長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展空間特征研究

曹 勝，周衛(wèi)軍，羅思穎，曹寧秋，譚 潔

長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展空間特征研究

曹 勝，周衛(wèi)軍，羅思穎，曹寧秋，譚 潔

（湖南農業(yè)大學資源環(huán)境學院，湖南 長沙 410125）

資源節(jié)約型與環(huán)境友好型的長株潭地區(qū)農業(yè)發(fā)展模式為該區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了基礎保障，為弄清長株潭農業(yè)可持續(xù)發(fā)展特征，選取農業(yè)生態(tài)、農業(yè)經濟和農業(yè)社會的 25個指標，采用主成分分析法、聚類法、GIS等方法，綜合分析了長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展特征及其空間格局。研究結果表明，長株潭地區(qū)大部分縣區(qū)農業(yè)發(fā)展處于可持續(xù)起步階段，可持續(xù)發(fā)展水平有待整體提高；從空間格局看可劃分為中部優(yōu)化發(fā)展區(qū)、北部適度發(fā)展區(qū)和南部保護發(fā)展區(qū)3類農業(yè)可持續(xù)發(fā)展區(qū)，并針對不同發(fā)展區(qū)的現(xiàn)狀和特征提出了相應的發(fā)展建議。

農業(yè)可持續(xù)發(fā)展；空間格局；長株潭地區(qū)；發(fā)展區(qū)

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.07.017

現(xiàn)代農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心是農業(yè)發(fā)展應建立在生態(tài)環(huán)境可持續(xù)、經濟可持續(xù)和社會可持續(xù)的基礎上，衡量農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平的指標體系應充分體現(xiàn)堅持發(fā)展為主題、結構調整為主線的思想［1-3］。隨著長株潭地區(qū)獲批為全國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會改革實驗區(qū)，長株潭地區(qū)農業(yè)發(fā)展研究再次成為熱點［4-5］。然而目前對長株潭地區(qū)的農業(yè)發(fā)展可持續(xù)性的研究較少，分析農業(yè)發(fā)展空間格局的更少。相關研究表明長株潭地區(qū)農業(yè)的發(fā)展缺乏整體布局與合理規(guī)劃，嚴重制約了該地區(qū)農業(yè)的健康和持續(xù)發(fā)展［6-7］。因此，筆者根據長株潭地區(qū)實際情況，綜合考慮各因素之間的相互作用和相互影響，全面評價了該地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展調整及空間差異。采用層次分析法、數理統(tǒng)計、GIS等研究方法，利用2012年的數據，對長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)的狀況進行了定量評價，弄清了長株潭不同農業(yè)發(fā)展區(qū)的優(yōu)勢與問題，以期為長株潭地區(qū)資源友好型和環(huán)境節(jié)約型農業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式建設和農業(yè)產業(yè)結構調整提供依據。

1 研究區(qū)概況

長株潭地區(qū)是指以長沙、株洲、湘潭為中心的湖南省東中部地區(qū)，是沿湘江下游呈“品”字型分布的城市群體［8］，地形東北高西南低，地貌類型多樣，以丘、崗、平為主，兼有山地、水面。該區(qū)物產富饒，優(yōu)良的自然條件使其農業(yè)發(fā)展具有得天獨厚的優(yōu)勢，糧、棉、油、糖等糧食和經濟作物種植廣泛，種植、林、牧、漁業(yè)全面發(fā)展。同時，長株潭地區(qū)也是湖南省經濟、政治、科技、文化、商業(yè)、金融的核心地區(qū)和重點開發(fā)區(qū)，構成了湖南經濟社會發(fā)展的“金三角”地帶［9］。

2 研究方法與數據來源

2.1 評價指標體系的建立

農業(yè)可持續(xù)性強調的是農業(yè)生產活動所依賴的生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性，經濟發(fā)展可持續(xù)性，以及社會發(fā)展可持續(xù)性等方面。農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的高低，一方面反映當前的可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀，另一方面也反映將來可持續(xù)發(fā)展的潛力。根據長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標體系建立的基本思路和基本原則，并結合該區(qū)域農業(yè)農村發(fā)展的現(xiàn)狀，構建以長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展為目標層，以農業(yè)生態(tài)、農業(yè)經濟、農業(yè)社會可持續(xù)三個方面為準則層，構建農村人均耕地面積、土壤有機質含量、土壤重金屬污染比例和復種指數等25個評價指標（表1）。

表1　長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平的評價指標體系

2.2 計算各子系統(tǒng)綜合發(fā)展指數

2.2.1 主成分因子數量與權重確定 以長株潭地區(qū)2012年相關數據為基礎，選取了25個用來分析長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的變量指標，對原始數據進行無量綱標準化處理后，根據確定主成分的累計貢獻率達到85%以上且特征根大于1，才能保證綜合變量能包括原始變量的絕大多數信息的原則，計算結果提取了4個主成分，累積貢獻率達94.85%（表2）。這表明前4個主成分能夠代表最初的25個指標反映長株潭地區(qū)的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綜合狀況，故提取前4個指標即可。將主成分因子分別記作F1、F2、F3和F4。

表2　主成分因子提取及方差分解

由表2可知，4個主成分因子的特征值分別為18.175、2.774、1.626、1.136，根據主成分的權重為某主成分的方差貢獻率與各主成分的累積貢獻率的比值可知，權重分別為：0.766 5、0.117 0、0.068 6、0.047 9。

2.2.2 主成分因子變量確定 通過因子旋轉得到旋轉成分矩陣，使每個變量僅在一個公共因子上有較大的影響程度。根據Kaiser標準化的正交旋轉法，經過8次迭代后收斂得到旋轉成分矩陣（表3），第一主成分擁有全部信息量的72.701%，主要包括農業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)中的10個指標：土壤有機質含量、土壤重金屬污染比例、復種指數、耕地畝均農業(yè)用水資源量、水資源開發(fā)利用率、農田旱澇保收率、農膜回收率、秸稈綜合利用率、規(guī)?；B(yǎng)殖廢棄物綜合利用率和自然災害成災率；農業(yè)經濟子系統(tǒng)中的3個指標：農業(yè)勞動生產率、農業(yè)土地生產率和農民組織化水平；以及農業(yè)社會子系統(tǒng)中的4個指標：農業(yè)科技化水平、農業(yè)勞動力受教育水平、農業(yè)技術人才比重和農業(yè)剩余勞動力轉移指數。第二主成分擁有全部信息量的11.096%，主要包括農業(yè)人口人均耕地面積、林草覆蓋率、畝農業(yè)化學品負荷和農業(yè)成本利潤率等4個因素；第三主成分擁有全部信息量的6.505%，主要包括國家農業(yè)政策支持力度、人均食物占有量和農產品商品率等3個因素；第四主成分擁有全部信息量的4.545%，與水土流失面積比重相關性密切。根據各主成分貢獻率得知，第一主成分對長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的作用影響程度最大，第二、三、四主成分的影響程度次之。

表3　旋轉后主成分因子載荷矩陣

2.2.3 因子得分計算 為了進一步分析長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平的差異，在主成分分析的基礎上，根據表4的主成分因子得分系數矩陣，計算得出4個主成分因子得分表達式（1），4個主成分計算公式分別為（Xn代表第n個指標的數據標準化值）：

2.2.4 農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綜合得分用主成分分析方法，把農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的三個子系統(tǒng)分別進行因子分析，并通過方差最大正交旋轉法進行了因子旋轉，計算因子載荷值。最終，得到農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平綜合模型（2）和各個子系統(tǒng)得分綜合表（見表5）：

表4　因子得分系數矩陣

式中，F(xiàn)為農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綜合得分；F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3和F4為4個因子得分；λ1，λ2，λ3和λ4為相應主成分因子權重值。

表5　長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平綜合得分與子系統(tǒng)得分

2.3 數據來源

長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價的數據來源于《湖南省農村統(tǒng)計年鑒2012》、《湖南省統(tǒng)計年鑒2012》及相關部門發(fā)布的統(tǒng)計公報。所有數據采用Excel 2010匯總整理；用SPSS 19統(tǒng)計分析軟件對指標標準化后數據進行主成分分析和系統(tǒng)聚類分析；用GIS分析農業(yè)可持續(xù)發(fā)展空間格局與特征。

3 結果與分析

3.1 農業(yè)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

由表5可知，長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合得分排在前五位的區(qū)域為：長沙市區(qū)、株洲市區(qū)、湘潭市區(qū)、望城區(qū)和湘鄉(xiāng)市，表明這些地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力較高，而醴陵市、炎陵縣、茶陵縣、株洲縣和攸縣排名后五位，這說明未來這些地區(qū)需要加強農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平。2012年長株潭農業(yè)發(fā)展綜合得分，最高分是長沙市區(qū)2.715 7，最低分是攸縣-0.637 3，兩地區(qū)相差3.353，說明農業(yè)可持續(xù)發(fā)展差異較明顯。根據相關專家對可持續(xù)劃分標準，由長沙市區(qū)、株洲市區(qū)和湘潭市區(qū)綜合得分值均大于零，則說明這三個地區(qū)處于農業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展狀態(tài)，而其他12個縣市地區(qū)綜合得分值均偏小于零，則說明這些地區(qū)處于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的初級起步階段，需協(xié)調這些地區(qū)的農業(yè)生態(tài)、經濟與社會的發(fā)展比例。

從表中還可看出長株潭地區(qū)農業(yè)生態(tài)、經濟和社會子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展存在水平差異。近年來，長株潭農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平和能力有所提高，但在農業(yè)系統(tǒng)內部存在著農業(yè)生態(tài)、農業(yè)經濟與農業(yè)社會的發(fā)展不協(xié)調，農業(yè)系統(tǒng)內部各個子系統(tǒng)之間可持續(xù)發(fā)展能力存在差異。從地區(qū)差異來看：農業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平得分高低排序為: 長沙市區(qū)＞株洲市區(qū)＞湘潭市區(qū)＞望城區(qū)＞寧鄉(xiāng)縣＞韶山市＞湘鄉(xiāng)市＞長沙縣＞瀏陽市＞湘潭縣＞株洲縣＞醴陵市＞攸縣＞茶陵縣＞炎陵縣；農業(yè)經濟子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平得分高低排序為：株洲市區(qū)＞長沙市區(qū)＞湘潭市區(qū)＞攸縣＞韶山市＞寧鄉(xiāng)縣＞株洲縣＞湘潭縣＞湘鄉(xiāng)市＞長沙縣＞望城區(qū)＞茶陵縣＞醴陵市＞瀏陽市＞炎陵縣；農業(yè)社會子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平得分高低排序為: 長沙市區(qū)＞株洲市區(qū)＞湘潭市區(qū)＞湘潭縣＞湘鄉(xiāng)市＞望城區(qū)＞茶陵縣＞炎陵縣＞韶山市＞株洲縣＞寧鄉(xiāng)縣＞長沙縣＞攸縣＞瀏陽市＞醴陵市。

3.2 指標的空間聚類

為了進一步清晰長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展狀況在區(qū)域空間上的分布特征，利用表5中15個市縣農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的三個子系統(tǒng)及綜合得分作為新變量進行了系統(tǒng)聚類分析，驗證前面所得分析準確性，分析結果如圖1所示。根據聚類結果及指標值，按照地域分異、適度打破行政區(qū)劃、區(qū)內主體功能一致性、便于政府部門實施管理等原則［10］，把聚類結果分為四類：第一類為長沙市區(qū)、湘潭市區(qū)和株洲市區(qū)；第二類為湘潭縣和湘鄉(xiāng)市；第三類為株洲縣、攸縣、炎陵縣和茶陵縣；第四類為長沙縣、瀏陽縣、韶山市、醴陵市、寧鄉(xiāng)縣和望城區(qū)。

3.3 空間分區(qū)設計

根據最新頒布的《全國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015～2030年）》文件要求，結合長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀的主成分分析和聚類分析的結果，可將長株潭地區(qū)3市區(qū)、4縣級市、8縣農業(yè)區(qū)定位成三大區(qū)域：優(yōu)化發(fā)展區(qū)、適度發(fā)展區(qū)和保護發(fā)展區(qū)（圖2）。

優(yōu)化發(fā)展區(qū)包括長沙市區(qū)、株洲市區(qū)和湘潭市區(qū)。長株潭三市區(qū)作為全國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革試驗區(qū)，在農業(yè)生產、農村建設和生態(tài)環(huán)境治理方面得到了國家政策的大力支持，其農業(yè)生態(tài)、經濟和社會子系統(tǒng)，以及綜合得分均排名前三位置。因此，該區(qū)域今后要圍繞糧食、農產品的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)產業(yè)優(yōu)化升級、完善布局，借助其良好的區(qū)位優(yōu)勢，增強區(qū)域間的溝通與協(xié)作，實現(xiàn)其協(xié)同發(fā)展。同時加強農田基本設施建設，積極發(fā)展循環(huán)農業(yè)，做好農業(yè)環(huán)境的治理工作。

圖1　長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展聚類

圖2　長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展分區(qū)

適度發(fā)展區(qū)包括長沙縣、瀏陽縣、韶山市、醴陵市、寧鄉(xiāng)縣、望城區(qū)、湘潭縣和湘鄉(xiāng)市。這8個地區(qū)農業(yè)可持續(xù)綜合得分處于中等位置，各個子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平也大致處于中等位置，其中生態(tài)子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平得分相對較高。該區(qū)域與長株潭三市區(qū)相比，農業(yè)生產整體實力較低，農業(yè)科技化水平和農業(yè)技術人次比重較低，農民人均純收入也較低。同時這些地區(qū)地形多為山丘地貌為主，林草覆蓋率較高，水面較少，大規(guī)模作業(yè)具有難度，農業(yè)科技化和機械化水平不高，對農業(yè)土地生產效益有一定制約。因此，該區(qū)域應堅持保護和發(fā)展并重，注重開發(fā)高端產品，提高產品的科技含量和附加值，使農業(yè)擺脫僅僅提供原料和初級加工品的地位，形成“從田園到餐桌”的完整產業(yè)，最終實現(xiàn)經濟與生態(tài)協(xié)調發(fā)展，人與自然和諧相處。

保護發(fā)展區(qū)包括炎陵縣、茶陵縣、株洲縣和攸縣。這4個地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合得分排名最后四名，并且農業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)發(fā)展水平靠后。該區(qū)域山地面積大，地形復雜，地域差異和垂直差異明顯，水資源開發(fā)利用率低，光熱資源總量偏少，氣候類型多種多樣，境內氣候復雜多變，自然災害成災率遠超其他地區(qū)，農業(yè)生態(tài)環(huán)境比較脆弱。受自然條件制約，農業(yè)基礎設施建設仍落后于其它絕大多數地方，農業(yè)機械化程度落后，復種指數低，農業(yè)勞動生產率低。同時該區(qū)域有國家限制開發(fā)區(qū)，如茶陵云陽山國家森林公園，炎陵桃源洞國家級自然保護區(qū)和國家森林公園，株洲縣和攸縣的森林覆蓋率為長株潭之最。因此，該區(qū)域應突出保護優(yōu)先、限制開發(fā)，適當發(fā)展資源環(huán)境可承載的特色產業(yè)，促進生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，全面構筑起可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)安全體系，為經濟社會發(fā)展提供良好的生態(tài)保障。

4 結論與討論

（1）從評價結果上看，長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中生態(tài)、經濟和社會的綜合得分表明，長沙市區(qū)、株洲市區(qū)和湘潭市區(qū)處于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展健康狀態(tài)，其他13縣市處于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展起步階段。3個子系統(tǒng)得分表明，長株潭地區(qū)農業(yè)生態(tài)、經濟和社會子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展存在水平差異，在未來中長期的經濟社會建設和發(fā)展中要應充分考慮目前情況，采取有針對性的布局調整措施。

（2）從空間格局上看，長株潭地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展定位成中部優(yōu)化發(fā)展區(qū)、北部適度發(fā)展區(qū)和南部保護發(fā)展區(qū)3大區(qū)域，結合其相應所在的行政區(qū)域的生態(tài)、經濟和社會條件，因地制宜、梯次推進、分類施策。

（3）研究完成了長株潭地區(qū)農業(yè)發(fā)展可持續(xù)性分析和空間的分區(qū)，為今后指導其他地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎，對不同區(qū)域差異條件下的農業(yè)分級施策具有實踐意義。但還存在一些不足之處，由于農業(yè)發(fā)展可持續(xù)性評價是一個要素眾多、結構復雜的系統(tǒng)工程，有關長株潭農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的相關定義和研究方法有待進一步研究和完善。

［1］ 曹 勝，周衛(wèi)軍，羅思穎，等. 東安縣水稻測土配方施肥專家信息系統(tǒng)研制與推廣示范［J］. 農業(yè)網絡信息，2015，（9）：66-71.

［2］ 趙興國，潘玉君，王 爽，等. 云南省耕地資源利用的可持續(xù)性及其動態(tài)預測［J］. 資源科學，2011，（3）：542-548.

［3］ 戴向洋. 湖南省農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平評價及其區(qū)域差異研究［D］.長沙：湖南師范大學，2011.

［4］ 蔣和平，辛 嶺. 我國現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展水平評價［J］. 農業(yè)工程技術，2012，（6）：25-27.

［5］ 辛 嶺，胡志全. 中國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平評價［J］. 中國農業(yè)科技導報，2015，17（4）：135-142.

［6］ 王 輝. “兩型社會”建設背景下長株潭城市群都市農業(yè)發(fā)展研究［D］. 長沙：湖南農業(yè)大學，2012.

［7］ 李德健. 主體功能區(qū)劃背景下的長株潭都市農業(yè)發(fā)展及空間研究［D］. 昆明：云南師范大學，2008.

［8］ 歐陽濤，肖海燕，袁輝斌. 湖南省農業(yè)可持續(xù)發(fā)展實證分析［J］. 中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2011，32（1）：35-43.

［9］ 劉 禮. 長株潭一體化中的產業(yè)集群化發(fā)展研究［D］. 武漢：華中科技大學，2007.

［10］ 劉 慶，陳利根. 長株潭地區(qū)土地可持續(xù)利用綜合評價及空間分區(qū)［J］. 農業(yè)工程學報，2013，9（6）：245-253.

（責任編輯：肖彥資）

Spatial Characteristics Research Agricultural Sustainable Development in Chang-Zhu-Tan Region

CAO Sheng，ZHOU Wei-Jun，LUO Si-Ying，Cao Ning-Qiu，Tan Jie
（College of Resources and Environment， Hunan Agricultural University， Changsha 410125， PRC）

The model of resource-saving and environment-friendly agricultural development was the basic guarantee for the sustainable development of agriculture in the Chang-Zhu-Tan region. In order to figure out the agricultural sustainable development characteristics in this area， 25 indicators of the agricultural ecology， the agricultural economy and the agricultural society were selected. The principal component analysis method， clustering method and GIS method were used to analyze comprehensively the characteristics and spatial pattern in this region. The results showed that most counties of Chang-Zhu-Tan sustainable agricultural development are the early stage. The level of sustainable development should be improved on the whole. From the spatial pattern， the agricultural development zones would be divided into 3 types， the central optimal development zone， the northern moderate development zone and the southern protection and development zone. According to the present situation and characteristics of different development zones， the corresponding development and construction countermeasures and suggestions are put forward.

agricultural sustainable development； spatial pattern； Chang-Zhu-Tan region； development area

F303

A

1006-060X（2016）07-0060-05

2016-05-16

全國農業(yè)區(qū)劃辦公室項目（2015）

曹 勝（1991-），男，湖南長沙市人，碩士研究生，主要從事土地、土壤環(huán)境信息技術研究。

周衛(wèi)軍