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中国沙漠, 2024, 44(6): 207-219 doi: 10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00126

河西地区农业绿色发展水平测度及耦合协调提升路径

邢铭强,1, 马可1, 陈彩亮1, 李菁2

1.兰州财经大学,会计学院,甘肃 兰州 730000

2.兰州财经大学,农林经济管理学院,甘肃 兰州 730000

Measurement and coupling coordination promotion path of agricultural green development level in the Hexi Region

Xing Mingqiang,1, Ma Ke1, Chen Cailiang1, Li Jing2

1.School of Accountancy /, Lanzhou University of Finance and Economics,Lanzhou 730000,China

2.School of Agricultural and Forestry Economics and Management, Lanzhou University of Finance and Economics,Lanzhou 730000,China

收稿日期: 2024-07-22   修回日期: 2024-09-15  

基金资助: 甘肃省高校青年博士支持项目.  2023QB-072

Received: 2024-07-22   Revised: 2024-09-15  

作者简介 About authors

邢铭强(1979—),男,甘肃会宁人,博士,副教授,研究方向为财务会计理论与方法E-mail:xmq006@hotmail.com , E-mail:xmq006@hotmail.com

摘要

研究农业绿色发展水平及其内部耦合协调提升路径,有助于推动河西地区的资源节约、农业生态修复、绿色技术支撑以及高质量发展。采用《农业绿色发展水平监测评价办法(试行)》中监测评价指标体系,基于2018—2022年甘肃省河西地区5市的面板数据,运用熵权法和耦合协调度模型,测度河西地区农业绿色发展水平,深入探讨其内部耦合协调关系,并从时空演变角度进行原因剖析。结果表明:(1)河西地区农业绿色发展水平呈现出良好上升趋势,但总体水平还比较低,资源节约利用和绿色技术支撑是发展的短板。各市之间仍存在不平衡不充分的发展问题。(2)河西地区农业绿色发展耦合协调度逐年上升,具有总体水平较高、提升速度缓慢、空间不协调的特点,区域呈现中部领先、东南部跟进、西北部赶超的发展特征。提升耦合协调度需通过提高资源节约利用效率、加强农业生态修复水平、重视农业污染问题、缩小地区发展差距以及针对性调整各影响因素来实现。

关键词: 农业绿色发展 ; 熵权法 ; 耦合协调度 ; 河西地区

Abstract

Researching the level of agricultural green development and its internal coupling coordination promotion path is conducive to promote resource conservation, agricultural ecological restoration, green technology support and high-quality development in the Hexi Region. Responding to the national policy arrangements, we adopt the latest monitoring and evaluation index system proposed in the "Agricultural Green Development Level Monitoring and Evaluation Method (Trial)". Based on the panel data of 5 cities in the Hexi Region of Gansu Province from 2018 to 2022, using the entropy weight method and coupling coordination degree model, we measured the level of agricultural green development in the region, deeply explored its internal coupling coordination relationship, and to analyze the reasons from the perspective of temporal and spatial evolution. The results show:(1) The level of agricultural green development in the Hexi Region shows a good upward trend, but the overall level is still relatively low. Resource conservation and utilization and green technology support are the shortcomings of development. There are still unbalanced and insufficient development issues among cities.(2) The coupling coordination degree of agricultural green development in the Hexi Region has been increasing year by year, with the characteristics of high overall level, slow improvement speed, and spatial imbalance, showing a development feature of central leadership, southeastern follow-up, and northwestern catch-up. To improve the coupling coordination degree, it is necessary to achieve this by improving resource conservation and utilization, strengthening the level of agricultural ecological restoration, paying attention to agricultural pollution issues, narrowing the development gap between regions, and adjusting each influencing factor in a targeted manner.

Keywords: agricultural green development ; entropy weight method ; coupling coordination degree ; Hexi Region

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本文引用格式

邢铭强, 马可, 陈彩亮, 李菁. 河西地区农业绿色发展水平测度及耦合协调提升路径. 中国沙漠[J], 2024, 44(6): 207-219 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00126

Xing Mingqiang, Ma Ke, Chen Cailiang, Li Jing. Measurement and coupling coordination promotion path of agricultural green development level in the Hexi Region. Journal of Desert Research[J], 2024, 44(6): 207-219 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00126

0 引言

2024年中央一号文件要求“坚持产业兴农、质量兴农、绿色兴农”。农业的振兴可以带动整个乡村的振兴1,实现农业绿色发展是乡村振兴的关键。中国是世界上最大的化肥、农药生产和消费国家,在“十四五”关键时期,坚持农业绿色发展,是农业发展方式转向高质量发展的重要路径2。河西地区作为甘肃省重要的农业发展区3,发挥着生态保护和高质量发展的重要作用。而随着现代化进程的加快以及农业发展过度依赖自然资源,河西地区的生态资源环境逐渐受到严峻的考验,区域农业发展与生态环境之间的平衡问题日益凸显,对乡村振兴战略的有效实施形成制约。故加强生态环境保护力度、提高农业资源利用效率、注重农业绿色科技创新是推动农业绿色发展的重要任务。

科学评价农业绿色发展水平,探索其动态发展路径,是农业绿色发展体系的核心内容,亦是目前研究热点。一些学者对农业绿色发展进行了定性的内涵界定、时代价值与驱动路径探析4-6。还有学者遵循科学性、普遍性、可行性的原则,根据农业发展战略目标、农业绿色发展内涵或借鉴以往学者研究构建国家7-9、省市级10的农业绿色发展定量综合评价体系。联合国可持续发展行动于2015年启动,为全球农业可持续发展指明了方向并提供了具体指标11;张建杰等12立足于农业和整个食物生产-加工-消费系统,围绕社会、经济和生态环境3个维度构建适合中国的农业绿色发展指标体系;Sabiha等13提出综合环境影响指数,认为其与农业生态环境领域的污染问题有关。而关于特定区域的农业绿色发展研究较少,已有学者开始研究黄河流域14、长江经济带15、环渤海地区16以及粮食主产区17-18的农业绿色发展水平。但有关河西地区的相关文章大多是从某一视角入手,研究其时空格局演变,主要围绕生态环境质量19、水土资源20、生态敏感性21、农业生产地区专业化22、绿洲效应23、社会-生态恢复力24等;也有学者研究人类活动与水源涵养的空间相关关系25。此外,农业绿色发展水平评价方法主要有熵权法26-27、综合评价法28、层次分析法29、泰尔指数30。同时多数学者还运用核密度估计、莫兰指数检验、空间自相关等方法进行农业绿色发展水平的时空演变特征和空间效应分析及关键驱动因子识别31-32

综上所述,在农业绿色发展方面已经有较为丰富的研究,为本文提供了坚实的理论逻辑基础和实证研究方法。尚未有学者对河西地区农业绿色发展水平测度及其内部耦合协调问题进行探讨。同时现有研究对农业绿色发展的内涵还未达成统一共识,大多根据文献梳理、总结已有学者研究、主观逻辑推理等方式进行界定及构建指标体系,因而缺乏相应依据,且主要从资源环境、生态保护、产出水平来进行评价,在居民生活保障和科技发展方面涉及较少。2023年,农业农村部制定《农业绿色发展水平监测评价办法(试行)》,提出最新监测评价指标体系,包括资源节约利用、产地环境治理、农业生态修复、绿色产业发展、绿色技术支撑等5类一级指标,旨在通过监测结果,找准薄弱环节,加快补齐短板,提升农业绿色发展水平。基于此,本研究顺应国家政策要求,采用《农业绿色发展水平监测评价办法(试行)》中提出最新监测评价指标体系,运用熵权法对河西地区农业绿色发展水平进行综合评价,通过耦合协调模型发现其内部协调发展差异并探寻可能的原因。基于《农业绿色发展水平监测评价办法(试行)》中的5类一级指标研究农业绿色发展水平及其内部耦合协调度,能贯彻落实党中央、国务院关于推进农业绿色发展的决策部署,客观反映河西地区农业绿色发展情况,有利于发现河西地区5市农业绿色发展的优势、短板,针对性提出存在的不平衡不充分问题并进行研究讨论,以期引导各市探索不同资源环境下更需要注重的农业绿色发展路径模式,对准确提升河西地区农业绿色发展水平、加快区域间农业可持续协同发展有一定的积极意义。

1 研究区域概况

图1所示,河西地区位于甘肃省,在中国西北部,自古以来是中原与西域之间的交通纽带,当下更是发挥着推动黄河生态流域保护的重要作用,是甘肃省经济比较发达的灌溉农业区,也是西北地区最主要的商品粮基地和经济作物集中产区33。受大陆性气候的影响,河西地区拥有降水稀少和气候干旱的特征,水资源蒸发量较高,西北部荒漠地区植被稀疏、结构种类单一,是气候变化的敏感区和生态脆弱带34,对生态环境和农业发展有一定影响。而位于河西地区南部的祁连山是中国水源涵养重要区,其冰川雪水又为绿洲农业提供了得天独厚的条件,维持区域水资源供给和生态平衡35。总的来看,河西地区拥有山地、荒漠和绿洲复合型生态系统。本文主要涉及其中的嘉峪关市、酒泉市、金昌市、武威市和张掖市5个地级市。

图1

图1   研究区域概况

注:基于自然资源部标准地图服务网站标准地图(审图号:GS(2024)0650号)制作,底图边界无修改

Fig.1   Overview of the research area


2 研究方法

2.1 指标选取与数据来源

利用2019—2023年《甘肃农村年鉴》《甘肃年鉴》《甘肃水利发展统计公报》《甘肃水资源公报》《甘肃省水土保持公报》《甘肃发展年鉴》《中国环境年鉴》以及河西地区5市的统计年鉴等,对河西地区农业绿色发展水平进行评价。高标准农田建设比例、农药使用强度、农产品质量安全例行监测总体合格率、农作物耕种收综合机械化率来源于5市的农业农村局;灌溉水有效利用系数、畜禽粪污综合利用率、草原综合植被盖度和水土保持率分别来源于5市的水务局、畜牧兽医局、林草局和《甘肃省水土保持公报》;耕地保有率、化肥施用强度、农膜使用强度、单位农业增加值农业机械总动力、农村居民人均可支配收入来源于5市统计年鉴、《甘肃农村年鉴》和《甘肃发展年鉴》;村庄绿化覆盖率来源于西北大学西部大数据研究院“鸥维数据”数据库;农业科技进步贡献率使用增长速度方程法,运用农业科技进步率除以农业总产值增长率36。《办法》指标体系中的受污染耕地安全利用率为涉敏数据,秸秆综合利用率数据缺失,因此本文综合评价体系不包含受污染耕地安全利用率和秸秆综合利用率。由于耕地质量等级提升、单位农业增加值能耗、化肥利用率、农膜处置率的数据缺失,分别用高标准农田建设比例、单位农业增加值机械总动力、化肥使用强度、农膜使用强度代替,与《办法》指标体系中的评测对象一致。本文所有数据均采用Excel 2021、Stata17.0、Origin 2022、ArcGIS 10.8.2进行相应的处理和分析。缺失数据均采用插值法补全。

2.2 指标体系设计

河西地区农业绿色发展水平综合评价体系如表1所列。

表1   河西地区农业绿色发展水平综合评价体系

Table 1  Comprehensive evaluation system for agricultural green development level in the Hexi Region

一级指标二级指标指标说明及计算方法
资源节约利用耕地保有率本年末耕地总面积/上年末耕地总面积
高标准农田建设比例改善农田设施基础条件
灌溉水有效利用系数灌入田间的总水量中被作物消耗的部分/渠首引进的总水量
产地环境治理化肥施用强度化肥施用折纯量/农作物播种面积
农药使用强度农药使用量/农作物播种面积
畜禽粪污综合利用率用于生产沼气、堆(沤)肥、沼肥、肥水、商品有机肥、垫料、基质等并符合有关标准或要求的畜禽粪污量/畜禽粪污产生总量
农膜使用强度农膜使用量/农作物播种面积
农业生态修复草原综合植被盖度生态平衡能力
水土保持率非水土流失面积/国土面积
村庄绿化覆盖率反映农村绿化情况
绿色产业发展单位农业增加值农业机械总动力农业机械总动力/农业增加值
农产品质量安全例行监测总体合格率合格农产品样本数/抽检农产品样本总数
农村居民人均可支配收入保障农民生活质量
绿色技术支撑农作物耕种收综合机械化率机耕水平×40%+机播(栽、插)水平×30%+机收水平×30%
农业科技进步贡献率农业科技进步率/农业产值增长率

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2.3 模型构建

2.3.1 熵权法

目前大多学者确定权重的方法有主观赋权法和客观赋权法,但第一种方法根据作者对于指标的重视程度来划分权重,具有较强的主观性,缺乏客观依据。因此,本文借鉴查建平等37、赵会杰等17的做法,运用赋权多指标评价方法——熵权法,根据数据的变化情况以及各指标的联系程度来确定权重,客观准确地评价2018—2022年河西地区5市的农业绿色发展水平。

指标设定。设有m个城市,n个指标,即Xij为第i个城市第j项指标的取值,i=1,2,…,mj=1,2,…,n

指标的归一化处理。河西地区农业绿色发展的评价指标具有多样性和复杂性,为避免不同量纲对实验结果造成影响,运用极差法对数据进行归一化处理,将指标值转换至0~1。

正向指标归一化公式:

Yij=Xij-min Xjmax Xj-min Xj

负向指标归一化公式:

Yij=max Xj-Xijmax Xj-min Xj

式中:XijYij分别代表原始农业绿色发展水平指标和归一化后的农业绿色发展水平指标;maxXjminXj分别代表Xj的最大值和最小值。

计算各指标占总体权重。首先,计算第i个城市第j项指标在该指标中的占比Pij和第j项指标的熵值Ej

Pij=Yiji=1mYij
Ej=-ki=1mPijln Pij

计算第j项指标的差异系数Dj

Dj=1-Ej

计算第j项指标的权重Wj

Wj=Dji=1mDj

河西走廊农业绿色发展水平评价指标体系权重计算结果如表2所列。

表2   河西走廊农业绿色发展水平评价指标体系权重

Table 2  Weights of the agricultural green development level evaluation index system for the Hexi Corridor

一级指标二级指标信息熵权重内部排序排序

资源节约利用

(0.248)

耕地保有率0.9110.101212
高标准农田建设比例0.9110.100723
灌溉水有效利用系数0.9590.046310

产地环境治理

(0.188)

畜禽粪污综合利用率0.9760.027414
化肥施用强度0.9310.07815
农膜使用强度0.9550.05129
农药使用强度0.9710.033312

农业生态修复

(0.335)

草原综合植被盖度0.8570.16211
水土保持率0.9150.09624
村庄绿化覆盖率0.9320.07736

绿色产业发展

(0.167)

单位农业增加值农业机械总动力0.9730.030313
农产品质量安全例行监测总体合格率0.9380.07017
农村居民人均可支配收入0.9410.06628

绿色技术支撑

(0.062)

农作物耕种收综合机械化率0.9690.036111
农业科技进步贡献率0.9770.026215

注:排序表示各指标的得分排名。

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资源节约利用准则层。整体来看,资源节约利用准则层的权重为0.248,在总准则层中权重大小排在第二位,说明资源节约利用的高低很大程度上会影响整体的农业绿色发展水平。在资源节约利用准则层下,耕地保有率指标的权重最高,为0.1012,耕地是农业生产和国家粮食安全的基本保障,耕地保护以及占补平衡管理的加强对农业绿色发展有良好的效果。

产地环境治理准则层。在产地环境治理准则层中,化肥施用强度权重最高,为0.078,是影响河西地区产地环境治理和农业绿色发展的重要因素,化肥的过度施用会导致土壤酸化、土壤盐渍化、土壤质地变差、病虫害增加、微生物群落失衡等问题38,降低农业生产水平,无法保证食品安全,且会加剧水资源污染,破坏生态环境,阻碍农业绿色发展。

农业生态修复准则层。农业生态修复准则层的权重为0.335,远远领先于其余4个准则层,说明河西地区目前发展农业绿色的艰巨任务在生态修复,这一层面最能直接反映其农业绿色发展水平,起主导作用。其中,草原综合植被盖度和村庄绿化覆盖率以及水土保持率是农业绿色发展水平的主要影响因素,要重视这几个指标的变动情况。草原综合植被盖度的权重在农业生态修复指标准则层中最高,是河西地区生态环境评价的重要指标。此外,水土保持率作为正向表示区域水土保持综合状况的指标,权重排名第二,能较好地回答出河西地区目前以及今后一段时期水土流失治理程度,支撑水土流失防治精准布局与精准施策。

绿色产业发展准则层。绿色产业发展方面,农产品质量安全例行监测总体合格率指标的权重最高,为0.070,说明农产品品质是影响绿色产业发展的重要因素。农村居民人均可支配收入权重略低,为0.066,人民生活水平的提升对农业经济发展有助力作用,政府要时刻关注农民收入水平和稳定性。

绿色技术支撑准则层。在绿色技术支撑这一准则层下,农作物耕种收综合机械化率权重最大,为0.036。河西地区农业科技进步贡献率权重占比较低,原始数值波动较大,根据计算模型来看,应该是受到多种因素的影响,如政策变化、市场波动、自然灾害等。这些因素可能与技术进步本身无关,但会对农业经济增长产生显著影响。因此,在评估技术进步的贡献时,我们需要考虑其更广泛的定义和衡量标准,不能单一地定论技术进步不是推动河西地区农业经济增长的主要动力。

2.3.2 加权综合评价模型

运用加权综合评价模型,计算各城市2018—2022年的农业绿色发展水平综合得分:

S=Z=1m(i=1mWjYij)

式中:S为各个城市农业绿色发展水平综合得分;Z为子系统个数;Wj各指标占总体指标体系的权重;Yij为各指标标准化值。

2.3.3 耦合协调度模型

耦合度指的是两个或两个以上的系统相互作用的关联程度,而协调度侧重衡量系统均衡发展、和谐共生、良性循环的关系状态39。农业绿色发展是由资源节约利用、产地环境治理、农业生态修复、绿色产业发展和绿色技术支撑5个子系统构成的综合系统,这5个子系统之间呈现出既相互关联又彼此制约的关系,因此需建立耦合协调模型来计算5个子系统的耦合协调度。其中,资源节约利用和绿色技术支撑子系统是农业绿色发展的自然条件和技术基础,产地环境治理和农业生态修复子系统是农业绿色发展过程中必需兼顾的方面,绿色产业发展子系统是农业绿色发展的最终目标。

借鉴冯俊华等39的方法,建立耦合协调度模型:

U1=j=1nW1jY1j
U2=j=1nW2jY2j
U3=j=1nW3jY3j
U4=j=1nW4jY4j
U5=j=1nW5jY5j

式中:Y1j为资源节约利用第j个指标的归一化值;Y2j为产地环境治理第j个指标的归一化值;Y3j为农业生态修复第j个指标的归一化值;Y4j为绿色产业发展第j个指标的归一化值;Y5j为绿色技术支撑第j个指标的归一化值。W1j为资源节约利用第j个指标权重;W2j为产地环境治理第j个指标权重;W3j为农业生态修复第j个指标权重;W4j为绿色产业发展第j个指标权重;W5j为绿色技术支撑第j个指标权重;U1为资源节约利用的综合评价值;U2为产地环境治理的综合评价值;U3为农业生态修复的综合评价值;U4为绿色产业发展的综合评价值;U5为绿色技术支撑的综合评价值。

C=U1×U2×U3×U4×U5U1+U2+U3+U4+U5515

C为耦合度,C∈[0.1],C越大说明子系统之间的关联程度越强。

D=(C×T)12
T=a×U1+b×U2+c×U3+d×U4+e×U5

式中:D为耦合协调值;T为5个子系统的综合调和指数;a、b、c、d、e分别为子系统在整个系统中的权重系数。D值越大表示耦合协调度越高,基于廖重斌40的研究,本文将耦合协调度分为以下10种类型(表3)。此外,MinUi表示子系统i为滞后系统。

表3   耦合协调类型

Table 3  Types of coupling coordination

耦合协调度耦合协调类型耦合协调度耦合协调类型
[0,0.1)极度失调[0.5,0.6)勉强协调
[0.1,0.2)严重失调[0.6,0.7)初级协调
[0.2,0.3)中度失调[0.7,0.8)中等协调
[0.3,0.4)轻度失调[0.8,0.9)良好协调
[0.4,0.5)濒临失调[0.9,1.0]优质协调

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3 结果与分析

3.1 农业绿色发展水平时空特征

3.1.1 农业绿色发展水平时间特征

综合得分。2018—2022年,河西地区农业绿色发展水平基本呈逐年上升趋势,农业绿色发展水平综合得分年均值从2018年的0.422增长到2022年的0.511,累计提高0.089,年均提高4.9%(表4)。其中,嘉峪关市农业绿色发展水平从2018年的0.429增长至2022年的0.572,累计提升0.143,年均增加7.46%,增长幅度达33.33%,发展速度最快;张掖市农业绿色发展水平从2018年的0.580上升到2022年的0.616,累计提高0.036,年均提高1.52%,发展速度最慢,增长幅度为6.21%,低于河西地区平均水平,其整体水平评分较高,发展速度相对平稳。

表4   20182022年河西地区5市农业绿色发展水平综合得分

Table 4  Comprehensive scores of agricultural green development level in the five cities of the Hexi Region from 2018 to 2022

年份嘉峪关市酒泉市金昌市武威市张掖市整体评分
20180.4290.3110.4340.3540.5800.422
20190.4660.3090.5280.4030.6310.467
20200.5050.3420.5210.4210.5820.474
20210.6290.4780.5740.4250.6540.552
20220.5720.4030.5150.4500.6160.511

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一级指标得分。从一级指标来看,5个一级指标在2018—2022年总体均呈上升趋势(表5),说明围绕资源节约利用、产地环境治理、农业生态修复、绿色产业发展和绿色技术支撑5个子系统的农业生产方式正逐步形成,农业发展水平不断提高。其中,绿色技术支撑指标得分增长幅度最大,从2018年的0.026增长至2022年的0.048,增长幅度达84.6%;绿色产业发展指标得分从2018年的0.074增长到2022年的0.109,上升47.3%;产地环境治理指标得分从2018年的0.087到2022年的0.116,增加33.3%;农业生态修复指标得分从2018年的0.159上升至2022年的0.173,增加8.8%;资源节约利用指标从2018年的0.076下降至2022年的0.065,下降14.5%。原因可能在于资源节约利用指标中耕地保有率和高标准农田建设比例两个二级指标,河西地区始终注重耕地和高标准农田的保护和建设,但和前几年相比增加的面积减少了,导致评分的降低。

表5   20182022年河西地区城市农业绿色发展水平一级指标得分

Table 5  Scores of first-level indicators for agricultural green development level in the Hexi Region Cities from 2018 to 2022

年份资源节约利用产地环境治理农业生态修复绿色产业发展绿色技术支撑
20180.0760.0870.1590.0740.026
20190.0690.0990.1730.0840.042
20200.0660.1090.1580.1010.041
20210.1300.1160.1680.0960.042
20220.0650.1160.1730.1090.048

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二级指标得分。河西地区农业绿色发展二级指标得分表现出不同的发展趋势,其中耕地保有率基本与前一年持平,指标的评分稍有波动,高标准农田建设比例评分下降,除此之外的13个指标,2018—2022年得分基本都呈现增加态势(表6)。

表6   20182022年河西地区农业绿色发展水平二级指标得分

Table 6  Scores of second-level indicators for agricultural green development level in the Hexi Region from 2018 to 2022

一级指标二级指标2018年2019年2020年2021年2022年
资源节约利用耕地保有率0.0230.0200.0200.0730.020
高标准农田建设比例0.0370.0290.0210.0330.016
灌溉水有效利用系数0.0180.0220.0270.0290.031
产地环境治理畜禽粪污综合利用率0.0140.0200.0240.0240.024
化肥施用强度0.0340.0360.0380.0420.041
农膜使用强度0.0240.0270.0300.0280.029
农药使用强度0.0170.0200.0210.0260.026
农业生态修复草原综合植被盖度0.0780.0790.0790.0790.079
水土保持率0.0580.0590.0590.0590.059
村庄绿化覆盖率0.0300.0420.0260.0360.041
绿色产业发展单位农业增加值农业机械总动力0.0120.0160.0190.0190.023
农产品质量安全例行监测总体合格率0.0470.0470.0560.0430.047
农村居民人均可支配收入0.0170.0240.0290.0370.043
绿色技术支撑农作物耕种收综合机械化率0.0150.0200.0210.0260.029
农业科技进步贡献率0.0120.0240.0210.0180.020

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从资源节约利用的3个二级指标来看,耕地保有率和高标准农田建设比例总体呈上下波动态势,与2018年相比,2022年得分分别下降了0.003和0.021。原因可能在于资源节约利用指标中耕地保有率和高标准农田建设比例两个二级指标。河西地区耕地面积增加会引起绿洲规模扩张,超过了水资源的承载力,导致生态用水的挤压41;同时由于西北地区降水稀少和气候干旱的特征,水资源蒸发量较高,对区域生态环境和农业发展进一步造成影响。在这一环境背景下,过度建设耕地和农田又会导致水资源挤压浪费。需要进一步平衡好耕地、农田开发与水资源利用的关系,提高资源利用效率。加强耕地数量和质量保护以及管控、建设和激励措施;提升高标准农田建设能力,完善灌溉和排水系统,为水库搭建外棚,提高水资源利用率,发展节水农业。河西地区在注重耕地和高标准农田的建设同时,也要兼顾水资源节约利用,因此耕地保有率和高标准农田建设比例前几年相比增加的面积减少了,导致评分的降低,而灌溉水有效利用系数的得分逐年上升,从2018年的0.018增加至2022年的0.031。

产地环境治理的4个二级指标,畜禽粪污综合利用率、农膜使用强度、农药使用强度和化肥施用强度2018—2022年得分都呈上升趋势,畜禽粪污、农膜和农药用量以及化肥施用量均得到有效控制。值得注意的是,国际化肥施用强度标准为225 kg·hm-2,除嘉峪关和金昌以外其余3座城市远高于此。河西地区的农业环境污染问题依旧严峻,必须注重环境治理,提高化肥、农药、塑料薄膜等农业废弃物回收率。实现农业绿色发展的必要举措是控制化肥的施用量,河西地区传统绿洲农业施用氮肥较高,氮肥过量会导致浅层地下水硝酸盐含量增加,同时加速了土壤生物化学循环,使大量活性氮损失,氮利用率下降且加剧生态环境效应42,构建耕地土壤质量长期监控技术体系刻不容缓。

农业生态修复的3个二级指标除村庄绿化覆盖率得分有小幅度的波动情况外,总体呈现趋稳递增态势。近十年来,国家政策实施在河西地区取得较为良好的成效,生态修复工作得到推进,水土流失情况得到改善,水土保持率得分2018—2022年呈持续上升趋势,河西地区的水土治理工作持续向好。不过总体来看各指标提升幅度不大,生态环境还是存在根本性问题。河西地区的原生态系统是中国北方重要的生态屏障,干旱缺水的自然环境与人类不合理的生产生活模式导致其仍面临植被稀松、破碎以及草地荒漠化43。要提高生态修复问题的重视程度,尤其是酒泉市。通过植树造林、扩大湿地/草地面积、增加绿色植被防止沙漠化扩张,改善河西地区生态环境,确保祁连山雪水对河西地区农业长期灌溉。此外,国务院办公厅印发的《关于加强草原保护修复的若干意见》要求,2035年草原综合植被盖度要稳定在60%左右。河西地区要加强草原保护管理,明确草原荒漠化的自然因素和社会因素44,并建立及时准确的灌溉区草原植被覆盖变化监测系统,坚持资源的可持续利用和生态恢复工作,促进草原的合理利用。

绿色产业发展的单位农业增加值农业机械总动力得分持续增加。农产品质量安全例行监测总体合格率得分持续保持之前水平。农村人均可支配收入由2018年的15 211.46元增长至2022年的20 819.6元,增加了36.87%;得分2018年仅为0.017,到2022年提升至0.043,表明河西地区农村居民生活条件正在逐步改善,分析其原因可能是得益于乡村振兴战略的有效实施,使农村居民收入持续加快提高。

绿色技术支撑的两个二级指标总体都有增加,农作物耕种收综合机械化率得分从2018年的0.015增加到2022年的0.029。农业科技进步贡献率得分从2018年的0.012增加到2022年的0.020。可以看出河西地区注重农业高新技术发展的同时兼顾生态文明建设,2022年,甘肃省主要农作物耕种收综合机械化率达65%,比全国平均水平低8个百分点,而河西地区农作物耕种收综合机械化率为86.01%,体现出其领先地位。因此,要重视河西地区优势领域的机械化发展,提高农业机器性能和农产品品质,充分发挥引领作用,赋能甘肃省农作物机械化水平,以推进现代化农业绿色产业体系的形成。

3.1.2 农业绿色发展水平空间特征

根据表4,除张掖市、金昌市以外,嘉峪关市、酒泉市、武威市的农业绿色发展水平综合得分年均增长率超过河西地区平均水平。结合图2可知,张掖市的农业绿色发展水平总体最高,始终领先于河西地区其他城市。张掖市地处北纬38°,是全球最佳的农业产业带,中国第二大内陆河——黑河穿境而过,使其农业资源丰富,并且政府一直致力于拓展绿色空间,构建生态功能区,不断加强农业绿色发展。酒泉市农业绿色发展水平较低,2018—2022年的农业绿色发展水平除2021年高于武威市以外,始终低于其他四市,且与河西地区总体评分均值相差较大,主要原因是产地环境治理和农业生态修复评分较低,酒泉深处内陆,周围有巴丹吉林和库穆塔格两大沙漠,气候干旱少雨,水资源短缺,戈壁荒漠及土地沙化严重,从而导致水土保持率较低。

图2

图2   2018—2022年河西地区各市农业绿色发展得分变化趋势

注:基于自然资源部标准地图服务网站标准地图(审图号:GS(2024)0650号)制作,底图边界无修改

Fig.2   Trends in the level of green agricultural development in municipalities in the Hexi Region from 2018 to 2022


3.2 农业绿色发展系统内部耦合协调
3.2.1 内部耦合协调时间演变

从耦合度来看,河西地区农业绿色发展内部各系统之间的耦合度C由2018年0.934增加至2021年的0.969,2022年下降至0.916,均在0.9以上,呈现出高耦合关系(表7)。农业绿色发展耦合协调度D在2021年达到最高值0.729,2022年下降至0.682,研究期内增长幅度为9.3%,增幅较低。2018—2020年农业绿色发展耦合协调度低于0.7,耦合协调类型为初级协调,2021年耦合协调类型转变为中等协调,2022年耦合协调度下降,耦合协调类型转为初级协调。研究期内5个子系统的协调作用和相互关联性不断增强,河西地区农业绿色发展持续向好。

表7   20182022年河西地区农业绿色发展内部耦合协调度指数

Table 7  Index of internal coupling coordination degree for agricultural green development in the Hexi Region from 2018 to 2022

年份20182019202020212022
耦合度C0.9340.9300.9280.9690.916
耦合协调度D0.6240.6550.6610.7290.682
综合协调指数T0.4220.4670.4740.5520.511

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3.2.2 内部耦合协调空间演变

图3可知,2018—2022年河西地区各市耦合协调度总体呈平稳上升趋势。截至2022年,张掖市耦合协调度最高,为0.745;其次是嘉峪关市,为0.708;金昌市位列第三,武威市和酒泉市最低,分别为0.658和0.618,各市区耦合协调度水平有所差异。酒泉市、张掖市耦合协调度均值分别为0.579、0.765,差值较大,区域发展不协调问题突出。从耦合协调度提升幅度来看,增幅最大的为嘉峪关市,增幅为16.85%;其次是酒泉市,增幅为13.86%;张掖市增幅最小,由2018年的0.7445增加至2022年的0.7451,增幅为0.078%,张掖市耦合协调度较高提升速度较慢,酒泉市耦合协调水平低但发展速度快。

图3

图3   2018—2022年河西地区各市农业绿色发展耦合协调度

Fig.3   Changes in the coupling coordination of agricultural green development in the cities of the Hexi Region from 2018 to 2022


2018—2022年河西地区中部、东南部、西北部耦合协调度平均水平为0.765、0.661、0.632。2021年中部耦合协调类为良好协调,其余年份为中等协调(图4)。位于河西中部的张掖市以乡村振兴为抓手,引进科学技术发展智慧农业,着力提高农业效益和竞争力,始终把生态环境保护作为重要任务,持续推进生态功能区建设,为河西地区中部农业绿色发展提供主要动力。东南部耦合协调度在0.6~0.7浮动,耦合协调类型始终为初级协调。西北部耦合协调类型在2021年由初级协调转变为中等协调。西北部昼夜温差大,干旱少雨,节水成为该区域重要工作,通过节水技术,该区域节水效率明显提高,资源节约利用程度明显改善,同时通过植树造林、防止沙漠化扩张等举措进行生态修复,通过不断努力农业绿色发展耦合协调度得以提高。2022年中部、西北部、东南部耦合协调度均小幅度下降,整体变化最终呈现中部领先、东南部跟进、西北部赶超的态势。整体来看,要针对河西地区各区域间耦合协调发展水平的差异,合理布局农业区域,因地制宜发挥地方优势,结合地区的资源禀赋、气候条件、经济发展水平制定差异化发展策略。同时发挥领先发展地区的示范作用,推广其成功经验,激励其他地区积极参与共同探索农业协同发展新路径,提高农业绿色发展综合水平。

图4

图4   2018—2022年河西地区各地区农业绿色发展耦合协调度

注:基于自然资源部标准地图服务网站标准地图(审图号:GS(2024)0650号)制作,底图边界无修改

Fig.4   Coupling coordination degree of agricultural green development in different regions of the Hexi Region from 2018 to 2022


3.2.3 农业绿色发展滞后系统识别

图5可知,2018—2020年河西地区农业绿色发展滞后系统为资源节约利用,2021年农业生态修复发展滞后,2022年滞后系统为资源节约利用,此外农业生态修复发展水平相对较低。农业发展地区仅限于河西地区中部的绿洲平原,加之河西地区位于西北干旱区,农业发展受到限制,同时水资源匮乏、沙漠化严重是导致河西地区农业生态修复能力较差的主要原因45,由此可知保护耕地与水资源是河西地区农业绿色发展的途径之一。

图5

图5   2018—2022年河西地区农业绿色发展滞后系统

注:代表绿色技术发展;代表产业环境治理;代表资源节约利用;代表产地环境治理;代表农业生态修复

Fig.5   Lagging systems of agricultural green development in the Hexi Region from 2018 to 2022


表8可知,2018—2022年嘉峪关市、酒泉市、金昌市、武威市、张掖市主要滞后系统分别为资源节约利用、农业生态修复、资源节约利用、绿色产业发展、资源节约利用。根据《嘉峪关年鉴2023》,嘉峪关市山地面积占40%,西部、中部多属砾石平坦戈壁,分布面积占辖区总面积的32%,其余为绿洲,面积小,且呈带状、块状分布,耕地资源少且分布不集中,耕地资源的保护与合理开发水平较低,资源节约利用综合得分最低。酒泉市地处河西走廊西端,区域内戈壁沙漠面积广,草原植被稀少。酒泉市长期坚持沙漠区造林以加强当地生态条件,同时立足当地条件发展戈壁农业,但由于受自然条件限制,酒泉市农业生态修复仍是农业绿色发展的滞后系统。金昌市地处内陆干旱区,农业用水主要依赖祁连山区降水和东大河源头高山冰雪融水供给,但因水资源的保护与合理开发水平较低,该市农业绿色发展滞后系统为资源节约利用。武威市中部为平原绿洲区,地势平坦,土地肥沃,整体农业绿色产业发展和质量效益水平较高,农村人口数量较大,2022年武威市农村人口占全市50.65%46,人均农业发展效益相对较低,绿色产业发展综合评分低于其他四市。张掖市农业绿色发展水平较高,相比于其他子系统,资源节约利用综合评分偏低,农业资源保护与合理开发水平需提升。

表8   20182022年河西地区各城市农业绿色发展滞后系统

Table 8  Lagging systems of agricultural green development in the cities of the Hexi Region from 2018 to 2022

年份嘉峪关市酒泉市金昌市武威市张掖市
2018绿色技术支撑资源节约利用资源节约利用绿色技术支撑绿色产业发展
2019资源节约利用农业生态修复资源节约利用绿色产业发展资源节约利用
2020资源节约利用产地环境治理资源节约利用资源节约利用资源节约利用
2021农业生态修复农业生态修复资源节约利用资源节约利用产地环境治理
2022资源节约利用资源节约利用资源节约利用绿色产业发展资源节约利用

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4 结论

从时间演变来看,2018—2022年河西地区农业绿色发展水平不断提升。围绕5个子系统的农业生产方式正逐步形成,农业高效可持续发展初见成效。其中,农业生态修复是农业绿色发展的首要贡献指标,其次是产地环境治理和绿色产业发展。从空间演变来看,河西地区5市在农业绿色发展过程中各有不足和优势,不平衡不充分问题依旧存在。其中嘉峪关市的农业绿色发展水平速度最快,势头最猛。张掖市农业绿色发展水平最高,居于领先地位。酒泉市发展势头不足,基本上评分始终低于其他4座城市,处于末位。需要注意的是,2018—2022年河西地区农业绿色发展水平呈现出良好上升趋势,但总体水平还比较低,资源节约利用和绿色技术支撑是发展的短板。

2018—2022年河西地区农业绿色发展耦合协调水平较高,耦合协调类型经历了初级协调向中等协调的跨越,随后又回落至初级协调,研究期内增幅为9.3%,增速缓慢,且耦合协调度仍处于高耦合-低协调的状态。空间上,从区域来看,耦合协调度均值中部东南部西北部,呈现中部领先、东南部跟进、西北部赶超的发展特征;从地市来看,张掖市金昌市嘉峪关市武威市酒泉市,各市之间不协调问题仍然存在,耦合协调度高的城市对邻近地市的辐射能力较弱。总体来看,缩小地区间差异和地区内差异以及增强整体协同发展能力是解决耦合发展不协调不平衡的关键。

目前河西地区资源节约利用子系统的评分较低,且是近5年5市的主要滞后系统,是导致耦合协调性较差的主要因子。农业生态修复子系统权重占比最大,但各指标提升幅度较为平缓且评分处于低位。此外,河西地区草原综合植被盖度仅为30%左右,与政策目标还有一定的差距。农业化学投入品施用强度远远高于国际化肥施用标准,农业污染问题依然较为突出。

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