四川省農業高質量發展與耕地利用效率時空耦合及機制

姜 月,翟有龍,李 謙

(1. 西華師范大學地理科學學院,四川 南充 637009;2. 西華師范大學商學院,四川 南充 637009)

【研究意義】作為國民經濟發展的重要基礎,農業高質量發展是經濟高質量發展的應有之義[1]。耕地利用效率反映農業生產過程中耕地與勞動力和資本等要素之間配置的合理程度及利用水平,理應遵循農業高質量發展要求[2]。隨著人口不斷增長和城鎮化工業化進程加快,耕地資源承受著高強度利用和長期超負荷運轉的雙重壓力,導致耕地地力下降、數量減少和質量退化等問題相繼出現,嚴重制約了農業高質量發展。由此,在我國由傳統農業向現代農業轉型發展的背景下以及耕地資源日益緊缺的客觀現實下,研究農業高質量發展與耕地利用效率的時空耦合特征及影響機制,對推進農業現代化和助力鄉村振興具有重要的理論意義和現實價值。【前人研究進展】目前學界對于農業高質量發展研究主要集中在內涵界定、測度評價、區域差異和實現路徑等方面。農業高質量發展是通過農業全要素生產率的提升實現農業可持續性與高效益性的發展[3]。農業高質量發展包含農業生產體系、經營體系和產業體系等[4]。盡管學術界對農業高質量發展看法不一,但普遍認為它是衍生于高質量發展的戰略要求,是在新發展理念引領下力求農業經濟提質增效的一種發展。鑒于此,大多數學者從新發展理念出發構建農業高質量發展的評價指標體系[5-6],也有學者構建包括農業經濟結構、產品質量、農民收入、農業生態質量和農民生活質量等多維度指標體系[7-8]。學者還對農業高質量發展的區域差異、實現路徑進行了探索。尹朝靜等[9]對2010—2018年中國農業高質量發展水平進行核算,認為中國農業高質量發展的總體區域差距不斷縮小;何紅光等[10]對全國1990—2014年農業經濟增長質量進行了測度,結果表明各省農業經濟增長質量的變化程度和發展均衡性均存在較大差異;董志勇等[11]提出通過完善土地集約化經營治理模式,建設新型農業主體,促進城鄉要素自由流動,提高農村核心產業競爭力來促進農業高質量發展;唐文浩[12]認為數字技術已成為推進農業農村高質量發展的新動能,并提出打造數字化特色產業、強化信息化基礎設施建設、提升農村居民數字素養等路徑。關于耕地利用效率的研究主要集中在耕地利用效率的測算、時空特征以及影響因素分析。學界普遍認為耕地利用效率是以耕地、勞動力、資本等為核心的多要素投入與產出的經濟、社會效益之間的關系,基于此,大多數學者采用SBM模型[13]、超效率DEA模型[14]對全國[15]、省域[16]、市域[17]的耕地利用效率測算,也有部分學者采用隨機前沿生產函數[17]和主成分分析測算耕地利用效率。在影響因素方面,包括自然條件、經濟發展水平、社會條件、農業生產條件、生態環境等[18-20]。隨著研究的深入,部分學者采用Tobit[20]、GWR[21]模型、地理探測器[13]等方法從微觀視角出發對影響因素進行分析。對于農業發展與耕地利用,學者多關注農業可持續發展與土地可持續利用[22-23],鮮有對農業高質量發展與耕地利用效率的關聯研究?！颈狙芯壳腥朦c】基于四川省21個市(州)面板數據,以2011—2021年作為研究時段,運用綜合評價法、超效率DEA模型、耦合協調度模型、核密度估計對研究區農業高質量發展水平與耕地利用效率時空耦合特征進行分析?！緮M解決的關鍵問題】從時空演變、耦合協調方面分析四川省21個市(州)農業高質量發展與耕地利用效率情況,并利用地理探測器探討其耦合協調發展的影響機制,以期為促進兩大系統協調發展和提升四川省農業高質量發展水平提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

四川省是我國西部經濟大省,更是我國的農業大省、資源大省。2020年,四川第一產業增加值在全國排位第一,第一產業對全省經濟增長的貢獻率達14.1%。全省鄉村人口眾多,據第七次全國人口普查主要數據顯示,鄉村人口達3620.9萬人,占全川人口的43.27%。但農村發展明顯落后于城市,推進現代化四川建設,最艱巨最繁重的任務依然在農村。四川省委十二屆二次全會上,推進農業現代化與建設農業強省被擺在突出位置。因此,揭示四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合關聯與機制,對開啟全面建設社會主義現代化四川新征程、推動治蜀興川再上新臺階具有重要意義。

1.2 數據來源

研究數據來源于《四川統計年鑒》、各市(州)《統計年鑒》、國民經濟和社會發展統計公報等,部分缺失數據采用插值法進行補全?？紤]到分析前后的一致性,本研究以2020年四川省行政區劃圖作為標準底圖,采用ArcGIS 10.8軟件進行空間分析。

1.3 指標體系構建

1.3.1 農業高質量發展水平評價指標選取 本研究以新發展理念為指導,在全面理解農業高質量發展的內涵以及指標可獲取情況下,參考已有研究成果[7-8],遵循系統性、層次性、代表性、可比性、可操作性原則,構建包含農業經濟發展動力、農業經濟結構優化、農業經濟協調發展、農業經濟系統穩定、農業經濟綠色發展、農業經濟成果及分配6個維度的指標體系(表1)。具體而言,農業經濟發展動力決定了農業的發展速度、效率與質量,是農業高質量發展的主要表現,選取勞動生產率、糧食產出率、農業機械化水平等指標表征。農業經濟結構能夠反映農業各產業部門及內部的組成,以及其相互之間的關系,包括投資結構、就業結構和產業結構,由農林牧漁業投資比重、農業產業結構指數等指標表征。農業經濟協調發展是農業高質量發展的內在要求,城鄉協調、產業協調都是農業經濟協調發展的重要內容,選取城鄉居民收入比、產業協調指數等指標表征。農業經濟系統穩定能夠反映在面對外部沖擊時農業經濟抵御風險的能力,對農業高質量發展至關重要,具體指標包括農業經濟增長率、農產品生產價格指數等。農業經濟綠色發展是有效克服資源環境約束瓶頸的重要手段,是農業高質量發展普遍形態,主要體現在資源消耗、環境保護、污染減排三個方面,由森林覆蓋率、農藥使用強度、化肥使用強度等多個指標表征。農業經濟成果及分配是農業高質量發展的根本目的,即讓農業發展成果和福利惠及全體人民,選取人均糧食產量、農村居民恩格爾系數、每千農村人口衛生床位數等指標表征。

表1 四川省農業高質量發展綜合評價指標體系

1.3.2 耕地利用效率評價指標選取 參考相關研究成果[13-14],耕地利用效率指標從投入和產出兩個角度切入,投入方面考慮土地、資本和勞動力,土地投入由人均耕地面積表示,資本投入由單位耕地面積農業機械總動力、單位耕地面積化肥使用量和單位耕地面積有效灌溉面積表示,勞動力投入由單位耕地面積農業從業人員表示。產出方面包括經濟效益和社會效益,分別由單位耕地面積農業產值和單位耕地面積糧食產量表示。

1.4 研究方法

1.4.1 超效率DEA模型 傳統的DEA模型無法在多個決策單元同時有效時對這些單元做進一步比較,Anderson和Petersen對傳統DEA模型進行改進,提出超效率DEA。該研究采用固定規模報酬條件下的投入導向模式[14],其線性規劃模型為:

(1)

(λj≥0,j=1,2,...,k,...,n;S-≥0)

式中,每一個決策單元代表1個市(州);θ表示決策單元的效率值;Xj和Yj分別表示決策單元j的投入與產出;λj為決策單元j的權重;S-和S+為松弛變量,θ值越大,效率越高。

1.4.2 核密度估計 核密度估計是用來估計隨機變量密度函數的非參數估計方法,其對模型的空間依賴性較弱,現常用來描述研究對象分布不均衡的現象[8]。假定隨機變量X的密度函數形式如下:

(2)

(3)

1.4.3 耦合協調度模型 耦合協調度模型主要用于分析兩種以上的系統間相互作用、協調協同的強弱程度[24]。耦合度可以反映系統之間相互依賴、相互制約的程度。協調度指耦合相互作用關系中良性耦合程度的大小,反映協調狀況的優劣。

(4)

式中,C為耦合度,取值區間為[0,1],數值越大表示農業高質量發展與耕地利用效率相互作用越強;U1、U2分別為農業高質量發展水平與耕地利用效率;T為農業高質量發展與耕地利用效率綜合發展指數;D為耦合協調度;α、β為待定系數,借鑒相關研究[24],取α=β=0.5。綜合耦合協調度值,對四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調類型及階段進行劃分(表2)。

表2 四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調類型劃分

1.4.4 地理探測器模型 地理探測器是從空間分異的角度分析地理對象之間的關系[13]。本研究采用因子探測分析四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調機制,公式如下:

(5)

2 結果與分析

2.1 四川省農業高質量發展與耕地利用效率時空特征

2.1.1 時間演變特征 (1)農業高質量發展時間變化?；陟刂捣y算各級指標權重,采用綜合評價法計算2011—2021年四川省21個市(州)農業高質量發展綜合指數值,將其導入Stata15.0軟件并繪制核密度分布圖(圖1)。2011—2021年四川省農業高質量發展水平略有下降后明顯提升,空間多極分化現象顯現。從核密度曲線波峰中心偏移位置看,曲線和主峰位置除了在2015年輕微左移和2019年大幅度右移外,大致保持右移態勢,說明四川省農業高質量發展水平略有下降后明顯提升。從波峰形態來看,主峰峰值下降,波峰逐漸變為扁而寬且由“單峰”向“多峰”轉變,說明四川省農業高質量發展呈明顯的擴散效應,極化現象減弱,多極分化逐漸顯現。從分布延展性來看,左側明顯向右縮進,說明四川省農業高質量發展低值區逐漸向中高值區轉化。

圖1 四川省農業高質量發展動態演進Fig.1 Dynamic evolution of high-quality agricultural development in Sichuan province

(2)耕地利用效率時間變化。采用超效率DEA模型計算2011—2021年四川省21個市(州)耕地利用效率,將其導入Stata15.0軟件并繪制核密度分布圖(圖2)。整體來看,四川省耕地利用效率先下降后逐步提升。從核密度曲線波峰中心偏移位置看,曲線和主峰位置除了在2015年左移外,整體向右推進,說明四川省耕地利用效率先下降后逐步提升。從波峰形態來看,主峰峰值下降,波峰呈“主峰+右側峰”變化且由“尖而窄”變為“扁而寬”,說明四川省耕地利用效率差異有所減小。從分布延展性來看,“右拖尾”逐漸放寬,說明四川省耕地利用效率空間非均衡性呈減弱之勢,耕地利用效率最高與最低區之間的絕對差距減小。

圖2 四川省耕地利用效率動態演進Fig.2 Dynamic evolution of cultivated land use efficiency in Sichuan province

2.1.2 空間演變格局 (1)農業高質量發展水平空間演變。借助ArcGIS10.8,采用自然斷點法將四川省農業高質量發展水平與耕地利用效率劃分為低、較低、中等、較高和高5個等級。整體來看,2011—2021年四川省農業高質量發展水平由單極向多極演變,空間上逐漸形成“成都平原最優,外圍分級鑲嵌”的格局。川西北高原地區生態環境薄弱,人均糧食產量低,農村居民恩格爾系數高,導致農業高質量發展水平提升緩慢,始終處于低水平階段。2011年全省農業高質量發展水平差異顯著,空間極化現象明顯,高水平區僅有成都1市,其得天獨厚的地理區位、發達經濟以及豐厚資源為農業生產發展提供了優越的條件;較高水平區主要集聚在以雅安、德陽、綿陽為主的成都平原,少量零散分布在川東北丘陵低山區和川南、攀西部分山區,如南充、內江和攀枝花;中等水平和較低水平區數量最多,包括宜賓、眉山、內江、達州、廣元等。到2013年較高水平區擴散增加,眉山、樂山躍入較高水平階段。到2017年雅安和攀枝花先后躍入高水平階段,空間多極分化格局出現輪廓,而隨著工業化、城鎮化的進程加快,部分地區農業勞動力遷移、耕地資源減少,中等和較低水平區開始增多,其中南充、德陽等轉為中等水平階段,自貢、廣元轉為較低水平階段,空間在川東北和川南邊緣地區呈“Z”字形分布,較高水平區集聚現象被打破。至2019年隨著鄉村振興戰略的實施,各級政府高度重視農業綜合生產能力和耕地保護與建設,全省農業高質量發展水平普遍提高,綿陽躍入高水平階段,眉山、南充、樂山躍入較高水平階段,達州、資陽躍入中等水平階段,涼山州躍入較低水平階段。到2021年空間多極分化特征明顯,主要呈現以成都、綿陽、雅安、樂山為主的成都平原核心區,內江為主的川南核心區和攀枝花為主的攀西核心區,至此“成都平原最優,外圍分級鑲嵌”的空間格局基本形成(圖3)。

圖3 2011—2021年四川省農業高質量發展空間格局Fig.3 Spatial pattern of high-quality agricultural development in Sichuan province from 2011 to 2021

(2)耕地利用效率空間演變。整體來看,四川省耕地利用效率空間格局與農業高質量發展水平具有趨同性。2011年全省耕地利用效率偏低且空間極化效應顯著,47.6%的地區屬于較低效率區,主要連片分布在以巴中、達州、廣安為主的川東北盆周山區和以宜賓、瀘州為主的川南山區;高效率區僅有成都1市,周邊被德陽、雅安等較高效率區,眉山、資陽、遂寧等較低效率區和川西北低效率區包圍。到2013年全省整體空間格局相對穩定,無明顯變化,雅安升入高效率階段,廣元轉為較低效率區。2015—2017年由于工業化、城鎮化進程加快,部分地區耕地被占,耕地經營規模減小,產出降低,耕地利用效率有所下降,樂山、內江轉為中等效率區。2019攀枝花升入高效率階段,空間多極分化現象顯現。到2021年受政策影響,各市(州)加強土地整治,有效限制了耕地的無序占用,全省耕地利用效率有所提升,眉山、德陽升入高效率階段,由此以成都、雅安、德陽、眉山為核心的高效率大面積隆起區,攀枝花為極核,外圍分級塌陷的空間格局逐漸形成(圖4)。

圖4 2011—2021年四川省耕地利用效率空間格局Fig.4 Spatial pattern of cultivated land use efficiency in Sichuan province from 2011 to 2021

2.2 四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調時空特征

2011—2021年四川省農業高質量發展水平與耕地利用效率耦合協調度由0.526提升至0.704,協調效應逐漸增強,整體經歷了“勉強協調、初級協調、中級協調”3個層次變化。利用SPSS 25對兩大系統的相關性做進一步驗證,得出兩者的Person相關系數為0.937(P<0.01),表明兩大系統指數顯著相關。從時序變化來看,四川省農業高質量發展水平與耕地利用效率耦合協調大致經歷了3個時期:①發展期(2011—2014年),耦合協調度從0.527提升至0.607,由勉強失調型過渡到初級協調階段。全省農業基礎設施建設滯后,大量的農藥化肥投入和勞動密集型農業發展方式導致農業高質量發展和耕地利用效率均處于較低水平。隨著經濟社會發展,農業投入增加,農業機械化水平提高,農業經濟穩步增長,兩大系統耦合協調度有所提升。②滯緩期(2015—2017年),耦合協調度從0.606變化至0.611,處于初級協調階段。隨著人民生活水平的提高,社會對農產品的需求量及結構也發生較大變化,而農業結構調整相對緩慢,難以滿足農業經濟發展的需要,農業高質量發展水平提升緩慢,并且農業資源短缺、自然環境脆弱以及早期經濟高速發展導致耕地“非農化”“非糧化”問題日益突出,耕地后備資源嚴重不足,客觀上抑制了兩系統的相互作用與良好協調發展。③提升期(2018—2021年),耦合協調度從0.628提升至0.704,由初級協調過渡到中級協調階段,表明兩系統逐漸優化。一方面,自“高質量發展”提出以來,全省加快推動農業經濟向高效率、有效供給、合理結構、綠色生態的質量增長轉型發展,農業高質量發展水平明顯提升,在一定程度上帶動了農業自身系統的優化,另一方面,在一系列糧食安全與耕地利用相關的政策出臺后,各級政府愈益重視耕地保護,逐漸將農業高質量發展與耕地資源可持續利用相結合,使兩系統關系更為緊密和協調(圖5)。

圖5 2011—2021年四川省農業高質量發展水平與耕地利用效率耦合協調度變化Fig.5 Changes in coupling coordination degree of high-quality agricultural development level and cultivated land utilization efficiency in Sichuan province from 2011 to 2021

從空間變化來看,成都市耦合協調度最高,耦合協調度均值為0.953,于2011年率先進入優質協調階段,雅安和攀枝花耦合協調度次之,分別于2015年、2017年步入優質協調階段,雅安農業資源消耗低,農業綠色發展穩中向好,農業高質量發展水平提升明顯;攀枝花光熱資源豐富,土地資源稟賦優越,農業機械化水平高,造就其發達的特色農業。綿陽、德陽、眉山、樂山、內江5市耦合協調度穩步提升,除綿陽(2019)外,其余4市均于2021年步入優質協調階段。其中綿陽、眉山、樂山、內江農業機械化水平不斷提高,糧食綜合生產能力持續增強,農業經濟結構不斷調整優化,由此有效促進了農業穩產、農民增收,農業發展進入高水平階段,促進了與耕地利用良好協調發展;德陽糧食種植規模不斷擴大,糧食產量提高,逐漸演變為耕地利用高效率區,為農業高質量發展提供了充足的要素支撐。廣安、巴中、瀘州耦合協調度較低且提升緩慢,僅在0.4～0.6之間變化,廣安、巴中受地形約束,區內耕地面積少,多為坡耕地,零碎分布,導致耕地機械化、規模化條件相對較差,始終屬于較低效率區,且受區位條件限制,兩市對人才、資本等吸引力較弱,農業勞動力老齡化、農村空心化趨勢加強,農業高質量發展后續支撐條件嚴重不足,農業發展水平始終較低;瀘州是全國白酒生產的基地,其耕地主要用于釀酒專用糧種植,耕地利用效率相對較低且提升緩慢。阿壩州和甘孜州耦合協調度有明顯的凹陷,兩州位于高海拔高原地區,耕地坡度大、耕層薄、肥力差,且地質災害點多面廣,農業高質量發展水平與耕地利用效率均處于墊底位置,由此耦合協調度最低,仍處于失調階段(圖6、表3)。

圖6 2011—2021年各市(州)農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調度變化Fig.6 Change in coupling coordination degree of high-quality agricultural development and cultivated land utilization efficiency in various cities (states) from 2011 to 2021

表3 2011—2021年各市(州)農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調類型變化

2.3 四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調影響機制分析

2.3.1 驅動因子選取 為探討影響四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調的主要驅動因子及作用機制,選取農業經濟協調指數(X1)、農業機械化水平(X2)、城鎮化水平(X3)、農業規?；潭?X4)和資源消耗強度(X5)5項指標作為探測因子,分別由種植業增加值與農業增加值之比、單位耕地面積農業機械總動力、城鎮化率、農作物播種面積與種植業就業人員之比和農業用地面積與農林牧漁業總產值之比表示。

2.3.2 探測結果分析 從探測結果可以看出,P值在不同階段均通過0.01顯著性水平檢驗,表明各驅動因子對四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調的影響具有較強顯著性,并且不同驅動因子的驅動力在不同時期具有差異性。具體來看,農業規模化程度的驅動力逐年增強,并成為對農業高質量發展與耕地利用效率協調發展影響作用最強的驅動因子,表明提高農業規?；綄Υ龠M兩大系統協調發展具有顯著影響。農業經濟協調指數的驅動力在研究初期較弱,但整體也呈上升趨勢,一是由于在一些偏遠山區和經濟落后地區,大量農村人口進城務工,導致勞動力流失造成耕地撂荒,二是由于農業生產條件不足,技術欠缺等原因,糧食作物經濟利益低下,導致經濟效益更高經濟作物取代糧食作物,但隨著2020年四川省落實堅決遏止耕地“非農化”的決策部署,糧食種植面積占比增加,農業經濟協調對兩大系統協調發展的驅動力有所提高。除此之外,資源消耗強度的驅動力也處于波動提升態勢。城鎮化水平的驅動作用早期較強,后期有所減弱,城市化推進可以加速農村剩余勞動力轉移,為農村土地規模化經營、農業規?；a提供支撐,也可以促進市場、人才、科技等要素的流動,這些均能有效促進農業高質量發展,但隨著城鎮的擴張,大量耕地不斷被占用,嚴重阻礙了農業高質量發展與耕地利用效率協調發展。農業機械化水平的驅動力也處于下降態勢,主要是隨著經濟社會的發展,各市(州)農業機械化水平均有不同程度的提升,農業機械化水平差異有所減小(表4)。

表4 四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調驅動因子探測結果

3 討 論

本研究認為農業高質量發展能夠帶來結構效應和技術效應,是提升耕地利用效率的重要推力,而高效的耕地利用能夠為農業發展提供充足的生產要素支撐,是促進農業高質量發展的重要途徑。隨著我國向現代化農業轉型的步伐加快以及在耕地保護形式日益嚴峻的客觀現實下,如何推動兩大系統協調發展是推動農業高質量發展與提高耕地利用效率的關鍵。本文著重探討了2011—2021年四川省21個市(州)農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調的時空演變特征,并利用地理探測器分析了兩大系統耦合協調發展的影響因素。研究表明,四川省農業高質量發展水平與耕地利用效率先略有下降后有所提升,空間演變具有趨同性,均存在“平原-高原”二元結構突出的特點;兩大系統耦合協調發展共經歷了“發展、滯緩、提升”3個時期,最終步入中級協調階段。從探測結果可知,農業規?；潭群唾Y源消耗強度的驅動力明顯提升,說明推進農業規?；洜I、降低資源消耗對促進農業高質量發展與耕地利用效率協調發展具有一定的積極作用。城鎮化水平的驅動力降低較為明顯,城市化推進對于農業高質量發展和耕地利用協調發展具有一定矛盾,耕地對于農業高質量發展的意義明顯大于對城市經濟發展的帶動作用,全省應該在穩定現有耕地規模,努力實現耕地數量不減少、質量有提高的基礎上合理推進城市化發展。

4 結 論

(1)2011—2021年四川省農業高質量發展水平與耕地利用效率均有所提升,農業高質量發展水平空間差異減小,整體由單極向多極演變,空間上形成“成都平原最優,外圍分級鑲嵌”的格局;耕地利用效率空間分布與農業高質量發展水平具有趨同性,形成“以成都、雅安、德陽、眉山為核心的高效率大面積隆起區,攀枝花為極核,外圍分級塌陷”的格局。

(2)四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調度由0.526提升至0.704,協調效應逐漸增強,整體經歷了“勉強協調、初級協調、中級協調”3個變化,從時間變化來看,大致可以分為發展期(2011—2014年)、滯緩期(2015—2017年)、提升期(2018—2021年)3個時期,從空間變化來看,成都于2011年率先步入優質協調階段,雅安和攀枝花分別于2015年、2017年步入優質協調階段,綿陽、德陽、眉山、樂山、內江耦合協調度平穩增長,除綿陽(2019年)外,其余4市均于2021年步入良好協調階段,而阿壩州、甘孜州和涼山州仍處于失調階段。

(3)不同驅動因子對四川省農業高質量發展與耕地利用效率耦合協調的影響均具有較強顯著性,并且具有一定差異。農業規?；潭鹊尿寗恿χ鹉暝鰪?成為影響作用最顯著的驅動因子,資源消耗強度和農業經濟協調指數的驅動力也有所提升,城鎮化水平、機械化水平的驅動力有所減弱。