安徽省农业生态环境与经济耦合协调发展研究

江激宇, 项 升, 戴 姗

(安徽农业大学 经济管理学院, 安徽 合肥 230036)

农业生态环境-经济系统是由农业生态环境和农业经济两个子系统通过物质循环、能量流动和信息传递等交互耦合作用构成的复杂巨系统[1],是组成人地关系地域系统的重要部分,同时也在人地关系研究中扮演着重要角色。随着农业经济的发展,化肥、农药的过度使用及农村生活垃圾、污水排放等面源污染对农业生态环境造成的影响日益严重,这一问题在农业比重大、经济尚不发达的安徽省尤为明显[2]。出于人口与社会经济发展的双重压力,安徽省农业生态环境问题十分突出,已成为农业生态与经济协调的严重制约因素。认知和解决这一问题的重要前提是对农业生态环境系统和农业经济系统的协调发展程度进行测算和判定,研究两系统耦合协调发展对于实现农业资源与农业产业相匹配具有重要意义。

20世纪80年代初,学者高亮之提出了农业生态经济系统的概念[3]。随后,任继周等针对草地农业提出了农业生态环境-经济系统耦合问题[4-5];贾士靖等对全国农业生态环境与经济协调发展进行了研究[6];李萍等对1995—2009年间西藏农业生态经济系统的协调度进行了分析[7];王继军等通过系统耦合过程模型对陕西省黄土丘陵纸坊沟流域农业环境和经济两系统的互动过程进行了量化分析[8-9];刘媛、宋永永等分别就甘肃、宁夏的农业生态环境-经济系统耦合协调演变规律和机制进行了研究[10-11];陈睿通过耦合模型对我国西南地区农业生态系统与经济系统协调度进行了评价分析[12]。

学者们对于农业生态经济系统的研究区域主要以生态脆弱的省份为主,从时间尺度看,缺少对耦合关系长时间序列的研究。本文运用综合评价指数、耦合度模型和协调发展度模型,对2000—2017年安徽省及其16市(2017年)两系统的发展指数、耦合度和协调发展度进行测度,旨在研究该区域农业生态环境-经济系统耦合协调演化进程,对安徽省及其各市两系统协调现状进行深入认识与评价,为制定科学合理的农业经济和生态环境发展对策提供依据。

一、研究方法

1. 农业生态环境-经济系统耦合特征

农业生态环境-经济系统是在人类的适当干预和调控下,依据两者固有的互动关系形成的有机统一体,其耦合态势也是在人类对农业资源与农业产业的干扰下,按照农业资源与农业产业的固有关系形成的资源、产业及其相互循环链网结构[8-9](见图1)。

图1农业生态环境-经济系统耦合示意图

农业生态环境系统主要由农业资源和资源环境组成,农业资源是农业生态环境系统的直接作用区域,同时也是两系统相互作用的作用主体,是两者之间提供物质、能量和信息交换的基础;资源环境通过影响农业资源来间接作用于农业生态系统,其作用力大小取决于是否超过“资源环境阈值”。

农业经济系统分为农业产业和产业环境两部分。农业产业直接作用于农业生态环境系统,是影响农业生态环境的主要因素;产业环境通过影响农业产业发展间接作用于农业资源,再进一步将作用力传递给农业生态环境系统。农业生态环境-经济系统耦合的核心是农业产业与农业资源的耦合,而资源与产业耦合解决的是资源和产业的配置与协调发展问题。

2. 农业生态环境-经济系统综合评价指标体系

遵循指标选择的科学性、系统性、可操作性等原则,在之前相关研究的基础上,结合安徽农业生态环境-经济系统的基本特征,从农业产业、产业环境、农业资源和资源环境4个角度选取16项指标,构建安徽省农业生态环境-经济系统耦合协调发展的评价指标体系[8-12](见表1)。研究数据源自2000—2018年《安徽统计年鉴》和国家统计局官网。

表1 农业生态环境-经济系统耦合协调度评价指标及其解释

3. 指标处理

对原始数据进行标准化处理。

式中:xij和Xij分别表示第i年第j个指标的原始值和标准化处理后的数值;max(xij)和min(xij)分别表示第j个指标所在序列的最大值和最小值,Xij∈(0,1)。

二、模型应用与判别标准

本文采取熵权法对两系统各指标进行赋权[13]。

1. 综合评价指数

具体分以下步骤。

(1) 计算比重。第i年第j项指标的比重为

(2) 计算熵值。第j项指标的熵值为

(3) 计算信息效用价值。第j项指标的信息效用价值为Nj=1-Ej。

(4) 确定权重。第j项指标的权重为

(5) 计算综合评价值。第i年综合评价得分为

以上各式中,n为评价年份,m为指标数。

2. 耦合度模型

耦合度的概念源于物理学领域, 用来衡量两个子系统之间的相互作用。 系统耦合是指在各耦合要素条件作用下, 多个发生相互作用的系统逐渐结合成一个趋向亲和的新的功能结构体[10]。 农业生态环境-经济系统耦合度是指两系统之间发生相互影响及其各要素间相互影响程度大小反映出的双方协同作用程度。 运用耦合度模型可很好地判断两系统之间的相互作用程度大小。

定义安徽省农业经济系统S(1,t)和农业生态环境系统S(2,t)在t年份的耦合度C(t)为

3. 协调发展度模型

耦合度只能描述系统间耦合强度的大小关系,不能很好地反映复合系统的整体协同功效,即可能出现两个子系统综合评价值均较低,其耦合度却较高的现象,故在耦合度的基础上引入协调发展度模型[1,10]。使用耦合协调函数衡量两系统耦合协调度的大小,定义系统S(1,t)和系统S(2,t)在t年份的耦合协调函数D(t)为

(2)

式中,T为安徽省农业生态环境-经济系统的综合评价指数,且T=αS(1,t)+βS(2,t),α、β为待定系数。本文认为农业经济子系统与农业生态环境子系统同等重要,故设α=β=0.5。协调发展度模型综合了安徽省两系统间的耦合度C(t)及所处的发展水平T。

4. 分类体系与判别标准

根据两系统耦合协调发展程度,参考前人研究成果,将协调发展度等级划分为3个大类10个亚类,结合两系统的相关关系,将其细分为30个基本类型[10-11](见表2)。

表2 农业生态环境与农业经济耦合协调发展的分类体系和判别标准

三、农业生态环境与农业经济系统协调时序发展

根据综合评价指数计算各指标的综合得分,依次带入式(1)和式(2)中求得农业生态环境与农业经济系统耦合发展度数值(见表3)。

1. 农业生态环境系统和农业经济系统发展水平

(1) 农业生态环境发展水平。安徽省2000—2017年农业生态环境发展水平整体呈现出先波动下降后波动上升的变动趋势。整个过程分为两个阶段。

第一个阶段是2000—2008年,农业生态环境系统综合评价得分从0.378波动下降到0.210。此阶段安徽省农业生态环境整体面临的压力较大,随着人口数量的增加,耕地被工业用地占用比例较大,致使人均耕地面积减少,从2000年的0.069 4公顷/人减少到2008年的0.067 6公顷/人,降低2.6%。农田有效灌溉率整体水平比较低,单位农田农药使用量在这一时间段内也明显加大,这些因素综合导致了农业生态环境朝着不健康的方向发展。

表3 2000—2017年安徽省农业生态经济耦合协调发展水平计算结果

第二个阶段是2009—2017年,农业生态环境系统综合评价得分从0.214波动上升到0.629。在此期间,安徽省农业生态环境得到改善,随着对农业的投资逐年加大,基础设施越来越完善,防范自然风险的能力越来越强,受灾面积占比也随之减少。同时,农业用地水土流失综合治理率、人均拥有水资源量也显著提高。

(2) 农业经济发展水平。安徽省2000—2017年农业经济发展水平整体呈现先下降后上升的变动趋势。其间农业经济发展水平变化可以具体划分为两个阶段。

第一阶段是2000—2003年,农业经济系统综合评价得分从0.154降为0.033。安徽省在此时间段农业经济发展水平较为落后,主要原因是此期间安徽省对农业的地方财政投资相对有限,农业基础设施建设投入不足,基础设施设备落后,抵御自然灾害的风险能力弱。

第二阶段是2004—2017年,农业经济系统综合评价得分由0.142上升到0.817。此时间段安徽省农业经济发展水平有大幅度提高,发展农业经济的能力得到明显提升。其主要原因是安徽省逐力加大对农业的财政投资,增加对农业基础施设的投入,包括农田水利设施的改进和完善,人均粮食产量、人均农业GDP及农业劳动生产率都得到大幅度的增加。

2. 农业生态环境与农业经济耦合协调

由表3可知,2000—2017年安徽省农业生态环境系统和农业经济系统耦合度C(t)除2003年外,其他年份整体在0.830～1.000间波动;两系统的耦合协调度在18年中总体呈现出上升态势。可以判断,安徽省在2000—2008年间农业生态系统耦合协调度主要处于濒临失调衰退阶段,其中2003年出现轻度失调衰退;2009—2011年间两系统耦合协调度处于勉强协调发展阶段;自2012年开始,进入协调发展区间,其间2012—2013年耦合协调类型为初级协调发展,2014年为中级协调发展,2015—2017年间农业生态经济系统耦合类型达到良好协调发展。

根据双系统耦合协调度的具体演化进程,将安徽省2000—2017年农业生态经济耦合协调发展分为两个阶段。

第一阶段是2000—2011年,为过渡调和阶段。农业生态环境-经济系统耦合协调类型整体呈现出从濒临失调衰退到勉强协调发展的趋势演变。其中2003年出现波动的主要原因是农业生态环境受到受灾面积的影响。安徽省2002—2003年的受灾面积比重由37%增为57%,严重影响了农业生态发展环境。而农业经济发展水平受到农业投资额和农业增加值的影响。2002、2003年的农业投资额和农业增加值分别为1.18亿元、0.64亿元和442.3亿元、377.8亿元,分别减少45.4%、14.6%。

第二阶段是2012—2017年,为协调发展阶段。经过长时间对农业生态环境与农业经济发展环境的治理,耦合协调发展类型已由勉强协调发展向初级协调发展过渡,两系统耦合协调度逐步提升。在此期间,农业经济发展水平得到明显提升,发展环境得到不断优化,农业经济发展指数值由2011年的0.462增加到2012年的0.597。5年间农业经济综合发展指数年均增长率为6.5%。农业生态环境综合发展指数也得到稳步提升,其值由2012年的0.266增长为2017年的0.629,年均增长率为18.8%。由分析结果可知农业生态环境发展的增速要快于农业经济发展。

四、各市农业生态环境与经济耦合协调发展空间差异

为了对安徽省各市的农业生态环境系统与农业经济系统协调现状进行深入认识与评价,在两系统协调发展评价指标体系基础上,基于协调发展度模型定量研究2017年安徽省各市农业生态环境系统与农业经济系统之间的耦合关系(见表4)。

表4 2017年安徽省16市农业生态经济耦合协调关系对比

1. 耦合度

安徽省各市农业生态环境系统与农业经济系统的耦合程度均较高,除淮北市、淮南市、六安市、池州市及黄山市外,其余各市耦合程度均超过0.95,其中亳州市和滁州市耦合度最高,耦合度系数值为0.999,淮南市最低,为0.851。

2. 耦合协调度

全省主要集中于过渡调和类型。皖南山区的农业生态环境与农业经济耦合协调度最好,平均值为0.583。其中黄山市最高,处在初级协调发展阶段。铜陵市最差,处在濒临失调衰退阶段。其次为江淮丘陵地区,平均值为0.544,滁州市最好,达到初级协调发展。最差的是淮北平原,该区域除了阜阳市、淮南市外,其他4市均为勉强协调发展。

3. 农业生态、经济环境综合评价指数

安徽省生态滞后型和经济滞后型的城市各为8个。其中淮北平原除了亳州市和阜阳市是经济滞后型外,其他4市为生态滞后型;江淮丘陵中除了六安市和安庆市是经济滞后型外,其他4市为生态滞后型;皖南山区的4市均为经济滞后型。当农业经济发展滞后于农业生态环境发展的时候,说明所在区域的农业经济发展程度在农业生态环境能够承受的范围之内;当农业生态环境发展滞后于农业经济发展时,说明在农业发展过程中已造成农业资源的过度开采,超出了生态环境所能承受的阈值。在今后的农业生产中,淮北、宿州、蚌埠、淮南、滁州、马鞍山、芜湖及合肥市应该加大对农业生产环境的投入和治理力度。

五、相关建议

1. 扩大农业投入规模,完善财政支农的投入机制

世界农业发展经验表明, 财政对农业投入的力度与农业发展水平呈正相关关系[14]。从2003年开始,安徽省逐步加大对农业的投资力度,资金总额过亿,但整体水平较低。故需继续扩大对农业的投入规模,完善财政支农的投入机制。在财政支农资金的使用中,加大对农产品建设、农民和农机人员培训、农产品质量与安全监管和农产品流通市场管理等方面的投入比例,并切实保证资金直接用于普惠式农业基础施设的建设中去。同时,各级部门应严格按照国家相关规定, 把基础设施建设等公益性投入更多地倾斜于农业的发展。

2. 实施农业标准化生产,倒逼农业生态环境改善

农药、化肥的过度使用,水源和土壤污染加重,以及生物多样性降低等问题成为农业生态经济协调发展的严重阻碍。对于从投入品使用到收储运管理过程中各个农业标准化生产环节贯之以统一的标准,实现对产前、产中、产后的监督和控制,促使化学生产资料使用减少[15]。同时,标准化农业生产的打造还需加强农业合作社、龙头企业和现代化生产基地的建设,继续培养高素质农民、农技人员,从而实现在生产结果上的资源保护和环境友好。