農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤關系研究
——基于黃河流域9省的實證分析

薛選登，馮譽萱

（河南科技大學商學院，河南 洛陽 471000）

0 引 言

高質量發展是全面建設社會主義現代化國家的首要任務，農業高質量發展是高質量發展的基礎和關鍵，水是農業的命脈，水資源的高效利用是農業高質量發展的重要環節。黃河流域是我國重要的農業生產基地和生態保護區，推進黃河流域農業高質量發展和生態保護，事關我國經濟社會發展和生態安全。數據顯示，2020年，黃河流域水資源總量為6 493.67 億m3，農業用水占比高達68.8%，高于全國平均水平2.8 個百分點。巨大的農業水資源消耗已成為黃河流域突出的生態問題，因此，如何實現農業高質量發展與農業用水相匹配已成為新時代背景下迫切需要解決的問題。

農業水足跡能夠對農業生產過程中的真實耗水量進行量化，是衡量農作物消耗水資源總量的重要指標[1]，農業水足跡不僅改變了農業水資源消耗采用農田灌溉用水量衡量的傳統模式，還拓寬農業水資源管理的范疇。農業水足跡在研究范圍上，主要集中在全國[2]、河流[3]及省際[4]范圍；在測度方法上大致分為2類：一是測量生產與消費過程中農業對水資源消耗和影響的物理指標，包括農業藍水足跡、農業綠水足跡和農業灰水足跡；二是運用“自上而下”法和“自下而上”法進行測度，“自上而下”法在虛擬水貿易中廣泛運用[5]，“自下而上”法計算結果體現了消費結構對水足跡的影響，廣泛運用于計算農產品虛擬水含量中[6]。

脫鉤反映經濟發展與資源消耗的反向變動關系，用來闡述經濟發展與資源及能源消耗之間的依賴關系[7-9]。通過梳理相關文獻可知，多數學者采用脫鉤理論對經濟高質量發展與水資源兩者的關系展開研究[10]；而又有部分學者在水資源范圍上進行了進一步的探索，從水資源短缺和污水嚴重的雙重視角，對農業灰水足跡與農業經濟增長的脫鉤關系進行研究[11]。但是學術界關于農業高質量與農業水足跡脫鉤關系的研究較為稀缺。首先，現有研究從全國、省際及流域等角度進行研究，對黃河流域的研究相對較少；其次，現有研究多集中于經濟高質量發展與水資源利用兩者的關系，針對農業高質量發展與農業水足跡兩者關系的研究較少；第三，農業水足跡為研究農業用水狀況提供了新視角，其與脫鉤理論的有機結合也為保護環境和資源節約等方面做出有利貢獻，但已有研究多局限于對環境與經濟脫鉤狀態的客觀性闡述，涉及脫鉤狀態背后影響因素作用大小與趨勢的研究較少。

農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤能夠在最大限度內降低黃河流域農業高質量發展對農業水足跡的依賴程度，不僅滿足資源節約的需要，同時也符合環境保護的需求，進而在一定程度上推動農業高質量發展進程[12]。基于此，本文以黃河流域9 省作為研究對象，基于熵權TOPSIS 法構建農業高質量發展評價體系，評價黃河流域農業高質量發展水平，再運用Tapio 脫鉤模型得出農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤系數，并運用LMDI 模型將脫鉤驅動因素進行分解，探究其內在驅動因子作用大小與趨勢，為實現黃河流域農業高質量發展與農業水足跡的協調發展提供科學的依據。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 熵權TOPSIS法

第一步，歸一化。對優選指標原始數值xij作歸一化處理得到x′ij。

第二步，確定熵值。

其中：k= 1/lnm（當fij=0時，fijlnfij= 0）。

第三步，確定熵權。

第四步，確定最優、最劣方案與距離。

式中：Ki+=(K1+,K2+,…,Kn+)為最優方案；Ki-= (K1-,K2-,…,)為最劣方案；d+i為最優方案的距離；d-i為最劣方案的距離；D為相對距離；GDI為農業高質量發展水平。

1.1.2 Tapio彈性脫鉤模型

Tapio 彈性脫鉤模型建立農業高質量發展水平與農業水足跡脫鉤狀態的公式，構建的脫鉤模型公式為：

式中：e為脫鉤系數；ΔWF為農業水足跡變化率；ΔGDI為黃河流域各省農業高質量發展水平；WFt為第t期末的水足跡總量；WF0為基期水足跡的總量；GDIt為第t期末各省農業高質量發展水平；GDI0為基期各省農業高質量發展水平。

基于既往有關脫鉤指數劃分的參考文獻[13]，將脫鉤指數分為8種情況，如表1所示。

表1 基于Tapio模型的脫鉤狀態分類表Tab.1 Decoupling state classification table based on Tapio model

8種脫鉤狀態中，定義強脫鉤為“最理想脫鉤”狀態，該狀態下農業高質量發展與農業水足跡呈反比例的關系。定義弱脫鉤、擴張性連接、擴張性負脫鉤3種狀態為“中間狀態”，這3種狀態通常出現在農業發展的初期和中期，是粗放型農業向可持續發展農業轉型的過渡狀態，該階段會消耗大量的水資源，但仍能為農業發展帶來收益。定義弱脫鉤為“相對理想”狀態，該狀態也是同弱脫鉤、擴張性連接、擴張性負脫鉤3種狀態比較得出的理想狀態。定義強負脫鉤狀態為“最不理想”狀態，該狀態下農業高質量發展不能隨著資源的消耗而上升。定義弱負脫鉤、衰退性連接和衰退性脫鉤3種狀態為“比較不理想”狀態，雖然他們都能反映農業高質量發展與農業水足跡的雙重減弱關系，但衰退性脫鉤遠不及弱負脫鉤狀態。

1.1.3 LMDI脫鉤模型

本文參考已有研究[14,15]，采用指數分解法中的對數平均迪氏分解法(LMDI)從技術效應、規模經濟、常住人口3 個方面，進一步深化對黃河流域農業高質量發展水平與農業水足跡脫鉤驅動因素的分化與分析。對上述Tapio 彈性脫鉤模型進一步推導得到：

式中：WFi為農業水足跡總量；GDI為農業高質量發展水平；P為某地區常住人口。

對上式進行改寫：

式中：T=WFi/GDI為技術效應；L=GDI/P為規模經濟效應；P為人口規模效應。

“脫鉤”反應過程的趨向性，同時更強調“脫鉤”行為是一個調整的過程，需要一定周期和成本[16]。既往的研究中常將一年設置為一個周期，但技術發展、經濟規模等效應需要一定的時間才可以發揮相應的作用，因此該文將研究周期設置為兩年。農業水足跡變化量為ΔWF=WFt-WF0，可以進一步分解為以下3個變量：

式中：ΔWFT為技術效應變化對水足跡的影響的貢獻值；ΔWFL為規模經濟效應變化對水足跡的影響的貢獻值；ΔWFP為人口規模效應變化對水足跡的影響的貢獻值，若貢獻度為正，則為增量效應，反之則為減量效應。

結合上述式子，可以推導出農業高質量發展與農業水足跡脫鉤驅動效應分解模型：

式中：eT代表技術效應引起的脫鉤因子的變化；eL代表規模經濟引起的脫鉤因子的變化；eP代表人口規模引起的脫鉤因子變化。

1.2 指標體系與數據來源

1.2.1 農業高質量發展指標體系

農業高質量發展指標構建借鑒相關學者研究成果[17]，變量指標及說明如表2所示。

表2 黃河流域農業高質量發展評價指標體系Tab.2 Evaluation index system of agricultural high-quality development in the Yellow River Basin

在農業經濟發展的數量方面，主要體現在“創新”中的農業機械化水平、農業財政投入占比和農業科技人員情況，“協調”中的農業產業結構調整指數促進作用；在農業發展質量方面，主要體現在“共享”中的農民收入水平、公共衛生水平、城鎮化率和城鄉居民人均消費之比用以衡量民生的改善，“綠色”中的節水灌溉比重、萬元農業增加值電力消耗和化肥使用強度以衡量環境友好程度；在農業發展效益方面，黃河流域對外開放不斷深化、民生福利提高，經濟結構包括產業結構和城鄉二元結構兩個方面。“協調”中的城鄉二元結構用二元對比系數進行表征，“開放”中的利用農產品外貿依存度能夠反映黃河流域農業國際貿易結構由農產品外貿依存度表征。

1.2.2 數據來源

該文選取黃河流域9 省份作為研究對象，匯總并計算2010-2020年各類研究數據。

農業高質量發展指數各指標所使用的數據來源于《中國統計年鑒》《中國農村統計年鑒》及各省份統計年鑒，對于某一年份數據有缺失的采取插值法補齊。

農業用水量采用“自下而上”的方法，通過每單位農產品的虛擬水含量乘以農業產品產量計算[[18,19]。由于該文對水量足跡的計算是一個大致估算，因此研究期內每年單位農產品虛擬水含量均用相同的值表示。糧食作物、油料作物、棉花、水果等主要農作物單位產品虛擬水含量借鑒孫才志[[20,21]研究成果，具體數值見表3。

表3 黃河流域九省主要農產品單位質量虛擬水含量m3/kgTab.3 Virtual water content per unit mass of main agricultural products in nine provinces of the Yellow River Basin

2 實證分析

2.1 農業高質量發展水平測度

黃河流域9 省農業高質量發展水平結果見表4。對于2010-2020年，將2011-2012年定義為T1 時期，將2013-2014年定義為T2 時期，將2015-2016年定義為T3 時期，將2017-2018年定義為T4時期，將2019-2020年定義為T5時期。

表4 黃河流域9省農業高質量發展水平Tab.4 High quality development level of agriculture in nine provinces of the Yellow River Basin

根據圖1 和表4，整體來看，9 省區的農業高質量發展水平處于偏低水平，各省份在波動中緩慢上升，農業高質量發展水平呈現中西南低、東部高的空間格局。其中甘肅省、山東省和河南省農業高質量發展水平處于前三位置，甘肅省均值達到0.27，在9 省的農業高質量發展中處于第一位的水平，近年來甘肅省不斷轉變農業發展方式，積極轉化農業生產動力，落實鄉村振興戰略、統籌推進農業農村現代化發展[22]，為全省農業高質量發展打下了堅實的基礎。山東省和河南省在五個時期內農業高質量發展處于較平均水平，農業高質量發展穩中有升，這說明兩省整體發展趨勢較好，上升速度較快，有較大的未來發展空間。內蒙古區、陜西省和青海省這三省區農業高質量發展水平在黃河流域處于中等水平。山西省、寧夏區和四川省靠后，這3個省區農業高質量發展水平均值低于全流域均值0.256，這3 個省份的部分區域迫切需要農業轉型等一系列措施來實現農業高質量發展。

圖1 黃河流域 9省區農業高質量發展水平Fig.1 High quality development level of agriculture in 9 provinces and regions of the Yellow River Basin

2.2 黃河流域9省農業水足跡的變化

黃河流域農業水足跡構成如表5 所示，在這5 個時期中農業總水足跡處于持續上升趨勢，其中，棉花水足跡總量在五個時期內呈現出持續下降趨勢，油料作物、糧食作物與水果水足跡則均呈現上升趨勢，糧食作物總水足跡占比達到93.94%，在農業總水足跡中占比最大，水果總水足跡次之，占比為3.4%。

表5 黃河流域9省農業水足跡構成Tab.5 Composition of agricultural water footprint in nine provinces of the Yellow River Basin

黃河流域9 省人均水足跡均值為405.35 m3，最高值為T4時期。農業水足跡匱乏指數總體呈現先增加后下降趨勢，在T3 時期達到峰值，也就是說T3 時期黃河流域9 省區的水資源最為匱乏，在T1時期水資源壓力最輕。原因是T1時期處于農業發展初期，盡管在這個時期會消耗大量的水資源，但是農業發展規模有限，所以水資源消耗不會有很大的壓力，但隨著經濟的發展進入到T3 時期，水資源消耗不能伴隨著農業規模的擴大而匹配，因而達到水資源壓力最大狀態，2016年以后隨著黃河流域高質量發展概念的提出，各省份采取提高節水技術等相應的措施，以達到高質量發展，此時水資源的消耗會相應減少。在這5 個時期，雖然自T3 時期后農業水資源的壓力得以緩解，但該指標數值使依然非常大，這說明目前農業用水總量遠遠不能為當前的生產提供符合現實的需求。水資源利用效率一直保持1%的水平，這代表當前農業用水效率仍然不高且承受非常大的壓力。

2.3 農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤關系

利用ArcGIS10.2 軟件將黃河流域九省5 個時間段的脫鉤狀態進行可視化分析，展示黃河流域九省脫鉤狀態的空間差異（圖2）。再由表6 結合圖2 可知，黃河流域9 省區農業高質量發展與水資源消耗之間的脫鉤變化，具體如圖2 所示。

圖2 黃河流域農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤狀態空間格局Fig.2 Spatial pattern of decoupling state between agricultural high-quality development and agricultural water footprint in the Yellow River Basin

表6 5個時期黃河流域各省份總體脫鉤狀態分析Tab.6 Analysis of the decoupling status of provinces in the Yellow River Basin during the five periods

2.3.1 時間維度較為平穩

整體上看，5個時期內有3個省區達到強脫鉤的“最理想”狀態，保持相對穩定狀態，除T1 和T5 時期沒有達到“最理想”狀態，在T2、T3 和T4 時期均達到“最理想”狀態。自《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》成為黃河流域生態保護和高質量發展工作的執行原則以來，在質量和效率這兩個方面上極大地推動了黃河流域農業高質量發展與農業水足跡相匹配。然而強負脫鉤的“最不理想”狀態也貫穿了五個時期，部分地區農業發展形勢變革不完全，農業高質量發展與農業水足跡的關系難以匹配，難以有效推動黃河流域農業高質量發展進程。

2.3.2 地區空間差異明顯

黃河流域9省脫鉤呈現出不同的態勢，脫鉤狀態大致呈現“中西南低，東部高”，不同省區表現出的脫鉤狀態存在明顯差異。山東省5個時期均保持弱脫鉤的“相對理想”狀態；甘肅省、寧夏區、內蒙古區、山西省和河南省一半以上的時期達到弱脫鉤的“相對理想”狀態；四川省將近一半的時期處于強負脫鉤的“最不理想”狀態，但是該省最終達到弱脫鉤的“相對理想”狀態；寧夏區在弱脫鉤和強負脫鉤中波動，最終處于強負脫鉤的“最不理想”狀態。

山東省在這5 個時期一直處于弱脫鉤的“相對理想”狀態，相對于其余8個省份農業高質量發展與農業水足跡的鏈接耦合趨勢較弱，這與一開始該省份依靠農業發展有一定的聯系。河南省由強負脫鉤進入弱脫鉤，這表明在T1 時期河南省農業發展處于衰退時期，隨著農業的發展，農業水足跡消耗也隨之增多，進入到“相對理想”狀態。內蒙古區除T2 時期為強負脫鉤狀態的“最不理想”狀態，其余4個時期均達到弱脫鉤的“較為理想”狀態。陜西省和山西省這兩個省份農業脫鉤狀態在5個時期內由擴張性負脫鉤的“中間狀態”逐步進入到弱脫鉤的“相對理想”狀態，并且分別在T2、T3和T4時期達到強脫鉤的“最理想”狀態。寧夏區在這5個時期內從弱脫鉤逐步向強負脫鉤過渡，即：“最不理想”狀態。甘肅省在這5個時期由“弱脫鉤—強負脫鉤—弱脫鉤”狀態，這表明在T3 和T4 時期，隨著農業的進一步發展，甘肅省不能滿足當地對于水資源的需求。四川省在T1、T2、T3 和T4 這4 個時期處于強負脫鉤狀態，在T5 時期達到弱脫鉤狀態，因為2008年農業農村部加快建立生態補償制度，2011年四川省部分縣區明確執行該政策，但是由于補償不公平、標準偏低和管理體系不健全，出現了環境治理效果不明顯和后續農業高質量發展進程較慢等問題，導致了四川省農業高質量發展水平處于持續的“最不理想”狀態，2019年，四川省實施《黃河流域干支流“一河（湖）一策”方案》，確保黃河流域四川段農業水資源利用達到理想狀態，因此T5 時期達到了“較為理想階段”。

2.4 脫鉤驅動因素分析

本文運用LMDI 模型對脫鉤進行驅動因素分解，3 個因素在5個時期內的作用結果見圖3。

圖3 5個時期脫鉤驅動因子變化Fig.3 Changes of decoupling driving factors in the five periods

2.4.1 技術效應脫鉤因子

技術效應脫鉤因子除個別時期外，其余時期均為負向驅動因子。5個時期內，驅動效應絕對值逐年段上升，但增長幅度不大。這表明在該因子的作用下農業高質量發展水平增長速度低于農業水足跡的增長速度。與中部和東部沿海地區相比，青海、寧夏和甘肅等地區受地理位置等因素的制約，農業水足跡總量較少，進而技術改進脫鉤因素影響并不明顯。在農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤關系中，由于黃河流域9省區生產技術水平差異，技術效應脫鉤驅動因子發揮的驅動作用不盡相同。黃河流域是我國主要的農業生產區，作為耗水大戶，應大力推廣先進節水技術，更好地實現節水技術現代化。

2.4.2 規模經濟脫鉤因子

規模經濟脫鉤因子除青海省和四川省外，其余7 省在5 個時期內均為正向驅動因子。且5個時期規模經濟脫鉤因子的絕對值較小，也說明該因子對農業高質量發展與農業水足跡產生一定的抑制作用。規模經濟增加時，農業水足跡增長速度放緩，規模經濟減小時，農業水足跡增長速度回升。多年來黃河流域采取粗放式農業，資源承載能力達到極大值，該種經濟模式與新常態要求無法匹配，因此農業高質量發展要滿足人民更高層次的需要。

2.4.3 人口規模脫鉤因子

人口規模脫鉤因子除個別時期外，其余時期均為正向驅動因子。但是由于5個時期內因子絕對值較小，也說明人口數量脫鉤驅動因子對整體脫鉤關系的影響較為微弱，人口數量的變動一直處于相對穩定的狀態。其中甘肅省和山西省在這5個時期中eP一直為負，這表明人口規模的擴大為農業水足跡作出的貢獻小于為農業高質量發展作出的貢獻，進而加速了農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤。而其他7省在節水政策的調整下，對于農業用水的把控具有嚴格性，從而人口規模驅動效應變化因子對于脫鉤整體影響并不顯著。黃河流域從各省視角觀察，可以看到黃河流域整體農業用水與農業高質量發展的脫鉤狀態整體偏弱，但正逐步向好發展。

3 結論與政策建議

3.1 結 論

該文通過測度黃河流域農業高質量發展水平與農業水足跡的脫鉤關系，采用LMDI 模型對脫鉤進行驅動因素分解，主要結論如下：

（1）從農業水足跡總量來看，黃河流域農業水足跡總量在2010-2020年間持續上升，但農業用水效率并沒有達到預期的效果，水資源匱乏指數一直大于1，說明目前農業用水總量尚未滿足當前的生產需求。農業水足跡不斷提高，并且綜合各個水足跡相關指標表明，黃河流域農業用水效率不斷提高，但農業用水仍承受一定的壓力。

（2）從農業高質量發展水平來看，黃河流域農業高質量發展水平由于各自的資源稟賦、地理位置及農業發展水平的不同，9省區的農業高質量發展水平處于偏低水平，各省份在波動中緩慢上升，農業高質量發展水平呈現“中西南低、東部高”的空間格局。甘肅省、河南省和山東省發展趨勢良好，內蒙古區、陜西省和青海省處于中等水平，山西省、寧夏區和四川省水平仍需提升。

（3）從農業高質量發展與農業水足跡的脫鉤關系來看，黃河流域9省農業脫鉤呈現不同趨勢。從時間維度看，脫鉤變化較為平穩，整體上有變強的趨勢；從空間維度看，地區空間差異明顯，脫鉤狀態大致呈現“中西南低，東部高”，不同省區表現出的脫鉤狀態存在明顯差異。山東省5個時期均保持弱脫鉤的“相對理想”狀態；甘肅省、寧夏區、內蒙古區、山西省和河南省一半以上的時期達到弱脫鉤的“相對理想”狀態；四川省將近一半的時期處于強負脫鉤的“最不理想”狀態，但是該省最終達到弱脫鉤的“相對理想”狀態；寧夏區在弱脫鉤和強負脫鉤中波動，最終處于強負脫鉤的“最不理想”狀態。

（4）從分解的脫鉤因子來看，技術效應脫鉤因子屬于負向脫鉤因子，規模經濟脫鉤因子屬于正向驅動因子，人口規模驅動因子屬于正向驅動因子。5個時期內，技術效應驅動因子絕對值逐年段上升，但增長幅度不大；規模經濟脫鉤因子絕對值較小，也說明該因子對農業高質量發展與農業水足跡產生一定的抑制作用，規模經濟增加時，農業水足跡增長速度放緩，規模經濟減小時，農業水足跡增長速度回升；人口數量脫鉤驅動因子對整體脫鉤關系的影響較為微弱，但正逐步向好發展。

3.2 政策建議

基于上述結論，本文提出以下政策建議：

（1）明確發展定位，推廣節水技術。避免粗放式大開發有針對性地推進各省份農業高質量發展，持續推進灌區現代化改造，規模化推進管道灌溉技術，將提高農業灌溉效率與效益落到實處。加大力度推進節水技術的創新，使節水產業不斷壯大，應用先進技術，實現技術性節水，使黃河流域農業水資源的集約利用能力不斷提升，從而提高流域水資源的承載能力。

（2）調整農業用水布局，界定最優農業規模。對農業發展區作出資源環境承載能力判斷，助力黃河流域農業高質量發展，進而形成綠色農業。具體來說，陜西省在提升農業質量和效益方面要注意綠色發展，因地制宜，加快發展旱作節水和生態循環農業，彌補黃河流域農業高質量發展的不足之處。四川省政府應統籌兼顧，優化資源配置，在保障農業高質量發展的同時，將資源適度向農業低質區傾斜，以高帶低，充分發揮其輻射作用，縮小地區間農業發展差距，進而實現四川省農業高質量發展水平。要形成綠色、循環、低碳的生產方式，將綠色發展理念和綠色生活方式與生活習慣成為人民的自覺行動。

（3）發揮輻射作用，劃分功能區域。縮小各省區之間農業發展差距，對于農業發展轉變不完全的省份采取不同的措施。具體地說，對于上游地區，如：寧夏區依托其資源富集的區位優勢，引黃灌溉便利，并且以新概念現代節水農業試點為基礎，繼續加強“三園兩中心”建設，提升現代化農業園區和中心建設水平，引領農業高質量發展，積極尋找一二三產相融合的新發展模式，推動特色產業布局區域化和經營規模化。對于中游地區，如：陜西省發揮農業適度規模經營和具有品牌效應的示范作用，進一步推動農業發展的規模化與品牌化。創建黃河流域9省的合作交流平臺，建立跨省協作機制，優化農業資源配置，共同推進沿黃城市的生態保護。對于下游地區，要保持農業高質量發展，要重視農業污染和農業產業轉型升級等政策的出臺，加大對下游兩城市農業發展的支持力度。