水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)特征及驅(qū)動因素研究

中圖分類號：F32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-5553（2025）07-0310-09

Abstract：The coordinateddevelopmentof waterresourcesecurityandgrain productionresilience is crucial for promoting high-qualityagricultural developmentandensuring food securityin China.Using provincial panel data from major grain-producing regions between 2004 to 2022，a comprehensive evaluation index system was established to assess both water resource security and grainproduction resilience.The entropy method，coupling coodination degree model，andgeographical detectorwereapplied to quantitativelyanalyze theevaluationvalues，coupling coordinationcharacteristics，and driving factors behind these two systems.Theresults revealeda generalimprovement in both water resource securityand grain production resilience across the major grain-producing regions.The coupling coordinationdegree between thetwo systems has steadily increased，shiftingfroma stateof near imbalance tooneof tentativecoordination.Spatially，thecoordination followedapatterndescribedas“highinthenorthandlowinthe south， withtwo clusters”.Fivekeyindicators were identifiedasprimary driversof coordinated development：effective irrigation area，annual precipitation，sewage treatmentrate，local fiscal expenditure on agriculture，forestry，and wateraffairs and total watersupply.The influenceof these factors was found to increase when they interacted with each other.Therefore，toaccelerate agricultural modernization， major grain-producing areasshould notonly improve water resourceutilization eficiencybutalsotailor development models tolocalconditions inorder topromote the integrated advancements of water security and grain production resilience. Keywords： water resource security; grain production resilience; coupling coordination； driving factors

0 引言

糧食生產(chǎn)對水資源的依賴程度高，我國水資源總量豐富，但單位面積耕地占有的徑流量僅為世界平均值的 80% ，且時空分布極不均衡，是水資源嚴(yán)重短缺的國家之一。在水資源對糧食生產(chǎn)產(chǎn)生約束的同時，由于水資源利用效率不高，地下水超采與水資源浪費現(xiàn)象仍屢見不鮮，糧食生產(chǎn)背后的水生態(tài)壓力巨大。為此，2024年中央一號文件中提到：“加快推進(jìn)長江中上游坡耕地水土流失治理，扎實推進(jìn)黃河流域深度節(jié)水控水。復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境，強化地下水超采治理?！痹诖吮尘跋?，厘清糧食生產(chǎn)與水資源安全兩者適配關(guān)系，穩(wěn)步提升糧食產(chǎn)能的同時兼顧水資源安全，對確保我國糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

“韌性\"這一概念早期被用來分析生態(tài)領(lǐng)域中系統(tǒng)在受到外來沖擊時表現(xiàn)的自我恢復(fù)能力[1]。隨后由于跨領(lǐng)域研究需要，這一概念被引人經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域。蔣輝等[2]將糧食生產(chǎn)韌性定義為：糧食生產(chǎn)系統(tǒng)在應(yīng)對外部沖擊時表現(xiàn)出的抵抗力和恢復(fù)力。在此基礎(chǔ)上，蔡林軍等3從抵抗力和復(fù)原力兩大角度出發(fā)，構(gòu)建指標(biāo)體系對我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性進(jìn)行評價，并實證檢驗勞動力轉(zhuǎn)移對糧食生產(chǎn)韌性的影響。水資源作為糧食生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可或缺的要素之一，提高水資源安全程度一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點。鄭通漢4認(rèn)為水資源安全包含三層含義：一是國家利益不會因洪澇、干旱、水質(zhì)污染等因素受到嚴(yán)重?fù)p失；二是水資源系統(tǒng)自然循環(huán)過程、自我凈化能力不受嚴(yán)重威脅；三是水資源能夠維系經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展。隨后，眾多學(xué)者對地區(qū)水資源安全狀況進(jìn)行測度。如張麗麗等5基于水足跡理論分析了新疆和田地區(qū)水資源安全時空變化情況，認(rèn)為在研究時段內(nèi)和田地區(qū)水資源狀況整體處于安全水平；張家欣等在虛擬水流視角下研究了我國西北地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源安全的格局，指出當(dāng)?shù)厝∷畤?yán)重超過水資源承載能力，水資源安全水平亟待提高。

綜上，學(xué)者們在“糧食生產(chǎn)韌性”與“水資源安全”兩大模塊的研究上積累了豐富成果。然而，現(xiàn)有研究大多從糧食生產(chǎn)韌性與水資源安全的單個維度出發(fā)，探析其定義、發(fā)展?fàn)顩r、時空分布差異及驅(qū)動因素，鮮有將兩者納入同一分析框架，分析其協(xié)調(diào)關(guān)系的深入探討。因此，本文以2004一2022年為研究時段，構(gòu)建糧食生產(chǎn)韌性和水資源安全綜合評價指標(biāo)體系，測算我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性與水資源安全狀況，運用耦合協(xié)調(diào)度模型分析兩者協(xié)調(diào)發(fā)展特征，并利用地理探測器探究兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的驅(qū)動因素，旨在明晰糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)與水資源安全現(xiàn)狀，為實現(xiàn)二者協(xié)同優(yōu)化提供一定參考。

1研究方法與數(shù)據(jù)來源

1. 1 研究區(qū)域概況

2003年，財政部確定黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、河南、山東、江蘇、安徽、四川、湖南、湖北和江西13個省份（自治區(qū)）為我國糧食主產(chǎn)區(qū)。糧食主產(chǎn)區(qū)作為我國糧食生產(chǎn)的核心區(qū)域，承擔(dān)著實現(xiàn)糧食產(chǎn)能穩(wěn)步提升的主體責(zé)任，對保障國家糧食安全有著舉足輕重的作用。2023年我國糧食總產(chǎn)量達(dá) 6.954× 10¹¹kg ，其中糧食主產(chǎn)區(qū)糧食產(chǎn)量為 5.417×10¹¹kg 貢獻(xiàn)了全國糧食產(chǎn)量的 77.9% 。然而，由于水土資源錯配以及粗放型生產(chǎn)方式還未完全轉(zhuǎn)變等，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源供需矛盾日益嚴(yán)峻，亟須協(xié)調(diào)糧食生產(chǎn)與水資源安全之間關(guān)系，從而促進(jìn)兩者共同發(fā)展。

1.2 研究方法

1. 2.1 熵值法

相較于層次分析法（AHP）等賦權(quán)方法，熵值法能較客觀地確定指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重[。故采用熵值法對糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全、糧食生產(chǎn)韌性兩大體系進(jìn)行分析，共選取 A 個研究年度， B 個省份， F 項指標(biāo)。

第1步：消除不同量綱的影響，對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。正向指標(biāo)處理公式如式（1）所示，負(fù)向指標(biāo)處理公式如式（2）所示。

式中： X_λij —第 λ 年省份 i 的第 j 項指標(biāo)值， λ=1 ，2，…，A;i=1，2，…，B;j=1，2，…，F(xiàn) ！

Y_λij-X_λij 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化之后的值。

第2步：計算各項指標(biāo)的權(quán)重。

式中： P_λij 第 λ 年 j 指標(biāo)下省份 i 所占比重；

e_j 第 j 項指標(biāo)的熵值；

w_j 第 j 項指標(biāo)的權(quán)重。

第3步：計算得到評價指標(biāo)體系的綜合得分。

式中： Z ——利用熵值法計算得到的綜合得分。

1.2.2耦合協(xié)調(diào)度模型

促進(jìn)實現(xiàn)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性匹配協(xié)調(diào)，提高糧食安全水平，是我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。耦合協(xié)調(diào)度模型被廣泛運用于雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系研究中，參考現(xiàn)有研究[8，9]，采用耦合度 c 反映水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)之間的相互影響程度，用耦合協(xié)調(diào)度 D 反映水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。耦合度 c 和耦合協(xié)調(diào)度 D 的計算如式（7）～式（9）所示。

T=_αU₁+βU₂

式中： U₁ ——水資源安全指數(shù)；U₂ 1 一糧食生產(chǎn)韌性指數(shù)；T 一 協(xié)調(diào)指數(shù)；α?β —水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性的重要性系數(shù)，且 α+β=1 。

水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性同等重要，故 α=β= 0.5，便于直觀體現(xiàn)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)程度，參考現(xiàn)有研究[10]，將耦合協(xié)調(diào)度劃分等級，如表1所示。

表1耦合協(xié)調(diào)度等級 Tab.1 Coupling coordination degree level

1.2.3 地理探測器

地理探測器可有效研究空間分異性，并根據(jù)自變量與因變量之間空間分布相似性來探測驅(qū)動因素，包括因子探測、交互探測、生態(tài)探測與風(fēng)險探測4個探測器[11]。為探析糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)的驅(qū)動因素及其交互作用，采用因子探測與交互探測進(jìn)行研究。因子探測可以從多項指標(biāo)中挑選解釋力較大的關(guān)鍵驅(qū)動因素，其模型如式（10）所示。

式中： q 驅(qū)動因子 X 的解釋力強度，值域為[0，1]；h 驅(qū)動因子 X 的分層；N 研究區(qū)樣本數(shù)；02 研究區(qū)方差；N_h 分層 h 樣本數(shù)；σ_h² 分層 h 方差。

在單因子探測的基礎(chǔ)上，交互探測將不同驅(qū)動因子 x₁…x₂ 進(jìn)行疊加，從而分析 x₁…x₂ 共同作用時是增強還是減弱對因變量 Y 的解釋程度，判別方式如表2所示。

表2兩個驅(qū)動因子交互作用類型 Tab.2Types of interaction between two driving factors

1.3數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)體系

研究區(qū)域為糧食主產(chǎn)區(qū)，研究時段為2004—2022年，數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》《中國水利統(tǒng)計年鑒》以及各省份歷年統(tǒng)計年鑒，并利用線性插值法對個別缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補齊。

水資源安全是在維系水生生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的前提下，水資源的供給能夠滿足人類社會生存、生產(chǎn)、發(fā)展需要的狀態(tài)[12]。PSR模型被廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境狀態(tài)評價研究中，參照現(xiàn)有研究成果[13，14]，從水資源壓力、水資源狀態(tài)、水資源響應(yīng)三大板塊選取10項指標(biāo)，構(gòu)建糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全綜合評價指標(biāo)體系。水資源壓力指威脅水生態(tài)平衡的各種人類活動，選取農(nóng)業(yè)用水總量、農(nóng)藥負(fù)荷量、農(nóng)膜負(fù)荷量3項指標(biāo)進(jìn)行表征；水資源狀態(tài)指各種人類活動綜合作用下水生態(tài)所處狀況，選取水資源總量、人均水資源量、有效灌溉面積、森林覆蓋率4項指標(biāo)進(jìn)行表征；水資源響應(yīng)指為改善水生生態(tài)系統(tǒng)，提升水資源安全水平而采取的整治措施，選取水土流失治理面積、水庫總庫容量、除澇面積3項指標(biāo)進(jìn)行表征，如表3所示。

表3糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指標(biāo)體系

Tab.3Comprehensiveevaluation indexsystem of water resources security and grain production resilience in major grain producing areas

糧食生產(chǎn)韌性指糧食生產(chǎn)過程中，面對各種沖擊時具備的抵抗能力以及從不利狀態(tài)中快速恢復(fù)并實現(xiàn)新增長路徑的恢復(fù)能力和創(chuàng)新能力[15]。基于糧食生產(chǎn)韌性的內(nèi)涵，參考相關(guān)研究成果[16，17]，從抵抗能力、恢復(fù)能力、創(chuàng)新能力3個方面選取13項指標(biāo)構(gòu)建糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指標(biāo)體系。抵抗能力指糧食生產(chǎn)系統(tǒng)在受到外來沖擊時維持系統(tǒng)穩(wěn)定的能力，選取人均耕地面積、第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員、人均受教育年限、人均糧食產(chǎn)量、農(nóng)村居民人均可支配收人5項指標(biāo)；恢復(fù)能力指糧食生產(chǎn)系統(tǒng)遭受沖擊后恢復(fù)系統(tǒng)原有狀態(tài)的能力，選取農(nóng)業(yè)增加值、地方財政農(nóng)林水事務(wù)支出、復(fù)種指數(shù)、成災(zāi)面積占比、化肥負(fù)荷量5項指標(biāo)；創(chuàng)新能力指糧食生產(chǎn)系統(tǒng)在調(diào)整恢復(fù)后實現(xiàn)新增長路徑的能力，選取農(nóng)業(yè)機械總動力、移動電話普及水平、農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)投資額3項指標(biāo)。

2 實證結(jié)果與分析

2.1糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性綜合評價分析

根據(jù)所構(gòu)建的評價指標(biāo)體系，利用熵值法計算得到糧食主產(chǎn)區(qū)13個省份（自治區(qū)）水資源安全、糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指數(shù)（表4），并求得13個省份每年數(shù)據(jù)的平均值，即可得到2004—2022年糧食主產(chǎn)區(qū)2個綜合評價指數(shù)變化趨勢圖（圖1）。此外，借鑒崔寧波等[18的研究，將糧食主產(chǎn)區(qū)劃分為南方糧食主產(chǎn)區(qū)和北方糧食主產(chǎn)區(qū)，其中南方糧食主產(chǎn)區(qū)包括江蘇、江西、湖南、湖北、安徽、四川，北方糧食主產(chǎn)區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、河南、山東。

表4糧食主產(chǎn)區(qū)各地區(qū)水資源安全、糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指數(shù)得分 Tab.4Scoresofcomprehensiveevaluationindexofwaterresoucessecurityandgainproductionresilienceinmajorgrainproducingareas

2.1.1糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全綜合評價分析

從時間維度來看，2004—2022年糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全綜合評價指數(shù)呈“波動上升”趨勢，由2004年的0.291上升為2022年的0.377，上漲幅度為 29.6% 。說明在此期間糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全水平得到較大提升，水生態(tài)環(huán)境得到一定改善。究其原因，可能在于我國不斷加強水資源安全保護(hù)立法，相繼頒布或修訂《中華人民共和國水法》國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要》等文件，水資源管理制度不斷健全；此外，噴灌、滴灌、渠道防滲等節(jié)水技術(shù)正逐步取代傳統(tǒng)漫灌方式，糧食主產(chǎn)區(qū)節(jié)水型農(nóng)業(yè)得到較快發(fā)展，從而提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率，減輕農(nóng)業(yè)用水帶來的壓力。然而水資源安全指數(shù)在2006年、2011年、2017年、2022年4個年份出現(xiàn)較大幅度下降，表明該時期糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全水平出現(xiàn)退化，水環(huán)境壓力增大?？赡苁且驗?006年、2011年、2017年這3個年份糧食主產(chǎn)區(qū)大部分省份當(dāng)年農(nóng)藥、農(nóng)膜使用量較往年提高，造成大量農(nóng)業(yè)面源污染，如2011年遼寧省單位面積農(nóng)膜負(fù)荷量由2010年的 30.69kg/hm² 增加到2011年的 35.09kg/hm² 。而2022年或許是因為長江流域發(fā)生了自1961年有完整實測記錄以來最為嚴(yán)重的旱災(zāi)，四川、湖北、湖南、安徽、江西、河南、江蘇等省份旱情較為嚴(yán)重，對水資源安全造成較大破壞。

從空間維度來看，2004—2022年南方糧食主產(chǎn)區(qū)與北方糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全水平呈現(xiàn)“南北齊升，北快于南\"的分布特征。2004年，南方糧食主產(chǎn)區(qū)、北方糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全指數(shù)分別為0.305、0.28；截至2022年，北方糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全指數(shù)提升到0.369，增長 31.8% ，超過南方糧食主產(chǎn)區(qū)的 27% 。其中，增長速度最快的省份為內(nèi)蒙古，增長幅度達(dá)到68% ；江蘇、遼寧兩省水資源安全水平較低且發(fā)展較緩慢，反映這兩個省份“人水矛盾”依然突出。

2.1.2糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性綜合評價分析

從時間維度來看，2004—2022年糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指數(shù)呈“持續(xù)上升\"趨勢，尤其2006年增長速度較快，糧食生產(chǎn)韌性由2004年的0.153增長到2022年0.361，增長1.36倍，這表明在此期間糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性得到長足提高。原因可能在于：一方面，國家越來越重視農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)性作用，千方百計保障糧食安全，為糧食生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。如我國全面取消農(nóng)業(yè)稅，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，調(diào)動農(nóng)民種糧積極性，農(nóng)民能夠?qū)⒏嗌a(chǎn)資料配置于糧食生產(chǎn)中；“兩藏戰(zhàn)略\"的提出為促進(jìn)糧食生產(chǎn)、保障國家糧食安全指明具體方向。另一方面，糧食主產(chǎn)區(qū)大多省份農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)較雄厚，加之近年來大力推動高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，糧食生產(chǎn)條件與抗災(zāi)減災(zāi)能力大大提高，形成一批田成方、渠相連、旱能灌、澇能排的糧食生產(chǎn)基地。

從空間維度來看，2004—2022年南方糧食主產(chǎn)區(qū)與北方糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性呈現(xiàn)“南北齊升，南快于北\"的分布特征。2004—2022年，南方根食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性增長1.51倍，而北方糧食主產(chǎn)區(qū)增長1.26倍。糧食主產(chǎn)區(qū)中，黑龍江、河南兩省糧食生產(chǎn)韌性均值較高，分別為0.39、0.318；遼寧、江西兩省糧食生產(chǎn)韌性較低，分別為0.162、0.166，這反映糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性存在較大空間差異，原因可能在于各省份經(jīng)濟條件、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、自然資源稟賦等存在較大差異。

2.2糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)分析

為探究糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)特征，按照耦合協(xié)調(diào)度模型計算得到2004—2022年各省份的耦合度 c 與耦合協(xié)調(diào)度 D 及其均值（圖2）。為方便進(jìn)行對比，截取2004年、2010年、2016年、2022年的耦合協(xié)調(diào)度數(shù)據(jù)，并根據(jù)表1劃分等級，利用ArcGIS10.8進(jìn)行可視化處理，得到這4個年份糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)特征空間分布情況。

2.2.1糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)特征整體分析

糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性呈“高耦合低協(xié)調(diào)\"狀態(tài)。耦合度均值保持波動上升趨勢，并在2021年達(dá)到最大值0.979，表明糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全狀況與糧食生產(chǎn)韌性關(guān)聯(lián)程度高；耦合協(xié)調(diào)度均值呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢，從2004年的0.439增長到2022年的0.597，增長幅度為 36% ，整體耦合協(xié)調(diào)程度由瀕臨失調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊銖妳f(xié)調(diào)，表明糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩者之間協(xié)調(diào)性逐漸加強。

2.2.2糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)特征時空分析

從時間維度來看：（1）2004年，糧食主產(chǎn)區(qū)各省份水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度范圍為 0.312～0.51 ，最高值出現(xiàn)在黑龍江，最低值出現(xiàn)在遼寧，其中，輕度失調(diào)與瀕臨失調(diào)的省份占比達(dá)到 84.6% 只有黑龍江和河南2個省份處于勉強協(xié)調(diào)階段（表5），這反映此時糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)水平低，一個重要的原因可能是當(dāng)時水資源利用效率較低，噴灌、滴灌、微灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)尚未大面積推廣應(yīng)用，導(dǎo)致水資源安全壓力比較大。（2）2010年，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性協(xié)調(diào)發(fā)展水平相比于2004年有較大提升，整體協(xié)調(diào)水平已處于勉強協(xié)調(diào)階段（0.508），處于瀕臨失調(diào)、勉強協(xié)調(diào)、初級協(xié)調(diào)的省份占比分別為30.8%.61.5%.7.7% ，輕度失調(diào)的省份已清零，其中湖北協(xié)調(diào)水平提升較快，已從2004年的輕度失調(diào)狀態(tài)發(fā)展到勉強協(xié)調(diào)狀態(tài)，黑龍江率先進(jìn)人初級協(xié)調(diào)狀態(tài)。這一時期，糧食主產(chǎn)區(qū)各省份在提高糧食產(chǎn)量的同時也注重水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，促使兩系統(tǒng)間協(xié)調(diào)水平得到較大提升。（3）2016年，糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)整體耦合協(xié)調(diào)度已達(dá)到0.554，協(xié)調(diào)水平得到穩(wěn)步提升，除遼寧外，其余12省份均已處于勉強協(xié)調(diào)或初級協(xié)調(diào)階段。相比于2010年，2016年糧食主產(chǎn)區(qū)單位面積農(nóng)藥、化肥使用量分別減少 1.378kg/hm²?14.718kg/hm² ，由此造成的農(nóng)業(yè)面源污染也得到一定程度治理，加之糧食綜合生產(chǎn)能力進(jìn)一步提高，糧食生產(chǎn)背后的生態(tài)環(huán)境代價進(jìn)一步減少。（4）2022年，糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)整體耦合協(xié)調(diào)度已達(dá)到0.597，接近初級協(xié)調(diào)階段，且所有省份都脫離失調(diào)狀態(tài)，勉強協(xié)調(diào)、初級協(xié)調(diào)、中級協(xié)調(diào)省份占比分別為53.8%.38.5%.7.7% ，黑龍江率先邁入中級協(xié)調(diào)階段，這說明糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性協(xié)調(diào)水平得到進(jìn)一步提升?？赡艿脑颍阂环矫妫S著水資源利用效率的提高以及大量水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，減輕了農(nóng)業(yè)用水、生活用水等帶來的用水壓力；另一方面，隨著農(nóng)業(yè)科技水平不斷提升，遙感技術(shù)、無人機技術(shù)、5G技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)不斷運用于糧食生產(chǎn)，糧食生產(chǎn)抵抗能力、恢復(fù)能力、創(chuàng)新能力都得到極大提高。

表52004年、2010年、2016年、2022年糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)度Tab.5Coupling coordination degree of water resources security and grain production resiliencein major grain producingareas in 20o4，20lo，20l6 and 2022

從空間維度來看，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)度呈“北高南低、兩大集聚\"分布，位于東北平原的黑龍江耦合協(xié)調(diào)水平一直處于領(lǐng)先地位，已率先達(dá)到中級協(xié)調(diào)階段（圖3）。2004年，輕度失調(diào)的3個省份（遼寧、湖北、江西）中，南方糧食主產(chǎn)區(qū)占兩個，勉強協(xié)調(diào)的2個省份（黑龍江、河南）全部在北方糧食主產(chǎn)區(qū)；2010年，北方糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)處于勉強協(xié)調(diào)階段（0.521），而南方糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)處于瀕臨失調(diào)階段（0.492）；2022年，北方糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度為0.604，處于初級協(xié)調(diào)階段，而南方糧食主產(chǎn)區(qū)兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度為0.59，處于勉強協(xié)調(diào)階段。除此之外，水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)度較高的省份主要分布在兩大地區(qū)，一個是以黑龍江為最高值以及與其鄰近的內(nèi)蒙古、吉林地區(qū)，另一個是以四川為次高值以及向東的河南、湖南、湖北地區(qū)，可能的原因：這兩大地區(qū)較大部分為平原，適合規(guī)模化生產(chǎn)、機械化作業(yè)，糧食生產(chǎn)條件較好，并且黑龍江與內(nèi)蒙古地區(qū)人口密度較小，用水需求量相比于其他地區(qū)較小，從而一定程度上緩解取水壓力。

2.3糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)驅(qū)動因素分析

2.3.1 驅(qū)動因子選取

水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)發(fā)展是自然、經(jīng)濟、社會等多要素綜合作用的結(jié)果[19]。通過梳理有關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合專家意見[20，21]，在指標(biāo)可獲得性的前提下，選取人均 GDP（X₁） 、城鎮(zhèn)化率 （X₂ 兩項指標(biāo)反映經(jīng)濟水平；選取年降水量 （X₃ ）反映自然稟賦；選取供水總量（X₄ ）反映社會條件；選取有效灌溉面積 （X₅ ）反映農(nóng)田水利化建設(shè)與糧食生產(chǎn)穩(wěn)定性；選取地方財政農(nóng)林水事務(wù)支出 （X₆ ）反映財政支持力度；選取污水處理率（X₇ ）反映環(huán)境規(guī)制情況，將以上7項指標(biāo)作為驅(qū)動因子，采用地理探測器來探測其對水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)的驅(qū)動力。鑒于地理探測器善于分析類型變量，在ArcGIS10.8中利用自然間斷點分級法對2004年、2010年、2016年、2022年的7個驅(qū)動因子數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化，再運用GeoDetector進(jìn)行驅(qū)動力分析。

2.3.2單因子探測結(jié)果

單因子探測結(jié)果如表6所示。各驅(qū)動因子對水資源與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)發(fā)展均有一定解釋力，有5項驅(qū)動因子解釋力均值超過0.2，解釋力順序：有效灌溉面積 gt; 年降水量 gt; 污水處理率 gt; 地方財政農(nóng)林水事務(wù)支出 gt; 供水總量。農(nóng)田水利化程度與糧食生產(chǎn)穩(wěn)定性的有效灌溉面積對兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展作用最顯著，其次是自然稟賦的年降水量。從時間演化看，隨著時間的推移，有效灌溉面積和年降水量指標(biāo)的解釋力始終位于中上水平，表明完備的農(nóng)田水利設(shè)施能夠提高水資源利用效率，提升糧食生產(chǎn)抗災(zāi)減災(zāi)能力，從而促使水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)良性協(xié)調(diào)發(fā)展。我國水土資源南北分布不協(xié)調(diào)，南方水多地少，北方水少地多，加之全球氣候變暖，極端天氣頻發(fā)，降水量對當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境和糧食生產(chǎn)有重要影響。污水處理率隨著時間推移對兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展作用越來越大，2004年污水處理率解釋力僅為0.058，位列7項指標(biāo)末位，而在2022年解釋力已上漲到0.311，位列第三。因此生態(tài)環(huán)境治理與修復(fù)在促進(jìn)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩者協(xié)調(diào)發(fā)展過程中扮演著越來越重要的作用。

表6糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性 耦合協(xié)調(diào)度因子探測結(jié)果 Tab.6Detection results of coupling coordination degree factor of water resources security and grain production resilience in main grain producing areas

2.3.3 交互探測結(jié)果

參考張澤琳等[17]研究，將單因子探測中識別出的解釋力大于0.2的5項指標(biāo) （X_3?X_4?X_5?X_6?X₇） 進(jìn)行交互探測分析（表7），即可分析不同驅(qū)動因子交互后對兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的解釋力變化情況，其中若兩項驅(qū)動因子交互后表現(xiàn)為非線性增強則記為NE，若表現(xiàn)為雙因子增強則記為DE。

表7糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)度交互探測結(jié)果

Tab.7Interactive detection results of coupling coordination degree between water resources securityand grain production resilience in main grain producing areas

由表7可知，所選取的5項驅(qū)動因子之間均存在交互作用，且兩兩交互后解釋力 q 值均大于單因子解釋力 q 值，具體表現(xiàn)為雙因子增強和非線性增強兩種類型。這表明糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展是水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、自然稟賦、政府行為等多因素綜合作用的結(jié)果。進(jìn)一步觀察可發(fā)現(xiàn)，在單因子探測中解釋力較小的地方財政農(nóng)林水事務(wù)支出 （X₆ ）、供水總量（ ??X₄ ）兩項指標(biāo)，交互后解釋力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單因子解釋力，說明要進(jìn)一步提升糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性協(xié)調(diào)發(fā)展水平，“打組合拳”比實施單一策略效果要更顯著。

3 結(jié)論與建議

3.1結(jié)論

在構(gòu)建糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，利用耦合協(xié)調(diào)度模型揭示兩系統(tǒng)耦合關(guān)系的時空演化，并進(jìn)一步探究兩系統(tǒng)耦合關(guān)系的驅(qū)動因素。

1）時間維度上，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全綜合評價指數(shù)呈“波動上升”趨勢，由0.291上升到0.377，水資源安全水平得到提高；空間維度上，南方糧食主產(chǎn)區(qū)與北方糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全水平呈現(xiàn)“南北齊升，北快于南\"的分布特征，其中增長速度最快的是內(nèi)蒙古。

2）時間維度上，糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性綜合評價指數(shù)呈“持續(xù)上升\"趨勢，由0.153增長到0.361，糧食生產(chǎn)韌性得到較大提高；空間維度上，南方糧食主產(chǎn)區(qū)與北方糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)韌性呈現(xiàn)“南北齊升，南快于北\"的分布特征，其中黑龍江、河南兩省糧食生產(chǎn)韌性均值較高。

3）時間維度上，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度均值呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢，整體耦合協(xié)調(diào)程度由瀕臨失調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊銖妳f(xié)調(diào)，兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)性逐漸增強，但進(jìn)步空間大；空間維度上，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)度呈“北高南低、兩大集聚\"分布，空間分布差異顯著，以黑龍江為最高值以及與其鄰近的內(nèi)蒙古、吉林地區(qū)和以四川為次高值以及向東的河南、湖南、湖北地區(qū)，這兩大地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度較高。

4）從糧食主產(chǎn)區(qū)水資源安全和糧食生產(chǎn)韌性耦合協(xié)調(diào)度的驅(qū)動因素來看，有效灌溉面積、年降水量、污水處理率、地方財政農(nóng)林水事務(wù)支出和供水總量5項指標(biāo)是促進(jìn)兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素，且各因素的解釋力隨著時間推移表現(xiàn)出一定差異。從交互探測結(jié)果來看，雙因子的交互作用解釋力均大于單因子單獨作用解釋力，且表現(xiàn)為雙因子增強和非線性增強兩種類型。

3.2 政策建議

1）強化基礎(chǔ)設(shè)施配套，大力推廣高效節(jié)水技術(shù)。對有限的水資源進(jìn)行高效化利用是實現(xiàn)水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性協(xié)同發(fā)展的關(guān)鍵。首先，抓好農(nóng)田水利設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)與更新。農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)耗資大、周期長、見效慢，政府部門應(yīng)設(shè)立專項資金，加大農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)財政支持力度。其次，穩(wěn)步推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。將水資源利用效率作為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目驗收或考核的重要標(biāo)準(zhǔn)，以提高糧食生產(chǎn)抗災(zāi)減災(zāi)能力，實現(xiàn)糧食綜合生產(chǎn)能力穩(wěn)步提升。最后，加快先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用。逐步淘汰大水漫灌等傳統(tǒng)灌溉方式，全面推廣滴灌、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，以減少水資源浪費，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式由“高投入，低產(chǎn)出\"向“低投入，高產(chǎn)出\"模式轉(zhuǎn)變。

2）根據(jù)水資源稟賦調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌水資源安全與糧食生產(chǎn)協(xié)同發(fā)展。水資源時空分布不均勻，水土資源錯配是我國糧食生產(chǎn)面臨的現(xiàn)實難題。為此，糧食主產(chǎn)區(qū)應(yīng)積極探索水資源安全與糧食生產(chǎn)韌性兩系統(tǒng)共同優(yōu)化的實現(xiàn)路徑，綜合考慮各地區(qū)水資源稟賦優(yōu)劣勢，因地制宜安排糧食生產(chǎn)功能分區(qū)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在保障糧食安全的同時，減少對水生態(tài)環(huán)境的擾動。比如，在資源性缺水地區(qū)，擴大耐旱作物種植面積；在工程性缺水地區(qū)，推廣水旱輪作種植模式；在水質(zhì)性缺水地區(qū)，積極開展污水治理，促進(jìn)水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與穩(wěn)定。

3）加大綠色生產(chǎn)技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，精準(zhǔn)高效提升水資源利用效率。一是深入推進(jìn)農(nóng)藥化肥減量增效行動，積極采用節(jié)肥技術(shù)、測土配方施肥技術(shù)、生物防治技術(shù)等綠色生產(chǎn)技術(shù)，防止農(nóng)藥化肥過度使用造成的水體富營養(yǎng)化問題。二是大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)，加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。大力推廣應(yīng)用遙感技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、無人機、傳感器等先進(jìn)技術(shù)或設(shè)備，實時精準(zhǔn)了解農(nóng)作物生長信息，為進(jìn)行人為干預(yù)提供決策依據(jù)，同時有效提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，提高糧食安全水平。

參考文獻(xiàn)

[1]HollingC S.Resilienceandstabilityofecologicalsystems[J]. Annual Review of Ecology amp;Systematics，1973，4（1）：1-23.

[2]蔣輝，陳瑤，劉兆陽．中國糧食生產(chǎn)韌性的時空格局及其影響因素[J].經(jīng)濟地理，2023，43（6）：126—134.Jiang Hui，Chen Yao，Liu Zhaoyang.Spatiotemporalpatternandinfluencingfactorsofgrain productionresilience in China [J].Economic Geography，2023，43

[3]蔡林軍，文春暉.勞動力轉(zhuǎn)移對糧食生產(chǎn)韌性的影響研究一 —基于中國糧食主產(chǎn)區(qū)的實證[J]．中國農(nóng)機化學(xué)報，2024，45（3）：313-321.Cai Linjun，Wen Chunhui. Study on the influence of labortransfer on the resilience of food production： Based on theevidence of major grain producing areas in China [J]. Journalof Chinese Agricultural Mechanization，2024，45（3）：313-321.

[4］鄭通漢．論水資源安全與水資源安全預(yù)警[J]．中國水利，2003（11）：19—22，5.

[5］張麗麗，鄧曉雅，龍愛華，等．基于農(nóng)業(yè)水足跡的水資源安全時空變化分析——以新疆和田地區(qū)為例[J]．干旱區(qū)研究，2022，39（2）：436-447.

[6]張家欣，鄧銘江，李鵬，等．虛擬水流視角下西北地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源安全格局與調(diào)控[J]．中國工程科學(xué)，2022，24（1）：131—140.Zhang Jiaxin，Deng Mingjiang， Li Peng，etal. Securitypattern and regulation of agricultural water resources inNorthwest China from the perspective ofvirtual waterflow[J]. Strategic Study of CAE，2022，24（1）：131—140.

[7］唐石，張繼承，李林鳳．復(fù)合系統(tǒng)視角下的我國糧食安全問題識別及評價[J]．統(tǒng)計與決策，2016（7）：42－46.

[8］羅光強，陳香香．糧食主產(chǎn)區(qū)“三生”功能與糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展[J]．農(nóng)林經(jīng)濟管理學(xué)報，2023，22（6）：671-681.Luo Guangqiang，Chen Xiangxiang.“Production-Living-Ecology” function of main grain producing areas andsustainable development of food production [J]. Journal ofAgro-Forestry Economics and Management，2023，22（6）：671—681.

[9］羅海平，余兆鵬，鄒楠．我國糧食主產(chǎn)區(qū)生態(tài)與糧食安全耦合協(xié)調(diào)分析——基于1995—2015 年面板數(shù)據(jù)[J]．中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2020，41（10）：32-39.Luo Haiping，Yu Zhaopeng，Zou Nan. The empirical studyonthe spatial coupling of ecology and food securityin major grain-producing areas in China：Based on 1995—2015 panel data [J]. Chinese Journal of AgriculturalResources and Regional Planning，202o，41（10）：32-39.

[10]姚石，劉盼，位賀杰．糧食安全視域下黃河流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟耦合協(xié)調(diào)發(fā)展及驅(qū)動機制研究[J]．中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2023，44（8）：10—20.YaoShi，LiuPan，WeiHejie. Researchoncoupling coordinated development and its driving mechanismof agricultural ecological-economic system in the YellowRiver basin under the perspective of food security [J].Chinese JournalofAgriculturalResources andRegional Planning，2023，44（8）：10—20.

[11]王勁峰，徐成東．地理探測器：原理與展望[J]．地理學(xué)報，2017，72（1）：116—134.Wang Jinfeng，Xu Chendong. Geodetector： Principle and116—134.

[12]劉布春，梅旭榮，李玉中，等．農(nóng)業(yè)水資源安全的定義及其內(nèi)涵和外延[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（5）：947-951.Liu Buchun，Mei Xurong，Li Yuzhong，et al.Theconnotationandextensionofagriculturalwaterresources security [J]. Scientia Agricultura Sinica，2006（5）：947-951.

[13］羅海平，李卓雅，王佳鉞．基于PSR 模型的中國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評價及障礙因素診斷[J].統(tǒng)計與信息論壇，2022，37（1）：22-33.

[14]金亞男，張時琪，鄭雙怡.基于PSR 模型的糧食安全風(fēng)險評估及保障措施——以長江中下游糧食主產(chǎn)區(qū)為例[J].農(nóng)村經(jīng)濟，2021（7）：42-49.

[15]郝愛民，譚家銀．?dāng)?shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)對我國糧食體系韌性的影響[J]．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2022，21（3）：10—24.HaoAimin， TanJiayin.Impact ofdigitalruralconstruction on food system resilience [J]. Journal ofSouth China Agricultural University （Social ScienceEdition），2022，21（3）：10—24.

[16］左秀平，葉林祥．中國糧食體系韌性：水平測度及動態(tài)演進(jìn)[J]．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2024，23（1）：88—101.Zuo Xiuping，Ye Linxiang. China's grainsystemresilience： Level measurement and dynamicevolution [J]. Journal of South China AgriculturalUniversity（Social Science Edition），2024，23（1）：88-101.

[17］張澤琳，周霞，周玉璽．黃河下游水資源承載力與糧食生產(chǎn)韌性時空耦合及驅(qū)動因素[J]．水土保持研究，2024，31（3）：412—420，431.

[18］崔寧波，董晉．主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)安全：地位、挑戰(zhàn)與保障路徑[J]．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟問題，2021（7）：130－144.Cui Ningbo，Dong Jin. Grain production security inmajor grain-producing areas： Status， challengesandguarantee path [J]. Issues in Agricultural Economy，2021（7）：130-144.

[19］穆月英．資源有效利用保障糧食安全的路徑研究[J]．理論學(xué)刊，2022（6）：110—118.

[20］楊鑫，穆月英．糧食安全視角下的農(nóng)業(yè)水資源風(fēng)險及其治理重點［J]．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2023，22（3）：83-94.Yang Xin， Mu Yueying.Agricultural water resourcesrisksand governance priorities from the perspective offoodsecurity [J].Journal of South China AgriculturalUniversity（Social Science Edition），2023，22（3）：83-94.

[21］寇晨歡，冷志杰.水—能源—糧食耦合協(xié)調(diào)性測度及影響機理研究——基于對黑龍江省數(shù)據(jù)的分析［J]．價格理論與實踐，2023（6）：66—71.