基于耦合模型的武威市農業生態環境與農業經濟協調發展研究

林燕+韓雅敏+孟璐

摘 要：本文參考了相關研究成果，構建農業生態環境與農業經濟系統綜合評價指標體系，并結合耦合協調度模型，對武威市2002—2015年農業生態環境和農業經濟系統耦合協調狀況進行分析。主要研究結果為：研究期內，武威市農業生態環境與農業經濟系統綜合評價值均呈上升趨勢，表明農業生態環境系統和農業經濟系統發展狀態良好。農業生態環境系統與農業經濟系統耦合度屬于低水平發展階段，耦合度總體呈現出逐年下降的趨勢。兩系統協調度屬于中度失調類型，但協調度呈現出逐漸上升的發展趨勢，兩系統逐漸向良好態勢演化。

關鍵詞：農業生態環境；農業經濟；熵值法；耦合協調；武威市

中圖分類號：F327 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180133136

1 研究區概況

武威市位于甘肅省中部（N3629～3927，E10149～10416）河西走廊東端，是古絲綢之路要隘，與蘭州市、白銀市、金昌市、張掖市相接，轄區包含涼州區、民勤縣、古浪縣、天祝藏族自治縣三縣一區，氣候干旱、降水量少、蒸發量大、日照時間長、晝夜溫差大。武威是甘肅省重要的綠色現代農牧業生產基地，制種、特色林果、畜牧養殖等優勢產業經濟效益良好，民勤肉羊、武威黑牛、黃冠梨、人參果等品牌效應不斷擴大。武威是傳統農業種植區，耕地面積25.4萬hm2，全市用水總量為15.85億m?，其中，農業用水占71%，生態用水占15%。為了促進武威市經濟社會與生態環境和諧發展，當地政府出臺石羊河流域綜合治理方案、關井壓田、水票制度等政策引導產業結構的調整，并大力推廣農田節水灌溉技術，提高水資源利用效率，有效緩解水資源短缺狀況，節約農業生產成本，增加農民收入。近年來，農業灌溉區高效農田節水技術在全市推廣，截止2016年，全市共有高效農田節水作物面積172019萬m2，其中，涼州區51772.5萬m2、民勤縣50825.4萬m2、古浪縣36751.4萬m2、天祝藏族自治縣6396.8萬m2。武威市將“設施農業+特色林果業”作為主要的農業生產經營模式，全市累計種植特色林果112376萬m2，建設設施農牧業60563.6萬m2。武威市水資源短缺、土地沙漠化嚴重，生態環境與經濟發展之間的矛盾日益突出，保證經濟又好又快發展，亟待尋找生態環境與經濟健康協調、可持續發展道路。

2 構建指標體系

2.1 選取評價指標體系

為了反映武威市農業生態環境經濟系統客觀發展狀態，文章遵循科學性、系統性、可獲得性原則，參考其他學者農業生態環境經濟指標設計體系，結合武威市現狀與特點，選取13項評價指標，構建了反映武威市農業生態環境與農業經濟系統耦合特征與協調發展規律的綜合指標體系，見表1。指標數據主要來源于2002—2015年《武威市統計年鑒》和2016年武威市經濟社會發展公報。

2.2 數據標準化處理

由于指標間存在量綱、量級差異影響評價結果，因此運用極差標準化法對數據進行預處理，計算公式為：

正向指標：

負向指標：

式中，為指標標準化后的數值，為第年、項指標的原始數值，和分別為第項指標的最大值和最小值。標準化后的數據存在零值，不能進行對數計算，需要對進行平移，計算公式為：

式中，為指標平移后的數值，為平移幅度。

2.3 確定指標權重方法

常用的指標權重確定方法有多種，經過比較分析，本文選用熵值法和層次分析法結合的方法確定指標綜合權重，減小單一賦權法的局限性，增加指標權重的精確度。由于層次分析法應用廣泛，因此，不展開討論。

熵值法通過指標信息熵判斷指標的效用價值確定權重，能夠深刻反映指標傳輸給決策者的信息量大小。在多指標綜合評價中，一項指標信息熵越小，提供的信息量越多，則權重越大。反之，一項指標信息熵越大，提供的信息量越少，則權重越小。計算步驟如下：

（1）計算第年項指標的比重：

（；）

（2）計算第項指標信息熵：

，（）

（3）計算第項指標差異系數：

（4）計算第項指標權重：

（）

（5）計算綜合評價值：

（）

3 耦合協調度模型

耦合概念來源于物理學，耦合度是2個或2個以上的系統之間或系統內部要素之間作用程度的度量，利用該方法可度量農業生態環境與農業經濟的協調程度，文中引入耦合度模型定量測評農業生態環境與農業經濟系統耦合狀態，模型公式為：

式中，表示耦合度， ，時，農業生態環境與農業經濟耦合度最大，兩系統向有序狀態發展；U1、U2分別為農業生態環境系統和農業經濟系統綜合評價值；表示調節系數，本文取。

式中，T表示協調發展指數，α、β為待定系數，本文認為農業生態環境系統與農業經濟系統同等重要，因此取α=β=0.5。D為協調度，D取值越大，表明系統越協調，參考廖重斌協調度等級細分標準，將協調度劃分為10個等級，等級劃分標準如表3所示。

4 結果分析

本文根據所構建的武威市農業生態環境與農業經濟指標體系，首先運用極差標準化法對數據進行標準化處理，然后利用層次分析法和熵值法相結合的方法確定指標綜合權重，最后結合耦合協調度模型，測算出武威市2002—2015年農業生態環境與農業經濟系統綜合評價值、耦合度和協調度，定量分析研究兩系統耦合協調發展狀況。

4.1 農業生態環境與農業經濟綜合評價分析

武威市農業生態環境與農業經濟系統綜合評價值發展趨勢如圖1所示，農業生態環境呈現出波動下降后緩慢上升的發展趨勢。20世紀90年代末民勤縣出現生態問題，隨后武威市生態環境受到各界關注并實施治理。期間實施關井壓田政策以后人均耕地面積減少，農村大量青壯年剩余勞動力向城市轉移，從事農業生產活動的老人和婦女群體比例升高，對農業生產活動產生不利的影響。2004年農業生態環境評價值達到最低，主要是因為水資源供需矛盾突出，全年用水總量急劇減少。自石羊河流域綜合治理規劃啟動后，生態環境治理方面的財政支持力度不斷加大，農業生產條件得到改善。隨后政府頒布頒布水權管理制度，施行以人定地、以地定水、以水定電、以電控水方案，提高水資源利用效率。退耕還林、關井壓田和移民搬遷等政策的實施促使農業生態環境不斷改善。2009年武威市遭遇十幾年不遇的旱災天氣，受極端天氣影響，農業生態環境綜合評價值出現下降。2010—2015年，農業生態環境評價值處于持續增長狀態，這與當地的生態政策緊密相關。2010年以來，武威市大力推廣實施“設施農牧業+特色林果業”主體生產經營模式，政府積極鼓勵農戶種植高效節水作物，禁止種植洋蔥等高耗水作物，通過政策積極引導轉變農戶傳統生產模式，調整農業結構，促進農業生態環境的改善。2013年農業生態環境評價值劇烈提升，提升幅度是整個研究期內最大的，綜合評價值上升為0.0881，這主要是由于科學技術不斷進步、人們對生態環境重視程度提高、農機具購買補貼、土地流轉等為農業集約化規模經營創造條件，提高土地利用效率，促進農業現代化的發展，可以理解為生態環境發展態勢良好，生態環境治理初見成效。

農業經濟評價值總體呈現出先緩慢上升后快速上升的發展趨勢。2007年武威市出臺水權制度改革實施方案，通過農業生產用電量嚴格控制地表水和地下水使用量，并且實行階梯電價，對于超量部分收取高昂水資源費用，這項舉措增加了種地成本，限制作物種植類型，農戶種地積極性減弱，農業經濟受到影響，增長緩慢。2008年受全球金融危機影響，農業經濟出現下滑。2009年隨著石羊河流域綜合治理的推進和實施，生態環境得到改善的增加了經濟效益，農業經濟出現小幅度的增長。2010—2015年是武威市農業經濟發展速度最快，農業生態環境對農業經濟發展影響最大的時期，兩系統綜合評價值上升速度加快。2014年受宏觀經濟下行影響以及農產品價格不穩定等因素，農業經濟綜合評價值出現波動下滑。

整體來看，武威市農業生態環境與農業經濟綜合評價值均呈上升趨勢，但農業經濟評價值增長速度快，并且始終高于農業生態環境綜合評價值，差距逐年增大。這主要是西部大開發戰略的實施，促進地區經濟快速發展，由于實施石羊河流域綜合治理方案，生態環境處于治理保護時期，環境保護為主的經濟發展占主導地位，因此農業生態環境綜合評價值高于農業經濟發展綜合評價值。隨著時間推移，農業經濟系統綜合評價值增長趨勢越來越明顯，主要原因是傳統以犧牲環境為代價獲取經濟效益的時代已經過去，人們越來越重視生態環境與經濟和諧發展問題，大力發展節水高效農業、推廣節水灌溉技術，經濟效益逐漸顯現。政府對農林牧漁固定資產投資加大，農機具購買補貼使得農業機械化生產設備廣泛應用，改善了農業生產條件，促進了農業經濟發展。

4.2 耦合協調度分析

如圖2所示，武威市農業生態環境系統與農業經濟系統耦合度總體呈現出緩慢下降的趨勢，農業生態環境系統與農業經濟系統耦合度較低，由表2可知，屬于低水平耦合階段。通過分析發現，武威市農業經濟發展速度較快，盡管生態環境有所好轉，但改善農業生態環境需要較長時間才能實現，因此兩系統發展并不同步。如圖3所示，農業生態環境系統與農業經濟系統協調度大體呈現出緩慢上升趨勢，但農業生態環境系統與農業經濟系統協調度較低，由表3可知，屬于中度失調類型，但發展趨勢是不斷上升的，表明農業生態環境系統與農業經濟系統均有不同程度的鞏固和提高，生態環境的改善帶動了經濟發展，經濟快速發展的促使生態環境好轉，兩系統相互作用趨向協調發展。

參考文獻

[1]張青峰，吳發啟，王力，等.黃土高原生態與經濟系統耦合協調發展狀況[J].應用生態學報，2011，22（6）：1531-1536.

[2]毛漢英.山東省可持續發展指標體系初步研究[J].地理研究，1996（4）：16-23.

[3]葉得明，楊婕妤.石羊河流域農業經濟和生態環境協調發展研究[J].干旱區地理，2013，36（1）：76-83.

[4]陳端呂，彭保發，熊建新.環洞庭湖區生態經濟系統的耦合特征研究[J].地理科學，2013（11）：1338-1346.

[5]孟德友，沈驚宏，陸玉麒.中原經濟區縣域交通優勢度與區域經濟空間耦合[J].經濟地理，2012（6）：7-14.

[6]孫平軍，修春亮，張天嬌.熵變視角的吉林省城市化與生態環境的耦合關系判別[J].應用生態學報，2014（3）：875-882.

[7]廖重斌.環境與經濟協調發展的定量評判及其分類體系——以珠江三角洲城市群為例[J].熱帶地理，1999（2）：76-82.

作者簡介：林燕（1992-），女，寧夏中衛人，碩士研究生，研究方向為農村社區發展。