基于熵權-TOPSIS的黃河流域農業綠色發展水平評價及其空間差異

張鈺寧

（河海大學商學院，江蘇 常州 213002）

黃河流域降水充足、土壤肥沃，是中國重要的農產品生產基地之一［1］。但由于化肥、農藥、地膜的過度使用，畜禽糞便的任意排放，農業污水等廢棄物的不當處理，流域內水土流失和環境破壞嚴重。黨的十八大以來，綠色發展理念被提升到新高度。習近平總書記曾多次強調“綠水青山就是金山銀山”。因此，評價黃河流域農業綠色發展水平、測度其空間差異，對促進區域農業可持續協同發展具有重要參考意義。

中國對綠色農業的研究起步較晚，現有研究大致從以下2個方面展開：一是關于農業綠色發展內涵及評價體系的探討。尹昌斌等［2］探討了農業綠色發展的范疇與原則，深入研究其內涵，對中國農業發展綠色轉型具有重要的指導和借鑒意義。孫煒琳等［3］從多個視角對中國農業綠色發展的內涵進行定義，為中國農業綠色發展提供了理論支撐和研究思路。張建杰等［4］以“食品-生產-加工-消費”全鏈為邊界，從社會、經濟和生態環境3個維度構建了中國農業綠色發展定量研究與評價的指標體系。張彩霞等［5］從資源、環境、生態、供給、經濟5個層面構建了區域農業綠色發展評價指標體系，更具科學性和完備性，有助于深入研究區域農業綠色發展水平現狀。二是在農業綠色發展概念及體系的基礎上對區域農業綠色發展水平進行評價。竇艷芬等［6］運用層次分析法對天津市2010—2019年農業綠色發展水平進行評價。靖培星等［7］基于區間直覺模糊動態規劃模型，對安徽省農業綠色發展水平進行動態預測并尋找其發展的最佳路徑。金賽美［8］利用熵權法和Theil指數，對中國30余省市農業綠色發展狀況及空間差異進行了分析。

由上可見，①黃河流域是中國重要的生態屏障，也是重要的農產品生產基地。但現有研究主要立足于國家或省級層面對農業綠色發展水平進行評價，將黃河流域作為整體并對其農業綠色發展水平進行評價的研究較少。②提高農民福祉是農業綠色發展的最終目的。然而，現有研究主要從資源節約、環境友好、產出高效、生態保育等方面評價黃河流域農業綠色發展水平，忽視了“人”的重要性。鑒于此，本研究將農村居民生活保障納入黃河流域農業綠色發展評價體系，運用熵權-TOPSIS法對黃河流域農業綠色發展水平進行評價，并通過泰爾指數的分解測度其空間差異，探尋差異來源，以期為提升黃河流域農業綠色發展水平、促進區域農業可持續協同發展提供新思路。

1 指標體系的建立

綠色發展是當前農業發展的重要趨勢，與單一的環境保護模式相比，農業綠色發展的含義更為廣泛。本研究借鑒蘇凱等［9］對農業綠色發展的定義，從資源節約、環境友好、質量高效和生活保障4個層面構建了黃河流域農業綠色發展評價體系，評價邏輯如下。

1）資源節約。農業生產中所涉及的資源通常包括自然資源和社會經濟資源。其中，自然資源是農業生產和發展的基礎條件，主要包括土地、氣候、水、生物、礦產等；而社會經濟資源主要包括勞動力、資本、科技及其他服務性資源。綠色發展的農業需要高效合理利用自然及社會經濟資源，減少不必要浪費。

2）環境友好。農業生產中所使用的農業材料或產生的廢棄物會加重對環境的污染，必須控制化肥、農藥等農業材料的合理使用量，減少廢棄物排放，注重水土保持和環境保護。加快建成環境友好型農業、減少污染排放，對農業可持續發展具有重要意義。

3）質量高效。目前，中國主要農產品基本可實現供需平衡，人們對美好生活的需要提出了更高要求，對綠色、健康的農產品需求呈現快速增長之勢。因此，將農業生產的重點由“數量”轉向“質量”對農業長期發展具有重要意義。農業高質量發展一方面要求生產更高標準的農產品，滿足消費者對高質量農產品日益增長的需求；同時要求優化農業經營體系，提高生產效率和科技進步貢獻率，促進各產業融合發展。

4）生活保障。在對綠色農業定義時，不可忽視“人”的重要性。綠色發展的農業應以提高人民福祉為最終目的，兼具經濟效益和社會效益，確保農民的權益得到相應的保障。其具體體現在農民收入水平提高、生活質量改善、城市化進程加快等方面，促進農民富裕和農村富強。

綜上所述，本研究從以上4個準則層綜合考慮各因素對農業綠色發展的影響，遵照科學性、綜合性、系統性及可操作性原則，構建了黃河流域農業綠色發展評價指標體系（表1）。

表1 黃河流域農業綠色發展評價體系及指標權重

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 熵權-TOPSIS熵權-TOPSIS法將常用于確定指標權重的熵權法與常用于多目標決策分析的TOPSIS評價法相結合，能夠減少主觀賦權帶來的偏差，從多個方案、多個對象中找出最佳方案［10］。本研究運用熵權-TOPSIS法對黃河流域農業綠色發展水平進行評價，具體計算步驟如下。

第一步，構建原始矩陣。假設研究中被評價對象的數量為m，每個被評價對象的評價指標數量為n，可得到原始矩陣X。

第二步，構建標準化矩陣。本研究依據各指標對農業綠色發展水平的影響，將18個指標劃分為正向和負向指標（表1）。為消除指標不同量綱的影響，對原矩陣進行標準化處理。

對于正向指標，計算公式為：

對于負向指標，計算公式為：

式中，xjmin表示評價指標j指標的最小值，xjmax表示評價指標j的最大值，得到標準化矩陣X′。

第三步，計算信息熵及冗余度。

式中，ej為信息熵，ej越大，表示評價指標j的信息熵越大，其包含的信息越少。根據信息熵，計算得出j指標的信息冗余度。

第四步，計算j指標的權重。dj越大，所包含信息就越多。將dj進行歸一化處理，得到每個指標的熵權。

第五步，構建加權決策矩陣V。

第六步，確定最優解及最劣解。

最優解V+j：

最劣解：

第七步，計算歐式距離及綜合評分。

最優距離：

最劣距離D

i：

綜合評分：

式中，0＜Si＜1，且越小，Si越大，表明越接近評價得分的最大值。

2.1.2 泰爾指數泰爾指數最早被用于衡量收入差距，后被拓展至區域差異的研究中。與其他測算方法相比，泰爾指數具有可分解的特質，因此可以衡量組內差距和組間差距對總體差距的貢獻程度［11］。借鑒茍興朝等［12］的研究，對泰爾指數進行分解，計算過程如下：

式中，T表示總泰爾指數，ui表示i省的Si值，表示流域內Si平均值。

假設樣本中n個個體被分為k個群組，每組分別為gk（k=1，2…K），第k組gk中的個體數目為nk，且滿足，可將泰爾指數分解如下：

式中，yi表示i省Si占流域內Si總額的份額，yk表示第k組Si之和占流域內Si總額的份額，Tb表示組間差異，Tw表示組內差異。

借鑒寧瑤等［13］的研究，本研究將黃河流域的9個省份劃分為上游、中游、下游3大部分，運用泰爾指數及分解的方法對黃河流域農業綠色發展水平的的空間差異進行評價。

2.2 數據來源

本研究所涉及的數據主要來源于2010—2020年的《中國統計年鑒》《中國農業年鑒》《中國農村統計年鑒》《綠色食品統計年報》、國家統計局數據及各省的統計年鑒。對于少數缺失數值，通過插值法進行補全。

3 實證分析

3.1 指標權重分析

由熵權法計算出各項指標的權重，見表1。從指標層看，權重占比最大的前5個指標分別是單位面積綠色食品標識數量B15、產業融合水平B14、單位耕地面積的糧食產量B11、單位耕地面積增加值B12、有效灌溉率B1，其中有4個屬于“質量高效”。從準則層看，質量高效A3層面所占權重最大，其次是環境友好A2、資源節約A1和生活保障A4，表明“質量高效”維度下的指標在不同省份間的波動程度最為顯著。與所占權重排名第2的“環境友好”維度相比，“質量高效”所占權重是其2倍左右，這充分表明了“質量高效”是黃河流域農業綠色發展過程中的首要關鍵指標。因此，提升農業發展質量是黃河流域農業綠色發展的重點工作，也是實現農業綠色轉型的關鍵方向。

3.2 黃河流域農業綠色發展水平評價

由圖1可知，黃河流域農業綠色發展綜合得分自2010年以來保持趨穩遞增態勢，尤其是在近兩年取得了顯著提升，2019年黃河流域農業綠色發展得分相較于2018年上升了7.46%。從4個準則層來看，黃河流域農業綠色發展在資源節約A1、質量高效A3、生活保障A4三方面的得分總體呈增長趨勢，在環境友好A2方面的得分有所下降。進一步對4個準則層得分變化趨勢進行分析，結果如下。

圖1 2010—2019年黃河流域農業綠色發展水平得分

在資源節約方面，由于節水灌溉技術的推廣、節能減排工作的開展，農業資源節約取得了一定成效。黃河流域整體有效灌溉率B1由40.44%上升至47.58%；單位農林牧漁總產值的耗水量B2由0.072 5 m3下降至0.036 0 m3；單位播種面積農機總動力B4由636 kW下降至595 kW；農業用電強度B5由0.047 8 kW·h/元下降至0.035 6 kW·h/元。雖然黃河流域在農業資源節約水平方面有所改善，但總體提升幅度并不大，依靠資源消耗的農業生產方式沒有得到根本改變，需要進一步優化農業生產要素配置、提高資源利用效率。

在環境友好方面，2018年得分達到峰值0.528 6后開始下降，生態退化的趨勢尚未得到有效遏制。相較于2010年，2019年黃河流域在單位耕地面積的化肥量B7、塑料薄膜使用量B8以及農業成災率B9上均有所上升。究其原因，可能是由于糧食生產需求日益增長，化肥、塑料薄膜等農業材料被過度使用。而農業化肥的大量使用又進一步導致農業成災率居高不下［14］，各種因素的共同作用，導致黃河流域農業發展環境友好水平處于倒退狀態。

在質量高效方面，黃河流域的得分呈穩步上升趨勢，由2010年的0.230 9上升至2019年的0.420 0，累計增幅約82%。具體來看，黃河流域整體在質量高效A3的5個評價指標方面均有提高。其中，單位面積綠色食品標識數量B15的上升幅度最大，累計增幅約193%；產業融合水平B14的增幅最小，年均增長率僅1.7%。據此，黃河流域應著重提高產業融合水平，著力構建產業交叉融合的現代化農業產業體系，推動農業高質量深度融合發展。

在生活保障方面，2010年黃河流域的得分僅有0.226 8，而2019年 上 升 至0.656 9，累 計 增 幅 約190%，在4個準則層中增幅最大。具體來看，2010—2019年黃河流域農村居民人均可支配收入B16由0.52萬元上升至1.36萬元，恩格爾系數B17由38.62%下降至28.42%，農村人均現住房建筑面積B18由28.46 m2增長至38.85 m2。整體上，黃河流域農村居民在生活保障方面有了較大的改善，分析其原因可能主要得益于鄉村振興戰略的實施使得農業穩定發展、農民幸福安康，脫貧攻堅取得明顯成效。但從城鄉區域發展差距來看，部分地區發展不平衡、不充分的問題仍然突出，因而仍需將提高農村居民生活保障作為未來農業發展的重點。

3.3 黃河流域各省（自治區）農業綠色發展水平評價

為進一步分析黃河流域各省的農業綠色發展情況，本研究選取2010—2019年各省綜合得分對其農業綠色發展情況進行分析。由表2可知，黃河流域農業綠色發展水平一直保持著下游地區＞中游地區＞上游地區。與2010年相比，流域內各省綜合得分均有不同幅度的上升。其中，山東省上升幅度最大，累計增幅約65.33%，其次分別是四川省（57.24%）、青海省（54.59%）和河南省（44.59%）。上升幅度最小的是甘肅省，10年間其得分累計增長0.016 2，累計增幅僅為4.64%。流域內農業綠色發展水平差距逐漸拉大，呈現出“強者愈強，弱者愈弱”的態勢。2010年綜合得分最高省與最低省之間僅相差0.154 6，2018年該差額上升至0.285 5，而在2019年差距高達0.344 8。因此，必須重視黃河流域區域的協同發展，避免造成流域內農業綠色發展水平出現兩極分化的趨勢。

從2019年各省農業綠色發展水平（表3）來看，在資源節約方面，下游地區體現出明顯優勢，流域內各省份得分呈現明顯的“斷層”現象。下游地區的山東、河南兩省得分均在0.65以上，而排名第3的四川省得分直線跌至0.55附近，遠低于前兩省。除去下游地區的山東、河南兩省，其余各省間的得分差異并不大。表明作為中國的糧食生產大省，山東和河南兩省農業結構安排合理，資源高效利用水平遠超黃河流域的其他各省，處于領先地位。其余省份應加快轉變落后、粗放、資源消耗型的傳統農業生產方式，鼓勵資源節約的現代化生產，提高資源利用效率，推廣循環型農業，保障農業的可持續發展。

表3 2019年4個準則層的評價結果及排序

在環境友好方面，各省份得分懸殊巨大，下游地區得分明顯低于中游和上游地區。四川省作為黃河上游的重要生態屏障，一直強調農業污染治理，有效扭轉了農村環境臟亂差的局面，得分最高，約是山東省的2.4倍。下游地區的山東和河南兩省雖然在其他3個方面均處于優勢，但由于同屬于糧食主產區，承擔了中國很大一部分的糧食生產任務，在農業生產過程中無形增加了對生態環境的壓力，兩省的農藥、化肥、塑料薄膜等農業材料的單位使用量遠超流域內平均值，其得分也充分表明兩省的農業發展很大程度上是以犧牲環境為代價的。

在質量高效方面，雖然黃河流域整體上有了較大提升，但從2019年情況來看，各省在質量高效方面的得分仍然偏低，僅有下游地區情況較佳。其中，排名最后的內蒙古得分僅為0.214 7，流域內50%以上的省份得分在0.5以下。整體而言，黃河流域各省份農業發展質量不容樂觀。比較各項指標，糧食單產、單位耕地面積增加值以及農業勞動力生產率是各省間差異的主要來源。就2019年各項指標得分最高省份與最低省份之間的差異來看，河南省的糧食單產約是青海省的4.8倍，山東省的單位耕地面積增加值約是內蒙古的5.1倍，山東省的農業勞動生產率約是甘肅省的2.5倍，反映出上游和中游地區在單位耕地面積的糧食產量、單位耕地面積增加值等方面存在很大提升空間。此外，雖然產業融合水平、綠色食品數量在省間的差距并不明顯，但其主要是由于流域內水平普遍較低。因此，加快打造農產品綠色生產鏈，推動產業融合發展，也是黃河流域提高農業發展質量的重要任務。

在生活保障方面，下游地區整體表現偏好。河南省排名第1，與2010年相比，農村居民人均可支配收入翻了近3倍，全省農村居民人均可支配收入增長速度已逐漸超越相應的城鎮居民的增長速度。山東省排名第2，由于新型農業主體與小農戶之間的利益聯合機制日趨完善，顯著帶動了農民增收。得分較低的省份主要集中在區域經濟發展整體相對落后的西北地區，如甘肅省、青海省、寧夏。其中，甘肅省得分最低，僅為0.420 4，是黃河流域內惟一一個直至2019年農村居民人均可支配收入仍未超過萬元的省份。由于農產品生產成本高昂、效率低下、流通不便，“難買”和“賤賣”的問題長期制約著當地農業發展和農民增收。此外，受當地經濟和產業鏈的影響，農民借貸不便，農業投資風險大、周期長、利潤薄，嚴重影響了當地農產品供給能力。因此與其他省份相比，甘肅省農業在為人民提供生活保障的能力方面存在明顯不足。

3.4 黃河流域農業綠色發展空間差異

為了進一步探論黃河流域農業綠色發展水平空間差異，本研究運用泰爾指數及其分解測度區域間和區域內農業綠色發展水平的差異程度。依據式（14）至式（17），計算泰爾指數，結果見表4。

從總體差異來看，總泰爾指數T整體呈現“上升-下降-上升”的3階段發展趨勢，具體表現為：2010—2015年T穩步增長，增幅約為77%，年均增長率達12.83%。2015—2016年T表現為下降趨勢，由0.021 8下降至0.019 2，降幅明顯。2016年以后T開始小幅上升，增速相對放緩，年均增長率約為2.3%，不到2010—2015年年均增長率的1/5。但在2019年，T達到了10年間的最高點（0.029 0），僅在1年間增幅就高達41.5%。總泰爾指數T的變化表明黃河流域農業綠色發展空間差異更多地表現為逐年擴大，雖然在2015—2016年曾出現過短期的縮小趨勢，但在2019年又迅速回升。

從組間差異來看，2010—2019年組間差異的泰爾指數Tb呈現波動上升，主要演變趨勢為：2010—2015年Tb穩步上升，由0.006 7上升至0.013 9，增幅約為107.5%，年均增長率約為17.9%。2015—2016年Tb出現小幅回落，由0.013 9下降至0.012 8。2016年以后Tb有微弱的上升勢頭但增長緩慢，直到2018—2019年，Tb由0.013 5迅速攀升至0.016 7。組間差異的泰爾指數表明上、中、下游之間的差距僅在2016年有所縮小且程度不大，因此，組間差異逐漸增大是近年來黃河流域農業綠色發展的主要趨勢。

從組內差異來看，組內差異的泰爾指數Tw波動趨勢較為復雜。2010—2013年Tw依次經歷了上升-下降-上升的變化過程，但4年間的變化幅度并不明顯。2013—2016年，除在2015年略有回升，Tw總體呈下降趨勢。2016年以后，Tw下降的趨勢發生逆轉，在2017和2018年分別上升至0.006 5和0.007 0，后又在2019年上升至0.012 3。總體來看，Tw在10年間變化頻繁且規律不明顯，在2019年時達到峰值。

從差異來源及貢獻率看，黃河流域整體農業綠色發展的空間差異主要來源于組間差異。表4表明2010年Tw與Tb對總體的貢獻率差距并不明顯，分別為45.68%和54.32%。但2011年以后，兩者貢獻率之間的差距明顯拉大。2019年Tw貢獻率為42.41%，相比與2010年下降了7.16%；而Tb貢獻率為57.59%，相比2010年上升了6.02%，組間差異的貢獻率明顯高于組內差異。而組內差異的主要來源是上游地區內部的差異，上游地區的差異顯著高于中游和下游地區。2010—2019年上游地區的泰爾指數先后呈現“M”型和“U”型的發展趨勢，尤其是在2018—2019年增幅明顯，其對組內差異的貢獻率雖然與2010年相比有所下降，但依然顯著高于中游和下游地區。

表4 Si的泰爾指數及貢獻率

總體而言，2010—2019年黃河流域Si的泰爾指數在0.01～0.03波動，農業綠色發展水平的空間差異在研究年份內整體呈擴大趨勢。雖然自2018年以來組內差異的貢獻率有所上升，組間差異的貢獻率有所下降，但組間差異始終大于組內差異，組間差異仍是總體差異的差主要來源，縮小上、中、下游之間的差異是實現黃河流域農業綠色協同發展的主要路徑。

4 小結與討論

4.1 小結

本研究基于黃河流域9個省份2010—2019年的面板數據，在現有評價體系的基礎上，從資源節約、環境友好、質量高效和生活保障4個方面，運用熵權-TOPSIS法及泰爾指數對黃河流域農業綠色發展水平及空間差異進行評價，得出以下結論。

1）從指標權重來看。質量高效是黃河流域農業綠色發展過程中的首要關鍵指標。提升農業發展質量是黃河流域農業綠色發展的重點工作，也是實現農業綠色轉型的關鍵方向。

2）從流域整體情況來看。2010—2019年黃河流域農業綠色發展水平保持趨穩遞增態勢，綜合得分由0.328 4上升至0.459 4。流域內農業綠色發展水平差距逐漸拉大，逐漸呈現“強者愈強，弱者愈弱”的態勢。

3）從2019年各省情況來看。黃河流域各省優勢與短板并存，農業綠色發展不平衡不充分問題仍然存在，需更加注重均衡發展。

4）從泰爾指數及其分解情況來看。組間差異始終大于組內差異，黃河流域上、中、下游之間的差異相比區域內差異更為顯著，縮小上、中、下游之間的差異是實現黃河流域農業綠色協同發展的主要路徑。

4.2 討論

近年來，隨著新發展理念的持續落地見效，黃河流域農業綠色發展水平整體穩步上升，但區域之間仍存在較大差距，農業綠色發展不平衡不充分問題依然突出，各省應注重各方面的均衡發展。例如，山東省和河南省在資源節約、質量高效、生活保障3個方面的排名靠前，但在環境友好方面位處于劣勢，在未來的農業生產中，應將生態環境保護作為工作重點。陜西省雖然在環境友好方面處于優勢地位，但在資源節約方面排名較為落后，因此在注重生態保護的同時，也需兼顧農業發展中的資源節約及經濟收益。

農業高質量發展是目前黃河流域最主要的短板，流域內各省應加快打造農產品綠色生產鏈，促進產業融合發展，注重農產品質量效益，提升品牌影響力。此外，由于組間差異是黃河流域總體差異的主要來源。因此，黃河上、中、下游間應加強優勢互補、資源共享，合理布局農業區域，因地制宜發揮地方優勢，共同探索農業協同發展新路徑，提高農業綠色發展綜合水平。