甘肃省农业现代化水平时空格局与影响因素

刘 锐 李 涛 邓 辉

(1.兰州大学 资源环境学院， 兰州 730000；2.巢湖学院 旅游管理学院， 合肥 238000；3.中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101；4.中国农业科学院 农业资源与农业区划研究所，北京 100081)

农业是国民经济的基础，农业的根本出路在于现代化，农业现代化是国家现代化的重要内容和组成部分，加快推进农业现代化进程是世界各国在现代化建设中的一般规律[1]。农业现代化水平不仅关系到国家粮食安全和农业可持续发展，而且对实现乡村振兴战略和全面建成小康社会具有重要意义。当前，农业是我国实现现代化的薄弱环节，农业经济依然是制约社会经济发展全局的关键问题。2013—2016年连续4年中央“一号文件”均围绕农业现代化出台，“十九大”提出“乡村振兴战略”，要求坚持农业农村优先发展，农业现代化已然成为多年来农业政策追求实现的核心目标[2]。因此，在新时期准确研判农业现代化时空格局演化并揭示其成因，对探寻农业创新发展模式、制定农业科学发展规划、推动农业现代化健康可持续发展具有重要意义。

国外关于农业现代化的研究始于1960年代，农业现代化一开始被理解为生产力范畴，随着刘易斯“二元经济结构模型”的提出，农业在经济发展中的作用才日益被学者关注[3]。西奥多[4]认为农业现代化就是运用现代科学技术对传统农业的改造过程，只有现代农业才能促进经济增长；Egbent等[5]指出农业现代化的发展应是兼顾环境保护的可持续发展；Carof等[6]从经济、环境输入、相关排放以及社会发展4个维度构建农业现代化可持续发展指标体系；Waldron等[7]认为政府的环境政策和高价值链发展政策不利于农业现代化的发展；Vaneeckhaute等[8]研究发现化石矿物肥料、土壤、土地利用、水资源和市场和道路等是影响农业现代化发展的重要因素。国内关于农业现代化的研究主要集中在以下方面：1)农业现代化概念的界定。王玉莹等[9]认为农业现代化是指由于先进生产要素的投入而带来产出和效益的提升。2)农业现代化水平测度方法与指标体系构建。国内学者主要采用的测度方法包括多指标综合评价法[10]、数据包络分析法[11]、ESDA法[12]、熵权法[13]和脱钩指数分析法[14]等，指标体系的选择也因各地区自然资源禀赋、基础设施和农业生产条件的不同而有所差异。3)农业现代化区域差异和影响机制。孙晓欣等[15]认为江苏省农业现代化发展呈现空间集聚态势，财政支农、消费水平、人力资本和交通网络是农业现代化发展的驱动因素，且毗邻地区的空间溢出效应会影响本地农业现代化；张香玲等[16]认为河南省各县市农业现代化水平空间差异显著，且存在明显的空间正相关，并从区位、产业结构、资源和政策4个角度分析了对农业现代化水平的影响；夏四友等[11]研究发现榆林市大多数区县农业现代化时空分异明显，时间上各县农业现代化水平有所提升，空间上各县域差距逐步缩小。4)农业现代化与工业化、城镇化、信息化的协调发展研究。龚迎春等[17]认为河南省“三化”协调发展水平呈现以中原城市群为主的中部地区较高、南北地域略低的特征；祖佳嬉等[18]研究发现江西省县域“三化”协调发展水平时空分异明显，热点区沿浙赣线和京九线北段呈带状集聚，冷点区向赣东南地区集聚；范辉等[19]探索了浙江省“四化”协调发展的时空格局演化，并分析了各自在协调发展中的功能大小与方向。综上所述，目前国内外关于农业现代化研究已经取得了较多的成果，但研究差异明显，不同学者对农业现代化发展的内涵见解不同，在指标体系选择上由于国内外农业现代化发展的国情背景差异导致存在明显差异。此外，国外学者大多从内因和外因2个视角进行农业现代化发展演化影响机制分析，国内学者则大多基于外生性视角进行分析，大多立足宏观尺度研究农业现代化水平及其演化特征，且基于县域尺度的农业现代化研究也大多集中于东中部地区。

在我国经济新常态发展背景下，农业现代化发展进入瓶颈期，农业经济发展方式亟待转变。客观评价农业现代化水平并综合分析其时空变化特征与影响因素，有利于优化农业生产要素配置、识别农业现代化发展现状特征、探寻农业现代化发展模式，从而平稳有序推进农业现代化进程。甘肃省地处西部经济欠发达地区，生态环境脆弱，农业生产条件薄弱，农业现代化整体水平不高。因此亟需基于微观尺度解析甘肃省农业现代化时空格局及影响机制，据此探索一条可持续发展的农业现代化道路。鉴于此，本研究以甘肃省80个县域行政单元为研究对象，采用多指标综合测评法、空间自相关和地理加权回归模型等方法，在构建农业现代化水平评价指标体系的基础上，阐述2002—2016年甘肃省农业现代化水平时空分异特征及影响因素，以期为政府决策制定及战略选择提供支撑条件。

1 指标选取

农业现代化是运用先进生产要素改造传统农业的过程，通过农业产业的转型、农业比较优势的提升和农业资源配置效率的改进，实现经济效益、社会效益和生态效益的提升和农业的可持续发展[9]。农业现代化是一个复杂的非线性系统[20]，农业现代化发展是一个动态过程，其内容涵盖过程和结果2个层面，因此，需要构建多指标综合评价体系才能全面反映农业现代化的概念和内涵。指标体系的设置首先应考虑能够直接反映农业现代化发展程度的指标，比如劳动生产率、投入品生产率、粮食单产和农民收入水平等；其次要准确把握地区农业现代化的发展基础和发展现状，设置客观合理的指标，比如农业机耕化程度、农业有效灌溉率和农业电气化程度等；最后指标选择还应考虑易得性和统计口径的一致性，使测度结果能准确地反映现实情况。本研究借鉴已有农业现代化研究的相关成果[21-27]，遵循指标选择的系统、科学、客观、典型和可得性等原则，聚焦农业现代化的内涵，结合甘肃省农业发展现状，从农业生产水平、农业产业化水平、农业经济发展水平和农业社会发展水平4个维度，构建了包含14个评价指标的农业现代化评价体系(表1)，并用农业现代化水平来定量表征农业现代化发展状况。

表1 甘肃省农业现代化水平评价指标体系Table 1 Indicator system for the development level of agriculture modernization in Gansu Province

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

县域农业现代化数据主要来源于2003、2009和2017年3个年份《甘肃省统计年鉴》。出于时空一致性考虑，将各地市的市辖区统一归整为一个县域单元，将2016年兰州市新区归入永登县；合水县和正宁县由于存在数据缺失情况，采用线性插值法对其进行补充；玛曲县由于部分数据缺失较多，暂不做研究，最终选取2002、2008和2016年3个年份，80个空间单元，240个观测数据。本研究中河西地区是指嘉峪关、酒泉、张掖、金昌和武威5个地级市；陇中地区是指兰州、白银、定西和临夏州4个地级市(州)；陇东地区是指庆阳、平凉2个地级市；陇南地区是指天水、陇南和甘南州3个地级市(州)。

2.2 多指标综合测评法

通过多指标综合测评法[21]计算农业现代化水平指标体系权重及其综合得分。假设X′ij为Xij标准化后的值，σi为X′ij的标准差，计算得第k个指标的权重系数为：

(1)

则农业现代化水平综合得分为：

S=∑(ωk×X′ij)

(2)

2.3 空间自相关分析方法

采用空间自相关分析方法，研究甘肃省农业现代化水平县域分布的空间模式，判断其空间关联与空间相关性情况[28]。其中，全域空间自相关用于判断农业现代化水平在整体上的空间关联程度，计算公式为：

(3)

(4)

(5)

2.4 地理加权回归模型

地理加权回归(GWR)模型的中心思想是在回归参数中引入变量的空间地理坐标以实现局部回归估计，主要反映区域的异质性与参数在不同空间的非平稳性，计算公式为[30]：

(6)

式中：yi为全局因变量，xik为自变量，(ui,vi)表示第i个观察点的经纬度坐标；βk(ui,vi)是连续函数βk(u,v)在i观察点的值，εi为随机误差项，β0和βk为一套参数，k为单元数。

GWR模型构建的核心内容是最优带宽的确定[31]，本研究利用Arcgis 10.2软件中的GWR工具来实现模型构建，以高斯函数确定权重，并选取AIC方法确定最有效带宽。

3 甘肃省农业现代化水平时空分异格局

3.1 农业现代化水平时空分异格局分析

3.1.1时间差异分析

利用多指标综合测评法计算甘肃省80个县域农业现代化水平综合评价值，得出2002、2008和2016年甘肃省农业现代化水平均值分别为0.346 8、0.320 9和0.308 8，标准差分别为0.120 5、0.106 3和0.104 5。总体来看，甘肃省农业现代化水平整体趋于降低，县域间差距呈现减小特征。其中，2002—2008年，农业现代化水平县域间差距呈现较大幅度的缩小，高于全省均值的县域数量未发生变化，均为30个；2008—2016年，农业现代化水平县域间差距进一步微幅减小，高于全省均值的县域数量下降为27个。

3.1.2空间差异分析

借助ArcGIS 10.2软件绘制2002、2008和2016年甘肃省80个县域农业现代化水平综合评价值分布图(图1)。由图1可知：2002年甘肃省农业现代化高水平区位于酒泉、嘉峪关、金昌和武威等市，其次为白银、兰州、平凉和庆阳等市及甘南州和陇南市的部分县域，定西市、临夏州、陇南市和天水市部分县域的农业现代化水平较低；2008年全省农业现代化高水平区位于酒泉、嘉峪关、张掖和金昌等市，其次为武威、白银、兰州、庆阳、平凉和定西等市及甘南州和陇南市的部分县域，其他地区则农业现代化水平较低；2016年全省农业现代化高水平区位于酒泉、嘉峪关、金昌和张掖等市和武威市部分县域，其次为兰州、白银、庆阳和平凉等市及临夏州、甘南州和定西市的部分县域，天水市、陇南市和定西市大部分县域则农业现代化水平较低。从甘肃省农业现代化水平整体空间分布来看，80个县域单元间农业现代化水平空间分异明显，河西地区农业现代化水平整体较高，总体呈现由西向东逐渐递减态势，其次为陇中地区和陇东地区，陇南地区总体农业现代化水平较低。从具体空间单元来看，地级市市辖区农业现代化水平整体高于一般县(市)，以兰州、平凉、庆阳、陇南、定西等市和临夏州最为显著。

图1 2002—2016年甘肃省县域农业现代化水平空间分布Fig.1 Spatial distribution of agriculture modernization level in Gansu Province from 2002 to 2016

3.2 农业现代化水平空间自相关分析

3.2.1全局空间自相关分析

运用全局Moran’sI指数探究甘肃省农业现代化水平整体空间集聚特征。由表2可知，3个年份全局Moran’sI指数均为正，Z(I)值在0.01水平上检验显著，表明甘肃省农业现代化水平县域空间分布高(低)集聚；Moran’sI指数值较高并呈现先下降后上升特征，其中，2002—2008年各县域农业现代化水平空间集聚态势由强转弱，表明处于相同级别农业现代化水平的县域集聚度下降，究其原因可能由于受政策、资金的支持，农业现代化水平落后地区逐步得到改善，使得县域农业现代化水平差异减小，发展渐趋平衡；2008—2016年空间集聚则呈现逐渐增加态势，表明受极化效应影响，农业现代化水平相近的县域在空间上趋于集中，逐渐形成高速发展和低速发展两大集聚区，且各县域农业现代化水平差异趋于扩大，发展的不平衡性增强。考虑观测值与期望值均未发生明显变化，表明研究期内甘肃省农业现代化水平总体空间格局较为稳定。

表2 甘肃省县域农业现代化水平的Moran’s I值Table 2 Moran’s I index of agriculture modernization level in Gansu Province

3.2.2局部时空分异格局演化特征

图2 甘肃省县域农业现代化水平热点空间格局演化图Fig.2 Evolution of spatial pattern of agriculture modernization level in hot spot areas of Gansu Province

4 甘肃省农业现代化水平影响因素分析

农业现代化水平受区位条件、自然环境、经济和社会等诸多因素影响。为避免多变量共线性与数据冗余问题，结合已有相关文献中的定性和定量分析经验和结果[15-16]，综合考虑数据的可获得性和可量化性，本研究最终选取人均农机化财政支出、城乡居民人均储蓄存款、人均教育经费支出、人均社会消费品零售额、公路密度和第一产业固定资产投资总额等6项指标为自变量构建地理加权回归模型。六大影响因素数据来源于2017年《甘肃统计年鉴》和《甘肃农村年鉴》。六大指标数据均利用极大值标准化进行无量纲处理，考虑各县域农业现代化水平存在较强的空间自相关特征，因此运用GWR模型比传统的普通最小二乘法(0LS)模型合适进行影响因素分析。

首先，将指标变量极大值标准化，运用SPSS 21.0中逐步回归模型处理变量。逐步回归可以保留影响显著的变量，剔除不显著的变量，避免了指标多重共线性的影响，从而有助于建立最优回归模型[32]。运行结果表明(表3)，人均农机化财政支出、公路密度、第一产业固定资产投资总额、城乡居民人均储蓄存款等4个变量通过了显著性检验和共线性诊断。

表3 逐步回归模型运算结果Table 3 Summary of stepwise regression results

其次，以农业现代化为因变量，以上述4个影响因素为自变量，运用Arcgis 10.2中的GWR模型进行地理加权回归分析(表4)。由表4可知，模型校正决定系数为0.849 3，表明拟合效果好。对模型残差进行空间自相关检验，Moran’sI值为0.101 0，Z值得分为1.620 3，残差不存在空间自相关。GWR模型是局部模型，对各个县域单元都有一组局部的参数估计。GWR模型下，甘肃省各县各控制变量的参数估计结果和回归系数均不相同，说明地理空间不平稳性的存在。从图3可知，模型决定系数R2为0.328 7～0.771 2，整体上呈现“中间高，两头低”的空间分布格局。张掖、金昌和武威市所辖县域的R2较高，表明这些地区能较好地被模拟；庆阳、平凉、天水、陇南和酒泉等市所辖县域R2较低，表明这些区域的拟合优度较差，模型外还存在其他因素影响县域农业现代化水平。

表4 甘肃省农业现代化水平GWR模型估计结果Table 4 GWR model estimation results of agricultural mechanization level of Gansu Province

图3 GWR模型决定系数的空间分布图Fig.3 Spatial distribution map of determination coefficient in the GWR model

GWR模型结果显示，1)人均农机化财政支出与农业现代化水平呈正相关(图4(a))，即人均农机化财政支出越高的区域，其农业现代化水平也越高。农业生产的脆弱性决定了农机化财政投入的重要性和必要性[14]。空间上回归系数在南北方向和东西方向均呈倒U字形，人均农机化财政支出回归系数对兰州、白银、定西、甘南、金昌、武威等市和临夏州所辖县域以及张掖市东部的民乐县和山丹县、庆阳市的环县影响最大，回归系数为0.235 7～0.252 8，表明当人均农机化财政支出增加1%，农业现代化水平会相应增加23.57%～25.28%。人均农机化财政支出对酒泉市除金塔县外的其他县域影响相对较弱。究其原因，酒泉市的敦煌、玉门、阿克塞、瓜州、肃北等县域农业现代化水平已处于较高水平，且敦煌市第三产业和瓜州、阿克塞县第二产业在产业结构中占比均超过50%，因此人均农机化财政支出对农业现代化水平的提升作用有限。2)公路密度与农业现代化水平呈正相关(图4(b))，即公路密度越高的区域，其农业现代化水平也越高。交通运输是现代农业发展的基础，发达的交通运输网络不仅可以促进要素流通，还影响了农业产业布局与规模经济[14]。空间上回归系数在南北方向上呈倒U字形，在东西方向上呈U字形，公路密度回归系数对庆阳市、平凉市影响最大，回归系数为0.419 4～0.606 4，表明当公路密度增加1%，农业现代化水平会相应增加41.94%～60.64%。公路密度对酒泉市和张掖市的肃南县影响相对较弱。究其原因，该地区位于陇海—兰新铁路上，312国道横贯东西，215国道通达南北，是新亚欧大陆桥的必经通道，且干线公路与县乡公路交错覆盖，优越的区位条件便于生产要素集聚，使得公路密度对该地区的影响相较于其他因素不具有优势地位。3)第一产业固定资产投资总额与农业现代化水平呈正相关(图4(c))，即第一产业固定资产投资总额越高的区域，其农业现代化水平也越高。固定资产投资具有乘数效应，扩大投资不仅对经济增长产生拉动作用，而且可以实现扩大再生产。第一产业固定资产投资总额的增加也将促进农村经济增长和实现农业扩大再生产。空间上回归系数在南北方向上呈倒U字形，在东西方向上基本呈现一条直线，第一产业固定资产投资总额回归系数对张掖、金昌等市所辖县域、酒泉市的金塔县、武威市的民勤县和武威市辖区以及除庆阳市所辖其他县域影响最大，回归系数为0.113 0～0.150 6，表明当第一产业固定资产投资总额增加1%，农业现代化水平会相应增加11.30%～15.06%。第一产业固定资产投资总额对甘南州所辖县域，定西市的岷和漳县，酒泉市的肃北、瓜州和阿克塞县和敦煌市，陇南市的康县和文县以及市辖区等的影响较弱。究其原因，甘南州、陇南市等地由于特殊地形条件和气候条件，土地分散、自然灾害频发制约了农业生产过程的机械化水平和农业固定资产投资，酒泉市境内河西走廊灌溉属内陆河流域，以灌溉农业为主，水地面积占全省水地面积的75%，水资源利用程度较高，因此较少受农田水利等固定资产投资的影响。4)城乡居民储蓄存款与农业现代化水平呈正相关(图4(d))，即城乡居民储蓄存款越高的区域，其农业现代化水平也越高。城乡居民储蓄存款有利于聚集资金，引导消费结构升级，从而有助于优化产业结构，因此，城乡居民储蓄存款的差异将引发农产品需求结构的差异，最终推动农业转型升级。空间上回归系数在南北方向上呈U字形，在东西方向上呈倒U字形，城乡居民储蓄存款回归系数对酒泉市的肃北县、玉门市、酒泉市辖区、嘉峪关市、张掖市的肃南县、甘南州所辖县域和陇南市的文县等影响最大，回归系数为0.198 7～0.219 0，表明当城乡居民储蓄存款增加1%，农业现代化水平会相应增加19.87%～21.90%。城乡居民储蓄存款对武威市的民勤县、庆阳市和平凉市的泾川县、灵台县影响相对较弱。究其原因，主要是该地区经济基础薄弱且缺乏经济增长的动因。

图4 GWR模型各自变量回归系数的空间分布图Fig.4 Distribution maps for the regression coefficients of independent variables in the GWR model

5 结论与建议

本研究以甘肃省为研究对象，在构建农业现代化水平评价指标体系的基础上，采用熵权法、空间自相关和地理加权回归模型等方法，分析了2002—2016年甘肃省农业现代化水平时空分异特征及影响因素，得出以下结论：1)甘肃省农业现代化水平总体空间分异显著，80个县域单元间农业现代化水平空间分异明显，河西地区农业现代化水平整体较高，总体呈现由西向东逐渐递减态势，其次为陇中地区和陇东地区，陇南地区总体农业现代化水平较低。从具体空间单元来看，地级市市辖区农业现代化水平整体高于一般县、市，以兰州、平凉、庆阳、陇南、定西等市和临夏州最为显著。2)研究期内甘肃省农业现代化水平空间集聚趋势明显且总体空间格局较为稳定。空间自相关引起的结构分异显著，河西地区为高水平集聚区，陇南地区为低水平集聚区，空间关联效应不断增强，且这种分布格局维持较高的演化稳定性。3)人均农机化财政支出、公路密度、第一产业固定资产投资总额和城乡居民人均储蓄存款是甘肃省农业现代化水平空间格局演变的重要影响因素。

为切实推进农业现代化的均衡快速发展，提出如下建议：1)加大财政支农力度。甘肃省农业现代化应该从全局出发，充分发挥政策导向作用，综合考虑各县域农业发展的优劣势，引导各类资金更多的流入农业和农村，从物质、资金等多层面、全方位持续支持农业现代化建设，实现农业产业化和规模化，提高农业现代化在经济再分配和投资中的份额。受人均农机化财政支出比较大的陇中地区以及甘南州、金昌市、武威市、张掖市等地县域在因地制宜充分发挥地方农业资源优势的基础上，积极增强与相邻区域的合作，实现农业现代化协同发展。同时，地方政府还应制定积极的信贷投入政策和农业保险政策，充分发挥农业保险的防范风险作用，降低贷款机构的风险。2)优化财政支农结构。政府在财政支农过程中，应将支农资金供给到农村小型公共设施、农田水利建设，县级公路改造和乡村道路建设，农业科技研发、推广等农业发展的重点领域，充分发挥固定资产投资的综合效益。陇东、陇南地区受公路密度影响最大，第一产业固定资产投资总额对张掖市、金昌市、武威市和庆阳市部分县域影响最大，但影响程度总体要小于其他因素。因此在空间分布上，财政支农应逐步向农业现代化水平滞后的陇东、陇南地区倾斜，实现空间均衡发展。3)建立农村资金的回流导入机制。积极引导居民储蓄存款回流农村，重点将河西、陇南地区的部分县域以下储蓄存款吸收的资金重新回流到农业和农村，不断完善农村金融市场服务，扩大农村金融市场融资渠道。针对经济基础薄弱的陇东地区，要不断提高农村居民收入，大力推广农村消费信贷业务，激活农村居民消费潜力，开拓农村市场，最终实现农村产业结构的优化与转型升级。

值得注意的是，GWR模型相较于传统的OLS模型在解释存在空间自相关的各研究单元农业现代化水平的影响因素方面具备一定的优势，但模型的解释力有待提升。一方面，本研究选取的变量是以表征农业现代化发展情况为主，因变量则从整体上反映农村发展情况，考虑到数据的可获得性，难以专门找出反映农业现代化的影响指标，从而使得模型的解释力存在一定的偏差；另一方面，农业现代化受农业生产、自然环境、经济和社会等诸多因素综合影响，框架模型设置存在包容性不足等问题，选取的模型变量仅考虑农业生产投入、基础设施条件对农业现代化的影响，对耕地斑块大小、地形等自然因素以及政策、规划等因素并未提及，因此，如何选取准确客观的指标变量和进行影响因素的多维分析将是未来研究的方向。