中國區域經濟-科技-農業現代化-生態環境耦合度空間差異分析

張紅麗， 仝文靜

(1.石河子大學經濟與管理學院，新疆石河子 832000； 2.石河子大學農業現代化研究中心，新疆石河子 832000)

我國國民經濟和社會發展“十三五”(2016—2020年)規劃綱要提出創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念和增強發展協調性的主要目標，以確保全面建成小康社會，而農業現代化是全面實現小康的基礎?！度珖r業現代化規劃(2016—2020年)》中對目前我國農業現代化發展方向作出了明確的判斷，指出農業的根本出路在于現代化，農業現代化在“十三五”時期仍處于發展短板階段，存在重要的戰略機遇，因此必須圍繞創新、協調、綠色的新發展理念，加快推動農業現代化的發展，以形成內部協調，與經濟發展、科技創新和生態環境發展水平相適應的農業產業布局，確保全面建成小康社會，促進我國經濟整體協調發展。在2017年10月18日召開的中國共產黨第十九次全國代表大會開幕式上，習近平總書記明確提出必須堅定不移地發展創新、協調、綠色、開放、共享的新理念是新時代中國的基本發展方略，推動農業現代化同步發展，不斷增強我國的經濟實力和綜合國力。因此，本研究建立經濟、科技、農業現代化與生態環境4個系統，分析其綜合發展水平及耦合度，發現經濟、科技、農業現代化與生態環境協調發展中存在的問題，為經濟、科技、農業現代化與生態環境的協調發展提供科學依據。美國經濟學家Grossman等在1995年最早提出經濟和環境之間的關系[1]，在經濟學家Kuznets于1955年提出“庫茲涅茨曲線”的基礎上提出了“環境庫茲涅茨曲線”假說，表明環境質量和經濟增長之間有著倒“U”形關系，即隨著經濟的增長，環境污染會隨之增加，而到了某一拐點，隨著經濟的持續增長，環境污染處于下降狀態。Mingworth最先提出使用物理學中容量耦合系數理論建立耦合度模型，并對經濟增長、生態環境和科技進行了測算，發現科技進步有利于生態環境的保護[2]。國內學者對于經濟、科技、農業現代化與生態環境進行了研究，在內容方面，楊武等構建科技創新和經濟發展的耦合模型，分析兩者之間的相互作用，發現科技創新與經濟增長的協同發展對經濟產出有重要作用[3]；何宜慶等對中部六省農業現代化與經濟發展運用耦合度模型進行測算分析，發現農業現代化與區域經濟基本協調發展[4]；姜磊等從經濟、城市、社會、環境4個方面對長江中游城市群進行耦合度空間差異分析，發現城市之間耦合度差異逐年減小[5]；牛敏杰等從經濟、資源、生態、科技4個方面進行評價和空間差異分析，進而確定農業現代化發展的方向[6]；董明濤對我國31個省份的科技創新資源配置與農業現代化的協調發展進行測算，發現各省份的協調度存在明顯的區域分布，存在東、中、西地區遞減的狀態[7]；張榮天等運用改進的熵值法對泛長三角地區的經濟發展與生態環境進行耦合協調分析[8]；吳丹等構建科技-經濟-生態系統協調度評價指標體系，采用灰色關聯分析法、投影尋蹤法和協調度模型，綜合評價我國不同時期科技-經濟-生態系統的綜合發展水平[9]。在研究方法和模型上，多采用函數協調度[10]、灰色GM(1.1)模型[11]、耦合協調度模型[12]、模糊隸屬函數[13]等模型。通過文獻梳理，發現在研究內容上側重于經濟和生態系統、經濟和科技系統或是單一系統的研究，缺乏在獨立分析單個子系統的基礎上對4個系統進行綜合協調分析，指標細化程度不足；在方法模型上，缺乏將模型與地理信息系統(GIS)技術相結合進行經濟、科技、農業現代化與生態環境4個系統協調發展的空間差異分析。因此，本研究在已有成果的基礎上，基于科學性、代表性、數據的可獲得性等原則，參考文獻[14-16]構建經濟、科技、農業現代化與生態環境四大系統的綜合評價指標體系(表1)。運用綜合評價方法測算出30個省域經濟、科技、農業現代化與生態環境4個系統的綜合得分，再采用耦合度模型測度出4個系統的協調發展度，分析我國30個省域經濟、科技、農業現代化與生態環境4個系統協調發展的空間分布特征，進而提出我國不同區域經濟、科技、農業現代化與生態環境協調發展的建議，以期為我國區域發展提供科學依據。

表1 經濟-科技-農業現代化-生態環境評價指標

1 指標體系與耦合模型

1.1 數據來源與指標體系的構建

本研究選取2006—2015年全國30個省域(不含西藏自治區、香港特別行政區、澳門特別行政區及臺灣)，數據主要來源于2007—2016年《中國統計年鑒》《中國區域統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國科技統計年鑒》及各省域統計年鑒等，個別缺失的數據使用插值法補齊。

1.2 數據標準化與權重

首先，由于各個指標的單位不統一，因此在進行計算前須要對其進行標準化處理，把指標的絕對值計算處理為相對值，由于正向指標和負向指標數值代表的含義不同，因此對于正負指標用不同的算法進行數據標準化處理，公式如下：

(1)

式中：xij′表示標準化值；xij表示第i地區第j項指標值；max(xij) 表示第i地區第j項指標值中的最大值；min(xij)表示第i地區第j項指標值中的最小值。

其次，計算第j項指標下i地區指標值的比重yij，公式如下：

(2)

由此可以建立1個指標值的比重矩陣Y={yij}m×n。

再次，計算第j項指標的熵值ej和效用值dj，公式如下：

(3)

dj=1-ej。

(4)

最后，計算第j項指標的權重wj，公式如下：

(5)

1.3 發展度模型

得出權重后，便可以計算2006—2015年30個省域4個系統的綜合得分值，公式如下：

(6)

1.4 耦合度模型

(7)

式中：C表示耦合度，0≤C≤1，當耦合度越高，越接近1時，表示耦合程度越好，耦合度為0時，表示系統之間無關聯。

2 實證分析

2.1 各系統的空間分布分析

取2006—2015年30個省域每個系統綜合得分的均值制作GIS空間分布圖(圖1)。

經濟發展和科技2個系統在空間發展水平上相似，皮爾遜相關性檢驗也表明這2個系統呈正向相關關系。從經濟發展水平分布來看，經濟發展水平較高的省域分布在華東、華北地區；經濟發展水平落后的區域主要集中在西北、西南等遠離經濟發達中心的省域，符合區域經濟發展地域分布。經濟發展在空間分布上呈現由經濟發達區域向四周發散的現象，莫蘭指數檢驗也表明存在明顯的空間自相關關系?？萍及l展水平最高的是廣東省，其次主要分布在華東、華北地區，科技發展水平落后的西南、西北地區也屬于經濟落后地區，與其經濟發展水平同步。可見科技與經濟深度融合，科技已成為經濟發展的第一動力，經濟水平的提高是科技發展的基礎，反之，科技水平的提升也帶動著經濟水平的不斷上升。

從農業現代化發展水平來看，高發展水平的山東、河北、河南、湖南、新疆等省域都是我國的農業大省，與經濟發展水平不一致；較高發展水平的東北、長江中下游大部分地區農業現代化發展呈現出連片分布的演進態勢，與經濟發展基本保持同步；而發展水平較低的青海、貴州、重慶、甘肅等省域由于自然地理條件復雜多變，農業現代化發展水平相對落后，與經濟發展水平極不匹配。

從生態環境發展水平來看，西北地區仍為生態環境發展過程中的“重災區”，其余各省域生態環境發展水平在空間上表現為隨機分布，經濟發展高水平的地區中只有北京市屬于生態環境優良的地區；然而，經濟發展落后的海南省、四川省等則屬于生態環境發展較好的地區。

2.2 各系統之間的差異分析

2006—2015年我國30個省域經濟、科技、農業現代化、生態環境綜合得分均值和變差系數見圖2。

從30個省域的綜合得分均值來看，4個系統中生態環境系統的綜合得分最高，為0.564，經濟、科技、農業現代化的綜合得分較低，在0.212～0.339之間，總體來說，經濟、科技、農業現代化的發展處在較低水平。從變差系數來看，4個系統中生態環境系統的變差系數最小，為0.190，說明各省域之間生態環境發展水平差異不大，較高的均值也表明各省域的生態環境處于良好的發展狀態；其余3個系統的變差系數在 0.385～0.962之間，科技系統變差系數最大，說明各省域之間科技發展水平差異明顯。

2.3 耦合度的空間分布

2006、2010、2015年我國30個省域經濟、科技、農業現代化、生態環境耦合度的空間分布見圖3。

由圖3可知，全國區域耦合程度差異十分明顯，高耦合度區域集中分布在華東地區大部、華北地區的北京市、天津市及東北地區的遼寧省，屬于協調發展程度較高的地區，與經濟發展水平分布基本吻合； 低耦合度區域主要分布于西北地區及

西南的云貴等經濟水平落后但生態環境較好的地區。從2006—2015年30個省域的動態變化看，山東省、浙江省、江蘇省的耦合度一直處于最優水平，且山東省處于不斷上升狀態；安徽、河南、湖北、廣東、甘肅、寧夏、新疆等省域從總體上看耦合度水平處于上升態勢，青海省耦合度一直處于最低水平且一直為下降狀態，其余地區耦合度水平在波動中下降。各地區耦合度空間分布存在差異的原因可能是華東、華北等地均處于經濟發達區域，在地理位置、經濟條件、科技發展方面都優于西北、西南地區，但生態環境方面經濟發展水平較高的華東、華北地區中只有北京市屬于生態環境優良的地區；相反經濟發展落后的海南省、四川省等生態環境發展較好；農業現代化方面，發展水平較高的山東、河北、河南、湖南、新疆等省域經濟不能達到與之相匹配的發展水平；發展水平較低的青海、貴州、重慶、甘肅等地由于自然地理條件復雜多變，農業現代化發展水平相對落后，與經濟發展水平不相匹配，導致各地區的耦合度空間分布存在較大差異。本研究還對我國30個省域的耦合度進行了Moran’s I指數檢驗，由空間自相關可知，Moran’s I>0，各地區耦合度空間分布呈現正自相關，越接近1，自相關性越強；Moran’s I<0，則各地區耦合度空間分布呈現負自相關，越接近-1，負自相關性越強；Moran’s I值接近0時，耦合度空間分布不存在自相關，表現為隨機分布。經檢驗，Moran’s I值在0.289～0.318之間波動，發現存在明顯的正向空間交互影響，耦合度的分布并不完全處于隨機狀態，而是受相近空間地區的行為影響，在空間上呈現出集聚現象(圖4)。

2.4 耦合度年際變化分析

2006—2015年30個省域耦合度的均值、最小值、最大值、標準差、變差系數見表2。

從總體趨勢看，2006—2015年30個省域的耦合度均值、最大值和最小值在2006—2009年處于下降狀態，2010年開始不斷處于上升狀態，說明耦合度從2010年開始在不斷改善。變差系數和標準差目的在于反映30個省域之間耦合度的差異，2006—2009年標準差和變差系數均在不斷上升，但標準差和變差系數變化率在不斷下降且波動幅度也在減?。?010—2015年標準差和變差系數趨于穩定，標準差和變差系數變化率波動幅度也逐漸處于下降趨勢，說明各省域之間耦合度差異逐漸減小，但標準差和變差系數只能簡單地反映各省域間的總體差異，因此，本研究采用核密度估計來更進一步分析30個省域耦合度的動態演變規律(圖5)。

從總體趨勢看，2006—2015年核密度曲線先下降后上升，表明全國30個省域的耦合度呈現先下降后上升的趨勢。2006—2010年核密度曲線向左向下移動且有變寬的趨勢，說明在此期間全國30個省域的耦合度在下降，且區域之間的差異在增加；2010—2015年核密度曲線開始向右向上移動，且有變窄的趨勢，表明全國30個省域的耦合度開始隨著時間的推移慢慢提高，區域間的差異也在逐漸減小。

表2 30個省域耦合度的描述性統計

3 結論與建議

本研究就我國30個省域建立區域經濟-科技-農業現代化-生態環境綜合評價指標體系，運用綜合評價方法測算出30個省域經濟、科技、農業現代化、生態環境等4個系統的綜合得分，再采用耦合度模型測度出4個系統的協調發展度，分析我國30個省域經濟、科技、農業現代化、生態環境等4個系統協調發展的空間分布特征，得出以下結論與啟示。

3.1 結論

3.1.1 從綜合發展水平看 經濟和科技2個系統的綜合發展水平在空間分布上相似，科技發展水平與其經濟發展水平同步，且經相關性檢驗也發現2個系統間呈正向相關關系，由此也可見科技是經濟發展的第一動力，經濟也是科技發展的基礎，兩者間有著互相促進的作用；從農業現代化發展水平來看，高發展水平的農業大省其農業現代化發展水平與經濟發展水平不一致；農業現代化發展水平與自然地理條件也有關，由于自然地理條件復雜多變，青海省、貴州省、重慶市、甘肅省等農業現代化發展水平相對落后，除重慶市經濟發展水平較高之外，其余省域與經濟發展水平較一致。從生態環境發展水平來看，各省域生態環境發展水平在空間上表現為隨機分布，經濟發展高水平的地區中只有北京市屬于生態環境優良的地區；然而，經濟發展落后的海南省、四川省等則屬于生態環境發展較好地區。

3.1.2 從耦合度的空間分布看 高耦合度區域集中分布在東部沿海一些經濟發展水平較好的地區；低耦合度區域主要分布于西北地區及西南的云貴等經濟水平落后但生態環境較好的地區，因此，這些地區在今后的經濟發展中要注重生態環境的保持。從時間跨度上看，2006—2015年高耦合度地區分布沒有發生較大變化，主要以山東省、江蘇省、浙江省、湖北省、遼寧省、廣東省、上海市為中心，向西部地區輻射，耦合度總體呈現東部沿海>中部>東北>西南>西北?？傮w上看，安徽、河南、湖北、廣東、甘肅、寧夏、新疆等省域的耦合度逐年上升，尤其是新疆維吾爾自治區、甘肅省、寧夏回族自治區，雖然一直處于低耦合度地區，但耦合度一直處在上升狀態；其余地區耦合度水平在波動中下降。

3.2 建議

3.2.1 提高各個系統的綜合發展水平，加強系統間的相互作用 綜上分析可知，農業現代化和生態環境發展與經濟科技發展極不匹配，因此，一是要在經濟發展過程中注意對環境的保護，不能以犧牲環境為代價發展經濟，堅定不移地發展創新、協調、綠色的新理念，加大環境保護力度，將綠色產業融入經濟發展全過程。二是要提高農業現代化水平：首先，增強農產品安全保障能力，加強農村服務業發展水平，推進農村一二三產業融合發展；其次，構建農業現代化經營體系，促進農業適度規模經營，培育新型經營主體，健全農業基礎設施和社會服務化體系；最后，推進農業技術裝備和信息化水平，加強農業科技自主創新，發展現代種業，加強農業培訓，提高農民知識水平，推進農業大數據應用，完善農業保障制度，促進農民增收，實現農業可持續發展。

3.2.2 優化區域間發展戰略 遵循差異化原則，對不同發展水平的區域采取不同的發展戰略，提升區域整體協調性，充分發揮中西部地區的資源優勢及東部地區區位優勢的帶動作用，從而改善區域間的發展不均衡，有利于縮小區域間的差異，使我國各個區域平衡、協調發展；對不同優勢地區制定不同的發展政策，從源頭上轉變經濟發展方式，加大力度優化各個系統的發展水平，從而提高經濟-科技-農業現代化-生態環境的耦合度。