廣西農業生態經濟系統安全預警研究

張云蘭

摘 要：本文在基于能值理論核算廣西農業綠色GDP比重的基礎上，利用PLS模型研究廣西農業生態經濟系統安全的影響因素，再利用GM模型開展系統安全預警研究，最后為促進系統安全提出有針對性的調控策略。結果表明，2000-2019年廣西農業綠色GDP增加了3.99倍，但農業綠色GDP比重從60.13%快降到47.73%，農業生態經濟系統安全程度不斷下降。城鎮化水平和單位耕地化肥施用量兩個指標對廣西農業生態經濟系統安全狀況的負向影響較大，農業增加值占GDP比重、單位耕地農業水資源用量、農業投入強度、復種指數和單位耕地面積農業從業人員等指標的正向影響較大。2000-2019年廣西農業生態經濟系統安全總體上處于中警區間，即輕度不安全狀態，但未來10年警情指數不斷下降，如果不及時調控，系統將不斷接近重警區間，即中度不安全狀態。在“十四五”期間，需要通過推進新型城鎮化與農業現代化協同發展、加大農業投入和新型經營主體培育力度、加強耕地保護和水土流失綜合治理工程、提升農民資源節約和生態環境保護意識等調控策略，從而保障廣西農業生態經濟系統安全。

關鍵詞：農業生態經濟系統;農業綠色GDP比重;安全預警;廣西

中圖分類號：F062.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

Research on the Safety Warning of Guangxi’s

Agricultural Eco-economic System

ZHANG Yunlan1，2

（1Forestry College，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004，China;

2School of Economics and Trade，Guangxi University of Finance and

Economics，Nanning 530003，China）

Abstract：Based on calculation of the proportion of Guangxi’s agricultural green GDP with emergy theory，we analyzed the factors affecting the security of Guangxi’s agricultural eco-economic system by PLS model，studied the system security early warning by GM model，and put forward some targeted control strategies to promote the system security. Result showed that from 2000 to 2019，Guangxi’s agricultural green GDP increased by 3.99 times，but its proportion fell rapidly from 60.13% to 47.73%，and the security degree of the agricultural ecological economic system declined gradually. The two indicators of urbanization level and chemical fertilizer application amount per unit area of cultivated land had great negative impact on the security of Guangxi’s agricultural ecological economic system. The proportion of agricultural added value in GDP，agricultural water consumption per unit area，agricultural input intensity，multiple cropping index，and agricultural employees per unit area had greater positive impact. From 2000 to 2019，the security of Guangxi’s agricultural eco-economic system was generally in the middle warning zone，that was，a mildly unsafe state，but the warning index would continue to decline in the next 10 years. If it was not regulated in time，the system would gradually approach the heavy warning zone，that was，a moderately unsafe state. During the “14th Five-Year Plan”，it is necessary to promote the coordinated development of new urbanization and agricultural modernization，increase agricultural investment and the cultivation of new business entities，strengthen the protection of arable land and the comprehensive management of soil erosion，and improve farmers’ awareness of resource conservation and ecological environmental protection，so as to ensure the safety of Guangxi’s agricultural ecological economic system.

Key words：Agro-ecological economic system;the proportion of agricultural green GDP;safety warning;Guangxi

農業生態經濟系統是支持人類生存和發展的重要復合系統[1-3]。廣西是傳統農業大省，處于西南喀斯特地區，生態環境脆弱、農業資源短缺、人地矛盾突出。根據廣西統計局數據，廣西農業人口達1400萬，但人均耕地面積僅為0.078 hm2，農業經濟制約著廣西鄉村振興。同時，廣西位于全國“兩屏三帶”生態安全戰略格局的南方丘陵山地帶，是西南和華南地區的重要生態安全屏障。由此可見，協同廣西農業經濟發展和農業生態環境保護，加強農業生態經濟系統安全，對促進廣西鄉村振興和保障西南、華南地區生態安全具有重要意義。農業綠色GDP是衡量農業生態經濟系統安全的重要指標。本文利用能值理論核算2000-2019年廣西農業綠色GDP及其比重，并深入分析其演變趨勢，在此基礎上研究廣西農業生態經濟系統安全的影響因素，開展系統安全預警研究，旨在為科學調控廣西農業生態經濟系統，進而保障系統安全提供決策參考。

1 廣西農業綠色GDP評價

1.1 能值理論

20世紀80年代末，美國著名生態學家H.T.Odum提出能值理論。能值理論是指利用太陽能值轉換率將生態經濟系統中不同種類、不可比較和加總的物質、能量統一轉換為太陽能值（公式1），再進行比較和加總，從而定量評價生態經濟系統運動狀況[4]。

公式1：能值=物質/能量×太陽能值轉換率。

1.2 廣西農業綠色GDP核算

1.2.1 農業綠色GDP核算方法

基于能值理論的農業綠色GDP核算方法，如公式2-8所示[5]。

公式2：GeGDP=GDP-B-C;

公式3：B=N÷EMR;

公式4：C=F÷EMR;

公式5：EMR=T÷GDP;

公式6：T=I+U;

公式7：I=R+N;

公式8：U=F+O。

公式2-8中，GeGDP代表農業綠色GDP;GDP代表農業GDP;B和C分別代表農業生態經濟系統消耗的不可更新環境資源能值-貨幣價值和不可更新工業輔助能值-貨幣價值;EMR 代表能值貨幣比率;N代表系統消耗的不可更新環境資源能值;F代表系統消耗的不可更新工業輔助能值;T代表系統消耗的所有能值;I代表系統消耗的所有環境資源能值;U代表系統消耗的所有輔助能值;R代表系統消耗的可更新環境資源能值;O代表系統消耗的可更新有機能值。

1.2.2 廣西農業綠色GDP核算

在廣西農業綠色GDP核算中，可更新環境資源能值包括雨水化學能和地球循環能;不可更新環境資源能值是指凈表土流失能;不可更新工業輔助能值包括化肥（氮肥、磷肥、鉀肥、復合肥）、農藥、農膜、機械動力、生產用電和柴油等能值;可更新有機能值包括種子、畜力、勞動力和有機肥等能值。各類能值計算所需的基礎數據來源于EPS數據庫和《中國統計年鑒（2001-2020）》《中國農村統計年鑒（2001-2020）》《廣西統計年鑒（2001-2020）》《廣西國民經濟和社會發展統計公報（2000-2020）》《廣西水資源公報（2000-2019）》。太陽能值轉換率主要參考H.T.Odum和藍盛芳的研究成果。

如圖1所示，2000-2019年廣西農業生態經濟系統的不可更新環境資源能值—貨幣價值和不可更新工業輔助能值—貨幣價值呈快速上升趨勢。其中，不可更新環境資源能值—貨幣價值從2000年的143.85億元增加到2019年的1015.7億元，增長了6.06倍;不可更新工業輔助能值—貨幣價值從2000年的70.94億元增加到2019年的755.14億元，增長了9.65倍。根據公式2，二者的快速上升將制約廣西農業綠色GDP的增長。

1.3 廣西農業綠色GDP演變趨勢分析

廣西農業綠色GDP的演變趨勢如圖2所示，伴隨著農業GDP從2000年的538.69億元快速增加到2019年的3387.74億元，增長了5.29倍，農業綠色GDP的增長相對緩慢很多，只增長了3.99倍。農業綠色GDP占農業GDP的比重從2000年的60.13%快速下降到2019年的47.73%，下降了12.4個百分點（圖3）。主要原因是廣西農業生態經濟系統的不可更新工業輔助能值—貨幣價值的快速上漲，其占農業GDP的比重從2000年的13.17%增加到2019年的22.29%，增加了9.12個百分點;次要原因是系統的不可更新環境資源能值—貨幣價值占農業GDP的比重從2000年的26.7%增加到2019年的29.98%，增加了3.28個百分點。這表明廣西農業生產過程中快速增加的不可更新工業輔助能值投入加劇了生態環境破壞，同時不可更新環境資源能值的投入加大了資源環境負擔，二者均不利于農業生態經濟系統安全和可持續發展。

2 基于PLS的廣西農業生態經濟系統安全影響因素分析

農業生態經濟系統屬于“自然—社會—經濟”的復合系統。農業生態經濟系統安全不僅受到自身自然環境條件影響，也受到社會和經濟方面的諸多因素影響。因此，在定量分析廣西農業綠色GDP的基礎上，根據科學性、代表性、可操作性和通行性原則構建指標體系，采用回歸模型進一步研究廣西農業生態經濟系統安全影響因素，探討其傳導機制，對廣西農業生態經濟系統安全預警和系統調控具有重要意義。

2.1 指標體系構建和模型選擇

本文根據農業經濟理論、生態系統理論和文獻研究基礎[1，5-8]并結合廣西實際情況，以2000-2019年廣西農業綠色GDP比重為因變量（Y），以2000-2019年廣西農業增加值占GDP比重、第三產業增加值指數、城鄉收入比、農業投入強度、單位耕地面積農業從業人員、城鎮化水平、復種指數、單位耕地化肥施用量、單位耕地農業水資源用量等9個指標為自變量（X），分析廣西農業綠色GDP比重和資源利用、社會和經濟發展的關聯性，量化各個指標對農業綠色GDP比重影響程度，從而找出廣西農業生態經濟系統安全的主要影響因素。2000-2019年各個自變量指標均在《廣西統計年鑒（2001-2020）》數據基礎上計算所得。

如表1所示，在2000年至2019年這20年間，10個指標中增長最快的是城鎮化水平，其次是單位耕地化肥施用量;其余8個指標均為負增長，負增長幅度較大的是農業增加值占GDP比重和農業投入強度。城鎮化水平快速提高，往往伴隨著工業化發展和城鄉居民收入增加，但也一定程度上影響了農業生產所需的自然資源和生態環境;城鎮化進程中大量農業人口轉為非農人口，農業勞動力不斷減少。化肥施用量大幅增加，一定程度上提高了農產品產量，但也加大了農業生態經濟系統壓力，造成環境污染。近年來，農業增加值逐年增加，其占GDP的比重不斷減少，這是經濟結構優化的表現，但值得我們關注的是這個過程中大量農業生產資料轉向二三產業。另外，隨著社會經濟發展，農業投入不斷增加，但農業投入強度（農業投入所占農業GDP的比重）逐漸減少，這將不利于農業生態經濟系統可持續發展。

為了明確各個指標對廣西農業生態經濟系統安全的影響程度，需要進一步量化分析。如表2所示，

回歸分析的9個自變量和因變量之間的Pearson相關系數均呈現出0.05或0.01水平的顯著性，說明指標選擇較為合理。從自變量之間的相關系數來看，除了X2和X7之間、 X3和X7、X3和X9之間相關性較弱外，其他自變量之間均具有顯著的相關性，說明自變量之間存在多重共線性情況，應選擇PLS（偏最小二乘回歸）模型進行分析。

2.2 基于PLS的廣西農業生態經濟系統安全影響因素評價

在PLS模型分析中，投影重要性指標VIP用于表示自變量對于因變量的解釋重要性力度[6-8]。如表3所示，9個自變量的VIP值均大于0.7，且5個指標大于1，表明均能較好地解釋廣西農業綠色GDP比重變化的原因。9個自變量的VIP值排序為：城鎮化水平>農業增加值占GDP比重>單位耕地化肥施用量>單位耕地農業水資源用量>農業投入強度>單位耕地面積農業從業人員>復種指數>第三產業增加值指數>城鄉收入比。

在PLS模型分析中，自變量的回歸系數標準化值的絕對值越大說明這個自變量對因變量的影響越大。根據表4所示，X6、X8的回歸系數標準化值為負數，表明城鎮化水平和單位耕地化肥施用量對廣西農業綠色GDP比重有逆向影響，不利于廣西農業生態經濟系統安全，且影響程度在9個自變量中分別排第一和第二;另外7個自變量的回歸系數標準化值為正數，表明其值增加會使廣西農業綠色GDP比重同步提升，有利于廣西農業生態經濟系統安全，其中正向影響程度的大小排序為：農業增加值占GDP比重>單位耕地農業水資源用量>農業投入強度和復種指數>單位耕地面積農業從業人員>第三產業增加值指數>城鄉收入比。從回歸系數的顯著性來看，除X2對Y的顯著為為0.108（大于0.05）外，其他自變量對Y的顯著性均小于0.01。基于PLS模型的回歸方程如公式9所示。

公式9：

Y=0.119×X1+0.078×X2+0.077×X3+0.107×X4+ 0.105×X5-0.126×X6+0.105×X7-0.119×X8+0.114×X9。

3 基于GM的廣西農業生態經濟系統安全預警

3.1 基于GM的廣西農業綠色GDP比重預測

由于灰色預測法具有數據處理能力強、操作簡便和預測精度高等特點[9，10]，本文采用灰色預測法中常用的GM（1，1）模型來預測廣西農業綠色GDP比重，進而開展廣西農業生態經濟系統安全預警研究。首先進行級比值檢驗，用于判斷廣西農業綠色GDP比重數據序列進行模型構建的適用性，結果顯示：級比檢驗值均在標準范圍區間[0.909， 1.100]內，適合進行GM（1，1）模型構建，且后驗差比C值0.276≤0.35，意味著模型精度等級非常好。廣西農業綠色GDP比重擬合結果如表5所示，模型相對誤差值最大值0.075<0.1，意味著模型擬合效果達到較高要求。

基于GM（1，1）模型的廣西農業綠色GDP比重預測結果如表6所示，2020-2031年廣西農業綠色GDP比重將持續下降，到2031年只有45.98%，這將加劇廣西農業生態經濟系統安全的警情。

3.2 農業生態經濟系統警情等級劃分標準

參照生態安全等級劃分標準，在廣西農業生態經濟系統安全預警研究中將廣西農業綠色GDP比重作為預警指數，和系統安全預警等級建立對應關系，如表7所示。廣西農業生態經濟系統安全預警的等級可劃分為5個級別，即無警—農業生態經濟系統安全，輕警—農業生態經濟系統較安全，中警—農業生態經濟系統輕度不安全，重警—農業生態經濟系統中度不安全，巨警—農業生態經濟系統重度不安全[11-13]。

3.3 廣西農業生態經濟系統安全預警結果

根據上述的預警指數預測和警情等級劃分標準，廣西農業生態經濟系統安全的警情動態發展趨勢如圖4所示?？梢钥闯觯?000-2019年廣西農業生態經濟系統安全總體上處于中警區間，即輕度不安全狀態，指示燈為黃色。未來10年警情指數不斷下降，也還處于中警區間，系統不會出現嚴重問題，但下降趨勢表明系統面臨著一些威脅，如果保持當前發展態勢不及時調控，系統將不斷接近重警區間。為了促進廣西鄉村振興和農村生態文明建設，在“十四五”期間乃至更長時期內需積極采取措施排警調控，不斷優化廣西農業生態經濟系統。

4 廣西農業生態經濟系統調控策略

4.1 推進新型城鎮化與農業現代化協同發展

上述PLS回歸方程顯示，城鎮化水平對廣西農業生態經濟系統的影響程度最大，影響系數為-0.126。城鎮化是我國社會經濟發展的必然選擇，但城鎮化發展過程中，大量農業人口轉為非農人口，農業剩余勞動力充分轉移的同時也面臨著誰來種地、如何種地、怎樣更好種地的問題。單位耕地面積農業從業人員對廣西農業生態經濟系統的影響因素為0.105。勞動力投入屬于農業生產投入中的有機能投入，單位耕地面積的農業從業人員增加，有利于農業集約化發展，但現代農業對知識型、技能型的農業勞動力需求越來越大。同時，隨著城鎮化進程加快，人們對農產品數量的需求較為穩定而對農業品質量的需求不斷提高，供求結構性矛盾逐漸突出。因此，要走新型城鎮化和農業現代化協同發展道路，推動城鄉融合發展，共同推進鄉村振興。首先，新型城鎮化是“人的城鎮化”基礎上，追求城鄉人口、自然、資源、環境和社會協調、可持續發展。其次，農業現代化的核心是農民現代化，大力培育懂技術、通管理的新型職業農民，同時吸引城鎮居民到農村從事現代農業生產。最后，結合廣西實際優化農業產業結構，利用城鎮的輻射帶動作用大力發展現代特色農業，推動農業高質量發展。

4.2 加大農業投入和新型經營主體培育力度

盡管隨著社會經濟發展，經濟結構以“三二一”模式為主，但作為農業大省和人口大省，廣西必須強調農業的基礎支撐作用，尤其是糧食、甘蔗、蠶繭、水果、水產品等主要農產品的生產。農業增加值占GDP比重和農業投入強度兩個指標對廣西農業生態經濟系統的影響系數分別為0.119和0.107，是正向影響的主要因素。近年來，廣西農業投入不斷增加，但其所占農業GDP的比重不斷降低，農業投入不足將制約規?；C械化、信息化等農業現代化發展。同時，第三產業增加值指數對廣西農業生態經濟系統也有一定的正向影響。因此，應加大農業投入和新型經營主體培育力度，不斷夯實農業基礎。首先，在不斷加大財政支農力度的同時，優化財政支農結構和資金管理體系，提升財政資金使用效益;完善農業信貸擔保體系，強化金融對農業的支撐作用;優化農村投資環境，鼓勵工商資本下鄉發展現代農業。其次，堅持“產業發展、主體帶動”的理念，培育壯大龍頭企業、家庭農場、合作社等新型經營主體，推廣“龍頭企業+合作社+家庭農場”模式，帶動農民增收致富。最后，利用第三產業快速發展優勢，推動“一二三”產業融合發展，大力發展農業加工業、農產品物流、農產品市場營銷、農業休閑旅游等業態，增加農業附加值，促進農業提質增效。

4.3 加強耕地保護和水土流失綜合治理工程

耕地和水利是農業的命脈。廣西是“八山一水一分田”，耕地保護應體現在數量、質量、生態和效益四大方面協同推進。首先，堅決杜絕耕地“非農化”，加強農業科技創新和成果轉化，提高農業單產。其次，擴大高標準農田建設范圍，加大耕地整治力度，補充耕地面積、提升耕地質量，從而改善農業生態環境和生產能力。最后，加強耕地數量和質量監測預警機制，逐步建立“田長制”，落實網格化監管。單位耕地農業水資源用量對廣西農業生態經濟系統的影響系數是0.114，是影響系統安全的重要因素。廣西降水量豐富，但一方面由于喀斯特地質條件保水能力極差，另一方面由于農業水利設施不完善，導致農業用水極不均衡。要統籌山水林田湖草系統開展水土流失綜合治理，通過開展河道溝渠整治、坡耕地整治、侵蝕溝治理、防護林種植等工程，恢復被堵塞、填埋、廢棄的溝渠，硬化排水溝渠，整治農田灌溉末級渠道，提升農業灌溉條件。

4.4 提升農民資源節約和生態環境保護意識

習總書記提出，廣西生態優勢金不換。農業污染屬于面源污染，治理難度大，而過量施用化肥是造成面源污染的主要原因之一。單位耕地化肥施用量對廣西農業生態經濟系統的影響系數為-0.119。另外，復種指數的影響系數為0.105，提高復種指數可以有效提高農業土地資源利用效率。農民是農業生態環境保護的“最后一公里”。因此，保障農業生態經濟系統安全的重要任務之一是提升農民資源節約和生態環境保護意識。首先，開展測土配方施肥，提升化肥利用效率，控制化肥施用量增長。其次，利用生物發酵技術，推進畜禽糞污、秸稈還田，發展生態循環農業。再次，節約土地資源，發展立體農業和間套作模式，提高復種指數和單位面積土地的產出效益。最后，重視鄉村生態文化建設，完善農村社會環保教育服務體系，引導農民在生活和農業生產中積極參與生態環境保護和修復實踐，走綠色低碳道路，建設生態宜居鄉村。

參考文獻

[1]? ? ?高靜，于建平，武彤，等.我國農業生態經濟系統耦合協調發展研究[J].中國農業資源與區劃，2020，41（1）：1-7.

[2]? ? ?曾韜.? 基于能值理論的江西省2011-2015年農業生態經濟系統投入結構分析[D].長沙：中南林業科技大學，2017.

[3]? ? ?馬世昌，吳曉磊.安徽省農業生態經濟系統能值分析[J]. 中國農業資源與區劃，2019，40

（12）：101-107.

[4]? ? ?藍盛芳，欽佩.生態系統的能值分析[J].應用生態學報，2001（1）：129-131.

[5]? ? ?朱韻臻，朱玉林.基于能值的湖南省農業綠色GDP的演變與趨勢分析[J].中南林業科技大學學報（社會科學版），2015，9（6）：51-59. [6]? ? ?王潔，章恒全.改進的偏最小二乘法在青海省農業用水預測中的應用[J]. 水資源保護，

2016，32（4）：55-59.

[7]? ? ?李福奪. 貴州省農業投入與產出關系的偏最小二乘回歸分析[J]. 山地農業生物學報，2015， 34（2）：71-76，86.

[8]? ? ?馬明德，馬學娟.農業經濟增長影響因子的偏最小二乘回歸分析——以寧夏回族自治區為例[J]. 中國農業資源與區劃，2014，35（5）：

123-128.

[9]? ? ?張田野，孫煒琳，王瑞波.化肥零增長行動對農業污染的減量貢獻分析——基于GM（1，1）模型及脫鉤理論[J].長江流域資源與環境，2020，29（1）：265-274.

[10]? ?王苗苗，羅清文，王瑞.安徽省農業總產值預測研究——基于DE-ROLLING的改進GM（1，1）模型[J].安徽農業大學學報（社會科學版），2018，27（6）：50-55.

[11]? ?羅海平，潘柳欣，宋焱，等.基于生態系統服務價值的中國糧食主產區農業-生態協調性實證測算與預警[J]. 江蘇農業學報，2020，36

（3）：760-768.

[12]? ? 羅海平，鄒楠，潘柳欣，等.基于生態安全的我國糧食安全評價與預警[J]. 統計與決策，

2021，37（8）：94-97.

[13]? ?劉琦，張俊梅，張利.基于GM（1，1）模型的阜平縣土地生態安全預警與分析[J].林業與生態科學，2021，36（2）：154-161.