黃土丘陵區縣南溝流域農業產業-資源系統鏈網結構分析

劉罕奇, 王繼軍,2

(1.中國科學院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 2.西北農林科技大學, 陜西 楊凌 712100)

黃土丘陵區縣南溝流域農業產業-資源系統鏈網結構分析

劉罕奇1, 王繼軍1,2

(1.中國科學院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 2.西北農林科技大學, 陜西 楊凌 712100)

針對黃土丘陵區農業產業—資源系統鏈網結構發生重要變化的現實，對縣南溝流域退耕以來農業產業—資源系統鏈網結構變化過程以及演變路徑進行了分析。結果表明：農業產業—資源系統鏈網結構變化過程可以劃分為四個階段：(I)生態系統修復階段→(Ⅱ)經濟系統(結構)適應階段→(Ⅲ)農業產業—資源系統相悖階段→(Ⅳ)農業產業—資源系統優化耦合階段，系統已經經歷了I、Ⅱ、Ⅲ階段，現處于第Ⅲ階段。在這個過程中農業資源系統得以恢復重建，農業產業系統結構逐漸調整，經濟效益逐年上升，然而產業系統與資源系統并未達到協調發展狀態，目前林草資源豐富且未得到合理、有效利用，因此需要進一步優化農業產業—資源耦合系統結構，以促進區域可持續發展。同時，還可以得出：農業產業—資源系統鏈網結構可通過資源環境、農業資源、農業產業、經濟效益予以表征。

農業產業—資源系統; 鏈網結構; 演變路徑; 碳匯; 縣南溝流域

農業產業—資源系統鏈網是現實演化發展所形成的體現農業產業系統與農業資源系統相關關系或耦合關系的鏈網，其鏈網結構能夠充分體現系統各要素之間的發展關系，根據不同時期鏈網結構的變化能夠預測系統未來的發展趨勢。在黃土高原丘陵區，由于退耕還林還草工程的實施，改變了農業產業與資源系統的演變軌跡[1]，農業產業與資源系統鏈網結構發生了巨大變化。在這過程中，區域農業產業與資源(量)的一致性程度較弱，農業產業系統與農業資源系統處于相悖態勢，主要表現在資源短缺與資源浪費并存、林草產業及相關產業發展滯后等[2-3]。相悖態勢的存在影響到了系統的功能，而系統的功能由系統鏈網結構決定，要想提升系統的功能就必須優化系統鏈網結構，因此分析農業產業—資源系統鏈網結構變化過程對系統功能提升和區域可持續發展具有重要意義。從現有研究來看，大部分學者主要進行了產業系統與資源系統耦合的評價等內容分析[3-7]，對于系統鏈網結構變化過程研究不足。農業產業與資源系統是一個有機統一體，在目前系統未能達到最優耦合發展的情況下，探討農業產業系統與農業資源系統相關要素的互動關系，是完善系統鏈網結構和尋找新的經濟增長點的關鍵。作為本選題的主線，核心解決退耕后農業產業結構和農業資源結構的關系，以期為進一步調整農業系統結構奠定基礎。

縣南溝流域是黃土高原丘陵區退耕還林還草工程實施的典型代表流域，從退耕前、退耕過程、到現在的演變中，農業產業—資源系統的鏈網結構發生顯著變化，形成了新的發展格局。在此，通過對流域農業產業系統與農業資源系統的鏈網結構變化過程進行分析，旨在為協調好產業與資源的關系，實現農業生態經濟系統良性循環提供依據。

1 研究區概況與資料來源

1.1 研究區概況

縣南溝流域位于安塞縣沿河灣鎮(109°12′12″—109°22′12″E，36°41′24″—36°46′12″N)，流域面積50.64 km2，屬典型暖溫帶干旱半干旱氣候，年平均氣溫8.8℃，年降水量500～550 mm，降雨年際差異大，且年內分配不均，60%～80%降雨集中在7—9月。該流域包括5個行政村(磚窯溝、方家河、畔坡山、崖窯、寨子灣)和1個自然村(何塌)，2015年有農戶544戶，人口2 534人。自退耕以來，流域的土地利用結構發生了顯著的變化，耕地：林地：草地面積比由1998年的1∶0.38∶5.48變為2015年的1∶7.3∶11.6。農戶收入主要來自于種植業、果業、畜牧業、工副業等，種植業主要類型包括糧食作物、經濟作物，人均純收入總體呈上升趨勢，由1999年的1 300多元/人增長至2015年的6 645元/人，農業總收入為858萬元。

1.2 資料來源

1999年縣南溝流域成為退耕還林還草工程試點單元，開始實施退耕還林還草工程。因此，以1998年為基礎年，選擇1998—2015年為研究時段，探討退耕還林還草工程實施后農業產業與農業資源系統的變化情況。本研究所用到的數據來源于1998—2015年課題組的調研資料以及1998—2015年《安塞縣統計年鑒》。文中的圖表分別用Word 2010，Sigmaplot 10.0制作。

2 退耕工程實施以來農業產業—資源系統鏈網結構及特征

黃土高原丘陵區的治理是一個循序漸進、持續不斷的過程，自1999年退耕以來，黃土高原丘陵區在滿足糧食自給半自給的前提下，林草植被得到了較大的恢復，生態環境得到了有效的改善，促進了農民收入的增加和勞動力就業結構的變化，同時也加速了農村經濟結構的調整[8]。然而在系統變化的過程中，資源沒有得到有效、充分利用，產業結構仍需調整，所以明確農業產業—資源系統內在的發展規律和演變過程，對于區域經濟發展具有重要意義。

在此，首先對農業產業—資源系統的鏈網結構進行分析，以明確農業產業—資源系統各要素之間的相關關系。從農業產業角度而言，主要涉及種植業、林果業、畜牧業；從農業資源角度而言，研究區農業產業—資源系統演化過程主要涉及耕地、林地、草地；從生態功能的角度而言，主要涉及食物生產、涵養水源、氣候調節、氣體調節、原材料生產、土壤保持、廢物處理、維持生物多樣性[9-11]。

在系統中，農業資源子系統主要包括生產用地和荒山坡地，其中生產用地按區位和質量劃分將其歸類為一類用地和二類用地。一類用地包括川地、壩地和近村梯田，這些用地不僅土壤肥力高、耕作面平整，而且離村落較近、交通方便，利于村民對耕地進行管理，便于發展種植業。自退耕以來，種植業的發展趨于多元化、高效化，經濟效益顯著增加，不僅自身可滿足當地區域發展的需求，還對養殖業等產業起到了促進作用。二類用地包括遠村梯田和山坡地，這些用地離村較遠，加之灌溉不方便，不利于農民對其進行過于頻繁的精細管理，所以在梯田上主要選擇種植經濟林，以滿足人們對經濟的需求，在山坡地上不利于肥力保持和管理，選擇發展種植生態林和草地，以發揮土地的最大利用價值。荒山坡地是除生產用地以外的巨大資源，它不僅面積大，而且主要依賴于自然條件，對農民沒有管理方面的要求，只需因地制宜的合理安排林草種植，以達到治理水土流失，改善生態環境的目的。

農業產業子系統中，各產業之間關系非常密切，種植業中的糧食、秸稈和草地中的牧草為養殖業直接提供食物來源，并可以通過加工業對其進行加工，生產出可以長期貯存、營養價值豐富的飼料，為養殖業的長期發展奠定基礎。同時，養殖業生產的農家肥又反饋給種植業和林果業，農家肥所含營養物質較全面，養分釋放緩慢且穩定，有效改良土壤結構、提升土壤肥力，利于植物生長。各產業不僅在經濟發展上起到相互促進的作用，在物質流動上也形成了循環結構，從而形成產業間相互支撐的良性循環結構。

2.1 系統鏈網循環路徑演變分析

退耕還林還草工程實施以來，縣南溝流域資源分配發生顯著變化，各產業間的關系和產業的規模也隨之發生了變化。退耕政策實施后，政府通過糧食補貼促使陡坡地退耕還林還草，耕地面積急劇下降，2015年縣南溝流域擁有耕地228.4 hm2；2015年造林、種草面積達1 807.2 hm2，其中經濟林面積為527.3 hm2，主要以蘋果樹為主；流域林草面積的增加使得生態環境得到了極大的改善(圖1)。

圖1 耕地、林地、草地結構變化

在新的政策環境下，農民要想滿足對糧食和經濟的需求，就必須改變舊的發展模式，尋求新的出路，十幾年來這個過程由政府引導和農民自主調節共同完成。退耕工程實施后，政府起到了關鍵性的作用，政府推出了一系列相關政策，逐漸約束農戶行為，為產業發展提供技術支撐。在政府的幫助下，農業技術措施提高，興修基本農田，增加適耕面積，農民也加大了對種植業的投入，糧食單產較退耕前顯著提高，不僅滿足了農民對糧食的需求，同時也促進了生態環境的恢復。在糧食產量滿足人們需求的基礎上，大量的川地、壩地被用來發展高效設施農業，2015年方家河和磚窯溝的大棚蔬菜種植面積達11.13 hm2，與退耕初相比增幅達111.39%，每個大棚菜的年純收入為22 245元/棚，弓棚的年純收入為8 625元/棚。退耕促使耕地轉化成林果地，由于黃土高原丘陵區特有的地理優越性，使得林果業得到大力推廣，截至2015年經濟林面積發展為1999年的23倍，達到509.3 hm2，其中主要為蘋果，林果業純收入達到379萬元，占流域純收入的19%，大力帶動了流域經濟發展。由于政策要求，畜牧業由退耕前的放牧轉變成退耕后的舍飼養殖，政府技術人員對養殖業進行長期跟蹤技術指導，糧食產量的提升滿足了養殖業對飼料的需求，使得養殖業成為流域經濟收入的重要組成。同時，大量的荒山坡地為生態建設提供了優良條件，在既不影響經濟發展，又能改善生態環境的前提下，充分利用荒山坡地，根據水分供給情況廣泛種植生態林和人工草地，這不僅能夠涵養水源、調節大氣，還有效治理了水土流失。

2.2 系統鏈網結構變化過程分析

退耕以來，系統的發展過程最明顯的三大變化是：大量耕地轉化為林草地、畜牧業由放牧轉化為舍飼養殖、林果業和工副業占經濟收入比重越來越大，這不僅是退耕還林還草工程實施單方面引起的，也是社會經濟發展導向的結果。伴隨著系統的變化過程，系統發展經歷了對原有生態系統修復的過程，與此相適應，原有的經濟結構被調整，然而農業資源未得到有效利用。因此，系統的變化過程經歷了三個階段：生態系統修復階段、經濟系統(結構)適應階段、農業產業—資源系統相悖階段，近20 a來縣南溝流域的變化過程(圖1，圖2)及農業產業—資源系統的耦合態勢(表1)可以說明這一點。

圖2 農業產業發展過程

1999—2003年生態系統修復階段：隨著1999年退耕還林還草工程的實施，大面積的耕地和荒地轉變成林地、草地，2000年退耕造林514.9 hm2，其中生態林面積為415.3 hm2，經濟林面積為99.5 hm2，荒山造林104.9 hm2，基本完成退耕任務。隨后幾年根據流域發展對少量耕地進一步退耕，農業資源儲量顯著增加，生態系統在涵養水源、調節氣候、保持土壤等方面的能力越來越強，生態環境得到極大改善，2003年基本完成對生態系統的修復建設，為產業發展奠定了基礎。

2004—2010年經濟系統(結構)適應階段：隨著退耕的實施，經濟系統受生態系統影響，產業結構進行了相應的調整。由于耕地面積的減少，種植業的結構內部發生了變化，種植的規模減小，種植的種類減少。與此同時，政府加大對種植技術的推廣，種植業的產量明顯提高，糧食單產由退耕前的1 826 kg/hm2[12]提高到退耕后的2 873.6 kg/hm2，滿足了人們對糧食的需求。退耕前有少數農民家庭經濟狀況較好，種植大棚，發展設施農業，但是由于技術落后，經濟效益低下。隨著退耕還林政策的實施，政府為農民尋求致富道路，加大對高效設施農業的投入和扶植，同時經濟發展也帶動了農民創收熱情，2010年每個大棚菜的年純收入為18 072元/棚，種植的作物主要有蔬菜、水果等。同時，高效設施農業的發展帶動了其他工副業的發展，在大棚建設與生產過程中，對人工、化肥、農藥、草簾子、水泥桿、挖掘機、運輸車輛等的生產與應用有促進作用。林果業受政府推廣種植與管理技術的影響，林果業得到全面發展，2010年擁有蘋果面積156.1 hm2，山楂、核桃、棗57.3 hm2，蘋果產業已經成為縣南溝流域一大經濟支柱。畜牧業在退耕前后發生了質的轉變，1999年以前人們主要以放牧為主，基本不需要購買飼料或者少量購買。退耕后國家禁止放牧，所有畜牧業都改成了舍飼圈養，更多地依賴購買牧草、糧食、飼料來滿足養殖的需求，增加了養殖的成本。此外，退耕前耕地主要依賴大型牲畜耕作，退耕后由于耕地面積的減少和勞動力的轉移，基本被機械化耕作替代。養殖業在此階段經濟效益提升并不明顯，從整體來看其發展處于較低水平的持續發展狀態。由于資源利用的方向和強度的變化，及其與產業的對應關系的變化導致農業勞動力的剩余，剩余勞動力轉向收入較高的工副業，截至2010年工副業純收入520.9萬元，占流域純收入的40.4%，成為流域經濟發展不可或缺的一部分。

2011—2015年農業產業—資源系統相悖階段：經過前兩個階段的發展，產業結構有所調整，各產業在2011—2013年迅猛發展，經濟效益幾乎翻倍，例如2012年林果業純收入達到695.8萬元，是2010年的1.76倍。造成此階段林果業迅猛發展的原因：一是果樹面積經過不斷擴張已經形成較大規模，同時多年來栽植的果樹進入盛果期，在此階段果樹生產能力強、產量大；二是全國經濟大環境帶動蘋果價格逐年上升，經濟效益較高。2013年在市場調控的作用下，各產業失去效益上升態勢，逐漸恢復平穩。在此階段，盡管產業得到了很大程度的發展，經濟收入增加很快，但此發展并沒有完全建立在對資源的有效利用上，各產業很快受外界影響失去上升發展態勢，從農業產業與農業資源的角度而言，系統處于相悖態勢。

表1 農業產業—資源系統耦合態勢

從理論分析來看，為改變當前系統相悖的狀況，產業結構勢必進行優化調整，與資源系統相適應，使得農業產業系統與農業資源系統協調發展，因而系統發展必將進入第四階段——農業產業—資源系統優化耦合階段。在此階段，應結合系統鏈網結構變化過程和演變路徑，把握系統發展規律，改變流域在生態修復階段所累積的林草資源的閑置狀態，優化產業鏈網結構，使得資源得到合理、有效利用，使系統協調發展。

綜上，農業產業—資源系統鏈網結構變化過程在退耕后要經歷四個階段：I生態系統修復階段→Ⅱ經濟系統(結構)適應階段→Ⅲ農業產業—資源系統相悖階段→Ⅳ農業產業—資源系統優化耦合階段，目前系統已經經歷了I、Ⅱ、Ⅲ階段，現處于第Ⅲ階段。

3 農業產業-資源系統鏈網結構表征

3.1 農業產業-資源系統外界環境分析

農業產業—資源系統鏈網結構的演變過程直接受制于驅動要素，各要素不同組合方式和作用強度或不同的耦合模式將導致系統發展的不同結果，這個過程同時受到相關環境條件的影響。

從系統發展的四個階段來看，每個階段的驅動要素組成都不盡相同。在生態系統修復階段，退耕政策的實施改變了農民的生產行為，大量耕地轉化為林草地，改變了流域土地利用結構，流域資源總量增加，而可利用的農業資源卻減少，產業發展進程緩慢。在經濟系統(結構)適應發展的第二階段，一是國家政策的約束，二是市場經濟、城市化的發展，帶動當地經濟。人們對資源的利用發生了變化，產業也相應地進行調整得以逐漸恢復上升發展態勢，期間為獲取更高的效益不斷的擴展產業規模，建立新的產業鏈。在農業產業—資源系統相悖發展的第三階段，此時全國經濟發展階段處于工業化中期[13]，為各產業發展創造了良好的環境，在第一、二階段條件累積的基礎上，各產業得到迅猛發展，然而這種發展沒有建立在對農業資源的充分利用上，不利于農業生態經濟系統的可持續發展。在農業產業—資源系統耦合發展的第四階段，產業系統鏈網結構將得到調整，并尋找新的路徑使農業資源得到合理、有效利用，產業發展與資源利用相協調，系統處于高效發展態勢。

3.2 農業產業-資源系統鏈網結構的表征

從現階段來看，農業產業—資源系統現處于第三階段，此階段大面積的耕地轉化成生態林、草地，而林草資源無法直接轉化為經濟收益，林草資源系統的利用未能達到與產業系統相適應的格局，迫切需要尋找新的出路來對系統鏈網進行合理調整，使系統發展進入第四階段。考慮到碳匯是目前生態系統服務功能中唯一能夠進行市場交易的“產品”[14]，且退耕還林還草工程實施以來，流域林草植被生物量大量增加，加之京都議定書提出清潔發展機制(CDM)，碳匯產業可能會成為新的經濟增長點。退耕期間，流域新增林地面積為退耕前總林地面積的8.16倍，2014年林地年固碳量約為退耕前的19倍，2 014相比1998年，碳匯年產量的增幅達80.8%，縣南溝流域年碳匯產量從2 523.17 Mg增加至4 562.06 Mg[14]，碳匯產業發展的潛力非常巨大。

農業產業與農業資源系統是一個綜合體，存在眾多要素間的作用和過程，通過對各關鍵要素進行表征，能實現對系統發展狀態的定量研究和評價，滿足農業產業—資源系統結構優化的要求。本文在借鑒有關農業資源與農業產業系統研究的基礎上[7,15-18]，結合縣南溝流域鏈網結構的變化過程及鏈網結構的組成，遵循綜合性、主導因素原則，對農業產業系統與農業資源系統進行表征，形成了系統的表征體系(表2)。

表2 農業產業-資源系統表征體系

4 結 論

退耕后，農業產業—資源系統鏈網結構發生了重大變化，系統的發展過程可以劃分為四個階段：1999—2003年為(I)生態系統修復階段→2004—2010年為(Ⅱ)經濟系統(結構)適應階段→2011—2015年為(Ⅲ)農業產業—資源系統相悖階段→未來為(Ⅳ)農業產業—資源系統優化耦合階段，目前系統已經經歷了I、Ⅱ、Ⅲ階段，現處于第Ⅲ階段。

目前，生態林、草地等資源沒有得到充分的開發利用，各產業仍有發展空間。退耕后，流域土地利用結構的調整，耕地面積減少、林草面積增加，流域內大力發展設施農業、蘋果產業等，提高了農林收入，加之工副業收入增加，使耕地的壓力減小，進而促進和穩固已有的土地利用結構。在林草資源豐富狀況下，發揮碳匯產業在黃土丘陵區有巨大潛力，發展碳匯產業，優化農業產業與資源系統鏈網結構，實現農業產業與農業資源良性互動。

通過對縣南溝流域農業產業—資源系統鏈網結構的變化過程及組成的分析，可以明確農業產業—資源系統鏈網結構的表征體系，即通過資源環境、農業資源、農業產業、經濟效益表征農業產業—資源系統鏈網結構，為實現對系統發展狀態的定量研究和評價奠定基礎。

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AgriculturalIndustry-ResourceSystemChainNetworkStructureofXiannangouWatershedinLoessHillyRegion

LIU Hanqi1, WANG Jijun1,2

(1.InstituteofSoilandWaterConversation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

Based on changes in chain network structure of agriculture industry-resources system in the Loess Hilly area, we analyzed the agricultural industry-resources system chain network structure change process and its evolution path in Xiannangou watershed. The results showed that the change process of agricultural industry-resources system chain network structure could be divided into four stages: ecosystem restoration, economic system architecture adaptation, contrary development and optimization coupling. The system had experienced the first three stages. In this process, the agricultural resources system had been reconstructed and the structure of agricultural industry system gradually had been adjusted, the economic benefits increased year after year. However, industrial systems and resource systems did not achieve the coordinated development by rationally and efficiently exploiting the abundant grass resources. Therefore, the structure of agricultural industry-resource coupling system must be optimized in order to promote regional sustainable development. At the same time, it can also be drawn that agricultural industry-resources system chain network structure can be characterized by environmental resources, agricultural resources, agricultural industrialization and economic table.

agricultural industry-resources system; chain network structure; evolution path; carbon sequestration; Xiannangou watershed

2016-06-29

：2016-09-02

國家自然科學基金(41571515);國家重點研發計劃課題(2016YFC0503702);“十三五”國家重點研發計劃課題(2016YFC0501707)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD31B05)

劉罕奇(1990—),男,山東淄博人,碩士研究生,研究方向:水土保持監測與評價。E-mail:liuhq@nwsuaf.edu.cn

王繼軍(1964—),男,陜西渭南人,研究員,研究方向:生態經濟。E-mail:jjwang@ms.iswc.ac.cn

F062.2

：A

：1005-3409(2017)02-0207-06