淮河流域农业生产水平与资源环境协调度评价研究

胡韵菲，尤飞，栗欣如

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

淮河流域农业生产水平与资源环境协调度评价研究

胡韵菲，尤飞*，栗欣如

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

以淮河流域35个地级市为研究单元，采用特尔斐法，分析淮河流域2008年和2012年的农业生产水平、资源环境保障度、农业生产与资源环境协调度三个方面的综合水平，探讨其时空聚类格局。结果表明，2008-2012年5年间，淮河流域各市的农业生产水平全面提高，整体平均提高11.75分；整体资源环境保障度上升3.6分，其上升速度远低于生产水平发展的速度；区域之间的开发和保护存在不平衡，使本区域农业生产与资源环境的协调度发生空间聚集，并且在5年间，协调度低的城市以西北—东南走向的条带状格局向西转移。本区域整体的农业生产与资源环境协调度均值从2008年的0.14下降到2012年的-0.11，恶化态势明显。淮河流域全区须尽快健全保护农业农村环境的政策法规体系、建立起流域补偿机制等，更加注意发展与资源利用之间的时空匹配与效率提高，保障现代农业未来一段时间的发展质量。

农业生产；农业资源环境；协调度；评价；淮河流域

胡韵菲， 尤飞， 栗欣如. 淮河流域农业生产水平与资源环境协调度评价研究［J］. 农业现代化研究， 2016， 37（3）: 437-443.

Hu Y F， You F， Li X R. The evaluation of the coordinating degree between agricultural production capacity and resource environment in Huaihe Basin［J］. Research of Agricultural Modernization， 2016， 37（3）: 437-443.

目前，我国正处在传统农业向现代农业转型的关键时期，中国农业现代化研究主要集中在我国农业发展的“瓶颈”问题，农业可持续发展、生产效率提升、食品安全、农业与生态环境协调发展等课题备受关注。2015年中央一号文件中指出，我国农业资源短缺，开发过度、污染加重，如何在资源环境约束下保障农产品有效供给和质量安全以及提升农业可持续发展能力，是必须应对的一个重大挑战。

国外对于农业现代化的评价偏向采用经典的经济模型对问题进行描述。Hoang和Rao［1］采用全要素生产率公式计算生产效率，Hu和Mcaleer［2］用索洛余值模型测算我国的农业技术效率。国内学者多采用建立指标体系的综合评价，如辛岭和蒋和平［3］、谭爱花等［4］、卢方元和王茹［5］等的研究。冯献和崔凯［6］从协调的角度，就工业化、信息化、城镇化和农业现代化之间同步发展的现实选择和作用机理进行探讨，信息化和工业化相互促进带动，为农业现代化提供生产要素创新，农业现代化是城镇化的重要载体，城镇化推进要素流动，是农业现代化的结果。秦钟等［7］、高强和丁慧媛［8］则在农业生产效率测算基础上，进一步做了区域空间分析，对区域现代化水平划分和其在时间上变化的规律进行探讨。钟阳等［9］研究指出，我国农业现代化发展水平整体处于上升趋势，呈现“东高西低”的地域分异规律，区域间存在“溢出效应”：相邻地区的农业现代化发展对本地区具有显著的正面影响。周亮等［10］采用DEA模型、Malmquist生产率指数分析淮河流域2000-2011年的农业生产效率及时空变化特征，发现农业综合效率、规模效率、技术效率和生产效率在流域内部存在空间分异。

对全国及区域的农业现代化评价测算模型的演化趋势研究表明，分类指标的测算手段具有较好的灵活性和适应性，对各种因素在农业现代化发展过程中发挥的作用衡量效果较好。近年关于农业现代化的效率评价研究的指标选取，除了效率、技术、生产力，资源环境指标也逐渐成为评价农业现代化的重要指标之一。龙冬平等［11］在指标考量中加入水土流失面积、人均水资源占有量、农业环境污染物排放量和农业空心化程度等指标来衡量农业可持续发展水平，易军和张春花［12］的指标考量中加入了自然灾害成灾率。据估计，全国至少有1 300万-1 600万hm2耕地受到农药污染， 每年因土地污染减产1 000万t， 农业经济损失每年达200亿元；同时，水、土壤等环境超载成为畜牧业面临的主要约束［13］。作为中国三大商品粮生产基地和粮食增产规划的核心区之一，淮河流域水资源稀缺，人均水资源量仅为全国的20%；流域耕地资源占中国的15.2%，人均耕地资源紧缺，在这种情况下，增产压力十分巨大［14］。

本文对淮河流域农业生产水平以及农业资源环境保障度进行独立评价，考虑时间维度的变化，通过时间和空间维度的综合聚类，分析2008和2012年淮河流域农业生产水平、农业资源环境保障度时空聚类特征以及两者的协调度的相似度聚类特征，为揭示农业生产水平与区域资源环境时空格局形成特点及演变态势提供思路。

1 研究方法

1.1 指标选择及权重

分层次的指标建立是区域指标评价的常用方法，基于不同的研究目标，不同的评价指标体系建立，本研究以淮河流域内的35个地级市为研究单元，将2008和2012年度作为研究的两个时点，建立农业生产水平评价指标体系和对农业资源环境保障度评价的指标体系。采用专家咨询法，即特尔菲法（Delphi法），征询农田生产和管理、农业区域发展方面专家的意见，通过三轮专家咨询对重要性因子排序检验，最后得到各级指标的权重（表1）。

确定指标权重后，代入区域农业生产水平和农业资源环境保障度综合指标评价模型：式中：ATi为区域农业生产水平得分或农业资源环境保障度得分，Wi为准则层指标的权重，n为准则层指标个数。Cij为准则层下指标指数，Wij为准则层下指标的权重，m为准则层下指标个数。

为了能使指标进行标准尺度下的比较和评价，对原始数据计算得出的指数进行极值标准化处理，得出综合分值。公式为：

式中：Xi为指标的标准化值，Ci为指标数值，Cmax为指标的最大值，Cmin为指标的最小值。

将标准化后的指数分别相加得到准则层得分，将准则层得分分别相加得到“农业生产水平”和“农业资源环境保障度”两大目标层标准化综合得分。

1.2 协调度计算

用农业资源环境保障度与农业生产水平综合得分的差距，与农业生产水平综合得分相比，表示农业生产水平与其资源环境的协调度（以下简称为“协调度”），计算公式为：

式中：Zi为i地区的协调度综合得分，Si为i地区的农业资源环境保障度综合得分，Li为i地区的农业生产水平综合得分。若Zi为正值，表明资源环境对单位农业生产尚有承载余力；若Zi为负值，表明资源环境保障度落后于其单位农业生产的发展强度。

表1 区域农业生产水平及农业资源环境保障度评价指标权重Table 1 Index evaluation weights of regional agriculturalproduction capacity and resource environment

1.3 时空聚类

为得到5年内淮河流域农业生产水平、农业资源环境保障度、协调度综合空间分布情况，把35个地级市以上三方面在2008和2012年的综合分值作为分类的关注变量，在SPSS软件进行时空聚类分析。计算时空集聚度有不同的方法，孙晓东和冯学钢［15］从多指标及灰色关联角度对31个省份的旅游业发展相似度进行时空聚类分析，因为本研究计算综合分值时已对各项指标进行了加权处理，所以选取了在分类方法中最为直接的Ward's分类法，通过计算两个年份该项分值的综合相似性，考虑了5年时间带来的区域单元内部变化的影响，使空间分类后，组内区域的该项综合分值差异最小，组间区域的该项综合分值差异最大。

先用平方Euclidean距离计算淮河流域每一个城市与其他34个城市各个综合得分之间的不相似矩阵，表示各个样本之间的相似系数，数值越大，表示两样本距离越大。对样本集进行数学期望为0，方差为1的标准化Euclidean距离计算为：

式中：X为综合分值，S为方差，n为样本数，得出35个城市两两间的标准化欧式距离，根据标准化欧式距离，采用Ward's聚类算法（离差平方和法）分类，将距离最近的两类合并为一个类别，从而35类成为35-1类，依次类推，计算新产生的类别与其他各个类别之间的距离，形成新的距离矩阵，计算公式为：

式中：Dpq代表p、q类的分值距离，X代表城市的不同阶段综合评价分值，N表示该次分类的观测个数。当p和q合并成同一类j之后，按离差平方和法计算j类与其他类m之间的距离，可得到递推公式为：

1.4 数据来源

本研究原始数据来自农业部分县农业统计资料（2008年度、2012年度）、《中国县（市）社会经济统计年鉴》、《河南省统计年鉴》、《江苏省统计年鉴》、《江苏农村统计年鉴》、《山东省统计年鉴》、《安徽省统计年鉴》、中国农业科学院信息所分县资料等相应年度统计年鉴有关数据。

2 结果与分析

2.1 评价指标综合得分分析

2008-2012年的农业生产水平均值上升11.75分，整体水平上升（表2）。由于自然条件好，加上传统种植习惯，在豫中南、苏北、皖北的优势小麦产区，沿淮丘陵的优质稻麦产区等农业产业带逐步形成，建立了多处粮食生产基地和优质农产品示范区；四省农业生产的平均综合机械化水平也已达60%以上，淮河流域的综合发展环境有利于规模化经营，提升农业生产水平。但生产水平的区域极差增大，同时，标准差扩大也表明市与市农业生产水平之间的发展能力存在的差距增加。

表2 农业生产水平、农业资源环境保障度及协调度综合得分Table 2 Composite scores of agricultural production capacity， agricultural resource environment and the coordination

农业资源环境保障度平均值上升约3.6分，整体水平上升，从极值及标准差来看，地区差距有所缩小。5年间淮河流域的资源保障度的上升滞后于农业生产发展。2008年的协调度均值为0.14，2012年为-0.11，5年间协调度下降达181.22%，表明淮河流域农业发展绝大部分地区面临资源环境超负荷发展（协调度＜0）的风险，发展强度与资源的整体匹配度在2008-2012年5年间急转直下，现代农业整体的发展不再存在“生态盈余”。

2.2 农业生产水平、农业资源环境保障度时空聚类特征及空间格局分析

按照得分及5年变化的差异，计算研究区域35个农业生产水平综合得分时空聚类的平均相似度，并据此把淮河流域分为5类；按农业环境资源保障度的综合得分时空聚类的平均相似度，则把淮河流域35个城市分为4类（表3）。

表3 农业生产水平及农业资源环境保障度时空聚类得分均值Table 3 Space-time clustering results and the mean value of agricultural production capacity， agricultural resource environment

2008-2012年5年间，各类城市的农业生产水平均不同程度地有所上升。淮北平原中部、南部及沿淮洼地大片的砂姜黑土地，经过几十年施肥、治水、农林牧结合利用等科学配套治理，土质已经大为改善，各种农业技术的推广和科技的投入增加，促使了农作物产量大幅度提高。

农业生产水平位于中间层次的城市（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类型）较多，极端城市（Ⅰ、Ⅴ类型）较少。Ⅰ、Ⅴ城市在2008年均值相差24.69分，到2012年，均值的差距扩大至33.28分，因此，不仅是城市之间农业生产水平最好与最坏的的差距在变大，城市类之间差异也存在扩大趋势。

农业资源环境保障度方面，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ城市类均呈现幅度较小的上升，但Ⅳ城市类均值也出现了小幅下降，从2008年的22.63分下降到22.28分。35个城市被分成了4大类，表明较之于农业生产水平，2008-2012年间，农业资源环境保障度的区域时空分异度较小。农业资源环境保障水平同样表现为高低两端城市数量少，中间层次比重最大，特别是Ⅲ类城市数量共18个，已达到Ⅱ类城市数量的2倍；从聚类后的差距方面看，2008-2012年Ⅳ类型城市的农业资源环境保障度与其它类型的城市差距扩大，在2.1的分析中，虽然城市与城市之间的极差在缩小，但聚类结果显示出，农业资源环境保障度最坏的地方上升乏力，落后的步伐可能还会越来越大。以上整体情况和地区差异，反映出大部分淮河流域的农业资源环境保障度情况实不容乐观。

农业生产水平5个聚类在各个省份分布比较均匀（图1），Ⅰ类和Ⅴ类城市数量较少，由于南北走向的交通线路的影响，农业现代化水平在淮河流域空间格局上表现出大致以南北走向的条带状分割成东—西相间的区域分异格局。江苏省的城市大都属于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，表明江苏省农业生产水平整体超前。东部以盐城市、西部以开封市为核心，较高的农业生产水平有“外溢”效应：附近的城市容易连片分布。此外，驻马店市、徐州市和连云港市等市的农业生产水平得到相对显著的提升；而洛阳市、阜阳市和临沂市农业现代化水平虽然均有所提升，但在淮河流域35个城市中相对落后。

图1 淮河流域农业生产水平时空聚类格局Fig. 1 Space-time clustering pattern of agricultural production capacity in Huaihe Basin

农业资源环境保障度空间格局上，淮河流域南部整体高于北部，中部保障度低，形成中间凹陷的空间格局（图2）。Ⅰ、Ⅱ类城市在空间上呈现东西走向的条带状分布，其中Ⅰ类城市在东南部形成聚集，Ⅱ类城市在东北部、西南部形成聚集，而Ⅲ类城市在淮河流域中北部地区连片分布。

图2 淮河流域农业资源环境保障度时空聚类格局Fig. 2 Space-time clustering pattern of agricultural resource environment security degree in Huaihe Basin

由于蔬菜农药用量强度高于粮食作物，淮河流域粮食作物种植比重高，总体农药施用强度低于全国平均水平，但近年来有加大趋势。信阳市、扬州市、淮安市等城市的农业资源环境保障度相对较高。值得注意的是，洛阳市属于Ⅱ类城市，资源保障度较高，但生产水平分类中属于Ⅴ类城市，农业生产水平低，可见其农业现代化发展面临着非资源环境性质的限制。

2.3 农业生产水平与其资源环境协调度聚类特征及空间格局分析

分别按照2008和2012年35个城市的农业生产水平及农业资源环境保障度得分，计算研究区域35个农业生产与其资源环境的协调度，根据各个城市在2008年和2012年农业生产水平与其资源环境协调度的相似性进行聚类。

2008年淮河流域协调度划分为5类，2012年划分为4类（表4），反映城市类别间的协调度分异缩小，协调度极值从2008年的2.15缩小至2012年的1.22，主要由Ⅰ类城市的协调度的显著下降造成。2008年仅Ⅴ类型城市的协调度均值为负数，到2012年，Ⅲ、Ⅳ类城市的协调度均值为负值，负协调度城市显著增加，其资源环境保障度已落后于其单位农业生产的发展强度。2012年Ⅲ、Ⅳ类城市数量达26个，仅Ⅲ类城市（10个）就比Ⅰ、Ⅱ类城市的数量加起来还多。从下降幅度来看，各市向资源环境施压、索取资源以取得发展有积重难返的倾向。若把生产水平和资源环境保障比喻农业现代化发展的“两条腿”，那淮河流域农业发展的“两条腿”并没有同步，2008-2012年的农业生产发展是一种不健康、不协调的发展。

表4 淮河流域2008年及2012年协调度聚类平均值Table 4 Coordination clustering and the mean values of Huaihe Basin in 2008 and 2012

空间分布上，2008年的协调度较高的Ⅰ类地区空间聚集重心大致位于西部、南部和东北部，到2012年，Ⅰ类地区空间重心存在往流域中东部转移的趋势（图3），主要由于上游河南省协调度下降十分显著，中、下游地区协调度下降得相对较慢。同时，协调度低的Ⅳ类城市以西北—东南走向的条带状格局向西转移。协调度情况在空间上呈现聚集效应和范围性动态转移，协调度的带状转移，增加了跨区域资源环境和生产发展强度的调控难度。

图3 淮河流域协调度聚类空间分布图（左：2008年；右：2012年）Fig. 3 Coordination clustering of Huaihe Basin in 2008 （left） and 2012 （right）

3 结论与政策建议

3.1 结论

从淮河流域整体上来看，农业生产水平迅速提升，但流域资源环境保障度提升不足，直接导致农业生产水平的发展与资源环境承载力之间发展不协调。资源环境已经成为淮河流域农业现代化发展的“短腿”，必然阻碍区域农业现代化的健康发展。应尽早大力发展绿肥、生态种养技术、采取生物防治，减少对化学防治的依赖；试点建立粮食主产区利益补偿机制，加大对淮河流域粮食生产主体的补贴力度，间接提高种粮效益，确保淮河流域粮食主产区产粮利益外溢得到补偿，使得发展与资源利用之间的时空匹配与效率提高。

3.2 政策建议

1）健全保护农业农村环境的政策法规体系。针对流域特定时期的发展规律，结合环境污染特征和生态环境建设的发展要求，补充和完善现有国家法律中缺失的区域性法规、条例，如《淮河流域农村环境保护条例》、《淮河流域畜禽养殖污染防治条例》等，并制定和完善淮河流域农村生态环境保护的环境标准。

2）尽快建立起流域补偿机制、重点生态功能区补偿机制以及要素补偿机制的生态补偿政策体系。流域的开发和保护不平衡，使协调度发生区域聚集和空间转移现象，为防止环境恶化效应溢出，各省内和跨省级行政区横向转移支付的区域间的生态补偿，实行下游对上游、开发区域对保护区域、受益地区对受损地区、受益人群对受损人群以及自然保护区内外的利益补偿；探索开征累计超量使用的化肥、农药为主要构成的环境税，鼓励生态发展，对循环农业发展较好的企业，予以税收减免和资金奖励。

3）大力支持高标准农田、高效节水灌溉农田水利工程、生态工程建设的投入。加快推进小型农田水利重点县建设，特别是支持流域西部山区的高效生产设施建设，实现全流域内农业大县基本覆盖；重视发挥区域规划中因地制宜的农牧渔循环生态工程、生产自净农业生态工程示范带动作用，鼓励农业生产效益与生态效益并重的发展。

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（责任编辑：童成立）

The evaluation of the coordinating degree between agricultural production capacity and resource environment in Huaihe Basin

HU Yun-fei， YOU Fei， LI Xin-ru
（Institute of Agricultural Resources and Regional Planning， the Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081）

Taking 35 cities in Huaihe Basin as samples and applying Delphi method， this paper constructed a comprehensive index to evaluate the coordinating degree between agricultural production capacity and resource environment in 2008 and 2012. Then the paper examined the spatial cluster structure from three different perspectives，including agricultural production capacity， resource environment security， and the coordination between them. Results show that， during 2008 to 2012， the agricultural production capacity of all cities has improved with an average increase of 11.75 points. The security degree of resource environment has increased by 3.6 points with a relative lower growth rate compared with that of agricultural production capacity. Results also show the development and protection of different cities are not balanced， leading to a spatially clustered structure of agricultural production capacity and the resource environment in 2008 and 2012 in this region. The low coordination cities in a northwest-southeast strip pattern，transferred to the west of the basin. The overall coordination degree decreased from 0.14 in 2008 to -0.11 in 2012， and the overall situation was signifcantly worsened. To assure the development quality of modern agriculture in the future，in addition to the improvement of the policy and regulation system of agricultural rural environment， the government also should establish a basin compensation mechanism and pay more attention to the spatial matching and effciency improvement between development and resource utilization in Huaihe Basin.

agricultural production capacity； agricultural resource environment； coordination； evaluation； Huaihe Basin定量地评价农业现代化与资源环境的协调度，有助于针对性地发现农业现代化发展中凸显的问题。

Major Project of Chinese Academy of Engineering.

YOU Fei， E-mail: youfei@caas.net.cn.

1 July， 2015； Accepted 2 November， 2015

F303.4

A

1000-0275（2016）03-0437-07

10.13872/j.1000-0275.2015.0171

中国工程院重大项目：淮河流域农业发展与环境研究。

胡韵菲（1990-），女，广东广州人，博士研究生，主要从事农业区域发展研究，E-mail: 895282072@qq.com；通讯作者：尤飞（1972-），男，山西偏关人，博士，副研究员，硕士生导师，主要从事农业区域发展研究，E-mail: youfei@caas.net.cn。

2015-07-01，接受日期：2015-11-02