氣候變化背景下高臺縣農業可持續發展評價研究

王順鋒，劉亞梅，楊麗雲，劉興德

1.甘肅省高臺縣氣象局，甘肅 高臺 734300

2.甘肅省環境監測中心站，甘肅 蘭州 730030

全球氣候變化對環境、生態和社會經濟系統正產生日益深遠的影響。農業是受氣候變化影響最直接的脆弱行業。據估計，到2030年，中國種植業生產能力在總體上因氣候變暖可能會下降5%～10%[1]，可見農業氣候資源對農業可持續發展有直接性作用[2]。與此同時，農業的可持續發展同樣離不開農業社會經濟的支持，農業社會經濟是農業生產的經濟基礎[3]，為農業活動提供發展資金、勞動力、科技技術、管理服務等[4]。因此，系統分析氣候變化背景下農業氣候資源和農業社會經濟對農業生產活動的影響，可以為調整農業種植結構和農業政策出臺提供有力的科學依據。改革開放以來，我國出臺諸多政策推動我國農業向前快速發展，例如中央“一號文件”已連續16年聚焦“三農”的發展，推行“美麗鄉村”“草原生態保護補償獎勵機制”等國家重大戰略[5]。近年來，在國家政策傾斜農業農村發展的大背景下，國內學者聚焦農業氣候資源、農業社會經濟對農業的發展、影響機理等方面展開了一系列研究[6-7]。陳小寧（2004）診斷了農業氣候資源對農業生產的影響[8]；曾獻印（2005）認為農業氣候資源是農業生產必不可少的自然條件，人類無法對其施加干涉，研究農業氣候資源生產力指數可以衡量一個地區農業可持續發展自然條件的優劣程度[9]；李軍（2009）認為對區域農業氣候資源評價可為區域農業可持續發展規劃提高科學決策依據[10，11]；易小林（2009）認為通過改善生態環境進而加大對冬季氣候資源的利用，形成良好循環局面[12]；楊瑞珍（2010）認為研究農業氣候資源有利于提高農業生產效率[13]。牛媛媛認為農業社會經濟是農業可持續發展的標志，只有在系統保持協調穩定動態前提下，才能實現農業的可持續發展[14]；孫兵芬（2015）研究青藏高原現代農業發展水平將農業社會經濟作為關鍵評價系統之一，探索社會經濟系統發展水平及對農業發展的支撐力度；王欣（2019）通過對江蘇省160戶農戶調查，分析了氣候變化對農戶農業收入的影響[15]；高佳佳研究了西藏地區青稞和春小麥對氣候變化的響應[16]。可見，目前學者圍繞農業氣候資源與農業社會經濟對農業發展做了大量研究，但是將兩者結合起來研究較少。基于此，本文將農業氣候資源與農業社會經濟組合探究其對農業可持續發展的影響機理，以期為區域農業政策及規劃提供理論支撐。

一、研究區概況

高臺縣隸屬于甘肅省張掖市，介于東經98°57′27″～100°06′42″、北緯39°03′50″～39°59′52″。總面積4 346.61km2，9個鎮136個村委會，2018年總人口14.58萬人，城鎮化率為48.63%，農村居民人均可支配收入13 813元。年平均氣溫8.7℃，降雨量140.8mm，年蒸發量1 394.1mm。2018年地區生產總值502 203萬元，其中農林牧漁業總產值128 263萬元。耕地面積36 326.67hm2，主要種植小麥、大麥、夏雜等夏收作物，水稻、玉米、谷子、大豆等秋收作物。

二、研究方法與數據來源

（一）評價指標體系構建

依據農業生態學理論、循環經濟理論、農業系統耗散結構理論等相關理論（陳鋒正，2016）。自上而下，依次分為目標層、準則層和指標層，結合已有學者的研究，充分考慮高臺縣農業生產實際情況。選擇相對濕度、大風時速、平均氣溫、降水量、日照時數作為農業氣候資源的指標；農業勞動力、化肥施用強度、農藥用量、耕地面積、機械總動力、農業有效灌溉率作為反映農業社會經濟指標，具體指標體系見表1。

（二）數據來源

本文研究數據主要來自于2013—2017年《甘肅省統計年鑒》《張掖市統計年鑒》《甘肅省農村統計年鑒》，部分指標數據來自政府工作報告、相關部門統計公報，通過匯總整理獲得研究所需數據。

（三）數據標準化及評價方法

高臺縣農業系統可持續發展評價由農業氣候資源和農業社會經濟兩個子系統組成，認為子系統為n，時間段為m，可以認為xij為第j年第i個指標數值，可以構建一個M*N矩陣。首先利用極差法對表1中正向指標和逆向指標進行標準化預處理，公式如下：

計算第j個指標下的第i個時間段中占該指標的比重pij：

進一步計算得到第j個指標的熵值ej和冗余值fj：（如果Pij為0，則假設lnPij也為0）

表1 農業可持續發展評價指標體系

計算第j個指標的熵權wj:

依據熵權法得到各指標及子系統的權重，將標準化后數值dij代入式（6），得到高臺縣農業氣候資源和農業社會經濟的貢獻度：

三、結果與分析

（一）高臺縣農業可持續發展水平時序演化分析

首先運用極差法對正向和逆向指標進行標準化預處理，然后通過熵權法獲取準則層、指標層權重（見表1），進一步將標準化后指標代入式（6）中，得到2013—2018年高臺縣農業綜合系統、農業氣候資源、農業社會經濟綜合評價指數（見圖1）。

根據圖1可知，2013—2018年高臺縣農業可持續發展水平持續提升，綜合指數由2013年0.317 8增長到2018年0.780 6，總體來看，高臺縣農業向著可持續發展方向有序推進，這主要與農業生產條件有所改善和社會經濟條件水平提高有直接性關聯，社會經濟條件逐漸成為推動高臺縣農業可持續發展的主導性力量。

農業生產條件發展水平緩慢提高，綜合指數由2013年0.137 4增長到2016年0.312 4，又降低為2018年0.276 1。究其原因，相對濕度由2013年44%提高到2018年48%，降水量由2013年90.3mm增長到140.8mm，大風時速度由2013年9m/s降低為2018年3m/s。可以看出，近年來影響高臺縣農業生產的相對濕度、降水量、大風時速等自然因素均有所改善，極端天氣發生頻率減少，對農業的生產活動有促進作用，也可說明高臺縣農業氣候資源逐年向農業生產適宜方向緩慢轉變趨勢。

圖1 2013—2018年高臺縣農業綜合系統及子系統綜合指數

社會經濟條件發展水平呈持續提高態勢，綜合指數由2013年0.180 4增長到2018年0.504 6，這與近年來高臺縣政府推行的農業政策措施有關。隨著農村交通設施、水利設施不斷完善，采購農業大型機械設備政府財政補貼，水肥一體化、病蟲害防治措施等技術推廣，有效促進了高臺縣農業現代化的發展進程。化肥施用量由2013年10 047.6t降低為2018年7 926.1t，農藥由2013年585.12t降低為256.15t，農業機械總動力由2013年31.6萬kw增長到2018年34.49萬kw，農業有效灌溉率由2013年0.649增長到2018年0.681 4。

（二）高臺縣農業生產影響因素分析

根據表1可知，通過熵權法得到農業生產條件、社會經濟條件系統權重分別為0.425 4、0.574 6，社會經濟條件權重略高于農業生產條件，反映了農業生產條件和社會經濟條件對高臺縣農業生產具有同等重要的作用。對影響高臺縣農業可持續發展的10個指標按照權重由大到小依次為農藥使用量、相對濕度、化肥施用量、農業機械總動力、降水量、平均氣溫、農業有效灌溉率、日照數、農業勞動力、耕地面積、大風時速。從側面反映出，相對濕度、降水量、平均氣溫是影響高臺縣農業生產主要自然因素，農藥使用量、化肥施用量、農業機械總動力是影響高臺縣農業發展的主要農業社會經濟因素。

四、結論

基于熵權法對2013—2018年高臺縣農業可持續發展水平進行綜合測評，并對影響農業生產活動的關鍵因素進行研究，得出以下結論：

（一）2013—2018年間，高臺縣農業可持續發展水平呈現持續提升態勢

由2013年0.317 8增長到2018年0.780 6，農業向著可持續發展方向有序推進。其中，農業氣候資源系統發展水平緩慢提升，向農業生產適宜方向緩慢轉變趨勢，但總體發展水平略滯后于農業社會經濟發展水平；農業社會經濟系統發展水平持續提高，農業社會經濟逐漸成為推動高臺縣農業現代化進程中的主導性力量。

（二）農業氣候資源系統和農業社會經濟系統對高臺縣農業生產具有同等重要的地位。

其中，相對濕度、降水量、平均氣溫是影響高臺縣農業生產主要農業氣候資源因素；農藥使用量、化肥施用量、農業機械總動力是影響高臺縣農業發展的主要農業社會經濟因素。