甘肅省農業現代化水平時空格局與影響因素

劉 銳 李 濤 鄧 輝

(1.蘭州大學 資源環境學院， 蘭州 730000；2.巢湖學院 旅游管理學院， 合肥 238000；3.中國科學院 地理科學與資源研究所，北京 100101；4.中國農業科學院 農業資源與農業區劃研究所，北京 100081)

農業是國民經濟的基礎，農業的根本出路在于現代化，農業現代化是國家現代化的重要內容和組成部分，加快推進農業現代化進程是世界各國在現代化建設中的一般規律[1]。農業現代化水平不僅關系到國家糧食安全和農業可持續發展，而且對實現鄉村振興戰略和全面建成小康社會具有重要意義。當前，農業是我國實現現代化的薄弱環節，農業經濟依然是制約社會經濟發展全局的關鍵問題。2013—2016年連續4年中央“一號文件”均圍繞農業現代化出臺，“十九大”提出“鄉村振興戰略”，要求堅持農業農村優先發展，農業現代化已然成為多年來農業政策追求實現的核心目標[2]。因此，在新時期準確研判農業現代化時空格局演化并揭示其成因，對探尋農業創新發展模式、制定農業科學發展規劃、推動農業現代化健康可持續發展具有重要意義。

國外關于農業現代化的研究始于1960年代，農業現代化一開始被理解為生產力范疇，隨著劉易斯“二元經濟結構模型”的提出，農業在經濟發展中的作用才日益被學者關注[3]。西奧多[4]認為農業現代化就是運用現代科學技術對傳統農業的改造過程，只有現代農業才能促進經濟增長；Egbent等[5]指出農業現代化的發展應是兼顧環境保護的可持續發展；Carof等[6]從經濟、環境輸入、相關排放以及社會發展4個維度構建農業現代化可持續發展指標體系；Waldron等[7]認為政府的環境政策和高價值鏈發展政策不利于農業現代化的發展；Vaneeckhaute等[8]研究發現化石礦物肥料、土壤、土地利用、水資源和市場和道路等是影響農業現代化發展的重要因素。國內關于農業現代化的研究主要集中在以下方面：1)農業現代化概念的界定。王玉瑩等[9]認為農業現代化是指由于先進生產要素的投入而帶來產出和效益的提升。2)農業現代化水平測度方法與指標體系構建。國內學者主要采用的測度方法包括多指標綜合評價法[10]、數據包絡分析法[11]、ESDA法[12]、熵權法[13]和脫鉤指數分析法[14]等，指標體系的選擇也因各地區自然資源稟賦、基礎設施和農業生產條件的不同而有所差異。3)農業現代化區域差異和影響機制。孫曉欣等[15]認為江蘇省農業現代化發展呈現空間集聚態勢，財政支農、消費水平、人力資本和交通網絡是農業現代化發展的驅動因素，且毗鄰地區的空間溢出效應會影響本地農業現代化；張香玲等[16]認為河南省各縣市農業現代化水平空間差異顯著，且存在明顯的空間正相關，并從區位、產業結構、資源和政策4個角度分析了對農業現代化水平的影響；夏四友等[11]研究發現榆林市大多數區縣農業現代化時空分異明顯，時間上各縣農業現代化水平有所提升，空間上各縣域差距逐步縮小。4)農業現代化與工業化、城鎮化、信息化的協調發展研究。龔迎春等[17]認為河南省“三化”協調發展水平呈現以中原城市群為主的中部地區較高、南北地域略低的特征；祖佳嬉等[18]研究發現江西省縣域“三化”協調發展水平時空分異明顯，熱點區沿浙贛線和京九線北段呈帶狀集聚，冷點區向贛東南地區集聚；范輝等[19]探索了浙江省“四化”協調發展的時空格局演化，并分析了各自在協調發展中的功能大小與方向。綜上所述，目前國內外關于農業現代化研究已經取得了較多的成果，但研究差異明顯，不同學者對農業現代化發展的內涵見解不同，在指標體系選擇上由于國內外農業現代化發展的國情背景差異導致存在明顯差異。此外，國外學者大多從內因和外因2個視角進行農業現代化發展演化影響機制分析，國內學者則大多基于外生性視角進行分析，大多立足宏觀尺度研究農業現代化水平及其演化特征，且基于縣域尺度的農業現代化研究也大多集中于東中部地區。

在我國經濟新常態發展背景下，農業現代化發展進入瓶頸期，農業經濟發展方式亟待轉變。客觀評價農業現代化水平并綜合分析其時空變化特征與影響因素，有利于優化農業生產要素配置、識別農業現代化發展現狀特征、探尋農業現代化發展模式，從而平穩有序推進農業現代化進程。甘肅省地處西部經濟欠發達地區，生態環境脆弱，農業生產條件薄弱，農業現代化整體水平不高。因此亟需基于微觀尺度解析甘肅省農業現代化時空格局及影響機制，據此探索一條可持續發展的農業現代化道路。鑒于此，本研究以甘肅省80個縣域行政單元為研究對象，采用多指標綜合測評法、空間自相關和地理加權回歸模型等方法，在構建農業現代化水平評價指標體系的基礎上，闡述2002—2016年甘肅省農業現代化水平時空分異特征及影響因素，以期為政府決策制定及戰略選擇提供支撐條件。

1 指標選取

農業現代化是運用先進生產要素改造傳統農業的過程，通過農業產業的轉型、農業比較優勢的提升和農業資源配置效率的改進，實現經濟效益、社會效益和生態效益的提升和農業的可持續發展[9]。農業現代化是一個復雜的非線性系統[20]，農業現代化發展是一個動態過程，其內容涵蓋過程和結果2個層面，因此，需要構建多指標綜合評價體系才能全面反映農業現代化的概念和內涵。指標體系的設置首先應考慮能夠直接反映農業現代化發展程度的指標，比如勞動生產率、投入品生產率、糧食單產和農民收入水平等；其次要準確把握地區農業現代化的發展基礎和發展現狀，設置客觀合理的指標，比如農業機耕化程度、農業有效灌溉率和農業電氣化程度等；最后指標選擇還應考慮易得性和統計口徑的一致性，使測度結果能準確地反映現實情況。本研究借鑒已有農業現代化研究的相關成果[21-27]，遵循指標選擇的系統、科學、客觀、典型和可得性等原則，聚焦農業現代化的內涵，結合甘肅省農業發展現狀，從農業生產水平、農業產業化水平、農業經濟發展水平和農業社會發展水平4個維度，構建了包含14個評價指標的農業現代化評價體系(表1)，并用農業現代化水平來定量表征農業現代化發展狀況。

表1 甘肅省農業現代化水平評價指標體系Table 1 Indicator system for the development level of agriculture modernization in Gansu Province

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

縣域農業現代化數據主要來源于2003、2009和2017年3個年份《甘肅省統計年鑒》。出于時空一致性考慮，將各地市的市轄區統一歸整為一個縣域單元，將2016年蘭州市新區歸入永登縣；合水縣和正寧縣由于存在數據缺失情況，采用線性插值法對其進行補充；瑪曲縣由于部分數據缺失較多，暫不做研究，最終選取2002、2008和2016年3個年份，80個空間單元，240個觀測數據。本研究中河西地區是指嘉峪關、酒泉、張掖、金昌和武威5個地級市；隴中地區是指蘭州、白銀、定西和臨夏州4個地級市(州)；隴東地區是指慶陽、平涼2個地級市；隴南地區是指天水、隴南和甘南州3個地級市(州)。

2.2 多指標綜合測評法

通過多指標綜合測評法[21]計算農業現代化水平指標體系權重及其綜合得分。假設X′ij為Xij標準化后的值，σi為X′ij的標準差，計算得第k個指標的權重系數為：

(1)

則農業現代化水平綜合得分為：

S=∑(ωk×X′ij)

(2)

2.3 空間自相關分析方法

采用空間自相關分析方法，研究甘肅省農業現代化水平縣域分布的空間模式，判斷其空間關聯與空間相關性情況[28]。其中，全域空間自相關用于判斷農業現代化水平在整體上的空間關聯程度，計算公式為：

(3)

(4)

(5)

2.4 地理加權回歸模型

地理加權回歸(GWR)模型的中心思想是在回歸參數中引入變量的空間地理坐標以實現局部回歸估計，主要反映區域的異質性與參數在不同空間的非平穩性，計算公式為[30]：

(6)

式中：yi為全局因變量，xik為自變量，(ui,vi)表示第i個觀察點的經緯度坐標；βk(ui,vi)是連續函數βk(u,v)在i觀察點的值，εi為隨機誤差項，β0和βk為一套參數，k為單元數。

GWR模型構建的核心內容是最優帶寬的確定[31]，本研究利用Arcgis 10.2軟件中的GWR工具來實現模型構建，以高斯函數確定權重，并選取AIC方法確定最有效帶寬。

3 甘肅省農業現代化水平時空分異格局

3.1 農業現代化水平時空分異格局分析

3.1.1時間差異分析

利用多指標綜合測評法計算甘肅省80個縣域農業現代化水平綜合評價值，得出2002、2008和2016年甘肅省農業現代化水平均值分別為0.346 8、0.320 9和0.308 8，標準差分別為0.120 5、0.106 3和0.104 5。總體來看，甘肅省農業現代化水平整體趨于降低，縣域間差距呈現減小特征。其中，2002—2008年，農業現代化水平縣域間差距呈現較大幅度的縮小，高于全省均值的縣域數量未發生變化，均為30個；2008—2016年，農業現代化水平縣域間差距進一步微幅減小，高于全省均值的縣域數量下降為27個。

3.1.2空間差異分析

借助ArcGIS 10.2軟件繪制2002、2008和2016年甘肅省80個縣域農業現代化水平綜合評價值分布圖(圖1)。由圖1可知：2002年甘肅省農業現代化高水平區位于酒泉、嘉峪關、金昌和武威等市，其次為白銀、蘭州、平涼和慶陽等市及甘南州和隴南市的部分縣域，定西市、臨夏州、隴南市和天水市部分縣域的農業現代化水平較低；2008年全省農業現代化高水平區位于酒泉、嘉峪關、張掖和金昌等市，其次為武威、白銀、蘭州、慶陽、平涼和定西等市及甘南州和隴南市的部分縣域，其他地區則農業現代化水平較低；2016年全省農業現代化高水平區位于酒泉、嘉峪關、金昌和張掖等市和武威市部分縣域，其次為蘭州、白銀、慶陽和平涼等市及臨夏州、甘南州和定西市的部分縣域，天水市、隴南市和定西市大部分縣域則農業現代化水平較低。從甘肅省農業現代化水平整體空間分布來看，80個縣域單元間農業現代化水平空間分異明顯，河西地區農業現代化水平整體較高，總體呈現由西向東逐漸遞減態勢，其次為隴中地區和隴東地區，隴南地區總體農業現代化水平較低。從具體空間單元來看，地級市市轄區農業現代化水平整體高于一般縣(市)，以蘭州、平涼、慶陽、隴南、定西等市和臨夏州最為顯著。

圖1 2002—2016年甘肅省縣域農業現代化水平空間分布Fig.1 Spatial distribution of agriculture modernization level in Gansu Province from 2002 to 2016

3.2 農業現代化水平空間自相關分析

3.2.1全局空間自相關分析

運用全局Moran’sI指數探究甘肅省農業現代化水平整體空間集聚特征。由表2可知，3個年份全局Moran’sI指數均為正，Z(I)值在0.01水平上檢驗顯著，表明甘肅省農業現代化水平縣域空間分布高(低)集聚；Moran’sI指數值較高并呈現先下降后上升特征，其中，2002—2008年各縣域農業現代化水平空間集聚態勢由強轉弱，表明處于相同級別農業現代化水平的縣域集聚度下降，究其原因可能由于受政策、資金的支持，農業現代化水平落后地區逐步得到改善，使得縣域農業現代化水平差異減小，發展漸趨平衡；2008—2016年空間集聚則呈現逐漸增加態勢，表明受極化效應影響，農業現代化水平相近的縣域在空間上趨于集中，逐漸形成高速發展和低速發展兩大集聚區，且各縣域農業現代化水平差異趨于擴大，發展的不平衡性增強。考慮觀測值與期望值均未發生明顯變化，表明研究期內甘肅省農業現代化水平總體空間格局較為穩定。

表2 甘肅省縣域農業現代化水平的Moran’s I值Table 2 Moran’s I index of agriculture modernization level in Gansu Province

3.2.2局部時空分異格局演化特征

圖2 甘肅省縣域農業現代化水平熱點空間格局演化圖Fig.2 Evolution of spatial pattern of agriculture modernization level in hot spot areas of Gansu Province

4 甘肅省農業現代化水平影響因素分析

農業現代化水平受區位條件、自然環境、經濟和社會等諸多因素影響。為避免多變量共線性與數據冗余問題，結合已有相關文獻中的定性和定量分析經驗和結果[15-16]，綜合考慮數據的可獲得性和可量化性，本研究最終選取人均農機化財政支出、城鄉居民人均儲蓄存款、人均教育經費支出、人均社會消費品零售額、公路密度和第一產業固定資產投資總額等6項指標為自變量構建地理加權回歸模型。六大影響因素數據來源于2017年《甘肅統計年鑒》和《甘肅農村年鑒》。六大指標數據均利用極大值標準化進行無量綱處理，考慮各縣域農業現代化水平存在較強的空間自相關特征，因此運用GWR模型比傳統的普通最小二乘法(0LS)模型合適進行影響因素分析。

首先，將指標變量極大值標準化，運用SPSS 21.0中逐步回歸模型處理變量。逐步回歸可以保留影響顯著的變量，剔除不顯著的變量，避免了指標多重共線性的影響，從而有助于建立最優回歸模型[32]。運行結果表明(表3)，人均農機化財政支出、公路密度、第一產業固定資產投資總額、城鄉居民人均儲蓄存款等4個變量通過了顯著性檢驗和共線性診斷。

表3 逐步回歸模型運算結果Table 3 Summary of stepwise regression results

其次，以農業現代化為因變量，以上述4個影響因素為自變量，運用Arcgis 10.2中的GWR模型進行地理加權回歸分析(表4)。由表4可知，模型校正決定系數為0.849 3，表明擬合效果好。對模型殘差進行空間自相關檢驗，Moran’sI值為0.101 0，Z值得分為1.620 3，殘差不存在空間自相關。GWR模型是局部模型，對各個縣域單元都有一組局部的參數估計。GWR模型下，甘肅省各縣各控制變量的參數估計結果和回歸系數均不相同，說明地理空間不平穩性的存在。從圖3可知，模型決定系數R2為0.328 7～0.771 2，整體上呈現“中間高，兩頭低”的空間分布格局。張掖、金昌和武威市所轄縣域的R2較高，表明這些地區能較好地被模擬；慶陽、平涼、天水、隴南和酒泉等市所轄縣域R2較低，表明這些區域的擬合優度較差，模型外還存在其他因素影響縣域農業現代化水平。

表4 甘肅省農業現代化水平GWR模型估計結果Table 4 GWR model estimation results of agricultural mechanization level of Gansu Province

圖3 GWR模型決定系數的空間分布圖Fig.3 Spatial distribution map of determination coefficient in the GWR model

GWR模型結果顯示，1)人均農機化財政支出與農業現代化水平呈正相關(圖4(a))，即人均農機化財政支出越高的區域，其農業現代化水平也越高。農業生產的脆弱性決定了農機化財政投入的重要性和必要性[14]。空間上回歸系數在南北方向和東西方向均呈倒U字形，人均農機化財政支出回歸系數對蘭州、白銀、定西、甘南、金昌、武威等市和臨夏州所轄縣域以及張掖市東部的民樂縣和山丹縣、慶陽市的環縣影響最大，回歸系數為0.235 7～0.252 8，表明當人均農機化財政支出增加1%，農業現代化水平會相應增加23.57%～25.28%。人均農機化財政支出對酒泉市除金塔縣外的其他縣域影響相對較弱。究其原因，酒泉市的敦煌、玉門、阿克塞、瓜州、肅北等縣域農業現代化水平已處于較高水平，且敦煌市第三產業和瓜州、阿克塞縣第二產業在產業結構中占比均超過50%，因此人均農機化財政支出對農業現代化水平的提升作用有限。2)公路密度與農業現代化水平呈正相關(圖4(b))，即公路密度越高的區域，其農業現代化水平也越高。交通運輸是現代農業發展的基礎，發達的交通運輸網絡不僅可以促進要素流通，還影響了農業產業布局與規模經濟[14]。空間上回歸系數在南北方向上呈倒U字形，在東西方向上呈U字形，公路密度回歸系數對慶陽市、平涼市影響最大，回歸系數為0.419 4～0.606 4，表明當公路密度增加1%，農業現代化水平會相應增加41.94%～60.64%。公路密度對酒泉市和張掖市的肅南縣影響相對較弱。究其原因，該地區位于隴海—蘭新鐵路上，312國道橫貫東西，215國道通達南北，是新亞歐大陸橋的必經通道，且干線公路與縣鄉公路交錯覆蓋，優越的區位條件便于生產要素集聚，使得公路密度對該地區的影響相較于其他因素不具有優勢地位。3)第一產業固定資產投資總額與農業現代化水平呈正相關(圖4(c))，即第一產業固定資產投資總額越高的區域，其農業現代化水平也越高。固定資產投資具有乘數效應，擴大投資不僅對經濟增長產生拉動作用，而且可以實現擴大再生產。第一產業固定資產投資總額的增加也將促進農村經濟增長和實現農業擴大再生產。空間上回歸系數在南北方向上呈倒U字形，在東西方向上基本呈現一條直線，第一產業固定資產投資總額回歸系數對張掖、金昌等市所轄縣域、酒泉市的金塔縣、武威市的民勤縣和武威市轄區以及除慶陽市所轄其他縣域影響最大，回歸系數為0.113 0～0.150 6，表明當第一產業固定資產投資總額增加1%，農業現代化水平會相應增加11.30%～15.06%。第一產業固定資產投資總額對甘南州所轄縣域，定西市的岷和漳縣，酒泉市的肅北、瓜州和阿克塞縣和敦煌市，隴南市的康縣和文縣以及市轄區等的影響較弱。究其原因，甘南州、隴南市等地由于特殊地形條件和氣候條件，土地分散、自然災害頻發制約了農業生產過程的機械化水平和農業固定資產投資，酒泉市境內河西走廊灌溉屬內陸河流域，以灌溉農業為主，水地面積占全省水地面積的75%，水資源利用程度較高，因此較少受農田水利等固定資產投資的影響。4)城鄉居民儲蓄存款與農業現代化水平呈正相關(圖4(d))，即城鄉居民儲蓄存款越高的區域，其農業現代化水平也越高。城鄉居民儲蓄存款有利于聚集資金，引導消費結構升級，從而有助于優化產業結構，因此，城鄉居民儲蓄存款的差異將引發農產品需求結構的差異，最終推動農業轉型升級。空間上回歸系數在南北方向上呈U字形，在東西方向上呈倒U字形，城鄉居民儲蓄存款回歸系數對酒泉市的肅北縣、玉門市、酒泉市轄區、嘉峪關市、張掖市的肅南縣、甘南州所轄縣域和隴南市的文縣等影響最大，回歸系數為0.198 7～0.219 0，表明當城鄉居民儲蓄存款增加1%，農業現代化水平會相應增加19.87%～21.90%。城鄉居民儲蓄存款對武威市的民勤縣、慶陽市和平涼市的涇川縣、靈臺縣影響相對較弱。究其原因，主要是該地區經濟基礎薄弱且缺乏經濟增長的動因。

圖4 GWR模型各自變量回歸系數的空間分布圖Fig.4 Distribution maps for the regression coefficients of independent variables in the GWR model

5 結論與建議

本研究以甘肅省為研究對象，在構建農業現代化水平評價指標體系的基礎上，采用熵權法、空間自相關和地理加權回歸模型等方法，分析了2002—2016年甘肅省農業現代化水平時空分異特征及影響因素，得出以下結論：1)甘肅省農業現代化水平總體空間分異顯著，80個縣域單元間農業現代化水平空間分異明顯，河西地區農業現代化水平整體較高，總體呈現由西向東逐漸遞減態勢，其次為隴中地區和隴東地區，隴南地區總體農業現代化水平較低。從具體空間單元來看，地級市市轄區農業現代化水平整體高于一般縣、市，以蘭州、平涼、慶陽、隴南、定西等市和臨夏州最為顯著。2)研究期內甘肅省農業現代化水平空間集聚趨勢明顯且總體空間格局較為穩定。空間自相關引起的結構分異顯著，河西地區為高水平集聚區，隴南地區為低水平集聚區，空間關聯效應不斷增強，且這種分布格局維持較高的演化穩定性。3)人均農機化財政支出、公路密度、第一產業固定資產投資總額和城鄉居民人均儲蓄存款是甘肅省農業現代化水平空間格局演變的重要影響因素。

為切實推進農業現代化的均衡快速發展，提出如下建議：1)加大財政支農力度。甘肅省農業現代化應該從全局出發，充分發揮政策導向作用，綜合考慮各縣域農業發展的優劣勢，引導各類資金更多的流入農業和農村，從物質、資金等多層面、全方位持續支持農業現代化建設，實現農業產業化和規模化，提高農業現代化在經濟再分配和投資中的份額。受人均農機化財政支出比較大的隴中地區以及甘南州、金昌市、武威市、張掖市等地縣域在因地制宜充分發揮地方農業資源優勢的基礎上，積極增強與相鄰區域的合作，實現農業現代化協同發展。同時，地方政府還應制定積極的信貸投入政策和農業保險政策，充分發揮農業保險的防范風險作用，降低貸款機構的風險。2)優化財政支農結構。政府在財政支農過程中，應將支農資金供給到農村小型公共設施、農田水利建設，縣級公路改造和鄉村道路建設，農業科技研發、推廣等農業發展的重點領域，充分發揮固定資產投資的綜合效益。隴東、隴南地區受公路密度影響最大，第一產業固定資產投資總額對張掖市、金昌市、武威市和慶陽市部分縣域影響最大，但影響程度總體要小于其他因素。因此在空間分布上，財政支農應逐步向農業現代化水平滯后的隴東、隴南地區傾斜，實現空間均衡發展。3)建立農村資金的回流導入機制。積極引導居民儲蓄存款回流農村，重點將河西、隴南地區的部分縣域以下儲蓄存款吸收的資金重新回流到農業和農村，不斷完善農村金融市場服務，擴大農村金融市場融資渠道。針對經濟基礎薄弱的隴東地區，要不斷提高農村居民收入，大力推廣農村消費信貸業務，激活農村居民消費潛力，開拓農村市場，最終實現農村產業結構的優化與轉型升級。

值得注意的是，GWR模型相較于傳統的OLS模型在解釋存在空間自相關的各研究單元農業現代化水平的影響因素方面具備一定的優勢，但模型的解釋力有待提升。一方面，本研究選取的變量是以表征農業現代化發展情況為主，因變量則從整體上反映農村發展情況，考慮到數據的可獲得性，難以專門找出反映農業現代化的影響指標，從而使得模型的解釋力存在一定的偏差；另一方面，農業現代化受農業生產、自然環境、經濟和社會等諸多因素綜合影響，框架模型設置存在包容性不足等問題，選取的模型變量僅考慮農業生產投入、基礎設施條件對農業現代化的影響，對耕地斑塊大小、地形等自然因素以及政策、規劃等因素并未提及，因此，如何選取準確客觀的指標變量和進行影響因素的多維分析將是未來研究的方向。