基于耦合模型的陕西省农业生态环境与经济协调发展研究

　　提要:为研究区域农业生态环境与农业经济间的协调发展，构建农业生态环境与农业经济系统的综合评价指标体系，在两个子系统综合评价的基础上，建立二者之间的耦合模型，对2008年陕西省各市农业生态环境与农业经济之间的协调发展现状进行相关研究。结果表明:陕西省各市农业生态环境系统与农业经济系统间的耦合程度均较高，但其协调程度较低，全省无一市为高度协调类型，其中陕北协调度最高，陕南最低;从耦合协调度类型来看，最好的仅为初级协调发展类，最差的为濒临协调衰退类;关中地区的西安市、宝鸡市、咸阳市、渭南市及陕北2市属环境滞后型，农业生态环境系统滞后于农业经济系统，在农业经济水平发展的过程中，自然资源被过度消耗，农业经济的发展已超过生态环境系统的承载力;其他各市均属经济滞后型，无经济环境同步发展类型。为实现农业生态环境与经济的协调发展，试提出农业可持续发展战略模式，并分为人口发展战略、农业资源利用战略、农业生态环境提升战略、生态经济友好型农业发展战略4个层次，在控制人口的基础上，资源、环境的保护与经济的增长同步发展，以建立生态经济友好型农业发展模式类型。

　　关键词:农业生态环境系统;农业经济系统;熵权法;耦合协调度;陕西省

　　农业生态环境经济系统耦合的研究对于实现农业产业与资源相一致，建立持续、高效的农业生态环境经济系统具有重要的意义。20世纪80年代初，由任继周提出农业生态环境经济系统耦合问题;贾士靖等对全国基于耦合模型的区域农业生态环境与经济协调发展进行了研究;另外，近年来对于农业生态环境经济系统的能值分析也愈加关注。这些研究从定性、定量或从农业生态环境经济系统的某个侧面进行深入研究，以寻求农业生态环境经济系统的协调发展。人地系统协调关系的研究一直是地理学研究的主题，然而针对农业生态环境与农业经济系统之间的协调关系研究是对区域人地关系协调研究的基础。对农业生态环境中的自然资源进行适度的利用和开发，可以促进农业经济的不断发展;但倘若过度消耗自然资源，会给自然环境带来一系列不利影响，严重时会导致生态环境系统的失衡，并使其抑制农业经济的发展，在生态环境建设与农业经济的发展实践中，要求农业生态环境系统与农业经济系统协调发展，互为促进。为了构筑陕西省生态友好型农业经济发展战略的需要，和对陕西省各个地区的农业生态环境系统与农业经济系统协调现状的深入认识与评价，文中在构建陕西省农业生态环境与经济协调发展评价指标体系的基础上，基于耦合协调度模型定量研究陕西省农业生态环境系统与农业经济系统之间的相互耦合关系，试图揭示陕西省农业生态环境与经济系统间的耦合协调关系现状，同时为今后陕西省农业生态环境系统与农业经济系统间的协调发展提供相应的数据支持与科学决策依据。

　　1、研究区概况

　　陕西省简称"陕"，位于我国西部，地处东经105°29'－115°15'，北纬31°42'－39°35'之间，属内陆省份，南北较长，东西较窄，是我国东部和西北、西南地区联系的交通要地。陕西省土地总面积为20．56万km2，其中高原9．251万km2，山地面积为7．4万km2，平原面积不过3．9万km2。北部为陕北高原，海拔900－1500m。中部为关中平原，也称关中盆地，海拔在325－800m之间。南部为秦巴山地，海拔多为1200－3000m。陕西省横跨3个气候带，南北气候差异较大，陕南具有北亚热带气候特色，关中及陕北大部具有暖温带气候特色，长城沿线以北具有中温带气候特色。其总体特点是:春季干燥，降水较少，气温回升快而不稳定，多风沙天气;夏季炎热多雨，间有伏旱;秋季凉爽较湿润，气温下降快;冬季寒冷干燥，气温低，雨雪稀少。陕西省是黄河、长江中上游重要的生态屏障，是西部生态环境建设的一个主战场。全省每万人拥有土地量为57．5km2，略高于全国平均水平。尚有可垦荒地38．2万hm2，未利用土地184．5万hm2，每万人有107hm2可垦荒地及517hm2未利用土地。土地资源主要特点为山地多而川原少，全省海拔800m以下河川、台原、山前洪积扇等仅占土地总面积10%，土地类型主要有山地、丘陵、平原、川地、沙地、沼泽等六大类。土地以农业用地为主，全省"大农业"用地(耕地、林地、园地、草地)占全省土地总面积的87%左右。人均土地面积居全国第九位，大部分土地质量不高，但开发利用潜力较大。经济方面，关中是全国重点城市群，重工业、纺织工业、高科技产业、电子产业、航空航天产业、旅游业是关中地区的支柱。陕北土地原本贫瘠，因为实施退耕还林、退牧还草战略后而生态环境完全改变，又因发现了大量的煤炭、石油、天然气等化石能源以及盐业、稀土等重要资源而迅速崛起。陕南经济以生态农业、渔业、林业经济为基础，航空产业、药业、旅游业为支柱。随着陕南进入全国重点支持战略，陕南已经成为了连接华中、西南的交通枢纽。

　　2、研究方法

　　耦合度是描述系统发展过程中序参量之间协同作用的强弱程度，根据协同论原理，系统走向有序的关键在于系统内部各子系统间的协同作用，耦合度正是这种协同作用的量度。系统耦合是指2个或2个以上性质相近的生态系统具有互相亲和的趋势，当条件成熟时，他们可以结合为一个新的、高一级的结构－功能体。运用"耦合度"模型，能够很好的分析农业生态环境经济系统耦合的阶段特征及未来态势。

　　2．1指标体系的选取

　　将农业生态环境经济系统分为农业生态环境系统和农业经济系统两大系统。指标体系的选取一方面要能够充分体现出农业生态环境经济系统的各方面特征，另一方面要考虑数据的可获取性。研究中的数据主要来源于2009年陕西省统计年鉴。

　　2．2计算方法

　　为消除各指标间数量单位的差异，首先对各指标数据进行无量纲化处理(公式1):Yij=(xij－min1≤i≤n{xij})/(max1≤i≤n{xij}－min1≤i≤n{xij})(正指标)Yij=(max1≤i≤n{xij}－xij)/(max1≤i≤n{xij}－min1≤i≤n{xij})(负指标)(1)式中:max1≤i≤n{xij}、min1≤i≤n{xij}分别是第j个指标各评价样本值的最大和最小值。采用熵权法计算各指标权重。在计算各指标权重时，若Kij=0，由于KijlnKij的极限为0，规定KijlnKij的值为0。首先，计算Kij，即第j项指标下第i个样本指标的比重(公式2):Kij=Yij/Σni=1Yij(2)其次，计算Wj，即第j项指标的熵值(公式3);Wj=－Σni=1KijlnKijg;g=lnn(3)然后，计算指标的信息效用价值dj(公式4);dj=1－Wj(4)dj越大，该指标价值越大，对评价越有利，因此其权重也就越大;再计算第j项指标权重ej(公式5);ej=dj/Σn1+…+nkj=n1+…+nk－1+1dj(5)设共有n个指标，有m个子系统，各个子系统包含的指标个数分别为n1，…，nk，…，nm个，n1+…+nk+…+nm=n，设第j个指标属于第k个子系统。

　　最后，计算第i个样本第k个子系统(nk项指标)的综合评价值tik(公式6)。tik=Σn1+…+nkj=n1+…+nk－1+1ej×Yij(6)经熵权法计算出第k个子系统的综合评价值后，再以物理学中容量耦合系数模型［17］为基础，推广得到多个系统相互作用的耦合度模型(公式7):C=m{(t1·t2…tm)/(цi≠j，i，j=1，2，…，m(ti+tj))}1/m(7)式中:tn(n=1，2，…，m)为各子系统评价值，m为子系统的个数，C为耦合度，且C∈(0，1)。研究中，农业生态环境经济系统取了两个子系统，即农业生态环境系统和农业经济系统，因而m=2，故可由公式7推导出:C=2{(t1·t2)/((t1+t2)2)}1/2(8)式中:t1为农业生态环境系统综合评价值，t2为农业经济系统综合评价值。

　　在陕西省10市农业生态环境经济协调发展的对比研究中，为避免单纯依靠耦合度进行判别所产生的误导，而使所得结论对实际问题的指导意义产生偏差，因而再引入协调度的概念，构造农业生态环境经济系统耦合协调度函数，其目的是评判区域农业生态环境与经济系统间交互耦合的协调程度，协调度公式如下:D=(C·T)1/2(9)式中:D为协调度，C为耦合度;T为农业生态环境与经济发展的综合协调指数(公式10):T=at1+bt2(10)式中:a、b为待定系数，文中研究认为农业生态环境系统与农业经济系统的贡献量是相同的，故取a=0．5，b=0．5;t1、t2分别为农业生态环境、农业经济子系统的综合评价值。

　　2．3农业生态环境与经济协调发展的分类体系及判别标准按照农业生态环境与经济耦合协调度的大小程度，将区域内农业生态环境系统与农业经济系统分为4大类10个亚类，再根据农业生态环境系统综合评价指数(t环境)与农业经济系统综合评价指数(t经济)之间的相关关系，将其细分为30个小类。

　　t环境＞t经济为经济滞后型:其中t经济/t环境≥0．8，经济比较滞后型;0．6＜t经济/t环境≤0．8，经济严重滞后型;0＜t经济/t环境≤0．6，经济极度滞后型。t环境＜t经济为环境滞后型:其中t环境/t经济≥0．8，环境比较滞后型;0．6＜t环境/t经济≤0．8，环境严重受损型;0＜t环境/t经济≤0．6，环境极度受损型。t环境=t经济为经济环境同步型。

　　3、陕西省农业生态环境与经济耦合协调发展分析通过综合计算，得到了陕西省10市农业生态环境系统综合评价指数(t环境)、农业经济系统综合评价指数(t经济)、耦合度、协调度及t环境与t经济间的对比关系。从耦合度角度来看，陕西省各市农业生态环境系统与农业经济系统的耦合程度均较高，关中地区除西安市、咸阳市外，其余各市耦合程度均大于0．96，其中渭南及铜川两市均大于0．97;陕南3市耦合程度除商洛外均大于0．90，商洛市为全省最低，耦合度为0．782;陕北两市耦合程度均大于0．98，其平均值为关中、陕北、陕南三大地区中的最高。

　　从协调程度来看，全省基本集中于基本协调与过度协调类型，无高度协调类型。农业生态环境与农业经济间协调程度最好的为陕北地区，平均值为0．645，其中榆林市为全省最高;最差的为陕南，平均值为0．523。关中5市中，只有铜川市为过度类型，其他4市均为基本协调;陕北地区两市均为基本协调;陕南地区的商洛市协调度为过度类型，且为全省最低。