基于熵权-TOPSIS的黄河流域农业绿色发展水平评价及其空间差异

张钰宁

（河海大学商学院，江苏 常州 213002）

黄河流域降水充足、土壤肥沃，是中国重要的农产品生产基地之一［1］。但由于化肥、农药、地膜的过度使用，畜禽粪便的任意排放，农业污水等废弃物的不当处理，流域内水土流失和环境破坏严重。党的十八大以来，绿色发展理念被提升到新高度。习近平总书记曾多次强调“绿水青山就是金山银山”。因此，评价黄河流域农业绿色发展水平、测度其空间差异，对促进区域农业可持续协同发展具有重要参考意义。

中国对绿色农业的研究起步较晚，现有研究大致从以下2个方面展开：一是关于农业绿色发展内涵及评价体系的探讨。尹昌斌等［2］探讨了农业绿色发展的范畴与原则，深入研究其内涵，对中国农业发展绿色转型具有重要的指导和借鉴意义。孙炜琳等［3］从多个视角对中国农业绿色发展的内涵进行定义，为中国农业绿色发展提供了理论支撑和研究思路。张建杰等［4］以“食品-生产-加工-消费”全链为边界，从社会、经济和生态环境3个维度构建了中国农业绿色发展定量研究与评价的指标体系。张彩霞等［5］从资源、环境、生态、供给、经济5个层面构建了区域农业绿色发展评价指标体系，更具科学性和完备性，有助于深入研究区域农业绿色发展水平现状。二是在农业绿色发展概念及体系的基础上对区域农业绿色发展水平进行评价。窦艳芬等［6］运用层次分析法对天津市2010—2019年农业绿色发展水平进行评价。靖培星等［7］基于区间直觉模糊动态规划模型，对安徽省农业绿色发展水平进行动态预测并寻找其发展的最佳路径。金赛美［8］利用熵权法和Theil指数，对中国30余省市农业绿色发展状况及空间差异进行了分析。

由上可见，①黄河流域是中国重要的生态屏障，也是重要的农产品生产基地。但现有研究主要立足于国家或省级层面对农业绿色发展水平进行评价，将黄河流域作为整体并对其农业绿色发展水平进行评价的研究较少。②提高农民福祉是农业绿色发展的最终目的。然而，现有研究主要从资源节约、环境友好、产出高效、生态保育等方面评价黄河流域农业绿色发展水平，忽视了“人”的重要性。鉴于此，本研究将农村居民生活保障纳入黄河流域农业绿色发展评价体系，运用熵权-TOPSIS法对黄河流域农业绿色发展水平进行评价，并通过泰尔指数的分解测度其空间差异，探寻差异来源，以期为提升黄河流域农业绿色发展水平、促进区域农业可持续协同发展提供新思路。

1 指标体系的建立

绿色发展是当前农业发展的重要趋势，与单一的环境保护模式相比，农业绿色发展的含义更为广泛。本研究借鉴苏凯等［9］对农业绿色发展的定义，从资源节约、环境友好、质量高效和生活保障4个层面构建了黄河流域农业绿色发展评价体系，评价逻辑如下。

1）资源节约。农业生产中所涉及的资源通常包括自然资源和社会经济资源。其中，自然资源是农业生产和发展的基础条件，主要包括土地、气候、水、生物、矿产等；而社会经济资源主要包括劳动力、资本、科技及其他服务性资源。绿色发展的农业需要高效合理利用自然及社会经济资源，减少不必要浪费。

2）环境友好。农业生产中所使用的农业材料或产生的废弃物会加重对环境的污染，必须控制化肥、农药等农业材料的合理使用量，减少废弃物排放，注重水土保持和环境保护。加快建成环境友好型农业、减少污染排放，对农业可持续发展具有重要意义。

3）质量高效。目前，中国主要农产品基本可实现供需平衡，人们对美好生活的需要提出了更高要求，对绿色、健康的农产品需求呈现快速增长之势。因此，将农业生产的重点由“数量”转向“质量”对农业长期发展具有重要意义。农业高质量发展一方面要求生产更高标准的农产品，满足消费者对高质量农产品日益增长的需求；同时要求优化农业经营体系，提高生产效率和科技进步贡献率，促进各产业融合发展。

4）生活保障。在对绿色农业定义时，不可忽视“人”的重要性。绿色发展的农业应以提高人民福祉为最终目的，兼具经济效益和社会效益，确保农民的权益得到相应的保障。其具体体现在农民收入水平提高、生活质量改善、城市化进程加快等方面，促进农民富裕和农村富强。

综上所述，本研究从以上4个准则层综合考虑各因素对农业绿色发展的影响，遵照科学性、综合性、系统性及可操作性原则，构建了黄河流域农业绿色发展评价指标体系（表1）。

表1 黄河流域农业绿色发展评价体系及指标权重

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 熵权-TOPSIS熵权-TOPSIS法将常用于确定指标权重的熵权法与常用于多目标决策分析的TOPSIS评价法相结合，能够减少主观赋权带来的偏差，从多个方案、多个对象中找出最佳方案［10］。本研究运用熵权-TOPSIS法对黄河流域农业绿色发展水平进行评价，具体计算步骤如下。

第一步，构建原始矩阵。假设研究中被评价对象的数量为m，每个被评价对象的评价指标数量为n，可得到原始矩阵X。

第二步，构建标准化矩阵。本研究依据各指标对农业绿色发展水平的影响，将18个指标划分为正向和负向指标（表1）。为消除指标不同量纲的影响，对原矩阵进行标准化处理。

对于正向指标，计算公式为：

对于负向指标，计算公式为：

式中，xjmin表示评价指标j指标的最小值，xjmax表示评价指标j的最大值，得到标准化矩阵X′。

第三步，计算信息熵及冗余度。

式中，ej为信息熵，ej越大，表示评价指标j的信息熵越大，其包含的信息越少。根据信息熵，计算得出j指标的信息冗余度。

第四步，计算j指标的权重。dj越大，所包含信息就越多。将dj进行归一化处理，得到每个指标的熵权。

第五步，构建加权决策矩阵V。

第六步，确定最优解及最劣解。

最优解V+j：

最劣解：

第七步，计算欧式距离及综合评分。

最优距离：

最劣距离D

i：

综合评分：

式中，0＜Si＜1，且越小，Si越大，表明越接近评价得分的最大值。

2.1.2 泰尔指数泰尔指数最早被用于衡量收入差距，后被拓展至区域差异的研究中。与其他测算方法相比，泰尔指数具有可分解的特质，因此可以衡量组内差距和组间差距对总体差距的贡献程度［11］。借鉴苟兴朝等［12］的研究，对泰尔指数进行分解，计算过程如下：

式中，T表示总泰尔指数，ui表示i省的Si值，表示流域内Si平均值。

假设样本中n个个体被分为k个群组，每组分别为gk（k=1，2…K），第k组gk中的个体数目为nk，且满足，可将泰尔指数分解如下：

式中，yi表示i省Si占流域内Si总额的份额，yk表示第k组Si之和占流域内Si总额的份额，Tb表示组间差异，Tw表示组内差异。

借鉴宁瑶等［13］的研究，本研究将黄河流域的9个省份划分为上游、中游、下游3大部分，运用泰尔指数及分解的方法对黄河流域农业绿色发展水平的的空间差异进行评价。

2.2 数据来源

本研究所涉及的数据主要来源于2010—2020年的《中国统计年鉴》《中国农业年鉴》《中国农村统计年鉴》《绿色食品统计年报》、国家统计局数据及各省的统计年鉴。对于少数缺失数值，通过插值法进行补全。

3 实证分析

3.1 指标权重分析

由熵权法计算出各项指标的权重，见表1。从指标层看，权重占比最大的前5个指标分别是单位面积绿色食品标识数量B15、产业融合水平B14、单位耕地面积的粮食产量B11、单位耕地面积增加值B12、有效灌溉率B1，其中有4个属于“质量高效”。从准则层看，质量高效A3层面所占权重最大，其次是环境友好A2、资源节约A1和生活保障A4，表明“质量高效”维度下的指标在不同省份间的波动程度最为显著。与所占权重排名第2的“环境友好”维度相比，“质量高效”所占权重是其2倍左右，这充分表明了“质量高效”是黄河流域农业绿色发展过程中的首要关键指标。因此，提升农业发展质量是黄河流域农业绿色发展的重点工作，也是实现农业绿色转型的关键方向。

3.2 黄河流域农业绿色发展水平评价

由图1可知，黄河流域农业绿色发展综合得分自2010年以来保持趋稳递增态势，尤其是在近两年取得了显著提升，2019年黄河流域农业绿色发展得分相较于2018年上升了7.46%。从4个准则层来看，黄河流域农业绿色发展在资源节约A1、质量高效A3、生活保障A4三方面的得分总体呈增长趋势，在环境友好A2方面的得分有所下降。进一步对4个准则层得分变化趋势进行分析，结果如下。

图1 2010—2019年黄河流域农业绿色发展水平得分

在资源节约方面，由于节水灌溉技术的推广、节能减排工作的开展，农业资源节约取得了一定成效。黄河流域整体有效灌溉率B1由40.44%上升至47.58%；单位农林牧渔总产值的耗水量B2由0.072 5 m3下降至0.036 0 m3；单位播种面积农机总动力B4由636 kW下降至595 kW；农业用电强度B5由0.047 8 kW·h/元下降至0.035 6 kW·h/元。虽然黄河流域在农业资源节约水平方面有所改善，但总体提升幅度并不大，依靠资源消耗的农业生产方式没有得到根本改变，需要进一步优化农业生产要素配置、提高资源利用效率。

在环境友好方面，2018年得分达到峰值0.528 6后开始下降，生态退化的趋势尚未得到有效遏制。相较于2010年，2019年黄河流域在单位耕地面积的化肥量B7、塑料薄膜使用量B8以及农业成灾率B9上均有所上升。究其原因，可能是由于粮食生产需求日益增长，化肥、塑料薄膜等农业材料被过度使用。而农业化肥的大量使用又进一步导致农业成灾率居高不下［14］，各种因素的共同作用，导致黄河流域农业发展环境友好水平处于倒退状态。

在质量高效方面，黄河流域的得分呈稳步上升趋势，由2010年的0.230 9上升至2019年的0.420 0，累计增幅约82%。具体来看，黄河流域整体在质量高效A3的5个评价指标方面均有提高。其中，单位面积绿色食品标识数量B15的上升幅度最大，累计增幅约193%；产业融合水平B14的增幅最小，年均增长率仅1.7%。据此，黄河流域应着重提高产业融合水平，着力构建产业交叉融合的现代化农业产业体系，推动农业高质量深度融合发展。

在生活保障方面，2010年黄河流域的得分仅有0.226 8，而2019年 上 升 至0.656 9，累 计 增 幅 约190%，在4个准则层中增幅最大。具体来看，2010—2019年黄河流域农村居民人均可支配收入B16由0.52万元上升至1.36万元，恩格尔系数B17由38.62%下降至28.42%，农村人均现住房建筑面积B18由28.46 m2增长至38.85 m2。整体上，黄河流域农村居民在生活保障方面有了较大的改善，分析其原因可能主要得益于乡村振兴战略的实施使得农业稳定发展、农民幸福安康，脱贫攻坚取得明显成效。但从城乡区域发展差距来看，部分地区发展不平衡、不充分的问题仍然突出，因而仍需将提高农村居民生活保障作为未来农业发展的重点。

3.3 黄河流域各省（自治区）农业绿色发展水平评价

为进一步分析黄河流域各省的农业绿色发展情况，本研究选取2010—2019年各省综合得分对其农业绿色发展情况进行分析。由表2可知，黄河流域农业绿色发展水平一直保持着下游地区＞中游地区＞上游地区。与2010年相比，流域内各省综合得分均有不同幅度的上升。其中，山东省上升幅度最大，累计增幅约65.33%，其次分别是四川省（57.24%）、青海省（54.59%）和河南省（44.59%）。上升幅度最小的是甘肃省，10年间其得分累计增长0.016 2，累计增幅仅为4.64%。流域内农业绿色发展水平差距逐渐拉大，呈现出“强者愈强，弱者愈弱”的态势。2010年综合得分最高省与最低省之间仅相差0.154 6，2018年该差额上升至0.285 5，而在2019年差距高达0.344 8。因此，必须重视黄河流域区域的协同发展，避免造成流域内农业绿色发展水平出现两极分化的趋势。

从2019年各省农业绿色发展水平（表3）来看，在资源节约方面，下游地区体现出明显优势，流域内各省份得分呈现明显的“断层”现象。下游地区的山东、河南两省得分均在0.65以上，而排名第3的四川省得分直线跌至0.55附近，远低于前两省。除去下游地区的山东、河南两省，其余各省间的得分差异并不大。表明作为中国的粮食生产大省，山东和河南两省农业结构安排合理，资源高效利用水平远超黄河流域的其他各省，处于领先地位。其余省份应加快转变落后、粗放、资源消耗型的传统农业生产方式，鼓励资源节约的现代化生产，提高资源利用效率，推广循环型农业，保障农业的可持续发展。

表3 2019年4个准则层的评价结果及排序

在环境友好方面，各省份得分悬殊巨大，下游地区得分明显低于中游和上游地区。四川省作为黄河上游的重要生态屏障，一直强调农业污染治理，有效扭转了农村环境脏乱差的局面，得分最高，约是山东省的2.4倍。下游地区的山东和河南两省虽然在其他3个方面均处于优势，但由于同属于粮食主产区，承担了中国很大一部分的粮食生产任务，在农业生产过程中无形增加了对生态环境的压力，两省的农药、化肥、塑料薄膜等农业材料的单位使用量远超流域内平均值，其得分也充分表明两省的农业发展很大程度上是以牺牲环境为代价的。

在质量高效方面，虽然黄河流域整体上有了较大提升，但从2019年情况来看，各省在质量高效方面的得分仍然偏低，仅有下游地区情况较佳。其中，排名最后的内蒙古得分仅为0.214 7，流域内50%以上的省份得分在0.5以下。整体而言，黄河流域各省份农业发展质量不容乐观。比较各项指标，粮食单产、单位耕地面积增加值以及农业劳动力生产率是各省间差异的主要来源。就2019年各项指标得分最高省份与最低省份之间的差异来看，河南省的粮食单产约是青海省的4.8倍，山东省的单位耕地面积增加值约是内蒙古的5.1倍，山东省的农业劳动生产率约是甘肃省的2.5倍，反映出上游和中游地区在单位耕地面积的粮食产量、单位耕地面积增加值等方面存在很大提升空间。此外，虽然产业融合水平、绿色食品数量在省间的差距并不明显，但其主要是由于流域内水平普遍较低。因此，加快打造农产品绿色生产链，推动产业融合发展，也是黄河流域提高农业发展质量的重要任务。

在生活保障方面，下游地区整体表现偏好。河南省排名第1，与2010年相比，农村居民人均可支配收入翻了近3倍，全省农村居民人均可支配收入增长速度已逐渐超越相应的城镇居民的增长速度。山东省排名第2，由于新型农业主体与小农户之间的利益联合机制日趋完善，显著带动了农民增收。得分较低的省份主要集中在区域经济发展整体相对落后的西北地区，如甘肃省、青海省、宁夏。其中，甘肃省得分最低，仅为0.420 4，是黄河流域内惟一一个直至2019年农村居民人均可支配收入仍未超过万元的省份。由于农产品生产成本高昂、效率低下、流通不便，“难买”和“贱卖”的问题长期制约着当地农业发展和农民增收。此外，受当地经济和产业链的影响，农民借贷不便，农业投资风险大、周期长、利润薄，严重影响了当地农产品供给能力。因此与其他省份相比，甘肃省农业在为人民提供生活保障的能力方面存在明显不足。

3.4 黄河流域农业绿色发展空间差异

为了进一步探论黄河流域农业绿色发展水平空间差异，本研究运用泰尔指数及其分解测度区域间和区域内农业绿色发展水平的差异程度。依据式（14）至式（17），计算泰尔指数，结果见表4。

从总体差异来看，总泰尔指数T整体呈现“上升-下降-上升”的3阶段发展趋势，具体表现为：2010—2015年T稳步增长，增幅约为77%，年均增长率达12.83%。2015—2016年T表现为下降趋势，由0.021 8下降至0.019 2，降幅明显。2016年以后T开始小幅上升，增速相对放缓，年均增长率约为2.3%，不到2010—2015年年均增长率的1/5。但在2019年，T达到了10年间的最高点（0.029 0），仅在1年间增幅就高达41.5%。总泰尔指数T的变化表明黄河流域农业绿色发展空间差异更多地表现为逐年扩大，虽然在2015—2016年曾出现过短期的缩小趋势，但在2019年又迅速回升。

从组间差异来看，2010—2019年组间差异的泰尔指数Tb呈现波动上升，主要演变趋势为：2010—2015年Tb稳步上升，由0.006 7上升至0.013 9，增幅约为107.5%，年均增长率约为17.9%。2015—2016年Tb出现小幅回落，由0.013 9下降至0.012 8。2016年以后Tb有微弱的上升势头但增长缓慢，直到2018—2019年，Tb由0.013 5迅速攀升至0.016 7。组间差异的泰尔指数表明上、中、下游之间的差距仅在2016年有所缩小且程度不大，因此，组间差异逐渐增大是近年来黄河流域农业绿色发展的主要趋势。

从组内差异来看，组内差异的泰尔指数Tw波动趋势较为复杂。2010—2013年Tw依次经历了上升-下降-上升的变化过程，但4年间的变化幅度并不明显。2013—2016年，除在2015年略有回升，Tw总体呈下降趋势。2016年以后，Tw下降的趋势发生逆转，在2017和2018年分别上升至0.006 5和0.007 0，后又在2019年上升至0.012 3。总体来看，Tw在10年间变化频繁且规律不明显，在2019年时达到峰值。

从差异来源及贡献率看，黄河流域整体农业绿色发展的空间差异主要来源于组间差异。表4表明2010年Tw与Tb对总体的贡献率差距并不明显，分别为45.68%和54.32%。但2011年以后，两者贡献率之间的差距明显拉大。2019年Tw贡献率为42.41%，相比与2010年下降了7.16%；而Tb贡献率为57.59%，相比2010年上升了6.02%，组间差异的贡献率明显高于组内差异。而组内差异的主要来源是上游地区内部的差异，上游地区的差异显著高于中游和下游地区。2010—2019年上游地区的泰尔指数先后呈现“M”型和“U”型的发展趋势，尤其是在2018—2019年增幅明显，其对组内差异的贡献率虽然与2010年相比有所下降，但依然显著高于中游和下游地区。

表4 Si的泰尔指数及贡献率

总体而言，2010—2019年黄河流域Si的泰尔指数在0.01～0.03波动，农业绿色发展水平的空间差异在研究年份内整体呈扩大趋势。虽然自2018年以来组内差异的贡献率有所上升，组间差异的贡献率有所下降，但组间差异始终大于组内差异，组间差异仍是总体差异的差主要来源，缩小上、中、下游之间的差异是实现黄河流域农业绿色协同发展的主要路径。

4 小结与讨论

4.1 小结

本研究基于黄河流域9个省份2010—2019年的面板数据，在现有评价体系的基础上，从资源节约、环境友好、质量高效和生活保障4个方面，运用熵权-TOPSIS法及泰尔指数对黄河流域农业绿色发展水平及空间差异进行评价，得出以下结论。

1）从指标权重来看。质量高效是黄河流域农业绿色发展过程中的首要关键指标。提升农业发展质量是黄河流域农业绿色发展的重点工作，也是实现农业绿色转型的关键方向。

2）从流域整体情况来看。2010—2019年黄河流域农业绿色发展水平保持趋稳递增态势，综合得分由0.328 4上升至0.459 4。流域内农业绿色发展水平差距逐渐拉大，逐渐呈现“强者愈强，弱者愈弱”的态势。

3）从2019年各省情况来看。黄河流域各省优势与短板并存，农业绿色发展不平衡不充分问题仍然存在，需更加注重均衡发展。

4）从泰尔指数及其分解情况来看。组间差异始终大于组内差异，黄河流域上、中、下游之间的差异相比区域内差异更为显著，缩小上、中、下游之间的差异是实现黄河流域农业绿色协同发展的主要路径。

4.2 讨论

近年来，随着新发展理念的持续落地见效，黄河流域农业绿色发展水平整体稳步上升，但区域之间仍存在较大差距，农业绿色发展不平衡不充分问题依然突出，各省应注重各方面的均衡发展。例如，山东省和河南省在资源节约、质量高效、生活保障3个方面的排名靠前，但在环境友好方面位处于劣势，在未来的农业生产中，应将生态环境保护作为工作重点。陕西省虽然在环境友好方面处于优势地位，但在资源节约方面排名较为落后，因此在注重生态保护的同时，也需兼顾农业发展中的资源节约及经济收益。

农业高质量发展是目前黄河流域最主要的短板，流域内各省应加快打造农产品绿色生产链，促进产业融合发展，注重农产品质量效益，提升品牌影响力。此外，由于组间差异是黄河流域总体差异的主要来源。因此，黄河上、中、下游间应加强优势互补、资源共享，合理布局农业区域，因地制宜发挥地方优势，共同探索农业协同发展新路径，提高农业绿色发展综合水平。