增產(chǎn)格局視角下糧食生產(chǎn)與水土資源配置的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系分析

王倩 欒福超

摘? ? 要：糧食生產(chǎn)離不開水土資源的支持，探究農(nóng)業(yè)水土資源配置與糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系，可以為實現(xiàn)糧食的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)提供決策依據(jù)。運用DEA模型，測算2003—2015年三江平原地區(qū)糧食產(chǎn)量“十二連增”背景下23個縣域尺度的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率，并通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型，分別選取2003年和2015年2個時間斷面，從時空維度對各縣域單元的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)水平進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）從耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的時間序列看，三江平原地區(qū)整體的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值皆呈波動上升趨勢，且由中等協(xié)調(diào)的磨合階段向高度協(xié)調(diào)的耦合階段過渡;（2）從空間格局來看，三江平原地區(qū)東部、北部的耦合協(xié)調(diào)水平高于西部、南部，且邊緣優(yōu)于腹地;（3）研究期間，雖然農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)水平皆有所改善，但仍有縣域耦合結(jié)果欠佳且地區(qū)間差異明顯?？傮w上看，因地制宜，完善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)配套設(shè)施，促進(jìn)農(nóng)業(yè)水土資源合理配置，發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，是三江平原地區(qū)糧食進(jìn)一步增產(chǎn)的重要保障。

關(guān)鍵詞：糧食產(chǎn)量;農(nóng)業(yè)水土資源配置效率;DEA模型;耦合協(xié)調(diào);三江平原

Abstract： Food production cannot be separated from the support of water and soil resources. The relationship between the allocation of soil and water resources in agriculture and grain yield was explored to provide decision-making basis for realizing stable grain yield and increase yield.The efficiency of agricultural water and soil resources allocation in Sanjiang Plain from 2003 to 2015 was calculated with DEA model.By constructing a coupling coordination model， two sections in 2003 and 2015 were selected to analyze the coupling coordination level of agricultural water and soil resources allocation efficiency and grain yield at the scale of each county in this period from the spatial and temporal dimension. Research showed that： （1） from the change of time series of coupling coordination relations， the coupling degree and coupling coordination degree of the whole Sanjiang Plain area showed a rising trend of fluctuation， from the moderate coordinated running-in stage to the highly coordinated coupling stage， （2）From the perspective of spatial pattern， the level of coupling and coordination between the East and the North was higher than that of the West and the South， and the edge was better than that of the hinterland， （3）During the study period， although the coupling coordination level between agricultural water and soil resource allocation efficiency and grain yield were improved， the coupling results between counties were not ideal and there were significant regional differences between counties. On the whole， adjusting measures to local conditions， perfecting supporting facilities for agricultural production， realizing rational allocation of agricultural water and soil resources， and developing "precision agriculture" are the basis for further increasing grain yield in the Sanjiang Plain.

Key words： grain yield; allocation efficiency of agricultural water and soil resources; DEA model; coupling and coordination; Sanjiang Plain

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，糧食生產(chǎn)關(guān)系國計民生，是維護(hù)社會穩(wěn)定與國家長治久安的基石。我國是人口大國，糧食安全問題持續(xù)受到世界各國的關(guān)注[1-2]。研究表明，水土資源短缺與空間上的錯誤配置直接影響到區(qū)域糧食生產(chǎn)能力，并從根本上制約農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展[3]。伴隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)水土資源短缺、配置不合理等現(xiàn)象日益凸顯，已經(jīng)威脅到糧食生產(chǎn)能力的提升[4]。

三江平原地區(qū)是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，也是首批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地之一，該地區(qū)的水稻、玉米、大豆產(chǎn)量占全國各作物總產(chǎn)量的11.1%，8.3%和7.4%，在保障國家糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。2003—2015年，三江平原地區(qū)實現(xiàn)了糧食產(chǎn)量以播種面積擴大為主的外延式“十二連增”，2016年受玉米調(diào)減等種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響，糧食產(chǎn)量出現(xiàn)下滑趨勢。近些年，三江平原地區(qū)后備耕地資源有限、水利設(shè)施建設(shè)滯后，出現(xiàn)了水土資源配置不合理的問題，農(nóng)業(yè)水土資源已成為當(dāng)前阻礙三江平原地區(qū)糧食產(chǎn)量提高的主要因素。

從目前已有文獻(xiàn)可以看出，關(guān)于水土資源的研究成果日趨成熟，研究內(nèi)容由最初針對水資源、土地資源的單一要素分析[5-6]，發(fā)展到對水土資源的整體承載力[7-8]、可持續(xù)利用[9-10]、優(yōu)化配置[11-13]、空間匹配格局[14-15]等多維度的研究;隨著3S技術(shù)的應(yīng)用和專業(yè)模型的發(fā)展，以遙感與GIS為基礎(chǔ)[16-17]，應(yīng)用線性或動態(tài)規(guī)劃[18-20]、多目標(biāo)決策模型[21]、復(fù)雜適應(yīng)理論[22-23]、DEA等[24]方法對區(qū)域水土資源配置的研究日益增多。糧食生產(chǎn)是水土資源密集型產(chǎn)品，國外學(xué)者大多基于糧食產(chǎn)量與機械化程度、肥料使用量、生物技術(shù)等因素的相關(guān)分析，開展糧食生產(chǎn)與水土資源之間的關(guān)系研究[25-26];國內(nèi)學(xué)者則多探討糧食安全與水資源或土地資源的關(guān)系[27-28]，或分析糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整對水土資源利用的影響[29-31]，且研究尺度多以國家、地區(qū)及省域尺度為主，鮮有開展農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食生產(chǎn)的耦合分析，亟待豐富縣域尺度的研究成果，以便指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。

因此，本研究選取了三江平原地區(qū)糧食十二連增期間（2003—2015年）的研究數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型，分析在糧食增產(chǎn)背景下的三江平原各縣域單元糧食生產(chǎn)與水土資源配置的耦合關(guān)系，以期在新形勢下可以對實現(xiàn)三江平原及東北地區(qū)糧食產(chǎn)量和質(zhì)量的提高、技術(shù)水平的提升以及保障國家糧食安全方面提供重要的借鑒。

1 研究區(qū)域概況和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

三江平原位于東北平原東北部，由黑龍江、松花江及烏蘇里江沖積而成，包括23個縣、縣級市、市轄區(qū)以及黑龍江省原農(nóng)墾總局下轄的4個分局，總面積約1 090萬hm2，耕地面積占總面積的比例為44.85%。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自然條件來看，地處溫帶濕潤、半濕潤大陸季風(fēng)性氣候區(qū)，雨熱同季，年降水量500～650 mm;土壤有機質(zhì)含量高，主要包括黑土、白漿土、草甸土、沼澤土等土壤類型，近年來該地區(qū)主要糧食作物以水稻、玉米、大豆為主，小麥所占比重極少。

1.2 研究方法

1.2.1 農(nóng)業(yè)水土資源配置效率評價的DEA模型 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（Data Envelopment Analysis，簡稱DEA）是一種用于投入產(chǎn)出問題的效率評價方法。該方法通過產(chǎn)出與投入之間加權(quán)和之比，計算決策單元的投入產(chǎn)出效率[32]，其優(yōu)勢在于不需考慮投入產(chǎn)出之間的函數(shù)關(guān)系，不需預(yù)先估計參數(shù)，也不需做任何權(quán)重假設(shè)，避免了主觀因素的影響。文章選用DEA模型中經(jīng)典的C2R、BCC模型[33-34]，模型表達(dá)式如下：

式中，S+表示產(chǎn)出松弛變量;S-表示投人松弛變量;ε為非阿基米德無窮小量，一般ε=10-6;θ為該決策單元的有效值。

農(nóng)業(yè)水土資源配置效率的模型指標(biāo)體系中，作物生產(chǎn)用水指標(biāo)（x1）與耕地指標(biāo)（x2）為投入指標(biāo)，分別用研究區(qū)的作物生產(chǎn)水足跡（m3）與作物種植面積（hm2）表示，其中，三江平原地區(qū)作物生產(chǎn)水足跡計算方法參考欒福超等[24]研究成果;模型輸出指標(biāo)y為糧食產(chǎn)量（t）。DEA模型的評價結(jié)果包括綜合技術(shù)效率、規(guī)模效率與純技術(shù)效率3個特征值，其中，綜合技術(shù)效率值可分解為規(guī)模效率與純技術(shù)效率的乘積，規(guī)模效率是由規(guī)模因素影響的，純技術(shù)效率是由生產(chǎn)過程中技術(shù)更新程度與推廣速度決定的。其三者的數(shù)值范圍皆介于0～1，評價結(jié)果越接近1，評價單元的農(nóng)業(yè)水土配置綜合效率、純技術(shù)效率與規(guī)模效率越高;評價結(jié)果若趨于0，則評價單元的農(nóng)業(yè)水土配置各效率越低。

1.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合（Capacitive Coupling）是物理學(xué)中的概念，這里指兩個或兩個以上系統(tǒng)通過相互作用、互動發(fā)展彼此影響、甚至聯(lián)合起來的現(xiàn)象[35]。耦合協(xié)調(diào)度模型通常由功效函數(shù)、耦合度函數(shù)、耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)三部分組成[36]。

（1） 功效函數(shù)。糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)水土資源配置效率分屬2個系統(tǒng)，各指標(biāo)存在量綱，為了消除量綱的影響，需要對指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。

正向評價指標(biāo)μij=[xij-min（xij）]/[max（xij）-min（xij）]

負(fù)向評價指標(biāo)μij=[max（xij）-xij]/[max（xij）-min（xij）]（2）

式中，μij為第i個系統(tǒng)的第j個指標(biāo)，值xij為（i=1，2;j=1，2，…，n），max（xij）、min（xij）分別為指標(biāo)xij的最大值與最小值。

指標(biāo)經(jīng)過無量綱化處理會出現(xiàn)0值，因此，采用改進(jìn)的熵值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行非負(fù)化處理[37]，公式如下：

通過集成方法確定農(nóng)業(yè)水土資源配置效率系統(tǒng)與糧食產(chǎn)量系統(tǒng)對綜合系統(tǒng)的貢獻(xiàn)程度，公式如下：

式中，U1代表農(nóng)業(yè)水土資源配置效率的綜合評價系數(shù)，U2代表糧食產(chǎn)量的綜合評價系數(shù)， λij為權(quán)重。文章探討農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量兩個系統(tǒng)的耦合關(guān)系，故權(quán)重和為1。

（2）耦合度函數(shù)。借鑒物理學(xué)中容量耦合概念及系數(shù)模型，得到多個系統(tǒng)相互作用的耦合度模型，即：

式中，C為復(fù)合系統(tǒng)的耦合度，在[0～1]區(qū)間取值。當(dāng)C=0時，說明農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量之間相互關(guān)聯(lián)程度降低，耦合程度出現(xiàn)退化，綜合系統(tǒng)向無序混亂方向發(fā)展;當(dāng)C趨近于1時，說明兩個系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)程度加強，綜合系統(tǒng)出現(xiàn)良性共振耦合。

（3） 耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)。由于耦合度只能說明研究區(qū)域各個系統(tǒng)相互作用程度的強弱，無法反映同一時間不同地區(qū)耦合協(xié)調(diào)水平的高低[38]，難以揭示農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的整體“功效”與“協(xié)同”效應(yīng)，故引入耦合協(xié)調(diào)度，即：

式中，D是耦合協(xié)調(diào)度，T是農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的綜合發(fā)展指數(shù)，反映兩系統(tǒng)綜合發(fā)展水平對協(xié)調(diào)度的貢獻(xiàn)，α、β為待定系數(shù)，由于保障農(nóng)業(yè)水土資源良好配置和糧食產(chǎn)量的安全同等重要，因此，α、β均取值0.5[39]。

本研究參考劉耀彬等[40]的研究成果，并結(jié)合實際，建立耦合度與協(xié)調(diào)度的階段劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

1.2.3 數(shù)據(jù)來源? ?本研究的數(shù)據(jù)主要包括2003—2015年三江平原地區(qū)氣象數(shù)據(jù)、糧食生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及作物生產(chǎn)水足跡的基本參數(shù)。其中，氣象數(shù)據(jù)（包括月最高氣溫、月最低氣溫、平均風(fēng)速、日照時數(shù)和平均風(fēng)速）來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站，缺失站點的氣象數(shù)據(jù)借助 ArcGIS10.3.1中克里金插值方法獲得;糧食作物播種面積和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)來自《黑龍江省統(tǒng)計年鑒》（2004—2016年）并參考中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院統(tǒng)計數(shù)據(jù);作物生產(chǎn)水足跡的參數(shù)結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[41]及實地調(diào)研獲取。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)水土資源配置效率的變化特征

通過DEA模型測算了2003—2015年三江平原地區(qū)各縣域單元農(nóng)業(yè)水土資源配置綜合效率、純技術(shù)效率與規(guī)模效率，選取2003年、2015年2個時間斷面的數(shù)據(jù)見表2。由表2可知，三江平原地區(qū)的農(nóng)業(yè)水土資源配置綜合效率均值由0.757上升到0.793，變化不大，但總體呈上升趨勢;從各縣域單元來看，絕大部分縣域的農(nóng)業(yè)水土資源配置綜合效率與純技術(shù)效率在研究期間皆有所改善，但有少數(shù)縣域（包括雞東縣、穆棱市、七臺河市轄區(qū)、虎林市）下降明顯;三江平原地區(qū)規(guī)模效率均值也呈下降趨勢。

采用Jenks 自然斷裂法（類內(nèi)差異最小、類間差異最大），將不同時期水土資源配置綜合效率等級界定為較差（2003年：0.462～0.468;2015年：0.448～0.559）、一般（2003年：0.469～0.645;2015年：0.560～0.720）、較好（2003年：0.646～0.841;2015年：0.721～0.880）和良好（2003年：0.842～1;2015年：0.881～1）。2003年三江平原地區(qū)多數(shù)縣域的農(nóng)業(yè)水土資源配置綜合效率處于較好級別，研究區(qū)東南部的密山市、虎林市等6個縣域由于靠近烏蘇里江和黑龍江，水源充足，且耕地多為旱地，所需水資源量較小，且從表2中可以看出這6個縣域的純技術(shù)效率值較高，技術(shù)優(yōu)勢明顯，因此農(nóng)業(yè)水土資源配置效果最好，處于良好級別;23個縣域中雞西市轄區(qū)和樺南縣的綜合效率最差，主要是由于遠(yuǎn)離松花江等水系，水資源短缺，且純技術(shù)效率不超過0.5，技術(shù)水平低下，因此三江平原中部和西南部地區(qū)在2003年呈現(xiàn)出水土資源配置效率明顯低下的問題。2015年三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與2003年的空間格局差異不大，呈現(xiàn)出東部優(yōu)于西部、北部優(yōu)于南部、邊緣優(yōu)于腹地特點。多數(shù)縣域仍處于較好等級，西部的依蘭縣、湯原縣和中部的佳木斯市轄區(qū)、集賢縣、友誼縣綜合效率最高，處于良好等級;其中，依蘭縣、湯原縣和佳木斯市轄區(qū)變化顯著，配置效率等級由一般發(fā)展至良好水平，而以七臺河市轄區(qū)和穆棱市為代表的部分縣域的綜合效率等級則由良好、較好降至較差水平，原因如下：（1）自2003年以來，三江平原地區(qū)耕地面積雖然不斷擴大，但從表2中可以看出規(guī)模效率值未達(dá)到最優(yōu)值，規(guī)模收益仍有遞增空間;（2）這些縣域的純技術(shù)效率比較低，因水利工程設(shè)施失修、灌溉方式不科學(xué)等技術(shù)原因?qū)е滤临Y源利用結(jié)構(gòu)不合理;（3）以市轄區(qū)為代表的部分縣域由于旱田改水田現(xiàn)象的加劇，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水與生活用水競爭激烈。

2.2 糧食產(chǎn)量的空間分布特征

2003—2015年三江平原地區(qū)實現(xiàn)了糧食產(chǎn)量的“十二連增”，2003年、2015年各縣域糧食產(chǎn)量空間分布格局見圖1。由圖1可知，2003年和2015年三江平原地區(qū)糧食產(chǎn)量的空間分布格局與糧食增產(chǎn)分布格局大致相同，表現(xiàn)為東北高、西南低，邊緣高于腹地的特征;從增產(chǎn)角度看，糧食增產(chǎn)最少的縣域主要分布在三江平原南部和中部地區(qū)，增產(chǎn)量僅為115萬t;其中，研究區(qū)中部的佳木斯市轄區(qū)、雙鴨山市轄區(qū)、七臺河市轄區(qū)與雞西市轄區(qū)雖然在研究期間糧食產(chǎn)量有所增加，但因市轄區(qū)的農(nóng)業(yè)用地數(shù)量較少，僅靠單產(chǎn)提高增產(chǎn)能力有限，上述市轄區(qū)的糧食總產(chǎn)量處于最低級別。糧食增產(chǎn)高的縣域集中連片分布在三江平原東北部地區(qū)，如東北部的寶清縣、虎林市等縣域耕地擴張明顯、糧食增產(chǎn)顯著，其糧食增產(chǎn)量占研究區(qū)的51.8%。

2.3 農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系時序特征

通過耦合協(xié)調(diào)模型測算2003—2015年三江平原地區(qū)所轄23個縣域單元的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度、耦合協(xié)調(diào)度，選取23個縣域的均值代表研究區(qū)當(dāng)年的整體水平，其時序特征變化見圖2。

從圖2可知，三江平原地區(qū)在糧食產(chǎn)量“十二連增”期間，農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度、耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)總體上升趨勢。（1）從耦合度來看，三江平原地區(qū)整體耦合度數(shù)值從2003年的0.595增長至2015年的0.912，表明研究區(qū)的耦合關(guān)系由研究初期磨合狀態(tài)逐漸向高水平耦合階段過渡，至2015年，兩系統(tǒng)的耦合已達(dá)到良性共振狀態(tài)。（2）三江平原地區(qū)各時期的耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值皆低于耦合度值，耦合協(xié)調(diào)度由初始值0.471波動增長至0.726，說明研究區(qū)整體的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系由初期的中度協(xié)調(diào)階段逐漸過渡到高度協(xié)調(diào)階段。到2015年，農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量之間進(jìn)入相互促進(jìn)的良好協(xié)調(diào)發(fā)展時期，農(nóng)業(yè)水土資源實現(xiàn)高效率配置，糧食生產(chǎn)達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)水平。

2.4 農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系空間特征

為進(jìn)一步分析2003—2015年三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系空間變化特征，本研究測算了2003年和015年三江平原地區(qū)所轄23個縣域單元的耦合度和協(xié)調(diào)度（表3），并利用ArcGIS10.3.1對三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)水平進(jìn)行空間可視化分析。

從表3可以看出，（1）2003年，耦合度最高的是虎林市（0.849），已達(dá)到高水平耦合階段;而耦合度最低的是七臺河市轄區(qū)（0.197），處于低水平耦合階段;到2015年，撫遠(yuǎn)縣和同江市的耦合度最高（1），其農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量已達(dá)到良性共振的水平;佳木斯市轄區(qū)耦合度最低，其耦合水平仍處于拮抗階段。（2）從耦合協(xié)調(diào)度來看，2003年23個縣域的耦合協(xié)調(diào)度值多介于0.3～0.6，耦合協(xié)調(diào)水平處于中度協(xié)調(diào)階段。其中，雙鴨山市轄區(qū)耦合協(xié)調(diào)度值最低（0.272），處于低度協(xié)調(diào)階段;耦合協(xié)調(diào)度值最高為虎林市（0.749），耦合協(xié)調(diào)水平已達(dá)到高度協(xié)調(diào)階段。到2015年，大多縣域的耦合協(xié)調(diào)度值已處于0.6～0.9，耦合協(xié)調(diào)水平多處于高度協(xié)調(diào)階段和極度協(xié)調(diào)階段。耦合協(xié)調(diào)度值最低的是雞西市轄區(qū)，處于中度協(xié)調(diào)階段;最高為富錦市（0.924），處于極度協(xié)調(diào)階段。

2.4.1 耦合度的空間變化特征 2003年和2015年三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量耦合關(guān)系的空間分布格局見圖3。

從圖3A可以看出，2003年三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度空間格局大體是北部優(yōu)于南部，邊緣優(yōu)于中心腹地。此時，虎林市是耦合度最高的縣域，已達(dá)到高水平耦合階段，七臺河市轄區(qū)和雙鴨山市轄區(qū)都處于低水平耦合階段;23個縣域中有15個縣域的耦合度處于磨合階段。這些數(shù)據(jù)表明，三江平原地區(qū)大部分縣域水土資源配置與糧食增產(chǎn)之間的關(guān)系欠佳，但通過水利工程設(shè)施的完善，水土資源配置有進(jìn)一步提升的空間。

由圖3B可知，到2015年，除了4個市轄區(qū)（佳木斯市轄區(qū)、雞西市轄區(qū)、雙鴨山市轄區(qū)、七臺河市轄區(qū)），三江平原地區(qū)的耦合度已全面進(jìn)入高水平耦合階段;撫遠(yuǎn)縣和同江市耦合度最高，已實現(xiàn)良性共振;耦合度空間格局仍表現(xiàn)為邊緣優(yōu)于腹地。期間，通過加強“兩江”沿岸引提水工程的建設(shè)，有針對性地對水土資源配置較差的地區(qū)進(jìn)行資金、技術(shù)、工程等方面的投入和改善，三江平原大多數(shù)地區(qū)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的良性互動、協(xié)調(diào)發(fā)展階段。

2.4.2 耦合協(xié)調(diào)度的空間變化特征 2003年和2015年三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量耦合協(xié)調(diào)度空間分布如圖4所示。2003—2015年，三江平原地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)出東北高、西南低，邊緣優(yōu)于腹地的分布格局。（1）從圖4A可知，2003年三江平原地區(qū)東北部大部分縣域耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值介于0.5～0.8，耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平處于高度協(xié)調(diào)階段;西南部縣域的耦合協(xié)調(diào)水平大多還處于中度協(xié)調(diào)階段（數(shù)值介于0.3～0.5）。在研究區(qū)所轄23個縣域中，僅雙鴨山市轄區(qū)與雞西市轄區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度水平處于低度協(xié)調(diào)階段。（2）到2015年，整個研究區(qū)域已不存在低度協(xié)調(diào)發(fā)展階段的縣域。由圖4B可知，三江平原地區(qū)東北部的富錦市、虎林市等多數(shù)縣域與西南部依蘭縣的耦合協(xié)調(diào)水平已經(jīng)發(fā)展到極度協(xié)調(diào)階段;西北部的蘿北縣、湯原縣和中部的樺川縣、友誼縣等縣域也已由中度協(xié)調(diào)階段發(fā)展到高度協(xié)調(diào)階段;僅有5個縣域（包括佳木斯市轄區(qū)、雙鴨山市轄區(qū)、七臺河市轄區(qū)、雞西市轄區(qū)和穆棱市）的耦合協(xié)調(diào)度值較低，處于中度協(xié)調(diào)階段?？傮w來看，三江平原地區(qū)各縣域的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)度水平明顯改善。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

本研究基于DEA模型，利用2003—2015年三江平原地區(qū)所轄23個縣域單元的面板數(shù)據(jù)，測算其農(nóng)業(yè)水土資源配置效率;利用耦合協(xié)調(diào)度模型測算23個縣域的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度，選取2003年和2015年的截面數(shù)據(jù)，分析其耦合度與耦合協(xié)調(diào)度的時空變化特征，得到如下結(jié)論。

（1） 研究期間，三江平原地區(qū)的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率整體處于較好等級，配置效果東部優(yōu)于西部、北部優(yōu)于南部、邊緣優(yōu)于腹地;糧食產(chǎn)量的高低與農(nóng)業(yè)水土資源配置效率高低的格局基本一致，農(nóng)業(yè)水土資源配置佳的縣域，糧食產(chǎn)量較高。

（2）從耦合度與耦合協(xié)調(diào)度的時間序列變化看，2003—2015年，三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)上升趨勢，且耦合度與耦合協(xié)調(diào)度的變化趨勢基本一致，但耦合協(xié)調(diào)度值皆低于耦合度值。自2003年以來，耦合水平由磨合階段逐漸向高水平耦合階段過渡;耦合協(xié)調(diào)程度僅在2003年為中等協(xié)調(diào)階段，其余年份皆處于高度協(xié)調(diào)階段，其耦合協(xié)調(diào)水平比較理想。

（3）從耦合度與耦合協(xié)調(diào)度的空間格局來看，由于三江平原地區(qū)邊緣縣域多以耕地為主尤其東北部為低平平原、耕地面積多而集中，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)，但中部及南部以林地為主，且受全球氣候變暖的影響，研究區(qū)的降水量也日漸增加，水土資源配置效率高。另外，研究期間東北部地區(qū)旱改水現(xiàn)象明顯，水稻代替小麥和玉米成為主要糧食作物，糧食內(nèi)部種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整成為該地區(qū)糧食產(chǎn)量增高的重要原因，而中部及西南部南部縣域由于靠近經(jīng)濟發(fā)展較好且交通便捷的城市，出現(xiàn)非農(nóng)就業(yè)機會大、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)吸引力不及非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)象。因此，三江平原地區(qū)在2003年、2015年的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度皆存在明顯的地區(qū)差異，表現(xiàn)出東北部縣域的耦合協(xié)調(diào)水平高于西南部，邊緣優(yōu)于腹地縣域的分布規(guī)律。研究期間，三江平原地區(qū)各縣域的農(nóng)業(yè)水土配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度在空間分布較為一致。

3.2 建 議

三江平原地區(qū)是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，提高農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的良性耦合協(xié)調(diào)水平是一個漸進(jìn)和長期的過程。研究期間，雖然23個縣域的農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量的耦合協(xié)調(diào)水平皆有所改善，但還有部分縣域的耦合協(xié)調(diào)水平不理想，為進(jìn)一步提升三江平原地區(qū)的糧食生產(chǎn)水平，提出以下建議。

（1）為解決研究區(qū)存在的糧食生產(chǎn)及水土資源的耦合協(xié)調(diào)水平不理想現(xiàn)象，首先考慮從農(nóng)業(yè)水土資源合理配置入手：一是建議在兩江沿岸建設(shè)新的引提水灌溉工程，完善水利配套設(shè)施，政府加強科學(xué)引導(dǎo)和管理，合理分配各類用水比例，大力發(fā)展節(jié)水節(jié)地農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)水土資源配置的純技術(shù)效率;二是加強農(nóng)業(yè)水土資源投入規(guī)模的科學(xué)性，因地因水制宜，避免水土資源投入過少或冗余，以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)水土資源的規(guī)模有效;三是完善保障糧食安全的城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略，促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)改革，以彌補耕地減少帶來的糧食生產(chǎn)能力減弱的不良影響，促進(jìn)研究區(qū)整體由高耦合低協(xié)調(diào)向高耦合高協(xié)調(diào)階段的轉(zhuǎn)變。

（2）雖然三江平原地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源配置效率與糧食產(chǎn)量整體耦合協(xié)調(diào)水平有所改善，但仍存在明顯的地區(qū)差異，尤其是耕地后備資源有限，僅依靠不斷擴大耕地面積、粗放式的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路的方式不能持續(xù)。因此，各地區(qū)應(yīng)充分借鑒高度耦合協(xié)調(diào)縣域的農(nóng)業(yè)發(fā)展策略，做到因地制宜、精準(zhǔn)施策，發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。從不同作物來看，水稻是當(dāng)前研究區(qū)內(nèi)利潤優(yōu)勢明顯的作物，三江連通工程為其水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了重要的設(shè)施保障，但要避免利潤驅(qū)動下盲目擴種水稻可能引發(fā)的生態(tài)環(huán)境惡化問題;隨著“市場定價、價補分離”的糧食收儲政策改革以及國家對鐮刀灣地區(qū)玉米種植面積的調(diào)減，種植玉米的利潤優(yōu)勢應(yīng)通過優(yōu)化玉米品質(zhì)、提高單產(chǎn)水平得以實現(xiàn);黑龍江省大豆受國際市場的沖擊較大，應(yīng)加大國家政策補貼力度、激發(fā)豆農(nóng)的種糧積極性，確保大豆生產(chǎn)規(guī)模的穩(wěn)定性，同時加大新技術(shù)應(yīng)用，推廣高產(chǎn)品種，提高機械化作業(yè)水平，推動大豆種植規(guī)?；?，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。

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