河南省经济发展与粮食生产耦合协调分析

邵留长，乔家君，2

（1.河南大学环境与规划学院，河南 开封475004；2. 黄河文明与可持续发展研究中心暨黄河文明传承与现代文明建设河南省协同创新中心，河南 开封475001）

河南省经济发展与粮食生产耦合协调分析

邵留长1，乔家君1，2

（1.河南大学环境与规划学院，河南 开封475004；2. 黄河文明与可持续发展研究中心暨黄河文明传承与现代文明建设河南省协同创新中心，河南 开封475001）

构建经济发展系统和粮食生产系统指标体系，运用耦合灰色关联度模型和耦合协调模型，探究河南省经济发展系统和粮食生产系统随时间耦合的关系，并对县域单元进行耦合协调类型划分。研究发现：河南省经济发展对粮食生产的胁迫作用和粮食生产对经济发展的制约作用均较为明显。河南省经济发展和粮食生产的耦合度空间分布呈现出“东南高，西北低”的梯度分异特征。结合人均GDP把河南省109个县域划分为低水平耦合、拮抗、磨合、协调4种发展阶段类型：低水平耦合型主要分布在豫西、豫北山地区域；拮抗型数量最多，河南省大部分县域处于经济发展和粮食生产的拮抗阶段；磨合型主要分布在市辖区周边，数量最少；协调型主要分布在河南省西北侧边界线和郑州、洛阳、许昌构成的“T”字形区域内。结合河南省县域耦合协调类型，提出粮食生产指标交易制度对策建议。

粮食生产；经济发展；灰色关联分析；耦合度；耦合协调

邵留长， 乔家君. 河南省经济发展与粮食生产耦合协调分析［J］. 农业现代化研究， 2016， 37（2）： 230-237.

Shao L C， Qiao J J. Analysis of the coupling coordination between economic development and grain production in Henan Province［J］.

Research of Agricultural Modernization， 2016， 37（2）： 230-237.

粮食安全事关国民经济与社会发展全局，是保障国家安全的重要基石［1］。美国学者布朗在《Who Will Feed China？》一书中预测由于人口的迅速增长，中国在未来的30 a内将出现全面的粮食短缺，而无法满足其粮食需求［2］，这一危机论断引发了我国政府和学者的广泛关注。2015年中央一号文件聚焦粮食安全问题，提出要强化对粮食主产省和主产县的政策倾斜，保障产粮大县重农抓粮得实惠、有发展。粮食供给主要包括粮食生产和粮食进口两个方面，而粮食进口容易受其他因素限制，且现阶段世界粮食贸易市场达到均衡稳定状态，所以粮食生产是粮食安全的重中之重。我国正处于经济发展的新阶段、新常态，转向注重经济发展的质量和可持续性，经济发展和粮食生产的关系复杂密切，一方面经济发展往往会占用粮食生产所需的耕地资源，又会吸引农业生产投入流向经济发展系统而威胁粮食生产；另一方面，粮食主产区由于农业生产比较利益较低，从事粮食生产和输出的过程中经济利益流失严重，阻碍了粮食主产区经济的发展［3］。如何解决经济发展和粮食生产两个职能之间的矛盾，即在保障粮食生产的前提下，实现粮食主产区的经济发展水平提高，具有重要的研究意义。这就需要找出经济发展系统和粮食生产系统之间的关系，探索合适的协调发展道路。

经济发展和粮食生产之间的关系分析多停留在相关指标简单比较分析层面上，有学者运用经济发展指标和粮食生产指标变化趋势进行比较分析，认为经济发展对粮食生产的影响是复杂的［4］。也有学者分析产粮大县对县域经济的影响因素［5］，或者是经济发展对粮食生产系统内单个指标的影响分析，缺乏研究经济发展系统对粮食生产系统的影响分析。

耦合作为物理学概念，是指两个或两个以上的体系或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象［6］。事实上，经济发展系统与粮食生产系统是一种相互作用、交互耦合的关系。一方面，经济发展因劳动力转移、占用耕地等对粮食生产系统产生胁迫作用，另一方面，粮食生产系统通过利益流失、农业生产投入、规模扩张等限制经济发展。耦合理论多用于经济发展和生态环境［6-8］、城市化与土地利用［9-10］、城市与乡村［11-12］等两个系统之间的相互作用，而对于经济发展与粮食生产的单个指标与系统、系统与系统之间的耦合分析鲜有研究。灰色关联模型可以计算系统内每个指标和另一个系统每个指标的关联程度，还可以计算对某一系统影响的主要胁迫和制约因素。本文运用灰色系统理论方法，构建经济发展和粮食生产系统耦合的测度指标体系和模型，根据经济发展系统指标和粮食生产系统指标随时间的变化特征即经济行为时间序列，分析河南省经济发展系统对粮食生产系统的影响。并单独对每个县域进行灰色关联分析，分别计算出耦合关联度并划分耦合协调类型。探讨两个系统之间的耦合机制，分析县域耦合关联度、耦合类型空间分异特征。

1 区域概况和数据来源

1.1 区域概况

河南省位于中国中部地区，平原和盆地、山地、丘陵分别占总面积的55.7%、26.6%、17.7%。河南省作为全国第一农业大省和产粮大省，粮食生产在全国占有举足轻重的地位，建设国家粮食生产核心区是河南省三大战略目标之一，为我国的粮食安全做出了巨大贡献。2004年至2015年，河南省粮食产量实现连续11 a增产，小麦产量稳居全国第一。河南省2013年人均国内生产总值为34 174元，位居全国第23位。河南省城镇化率为43.8%，低于全国平均水平53.7%，三次产业结构比为12.6∶55.4∶32.0，第一产业比重偏高。河南省粮食产量高与经济发展落后现象共存，探讨经济发展与粮食生产之间的关系显得尤为重要，对河南乃至全国皆具有重要意义。

1.2 数据来源

数据来源于《河南统计年鉴（2001-2014）》，以河南省整体为空间单元，根据不同年份数据进行时间序列分析，研究经济发展和粮食生产指标间关联机制。考虑到县域统计指标口径的变化，采用2008-2013《河南统计年鉴》相关数据对县域单元进行时间序列灰色关联分析，研究县域空间单元的耦合度和耦合协调类型。由于市辖区数据缺乏和统计口径不同，并且市辖区粮食生产规模较小，产业结构与普通县域差别较大，故不做分析。

2 指标体系和研究方法

2.1 指标体系

国内已有非常成熟的经济发展水平评价指标体系，根据中国统计局提出的中国县域社会经济综合发展指数，运用CNKI数据库进行频度统计，结合统计年鉴中数据的可获取性，构建经济规模、产业结构、生活水平、经济活力四个层次共14项评价指标体系。粮食生产系统方面则依据相关学者研究［13-14］，忽略省内区域经济发展对气候和水文的影响，选择粮食生产投入、农业生产条件、粮食产出水平三个层次共9项评价指标体系。建立科学合理的经济发展系统和粮食生产系统评价指标体系（表1）。

2.2 灰色关联分析法

由于经济发展与粮食生产耦合作用的交错性与复杂性，同时考虑到两个子系统的关联性和时序性，故采用能全面分析系统多因素相互作用的灰色关联度模型［15］。以便于对河南省经济发展和粮食生产耦合关系与协调程度进行定量评价，鉴于原始指标数据量纲不同，为能够进行县域之间的时间序列对比和空间序列比较，在进行关联分析之前，我们采用初值标准化的方法对数据进行了无量纲化处理［16］。

表1 经济发展与粮食生产系统评价指标体系Table 1 Evaluation index system of economic development and grain production system

设有时间序列指标Xi（t）=（xi（1），xi（2），…，xi（n）），Yj（t）=（yj（1），yj（2），…，yj（n））分别为经济发展指标Xi和粮食生产指标Yj的行为序列算子。

1）初值化变换，即：

式中：xi（1）和yj（1）分别是研究时段内起始年份经济发展指标和粮食生产指标的数据，xi（t）和yj（t）分别是第t个年份经济发展指标和粮食生产指标的数据。

2）关联系数计算。运用经济发展系统和粮食生产系统的基础指标，构建关联度模型和耦合度模型，即可分析两个系统指标间的灰色关联度，又可分析系统整体的耦合度。

通过比较各个关联度γij的大小，可以分析出经济发展系统中哪些指标与粮食生产系统关系密切，哪些影响较弱。γij值越大，关联性越大，耦合作用越强，反之亦然。根据关联度矩阵按行和列分别求出平均值，得到（4）式。根据大小及对应的值域可以筛选出经济发展对粮食生产最主要的胁迫因素和粮食生产对经济发展的主要制约因素。

2.3 耦合协调模型

为了研究经济发展系统和粮食生产系统的耦合作用强度，在（2）式的基础上进一步构造经济与粮食相互关联的耦合度模型（5），通过该模型可以从时间和空间两个角度定量判断区域经济发展与粮食生产耦合的协调程度。

式中：m，l分别为经济发展系统与粮食生产系统的指标数，ξi（j）（t）是t时刻的关联系数，C（t）为耦合度。

从空间尺度上研究了经济发展和粮食生产的耦合关系，为了进一步从时间序列上分析经济发展和粮食生产的规律，则依据相关研究［6］提出时空耦合分类，即低水平耦合阶段、拮抗阶段、磨合阶段、协调阶段。低水平耦合阶段位于起初阶段，经济发展水平低，粮食生产落后，两个系统相互制约作用小，是低水平的耦合；拮抗阶段是经济开始迅速发展，大量占用农业生产资源，以牺牲粮食生产为代价的发展阶段；磨合阶段是经济发展和粮食生产两个系统相互磨合，互相适应阶段；协调阶段是经济发展和粮食生产两个系统发展的最高阶段，也称为和谐阶段。

3 经济发展和粮食生产相互关联机制

根据灰色关联模型，对河南省2000-2013年相关数据进行时间序列分析，运用GMS6.0软件计算邓氏关联度，构建河南省经济发展系统和粮食生产系统的灰色关联度矩阵（表2）。从表2中可以看出，经济发展指标和粮食生产指标间的关联度均大于0.65，关联度较强，表明经济发展和粮食生产之间关系紧密。因为两个系统之间存在错综复杂的耦合关系，所以进一步分析经济发展和粮食生产系统内要素之间的关联机制和要素优势分析显得十分必要。

表2 河南省经济发展与粮食生产关联矩阵Table 2 Correlation matrix of economic development and grain production in Henan Province

3.1 经济发展对粮食生产的胁迫机制

在经济欠发达的粮食主产区，县域经济的发展多数是以牺牲耕地为代价的，县域经济的发展对粮食生产系统的耕地资源迫害严重，称为对粮食生产系统的胁迫机制。河南省经济发展对粮食生产系统的影响中，第二产业比重（X21）（0.947）、第三产业比重（X22）（0.936）与粮食生产系统关联度值最高，表明二、三产业发展对粮食生产系统影响极为强烈，尤其是第二产业更为严重。第二、三产业的发展必然削弱以农业为主的第一产业发展，表现为占用耕地资源，农业劳动力资源向二、三产业转移，这些对粮食生产系统的迫害是严重的，由于比较优势的存在，农民特别是年轻的新一代农民的种粮积极性降低，种粮甚至成为他们的副业，导致对农业生产投入精力的减少，直接导致粮食单产降低。河南省正处于经济迅速起飞阶段，需要依靠第二、三产业的发展来带动经济的腾飞，缩小与东南沿海地区经济的差距，经济的发展在一定程度上威胁到粮食的生产。

其次是经济活力，GDP增长率（X41）（0.923）和社会固定资产投资增长率（X42）（0.872）分别排在第3位和第6位，表明生产和投资的增加速度会对粮食生产产生较强的影响，经济发展势头越好的区域对粮食生产系统的迫害越严重。经济规模指标与粮食生产系统关联度低于上述指标，但关联度也为较强，其中社会固定资产投资总额（X16）（0.722）与粮食生产系统关联度最低，表明固定资产投资对粮食生产的影响最弱，固定资产投资的逐年增加未能明显提高粮食生产水平。其中，河南省2013年固定资产投资总额25 188.06亿元，而农业投资总额为318.80亿元，仅占全部投资总额的1.27%，主要是农业投资回报率不高，农户投资意愿不强。政府部门鼓励资金投入农村地区发展农产品精深加工业，实现农业产业化，发挥河南省粮食主产区的优势。

3.2 粮食生产对经济发展的制约机制

河南省经济发展和粮食生产的耦合关联矩阵可以看出：农业生产条件与经济发展关联度最高，农村用电量（Y22）（0.872）、农用机械总动力（Y21）（0.871）、化肥施用折存量（Y23）（0.866）、农药使用量（Y24）（0.862）分别为粮食生产对经济发展制约作用的前四名，表明农业生产条件与经济发展水平关系密切，河南省粮食生产条件的提高严重依赖于经济的发展，农业生产条件的提高需要投入大量的资金、能源等，农业生产条件的提高在一定程度上制约经济的发展。其次是粮食总产量（Y31）（0.861）、粮食单位面积产量（Y32）（0.860），河南省经济发展与粮食产出水平关联紧密，两者的关联度较高，经济发展增长速度未能明显超越粮食产量的提升，两者处于相似的发展态势，说明河南省粮食产量的提高较高程度上制约着经济发展。

粮食主产区承担着我国粮食安全的重任，而这些区域的经济发展水平相对较低，同时正处于经济快速增长期，而近年来我国实行的耕地保护制度也变得更加严格，所以粮食生产安全也制约着这些区域的经济发展。河南省作为粮食主产核心区，牺牲自己的经济发展机会为国家粮食安全做出了巨大贡献，而粮食主销区经济发展水平较高，应当适当对口补贴或扶持粮食主产区经济发展。国家在制定粮食补贴标准时应该考虑粮食生产的贡献率，提高对粮食主产区的补贴标准，加大对河南省农田水利等农业基础设施的建设投入，减弱粮食生产对河南经济发展的制约。

4 经济发展和粮食生产耦合协调空间格局

4.1 耦合度空间分异

为了进一步探究河南省经济发展和粮食生产耦合度的空间分异规律，根据各县域单元的相关指标，运用公式（4）和（5），分别计算出河南省109个县域经济发展和粮食生产的耦合度，并采用ArcGIS中的自然断裂点方法，划分为5个等级，绘制成图1。河南省经济发展和粮食生产的耦合度分布呈现出“东南高，西北低”的特征，并且平行于西北侧省际边界线方向梯度分异。各县域单元的耦合度均大于0.6，说明经济发展和粮食生产系统耦合作用明显。耦合度高的区域多数分布在河南省粮食高产区，县域经济落后区域。信阳地区的息县（0.926）、新县（0.909）、商城县（0.898）、罗山县（0.876）耦合度值特别高，分布比较集中。其次是驻马店、周口、南阳和商丘地区的大片区域，这些区域粮食生产水平高但是经济发展水平低，表明这些区域经济发展受粮食生产制约明显。耦合度低的县域多数分布在河南省西北侧边缘线上和西部、北部山地区域，灵宝市（0.662）、渑池县（0.676）、林州市（0.676）、登封市（0.678）、济源市（0.694）、舞钢市（0.694）、偃师市（0.697）等区域粮食生产水平低，经济发展水平较高，经济发展过程中对粮食生产胁迫作用小，粮食生产对该类型县域的经济发展制约作用弱，经济发展与粮食生产相互影响作用不明显。

图1 河南省经济发展和粮食生产耦合度空间分布Fig. 1 Spatial distribution of coupling degrees between economic development and grain production in Henan Province

4.2 耦合协调空间分类

为进一步揭示河南省经济发展和粮食生产的耦合度协调程度，从经济发展阶段的时间序列上分析耦合度的空间分布，本文运用河南省109个县域经济发展和粮食生产的耦合度指标并结合经济发展水平，将其划分为低水平耦合、拮抗、磨合、协调4种阶段类型。主要步骤：首先，采用人均国内生产总值作为划分经济发展水平的主要参考指标（主要参考河南省人均GDP的平均值34 174元）；其次，用河南省各县市单元耦合度的平均值0.776作为划分经济发展和粮食生产耦合程度的指标；最后，采用象限划分法，绘制二维散点图（图2），对河南省各县域进行耦合协调程度类型划分，然后与图1进行叠加，重新绘制出空间类型图（图3）。

图2 人均GDP和耦合度二维散点图Fig. 2 Two-dimensional scatter plot of GDP per capita and coupling degrees

图3 河南省经济发展和粮食生产耦合协调类型空间分布Fig. 3 Spatial distribution of economic development and grain production coupling coordination types in Henan Province

4.2.1 低水平耦合型 该类型县域单元总共有29个，耦合度值范围0.694-0.776，耦合度值分布较集中。多是经济发展水平低，经济发展和粮食生产的耦合度也低的县域。主要分布在豫西山区，豫北部大部分区域，开封、驻马店部分县域。豫西部伏牛山—熊耳山—外方山等山区、豫南部大别山—桐柏山山区，经济发展落后，耕地资源短缺，粮食生产能力较低，所以经济发展和粮食生产的相互制约作用较弱，两个系统处于弱协调发展阶段，经济发展和粮食生产是低水平的协调发展。

4.2.2 拮抗型 该类型县域单元总共有45个，占河南省的41%，份额最高，表明河南省大部分县域处于经济发展和粮食生产的拮抗阶段。耦合度范围0.776-0.926，值域范围较大，息县、新县、商城县等耦合度值异常高且在0.9左右。主要分布在周口、商丘、驻马店、信阳和南阳的几乎全部县域，豫北的南乐县、清丰县、台前县和其他零星分布。该类型区域主要是农业型县域，经济发展水平落后，产业结构不合理，第一产业比重过高，也是河南省粮食主产区，担负着河南省粮食安全的重任。经济发展和粮食生产耦合作用较强，经济发展水平刚起步阶段，经济发展过程中会严重威胁粮食生产，粮食生产的重任制约着经济发展，两个系统拮抗作用非常明显。

4.2.3 磨合型 该类型县域单元总共有8个，占河南省县域总数的约7%，份额最少。包括中牟县、新郑市、栾川县、伊川县、淇县、武陟县、温县、襄城县，主要分布在市辖区周边。经济发展和粮食生产的耦合度值0.787-0.828，经济发展水平相对较高，正处于经济发展和粮食生产相互制约的过程中。其中，中牟县、新郑市和栾川县经济发展过程中均出现粮食播种面积和粮食总产量下降现象。总体上，该类型县域经济发展水平已经达到较高程度，经济发展和粮食生产的关系趋于协调状态，经过一段时间的相互适应和磨合即可发展成协调型区域。

4.2.4 协调型 该类型县域单元总共有27个，耦合度值范围是0.662-0.776。主要分布在河南省西北侧边界线和洛阳、郑州、许昌构成的“T”字形区域内。从豫北部的林州市、辉县市到豫西端的灵宝市、陕县，并在济源市、沁阳市附近延伸至禹州市、长葛市、鄢陵县等河南中部地区，以及南阳的西峡县和桐柏县。这些县（市）是河南省县域经济发展水平最高区域，人均GDP高达57 290元，远高于河南省平均值34 174元。城镇化水平高，三次产业结构合理，二、三产业劳动力集中。

经济发展和粮食生产系统的耦合度低，即经济发展和粮食生产之间关联性弱，经济发展对粮食生产的胁迫作用小，粮食生产对经济发展的制约较弱。区域内任一系统的变动在短期内不会对另一系统造成较大影响，两个系统趋于稳定协调发展，处于高水平的协调发展阶段。

5 结论

构建河南省经济发展系统和粮食生产系统相关指标，运用灰色关联模型，以时间序列指标分析河南省经济发展过程与粮食生产的耦合关联度，并分别以河南省各县域为研究单元进行耦合关联度分析，以及耦合度分异规律和耦合协调类型空间分布。

1）河南省经济发展和粮食生产关联度高，指标间相互作用强度大。经济发展系统中二、三产业比重对粮食生产系统胁迫作用最强，而社会固定资产投资总额与粮食生产系统关联度最低。粮食生产系统中农业生产条件与经济发展关联度最高，农林水事务支出与经济发展关联度最低，表明农林水事务财政支出在粮食生产方面效益有待提高。

2）河南省经济发展和粮食生产的耦合度分布呈现出“东南高，西北低”的梯度分异特征。耦合度高的县域多数分布在河南省东南部粮食主产县，表明河南省经济发展和粮食生产相互制约明显，粮食主产县更加突出。

3）河南省109个县域按耦合协调类型划分为低水平耦合、拮抗、磨合、协调4种阶段类型。低水平耦合型县域经济发展落后，粮食生产水平也较低。磨合型主要分布在市辖区周边，经济发展和粮食生产处于相互适应和磨合阶段。拮抗型数量最多，表明河南省大部分县域处于经济发展和粮食生产的拮抗阶段。协调型主要分布在河南省西北侧经济发达区域。

6 讨论和建议

河南省各县域自然资源条件差异较大，经济发展和粮食生产耦合协调程度不同，应探寻不同的发展政策。政府应对粮食主产县提供更多的政策倾斜，国营粮食购销机构通过高价回收粮食方式提高粮食主产县的种粮积极性，加大种粮补贴力度，实现区域经济发展和粮食生产的双赢［17］。河南省政府可以借鉴经济学中的排污权交易制度，根据当前实际情况制定出河南省粮食生产目标，将粮食生产目标根据各县域的实际情况划分成若干规定的粮食产量，即各县域的粮食生产指标。政府部门通过建立县域之间的粮食生产指标交易平台，进行粮食生产指标和经济发展权利交易，发挥各县区的优势进行发展生产。这样既提高了拮抗型县域粮食生产的积极性，又能充分发挥协调型县域的特色优势。但是，要从制度设计、数据核查、指标分配、机构建设等方面完善交易机制。通过县域之间专项资金转移的方式补贴粮食主产县，实现河南省经济发展和粮食生产的协调发展。

本文也存在一些不足之处，经济系统和粮食生产系统的关系复杂，虽然选取指标已经很多，但仍有可能遗漏。由于数据的可获取性，未能对河南省县域进行长期的耦合协调分析。针对河南省提出的政策建议不够全面，粮食生产指标交易制度也处于构想阶段，未能进行具体细节设计。总之，河南省作为粮食主产区，担负着国家粮食安全重任，应按照“特色突出、因地制宜、协调发展”的原则，根据不同耦合协调类型县域采取不同的发展模式，探索省内县域粮食生产指标交易制度，不仅是河南省的核心任务，而且对全国也具有示范意义。

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（责任编辑：王育花）

Analysis of the coupling coordination between economic development and grain production in Henan Province

SHAO Liu-chang1， QIAO Jia-jun1，2

（1. College of Environment & Planning， Henan University， Kaifeng， Henan 475004， China； 2. Key Research Institute of Yellow River Civilization and Sustainable Development & Collaborative Innovation Center on Yellow River Civilization of Henan Province， Henan University， Kaifeng， Henan 475001， China）

Applying the gray correlation coupling model by using county-level data， this paper explored the relationship between economic development and grain production in Henan Province. Results showed that： in Henan Province， economic development imposed a forcing influence on grain production， but grain production exhibited a restricting influence on economic development. The coupling coordination degree between economic development and grain production displayed unbalanced gradient distribution with high in the Southeast region and low in the Northwest region. Based on per capita GDP and the coupling coordination levels， the 109 counties in Henan Province could be divided into four stages， including the “the isolated counties” in the Western and Northern mountainous areas with almost no inter-county coordination exist， “the antagonistic counties” in the majority of the counties in Henan Province with modest economic development and grain production levels， “the developing counties” in the least number of counties surrounding big cities and “the balanced coupling coordination counties” in the Northwestern Henan and a T-shaped area of Zhengzhou， Luoyang， and Xuchang. Based on the findings from this research， this paper also provided some policy suggestions for the balanced economic development and grain production in Henan Province.

grain production； economic development； grey correlation analysis； coupling degree； coupling coordination

National Natural Science Foundation of China （41430637， 41329001）， Research Foundation from Ministry of Education of China （14JJD790011）.

QIAO Jia-jun， E-mail： jjqiao@henu.edu.cn.

13 June， 2015； Accepted 22 December， 2015

F127

A

1000-0275（2016）02-0230-08

10.13872/j.1000-0275.2016.0020

国家自然科学基金项目（41430637，41329001）；教育部人文社会科学重点研究基地重大项目（14JJD790011）。

邵留长（1988-），男，河南项城人，硕士研究生，主要从事农区经济发展方面的研究，E-mail： shaolc@qq.com；

乔家君（1973-），男，河南睢县人，河南省特聘教授，博士生导师，主要从事乡村地理学方面的研究，E-mail： jjqiao@henu.edu.cn。

2015-06-13，接受日期：2015-12-22