西 商洛 726000)

改革开放以来,农业经济发展迅速,并取得了一定成就,如农业基础设施不断加强、农业机械化水平不断提高、粮食产量不断提升、农民生活质量不断改善等。但与此同时,也带来了生态环境的不断恶化,造成了农业经济的不可持续化发展。目前,关于如何节约农业资源、发展环境友好型农业经济,实现农业经济与生态环境的协调发展,是学界关注的热点话题。通过查阅相关文献可知,关于农业经济与生态环境的研究主要集中在能值分析、耦合协调分析、逻辑关系分析、协调发展路径选择等方面。能值分析方面,如马世昌等运用能值分析法,系统分析了2012～2016年安徽省农业生态系统的能值投入和能值产出,并选用能值投入率、能值自给率、环境负载率和能值可持续发展指数4项指标评价能值效率[1];曾巧云等运用能值分析的理论和方法,通过构建能值分析指标体系,对桂林市2014～2019年农业生态经济系统的能值投入产出情况、环境承载情况以及可持续发展状况进行了分析评价[2]。耦合协调分析方面,如陈锋正应用系统论和协同思想,构建河南省农业生态环境与农业经济耦合系统协同发展评价指标体系和评价模型,探寻耦合系统协同发展运行机制,分析政府行为、市场行为和农户行为等主体行为对耦合系统协同发展的影响[3];王晶等通过构建农业生态经济系统耦合协调度模型和耦合度模型,定量分析了2010～2018年延安市农业生态与农业经济系统的综合评价指数变化耦合协调状态及耦合度演变趋势[4];韩超跃等通过构建湖南省农业生态—经济系统综合评价指标体系,并运用熵值法和耦合协调模型,对2004～2018年湖南省农业生态—经济系统综合发展水平及耦合协调程度进行了定量分析[5];樊祖洪等以典型喀斯特生态脆弱区贵州省为例,基于农业生态环境与农业经济发展数据,构建农业生态系统与农业经济系统的评价指标体系,采用熵权法、耦合协调度模型与耦合度模型定量分析了二者的综合评价指数、耦合协调状态与耦合度演变趋势[6];张进财通过构建农业经济与生态系统综合评价体系,运用熵值法和耦合协调度模型计算了2011～2020年我国31个省份的农业经济与生态系统综合指数,探究我国农业经济与生态系统的耦合协调演化规律[7]。逻辑关系分析方面,如胡铭焓基于农业经济与农业生态环境协同发展相关理论,分析了农业经济系统与农业生态环境系统二者之间的逻辑关系,提出了我国农业经济与农业生态环境协同发展存在的问题以及对策建议[8]。协调发展路径选择方面,如徐晓莉等认为要促进我国农业生态与农业经济的协调发展,需借助科学技术推动生态农业发展、提升劳动力素质、强化居民生态意识、发挥地区政府的引导作用[9];高邓认为促进农业生态环境与农业经济协同发展的主要路径有加强宣传和引导行动、合理开发和利用农业资源、大力发展生态农业、建立现代农业体系、推动农业科学技术创新[10]。

综上,现有研究在农业经济与生态环境方面已经取得了一定成果,但仍存在一些不足之处,比如现有研究多以省域尺度研究为主,且针对秦岭山区贫困区的研究较少。鉴于此,研究拟以既有成果为起点,从市域尺度入手,选择秦岭山区商洛市开展农业经济与生态环境的协调发展研究,具有一定的地域典型性。通过对商洛市农业经济与生态环境之间的协调关系采用耦合协调度模型进行定量分析,可以准确反映二者的协调发展水平,便于精准制定促进农业经济与生态环境协调发展的实施对策,为未来提升商洛市农业经济与生态环境的协调发展提供理论指导。

1 研究区概况

商洛市地处秦岭山地,依陕西省省会西安东南而居,已纳入西安1 h经济圈,与鄂豫两省接壤交界,是陕西的东南门户,区位条件优越。商洛市属暖温带半湿润季风山地气候区,年降水量758 mm,年平均气温13.5 ℃。境内风景秀丽、生态宜人,被誉为“秦岭最美的地方”。

2019年商洛市农林牧渔服务业总产值193.07亿元,其中,农业增加值66.35亿元,林业8.71亿元,牧业27.83亿元,渔业0.50亿元,农林牧渔服务业5.74亿元。农村居民人均可支配收入10 025元,全年粮食作物播种面积16.0万hm2,粮食总产量49.15万t。全年优良空气天数为332 d,稳居全省第一。完成植树造林2.78万hm2,森林覆盖率达到66.5%。治理水土流失602 km2。

2 数据来源与评价指标体系、模型构建

2.1 数据来源

研究所需数据主要来自2010～2019年的《陕西统计年鉴》《商洛统计年鉴》《商洛市国民经济和社会发展统计公报》以及商洛市人民政府、商洛市农业农村局、商洛市生态环境局等网站的公开数据。

2.2 评价指标体系构建

研究在各评价指标的选取中,以评价指标体系构建的科学性、系统性和数据的可获取性为原则,结合商洛市农业经济与生态环境的发展实际,参考蒋黎等学者建立的指标体系,构建了适应于本研究的农业经济与生态环境综合评价指标体系,如表1所示。其中,农业经济选取了农林牧渔业总产值、农作物播种面积、农用机械总动力等9个评价指标,生态环境选取了年末耕地面积、造林面积、农用化肥施用折纯量等5个评价指标,来分别反映两系统的发展水平[11～13]。

表1 农业经济系统与生态环境系统综合评价指标体系

2.3 评价模型构建

2.3.1 综合评价指数模型

评价指标的标准化:

为消除各项指标量纲和数量级之间的差异,使其具有可比性,本研究采用极值法对各项指标数据进行标准化处理[14],具体方法如下:

当指标为正向效应指标时:

当指标为负向效应指标时:

式(1)、(2)中Yij为第i个评价样本第j项指标标准化后的结果;Xij为第i个评价样本第j项指标的现有数值。

确定指标权重:

本研究采用熵权法求得各指标的权重。

首先对Xij进行归一化处理

再计算第j项指标的熵值Ei(通常为使0≤Ei≤1,一般取k=1/lnn)

最后计算指标权重Wi

计算综合评价值:

根据各项指标标准化后的处理结果以及各项指标权重的计算结果,本研究构建了商洛市农业经济与生态环境的综合评价指数模型,计算方法如下:

式(6)中Ai为农业经济系统与生态环境系统的综合评价值,Wi为由式(5)计算所得的各项指标权重,Yij为由式(1)、(2)计算所得的现有数据的标准化值。

2.3.2 耦合协调度模型

计算耦合度:

在算得农业经济与生态环境综合评价值的基础上,构建两系统的耦合度模型,分析二者之间的耦合关系,计算方法如下:

式(7)中C为两系统的耦合度,它的取值范围为0≤C≤1。C值越大,表明两系统的耦合程度和相互作用越强,反之则反。当C=1时,表明两系统处于最高耦合状态;当C=0时,表明两系统之间无相互作用的关系,处于无序发展状态。A1为农业经济系统综合评价值,A2为生态环境系统综合评价值。

参考相关文献[15],制定了农业经济系统与生态环境系统耦合类型的评判标准,如表2所示。

表2 农业经济系统与生态环境系统耦合类型评判标准

计算耦合协调度:

由于耦合度仅能表明两系统之间的相互作用程度,为了避免单纯的耦合度分析对研究结果产生误差,故引入耦合协调度模型,计算方法如下:

式(8)中,D为耦合协调度,C为由式(7)计算的耦合度,T为农业经济系统与生态环境系统耦合协调发展的综合评价值。

式(9)中,α和β分别为两系统的待定系数,参考农业经济系统与生态环境系统的权重值,鉴于两系统对乡村振兴发展同等重要,故α和β分别取值为0.5。

参考现有文献[13],根据农业经济与生态环境之间的耦合协调程度,制定了两系统的耦合协调类型及对比类型评判标准,如表3所示。将耦合协调类型划分为10个类型,再结合农业经济与生态环境综合评价值之间的对比关系,从而可以确定两系统的对比类型。

3 结果与分析

根据式(6)～(9)可以算得2010～2019年商洛市农业经济系统综合评价值A1、生态环境系统综合评价值A2、耦合度C、两系统耦合协调发展的综合评价值T、耦合协调度D,再结合表2、表3可以确定商洛市不同年份两系统的耦合类型、耦合协调类型以及发展类型,如表4所示。

3.1 商洛市农业经济与生态环境发展水平评价

由表4可知,2010～2019年商洛市农业经济与生态环境的综合发展水平整体呈上升趋势,但农业经济的发展趋势更为平稳,提升速度也比生态环境更为显著,说明商洛市目前对于农业经济的发展愈来愈重视,今后仍需加强对生态环境的投入和提升力度,使得农业经济与生态环境能够协调发展。从农业经济和生态环境两系统综合评价值的对 比 关 系 来 看,2010～2011年、2014年、2017～2018年,为农业经济滞后型发展时期,说明这一时期农业经济发展压力较大。随着农业科技的不断进步、特色现代农业的不断发展、乡村振兴战略的不断实施,农业经济在2012～2013年、2015～2016年、2019年超过了生态环境的发展,形成生态环境滞后型发展时期。

从农业经济发展来看,其综合评价值2010～2017年间呈稳步上升趋势,后期发展有所波动,整体上升趋势明显,从2010年的0.103增长至2017年的0.302,达到峰值后,经过波动发展又降至2019年的0.280,共增长了0.177。其发展过程大致可以分为3个阶段:

第一阶段为2010～2013年,农业经济呈快速上升阶段,综合评价值由2010年的0.103增长至2013年的0.212,平均增速为28.2%。商洛市2010年在克服国际金融危机和特大洪灾的不利影响下,凭借“十二五”时期国家深入推进新一轮西部大开发、加快实施关天经济区发展规划以及陕西省大力推动关中、陕北、陕南三大区域协调发展的重大历史机遇,深入推进农业科技宣传,不断壮大农业特色产业发展,持续加强农业基础设施建设,使得该时期农业经济得到快速发展。

第二阶段为2014～2017年,农业经济综合评价值先是微降至2014年的0.210,后又连续增长至2017年的0.302,达到峰值。其中,2014年较前一年稍有下降,原因是2014年商洛市经历了50多年不遇的严重干旱灾害,使得农作物生长和产量均受到不同程度的影响,但由于抗旱保秋、抗灾增产工作启动及时,有效减少了相关损失。2015～2017年,农业经济综合评价值又呈上升发展趋势,但平均上升速度较2010～2013年有所减缓,为13.1%。2015年作为“十二五”规划的收官之年,农业经济综合评价值较前一年增长了24.2%,主要和当时商洛市良好的农业生产政策和到位的技术服务有关。2016～2017年,农业经济综合评价值仍呈增长态势,但增速缓慢,平均增速仅为7.5%,该时期农业基础设施建设得到持续完善,农业发展趋于平稳,随着商洛市大力发展特色现代农业,促使农业经济得到不断发展。

第三阶段为2018～2019年,农业经济综合评价值先是下降至2018年的0.232,后又增长至2019年的0.280,整体较第二阶段的末期有所下降。2018年由于降水量较前一年减少了36.1%,对与农业经济发展密切相关的农作物生长和产量影响较大,进而导致农民收入有所下降。2019年随着脱贫攻坚战进入决胜的关键时期,以及乡村振兴战略实施效应的逐渐显现,农业经济运行呈现加速状态,增速达到20.8%。

从生态环境发展来看,其综合评价值在研究期内呈波动上升趋势,从2010年的0.129波动增长至2019年的0.187,整体增长幅度不大。其发展过程大致可以分为3个阶段:

第一阶段为2010～2011年,生态环境综合评价值从0.129增长至0.260,翻了一番。这主要与该时期内加强农业污染治理、实施造林绿化、退耕还林、治理水土流失等工程活动有关。

第二阶段为2012～2017年,此阶段生态环境综合评价值呈波动上升趋势,先是降至2012年的0.089,再增长至2014年的0.261,后又降至2016年的0.092,最后快速增长至2017年的0.360,达到峰值。通过对比该时期生态环境与农业经济综合评价值的发展趋势可知,在2012、2015、2016年农业经济快速发展的同时,生态环境综合评价值均有所下降,主要原因在于商洛农业用地多为山地,土壤相对贫瘠,农业种植对农药、化肥等化学制品依赖性较大,再加上2012、2015、2016年降水量下降,对山地农业生态环境发展产生的不利影响表现明显。2017年由于造林绿化、退耕还林工程的大力实施,农业经济得到快速发展。该阶段其它时期生态环境治理工程活动作用明显,对生态环境的改善产生了积极影响。

第三阶段为2018～2019年,生态环境综合评价值连续降至2019年的0.187。2018年生态环境综合评价值受当年造林面积及降水量影响有所下降,随着农业经济的不断发展,生态环境除了受自然条件影响外,伴随城镇化和工业化发展的不断加快,产生的建筑、生活垃圾和工业“三废”等也会对农业生态环境造成一定的污染,使得2019年生态环境综合评价值降幅较大。

3.2 商洛市农业经济与生态环境耦合协调度分析

耦合度分析:由表2、表4可知,2010～2019年商洛市农业经济与生态环境的耦合度整体处于0.8～1之间,属于高水平耦合类型。从两系统耦合度的发展趋势来看,呈现出下降、上升、再下降、再上升、再下降的波动发展态势,说明两系统之间相互作用开始强化。其中,2016年耦合度有明显的下降,而2017年又呈快速上升状态,原因在于2016年农业经济发展稳步上升,而生态环境发展却出现大幅度的下降,导致两系统间耦合度明显减弱;2017年生态环境发展快速提升,赶超农业经济增长速度达到峰值,因此耦合度增长明显。

耦合协调度分析:通过表4可以看出,2010～2019年商洛市农业经济与生态环境的耦合协调度整体处于0.340～0.574之间,呈波动上升趋势。2010～2016年两系统的耦合协调度处于0.340～0.499之间,为失调衰退阶段,耦合协调类型在轻度失调衰退类与濒临失调衰退类之间徘徊,该阶段农业经济面对自然条件、社会经济等内、外部不确定因素的影响,生态环境受自然条件、城镇化、工业化发展等因素的影响,两系统耦合协调度较低,协调发展水平仍有待于提升;结合表3,2017～2018年间,耦合协调度处于0.50～0.59之间,为协调发展阶段,耦合协调类型为勉强协调发展类,说明该时期两系统之间的相互影响程度不断加深,耦合协调度出现先增长后下降与该阶段两系统的综合评价值也呈现此发展趋势有很大的关系;2019年,耦合协调度继续下降至0.479,耦合协调类型变为濒临失调衰退类,由表4可以发现该时期农业经济与生态环境两系统的耦合度与耦合协调发展综合评价值也呈下降状态。

表3 农业经济系统与生态环境系统耦合协调类型及对比类型评判标准

表4 2010～2019年商洛市农业经济系统与生态环境系统耦合协调分析结果一览表

总体上,2010～2019年商洛市农业经济与生态环境的耦合度值均大于耦合协调度值,该时期耦合度与耦合协调度均呈波动发展态势,且耦合度波动幅度相对较小。从2017年开始,两系统的耦合协调类型从失调衰退阶段上升至协调发展阶段,表明两系统之间协调发展趋好,但2019年,耦合协调类型又降回失调衰退阶段,说明两系统之间的耦合协调关系还不稳定,未来仍需增强农业经济与生态环境发展的协调性。

4 结论与建议

4.1 结论

农业经济与生态环境的协调发展对于推动乡村振兴战略的有效实施具有举足轻重的作用。通过构建评价指标体系对商洛市农业经济与生态环境的综合评价值进行测算,在此基础上采用耦合协调度模型对两系统的耦合度与耦合协调度进行分析。结果表明,2010～2017年商洛市农业经济发展呈稳步上升趋势,2018～2019年有所波动,2010～2019年间生态环境发展整体呈波动上升趋势,且研究期内农业经济滞后型与生态环境滞后型出现的年份数量相同;该时期两系统的耦合度处于高水平耦合状态,耦合协调度处于0.340～0.574之间,呈波动上升趋势;研究期内,耦合协调类型多在轻度失调衰退类与濒临失调衰退类之间徘徊,仅2017～2018年上升至勉强协调发展类,后又降回濒临失调衰退类。综上,目前商洛市农业经济与生态环境协调发展水平仍然较低,未来还有较大的提升空间。

4.2 建议

结合商洛市农业经济与生态环境耦合协调发展的分析结果,鉴于目前两系统协调发展水平较低,综合乡村振兴战略对于推动农业经济与生态环境保护高质量发展的目标要求,为了促进两系统之间的协调发展水平,现提出以下几点建议:

培育优势特色产业:加快良种良法配套、农机农艺融合,推广大豆玉米带状复合种植模式,稳定粮食面积和产量。以“小木耳、大产业”引领“菌果药畜茶”等特色产业发展,加强与杨凌农业高新技术产业示范区的深度合作,引进先进农业科学技术,全力培育优势特色产业集群,打造农产品区域公用品牌,积极推进全国名特优新农产品高质高效发展试点市创建。稳定生猪产能,促进家禽生产升级,加快牛羊产业发展,打造秦岭冷泉鱼品牌。出台促进农产品出口创汇奖补政策,力争农产品出口创汇大幅增长。

完善农业基础设施:结合商洛市创建全国“四好农村路”示范市的契机,完善乡村交通基础设施建设,落实市、县(区)部门单位包抓责任,全面完成通组通户道路建设,进一步改善村民的交通出行条件。加强电商网点服务进村、农产品流通设施建设,提高农产品流通效益。加强农业水利基础设施建设,大力推广节水灌溉技术,培养村民节水护水意识,提高农业用水效率。加强农业专业技术人员培养,提高农业生产全程机械化水平。

健全生态环境保护机制:以商洛市创建国家生态文明示范市为契机,进一步明确相关管理机制和各部门的管理职责,确保农业生态环境的健康有序发展;聘请国内权威技术机构和知名专家,搞好生态农产品价值实现机制评审和成果发布,实质性推进生态农产品价值实现机制试点工作,深度挖掘商洛市农产品的生态价值,加快生态产业化、产业生态化步伐,减少农业生产过程中农药、化肥等化学制品的使用,大力推广使用有机肥,同时依托绿肥种植、秸秆还田、水肥一体化和机械施肥等技术,有效促进农业节肥增绿和农业节本增效;建立以绿色生态为导向的农业生态治理补贴制度,研究制定鼓励引导农民使用有机肥料和低毒生物农药的补助政策。