通辽市塞外红苹果产业发展分析与评价

韩春胜,王宝侠,韩永增 ,萨如拉

(1. 内蒙古农业大学 林学院,内蒙古 呼和浩特 010019; 2. 通辽市林业和草原科学研究所,内蒙古 通辽 028000)

塞外红苹果(Maluspumila′Saiwaihong′),树势强壮,生长旺盛,枝条比较柔软。幼树分枝角度较小,结果后主枝渐开张,枝头下垂,短枝结果,芽眼小而扁,叶细长,叶尾急尖。植株寿命较长,乔化栽培3～4 a见果,6～7 a进入丰产期;矮化栽培2～3 a见果,5～6 a进入丰产期,具有香、脆、甜等优点[1-3]。该品种通过国际森林认证和国家林木良种审定,其市场销路好、技术配套完善,受到了广大果农的欢迎和支持。2012年以来,通辽市全市范围内大规模种植,目前,种植推广面积已达2万hm2,种植范围涉及了通辽市大部分果树种植区域。塞外红苹果产业对通辽市的农林业种植结构调整、集体经济发展以及乡村振兴都发挥了较为重要的作用[4-5]。

1 研究区概况

通辽市位于内蒙古中部,地形地貌有草原、山地、丘陵和沙地等类型。境内海拔差较大,山区海拔1 000～2 000 m,丘陵地带海拔500～1 000 m,平原地带海拔200～500 m。通辽市位于温带大陆性季风气候区,气候特征为年降水量少,蒸发量大,夏季短暂,冬季漫长、寒冷干燥。年均气温较低,约为 3.5 ℃,其中1—2月最冷,平均气温为 -20 ℃左右;6—8月最热,平均气温为20 ℃左右。年均降水量约270 mm,集中在6—9月,占全年降水总量的 80% 以上。年平均蒸发量约1 000 mm,是降水量的3～4倍。通辽市西南部地势较高,气温低,降水量大;东北部地势较低,气温高,降水量小。年平均风速 3.5 m·s-1左右,风力较大,冬季常有大风天气。

2 研究方法

2.1 数据来源

本研究数据主要来自通辽市各旗县林业和草原局,通过查阅《内蒙古自治区2012—2021年统计年鉴》及通辽市气象局、国家地理系统科学数据共享中心等相关网站,收集了2012—2021年23个二级指标的相应数据。

2.2 层次分析法

层次分析法是一种用于多准则决策的系统分析方法。它通过将复杂的决策问题分解为层次结构,并通过定量和定性的方式对各个层次进行比较和评估,最终得出决策方案的相对权重[6-9]。层次分析法主要包括构建层次结构、确定判断矩阵、计算权重和一致性检验等步骤。

利用同一层次中所有本层次对应从属指标的权重值,以及上层次所有指标的权重,进行加权计算本层次所有指标对最高层次的权重值。层次分析法计算步骤如下:

权重计算方法为方根法,指假设针对某一准则,各元素的权重向量为:

W=(W1,W2,W3,…,Wn)T

(1)

计算判断矩阵最大特征值:

(2)

式中:(BW)i表示向量W的第i个分量;λmax则为矩阵B的最大特征值。

一致性验算:

当λmax=n时,矩阵B具有完全一致性,而一致性不完全时,则为λmax>n,可以用λmax=n来检验其一致性程度:

(3)

因而可采用这其余n-1个特征根的平均值来作为一致性指标CI:

(4)

式中:当λmax=n时,CI=0,而一般,λmax>n,故CI>0。当CI越小时,说明一致性越好。

2.3 熵权法

熵权法利用信息熵根据各个指标的变异程度计算权重,因此若评价指标的熵值越大,则指标值变异程度越小,其提供的信息量相应的越少,权重也就越小;反之,若评价指标的熵值越小,则指标值变异程度越大,其提供的信息量相应越多,权重也就越大[10-12]。

2.3.1指标数据的无量纲化

为消除初始指标变量之间量纲、数量级差异对评价结果的影响,需要将初始指标变量进行无量纲化处理。本文依据文中指标评价目标的取向,将指标值分为“越大越好”的正向指标和“越小越好”的逆向指标。考虑到对正向与逆向指标的适用性,选用极差变换法对指标变量进行无量纲化处理[13]。

以通辽市为例,设评价对象有n个年份,反映其塞外红苹果产业可持续发展的评价指标共有m个,用xij来表示塞外红苹果产业第j年的第i个指标上的统计值。则有评价矩阵:

Y=(xij)m×n(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)

(5)

用极差变换法对其进行无量纲化处理,则有公式(6)适用于正向指标的处理,公式(7)适用于逆向指标的处理:

(6)

(7)

2.3.2指标信息熵的计算

根据信息论中信息熵的定义,计算第i个指标的第j年的信息熵Ei则有:

(8)

式中:k=1/ln(n),n为评价对象的个数;当fij=0时,则fijln(fij)=0;fij为第i个指标的第j个评价年度占该指标的比重。

指标熵权确定由信息熵计算公式计算出各个指标的信息熵E1,E2,E3,…,Ei,则有第i个指标的熵权定义为:

(9)

2.4 最小相对信息熵确定组合权重

组合权重综合指标的主观权重W1i和客观权重W2i可得组合权重Wi。Wi与W1i和W2i应尽可能接近,根据最小相对信息熵原理,用拉格朗日乘子法优化可得组合权重计算式:

(10)

2.5 发展水平值确定

通过计算出指标权重,则有第i个指标的第j年份水平得分为:

Sij=Wi-xij

(11)

式中:xij为第i个指标的第j年份的初始数值;Wi为该指标的权重,运用加法合成法由底层往上层将各指标水平得分相加得到子系统的水平得分,将子系统的水平得分相加,最终得出评价体系的综合得分[14-15]。

2.6 灰色关联度分析

灰色关联度分析法是一种基于数据序列的分析方法,用于研究因素之间的相关性及其影响程度。其基本思想是将研究对象与参考序列之间的关联程度用灰色关联系数表示,并通过比较不同因素之间的关联程度,确定其对研究对象的影响程度。其具体分析步骤为:

(1)确定分析数列

设参考序列为:

M=M(k) (k=1,2,3,…,n)

(12)

比较序列为:

Ki=Ki(k) (i=1,2,3,…,n;k=1,2,3,…,m)

(13)

(2)计算关联系数

依据灰色系统理论,计算第i个评价指标的第k年与第i个指标对应的参考指标的关联系数,则有:

(14)

式中:Δmax为参考数列M与比较数列Ki最大差值;Δmin为参考数列M与比较数列Ki最小差值;Δoi(k)为参考数列M与比较数列Ki差值的数列;δ为分辨率系数,一般取δ=0.5。

(3)关联度计算,关联度Ri公式如下:

(15)

3 结果与分析

3.1 发展现状评价指标体系构建

评价指标体系需要综合考虑产业的经济效益、社会效益、环境效益和资源利用效率等方面,以及不同指标之间的权衡和协调,建立起一套科学、合理、可操作的评价体系。在选择评价指标时应遵循指标选取的全面性、针对性、可比性、可操作性和以人为本等原则,结合已有的评价指标体系,从经济、社会、环境和资源 4 方面建立塞外红苹果产业发展现状评价指标体系(表1)。

表1 塞外红苹果产业发展现状评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of the development status of Malus pumila ′Saiwaihong′ industry

该评价指标体系构建基于生态学和经济学理论,分析塞外红苹果产业发展中自然与经济系统的相互关系提供理论支持。明确产业问题、综述文献、考虑数据可用性、利益相关者参与、综合多维性质、强调可持续性视角以及采用熵权法与层次分析法进行权重分配,为通辽市塞外红苹果产业指标体系构建提供了稳健的框架。

该指标体系为:第一层目标层下设4个准则层,分别是B1社会子系统、B2经济子系统、B3资源子系统、B4环境子系统,各子系统下又分若干个次准则层,各次准则层下又设若干指标层。

3.2 指标权重的确定

使用公式(6)和(7)对原始数据进行无量纲化处理,将数据转化为无量纲化的指标值。再用熵权法计算权重,根据熵权法公式(8)和(9),计算各层次指标相对于上一层次的权重。使用层次分析法步骤,进行两两比较,构建层次结构模型,并计算出各因素之间的权重。最后根据公式(10),将熵权法计算得到的权重和层次分析法计算得到的权重相结合,按照一定的比例进行加权平均,得到各指标的综合权重,即组合权重,详见表2。

表2 2012—2021年塞外红苹果产业发展现状指标权重Tab.2 Index weight of the development status of Malus pumila ′Saiwaihong′ industry from 2012 to 2021

根据表2指标权重可知,在准则层中,各部分对产业发展水平的影响程度最大为经济子系统,其权重值 0.479;环境子系统影响程度最小,其权重值为 0.022。D31每公顷平均产量、D32塞外红苹果种植面积、D33进出口额、D65森林覆盖率和D22技术人员数量的权重值较大,为 0.062～0.136。D31每公顷平均产量权重最大,为 0.136,表明产量对于塞外红苹果产业的发展至关重要,因此要提高生产效率、增加其产量,可以增加其经济效益,以便更好地满足市场需求。D32塞外红苹果种植面积权重为 0.130,表明种植面积对塞外红苹果产业的发展起到重要作用。扩大种植面积对于满足市场需求、增加产量和推动经济增长具有重要意义。D22技术人员数量的权重为 0.062,表明技术人员的数量对于塞外红苹果产业的发展非常重要。技术人员数量的增加,意味着通辽市的塞外红苹果产业将更具有创新能力和技术含量,从而提高竞争力。此外,D42经济林总产值权重最小,为 0.007,说明塞外红苹果产业对经济林总产值的贡献不大,产业发展尚在起步阶段,竞争较小,发展空间和潜力较大。

3.3 发展现状评价值的确定

根据组合熵权法确定的权重,由公式(11)分别计算出2012—2021年通辽市塞外红苹果产业可持续发展评价体系综合得分,再将综合得分均值化,得出通辽市塞外红苹果产业可持续发展水平值(表3)。

表3 塞外红苹果发展水平值表Tab.3 Development level of Malus pumila ′Saiwaihong′

如表3所示,通辽市塞外红苹果产业发展水平总体呈现出明显的上升趋势,尽管水平仍然相对较低,但增长幅度明显。通辽市塞外红苹果产业日益壮大并逐渐由粗放向集约、由平面向立体全面发展。

此外,生产机械化、农民组织化和产品品牌化水平不断提高。为积极响应和实施乡村振兴战略,相关部门应积极采取措施弥补短板、改善不足,推动通辽市塞外红苹果产业向更高层次迈进。

3.4 灰色关联度分析

将通辽市塞外红苹果产业发展评价体系原始数据均值化,选取每个指标在年份区间内的最大值组成一个新的数列作为参考数列,均值化后的数据作为比较数列,根据公式(14)和(15)测算出具体指标数据间的灰色关联度(表4)。

表4 2012—2021年通辽市塞外红产业可持续发展指标灰色关联度表Tab.4 Grey correlation degree of sustainable development Index of Malus pumila ′Saiwaihong′ industry in Tongliao from 2012 to 2021

由表4可知,D14城市化水平影响程度最大,其关联度为 0.941;其次是D31每公顷平均产量,其关联度为 0.939。

D34人均GDP、D32塞外红苹果种植面积、D21科研支出、D13塞外红苹果企业数量、D64经济林造林面积、D12人均收入、D33进出口额和D62化肥使用量等指标的表现相对较弱,通辽市塞外红苹果产业的基础设施不完善,且农村多为散户种植,缺乏购买力强的销售渠道,其系统化、集约化的产业体系也不完整。

D65森林覆盖率、D35塞外红苹果销售价格、D52耕地总面积、D15公路运输能力、D51机械总动量、D22技术人员数量、D42经济林总产值、D41商品化率和D11人均消费额,关联度 0.813～0.897 之间,产业化经营程度较低,科技支撑不够,政府对科技人才的培养力度弱,阻碍了产业的可持续发展。

评价体系中表现力最弱的指标变量D61农药总用量、D72气温、D63有效灌溉面积和D71年降水量,它们的关联度值仅有 0.794～0.614。在通辽市塞外红苹果产业的可持续发展中影响最小。

4 讨论与结论

4.1 讨论

本研究中,权重是通过组合熵权法来确定的。通过计算指标的信息熵,反映了指标的差异程度,然后将信息熵转化为权重,权重越大表示该指标对总体目标的贡献越大。产业可持续发展的评价结果,通过表1和表2可以看出经济系统是最重要的方面,其权重值最高,为 0.479,说明经济的发展对于产业可持续发展至关重要;其次为资源系统,其权重为 0.288,说明资源的可持续利用和保护同样至关重要;然后为社会系统,其权重值为 0.211,表明社会公平、人民生活水平等因素对于产业可持续发展也发挥着重要作用;环境系统的权重值为 0.022,相对其他系统来说较低,但环境保护和修复对于产业可持续发展的贡献不容忽视。综合以上可以得出结论,产业可持续发展需要平衡经济、社会、资源和环境等多方面的需求和利益。经济发展是产业可持续发展的基础,但不能牺牲社会、资源和环境的利益。应加强技术创新和科学管理,制定相应政策和措施,优化发展模式和结构,提高发展质量和效益,以推进经济社会可持续发展。同时,应注重资源的可持续利用和保护,加强环境保护和修复,提高社会公平和人民生活水平,实现经济、社会、资源和环境的协调发展。

针对D22技术人员数量的权重较高,提出以下建议以促进产业的快速发展:(1)构建专业化科技服务体系,提升农牧民的技术能力;举办果树培训班,建立科技示范基地和网络服务,组成技术服务队伍,入户指导果树管理技术;允许科研院所人员到企业开展创新工作或创办企业;注重团队建设和人才梯队培养,精准引进人才。(2)推进科技服务体系落实到位。通过建立全方位科技服务体系,确保技术措施落实到田间;健全县乡村户4级科技服务体系,完善科技服务承包责任制。通过技术培训和学习参观提高果农、果业大户和技术人员的能力,促进塞外红苹果产业发展。

4.2 结论

在对现有文献数理分析的基础上,从社会系统、经济系统、资源系统、环境系统4 个方面,构建通辽市塞外红苹果产业发展现状评价指标体系,并采取层次分析法、熵权法测度出通辽市塞外红苹果2012—2021年的产业发展水平。得到以下结论:

(1) 在准则层中,各部分对产业发展水平的影响程度为:经济系统>资源系统>社会系统>环境系统。

(2) 在指标层中,每公顷平均产量居于主导,其次为塞外红苹果种植面积与进出口额、森林覆盖率、技术人员数量等。

(3) 通辽市塞外红苹果产业发展水平整体呈上升趋势。

(4) 城市化水平影响程度最大,其次是每公顷平均产量。 农药总用量、气温、有效灌溉面积和年降水量影响较小。