農業機械化對農村環境影響的實證研究

劉亞瓊，黃　英

(武漢工程科技學院 經濟與管理學院，武漢　430200)

?

農業機械化對農村環境影響的實證研究

劉亞瓊，黃英

(武漢工程科技學院 經濟與管理學院，武漢430200)

摘要：為了分析農業機械化對農村生態環境的影響關系，研究采用1993-2012年的農業機械化總動力和農村環境綜合評價指數進行了格蘭杰因果檢驗。由分析結果可知：從短期看，農業機械化與農村環境之間沒有顯著的相互影響關系；但從長期來看，農業機械化與農村環境相互存在顯著的影響。目前，我國正處于農業機械化對農村環境產生影響的關鍵時期，今后必須改善農業機械化粗放的發展策略，大大推進節能型和低碳型農業機械的研發。

關鍵詞：農業機械化；農村生態環境；格蘭杰因果檢驗；綜合評價；動態變化

0引言

2015年中共中央、國務院印發的中央1號文件發布，“三農”問題連續第12年成為了焦點。伴隨著文件部署中對農業、農村進行的改革，農業現代化的進程將不斷被推進，農業機械化作為實現農業現代化的主要手段和途徑也將加快建設的步伐[1]。在農業生產中廣泛使用機械化手段和技術，毫無疑問可以提高農業勞動生產率和農業效益，增加農民收入，加快新農村建設的步伐和進程；但同時農業機械化對農村生態環境也會帶來一定程度的影響，農村環境的生態承載力毫無疑問將面臨越來越嚴峻的挑戰[2-4]。因此，厘清農業機械化對農村生態環境的影響，對兩者關系進行定性和定量的動態評價，能為制定對社會經濟發展壓力小、環境效益較高、能顧及經濟社會與生態環境和諧持續發展的農業機械化發展政策提供有效的實證依據。只有客觀、深入地認識和了解農業機械化對農村生態環境的影響及農村環境對農業機械化的反作用力，才能掌握在農業機械化的發展現狀下農村生態環境變化的基本情況，并對農業機械化未來發展的趨勢做出判斷，從而制定與實際農村生態環境相符合的農業機械化發展政策，在保障農業健康發展有序改革的同時，維護農村生態平衡，這是一項功在當代、利在千秋的偉大事業，也是一項全民族、全社會的共同事業。當前學術界關于農業機械化對農村環境的影響評價成果主要集中在定性評價方面[5-8]，定量評價成果極為匱乏[9]。本文采用格蘭杰因果檢驗的方法對農業機械化發展水平的衡量指標和農村環境綜合評價指數進行格蘭杰因果檢驗，分析兩者的相互影響關系并提出了促進農村生態環境與農業機械化協調發展的實證建議。

1研究設計

1.1　設計思路

為了厘清農業機械化對農村生態環境的影響及兩者的相互關系，研究分別針對兩方面各自選擇了代表評價指標，然后進行格蘭杰因果檢驗。農業機械化主要選用1993-2012年的農業機械總動力進行衡量，而農村生態環境需要由多個指標綜合測度，所以研究構建了農村環境的綜合評價指標體系；然后采用1993-2012年20年的時間序列數據對農村生態環境承載力進行了綜合的動態評價。其中，研究中的原始數據皆來自對應年份的中國農村統計年鑒、中國國土資源統計年鑒、中國環境年鑒及國家統計局的官方網站。

1.2　格蘭杰因果檢驗

格蘭杰因果檢驗是常用的雙因子因果檢驗的方法，在時間序列情形下，兩個經濟變量X、Y之間的格蘭杰因果關系定義為：若在包含了變量X、Y的過去信息的條件下，對變量Y的預測效果要優于只單獨由Y的過去信息對Y進行的預測效果，即變量X有助于解釋變量Y的將來變化，則認為變量X是引致變量Y的格蘭杰原因。因此，格蘭杰因果檢驗的主要思想為根據兩個變量之間的因果關系設定原假設，然后根據構建檢驗統計量，再根據檢驗統計量的實際值與檢驗統計量臨界值做比較，得出是否拒絕原假設，即是否存在因果關系的結論。進行格蘭杰因果關系檢驗的一個前提條件是時間序列必須具有平穩性，否則可能會出現虛假回歸問題。因此，在進行格蘭杰因果關系檢驗之前首先應對各指標時間序列的平穩性進行單位根檢驗。[10]為了消除數據單位、大小不一對數據分析結果帶來的影響，研究中的原始評價指標和最后進行因果檢驗的指數皆采用了極值標準化的方法進行了標準化處理。標準化處理的公式為[11]：

正向指標的標準化處理公式為

負向指標的標準化處理公式為

其中:正向指標為指標分值越大結果越優的評價指標；負向指標為指標分值越小結果越優的評價指標；Zi為指標的標準化值；xi為指標原始值； max(xi) 為所有樣本指標的最大值，min(xi) 為所有樣本指標的最小值。

1.3　農村環境綜合評價指數

1.3.1農村環境的綜合評價指標體系

相較城市生態環境主要與工業生產和城市生活息息相關而言，農村生態環境的功能主要由農業生產及農村生活等生態系統決定。研究設計的指標體系主要從資源構成角度進行劃分，在每一種構成狀態下又進行了服務過程和功能效益兩種資源構成角度和正負效應的細分，從而使反映農村生態環境動態變化的綜合評價指標體系在體現完整性和多層次性的同時，兼顧影響的主導性、科學性及農村指標數據的獲得性和可操作性等原則[12-14]。具體的農村生態環境承載力動態綜合評價指標體系如表1所示，正向和負向指標分別以 “+”和“-”來表示。

1.3.2主成分和因子分析法

主成分和因子分析法是常見的針對指標體系進行綜合評價的方法之一。本文采用SPSS軟件進行因子分析的步驟為：首先，判別指標數據是否適合進行因子分析，滿足適合條件后采用主成分分析法提取公共因子；然后，采用加權平均法對公共因子和對應的方差貢獻率構建因子分析模型；最后，將各區域指標對應的公共因子得分代入模型，即可得到各年份的農村生態環境承載力的綜合評價指數[14]。

表1 農村土地生態環境綜合評價指標體系

Table 1The comprehensive evaluation index system on rural ecological environment

類別評價指標單位作用方向農業生產農藥使用量kg-農用塑料薄膜使用量kg-化肥使用量kg-森林覆蓋率%+自然保護區面積占轄區面積比重%+成災面積hm2-耕地面積hm2+有效灌溉面積hm2+除澇面積hm2+糧食單位面積產量kg/hm2+造林總面積hm2+水土流失治理面積hm2+農村生活鄉村人口萬人-農村用電量萬kW-衛生廁所普及率%+農村改水累計受益人口數萬人+農村沼氣池產氣量m3+

2結果與分析

2.1　1993-2012年農業機械化的動態變化分析

結合表1中1993-2012年農業機械化動力的變化趨勢圖(見圖1)來看，我國農業機械化增長趨勢大體比較平穩；結合具體增長速度來看，從1994年開始各年農業機械化總動力的環比增長速度依次為6.24%、6.85%、6.72%、9.00%、7.60%、8.38%、7.30%、4.94%、5.00%、4.24%、6.03%、6.83%、6.03%、5.61%、7.31%、6.46%、6.04%、5.34%和4.94%。不難發現，1997-2000年間增長速度較快，2001-2003增長速度較慢，2008年之后增長速度開始連續5年下降，20年間平均增長速度為6.35%。采用最小二乘法得到較優的發展變化模型為Y=3695t+23545，Y為農業機械化總動力預測值，t為觀測年份，模型的判定系數為0.984 3，說明模型擬合程度較好。綜合農業機械總動力的發展狀況來看，隨著國家對農業重視力度的增強，對農業機械的支持力度的不斷加大，我國農業機械發展態勢在穩步增長。

圖1　1993-2012年農業機械總動力的動態變化

2.2　1993-2012年農村生態環境動態變化的綜合評價

根據因子分析的結果，結合表2、圖2可知：我國農村生態環境綜合評價指數在1993-2012年間總體呈現增長趨勢，但前10年增長趨勢明顯，后10年呈現出了先下降后小幅回升的趨勢；同時，環比各年間的增長速度存在一定程度的差異。從表2中可以看出：我國農村生態環境評價狀況并不理想，18個環比增長速度中，僅有7個環比增長速度為正，且增長的情況多發生在上一年生態環境狀況急劇下降之后。這說明，我國對農村生態環境承載的變化保持著一定的關注度，但重視力度不夠，其關注焦點仍然停留在狀況惡化再治理的舉措上面，并未完全建立起預防勝于治療的理念；而當前農村經濟發展速度日益加快，如果仍然保持先發展再治理的環境理念；當急速的經濟發展使農村生態環境承載瀕臨臨界時，很可能會出現根本無法治愈的嚴峻局面。因此，當務之急在面臨農村巨大發展契機的同時，農村經濟發展給農村生態環境承載帶來的生態風險應該引起足夠的重視，應結合影響農村生態環境的主要因素，從政策制定和舉措實施方面來保障農村生態環境承載力與經濟發展的良性互動。

表2　 1993-2012年農村生態環境動態變化的綜合評價

續表2

圖2　1993-2012年農村生態環境的動態變化

2.3　農業機械化對農村環境的影響分析

將不同年份的農業機械總動力進行極值標準化后與農村生態環境綜合評價指數首先進行相關和比較分析，結果如圖3所示。兩個變量的線性相關系數為0.735 1，說明存在中等以上的線性相關關系。進一步運用格蘭杰因果檢驗的方法進行因果檢驗分析，結果如表3所示。其中，A為農業機械總動力指標，B為農村環境綜合評價指數。根據檢驗結果來看，在5%的顯著性水平下，當滯后期為2、3、4時，無論是農業機械化對農村環境還是農村環境，對農業機械化均沒有顯著的影響；當滯后期為5時，農村環境對農業機械化產生了顯著的影響；而當滯后期為6時，農業機械化和農村環境相互都會產生顯著的影響。由此可知：從短期看，農業機械化與農村環境之間沒有顯著的相互影響；但是從長期來看，農業機械化與農村環境相互存在顯著的影響。筆者認為：在初始階段，農業機械化所起的改造農業自然環境的作用是十分巨大的，表現為正向效益大于負向效益。正向效益可表現為進行良田開墾、擴大生產規模及緩解農業環境面臨的壓力等方面，而負向效益則體現為對生物多樣性和生態環境的破壞；但因此階段農業環境所能承載的污染物數量限度較大，可以承載的農業人口和經濟規模較大，即環境承載力較強，因此此時農村環境，對農業機械化發展的約束力度不明顯。隨著農業機械化程度不斷加強，農村農業資源環境系統自我恢復與調節及抗干擾能力面臨的挑戰越來越大，越來越瀕臨其臨界值，即資源系統彈性限度[15]。一旦面臨的承載挑戰超過其臨界值，資源系統便無法靠自身的調節去恢復，這時便對農業機械化的發展形成了較大的約束力度，從而對農業機械化的發展造成影響。這樣的趨勢延伸下去，農業機械化對農村環境的破壞力度也在不斷加強，從而對農村環境造成顯著影響。由圖3可以看出：目前剛剛處于農業機械增長而農村環境下滑的初始階段，說明農業機械化對農村環境的影響開始逐步顯現。因此，當前已經到了農村環境承載越來越接近其資源系統彈性限度的關鍵時期，所以當前農業機械化的發展已經不能繼續沿用從前著眼擴大規模、盲目加大投資力度的發展政策，而應采用資源協調型、提高農業資源利用系統彈性度、促進環境可持續發展的農業機械化發展策略[16-17]。

圖3　1993-2012年農業機械總動力與農村生態環境的相關與比較分析

原假設滯后期F統計量F統計量的P值A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因20.925580.42090.383640.6888A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因30.732690.55580.382460.7679A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因40.786310.56890.926970.4996A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因50.474750.782613.994400.0121A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因611917.500000.0070241.3880000.0492

3結論與討論

文中首先選擇了農業機械化總動力對農業機械化的動態變化進行了特征與趨勢分析，然后構建了農村生態環境動態變化綜合評價的指標體系并計算了綜合評價指數及標準化值，最后針對農業機械化測度指標與農村生態環境綜合評價指數進行了格蘭杰因果檢驗。同時，根據因果檢驗結果探討了農業機械化與農村生態環境的互動發展關系，并針對當前農業機械化與農村環境的互動發展現狀進行了有針對性的階段改善分析。其研究結論客觀、真實地展現了1993年以來我國農業機械化與農村生態環境的動態變化規律及相互影響關系，為當前我國農業機械化發展對策的制定提供了有效的實證參考。

1)根據1993-2012年20年農業機械化動力的變化趨勢來看，我國農業機械化增長趨勢大體比較平穩，年平均增長速度約為6.35%。其中，1997-2000年間增長速度略快，2001-2003年增長速度略慢，2008年之后增長速度開始連續5年下降。其變化趨勢的擬合模型為Y=3695t+23545。

2)根據1993-2012年20年指標體系的農村生態環境綜合分析結果來看，我國農村生態環境動態變化沒有持續顯著增長的趨勢。前10年農村生態環境承載力呈現出了明顯的增長趨勢，后10年呈現出了先下降后小幅回升的趨勢。從1995年開始，各年農村生態環境承載力的環比增長速度依次為：-9.71%、-9.40%、33.00%、-14.48%、80.66%、-3.54%、-2.54%、43.74%、25.51%、-29.55%、-7.77%、-15.91%、6.70%、24.18%、12.79%、-2.23%、-6.68%和-0.26%。

3)根據格蘭杰因果檢驗的結果，在5%的顯著性水平下，當滯后期為2、3、4時，無論是農業機械化對農村環境還是農村環境，對農業機械化均沒有顯著的影響；當滯后期為5時，農村環境，對農業機械化產生了顯著的影響；而當滯后期為6時，農業機械化和農村環境相互都會產生顯著的影響。由此可知：從短期看，農業機械化與農村環境之間沒有顯著的相互影響關系；但是從長期來看，農業機械化與農村環境相互存在顯著的影響。作為一個農業大國，農業生產仍是當前中國農村經濟發展的主要支撐力量，在加快農村經濟發展的同時，也對農村生態環境承載力提出了更嚴峻的挑戰。國家當前對農業現代化發展途徑的探索，正是改革農村經濟發展模式，緩解農村生態環境承載壓力的有效舉措。建議國家在推進農業現代化進程的同時，在農業機械化政策和決策的制定方面要注重保障農村土地生態系統健康的服務功能，推動農村經濟的可持續發展。因為結合格蘭杰因果檢驗的結果來看，農業機械化正對農業農村生態環境承載力逐漸開始產生顯著影響，如果沿用過往的農業機械化發展策略，必將加劇農業資源生態系統中生態資源環境與經濟發展的矛盾，一旦矛盾過于尖銳，后期挽救的成本可能無法估計，因此現階段必須實施高強度的治療和防范措施，對現有農村經濟要采用保障資源系統健康發展的現代化農業發展模式，農業機械化也必須重點扶持節能型和低碳型的農業機械[18]。

參考文獻：

[1]劉潔.從農業機械化看農業的可持續發展[J].農業工程, 2015(4):20.

[2]崔佳鵬,李廣志. 農業機械化對環境的影響[J].農機使用與維修, 2014(10):19.

[3]張海軍.大力推進農業機械化改善農村生態環境[J]. 農業與技術, 2015, 35(9): 46-48.

[4]張秋. 建立完善農村環境保護的激勵機制研究[J]. 農村經濟, 2011 (3):109-112.

[5]孫積利. 科學發展農業機械化的措施及相關對策[J].南方農業, 2014(9):106-107.

[6]武建設. 論我國農業機械化的可持續發展[J]. 農業裝備技術, 2015 (1):9-12.

[7]史淑琴. 淺談農業機械化與現代農業發展[J]. 現代化農業, 2014 (1):50-52.

[8]江濤. 實施保護性耕作, 提升農業機械化水平[J]. 農業開發與裝備, 2014 (7):53-53.

[9]王術, 劉一明. 農業機械化與區域農業可持續發展關系實證分析[J].農機化研究, 2015, 37(4):1-6.

[10]鄭秋紅, 李婧華, 吳燦. “格蘭杰因果檢驗” 及其應用—基于文獻計量的分析[J].氣象科技進展, 2014(3):20.

[11]黃英,張志.統計學方法與應用[M].武漢:中國地質大學出版社,2013:266-267.

[12]楊仲瑋. 主成分分析法在農村環境質量評價中的應用[J]. 甘肅科學學報, 2015, 27(1):72-75.

[13]孫勤芳，趙克強，朱琳，等. 農村環境質量綜合評估指標體系研究[J]. 生態與農村環境學報,2015,31(1):39 -43.

[14]黃英, 周智, 黃娟. 基于 DEA 的區域農村生態環境治理效率比較分析[J]. 干旱區資源與環境, 2015(3): 13.

[15]劉春. 農業機械化對農業環境影響的研究[J]. 農業技術與裝備, 2009(10):14-15.

[16]權振國. 從農業機械化看農業的可持續發展[J]. 農技服務, 2015, 32(1):134-134.

[17]Dai Fuqiang, Nan Ling, Liu Gangcai. Assessment of regional ecological security based on ecological footprint and influential factors analysis: a case study of Chongqing Municipality, China[J].International Journal of Sustainable Development & World Ecology, 2010, 17(5):390-400.

[18]楊印生, 舒坤良. 低碳農業機械化與農業機械低碳化[J]. 農機化研究, 2015, 37(2): 6-9.

An Empirical Research on Impacts of Agricultural Mechanization to Rural Environment

Liu Yaqiong , Huang Ying

(Economics and Management, Wuhan University of Engineering Science, Wuhan 430200, China)

Abstract：In order to explore the relation between agriculture mechanization and rural ecological environment in China, the article selected the total power of agricultural machinery and the index of comprehensive evaluation on temporal change of rural ecological environment in 1993-2012 to make the granger causal relation test. The results show that：firstly, there is little interactional relationship between agriculture mechanization and rural ecological environment in the short run; secondly, there is significant influence concern between agriculture mechanization and rural ecological environment in the long run; thirdly, it is suggested the government should improve the extensive development strategy of agricultural mechanization in the future, and greatly promote the energy-saving and low carbon agricultural mechanization, since China is now in the critical period when agricultural mechanization has an significant impact on rural environment .

Key words：agriculture mechanization; rural ecological environment; granger causal relation test; comprehensive evaluation; temporal change

中圖分類號：S23-01

文獻標識碼：A

文章編號：1003-188X(2016)12-0075-06

作者簡介：劉亞瓊(1981-)，女，湖北大冶人，講師，碩士,(E-mail)2816606857@163.com。

基金項目：湖北省教育廳人文社會科學指導性研究項目(15G193)；北方國際大學聯盟教育教學部第四期教育教學研究項目(20140403002)

收稿日期：2015-11-01