基于耦合模型的新疆農業生態環境與經濟協調發展研究

張翠燕　孫傳國　王鵬程*

(1 塔里木大學經濟與管理學院， 新疆 阿拉爾 843300)(2 塔里木大學人文學院， 新疆 阿拉爾 843300)

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基于耦合模型的新疆農業生態環境與經濟協調發展研究

張翠燕1孫傳國2王鵬程1*

(1 塔里木大學經濟與管理學院， 新疆 阿拉爾 843300)(2 塔里木大學人文學院， 新疆 阿拉爾 843300)

為研究區域農業生態環境與經濟協調發展的動態演變過程，以新疆地區2000～2013年的統計數據為基礎，通過構建耦合模型，評價農業生態環境與農業經濟發展的協調狀況。研究結果表明：新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度呈波動狀態，并且呈現先下降后上升的變化趨勢，耦合發展度從協調發展、低水平發展、輕度失調發展、低水平協調發展再度更替為協調發展，2000～2002年新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度呈現協調發展，2003～2009年新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度從低水平發展到輕度失調發展更替變化，其中2004年耦合發展度達到最小值，2010～2013年新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度再次過渡為協調發展，耦合發展度的變化可以看出人們逐漸意識到農業生態環境與經濟同步發展的重要性，通過構建資源節約型的農業經濟體系促使兩者耦合趨于協調, 以保障區域經濟的可持續發展。

新疆； 農業生態環境； 農業經濟系統； 耦合發展度

1　引言

農業生態壞境與農業經濟系統耦合的研究對于實現生態環境與經濟的可持續發展，建立友好型生態經濟發展模式具有重要意義。

國內已有很多學者對農業生態經濟系統耦合協調關系進行了分析和實證研究，高志剛等(2010)構建了新疆干旱區生態與經濟系統耦合發展的評判模型、標準和指標體系，分析新疆各地州生態環境與經濟耦合發展模式[1]；劉新平等(2010)評價新疆農業生態與經濟系統的耦合發展度, 探討農業資源循環利用與農業經濟、環境協調發展的良性運行機制[2]；任志遠等(2011)從可持續發展的角度闡釋農業生態環境與經濟發展耦合關系并構建耦合模型[3]；李苒等(2014)依據協同論的理念構建耦合發展模型，從而評價生態環境與經濟發展的協調狀況[4]。

相關研究加深了我們對農業生態環境與農業經濟系統協調發展重要性的認識，不過從現有的一些研究來看，多集中于研究生態環境與經濟系統的耦合關系，而較少通過研究農業生態環境與農業經濟系統間的耦合關系來提出加強對農業面污染的治理，為評判新疆農業生態環境與經濟協調發展的耦合狀況，同時為了提高研究結果的可靠性與精確性，本文選取2000～2013年新疆的統計數據，通過構建農業生態經濟耦合模型來分析農業生態環境與農業經濟系統的耦合關系，以及對農業生態環境與農業經濟系統協調發展度進行評判，旨在為干旱區農業生態環境的保護利用與修復提供科學依據。

2　研究區概況

2.1自然環境狀況

新疆簡稱“新”，位于我國西北部，處于東經73°40′至96°23′、北 緯34°25′至49°10′之間，常年氣候干燥，降雨量較少，屬于典型的溫帶大陸干燥氣候，2013年新疆的平均降水量為176. 8 mm，年平均氣溫10. 6 ℃，平均日照數2 842. 3 h，疆內綠洲多分布在河流流域和盆地邊緣地帶，其面積約占全疆總面積的5%，是比較典型的綠洲干旱區，新疆土地總面積為16 648. 97×104hm2，其中耕地面積為412. 46×104hm2，占全疆土地總面積的2. 48%，2013年新疆化肥施用量為2. 03 ×106t，增長5. 5%，地膜使用量為1. 76×105t，但年回收使用率卻不足10%,農藥使用量為2. 13×104t,農業生產活動的日漸加劇，使得新疆生態環境脆弱性顯著。高濃度農藥、化肥以及殘膜嚴重破壞土壤的再生產能力，威脅并破壞新疆農業生產環境、自然環境和農業生產的可持續發展，已成為制約新疆農業現代化發展的重大瓶頸。

2.2社會經濟發展狀況

2013年新疆生產總值為8 360. 24億元，第一產業值為1 468. 3億元，占總值的17. 6%，第二產業值為3 776. 98億元，占總值的45. 2%，第三產業值為3 114. 96億元，占總值的37. 2%，三次產業結構比為46. 2：16. 3：37. 5。近年來，新疆經濟快速發展，但與全國平均水平相比仍有差距，與同期國家產業結構相比產業結構不合理，還有待于做進一步的調整，第一產業比重過大，二、三產業相對薄弱，整體產業結構不合理。新疆處于沙漠邊緣綠洲地區，由于大力發展經濟與不合理的資源開發，造成荒漠面積迅速擴增，生態環境的脆弱性顯著。

新疆于2015年被定位為“絲綢之路經濟帶核心區”，與中亞五國都同處于歐亞板塊的中心地帶，都屬于生態脆弱區，都是荒漠半荒漠地帶，水資源都比較短缺，均是以農牧業為主；未來在干旱區農業的可持續發展、生態環境的保護與修復等領域面臨著共同課題。

3　農業生態環境與經濟耦合評價模型

3.1農業生態環境與經濟耦合關系原理

耦合度[2]是指描述系統發展過程中各序參量之間協同作用的強弱程度，協同論認為系統走向有序取決于系統內部各子系統之間的協同作用，系統耦合是指兩個(或兩個以上)子系統具有互相親和的趨勢，當耦合協調發展到一定程度時，它們可以上升到一個新的高度，耦合模型的運用，可以更好的分析與評判新疆農業生態環境與農業經濟系統耦合的階段特征與未來發展趨勢。

3.2數學模型介紹

農業生態經濟系統間的耦合關系越協調, 其耦合水平亦越高，從數學角度來講, 利用代表函數之間的離差來衡量, 離差越小協調程度越高, 反之則越低，建立的農業生態環境綜合評價函數公式為：

(1)

式中: i 為描述農業生態環境系統的指標個數, ai 為指標權重, xi 為描述生態環境系統的第i個指標的標準化數值，由此計算得出的生態環境綜合指數越高, 表明生態環境狀況越良好, 反之則越差，建立的農業經濟綜合評價函數公式為:

(2)

式中: i 為描述農業經濟發展的指標個數, bi 為指標權重, yi 為描述農業經濟發展的第i 個指標的標準化數值，由此計算得出的農業經濟發展綜合指數越高, 表明發展水平越高, 反之則越低。如前所述：f ( x ) 與g ( y ) 的離差越小越好, 用離差系數Cv 表示, 即公式:

(3)

(4)

式中: C 為耦合度, k 為調節系數, 一般

2≤k≤5, 取k= 2。

為進一步反映農業生態經濟系統的整體發展水平, 構造農業生態經濟耦合發展度公式:

(5)

式中: D 為耦合發展度，若耦合發展度越高, 則表明農業生態環境與農業經濟發展的總體水平越高, 也表明農業生態環境與農業經濟系統之間的耦合關系越和諧。

3.3評判標準

在新疆經濟與技術高速發展的今天，過度開荒造田、放牧以及粗放型的農業生產活動必然會造成自然資源的過度消耗與農業生態環境的極度污染，對于生態系統比較脆弱的新疆尤為顯著，因此在兩大系統耦合發展評判標準的劃分中, 既要充分考慮農業經濟發展水平, 又要考慮生態環境的可持續發展，為了精確反映生態環境與農業經濟系統的耦合關系以及兩者的耦合發展水平, 利用均勻分布函數判定新疆農業生態環境與農業經濟系統耦合發展評判標準和基本類型[3](如表1所示)。

表1　農業生態環境與經濟協調發展的分類及評判標準

3.4指標體系構建與數據來源說明

本文在參考劉新平[2]等學者理論分析的基礎上，將新疆農業生態經濟系統分為農業生態環境系統與農業經濟系統兩子系統，并構建新疆農業生態經濟耦合發展綜合評價指標體系[2-5](如表2所示)，選取的指標體系既可以充分反映新疆農業生態經濟系統的特性，又要考慮選取指標的代表性和數據的可獲取性。本文選取的數據來源于2001～2014《新疆統計年鑒》。

表2　農業生態經濟耦合發展的評價指標體系

續表2

項 目指 標農業經濟子系統農業人口比重Y1人均GDPY2第一產業比重Y3種植業占農業產值比重Y4畜牧業占農業產值比重Y5林業占農業產值比重Y6漁業占農業產值比重Y7有效灌溉面積比重Y8農牧民人均純收入Y9

4　耦合協調評價的實證分析

4.1農業生態環境與經濟綜合水平

本文選用2000～2013年新疆的面板數據，第一步, 對原始數據進行標準化處理；第二步, 運用熵值法確定各指標權重；最后通過逐步計算得出農業生態環境綜合指數F 、農業經濟發展綜合指數G及耦合發展度D 。

出于消除各指標數量單位差異的考慮，首先對各指標原始數據進行無量綱化處理，指標值越大，表明對系統發展越有利, 則采用正向指標計算公式進行處理；反之則采用負向指標計算公式進行標準化處理。計算公式如下：

(6)

為避免主觀賦值帶來的偏差，運用熵值法計算各個指標的權重，第i個指標的熵可定義為：

(7)

fijLnfij=0)在指標熵值確定后,就可根據下列公式來計算第i個指標的權重：

(8)

式中：wi為指標權重，m代表子系統指標總數，依據上式計算得出各指標權重，隨后即可依照式(1)、式(2)、式(4)與式(5)逐步計算，分別得出農業生態環境綜合指數F、農業經濟綜合指數G、耦合度C及耦合發展度D(如表3所示)。

表3　2000～2013年新疆農業生態經濟耦合發展水平的計算結果

續表3

年份生態環境綜合指數F農業經濟綜合指數G耦合發展度D耦合發展度水平分類G/F基本類型20050.34350.34140.5852輕度失調發展0.9938輕度失調發展磨合型20060.37180.33850.5953輕度失調發展0.9106輕度失調發展磨合型20070.37520.40480.6241低水平發展1.0789低水平協調發展同步型20080.37330.44320.6366低水平發展1.1872低水平協調發展同步型20090.34890.51400.6447低水平發展1.4731低水平協調發展生態滯后型20100.56750.48720.7241協調發展0.8585協調發展同步型20110.49950.48530.7016協調發展0.9715協調發展同步型20120.51170.49630.7099協調發展0.9699協調發展同步型20130.52290.56260.7362協調發展1.0759協調發展同步型

注：數據來源于2001～2014《新疆統計年鑒》

4.2農業生態環境與經濟耦合協調關系

本文通過對新疆2000～2013年的統計數據進行計算與分析分別得出生態環境綜合指數F、農業經濟綜合指數G以及耦合發展度D，從表4可以看出；新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度呈波動狀態不斷發生變化，并且呈現先下降后上升的變化趨勢，耦合發展度從協調發展、低水平發展、輕度失調發展、低水平協調發展再輪回到協調發展，2000～2002年新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度呈現協調發展，2003～2009年新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度從低水平發展到輕度失調發展更替變化，其中2004年耦合發展度達到最小值，2010～2013年新疆農業生態環境與經濟系統耦合發展度再次過渡為協調發展，耦合發展度的變化可以看出人們逐漸意識到保護農業生態環境的重要性，并開始致力于農業生態環境與農業經濟的同步發展。

4.3農業生態環境與經濟耦合發展度

新疆農業生態環境與經濟系統整體處于波動狀態，如圖1所示；新疆近14年來農業生態環境與經濟系統耦合發展度呈波動狀態，由此可得隨著新疆人口不斷增加以及產業結構不斷調整，過度開荒造田、放牧以及粗放型的農業生產活動導致新疆生態環境極度脆弱，隨著生態環境與經濟友好可持續發展戰略的提出，退耕還林、植樹造林及沙漠治理等試圖改善農業生態環境,但生態環境惡化的改變速度緩慢，其效益短期內較難顯現,從生態環境擬合曲線可以反映出, 時間序列上表現為波動上升，總體上生態環境在逐步得到改善。

圖1　新疆農業生態經濟系統耦合發展度

5　結論與建議

2000～2013年新疆農業生態環境與經濟系統耦合度呈波動狀態，隨著新疆經濟和科技的快速發展,農業生產活動的逐步加劇以及化肥、地膜、農藥的超負荷量使用, 導致新疆農業生態環境污染問題日益嚴重，2004年農業環境指數以及耦合發展度達到最小值，其后隨著人們環境保護意識的增強以及政府相關農業環境保護政策的出臺，新疆的生態環境綜合狀況得到些許改善,農業生態環境與經濟的耦合關系不斷加強，但耦合協調發展仍面臨巨大壓力，農業經濟與生態環境的協調發展將極其艱難，應當明確農業生態環境與農業經濟是一個相對協調發展的過程，要正確看待兩者耦合協調發展的演變趨勢,探討影響兩者耦合協調發展的因素，通過構建資源節約型、環境友好型的農業經濟體系促使兩者耦合趨于協調, 以保障區域經濟平穩、健康、可持續發展。

綜上可知，新疆農業生態環境與農業經濟協調發展仍面臨巨大挑戰，從農戶角度來講，應提高農民農業耕地質量保護意識，加強田間管理，積極響應政府提出的“零化肥增長行動”，從政府層面來講，應大力加強農業生態治理，在政策上向農業廢棄物的回收與循環利用傾斜，同時完善相關規章制度，通過制定生態環境紅線來對農業生態環境的破壞者加以約束，做到從方方面面加大對農業生態環境的改善，實現農業高產優質高效可持續發展，達到農業生態環境與農業經濟的良性循環。

[1]高志剛,沈君.新疆典型區域經濟與環境協調發展評價與預測研究[J].干旱區資源與環境 ,2010,24(2):2-4.

[2]劉新平,孟梅.新疆農業生態經濟協調發展耦合關系分析[J].新疆農業科學,2010,47(5):1002-1008.

[3]任志遠,徐茜,楊忍.基于耦合模型的陜西省農業生態環境與經濟協調發展研究[J].干旱區資源與環境,2011,25(12):14-19.

[4]李苒,曹明明,胡勝,等.基于耦合模型的生態環境與經濟協調發展研究——以榆林市為例[J].西北大學學報(自然科學版),2014,44(2):285-291.

[5]袁榴艷,楊改河,馮永忠.干旱區生態與經濟系統耦合發展模式評判[J].西北農林科技大學學報(自然科學版),2007,35(11):41-47.

Based on the Coupling Model of Xinjiang Agriculture Ecological Environment and Economy Coordinated Development Research

Zhang Cuiyan1Sun Chuanguo2Wang Pengcheng1*

(1 College of Economics and Management, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)(2 College of Humanities and Arts, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

In order to study the dynamic evolution process between regional agricultural ecological environment and coordinated development economy, this paper, on the basis of the statistical data from 2000 to 2013 of Xinjiang, evaluates the coordinated development situation of the agricultural ecological environment and agricultural economy development by building coupling model. The research shows that the coupling development degree of Xinjiang agricultural ecological environment and economic system fluctuates, and changes from rising first to decline after. The coupling development varies from coordinated development, low level development, mildly imbalanced development, low level coordinated development to coordinated development. In 2000～2002, Xinjiang agricultural ecological environment and economic system present coordinated development. In 2003～2009, the coupling development of Xinjiang agricultural ecological environment and economic system takes turns from low level development to mildly imbalanced development. And in 2004, the coupling development degree reaches its minimum level. From 2010 to 2013, Xinjiang agricultural ecological environment and economic system coupling degree again presents the coordinated development. The changes of the coupling development degree show that people gradually become to realize the importance of agricultural ecological environment coordinated development with economy by building resources-saving agricultural economic system to promote the coupling development and to ensure the sustainable development of regional economy.

Xinjiang; agricultural ecological environment; agricultural economy system; coupling degree of development

2015-04-17

國家社科一般項目-環塔里木區域經濟協調發展研究(項目編號：12BJL084)。

張翠燕(1987-)，女，2014級碩士生，研究方向為區域經濟。E-mail：yanlingzhang.hi@163.com

*為通訊作者E-mail：pengchengw@126.com

1009-0568(2016)01-0049-07

F327

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.01.009