安徽农业经济—生态系统耦合协调研究

张红军，胡月英，赵伟峰

（安徽科技学院 管理学院，安徽 凤阳 233100）

党的十九大报告提出实施乡村振兴战略：“要坚持农业农村优先发展，加快推进农业农村现代化。”农业在国民经济体系中的基础性地位得到进一步加强。近年来，我国农业产业结构调整、增长方式转变、生产及经营体系改革稳步推进，农产品供应及农民收入水平都大幅提高。但随着农业综合生产效能的提升，农业增长对农村资源环境及生态安全的冲击进一步加大：化肥、农药的长期不当过量投入，畜禽粪便、农作物秸秆和农膜残留等农业废弃物不合理消纳，导致农业面源污染日益严重；加之城乡生活及工业污染向农村转移排放，农产品产地环境质量进一步恶化。农业经济与生态系统矛盾已经成为制约我国农业可持续发展的瓶颈。

农业经济—生态系统是由农业经济和农业生态两个子系统构成的复杂巨系统[1]，是由两者通过物质循环、能量流动和信息传递等交互耦合作用而形成的复合系统[2]。农业经济系统是农业经济活动主客体要素及其各类市场等实体要素和农业产业结构、农业经济信息等软性要素以及各类要素关系的集合[3]；农业生态系统则是人类按照自身的需要，采用一定技术手段，调节农业生物种群和非生物环境间相互作用，并通过合理的物质循环、能量转化，进行农业生产的生态系统[4]。任继周首先在荒漠—绿洲草地农业系统研究中进行了农业生态环境与经济系统耦合分析[5]，提出通过传统作物、林业与草业系统的系统耦合，组成持续发展的、高效的大农业系统；以此为基础，不同学者从省、市、县及流域的视角研究了农业经济—生态系统耦合协调问题[6-10]，研究成果表明：农业经济—生态系统协调发展将生态环境成本纳入经济运行成本，对于实现农业资源与产业相协调，促进农业发展提质增效具有重要意义，是实现农业现代化的必由之路。鉴于此，采用系统耦合方法，分析安徽农业经济—生态系统发展趋势及特点，提出促进安徽农业可持续发展的对策建议。

一、研究区域概况

安徽地处东经114°54′—119°37′， 北纬29°41′—34°38′，位于华东与华中结合部，近海临江，长江、淮河分别流经安徽416 km和430 km，区位优势突出，农业资源丰厚，农产品比重大，是典型的农业大省；全省土地面积13.96万km2，其中耕地约587万hm2、林地37万hm2、养殖水面58万hm2；全省户籍人口约7 027万人，常住人口约6200万人，其中农村户籍人口约4 900万人；农业气候条件适宜，年平均气温14～17 ℃，年降雨700～1 700 mm，年无霜期200～250 d。全省地形地貌复杂多样，平原、丘陵、山地各占三分之一。①数据源于安徽农业委员会—安徽农业概况。近年来，安徽农业增长迅速，农业总产值由2000年的741.77亿元提升至2016年的2 567.72亿元。②数据源于《安徽统计年鉴（2000-2017）》。随着农业快速发展，农业生态环境问题日益严峻：化肥、农药利用率仅为35%，废弃农膜、包装物回收率仅为68%，猪、牛、鸡三大类畜禽粪便年向水体排放化学需氧量达41.64万吨，畜禽粪污有效处理率不到60%；少数地区秸秆焚烧现象仍有发生；农村垃圾、污水处理严重不足，河流、湖泊污染时有发生，巢湖水体富营养化比较突出。③数据源于《安徽农业可持续发展规划（2015-2030）》。因此，研究安徽农业经济—生态系统协调发展，具有重要现实意义。

二、安徽农业经济—生态系统耦合实证分析

（一）数据来源

本研究数据主要来源于2001—2017年《安徽统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国农村统计年鉴》，缺失年份数据利用年均增长率增补，部分数据经过简单计算获得。

（二）指标体系构建

目前，关于可持续发展评价指标体系构建中较为广泛采用的方法是DFSR(Driving Force—State—Response 驱动力—状态—响应)模型，这一模型由UNCSD(联合国政策协调与可持续发展部)在PSR(Pressure—State—Response 压力—状态—响应)模型基础上拓展而来，它主要从驱动力(人类行为、过程和生活方式对可持续发展的影响)、状态（可持续发展的“状态”）、响应（在可持续发展方面政策或其他反应的改变）三方面评估系统的可持续发展能力[6,11]。结合安徽农业经济系统与农业生态系统的内涵特征及前人的研究成果[1-14]，遵循指标的科学性、可操作性、可获得性及代表性，利用DFSR模型构建安徽农业经济系统、农业生态系统发展评价指标体系（表1和表2）。对于所有评价指标权重，依据熵值赋权法确定，见公式（3）—（5）。

表1 安徽农业经济系统发展评价指标体系

（三）数据标准化及各级指标权重赋值

1.数据标准化处理

由于各指标数据单位不同，会影响计算结果以及实践解释的困难，因此首先对所有数据运用极差法进行标准化处理，公式如下：

其中，uij为所有二级指标极差标准化后的值，xij是第j个指标i年的原值，xjmax、xjmin则是第j个指标的最大值和最小值。

2.各级指标权重赋值

所有评价指标权重，依据熵值赋权法确定：

表2 安徽农业生态系统发展评价指标体系

公式中，Ej、Dj、Wj分别代表第j个指标的熵值、信息熵冗余度和权重；pij为第i年j指标值与所有年j指标之和的比值。

（四）安徽农业经济—生态系统耦合协调度模型构建

1.安徽农业经济系统与农业生态系统发展指数

采用加权法计算，公式如下：

式中，Sj代表第i年某一系统的综合评分，分值越高，代表该年发展状态越好；pj为第j个指标的权重；Uij为第i年j指标的标准化值。

2.安徽农业经济—生态系统耦合度模型

对于不同系统之间的协调发展，很多学者都借鉴了物理上的容量耦合理论及耦合系数算法，构建了多系统相互影响，相互作用耦合度模型，即：

所以，安徽农业经济—生态系统耦合度模型就简化为：

式中S1、S2分别代表该年安徽农业经济系统、农业生态系统发展综合评价分；C2代表某一年安徽农业经济—生态系统的耦合度。耦合度Cn取值在0～1，耦合度越大，系统间相互作用越大，耦合水平越高。

表3 耦合度等级划分标准

3.安徽农业经济—生态系统耦合协调度模型

但耦合度仅仅能够反应安徽农业经济系统、生态系统相互作用大小，却无法反映两系统综合协调发展水平。因此，会出现子系统发展水平都偏低，但综合系统耦合度高的“伪协调”悖论，所以为真正反映不同系统间相互影响强度及协调发展水平，引入耦合协调度模型，以测量各子系统发展中和谐一致的程度，反映由无序向有序的发展趋势。

式中，T为安徽农业经济—生态系统发展综合评价分，α、β为待定系数，由于在安徽农村发展中经济系统与生态系统同等重要，所以取值都为1/2；D为耦合协调度，取值为0～1，耦合协调度越大，系统间相互作用越大，协同水平越高。目前学术界对于耦合协调度的分类并无统一标准，根据普遍采用的分级方法，将耦合协调度划分成十个等级（表4）。

三、安徽农业经济—生态系统耦合协调分析

依据公式（6）—（9），计算得到2000—2016年安徽农业经济系统、农业生态系统的发展指数S1、S2，安徽农业经济—生态系统综合发展指数T、耦合度C、耦合协调度D，计算结果如表5、图1、图2所示。

表4 耦合协调度等级划分标准

表5 2000—2016年安徽农业经济—生态系统耦合协调度及类型

图1 2000—2016年安徽农业经济与农业生态系统发展指数

（一）安徽农业经济系统与农业生态系统发展指数分析

1.第一阶段(2000—2006年)

图2 2000—2016年安徽农业经济—生态系统耦合度与耦合协调度

这一时期安徽农业经济系统缓慢发展，农业生态系统先升后降，农业经济系统滞后于农业生态系统的发展。农业经济系统发展指数从2000年的0.235小幅增长至2006年的0.320。2000年以后，尽管农业发展取得了一定成就，但由于安徽推进工业化的政策导向，农业投入生产要素有限，农业底子薄弱，农业生产稳定性差，农村与农业产业结构不合理，农民合作化、专业化水平低，生产方式粗放，农业处于艰难的爬坡阶段。农业生态系统发展指数从2000年的0.338小幅下降至2006年的0.332，呈现波动上升而后逐步下降的变化趋势。由于农业发展水平低，农业生产对于生态安全的冲击并不强烈，农业生态环境能够承载农业经济的发展；但随着农业经济缓慢增长，环境承载压力逐渐加大，两系统发展差距从-0.103降至-0.012，表明安徽省农业生态环境承载力在逐渐减弱。

2.第二阶段（2007—2012年）

此阶段，安徽农业经济系统快速发展，农业生态系统持续低位徘徊，农业生态系统严重滞后于农业经济系统的发展。农业经济系统整体呈上升趋势，2012年发展水平达到0.641，发展提速。农业的快速增长得益于社会主义新农村建设战略的执行，农村发展的要素供给大幅增加，农业生产方式粗放、经营方式落后状况得到一定程度的改善。农业生态系统从2007年的0.333增长至2012年的0.343，发展几乎停滞。两系统间的发展差距从2007年的0.024扩大到2012年的0.298，表明农业经济的快速增长过度消耗了自然资源，对农业生态系统的冲击越来越强，生态环境已无法承载农业经济发展带来的负面效应。

3.第三阶段（2013—2016年）

这一阶段，安徽农业经济继续稳步增长，农业生态系统发展提速，农业经济系统优于农业生态系统发展。农业经济系统保持了上扬势头，2016年发展水平达到了0.853的高位。此时期农村土地“三权分置”改革施行，农业生产体系、经营体系进一步优化，新型农民经营主体队伍初步构建，虽然农业在安徽经济中的比重进一步下降至10.64%①数据源于《安徽统计年鉴2017》。，但增长质量明显提升。农业生态系统发展从上一阶段的停滞开始转入增长，发展指数从2012年的0.343大幅提高至2013年0.606，此后几年一直保持稳步增长。两系统的发展差距从2013年的0.082小幅升至2016年的0.111，虽然农业经济系统发展依然优于农业生态系统，但生态环境的承载力得到强化，两系统呈现同步增长的良好态势。

(二)安徽农业经济—生态系统耦合度、耦合协调度分析

1.第一阶段（2000—2012年）

这一时期，农业经济系统整体增长，农业生态系统发展停滞，两系统处于发展相左的低水平拮抗耦合阶段。随着国家及安徽省对农业发展投入的加大，农业基础性地位的巩固，农业经济系统发展水平提升迅速，但农业发展带来的环境效应并未得到充分的重视，城镇化、工业化的快速推进，重数量型农业生产方式对环境的破坏力加大，农业环境承载力不高。此阶段，两系统的耦合协调水平从0.327增长至0.482，从轻度失调过渡到濒临失调状态，虽然两系统的相互作用在增强，但农业生态系统长期的低水平发展限制了农业经济—生态系统协调水平的提高。

2.第二阶段（2013—2016年）

这一时起，安徽农业经济—生态系统发展呈现了同步增长的良好势头，两系统相互作用明显，进入了相互促进的磨合耦合期。同时，两系统的高发展水平也带动了系统间协调发展效率，耦合协调度从2013年的0.606提升至2016年0.707，处于中级协调状态。安徽农业经济系统与农业生态系统开始从无序割裂发展向有序协同发展转变。这一时期，我国开始进入“新常态”发展阶段，经济发展目标从“数量”向“质量”转变，以绿色发展为特征的内涵式发展方式在农业生产中施行开来，农业增长更强调生态环境承载红线。安徽省陆续实施农田污染防治、养殖污染综合治理、美好乡村建设、生态系统修复与保护工程，农业生态系统得到增强，对农业生产的促进作用进一步发挥。

四、结论与对策

（一）结论

研究期内，安徽农业经济系统发展指数总体呈上升趋势，农业生态系统发展水平则出现了升-降-升的波动上升趋势；从2007年开始，农业经济系统发展水平开始优于农业生态系统。安徽农业经济—生态系统耦合度、耦合协调度均保持了总体上升态势，耦合度水平相对较低。耦合度从0.372攀升至0.630，两系统进入磨合耦合阶段，相互作用不断增强；耦合协调度从0.327升至0.707，安徽农业经济—生态系统进入中级协调阶段，两系统初步实现协调发展。

（二）安徽农业经济—生态系统协调发展对策

1.建立生态农业产业化体系，转变农业发展方式

生态农业是由农业经济系统与农业生态系统共同构成的复合系统，它通过两个子系统的协调融合，追求生态经济综合效益最大化。生态农业合理规划粮食作物与经济作物，种植业与林、牧、副、渔各业结构，它以各子产业的综合发展方式克服了传统大农业中各业分割、资源利用率低、生产废弃物处置率低、要素流动不畅等问题，提高了农业的可持续发展能力。近年来，安徽积极推广“猪—沼—果”“鱼稻种养结合”“林下经济”等生态农业模式，取得了一定成就。未来，安徽要在确保粮食生产能力稳步提升的基础上，结合区域农业产业状况调整优化农业循环经济结构，结合区域农业资源禀赋条件调整优化农业区域布局结构、结合市场需求及消费趋势演变调整优化农业产业结构、种养结构和品种品质结构，推进粮经饲统筹、农林牧渔综合、种养加一体、一二三产业融合发展。

2.示范推广清洁生产技术，转变农业生产方式

与传统农业相比，农业清洁生产强调农用化学品的生态安全性，追求对其使用过程中社会、经济、生态效益的统一。首先，清洁生产方式通过资源的综合及循环利用、 短缺资源的替用、能源二次利用等方式，提高农用资源的使用效率；其次，它减少农业污染的产生、转移、转化与排放，提高农产品在生产和消费过程中的环境友好性，降低农业生产对环境的负面效应。当前，安徽化肥、农药过量施用，农膜残留及农业废弃物处置不当现象普遍存在，推广清洁生产技术刻不容缓。为此，政府首先应加大清洁生产技术的推广宣传力度，以新型农业经营主体为主要对象强化农业生产者环保意识、清洁生产技术的应用意识；其次，增加制度供给，结合农产品生产标准化、品牌化、绿色化工程，编制安徽省农业清洁生产政策法规及技术规范，并强化监管；再次，充分发挥市场作用，以税收、信贷、准入等工具为杠杆，提高农业生产相关主体应用清洁生产技术的积极性；最后，增强技术支持，建立适合安徽省情、农情的清洁生产技术体系，提高相关从业人员的技术应用能力。

3.推进农业面源污染防治工程，提升安徽农业生态环境承载力

近年来，安徽农业生产集约化、规模化水平稳步提高，农用化学品投放水平、农业生产废弃物总量也随之增长，农业面源污染形势严峻。因此，安徽要将农业面源污染防治常态化、制度化，增强对污染防治的重视程度；理顺农业面源污染防治中政府不同部门的权力与义务，形成多元主体共同参与的高效的污染治理体系；加强污染监督，建立污染预警体系；坚持重点突破，以化肥农药零增长、畜禽粪污资源化、秸秆综合利用为抓手，实现农业面源污染的减量化、无害化、资源化，从而提升安徽农业生态环境质量。