吳起縣農業生態經濟結構耦合發展模式及耦合效應研究*

梁磊磊,姜志德,王繼軍,馮生元

(1.西北農林科技大學經管學院,陜西楊陵712100;2.中國科學院水利部水土保持研究所,陜西楊陵712100;3.安塞縣植保站,陜西 安塞 717400)

農業生態經濟耦合發展是一個綜合的復雜的系統工程,涉及到社會、經濟、生態等諸多方面[1]。耦合問題最初于20世紀80年代被提出來。20世紀90年代中期,任繼周等闡述系統耦合理論[2]。通過系統耦合可以擴大系統的生態與經濟效益,大大地提高生產力[2-5]。此后,國內外學者對農業生態系統耦合模式[6]和耦合效益[7]展開廣泛的研究,實證研究主要針對黑河流域農牧業耦合系統[8-10]。可見,通過農業生態經濟耦合,可大幅度提高農業生產水平并能取得良好的生態、經濟和社會效益。因此,建立適宜的農業生態經濟系統耦合發展模式,使農業資源的開發利用達到最佳運行狀態,是農業可持續發展的基礎。

吳起縣位于陜西省西北部,嚴酷的自然環境造成大部分地區自然經濟條件十分脆弱,這已成為當地土地資源可持續發展的主要障礙。20世紀末,國家實施退耕還林工程,改善了吳起縣的生態環境,農業用地得以養息,農業生產條件進一步提高,但整體上仍然以傳統單一的農業種植結構為主。由于農民大量使用化肥和農藥,造成耕地板結化,近年來,吳旗縣通過舍飼養羊,改變了農業生產結構,除基本口糧田外,壩地和梯田種的主要是苜蓿,用以供應舍飼養羊所需牧草。但坡地特別是遠山封育坡地的林草資源未得到合理的利用,使牧草資源大量閑置和浪費。2007年,吳起縣草地面積197 333 hm2,實際利用面積66 667 hm2,其中人工草地面積6 400 hm2,占總草地面積的33.8%。另一方面在退耕還林還草過程中,有些種草戶沒有養殖業,由于未建立起資源使用權轉讓機制,養殖戶原料短缺,非養殖戶資源浪費。這表明農業產業鏈條較短,林草產業及相關產業發展滯后,農業生態系統和農業經濟系統處于孤立的狀態。因此,無論從資源特征,還是從生態安全的要求出發來確定和調整其產業結構,耦合發展是其唯一的選擇,對于處理生態建設和農村經濟發展起著關鍵的作用。本文以陜西省吳起縣為例,建立吳起縣農業生態經濟系統耦合發展模式并分析生態經濟耦合效益,這對黃土高原丘陵溝壑區經濟發展和生態建設具有重要的參考價值。

1 研究區概況

吳起縣位于延安地區西北部,地理位置介于36°33′33″-37°24′27″N 與 107°28′57″-108°32′49″E之間。海拔 1 229～1 830.3 m,總面積3 791.5 km2,總耕地面積20 090 hm2,占吳起縣總面積的5.3%。吳起縣轄4鎮8鄉,全縣總人口125 616人,其中農業人口107 279人,占85.4%。屬于半干旱溫帶大陸性季風氣候,春季干旱多風,夏季旱澇相間,秋季溫涼濕潤,冬季寒冷干燥,年平均降水483.4 mm,年均無霜期146 d,年均日照時數為2 400 h,日平均6.6 h,日照百分率為54%,年平均氣溫7.8℃,極端最高氣溫37.1℃,極端最低氣溫-25.1℃。該縣屬于黃土高原丘陵溝壑區,地貌總體上以梁為主,山 、梁 、峁 、川 、澗 、溝 、谷并存,地勢東北部高,西南部低,可以以白于山為界,南側為梁峁狀丘陵區,約占總土地面積85%。北側為黃土梁澗區,約占總土地面積15%。土壤類型以黃土性土為主,占總土壤面積的97.6%,從總體上看,普遍存在堿、瘦、薄的特征,土壤肥力差,水土極易流失,加之傳統單一的農業種植結構,農民通過大量化肥、農藥的使用,在貧瘠的土地上掠奪式的開墾和經營著單產不足2 125 kg/hm2的糧食生產,造成土地退化,生產力下降,農民收入增長緩慢,這嚴重影響該地區的生態經濟建設。

2 農業生態經濟耦合發展結構

自退耕還林工程實施以來,黃土高原的農業生產結構發生本質的改變。土地資源的利用現狀除保證基本口糧田1.33 hm2外,全部退耕或休耕,植被覆蓋率以已達38.2%,生態環境有所好轉。但由于農業產業結構單一,替代產業和規模化經營發育不成熟,豐富的草牧業資源不能及時利用。因此,發展高效生態農業,在保護和改善生態環境的前提下,根據宜農則農,宜草則草,宜林則林的開發原則,調整傳統的農業生產結構,建立農業生態經濟結構耦合發展模式(圖1)。利用農業資源的時序性,使植物生產、動物生產和農產品加工形成產業鏈,有利于資源在年度的供需平衡和農村剩余勞動力的轉移。利用種植業、果蔬業和畜牧業之間優勢互補,使資源充分利用,減少市場風險。最終形成丘澗區、梁峁川區和丘陵溝壑區的綜合開發利用。實現產業結構、地域結構、空間結構和時序結構耦合,促進生態系統和經濟系統協調發展。依據吳起縣地理特征、水熱條件和生態建設的需要,配置農業資源,進行產業結構調整(表1),通過合理利用水土資源,林草植被恢復和替代產業培植及產業化經營,形成能流、物流、信息流、資源流和價值流耦合而成的高效生態經濟帶,解決資源短缺和浪費并存,最終實現受損生態系統的改善、資源的合理配置和生產系統的持續穩定發展[12]。

圖1 吳起縣農業生態經濟結構耦合發展模式

3 農業生態經濟結構耦合發展模式

依據其土地資源、產業結構和土地特征(表1),兼顧其他相關條件,吳起縣農業生態經濟耦合發展應遵循以下3大耦合發展模式,其建設的基本思路和內容如圖2所示。

(1)東北部丘原(澗)生態農業模式。該地區有固定的水利灌溉設施,坡度在25℃以下的有效灌溉面積450 hm2,占可耕種面積的12%,晝夜溫差大,光照充足,農業生產水平相對比較高,水資源豐富,擁有3個(周灣、邊墻渠、西效)水庫,面積 493.4 hm2占總水庫的75.7%,水質好,是大水利工程的主要灌溉區,是發展高效農業和設施農業最適宜的地區。采用先進的農業生產技術,高效合理利用有限的水土資源,利用節水灌溉技術來提高農田單產和水資源利用率,利用秸稈墊圈漚肥技術生產大量的有機肥提高土壤肥力,減少化肥的使用量,形成高效合理利用的現代生態農業發展模式。

(2)西北丘陵溝壑區林草恢復模式。坡度在35℃以下的山地和丘陵溝壑區,總面積96 400 hm2,占吳起縣可利用土地面積20.8%,屬黃綿土,有機質含量低,為0.5%～0.6%,肥力低,保水保肥差,水土流失嚴重,生態條件十分脆弱,不適合農業生產。恢復植被是這類地區生態建設的重點,大部分荒山荒坡和溝壑荒灘種植林草,重點發展生態經濟林和草地畜牧業。坡度在35℃以上的地區,進行人工造林,同時封山育林,利用植被的天然恢復能力,形成林草結合的植被群落,達到改善生態環境的目標。即提高植被覆蓋率,恢復生態系統,又增加了當地農民收入,最終形成土-草-畜、糧-經-飼一體化的農林牧耦合生態經濟模式。

表1 吳起縣土地資源和產業結構配置

(3)中南梁峁川地農果加工經營模式。以工業化的思維謀劃草畜產業和沙棘、杏果產業。先后引進延河、紫瑞和華聯錦園三家大型農產品加工企業,與宜興茗嶺茶廠合資的沙棘茶項目,基本上形成了農戶加基地、基地連公司、公司聯市場的產、加、銷一體化發展格局。按照這種產業化發展要求,重點培育以蔬菜、杏果、沙棘等特色農產品,通過農產品加工鏈條,形成草、羊、果、蔬為主的4大主導產業。最終形成以羊為主的牧草種植-養殖-肉類加工-銷售產業鏈,生態經濟林-果品加工-外銷配送,綠色蔬菜-加工-保鮮冷藏-外銷配送產業鏈等三大高效生態農業生產鏈。使農果加工經營模式成為互相耦合的生態經濟系統,推動區域生態、經濟和社會的快速持續協調發展。

4 農業生態經濟結構耦合發展的最佳生產模式及其效應

4.1 研究方法

在建立的農業耦合發展模式的基礎上,運用線性規劃及計算機軟件來調整吳起縣農業生態經濟結構;通過分析現行的農業生產結構,確定模型建立的基本原則、函數目標、系統決策變量,模型約束方程和參數,以獲得3類地區的最佳生產模式。建立的數學模型為:

式中:xj——決策變量;aij——約束條件中決策變量系數(或技術系數);bi——第i項資源限制量及生產限制量(約束方程右端);cj——目標函數中變量系數總產量或凈產值系數(或效益系數);f——決策目標。

圖2 吳起縣農業生態經濟結構耦合發展模式

函數的目標為保持最佳生態條件下獲得最好的經濟效益為目標。

4.2 數據來源

分別在東北丘原(澗)農林區、西北部丘陵溝壑牧林區和中南梁峁川地農果加工區內選取長城鄉、王洼鄉和吳起鎮3個地點,利用2007年吳起縣統計年鑒的數據,得到農業生產結構中各生產要素的數值,以及畜牧業收入占農業總收入的多少,種植業結構等指標。

4.3 結果與分析

4.3.1 東北部丘原(澗)農林區 以長城鄉為例,由于土地基礎條件好,水資源豐富,農業生產水平相對較高,以糧為主。所以本地區應該以糧食生產為主,以林業為重點,以畜牧業、果業為補充,實現農果耦合。2007年糧食作物、經濟作物、飼料作物的種植面積比為6.65∶1∶3.01,經耦合后得到最佳結果比為1.75∶1.34∶1(表2)。家畜結構中役畜的減少,這是農業生產向農業現代化發展的必然結果(表3)。2007年,種植業與養殖業經濟收益比值為0.63∶1,耦合后最佳結果變為5.88∶1,人均農民收入由耦合前2 106.6元增加到2 711.3元,增加28.7%(表 4)。

表2 三類鄉鎮生產結構耦合最佳前后三元種植結構 %

4.3.2 西北部丘陵溝壑牧林區 以王洼鄉為例,由于該地土地類型以坡、溝、梯為主,溝壑密度為2.59 km/km2,水土流失嚴重,侵蝕模數5 400 t/(km2?a)。為改善生態本地區應以畜牧業為主,糧食生產為基礎,山杏、油豆生產為補充,實現農牧耦合。2007年糧食作物、經濟作物、飼料作物的面積比為6.65∶1.12∶1,耦合后得到最佳結果比為1.92∶1∶5.52(表2)。畜牧業結構中,羊的數量由3 731只增加到15 670只,育肥牛數量由13只增加到56只(表3),這即滿足了當地草地的承載量,又增加了農民收入。2007年種植業與養殖業經濟收益比值為0.83∶1,耦合后最佳結果為1.15∶1,人均農民收入由耦合優化前2 129元增加到3 014.77元,增加46.1%(表4)。

表3 三類鄉鎮農業生產結構耦合最佳模式

4.3.3 中南梁峁川地農果加工區 以吳旗鎮為例,該地土地類型以坡、川為主,土壤結構良好,肥力、保水保肥性相對較高,土壤有機質含量0.6%～0.8%。在以糧食生產為基礎,以經濟林果(蘋果、山杏)為重點,以畜牧業為補充,以農產品加工業為紐帶,實現種養、加、農、工、商一體化生產,促進經濟生活的全面發展。2007年糧食作物、經濟作物、飼料作物的面積比為5.35∶1∶2,耦合后得到最佳結果比為2.66∶1∶5.04(表 2)。畜牧業結構中,羊的數量由14 178只減少到7 500只,育肥牛數量由160頭增加到320只(表3),這既滿足了當地草地的承載量,又增加了農民收入,林果業結構中,果林面積由868 hm2增加到950 hm2。2007年種植業與養殖業經濟收益比值為1.93∶1,耦合最佳結果為1.56∶1,人均農民收入由耦合前2 967.6元增加到5 347.75元,增加80.22%(表4)。

5 結 論

(1)目前吳起縣的農業生產仍然以單一的生產方式為主,農業生產布局不合理,市場要素配置不完善,農業生產和經營仍處于無序紊亂的狀態,導致農村經濟發展受到制約,主要表現為農民收入水平提高的不明顯。所以對農業資源進行重新配置由粗放低效向集約高效轉變,實現農業生態經濟耦合發展模式,發揮耦合效應是吳起縣可持續發展的必由之路。

表4 三類鄉鎮農業生產結構耦合最佳農業經濟收入結構

(2)農業生態經濟耦合發展模式,是要把生態環境的改善和農業產業化相協調,同時要有一定的層次性和時序性,通過農、林和牧之間品種的合理搭配,可增強區域農業產業與生態資源(量)一致性,進一步解決資源不足和資源浪費現象。

(3)利用線性規劃的方法,得到農業生態經濟耦合發展的最佳生產模式,包括東北部丘原(澗)農林區、西北部丘陵溝壑林牧區、中南梁峁川地農果加工區,發揮地域結構耦合效應,實現在生態環境保護的基礎上,農民生活水平得到大幅度地提高,有利于調動農民投入農業生產的積極性,推動整個地區的農業生態、經濟和社會的可持續發展。

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