氣候變化背景下高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價研究

王順鋒，劉亞梅，楊麗雲(yún)，劉興德

1.甘肅省高臺縣氣象局，甘肅 高臺 734300

2.甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅 蘭州 730030

全球氣候變化對環(huán)境、生態(tài)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)正產(chǎn)生日益深遠的影響。農(nóng)業(yè)是受氣候變化影響最直接的脆弱行業(yè)。據(jù)估計，到2030年，中國種植業(yè)生產(chǎn)能力在總體上因氣候變暖可能會下降5%～10%[1]，可見農(nóng)業(yè)氣候資源對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有直接性作用[2]。與此同時，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展同樣離不開農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟的支持，農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟基礎[3]，為農(nóng)業(yè)活動提供發(fā)展資金、勞動力、科技技術、管理服務等[4]。因此，系統(tǒng)分析氣候變化背景下農(nóng)業(yè)氣候資源和農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的影響，可以為調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結構和農(nóng)業(yè)政策出臺提供有力的科學依據(jù)。改革開放以來，我國出臺諸多政策推動我國農(nóng)業(yè)向前快速發(fā)展，例如中央“一號文件”已連續(xù)16年聚焦“三農(nóng)”的發(fā)展，推行“美麗鄉(xiāng)村”“草原生態(tài)保護補償獎勵機制”等國家重大戰(zhàn)略[5]。近年來，在國家政策傾斜農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的大背景下，國內(nèi)學者聚焦農(nóng)業(yè)氣候資源、農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟對農(nóng)業(yè)的發(fā)展、影響機理等方面展開了一系列研究[6-7]。陳小寧（2004）診斷了農(nóng)業(yè)氣候資源對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[8]；曾獻?。?005）認為農(nóng)業(yè)氣候資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的自然條件，人類無法對其施加干涉，研究農(nóng)業(yè)氣候資源生產(chǎn)力指數(shù)可以衡量一個地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展自然條件的優(yōu)劣程度[9]；李軍（2009）認為對區(qū)域農(nóng)業(yè)氣候資源評價可為區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提高科學決策依據(jù)[10，11]；易小林（2009）認為通過改善生態(tài)環(huán)境進而加大對冬季氣候資源的利用，形成良好循環(huán)局面[12]；楊瑞珍（2010）認為研究農(nóng)業(yè)氣候資源有利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[13]。牛媛媛認為農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的標志，只有在系統(tǒng)保持協(xié)調(diào)穩(wěn)定動態(tài)前提下，才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[14]；孫兵芬（2015）研究青藏高原現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平將農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟作為關鍵評價系統(tǒng)之一，探索社會經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展水平及對農(nóng)業(yè)發(fā)展的支撐力度；王欣（2019）通過對江蘇省160戶農(nóng)戶調(diào)查，分析了氣候變化對農(nóng)戶農(nóng)業(yè)收入的影響[15]；高佳佳研究了西藏地區(qū)青稞和春小麥對氣候變化的響應[16]?？梢?，目前學者圍繞農(nóng)業(yè)氣候資源與農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟對農(nóng)業(yè)發(fā)展做了大量研究，但是將兩者結合起來研究較少?；诖耍疚膶⑥r(nóng)業(yè)氣候資源與農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟組合探究其對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響機理，以期為區(qū)域農(nóng)業(yè)政策及規(guī)劃提供理論支撐。

一、研究區(qū)概況

高臺縣隸屬于甘肅省張掖市，介于東經(jīng)98°57′27″～100°06′42″、北緯39°03′50″～39°59′52″?？偯娣e4 346.61km2，9個鎮(zhèn)136個村委會，2018年總人口14.58萬人，城鎮(zhèn)化率為48.63%，農(nóng)村居民人均可支配收入13 813元。年平均氣溫8.7℃，降雨量140.8mm，年蒸發(fā)量1 394.1mm。2018年地區(qū)生產(chǎn)總值502 203萬元，其中農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值128 263萬元。耕地面積36 326.67hm2，主要種植小麥、大麥、夏雜等夏收作物，水稻、玉米、谷子、大豆等秋收作物。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來源

（一）評價指標體系構建

依據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)學理論、循環(huán)經(jīng)濟理論、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)耗散結構理論等相關理論（陳鋒正，2016）。自上而下，依次分為目標層、準則層和指標層，結合已有學者的研究，充分考慮高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況。選擇相對濕度、大風時速、平均氣溫、降水量、日照時數(shù)作為農(nóng)業(yè)氣候資源的指標；農(nóng)業(yè)勞動力、化肥施用強度、農(nóng)藥用量、耕地面積、機械總動力、農(nóng)業(yè)有效灌溉率作為反映農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟指標，具體指標體系見表1。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)主要來自于2013—2017年《甘肅省統(tǒng)計年鑒》《張掖市統(tǒng)計年鑒》《甘肅省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》，部分指標數(shù)據(jù)來自政府工作報告、相關部門統(tǒng)計公報，通過匯總整理獲得研究所需數(shù)據(jù)。

（三）數(shù)據(jù)標準化及評價方法

高臺縣農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展評價由農(nóng)業(yè)氣候資源和農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟兩個子系統(tǒng)組成，認為子系統(tǒng)為n，時間段為m，可以認為xij為第j年第i個指標數(shù)值，可以構建一個M*N矩陣。首先利用極差法對表1中正向指標和逆向指標進行標準化預處理，公式如下：

計算第j個指標下的第i個時間段中占該指標的比重pij：

進一步計算得到第j個指標的熵值ej和冗余值fj：（如果Pij為0，則假設lnPij也為0）

表1 農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標體系

計算第j個指標的熵權wj:

依據(jù)熵權法得到各指標及子系統(tǒng)的權重，將標準化后數(shù)值dij代入式（6），得到高臺縣農(nóng)業(yè)氣候資源和農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟的貢獻度：

三、結果與分析

（一）高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平時序演化分析

首先運用極差法對正向和逆向指標進行標準化預處理，然后通過熵權法獲取準則層、指標層權重（見表1），進一步將標準化后指標代入式（6）中，得到2013—2018年高臺縣農(nóng)業(yè)綜合系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)氣候資源、農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟綜合評價指數(shù)（見圖1）。

根據(jù)圖1可知，2013—2018年高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平持續(xù)提升，綜合指數(shù)由2013年0.317 8增長到2018年0.780 6，總體來看，高臺縣農(nóng)業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展方向有序推進，這主要與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件有所改善和社會經(jīng)濟條件水平提高有直接性關聯(lián)，社會經(jīng)濟條件逐漸成為推動高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主導性力量。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件發(fā)展水平緩慢提高，綜合指數(shù)由2013年0.137 4增長到2016年0.312 4，又降低為2018年0.276 1。究其原因，相對濕度由2013年44%提高到2018年48%，降水量由2013年90.3mm增長到140.8mm，大風時速度由2013年9m/s降低為2018年3m/s?？梢钥闯?，近年來影響高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相對濕度、降水量、大風時速等自然因素均有所改善，極端天氣發(fā)生頻率減少，對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)活動有促進作用，也可說明高臺縣農(nóng)業(yè)氣候資源逐年向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜方向緩慢轉變趨勢。

圖1 2013—2018年高臺縣農(nóng)業(yè)綜合系統(tǒng)及子系統(tǒng)綜合指數(shù)

社會經(jīng)濟條件發(fā)展水平呈持續(xù)提高態(tài)勢，綜合指數(shù)由2013年0.180 4增長到2018年0.504 6，這與近年來高臺縣政府推行的農(nóng)業(yè)政策措施有關。隨著農(nóng)村交通設施、水利設施不斷完善，采購農(nóng)業(yè)大型機械設備政府財政補貼，水肥一體化、病蟲害防治措施等技術推廣，有效促進了高臺縣農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進程?；适┯昧坑?013年10 047.6t降低為2018年7 926.1t，農(nóng)藥由2013年585.12t降低為256.15t，農(nóng)業(yè)機械總動力由2013年31.6萬kw增長到2018年34.49萬kw，農(nóng)業(yè)有效灌溉率由2013年0.649增長到2018年0.681 4。

（二）高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響因素分析

根據(jù)表1可知，通過熵權法得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、社會經(jīng)濟條件系統(tǒng)權重分別為0.425 4、0.574 6，社會經(jīng)濟條件權重略高于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，反映了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和社會經(jīng)濟條件對高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有同等重要的作用。對影響高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的10個指標按照權重由大到小依次為農(nóng)藥使用量、相對濕度、化肥施用量、農(nóng)業(yè)機械總動力、降水量、平均氣溫、農(nóng)業(yè)有效灌溉率、日照數(shù)、農(nóng)業(yè)勞動力、耕地面積、大風時速。從側面反映出，相對濕度、降水量、平均氣溫是影響高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要自然因素，農(nóng)藥使用量、化肥施用量、農(nóng)業(yè)機械總動力是影響高臺縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟因素。

四、結論

基于熵權法對2013—2018年高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平進行綜合測評，并對影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的關鍵因素進行研究，得出以下結論：

（一）2013—2018年間，高臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平呈現(xiàn)持續(xù)提升態(tài)勢

由2013年0.317 8增長到2018年0.780 6，農(nóng)業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展方向有序推進。其中，農(nóng)業(yè)氣候資源系統(tǒng)發(fā)展水平緩慢提升，向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜方向緩慢轉變趨勢，但總體發(fā)展水平略滯后于農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟發(fā)展水平；農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展水平持續(xù)提高，農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟逐漸成為推動高臺縣農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中的主導性力量。

（二）農(nóng)業(yè)氣候資源系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟系統(tǒng)對高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有同等重要的地位。

其中，相對濕度、降水量、平均氣溫是影響高臺縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要農(nóng)業(yè)氣候資源因素；農(nóng)藥使用量、化肥施用量、農(nóng)業(yè)機械總動力是影響高臺縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟因素。