關中農業生態經濟系統評估及時空演化研究

方 蘭，王雪瑩

(陜西師范大學 西北歷史環境與經濟社會發展研究院，陜西 西安 710119)

一、引言

關中地區位于陜西省中部，包括西安市、銅川市、寶雞市、咸陽市和渭南市，共54個縣(市、區)，總面積55623km2，常住人口2385.08萬人(2016年底)，占全省總人口的62.88%。關中地區平均海拔高度1025.85m，81.25%的地區海拔高度低于1500m，自北向南分別為渭北高原、關中平原和秦嶺山區[1]。關中地區是陜西省工業、農業較為發達且人口稠密的地區。2016年，關中地區國民生產總值為12525.19億元，比上年增長8.11%，占全省的64.56%，其中，第一產業總產值為1005.12億元，比上年增長4.93%，占全省的59.34%。關中地區2016年末耕地面積為1442980hm2，占全省的49.50%，平均每一鄉村人口占有耕地面積為0.10hm2。糧食播種面積為1639620hm2，占全省的53.43%，糧食產量為7458600t，占全省的60.72%。全省共32個糧食生產大縣，其中26個縣位于關中地區，其糧食播種面積和糧食產量均占全省糧食生產大縣的86.69%，糧食單產為4659.36kg/hm2，超過全省平均水平16.41%。2016年關中地區農業生產總值為1222億元，占全省的60.27%，其中，咸陽市占比最高，為22.36%。

關中地區是我國西部地區經濟基礎好、自然條件優越、人文歷史深厚、發展潛力較大的地區。2006年國家發改委《西部大開發“十一五規劃”》將關中地區列為商品糧基地建設工程之一[2]。2009年國家發改委《關中——天水經濟區發展規劃》，計劃將該區域打造為全國現代農業高技術產業基地，以楊凌國家級農業高新技術產業示范區為依托，發展新型農業生產方式[3]。國家發改委印發的《西部大開發“十三五規劃”》提出依托楊凌等國家農業科技園區推進農業科技成果的轉化[4]。2018年初，國家發改委、住建部聯合發布的關于印發關中平原城市群發展規劃的通知中提到，到2035年，西安國家中心城市和功能完備的城鎮體系全面建成，以軍民融合為特色的創新型產業體系基本建成[5]。2018年中央一號文件將鄉村振興作為今后一段時間我國新農村建設的目標[6]。多年連續多個政策文件表明，關中地區對我國西部發展具有重要的戰略意義，其農業發展則對帶動整個西部地區農業技術提高具有示范帶頭效應。因此，對關中地區農業生態經濟發展水平進行綜合評估，不僅有利于對其過去及當前的農業發展狀態進行整體評價和系統分析，同時還可以通過空間分布變化掌握關中農業未來的發展趨勢，對促進農業可持續發展有重要的現實意義。

二、研究綜述

農業生態經濟系統是生態和經濟的復合系統[7]，如何評價該系統的效益水平，不同的學者有不同的方法。有學者運用能值分析方法，評價計算了甘肅農業生態經濟系統的能值產投結構和能值指標，通過縱向和橫向的比較，分析了甘肅農業生態經濟系統的發展水平[8]。一些學者通過建立農業生態環境與農業經濟系統的綜合評價指標體系，構建了二者的耦合模型，并將該模型運用到不同的區域進行研究[9,10]。部分學者在利用結構方程模型的基礎上，結合研究區實際情況，設計了農業生態經濟系統耦合關系模型并進行分析[11,12]。有學者利用改進的DFSR(驅動力-狀態-響應)模型構建了農業生態經濟系統評價指標體系[13]。有學者運用層次分析法分析農業生態經濟系統效益評價體系，通過專家咨詢法、打分法等量化評價了農業生態經濟系統效益[14]。還有學者則借助GIS、RS工具綜合評估了農業生態經濟系統[15]，并對其進行空間分布的分析[16]。還有一些學者將地理信息系統運用到農業經濟的研究上，從時空的角度解釋農業經濟的變化。有學者采用主成分分析方法對研究區內現代農業發展水平進行綜合評價，并采用Moran’s Ⅰ指數全局和局部指標對鄰接區域農業發展水平的空間關聯性和集聚特性進行了分析[17]。一些學者構建了基于社會、生態、經濟的農業生態經濟綜合評價系統，采用主成分分析方法，對研究區內農業生態經濟系統的時空變異特征進行綜合分析[18]。

通過對已有層面的總結分析可以發現，國內學者對農業生態經濟系統的研究方法多樣，近年來越來越多的學者開始從空間的角度研究農業的相關內容。因此，本文旨在研究關中地區農業生態經濟水平，參照學者們構建的農業生態經濟系統，結合關中實際情況，測算近十年關中地區各市、縣(區、市)的農業生態經濟水平，并借助地理信息系統，從時空角度分析關中農業生態經濟水平的演化過程，并提出相應的政策建議。

三、指標選取、數據來源及研究方法

(一)指標選取

參照晏路明構建的農業生態經濟系統綜合評估體系[19]，并考慮數據的可得性，本文從總體層、狀態層、基準層、變量層和要素層五個層面構建了農業生態經濟系統綜合評估體系，如圖1所示?？傮w層是指整個體系的總目標，即農業生態經濟系統總水平指數；狀態層表示了總目標可以從農業自然資源生態環境水平、農業投入水平、農業產出水平、農民生活水平和農業經濟穩定性水平五個方面來衡量；基準層為對狀態層中每一方面的分類；變量層為基準層中各類對應的具體指標；要素層則為變量層對應的具體要素。整個體系不僅衡量了農業經濟水平，也考慮了生態環境的重要性，能夠在一定程度上反映研究區域農業可持續發展的情況。

(二)數據來源

本文研究了2007-2016年關中地區5市54縣(市、區)農業生態經濟系統總水平指數，所使用的數據來源于2007-2017年《陜西統計年鑒》及2017年《陜西區域統計年鑒》，其中，對于指標“鄉村年底農林牧漁業從業人員數量”，陜西省各市自2010年起不再統計，陜西省自2013年起數據未更新。針對缺失的數據，作者采用Eviews 6.0根據趨勢外推法進行預測得到。

(三)研究方法

1.測算農業技術效率

本文首先借助deap2.1軟件對10年各市縣(市、區)的農業技術效率進行測算。選取農林牧漁業總產值為產出變量，以鄉村年底農林牧漁業從業人員、農作物播種面積、農業機械總動力、化肥施用量(折純量)和農用塑料薄膜為投入變量。為了剔除價格變動的影響，將各市縣(市、區)按當年價格統計的農林牧漁業總產值用各市以2007年為基期的農林牧漁業總產值指數進行折算。

圖1 農業生態經濟系統綜合評估體系

2.測算農業生態經濟系統總水平指數

依照上文構建的農業生態經濟系統指標體系收集數據并整理。首先對原始數據進行無量綱化處理。設原始數據中指標數目為m，樣本數目為n。本文采用的均為正指標，即指標越大越好。見公式(1)。

(1)

然后采用熵權法，對無量綱化處理后的數據進行計算[20]，按照先低層后高層的順序計算各項指標權重。首先，根據公式(2)計算第j個指標中第i個樣本的比重Pij。然后，根據公式(3)計算第j個指標的信息熵值ej。接著，按照公式(4)計算第j個指標的權重aj。接著，用每個指標各自的權重aj乘以無量綱化處理后的樣本數據得到各個指標新值。最后，由低層指標層的算術平均值求得高一層指標層的數值。

(2)

(3)

(4)

需要特殊說明的是，在計算農業生態經濟水平指數時，關中五市的各項指標完全參照上文的指標體系，由于數據的可得性，縣域水平的指數是在剔除了農業自然資源生態環境水平指標類的情況下進行測算的。

3.進行空間計量分析

本文最后借助ArcGIS 10.4.1對得到的關中地區農業生態經濟水平進行空間計量分析，依次運用了全局自相關Moran’s Ⅰ指數工具、局部熱點Getis-Ord Gi*指數工具和標準差橢圓工具。

四、實證結果與分析

(一)關中各市農業生態經濟水平時空變化分析

2007-2016年間，關中地區農業生態經濟水平總體呈波動上升趨勢，其中，2009年、2013年整體下降，2014年達到峰；各市波動水平總體一致(如圖2所示)。2009年陜西省受到暖冬和暴雨、冰雹等氣象災害的影響，農業生產受到了不小的影響[21]。2013年陜西省極端災害性天氣事件頻發，暴雨、強寒潮、霧霾等氣象災害，極大影響了農業生產[22]。2014年的氣象條件則有利于糧食作物的生長，冬小麥產量明顯高于近五年平均水平[23]。

圖2 關中各市農業生態經濟水平變化情況

10年間西安、咸陽兩市的農業生態經濟水平在關中地區一直處于領先狀態。西安市的農民生活水平指數相對其他四市較高，主要是由于農民純收入較高，物質生活條件相對較好，工資性收入和打工收入相對較高，農業相關政策扶持力度較大且落實較好。銅川市的農業生態經濟水平則一直落后于其他四市，主要是由于銅川市的農業投入水平和農業產出水平指數較低造成的。銅川市的經濟發展水平相對較低，農業科技投入較少，農業總產值和增加值較低，導致了農業生態經濟水平的落后。

(二)關中各縣(市、區)農業生態經濟水平時空演化分析

事物空間分布的自相關性可以反映研究對象的集聚程度。空間自相關用于研究在空間中某一事物與其相鄰位置的事物是否存在相關性，若存在，相關程度有多大?？臻g自相關包括全局自相關和局部自相關。全局自相關可以反映被研究事物是否存在集聚現象，局部自相關則反映被研究事物具體的空間集聚分布。

1.全局空間自相關分析

圖3 關中各縣(市、區)農業生態經濟水平Moran’s Ⅰ指數與Z值年度變化圖

在ArcGIS中，全局自相關由Moran’s Ⅰ指數表示，取值為[-1,1]。Moran’s Ⅰ指數為正時，表示被研究事物是空間集聚的，即存在空間自相關，且值越大，相關度越高；Moran’s Ⅰ指數為0時，表示被研究事物是隨機分布的；Moran’s Ⅰ指數為負時，表示被研究事物是空間分散的，即不存在空間自相關，且值越小，相關度越低。Z值表示標準差的倍數，P值為概率。當|Z|>1.65且|P|<0.1時，置信度為90%；當|Z|>1.96且|P|<0.05時，置信度為95%；當|Z|>2.58且|P|<0.01時，置信度為99%。

借助ArcGIS計算關中各縣(市、區)農業生態經濟水平的Moran’s Ⅰ指數、Z值和P值，結果如圖3、表1所示。

表1 關中各縣(市、區)農業生態經濟水平Moran’s Ⅰ指數

結合圖3、表1可以看出，關中地區農業生態經濟水平整體呈集聚分布，集聚程度隨年份變化略有波動，2011年呈輕微分散分布。2007年到2009年，Moran’s Ⅰ指數由0.0925增加到0.4431，且Z值由1.3629增加到5.9137，呈現十分顯著的空間集聚分布。2010年到2011年，Moran’s Ⅰ指數由0.3106下降到-0.0261，空間分布由明顯的集聚變為分散。這與2011年的氣象災害對農業生產的大范圍影響有關[29]。由于全省糧食大量減產，農業經濟穩定性水平指數明顯異于其他年份，致使該年度Moran’s Ⅰ指數與往年趨勢不同。類似的，2012年到2013年呈現相似的趨勢。說明近三年關中地區農業生態經濟水平的集聚程度呈小幅波動。

2.局部演化變動分析

使用Moran’s Ⅰ指數進行全局空間自相關分析可以反映關中地區農業生態經濟水平的整體集聚情況，而使用Getis-Ord Gi*指數則可以具體分析關中地區農業生態經濟水平的冷點和熱點分布區域，有利于更好地確定農業生態經濟水平較高和較低的縣(市、區)，進而進行更有針對性的分析。根據Getis-Ord Gi*指數的高低及顯著性水平，現將關中地區分為冷點高顯著區、冷點中顯著區、冷點低顯著區、不顯著區、熱點低顯著區、熱點中顯著區和熱點高顯著區。

借助ArcGIS計算關中地區農業生態經濟水平的Getis-Ord Gi*指數，得到各年份的冷、熱點區域分布圖(由于篇幅所限，只列出2007年和2016年的冷、熱點區域分布圖，如圖4所示)。

圖4 2007年、2016年關中農業生態經濟水平冷、熱點區域分布圖

從圖4中可以看出，2007年，咸陽市的彬縣、永壽縣和寶雞市的麟游縣為冷點低顯著區，西安市的灞橋區、周至縣和渭南市的臨渭區為熱點低顯著區，咸陽市的興平市和西安市的閻良區為熱點中顯著區，咸陽市的三原縣為熱點高顯著區。到了2016年，臨渭區為熱點低顯著區，三原縣為熱點中顯著區，閻良區為熱點高顯著區。可以發現，10年間，關中地區農業生態經濟水平在整體提高，熱點區域主要向西安、咸陽方向集中。這與西安市和咸陽市在陜西省經濟相對發展較快有關。西安市為陜西省的政治、經濟、文化中心，經濟發展水平較高，農業發展相關的基礎設施建設較為完善，惠農政策落實的相對好，對農業的可持續發展關注較多。咸陽市緊鄰西安市，相關政策能夠惠及至此，再加上近幾年西咸新區的建設，對咸陽市的農業可持續發展有不小的促進作用。

3.構建標準差橢圓

標準差橢圓是進行空間分析的一種重要工具，主要用以分析被研究事物的空間分布差異和特征[24]。橢圓的面積反映了數據的集聚程度，長軸表示數據分布的方向，短軸表示數據分布的范圍，中心點則表示了整個數據的中心位置。借助ArcGIS計算各年份關中各縣(市、區)農業生態經濟水平的標準差橢圓和平均中心，如圖5和表2所示(只列出2007年和2016年的情況)。

圖5 2007年和2016年關中地區農業生態經濟水平橢圓標準差和平均中心

表2 關中地區農業生態經濟水平橢圓標準差參數

從標準差橢圓的面積來看，10年間平穩波動，說明關中地區農業生態經濟水平的整體空間分布范圍變化不大。從x軸和y軸長度來看，10年間都有輕微波動，幅度不大，說明關中地區農業生態經濟水平存在輕微分散。從標準差橢圓的方向來看，偏轉角度幾乎沒有波動，也說明關中各縣(市、區)農業生態經濟水平的空間變化不大。從標準差橢圓的平均中心點來看，10年間幾乎沒有變化，說明關中地區農業生態經濟水平高度集聚的位置幾乎沒有變化，多年來一直以咸陽附近的縣(市、區)為中心帶動周邊農業的可持續發展。

五、結論與建議

(一)結論

綜合分析了關中地區各市、縣(區、市)農業生態經濟水平的時空演化過程，可以得出以下結論：

1.關中地區農業生態經濟總水平在十年內波動上升，其中西安、咸陽二市農業生態經濟水平在關中地區領先，銅川市相對落后。

2.關中各縣(區、市)農業生態經濟水平的整體空間集聚程度在十年間變動幅度不大，大部分年份呈顯著的空間集聚分布。

3.關中各縣(區、市)農業生態經濟水平十年間有所提高，并且逐漸向西安、咸陽附近的縣(區、市)集中，整體空間分布范圍變化不大。

(二)政策建議

根據近十年關中地區農業生態經濟水平的時空變化趨勢及空間集聚分布，現提出以下政策建議：

1.貫徹落實鄉村振興及農業發展相關政策，加快發展現代農業、生態農業

關中地區應在貫徹黨和國家各項惠農政策的基礎上，因地制宜，積極探索適合當地的農業發展模式，在城市周邊可以發展休閑農業，開展采摘園等項目為農民創收，在遠離城市的區域結合當地特色，形成具有當地農業生產和文化特色的農業模式。同時深入理解農業綠色發展的理念，合理使用化肥、農膜，減少農業生產資料的浪費和生態環境的污染。各地政府應該對上級農業發展文件進一步細化，制定適合當地農業發展的目標規劃，促進當地農業的可持續發展。

2.完善農業基礎設施建設，推進農村金融、保險建設

關中地區大部分農田為水澆地，有些地方的農田灌溉設施已經老舊失修，極易造成水資源的浪費和土地質量的下降，進而影響糧食產量。完善農田基礎設施建設，一方面能夠提高農業生產效率，另一方面能提高水資源的利用率，長期發展有利于農業的可持續發展。農業自古以來就是靠天吃飯，農作物產量很大程度受當年氣象條件的影響。關中地區屬易發生氣象災害的地區，在近十年中有不少年份受到極端氣象災害的影響致使農作物大范圍減產。因此，完善農業氣象災害預警機制的建立，推進農村金融、保險的建設，有利于提高關中農業抵御風險災害的能力，盡最大可能減少農民損失，為農民生活提供保障。

3.加大農業公共財政投入力度，推廣“企業+農戶”模式

農業是具有公共產品性質的產業，這就離不開政府在其中發揮作用。當前關中地區農業發展很大的制約因素在于財政投入力度不夠大，政策落實不到位、監管不力。加大農業公共財政投入力度，一方面有利于完善關中地區農村各項硬件設施配套建設，為農業發展提供物質條件，另一方面有利于促進農業新技術成果的研發，提高農業生產技術和生產效率，為農業可持續發展提供智力支持。同時鼓勵企業與農戶建立合作、對接機制，暢通農產品銷售渠道，為農戶生活提供更多保障。

4.加強農業科研隊伍建設，建立高校與農村對接機制

西安市是西北地區科研力量最集中的地區，擁有眾多知名院校，培養了大量的高水平科研人才。楊凌示范區作為我國第一個農業高新技術產業示范區，是西北地區重要的農業新技術研發基地。繼續加強農業科研隊伍建設，培養大批優秀的農業科研工作者，積極研發適合關中地區糧食增產的新技術，研發適合關中農業推廣的農業耕種技術，建立綠色農業發展機制并予以規范和監督。同時，依托科研院校眾多的資源，建立并完善高校與農村對接機制，鼓勵科研工作者到農村掛職、考察、調研，了解各地農業發展的實際情況并研究相應對策，在農村劃定試驗區推行農業新成果試驗，向特定地方推行適合當地的農業生產模式。

5.強化區域示范效應，加快農業科技成果轉化

西安、咸陽二市位于關中地區的中心，同時也是關中五市中經濟、科技最為發達的地區。再加上2014年西咸新區的建立，不僅有利于西安、咸陽二市的協調發展，也有利于通過該區域帶動整個關中地區及全省的發展。加強在西咸地區的農業科技投入，提高該區域農業生態科技水平，形成示范效應，對提高關中地區農業發展水平、實現區域農業可持續發展具有重要意義。同時，加強農業新技術宣傳，安排專業人員到農村中去，通過講座、廣播、手冊等方式宣傳新技術，并由專業技術人員去農戶中展開培訓，推進農業科技成果由實驗室走向農田中，切實促進農業生產的提高。