基于耦合模型的新疆农业生态环境与经济协调发展研究

张翠燕　孙传国　王鹏程*

(1 塔里木大学经济与管理学院， 新疆 阿拉尔 843300)(2 塔里木大学人文学院， 新疆 阿拉尔 843300)



基于耦合模型的新疆农业生态环境与经济协调发展研究

张翠燕1孙传国2王鹏程1*

(1 塔里木大学经济与管理学院， 新疆 阿拉尔 843300)(2 塔里木大学人文学院， 新疆 阿拉尔 843300)

为研究区域农业生态环境与经济协调发展的动态演变过程，以新疆地区2000～2013年的统计数据为基础，通过构建耦合模型，评价农业生态环境与农业经济发展的协调状况。研究结果表明：新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度呈波动状态，并且呈现先下降后上升的变化趋势，耦合发展度从协调发展、低水平发展、轻度失调发展、低水平协调发展再度更替为协调发展，2000～2002年新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度呈现协调发展，2003～2009年新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度从低水平发展到轻度失调发展更替变化，其中2004年耦合发展度达到最小值，2010～2013年新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度再次过渡为协调发展，耦合发展度的变化可以看出人们逐渐意识到农业生态环境与经济同步发展的重要性，通过构建资源节约型的农业经济体系促使两者耦合趋于协调, 以保障区域经济的可持续发展。

新疆； 农业生态环境； 农业经济系统； 耦合发展度

1　引言

农业生态坏境与农业经济系统耦合的研究对于实现生态环境与经济的可持续发展，建立友好型生态经济发展模式具有重要意义。

国内已有很多学者对农业生态经济系统耦合协调关系进行了分析和实证研究，高志刚等(2010)构建了新疆干旱区生态与经济系统耦合发展的评判模型、标准和指标体系，分析新疆各地州生态环境与经济耦合发展模式[1]；刘新平等(2010)评价新疆农业生态与经济系统的耦合发展度, 探讨农业资源循环利用与农业经济、环境协调发展的良性运行机制[2]；任志远等(2011)从可持续发展的角度阐释农业生态环境与经济发展耦合关系并构建耦合模型[3]；李苒等(2014)依据协同论的理念构建耦合发展模型，从而评价生态环境与经济发展的协调状况[4]。

相关研究加深了我们对农业生态环境与农业经济系统协调发展重要性的认识，不过从现有的一些研究来看，多集中于研究生态环境与经济系统的耦合关系，而较少通过研究农业生态环境与农业经济系统间的耦合关系来提出加强对农业面污染的治理，为评判新疆农业生态环境与经济协调发展的耦合状况，同时为了提高研究结果的可靠性与精确性，本文选取2000～2013年新疆的统计数据，通过构建农业生态经济耦合模型来分析农业生态环境与农业经济系统的耦合关系，以及对农业生态环境与农业经济系统协调发展度进行评判，旨在为干旱区农业生态环境的保护利用与修复提供科学依据。

2　研究区概况

2.1自然环境状况

新疆简称“新”，位于我国西北部，处于东经73°40′至96°23′、北 纬34°25′至49°10′之间，常年气候干燥，降雨量较少，属于典型的温带大陆干燥气候，2013年新疆的平均降水量为176. 8 mm，年平均气温10. 6 ℃，平均日照数2 842. 3 h，疆内绿洲多分布在河流流域和盆地边缘地带，其面积约占全疆总面积的5%，是比较典型的绿洲干旱区，新疆土地总面积为16 648. 97×104hm2，其中耕地面积为412. 46×104hm2，占全疆土地总面积的2. 48%，2013年新疆化肥施用量为2. 03 ×106t，增长5. 5%，地膜使用量为1. 76×105t，但年回收使用率却不足10%,农药使用量为2. 13×104t,农业生产活动的日渐加剧，使得新疆生态环境脆弱性显著。高浓度农药、化肥以及残膜严重破坏土壤的再生产能力，威胁并破坏新疆农业生产环境、自然环境和农业生产的可持续发展，已成为制约新疆农业现代化发展的重大瓶颈。

2.2社会经济发展状况

2013年新疆生产总值为8 360. 24亿元，第一产业值为1 468. 3亿元，占总值的17. 6%，第二产业值为3 776. 98亿元，占总值的45. 2%，第三产业值为3 114. 96亿元，占总值的37. 2%，三次产业结构比为46. 2：16. 3：37. 5。近年来，新疆经济快速发展，但与全国平均水平相比仍有差距，与同期国家产业结构相比产业结构不合理，还有待于做进一步的调整，第一产业比重过大，二、三产业相对薄弱，整体产业结构不合理。新疆处于沙漠边缘绿洲地区，由于大力发展经济与不合理的资源开发，造成荒漠面积迅速扩增，生态环境的脆弱性显著。

新疆于2015年被定位为“丝绸之路经济带核心区”，与中亚五国都同处于欧亚板块的中心地带，都属于生态脆弱区，都是荒漠半荒漠地带，水资源都比较短缺，均是以农牧业为主；未来在干旱区农业的可持续发展、生态环境的保护与修复等领域面临着共同课题。

3　农业生态环境与经济耦合评价模型

3.1农业生态环境与经济耦合关系原理

耦合度[2]是指描述系统发展过程中各序参量之间协同作用的强弱程度，协同论认为系统走向有序取决于系统内部各子系统之间的协同作用，系统耦合是指两个(或两个以上)子系统具有互相亲和的趋势，当耦合协调发展到一定程度时，它们可以上升到一个新的高度，耦合模型的运用，可以更好的分析与评判新疆农业生态环境与农业经济系统耦合的阶段特征与未来发展趋势。

3.2数学模型介绍

农业生态经济系统间的耦合关系越协调, 其耦合水平亦越高，从数学角度来讲, 利用代表函数之间的离差来衡量, 离差越小协调程度越高, 反之则越低，建立的农业生态环境综合评价函数公式为：

(1)

式中: i 为描述农业生态环境系统的指标个数, ai 为指标权重, xi 为描述生态环境系统的第i个指标的标准化数值，由此计算得出的生态环境综合指数越高, 表明生态环境状况越良好, 反之则越差，建立的农业经济综合评价函数公式为:

(2)

式中: i 为描述农业经济发展的指标个数, bi 为指标权重, yi 为描述农业经济发展的第i 个指标的标准化数值，由此计算得出的农业经济发展综合指数越高, 表明发展水平越高, 反之则越低。如前所述：f ( x ) 与g ( y ) 的离差越小越好, 用离差系数Cv 表示, 即公式:

(3)

(4)

式中: C 为耦合度, k 为调节系数, 一般

2≤k≤5, 取k= 2。

为进一步反映农业生态经济系统的整体发展水平, 构造农业生态经济耦合发展度公式:

(5)

式中: D 为耦合发展度，若耦合发展度越高, 则表明农业生态环境与农业经济发展的总体水平越高, 也表明农业生态环境与农业经济系统之间的耦合关系越和谐。

3.3评判标准

在新疆经济与技术高速发展的今天，过度开荒造田、放牧以及粗放型的农业生产活动必然会造成自然资源的过度消耗与农业生态环境的极度污染，对于生态系统比较脆弱的新疆尤为显著，因此在两大系统耦合发展评判标准的划分中, 既要充分考虑农业经济发展水平, 又要考虑生态环境的可持续发展，为了精确反映生态环境与农业经济系统的耦合关系以及两者的耦合发展水平, 利用均匀分布函数判定新疆农业生态环境与农业经济系统耦合发展评判标准和基本类型[3](如表1所示)。

表1　农业生态环境与经济协调发展的分类及评判标准

3.4指标体系构建与数据来源说明

本文在参考刘新平[2]等学者理论分析的基础上，将新疆农业生态经济系统分为农业生态环境系统与农业经济系统两子系统，并构建新疆农业生态经济耦合发展综合评价指标体系[2-5](如表2所示)，选取的指标体系既可以充分反映新疆农业生态经济系统的特性，又要考虑选取指标的代表性和数据的可获取性。本文选取的数据来源于2001～2014《新疆统计年鉴》。

表2　农业生态经济耦合发展的评价指标体系

续表2

项 目指 标农业经济子系统农业人口比重Y1人均GDPY2第一产业比重Y3种植业占农业产值比重Y4畜牧业占农业产值比重Y5林业占农业产值比重Y6渔业占农业产值比重Y7有效灌溉面积比重Y8农牧民人均纯收入Y9

4　耦合协调评价的实证分析

4.1农业生态环境与经济综合水平

本文选用2000～2013年新疆的面板数据，第一步, 对原始数据进行标准化处理；第二步, 运用熵值法确定各指标权重；最后通过逐步计算得出农业生态环境综合指数F 、农业经济发展综合指数G及耦合发展度D 。

出于消除各指标数量单位差异的考虑，首先对各指标原始数据进行无量纲化处理，指标值越大，表明对系统发展越有利, 则采用正向指标计算公式进行处理；反之则采用负向指标计算公式进行标准化处理。计算公式如下：

(6)

为避免主观赋值带来的偏差，运用熵值法计算各个指标的权重，第i个指标的熵可定义为：

(7)

fijLnfij=0)在指标熵值确定后,就可根据下列公式来计算第i个指标的权重：

(8)

式中：wi为指标权重，m代表子系统指标总数，依据上式计算得出各指标权重，随后即可依照式(1)、式(2)、式(4)与式(5)逐步计算，分别得出农业生态环境综合指数F、农业经济综合指数G、耦合度C及耦合发展度D(如表3所示)。

表3　2000～2013年新疆农业生态经济耦合发展水平的计算结果

续表3

年份生态环境综合指数F农业经济综合指数G耦合发展度D耦合发展度水平分类G/F基本类型20050.34350.34140.5852轻度失调发展0.9938轻度失调发展磨合型20060.37180.33850.5953轻度失调发展0.9106轻度失调发展磨合型20070.37520.40480.6241低水平发展1.0789低水平协调发展同步型20080.37330.44320.6366低水平发展1.1872低水平协调发展同步型20090.34890.51400.6447低水平发展1.4731低水平协调发展生态滞后型20100.56750.48720.7241协调发展0.8585协调发展同步型20110.49950.48530.7016协调发展0.9715协调发展同步型20120.51170.49630.7099协调发展0.9699协调发展同步型20130.52290.56260.7362协调发展1.0759协调发展同步型

注：数据来源于2001～2014《新疆统计年鉴》

4.2农业生态环境与经济耦合协调关系

本文通过对新疆2000～2013年的统计数据进行计算与分析分别得出生态环境综合指数F、农业经济综合指数G以及耦合发展度D，从表4可以看出；新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度呈波动状态不断发生变化，并且呈现先下降后上升的变化趋势，耦合发展度从协调发展、低水平发展、轻度失调发展、低水平协调发展再轮回到协调发展，2000～2002年新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度呈现协调发展，2003～2009年新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度从低水平发展到轻度失调发展更替变化，其中2004年耦合发展度达到最小值，2010～2013年新疆农业生态环境与经济系统耦合发展度再次过渡为协调发展，耦合发展度的变化可以看出人们逐渐意识到保护农业生态环境的重要性，并开始致力于农业生态环境与农业经济的同步发展。

4.3农业生态环境与经济耦合发展度

新疆农业生态环境与经济系统整体处于波动状态，如图1所示；新疆近14年来农业生态环境与经济系统耦合发展度呈波动状态，由此可得随着新疆人口不断增加以及产业结构不断调整，过度开荒造田、放牧以及粗放型的农业生产活动导致新疆生态环境极度脆弱，随着生态环境与经济友好可持续发展战略的提出，退耕还林、植树造林及沙漠治理等试图改善农业生态环境,但生态环境恶化的改变速度缓慢，其效益短期内较难显现,从生态环境拟合曲线可以反映出, 时间序列上表现为波动上升，总体上生态环境在逐步得到改善。

图1　新疆农业生态经济系统耦合发展度

5　结论与建议

2000～2013年新疆农业生态环境与经济系统耦合度呈波动状态，随着新疆经济和科技的快速发展,农业生产活动的逐步加剧以及化肥、地膜、农药的超负荷量使用, 导致新疆农业生态环境污染问题日益严重，2004年农业环境指数以及耦合发展度达到最小值，其后随着人们环境保护意识的增强以及政府相关农业环境保护政策的出台，新疆的生态环境综合状况得到些许改善,农业生态环境与经济的耦合关系不断加强，但耦合协调发展仍面临巨大压力，农业经济与生态环境的协调发展将极其艰难，应当明确农业生态环境与农业经济是一个相对协调发展的过程，要正确看待两者耦合协调发展的演变趋势,探讨影响两者耦合协调发展的因素，通过构建资源节约型、环境友好型的农业经济体系促使两者耦合趋于协调, 以保障区域经济平稳、健康、可持续发展。

综上可知，新疆农业生态环境与农业经济协调发展仍面临巨大挑战，从农户角度来讲，应提高农民农业耕地质量保护意识，加强田间管理，积极响应政府提出的“零化肥增长行动”，从政府层面来讲，应大力加强农业生态治理，在政策上向农业废弃物的回收与循环利用倾斜，同时完善相关规章制度，通过制定生态环境红线来对农业生态环境的破坏者加以约束，做到从方方面面加大对农业生态环境的改善，实现农业高产优质高效可持续发展，达到农业生态环境与农业经济的良性循环。

[1]高志刚,沈君.新疆典型区域经济与环境协调发展评价与预测研究[J].干旱区资源与环境 ,2010,24(2):2-4.

[2]刘新平,孟梅.新疆农业生态经济协调发展耦合关系分析[J].新疆农业科学,2010,47(5):1002-1008.

[3]任志远,徐茜,杨忍.基于耦合模型的陕西省农业生态环境与经济协调发展研究[J].干旱区资源与环境,2011,25(12):14-19.

[4]李苒,曹明明,胡胜,等.基于耦合模型的生态环境与经济协调发展研究——以榆林市为例[J].西北大学学报(自然科学版),2014,44(2):285-291.

[5]袁榴艳,杨改河,冯永忠.干旱区生态与经济系统耦合发展模式评判[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(11):41-47.

Based on the Coupling Model of Xinjiang Agriculture Ecological Environment and Economy Coordinated Development Research

Zhang Cuiyan1Sun Chuanguo2Wang Pengcheng1*

(1 College of Economics and Management, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)(2 College of Humanities and Arts, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

In order to study the dynamic evolution process between regional agricultural ecological environment and coordinated development economy, this paper, on the basis of the statistical data from 2000 to 2013 of Xinjiang, evaluates the coordinated development situation of the agricultural ecological environment and agricultural economy development by building coupling model. The research shows that the coupling development degree of Xinjiang agricultural ecological environment and economic system fluctuates, and changes from rising first to decline after. The coupling development varies from coordinated development, low level development, mildly imbalanced development, low level coordinated development to coordinated development. In 2000～2002, Xinjiang agricultural ecological environment and economic system present coordinated development. In 2003～2009, the coupling development of Xinjiang agricultural ecological environment and economic system takes turns from low level development to mildly imbalanced development. And in 2004, the coupling development degree reaches its minimum level. From 2010 to 2013, Xinjiang agricultural ecological environment and economic system coupling degree again presents the coordinated development. The changes of the coupling development degree show that people gradually become to realize the importance of agricultural ecological environment coordinated development with economy by building resources-saving agricultural economic system to promote the coupling development and to ensure the sustainable development of regional economy.

Xinjiang; agricultural ecological environment; agricultural economy system; coupling degree of development

2015-04-17

国家社科一般项目-环塔里木区域经济协调发展研究(项目编号：12BJL084)。

张翠燕(1987-)，女，2014级硕士生，研究方向为区域经济。E-mail：yanlingzhang.hi@163.com

*为通讯作者E-mail：pengchengw@126.com

1009-0568(2016)01-0049-07

F327

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.01.009