山西省農業生態—經濟系統耦合協調性研究

柴嫃嫃，劉艷萍

（山西農業大學，山西 晉中 030801）

農民進行農業生產，實質上就是通過勞動與自然界進行簡單的能量交換，其對大自然給予的環境資源依賴性較強。農產品的播種、收割同時也是農業經濟再生產和自然資源再生產的過程。農業的“持續、穩定、協調”發展，符合生態經濟范疇和自然界運行規律，是我國農業經濟發展的根本指導方針，也是整個大農業生態經濟系統協調發展的前提［1］。在追求農業迅速發展、農業經濟快速增長時，出現了農藥化肥等農資過量使用、農業生產方式粗放等問題，雖然糧食產量和農民收入有所提高，但生態環境問題卻日益突出，即出現了農業經濟增長導致生態環境破壞，保護生態環境則會抑制農業經濟增長的矛盾局面。在鄉村振興背景下，為了擺脫農業發展遇到的這一困境，必須堅持綠色發展的基本原則，探索農業生態環境與農業經濟的協同發展之路，這已經成為刻不容緩的農業發展任務［2］。農業生態系統具有傳統農業的精華，是農業經濟發展的物質基礎，以可持續發展為指導思想，用現代農業生產經營方式來發展農業。農業生態環境的好壞直接決定了農業經濟的效益表現［3］，同時生態環境承載力也會影響農業生產效益［4］，進而制約農業經濟系統的進一步發展。而農業經濟是調動農民生產積極性的關鍵，隨著農作物產量的提高，會反過來刺激人們對農產品高質量的需求，進而推動農業走向生態化發展。因此，農業生態與農業經濟的協調發展是保障農民增收，保護農業生態環境，促進農業高質量發展的關鍵。

農業生態—經濟系統由農業生態系統和農業經濟系統交互耦合組成，該系統的耦合協調性越好，說明農業生態與農業經濟之間物質、信息等相互作用的結果越好［5］。農業生態與農業經濟的耦合協調發展，是解決經濟發展與生態保護觀念相悖，實現農業合理高效發展的關鍵途徑。關于農業生態—經濟系統的研究，學者們采用熵值法和耦合協調度模型對我國各地相關情況進行了測算。2004～2017年我國農業生態與經濟綜合得分整體呈現上升趨勢，且生態＞經濟，系統間耦合度值在0.8以上，耦合協調性逐年增強且2017年達到優質協調［6］。而東部地區系統耦合發展空間不平衡，其中以首都經濟區、長三角經濟區及珠三角經濟區為主要的良性發展區［7］。2007～2017年中部六省農業生態與經濟的綜合得分增幅明顯小于社會的，總體沿著社會滯后—經濟滯后—生態滯后的軌跡演變，但三者的耦合度值在0.8以上，耦合協調性從勉強協調發展為中級協調［8］。陜西省空間區域聯系較弱［9］，2009～2018年農業生態—經濟系統的耦合度極高，耦合協調度最高是在2018年且達到初級協調程度［10］。其中，延安市農業生態和農業經濟系統綜合得分均呈現S型增長，農業生態經濟系統耦合協調度增長至0.72［2］。安徽省2000～2016年農業生態—經濟系統由經濟滯后型轉變為生態滯后型，耦合協調度從輕度失調進化至中級協調［11］。湖南省在2004～2018 年，農業生態—經濟系統耦合度和耦合協調度總體呈現上升趨勢，2018年達到了最佳耦合狀態以及良好協調程度［12］。甘肅省2010～2018年農業生態與農業經濟系統的耦合度先上升再波動后趨于穩定，總體協調性良好［13］。貴州省2000～2019 年由經濟滯后型發展為生態滯后型，耦合協調度從0.268增長至0.661［14］。總體而言，農業生態和農業經濟2個系統相互聯系，相互制約，不可分割。我國各地區農業生態—經濟系統綜合得分不斷提升，耦合協調性不斷增強，農業生態—經濟系統開始在良性耦合發展階段繼續發展。

山西省位于黃土高原上，耕地資源豐富，光源充足，農業發展具有很大的潛力。雖然近年來山西省不斷加大對農業的投資力度，農業總產值有所增加，農民收入水平提高，但是山西地勢多山少水，屬于典型的生態環境脆弱帶［15］，還存在傳統農業生產模式占多數、基礎設施不夠健全、小農戶環保意識薄弱、農業凈收入不能滿足農民的日常生活需求等問題。因此，促進農業生態—經濟的耦合協調發展對山西農業高質量發展意義更為重大。本文研究思路為：首先確定農業生態—經濟系統各級指標；其次運用熵值法計算出各指標對應的權重，通過權重得出各系統對應的綜合得分；再次運用耦合度、耦合協調度模型計算農業生態—經濟系統的耦合度和耦合協調度，最后分析系統發展過程，為山西省農業可持續發展、產業結構調整等相關政策措施的制定提供參考。

1 研究設計

1.1 指標體系構建

為了保證指標選取的科學性和代表性，農業生態系統需要體現農業生產條件和綠色發展的概念，選用人均耕地面積、農業有效灌溉率、農田化肥施用量和人均農業用水量來衡量［4-8］（表1）；農業經濟要反映農業發展水平和農民生活水平，采用人均農業產值、農業增加值占比、農村居民人均可支配收入和恩格爾系數4項指標來衡量［6-12］。數據來源于2009～2020年《山西統計年鑒》《中國統計年鑒》。

1.2 熵值法

1.2.1 數據預處理 熵值法能夠避免主觀賦權的隨意性［11］，具有一定客觀科學性，但需要對數據進行預處理。數據預處理是為了防止因對不同單位的指標進行直接比較造成研究結果出現偏差，進而將各項指標進行無量綱化處理［10,12-13］。本文選用極差標準化的方法進行比較研究［10］，但會導致部分數據標準化結果為0，為了不影響熵值法結果的可靠性，將處理后的數據整體加0.0001［12］。數據處理時需要區分指標的正負向，正向指標越大，負向指標越小，系統綜合得分越高。經過分析，本研究中只有農田化肥施用量和恩格爾系數為負向指標，其余都為正向指標。

公式中，i代表年份，j代表指標序號，xij為第i年第j項指標的原始數據，Xij指的是處理之后的數據，xjmax、xjmin分別表示的是第j項指標的最大值和最小值。

1.2.2 計算指標權重 參考文獻［6-14］計算指標權重，首先計算第i年第j項指標的比重，pij=xij/根據比重計算第j項指標的熵值，ej=-(pij)；根據熵值計算信息熵冗余度，gj=1-ej，信息熵冗余度值越大，表示該指標對于研究對象所起的作用越大；根據信息熵冗余度給指標賦權，aj=gj/。具體結果見表1。

表1 農業生態系統和農業經濟系統評價指標含義及權重

1.2.3 計算綜合得分 根據各指標的權重，可以計算出各系統的綜合評價指數，U=。根據綜合得分的大小，將農業生態—經濟系統分為3種類型［9，12］，具體見表2。

1.3 耦合度及耦合協調度模型

1.3.1 耦合度模型 耦合度指的是系統間相互影響的程度，根據物理學中的耦合度模型，構建農業經濟與農業生態系統耦合度模型，公式為：

第二，對農村集體經濟組織中的成員一視同仁，實現“歸屬清晰”。通過對集體經濟組織內部成員進行資格核定，實現對不同成員集體資產產權的劃分，這也是探索集體經濟組織成員資格界定具體辦法的目的所在。

其中：C為農業生態—經濟系統的耦合度，U1、U2分別為農業生態和農業經濟的綜合得分。參考相關文獻，將耦合程度分為5個階段［8］，具體見表2。

1.3.2 耦合協調度模型 耦合度無法有效反應系統間的協調狀況［12］，耦合協調度模型可以客觀全面地反映系統的耦合協調發展水平，需要先算出系統之間的協調指數，在此認為農業生態和農業經濟同等重要，取系數為1/2。根據系統的耦合度和協調度，將系統的耦合協調度利用公式計算。參考相關文獻，將耦合協調度的值劃分為10 個等級［9，12］，具體見表2。

表2 數據劃分標準

2 結果與分析

2.1 模型指標的權重

各指標的權重具體結果見表1。在農業生態系統中，各指標權重分布比較均勻，其中農業有效灌溉率權重最大，為0.2657；農田化肥施用量權重最小，為0.2323。在農業經濟系統中，農村居民人均可支配收入所占權重最大，為0.3557；人均農業產值占比的權重最小，為0.1392。整體來看，各項指標的權重相差較小，說明各項指標均能滿足影響農業生態—經濟系統協調發展的條件。而農村居民人均可支配收入、恩格爾系數、農業有效灌溉率和人均耕地面積的權重均超過了0.25，說明其對農業生態—經濟系統的協調發展有較為顯著的影響。

2.2 綜合發展水平分析

2008～2019年，山西省農業生態系統與農業經濟系統的綜合得分（表3）整體呈上升趨勢。

2.2.1 山西省農業生態系統發展水平 從整體上看，山西省農業生態系統綜合得分呈現先波動后持續上升的趨勢，最低為0.195，最高為0.857。可見，山西省農業生態治理成效顯著。根據農業生態系統綜合得分變化趨勢將研究區間分為3個階段。

第一階段為2008～2012年，農業生態系統綜合得分總體較低，波動幅度較大。2009年得分上升了0.005，同年人均耕地面積增加了0.031 hm2/人，且農業有效灌溉率和農田化肥施用量都有較小的增加。2010年該得分相比2009年變化較大，下降了0.057，同年人均耕地面積減少了約0.009 hm2/人，而農田化肥施用量增加了0.015 t/hm2，這在很大程度上影響了農業生態系統的綜合得分。2011年該得分上升了0.158，同年人均耕地面積、農業有效灌溉率、農田化肥施用量和人均農業用水量均有所增加。2012年該得分下降了0.086，其中人均耕地面積增加了0.061 hm2/人，農田化肥施用量增加了0.009 t/hm2，且農業有效灌溉率和人均農業用水量均有所減少。綜上，該區間山西省農田化肥施用量一直在小幅增加，不利于農業生態系統的發展。

第二階段為2013～2018年，農業生態系統綜合得分逐步上升，至2018年達到最高分0.857。其中2016年增長幅度最大，究其原因，同年人均耕地面積、農業有效灌溉率和人均農業用水量均有所增加，且農田化肥施用量減少，在此期間山西省農業生態政策實施見效。

第三階段為2019年，農業生態系統綜合得分下降了0.058，人均耕地面積、農業有效灌溉率有所增加，農田化肥施用量和人均農業用水量有所下降。2019年山西農業受旱災影響，災害應對體系不夠完善，農業生產受到了阻礙。

2.2.2 山西省農業經濟系統發展水平 2008～2019年，山西省農業經濟系統綜合得分得到了較大幅度的增長，從2008年最低得分0.058上升到2019年最高分0.881，上升過程中該得分在2017年經歷了一次波動。根據得分的變化趨勢將2008～2019年分為3個階段進行分析。

第一階段為2008～2016年，山西省農業經濟系統綜合得分一直具有上升趨勢。從2008年的最低0.058上升為2016年的0.837，2014年的增長幅度最大。究其原因，人均農業產值、農業增加值占比、農村居民人均可支配收入基本上都在逐年增加，恩格爾系數逐年減小。

第二階段為2017年，山西省農業經濟系統綜合得分下降了0.043，該年農業增加值占比減少了0.091，恩格爾系數減少了0.9%，農業增加值占比和農村居民人均可支配收入都有小幅度的增加。

第三階段為2018～2019年，山西省農業經濟綜合得分開始回升，各項指標數據趨于好轉，但恩格爾系數在2019年增加了0.48%。盡管在2018年山西省農業生產遭受了低溫凍害影響，導致夏糧減產，但沒有影響省內農業經濟向好發展的大趨勢。

2.2.3 山西省農業生態─經濟綜合發展水平 近年來山西省農業生態和農業經濟都取得了一定的發展和進步。但相對而言，2008～2019年間，有5年為生態優先經濟滯后型，7年為生態滯后經濟優先型。可以看出，山西省在農業生態治理方面還需進一步重視，引導農民生產適量使用化肥、農藥等物資，加大環境保護工作力度，完善監督治理體系。

2.3 耦合度、耦合協調度分析

由表3可知，山西省農業生態─經濟系統的耦合度值較高，除2008、2010和2012年外，其余9年都在0.9以上，達到了高度耦合狀態，并在2017、2018年達到了最佳耦合狀態。2008～2012年期間耦合度波動幅度較大，最低值出現在2010年，處于拮抗階段，且每年的耦合度的值均比耦合協調度的高，說明山西省農業生態─經濟系統在低水平下協調性較強。山西省農業生態─經濟系統的耦合協調度近年來不斷上升，其耦合協調性基本上可以分為3個階段。

表3 山西省農業生態系統與農業經濟系統分析實證結果

第一階段為失調階段（2008～2010年），山西省農業生態—經濟系統從嚴重失調轉變為中度失調，盡管2010年耦合協調度值下降了0.065，但仍為中度失調。耦合度同農業生態綜合得分變化情況相似，先升后降；耦合協調度和農業經濟綜合得分變化情況相似，穩步增加。總體而言，該階段農業生態系統的發展有小幅下降，農業經濟系統的發展得到進步，但兩系統綜合得分差距從2008年的0.189降低到0.064。隨著山西省城鎮化和工業化步伐的加快，農業基礎設施投入的不斷加大，農業生態發展步伐落后于農業經濟，導致生態環境壓力較大，兩系統還沒有找到合適協調發展的路徑。

第二階段為過度階段（2011～2012年），2年內山西省農業生態—經濟系統的耦合協調性均為勉強協調，相對于2011年，2012年耦合度下降了0.231，耦合協調度下降了0.029，農業生態系統綜合得分下降了0.086，農業經濟系統綜合得分上升了0.187，且兩系統綜合得分差距加大。農業經濟的快速發展，已經暴露出農業生態環境承載力不高的事實，盡管一直強調在生態環境可持續發展的前提下，促進農業產業經濟的發展，但是兩系統的發展結果相悖。農業生態發展是一個長期的過程，農業經濟也需要一個更適合山西農業特色的發展方向。

第三階段為協調階段（2013～2019年），山西省農業生態系統綜合得分、農業經濟系統綜合得分、耦合協調度都在穩步上升，耦合度雖然有較小的波動，但是一直在高度耦合階段。2013～2019年間山西省農業生態─經濟系統的耦合協調性從初級協調轉為優質協調，在2016～2019年均達到了優質協調程度，且在2018年耦合協調度值最高，為0.984。說明山西省農業生態與農業經濟的耦合發展逐漸進入有序狀態，農業生產重點也在從“數量”轉為“質量”，近年來農田污染防治、生態環境修復等工程開始見效。

3 結論與對策

3.1 結論

運用熵值法和耦合度、耦合協調度模型，對山西省2008～2019年農業生態─經濟系統的綜合發展水平和耦合關系進行了測算，分析了其中的變化趨勢，為山西省農業的可持續發展提供參考。

從各指標權重來看，農業有效灌溉率和農村居民人均可支配收入對山西省農業生態─經濟系統的發展影響較大，山西省農村居民除了要在經濟收入方面得到滿足外，對農村耕地質量、農業用水等方面也有一定的需求。

從綜合得分來看，農業生態與農業經濟兩系統都在快速發展，但還有很大的發展空間。山西省從2008年的生態優先經濟滯后型轉變為2019年的生態滯后經濟優先型，但兩系統綜合得分差距減小了。可見山西省在追求農村經濟快速發展的同時，對農業生態環境的重視力度不夠大。

從耦合度和耦合協調度來看，農業生態和農業經濟系統的相關性極強，2016年以后一直處于高度耦合和優質協調狀態。山西省農業生態—經濟系統的協調發展已經初步走上了正軌，為山西省農業高質量發展奠定了基礎。

3.2 對策與建議

3.2.1 完善農業生產體系，促進農業創新發展 山西省農業經濟發展，一方面需要增加資金投入，加大農業基礎支撐建設，完善農業資源、技術和服務等體系，例如高標準農田和水利建設，相關農業科技和技術支持，農業保護政策和保險等，滿足農民切實需要，保障農民利益，有利于促進農民農業生產積極性，提高農業的高效性。另一方面，農業產業需要創新驅動力，傳統的農業生產模式已經不再適應當代快速發展的社會，綠色生態農業的理念、新型農業經營主體的產生和“互聯網+”智慧農業的發展，激發了農業市場的潛力，對農業產業結構轉型和升級起到了推動作用，促進了農民增收和農業經濟的發展。

3.2.2 防治農業污染，加強綠色技術推廣應用 綠色發展作為實施鄉村振興戰略的重要引領，要求農業生產堅持走可持續發展道路。一方面，需要減輕農業面源污染，加強農業生產環境保護修復力度。健全綠色農業發展激勵約束機制，增強農業主體綠色生產意識，鼓勵農民減少對化肥、農藥的使用量，促進農業綠色轉型，恢復耕地質量。另一方面，加快綠色農業技術在農村的推廣應用，加大綠色農機裝備、農業廢棄物資源化利用技術推廣力度，引導小農戶應用綠色技術，擴大綠色人才隊伍，進一步完善綠色農業生產體系，促進農業生態系統發展。

3.2.3 打造綠色低碳農業產業鏈，促進農業生態—經濟系統耦合協調發展 農業生態是農業經濟發展的物質基礎，農業的長期發展就是要求農業生態─經濟系統耦合協調發展。綠色低碳農業產業鏈是一種新型農業發展模式，無論是生產、加工還是消費環節，都應具備完善的綠色農產品標準體系。綠色低碳農業產業鏈的應用，從農業生產的起點農民出發，可以將綠色生產落實到農產品的各個環節，促進山西省農業結構創新轉型，保護生態環境，進而提升農業生態—經濟系統的耦合協調性。