“双碳”目标背景下基于熵权TOPSIS法的区域农业高质量发展水平综合评价——基于变化速度特征视角

曾小春,李随成, 史官清,邢泽宇

(1.西安理工大学 经济与管理学院,陕西 西安 710048; 2.百色学院 马克思主义学院,广西 百色 533000; 3.浙江工业大学 管理学院,浙江 杭州 310014)

国家主席习近平在第七十五届联合国大会上表示,中国将力争于2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和,即实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标[1]。我国是碳排放量大国,在全球气候变化治理中具有举足轻重的作用[2]。同时,我国也是农业大国。农业是我国经济发展的基石,但农业发展过程中的高碳排放、高农药化肥投入等造成了农业立体污染[3],对我国的粮食安全和农业可持续发展均产生了巨大的影响[4]。在“双碳”目标背景下,我国致力于发展资源节约、环境友好的现代低碳农业[5],着力平衡好生态环境与农业经济效益的关系,在农业高质量发展中加快推进农业碳减排,坚定朝着低碳方向发展[6-7]。

近年来,我国逐步完善统筹农业经济与生态耦合协调发展的相关机制,推动低碳经济下区域生态农业的平衡发展。然而,我国各区域的经济发展存在差异性,不同区域农业的发展水平参差不齐。依托“双碳”目标契机,全面科学评价、反映各区域农业的高质量发展状况,对于我国农业发展政策的制定具有现实的参考意义,对推动我国农业发展早日实现“双碳”目标也具有现实意义。

虽然学者已就农业碳排放[8-10]、农业碳排放效率[11-12]、农业碳生产率[13],以及农业高质量发展的概念[14]、发展现状[15-16]等进行了许多研究,为我国实现农业“双碳”目标提供了理论基础和数据支持,但还鲜有学者就“双碳”目标背景下的农业高质量发展状况进行研究,缺乏对农业高质量发展状况连续时间段的定量研究。农业的高质量发展是一个连续不断的过程,单独的时序评价较难体现相应的变化趋势。为此,本文首先运用熵权TOPSIS法对不同区域的农业高质量发展状况进行时序评价,以避免人为主观随意性的判断,切实反映“双碳”目标背景下各区域农业的高质量发展状况;然后,根据区域农业高质量发展状况的时序结果,揭示相应的变化速度与趋势;最后,采用变化速度模型进行信息集结[17-19],反映“双碳”目标背景下区域农业高质量发展的动态变化过程、连续时间的综合结果及其变化趋势,从而对“双碳”目标背景下我国区域农业的高质量发展状况进行综合评价,为协调推进农业碳达峰和碳中和工作提供有益支撑。

1 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平评价模型构建

1.1 基于熵权TOPSIS法的区域农业高质量发展水平时序评价模型

熵权TOPSIS法属于多目标决策分析法,实质上是一种改进的TOPSIS法。基于样本数据驱动,通过熵权法赋予指标权重,避免了主观赋权法的人为因素影响,既能客观地反映决策时每一指标在相应指标体系中的重要程度,又能突出地体现指标权重随着时间推移的变化状况。

TOPSIS法又称逼近理想解法,通过衡量可行方案与正理想解和负理想解之间的距离,计算每个方案与理想解的相对贴近度,根据所得的数值结果进行方案的优劣排序。将其具体计算步骤简述如下。

步骤一,设被评价对象有m个,评价指标有n个,构建决策矩阵A=(aij)m×n,将其进行归一化处理得到标准化矩阵X=(xij)m×n。

对于正向指标(指标值越大越好):

(1)

对于负向指标(指标值越小越好):

(2)

步骤二,结合概率理论可知,熵可以用来测度信息的不确定性,数据发布得越集中,其不确定性越小,反之亦然。为此,引入熵值(e)来表示各指标的决策信息:

(3)

式(3)中ej的取值范围为0～1。

第j个指标的权重(wj)可表示为

(4)

步骤三,构建加权决策矩阵Z=(zij)m×n:

zij=xijwj;i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。

(5)

步骤四,确定正理想解Z+和负理想解Z-:

(6)

(7)

步骤六,计算相对贴近度,即综合评价指数(C):

(8)

式(8)中Ci的取值范围为0～1。

步骤七,基于信息集结视角对区域农业高质量发展状况进行信息集结。在tk(k=1,2,…,p)内时序评价值为Cik=Ci(tk)(i=1,2,…,m;k=1,2,…,p),其中k表示相应的时序时间,得出如下信息集结矩阵:

(9)

1.2 “双碳”目标背景下变化速度特征视角的区域农业高质量发展水平综合评价模型

由式(9)可以得出“双碳”目标背景下区域农业高质量发展状况在[tk,tk+1]时间内的变化速度值υik(i=1,2,…,m;k=1,2,…,p),从而得出其变化速度的时序信息矩阵:

(10)

当υik>0时,区域农业高质量发展状况呈上升阶段;当υik<0时,区域农业高质量发展状况呈下降阶段;当υik=0时,区域农业高质量发展状况呈稳定阶段。

根据“双碳”目标背景下区域农业高质量发展状况的变化速度及其取值正负,结合牛顿关于积分的思想,并借鉴物理学关于速度的表示,从而得出其在[tk,tk+1]时段内的变化速度状态,从信息集结视角建立如下公式:

(11)

在物理学中,为了进一步反映速度变化的快慢,引入了加速度的概念。本文借鉴物理学中关于加速度的描述,深入反映区域农业高质量发展状况变化状态的发展趋势[18]:

(12)

受区域差异的影响,需对反映“双碳”目标背景下区域农业高质量发展实际状况的加速度进行相应的修正。借鉴其他学者的研究[17,19-22],提出如下修正模型:

(13)

根据实际的奖惩情况,设τ(maxaik)/τ(minaik)=ρ,参照刘微微等[18]的研究,令ρ=2。

综合考虑“双碳”目标背景下区域农业高质量发展状况变化速度的状态,结合前述修正模型,由物理学中的牛顿第二定律可知,某区域在“双碳”目标背景下在时间[tk,tk+1]内农业高质量发展水平的评价值为

(14)

根据信息集结特征,得出“双碳”目标背景下时间[tk,tk+1]内区域农业高质量发展状况的综合评价值(D):

(15)

当D=0时,可认为当地在“双碳”目标背景下的农业高质量发展处于平稳阶段;当D>0时,可认为当地在“双碳”目标背景下的农业高质量发展处于上升阶段;当D<0时,可认为当地在“双碳”目标背景下的农业高质量发展处于下降阶段。

1.3 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平评价指标体系的建立与数据获取

为了实现“双碳”目标,农业发展需要遵循国家“双碳”政策,逐步实现农业的绿色低碳转型和高质量发展,打破资源与环境不均衡的局面,推动农业碳排放与社会经济的耦合协调发展。本文借鉴学者研究成果[11,16,23-25],从农业低碳经济、农业碳汇量、农业碳排量、农业碳吸量4个方面建立指标体系(表1),从“双碳”目标视角对农业高质量发展水平进行评价。

通过对比国内外继续教育现状和护理教育教学模式发现，我国和发达国家还存在较大差距[14]。要想使我国的护理水平不断提升，就需要借鉴国外的先进经验，对我国的护理继续教育体系进行不断完善。对相关法律法规进行完善，通过法制手段来推行医药护理继续教育。将管理机制理顺，通过相关部门的领导形成一定规模的办学机构，各层次应保证协调和统一，为建设护理队伍形成良好的教学群体[15]。

表1 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平的评价指标体系Table 1 Evaluation index system of regional agricultural high-quality development under background of carbon peaking and carbon neutrality goals

在“双碳”目标背景下,高投入、高增长、高消耗的农业发展方式难以为继[26]。要实现农业的高质量发展,需要综合考虑经济、生态等角度。在“双碳”目标背景下,区域农业的高质量发展评价还应强调区域农业的发展以低碳为基础,全面反映区域农业的“碳经济”状态,涵盖农业低碳经济、农业碳汇量、农业碳排量、农业碳吸量等方面[27-28]。因此,我们认为,“双碳”目标背景下的区域农业高质量发展,以农业低碳经济为重点,保障农业经济发展,实现低碳化;以农业碳汇量为抓手,增加农业土地碳库存量,改善农业土地碳处理能力;以农业碳排量为动力,降低农业的碳排放量,从农业种植的源头出发,培育发展新型农业;以农业碳吸量为引领,扩大农作物的碳吸收规模,合理调整农业产业结构。

1)农业低碳经济。农业低碳经济强调农业的低碳状态与农业经济的耦合协同发展,以农业经济低能耗发展为目标导向,不断减少农业污染[29]。农业经济发展水平,如农业总产值、农村居民恩格尔系数等[26],可以反映农业经济的发展状况。农业低碳化主要反映为农业在发展过程中实现了低碳排放。农业发展的投入产出比、土地生产率等,就可以体现农业低碳的生产效率[30]。

2)农业碳汇量。碳汇主要具有固碳增汇、缓解气候变化等功能。增汇减排是“双碳”目标背景下农业高质量发展的具体举措[31]。农业的增汇减排需要合理运用耕地资源和耕种技术,减少农田土壤释放的二氧化碳或增强土壤的固碳能力,增加土壤碳库存量,提高土壤质量与农业生产力,在实现农业增产的同时增加碳汇量,改善生态环境[32]。这些可以通过化肥施用强度、农药施用强度、柴油施用强度等指标予以体现。同时,采用现代化、数字化的先进生产方式,逐步改善农业基础设施,也是增汇减排的重要举措。这些可采用农业机械化水平这一指标来体现。

3)农业碳排量。农业碳排量主要涵盖农业生产中的直接碳排量和间接碳排量,其中,直接碳排量主要包括稻田、土壤、牲畜养殖等所涉及的碳排量,间接碳排量则包括农用物资施用、农业活动等产生的碳排量[33]。这些指标可通过农业碳排放强度、农业碳排放密度来反映。为实现“双碳”目标背景下农业的高质量发展,在农业种植活动中,还应着力提高农业生产效率,降低单位投入使用带来的碳排放,同时积极采取秸秆还田等废弃物综合处理技术,实现资源的循环化利用[34]。本文采用农业能源利用效率、农业碳生产力等指标来体现。

4)农业碳吸量。农作物在整个生长发育周期内通过光合作用吸收二氧化碳并合成有机物[35]。森林和耕地是最重要的吸收碳的来源。同时,农作物产量越高,其碳吸收量也越高。灌溉可以扩大有效耕种面积,因而也有利于碳吸收。本文采用森林覆盖率、有效灌溉系数、人均耕地占有量等指标反映上述情况。

根据“双碳”目标背景下区域农业高质量发展的导向性,结合数据的可获得性与真实性,本文选取我国(不含港澳台)省级层面的面板数据进行分析,其中,西藏、海南的相关数据由于缺失较多,一并剔除,最终共选取29个省区市作为样本。相关数据来源于《中国农村统计年鉴》《中国统计年鉴》(2015—2020年),以及各省区市农业农村厅等相关部门发布的政府统计公报。

2 结果与分析

2.1 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平的时序评价

在“双碳”目标政策导向下,测算各区域2015—2020年的农业高质量发展水平(表2)。山东、河南、江苏、四川等地的农业高质量发展水平处于相对领先地位,时序评价值始终大于0.6。这些省份的农业产量处于全国领先位置,农业低碳经济发展的成效也比较明显。其中,河南、山东的耕地面积较大,具有较为丰富的自然资源禀赋,适于农业生产发展。同时,由于地域开阔,耕地多位于平原,还很适于农业机械化作业,因而农业机械化水平也相对较高。此外,这些省份的人均耕地面积也较大,有效灌溉系数也处于前列,相应地,农业碳吸量较高,且在农药、化肥减量工作上卓有成效,持续推进农村沼气工程,控制秸秆焚烧,农业碳排量也比较低,且土壤的固碳能力比较强。也就是说,总的来看,这些省份的农业碳汇量较高,而农业碳排量较低。浙江、安徽等省的农业高质量发展水平处于中等水平,时序评价值位于0.4附近。宁夏、甘肃等地的农业高质量发展水平相对处于落后水平。相对贫瘠的农业资源与独特的农业生态环境是制约西北地区省份实现农业高质量发展的重要障碍。虽然已经采取诸多措施,但总的来看,这些省份的农业低碳经济欠发达,碳汇量和碳吸量较低,而农业碳排量较高。今后,这些地区应合理改善自然生态环境,进一步降低资源能源消耗,奋力实现“双碳”目标背景下的农业高质量发展。

表2 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平的时序评价值Table 2 Time series evaluation value of regional agricultural high-quality development level under background of carbon peaking and carbon neutrality goals

2.2 “双碳”目标背景下具有变化速度特征的区域农业高质量发展水平评价

在“双碳”目标背景下,基于熵权TOPSIS法的区域农业高质量发展水平时序评价值仅从单一时序角度反映其发展状况,难以反映其发展过程的动态性。为此,进一步测算其变化速度(表3)。当其值为正时,反映当地的农业高质量发展在朝着“双碳”目标方向进化;当其值为负时,反映当地的农业在朝着有悖于“双碳”目标的方向退化。在连续时间段内,黑龙江、江苏等地的变化速度持续为正,反映出这些省份的农业高质量发展在不断地朝着“双碳”目标方向进化;北京、上海等地的变化速度持续为负,提示这些地方的农业发展具有向不利于“双碳”目标退化的风险;宁夏等地的变化速度在部分时段为0,说明其在某些时段处于平衡状态;天津、山东等地的变化速度呈现出正负零值交替出现的现象,反映出这些区域在“双碳”目标背景下的农业高质量发展尚不具有持续稳定的演进方向。

表3 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平的变化速度状态Table 3 Change rate of regional agricultural high-quality development level under background of carbon peaking and carbon neutrality goals

经测算,“双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平变化速度趋势的修正模型为

(16)

基于式(16),进一步测算各省份2015—2020年在“双碳”目标背景下区域农业高质量发展水平的变化速度趋势(表4)。当趋势值大于1时,反映其发展处于上升趋势;当趋势值小于1时,反映其发展处于下降趋势。在连续时间段内,四川、上海等地的变化速度趋势值大多大于1,说明这些区域在“双碳”目标背景下的农业高质量发展整体处于上升趋势;河北、山西等地的变化速度趋势值大多小于1,说明这些区域在“双碳”目标背景下的农业高质量发展整体处于下降趋势;北京等地在部分时段的变化速度趋势值等于1,说明其处于稳定状态;部分省份的变化速度趋势值在1附近交替出现,说明其发展趋势尚不稳定。

表4 “双碳”目标背景下区域农业高质量发展状况的变化速度趋势值Table 4 Change trend rate of regional agricultural high-quality development level under background of carbon peaking and carbon neutrality goals

综合测算“双碳”目标背景下具有变化速度特征的区域农业高质量发展水平综合评价值(表5)。2015—2020年,北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、上海、青海的值为负,说明其整体的变化速度呈现出递减趋势,而其他省份的值为正,说明其整体变化速度呈现出递增趋势。对综合评价值为负值的区域,应通过制定相应的措施积极引导农业朝着“双碳”目标背景下的高质量方向发展;对综合评价值为正值的区域,应通过出台相应的政策继续维持其良好的发展态势。

表5 “双碳”目标背景下具有变化速度特征区域农业高质量发展水平的综合评价值Table 5 Comprehensive evaluation value of regional agricultural high-quality development level under background of carbon peaking and carbon neutrality goals

对照各省份“双碳”目标背景下区域农业高质量水平的时序评价值与综合评价值来看:河北、辽宁的时序评价值较高,但是其综合评价值为负值。这可能是因为,河北、辽宁的农业经济发展条件良好,能源低碳化利用综合能力较强,农业资源禀赋丰裕,农业经济低碳化发展水平较高,但缺乏后续发展动力。今后,应该进一步采取相应的措施,以提供更加稳健的动力机制。宁夏、甘肃、贵州的时序评价值较低,但是其综合评价值为正。这可能是因为,受农业生产条件限制、高强度农业化学品投入,以及自然资源稀缺等因素的影响,当地的低碳农业发展水平相对较低,但发展的动力强劲。今后,应进一步出台相应的激励措施以保障其发展。青海的时序评价值较低,综合评价值也为负。这可能是因为当地农业生产条件相对恶劣,在“双碳”目标背景下实现农业高质量发展所遇到的挑战和困难较多,近年来的发展变化也较缓慢,呈现负增长趋势。今后,应从“内劲”和“外力”两方面协同发力,提升发展后劲,逐步改善“双碳”目标背景下农业高质量发展水平持续落后的状况。

以下以河北和安徽两省为例进行具体分析。自2015年以来,河北省陆续出台各种关于农业发展的政策文件,落实耕地保护补贴、绿色高效技术推广、资源生态保护、特色农业财政奖补、农业对外开放等相关措施,持续推进农业供给侧结构性改革,不断提高农业质量效益和竞争力,全面推动农业高质量发展。在本研究中,河北省的农业高质量发展水平在2015—2019年维持在0.64左右,但于2020年下滑到0.58,这可能是因为,虽然河北近年来一直致力于推动农业的高质量发展,且已取得一定成绩,但受政策补贴的“滑坡”效应等原因,综合评价值为负,反映出“双碳”目标背景下河北农业的高质量发展具有不进则退的下滑风险。安徽地处我国华东腹地,地理位置优势明显,农业资源丰富,是我国农产品生产、种植的重要基地。自2015年以来,安徽省同样出台了农机购置补贴、农业支持保护补贴、强农惠农富农政策等一系列政策措施,为安徽农业的高质量发展提供了政策支持。随着长江经济带建设的推进和长三角一体化布局的实施,安徽农业发展步入新的阶段。2015—2020年,安徽农业高质量发展水平的时序评价值稳定在0.45左右,但具有稳步持续发展的劲头,综合评价值为正,说明“双碳”目标背景下安徽农业的高质量发展处于平稳提升阶段。

3 结论与建议

本文坚持“双碳”目标导向,运用熵权TOPSIS法从农业低碳经济、农业碳汇量、农业碳排量、农业碳吸量构建4维指标体系,对我国省级层面上的区域农业高质量发展水平进行时序评价,并从变化速度视角构建区域农业高质量发展水平的综合评价模型,丰富了区域农业高质量发展水平评价体系,拓展了“双碳”目标背景下的区域农业高质量发展研究内容。结果表明:“双碳”目标背景下时序评价值较高的河北、辽宁等地,其整体变化速度却呈现下降趋势,反映了相对“饱和”的高位势下后续发展的动力不足;时序评价值较低的宁夏、甘肃、贵州等地,整体变化速度却呈现上升趋势,说明虽然这些地方的发展现状不尽如人意,但后劲足,展现出“逆马太效应”现象。

根据实证研究结果,提出以下对策建议。

1)因地制宜,稳步持续推进政策落地。

农业碳排放已经占人类活动产生碳排放总量的1/4[36],农业减排迫在眉睫。各地应创新农业发展方式,立足自身发展阶段与经济环境差异,因地制宜制定节能减排政策,如在宁夏、甘肃等生态脆弱地区,要格外注意生态环境保护,加大农业资源投入力度。同时,应积极研发、采用低碳农业新技术,开发农村可再生能源,制定低碳农业生态补偿机制等,推进各区域农业经济由“高投入、高排放、高污染”向“双碳”目标背景下“低投入、低排放、低污染”的高质量发展方向转变。

2)重点关注后续发力效应,发挥“领头羊”作用。

在省级层面上,重点关注宁夏、陕西等地农业高质量发展的后续发力效果,持续推进河北、辽宁等地农业高质量发展的内在效用,发挥“领头羊”作用,着力探索构建可推广可持续的低碳农业发展模式,制定和完善相应的低碳农业发展奖惩政策,努力实现区域之间农业发展的互通带动效应,大力推进农业的机械化、信息化、数字化发展,建立相应的发展目标考核体系,设定相应的发展阈值,不断提升农业的发展质量和效益。

3)缩小区域农业高质量发展差异,践行“争位保优”策略。

着力推动并实现各区域“双碳”目标背景下农业的高质量均衡发展,提升区域农业整体竞争力[37]。创新农业绿色高质量发展路径,加强区域农业低碳发展的耦合效应,缩小区域发展差距。对于处于领先地位的地区,建立相应的发展态势考核目标,在发展中不断优化和调整,采取“保地位高增幅”的策略,促进其动态发展;对于处于相对落后地位的地区,首力引导其将增幅转变为自身发展的新动力,采取“争地位稳增幅”的策略,瞄准目标,奋力追赶。