基于容量耦合理論的四川省經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合度評價

趙　劍，陳　章*，蔡　臣

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息與農(nóng)村經(jīng)濟研究所，成都 610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)村發(fā)展研究中心，成都 610066)

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基于容量耦合理論的四川省經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合度評價

趙劍1，陳章1*，蔡臣2

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息與農(nóng)村經(jīng)濟研究所，成都 610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)村發(fā)展研究中心，成都 610066)

摘要：本研究以2013年四川省21個市(州)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村發(fā)展相關數(shù)據(jù)為樣本，構建了四川省經(jīng)濟發(fā)展水平與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調(diào)度模型。模型計算結果表明：四川省21個市(州)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護之間的協(xié)調(diào)性存在很大差異，成都市、雅安市屬于高效協(xié)同發(fā)展型，廣安市、達州市、巴中市屬于失調(diào)發(fā)展型，其余16個市州屬于低效協(xié)同發(fā)展型。

關鍵詞：四川；農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化；農(nóng)村生態(tài)環(huán)境；耦合協(xié)調(diào)；熵權法

四川作為地處我國內(nèi)陸的農(nóng)業(yè)大省, 盡管農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展取得了長足進步, 但從總體上評價, 一方面人口眾多, 資源約束嚴峻, 另一方面經(jīng)濟實力不強, 投入相對有限, 使四川農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展仍然處于較低水平, 存在的制約性矛盾依然十分尖銳[1]。相關研究報告顯示，四川省農(nóng)村環(huán)境污染主要來源于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設過程中的生活污染疊加，同時存在點源污染與面源污染并存、新舊污染交織的現(xiàn)象[2-3]。農(nóng)業(yè)資源偏緊和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化的問題，已成為制約四川省農(nóng)村社會經(jīng)濟發(fā)展的重要瓶頸。本研究從經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展的角度出發(fā)，創(chuàng)新性運用耦合理論中關于容量耦合原理，以四川省21個市(州)2013年相關數(shù)據(jù)為樣本，構建經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型，定量分析兩者之間的協(xié)同發(fā)展關系，以期為政府相關部門提供決策參考。

1研究方法

在物理學中，耦合是指2個或2個以上的電路元件或電網(wǎng)絡的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側向另一側傳輸能量的現(xiàn)象[4]。從協(xié)同性的角度看，耦合作用及其協(xié)調(diào)程度決定了系統(tǒng)在達到臨界區(qū)域時走向何種序與結構，即決定了系統(tǒng)由無序走向有序的趨勢[5]。系統(tǒng)由無序走向有序機理的關鍵在于系統(tǒng)內(nèi)部序參量之間的協(xié)同作用,它左右著系統(tǒng)相變的特征與規(guī)律，耦合度正是反映這種協(xié)同作用的度量[6]。因此，本研究通過構建經(jīng)濟發(fā)展-農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調(diào)模型，分析經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境2個子系統(tǒng)通過各自的耦合元素產(chǎn)生相互影響的程度，最后通過協(xié)調(diào)度函數(shù)計算2個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展情況。

1.1耦合度模型

借鑒物理學中容量耦合(Capacitive coupling)概念及容量耦合系數(shù)模型，得到n維系統(tǒng)相互作用耦合度原始模型：

設變量Ui(i=1,2,3,…..m),Uj(j=1,2,3,.....n)

Cn={(U1(U2(U3(……(Un) /((Ui+Uj) }1/n

式中：Cn表示耦合度；Ui、Uj為子系統(tǒng)對總系統(tǒng)的序參量。

本文中只有經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境2個子系統(tǒng)，經(jīng)降維處理得到兩者之間的二維耦合度計算函數(shù)。

C2=2*{(U1(U2) /(U1+U2) (U2+U1) }1/2

定義C2為經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的耦合度，有公式(2)可知，C2介于0和1之間。當C2趨向于0時，則認為經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的耦合系統(tǒng)處于耦合失諧狀態(tài)，即經(jīng)濟的快速發(fā)展并未能有效的促進農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的提高；當C2趨向于1時，則認為經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的耦合系統(tǒng)處于高效耦合狀態(tài)，即伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境不斷提高，兩者高度耦合。

1.2功效函數(shù)

正向指標

uij=(uij-minuij)/(maxuij-minuij)

負向指標

uij=(maxuij-uij)/(maxuij-minuij)

1.3權重確定

計算權重通常采用的方法有專家咨詢法、層次分析法，但這兩種方法的主觀性較強，往往會使評價的結果發(fā)生偏差。本研究采用熵權法計算各指標的權重。熵權法的基本思路是根據(jù)指標變異性的大小來確定客觀權重。一般來說，若某個指標的信息熵越小，表明指標值的變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評價中所能起到的作用也越大，其權重也就越大。相反，某個指標的信息熵越大，表明指標值的變異程度越小，提供的信息量也越少，在綜合評價中所起到的作用也越小，其權重也就越小。

計算過程如下：

(1)數(shù)據(jù)標準化

數(shù)據(jù)標準化采用上文中介紹的極差法進行。

(2)求信息熵

表示第j指標下的第i個子系統(tǒng)占該指標的比重，計算公式為：

式中的含義與前述一致。

(3)計算權重

根據(jù)信息熵的計算公式，可求得各指標的信息熵(j=1,2,3,.....n)，個指標的權重可采用下式計算：

1.4協(xié)調(diào)度函數(shù)

根據(jù)前述模型可計算出經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的耦合程度，它對于判斷經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合作用的強弱有著十分重要的意義。但耦合度并不能反映2個子系統(tǒng)之間的整體協(xié)同發(fā)展情況。因此需要引入耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)[7]，通過計算2個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度，真實反映出2個子系統(tǒng)間的協(xié)同發(fā)展情況。耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)如下式：

D=(C×T)1/2T=aU1+bU2

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度；T為經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的綜合調(diào)和指數(shù)，反映了經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的整體協(xié)同效應；a、b為待定系數(shù)，考慮到經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境對整個社會發(fā)展而言同等重要，因此a、b同取0.5。

參照相關研究成果，根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度D以及2個子系統(tǒng)之間的關系，將耦合系統(tǒng)按照協(xié)調(diào)度的高低劃分為4個一級分類層次和12個二級分類層次(見表1)。

表1 　經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度分類

1.5指標體系的構建

根據(jù)四川省實際情況以及歷年的相關統(tǒng)計資料，遵循科學性、實用性、多層次、連續(xù)性、獨立性、系統(tǒng)性等原則，本研究從區(qū)域經(jīng)濟增長、區(qū)域經(jīng)濟結構、區(qū)域經(jīng)濟效益、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展4個方面共計11個指標衡量經(jīng)濟發(fā)展水平(U1)，從農(nóng)村資源環(huán)境、農(nóng)村生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)村生活環(huán)境3個方面共計11個指標衡量農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(U2)。具體指標體系見表2。

表2　川西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)太環(huán)境耦合系統(tǒng)評價指標體系

*資料來源于2014年《四川農(nóng)村年鑒》、《四川統(tǒng)計年鑒》、《四川農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》及各市(州)統(tǒng)計年鑒、農(nóng)經(jīng)報表。

3計算結果及分析

根據(jù)耦合度函數(shù)、協(xié)調(diào)度函數(shù)求得2個系統(tǒng)耦合度(C)、綜合調(diào)和指數(shù)(T)、耦合匹配度(D)(見表3)。

從表3可見，四川省21個市(州)經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護的耦合協(xié)調(diào)度跨越了幾個類別，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)程度的大小劃分為高效協(xié)同發(fā)展區(qū)、低效協(xié)同發(fā)展區(qū)、失調(diào)發(fā)展區(qū)。

3.1高效協(xié)同發(fā)展區(qū)

將耦合協(xié)調(diào)度D大于0.7的市(州)劃分為高效協(xié)同發(fā)展區(qū)。具體看屬于高效協(xié)同發(fā)展區(qū)的市(州)有成都市、雅安市，2個城市中成都市的耦合協(xié)調(diào)度最高，達到0.9，在21個市(州)中排名第一。其中，成都市的U1要明顯大于U2，說明成都市在經(jīng)濟發(fā)展過程中，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護略顯滯后；而雅安市的U1與U2相差不大，說明雅安市經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護基本同步。

3.2低效協(xié)同發(fā)展區(qū)

將耦合協(xié)調(diào)度D大于0.3、小于0.7的市(州)劃分為低效協(xié)同發(fā)展區(qū)。具體看四川省21各市(州)中有16個市(州)屬于低效協(xié)同發(fā)展區(qū)。其中除攀枝花市、綿陽市耦合協(xié)調(diào)度大于0.5外，其他市(州)的耦合協(xié)調(diào)度均介于0.3～0.5之間，且16個市(州)均為U1小于U2，即經(jīng)濟發(fā)展相對滯后。最為明顯的為三州地區(qū)(阿壩州、甘孜州、涼山州)，其U1與U2的差值達到0.3以上，究其原因，主要是三州地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式為主，經(jīng)濟發(fā)展較其他地區(qū)落后較多，特別是在農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜的使用量上也較其他地區(qū)少，在一定意義上保護了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

表3　四川省經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度計算結果

3.3失調(diào)發(fā)展區(qū)

耦合協(xié)調(diào)度D大于0、小于0.3的市(州)劃分為失調(diào)發(fā)展區(qū)，包括廣安市、達州市、巴中市。從整體上看這3個城市不但協(xié)同度D排名為最后三位，其U1、U2的值在四川省21個市(州)中也處于較低水平。說明這廣安市、達州市、巴中市在經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護及其協(xié)同發(fā)展方面都有很大的提升空間。

4結論

通過構建基于耦合理論的經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護耦合發(fā)展體系，從多方面評價四川省農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護。通過引入耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)，對四川省21個市(州)2個子系統(tǒng)間的耦合協(xié)同發(fā)展程度進行了計算分析，計算結果表明：四川省21個市(州)經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護的耦合協(xié)同發(fā)展程度存在較大差異，除成都市、雅安市處于高效協(xié)同發(fā)展階段外，其他市(州)的經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護好都沒有達到良性互動。要改善目前的狀況，各地政府應根據(jù)本地的經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展程度，采取相應的宏觀調(diào)控措施，在不超出本地資源承載能力的前提下，做到經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護優(yōu)質(zhì)協(xié)同發(fā)展。

參考文獻：

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作者簡介：趙劍(1987-)，男，研究實習員，四川省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息與農(nóng)村經(jīng)濟研究所。*為通訊作者。

收稿日期：2015-7-16