小编精心整理了《平原农业经济发展探讨论文(精选3篇)》相关资料,欢迎阅读!摘要:水运交通和农耕环境是黄淮平原水环境优劣最直接的体现,明清时期,受频繁黄河水患的冲击,该地区水运能力和农耕环境均受到很大影响,表现为农业经济发展迟缓,城市经济由兴渐衰,开封城即是如此。黄河的频决,不但使其自身航运价值不佳,还冲击了开封城赖以通商的贾鲁、惠济二河,造成水运环境的恶化,同时又淹没城池,破坏农田,削弱了开封城经济发展的内源力。
平原农业经济发展探讨论文 篇1:
增产格局视角下粮食生产与水土资源配置的耦合协调关系分析
摘 要:粮食生产离不开水土资源的支持,探究农业水土资源配置与粮食产量之间的关系,可以为实现粮食的稳产增产提供决策依据。运用DEA模型,测算2003—2015年三江平原地区粮食产量“十二连增”背景下23个县域尺度的农业水土资源配置效率,并通过构建耦合协调模型,分别选取2003年和2015年2个时间断面,从时空维度对各县域单元的农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调水平进行分析。结果表明:(1)从耦合协调关系的时间序列看,三江平原地区整体的耦合度和耦合协调度数值皆呈波动上升趋势,且由中等协调的磨合阶段向高度协调的耦合阶段过渡;(2)从空间格局来看,三江平原地区东部、北部的耦合协调水平高于西部、南部,且边缘优于腹地;(3)研究期间,虽然农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调水平皆有所改善,但仍有县域耦合结果欠佳且地区间差异明显。总体上看,因地制宜,完善农业生产配套设施,促进农业水土资源合理配置,发展精准农业,是三江平原地区粮食进一步增产的重要保障。
关键词:粮食产量;农业水土资源配置效率;DEA模型;耦合协调;三江平原
Key words: grain yield; allocation efficiency of agricultural water and soil resources; DEA model; coupling and coordination; Sanjiang Plain
農业是国民经济的基础,粮食生产关系国计民生,是维护社会稳定与国家长治久安的基石。我国是人口大国,粮食安全问题持续受到世界各国的关注[1-2]。研究表明,水土资源短缺与空间上的错误配置直接影响到区域粮食生产能力,并从根本上制约农业现代化的发展[3]。伴随着我国城镇化、工业化的快速发展,农业水土资源短缺、配置不合理等现象日益凸显,已经威胁到粮食生产能力的提升[4]。
三江平原地区是我国重要的商品粮生产基地,也是首批现代农业示范基地之一,该地区的水稻、玉米、大豆产量占全国各作物总产量的11.1%,8.3%和7.4%,在保障国家粮食安全方面发挥着重要作用。2003—2015年,三江平原地区实现了粮食产量以播种面积扩大为主的外延式“十二连增”,2016年受玉米调减等种植结构调整的影响,粮食产量出现下滑趋势。近些年,三江平原地区后备耕地资源有限、水利设施建设滞后,出现了水土资源配置不合理的问题,农业水土资源已成为当前阻碍三江平原地区粮食产量提高的主要因素。
从目前已有文献可以看出,关于水土资源的研究成果日趋成熟,研究内容由最初针对水资源、土地资源的单一要素分析[5-6],发展到对水土资源的整体承载力[7-8]、可持续利用[9-10]、优化配置[11-13]、空间匹配格局[14-15]等多维度的研究;随着3S技术的应用和专业模型的发展,以遥感与GIS为基础[16-17],应用线性或动态规划[18-20]、多目标决策模型[21]、复杂适应理论[22-23]、DEA等[24]方法对区域水土资源配置的研究日益增多。粮食生产是水土资源密集型产品,国外学者大多基于粮食产量与机械化程度、肥料使用量、生物技术等因素的相关分析,开展粮食生产与水土资源之间的关系研究[25-26];国内学者则多探讨粮食安全与水资源或土地资源的关系[27-28],或分析粮食生产结构调整对水土资源利用的影响[29-31],且研究尺度多以国家、地区及省域尺度为主,鲜有开展农业水土资源配置效率与粮食生产的耦合分析,亟待丰富县域尺度的研究成果,以便指导农业生产实践。
因此,本研究选取了三江平原地区粮食十二连增期间(2003—2015年)的研究数据,通过构建耦合协调模型,分析在粮食增产背景下的三江平原各县域单元粮食生产与水土资源配置的耦合关系,以期在新形势下可以对实现三江平原及东北地区粮食产量和质量的提高、技术水平的提升以及保障国家粮食安全方面提供重要的借鉴。
1 研究区域概况和研究方法
1.1 研究区域概况
三江平原位于东北平原东北部,由黑龙江、松花江及乌苏里江冲积而成,包括23个县、县级市、市辖区以及黑龙江省原农垦总局下辖的4个分局,总面积约1 090万hm2,耕地面积占总面积的比例为44.85%。从农业生产自然条件来看,地处温带湿润、半湿润大陆季风性气候区,雨热同季,年降水量500~650 mm;土壤有机质含量高,主要包括黑土、白浆土、草甸土、沼泽土等土壤类型,近年来该地区主要粮食作物以水稻、玉米、大豆为主,小麦所占比重极少。
1.2 研究方法
1.2.1 农业水土资源配置效率评价的DEA模型 数据包络分析法(Data Envelopment Analysis,简称DEA)是一种用于投入产出问题的效率评价方法。该方法通过产出与投入之间加权和之比,计算决策单元的投入产出效率[32],其优势在于不需考虑投入产出之间的函数关系,不需预先估计参数,也不需做任何权重假设,避免了主观因素的影响。文章选用DEA模型中经典的C2R、BCC模型[33-34],模型表達式如下:
式中,S+表示产出松弛变量;S-表示投人松弛变量;ε为非阿基米德无穷小量,一般ε=10-6;θ为该决策单元的有效值。
农业水土资源配置效率的模型指标体系中,作物生产用水指标(x1)与耕地指标(x2)为投入指标,分别用研究区的作物生产水足迹(m3)与作物种植面积(hm2)表示,其中,三江平原地区作物生产水足迹计算方法参考栾福超等[24]研究成果;模型输出指标y为粮食产量(t)。DEA模型的评价结果包括综合技术效率、规模效率与纯技术效率3个特征值,其中,综合技术效率值可分解为规模效率与纯技术效率的乘积,规模效率是由规模因素影响的,纯技术效率是由生产过程中技术更新程度与推广速度决定的。其三者的数值范围皆介于0~1,评价结果越接近1,评价单元的农业水土配置综合效率、纯技术效率与规模效率越高;评价结果若趋于0,则评价单元的农业水土配置各效率越低。
1.2.2 耦合协调度模型 耦合(Capacitive Coupling)是物理学中的概念,这里指两个或两个以上系统通过相互作用、互动发展彼此影响、甚至联合起来的现象[35]。耦合协调度模型通常由功效函数、耦合度函数、耦合协调度函数三部分组成[36]。
(1) 功效函数。粮食生产和农业水土资源配置效率分属2个系统,各指标存在量纲,为了消除量纲的影响,需要对指标进行无量纲化处理。
正向评价指标μij=[xij-min(xij)]/[max(xij)-min(xij)]
负向评价指标μij=[max(xij)-xij]/[max(xij)-min(xij)](2)
式中,μij为第i个系统的第j个指标,值xij为(i=1,2;j=1,2,…,n),max(xij)、min(xij)分别为指标xij的最大值与最小值。
指标经过无量纲化处理会出现0值,因此,采用改进的熵值法对数据进行非负化处理[37],公式如下:
通过集成方法确定农业水土资源配置效率系统与粮食产量系统对综合系统的贡献程度,公式如下:
式中,U1代表农业水土资源配置效率的综合评价系数,U2代表粮食产量的综合评价系数, λij为权重。文章探讨农业水土资源配置效率与粮食产量两个系统的耦合关系,故权重和为1。
(2)耦合度函数。借鉴物理学中容量耦合概念及系数模型,得到多个系统相互作用的耦合度模型,即:
式中,C为复合系统的耦合度,在[0~1]区间取值。当C=0时,说明农业水土资源配置效率与粮食产量之间相互关联程度降低,耦合程度出现退化,综合系统向无序混乱方向发展;当C趋近于1时,说明两个系统之间关联程度加强,综合系统出现良性共振耦合。
(3) 耦合协调度函数。由于耦合度只能说明研究区域各个系统相互作用程度的强弱,无法反映同一时间不同地区耦合协调水平的高低[38],难以揭示农业水土资源配置效率与粮食产量的整体“功效”与“协同”效应,故引入耦合协调度,即:
式中,D是耦合协调度,T是农业水土资源配置效率与粮食产量的综合发展指数,反映两系统综合发展水平对协调度的贡献,α、β为待定系数,由于保障农业水土资源良好配置和粮食产量的安全同等重要,因此,α、β均取值0.5[39]。
本研究参考刘耀彬等[40]的研究成果,并结合实际,建立耦合度与协调度的阶段划分标准(表1)。
1.2.3 数据来源 本研究的数据主要包括2003—2015年三江平原地区气象数据、粮食生产统计数据以及作物生产水足迹的基本参数。其中,气象数据(包括月最高气温、月最低气温、平均风速、日照时数和平均风速)来源于中国气象数据共享网站,缺失站点的气象数据借助 ArcGIS10.3.1中克里金插值方法获得;粮食作物播种面积和产量等数据来自《黑龙江省统计年鉴》(2004—2016年)并参考中国农业科学院统计数据;作物生产水足迹的参数结合相关文献[41]及实地调研获取。
2 结果与分析
2.1 农业水土资源配置效率的变化特征
通过DEA模型测算了2003—2015年三江平原地区各县域单元农业水土资源配置综合效率、纯技术效率与规模效率,选取2003年、2015年2个时间断面的数据见表2。由表2可知,三江平原地区的农业水土资源配置综合效率均值由0.757上升到0.793,变化不大,但总体呈上升趋势;从各县域单元来看,绝大部分县域的农业水土资源配置综合效率与纯技术效率在研究期间皆有所改善,但有少数县域(包括鸡东县、穆棱市、七台河市辖区、虎林市)下降明显;三江平原地区规模效率均值也呈下降趋势。
采用Jenks 自然断裂法(类内差异最小、类间差异最大),将不同时期水土资源配置综合效率等级界定为较差(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)、较好(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年三江平原地区多数县域的农业水土资源配置综合效率处于较好级别,研究区东南部的密山市、虎林市等6个县域由于靠近乌苏里江和黑龙江,水源充足,且耕地多为旱地,所需水资源量较小,且从表2中可以看出这6个县域的纯技术效率值较高,技术优势明显,因此农业水土资源配置效果最好,处于良好级别;23个县域中鸡西市辖区和桦南县的综合效率最差,主要是由于远离松花江等水系,水资源短缺,且纯技术效率不超过0.5,技术水平低下,因此三江平原中部和西南部地区在2003年呈现出水土资源配置效率明显低下的问题。2015年三江平原地区农业水土资源配置效率与2003年的空間格局差异不大,呈现出东部优于西部、北部优于南部、边缘优于腹地特点。多数县域仍处于较好等级,西部的依兰县、汤原县和中部的佳木斯市辖区、集贤县、友谊县综合效率最高,处于良好等级;其中,依兰县、汤原县和佳木斯市辖区变化显著,配置效率等级由一般发展至良好水平,而以七台河市辖区和穆棱市为代表的部分县域的综合效率等级则由良好、较好降至较差水平,原因如下:(1)自2003年以来,三江平原地区耕地面积虽然不断扩大,但从表2中可以看出规模效率值未达到最优值,规模收益仍有递增空间;(2)这些县域的纯技术效率比较低,因水利工程设施失修、灌溉方式不科学等技术原因导致水土资源利用结构不合理;(3)以市辖区为代表的部分县域由于旱田改水田现象的加剧,导致农业用水与生活用水竞争激烈。
2.2 粮食产量的空间分布特征
2003—2015年三江平原地区实现了粮食产量的“十二连增”,2003年、2015年各县域粮食产量空间分布格局见图1。由图1可知,2003年和2015年三江平原地区粮食产量的空间分布格局与粮食增产分布格局大致相同,表现为东北高、西南低,边缘高于腹地的特征;从增产角度看,粮食增产最少的县域主要分布在三江平原南部和中部地区,增产量仅为115万t;其中,研究区中部的佳木斯市辖区、双鸭山市辖区、七台河市辖区与鸡西市辖区虽然在研究期间粮食产量有所增加,但因市辖区的农业用地数量较少,仅靠单产提高增产能力有限,上述市辖区的粮食总产量处于最低级别。粮食增产高的县域集中连片分布在三江平原东北部地区,如东北部的宝清县、虎林市等县域耕地扩张明显、粮食增产显著,其粮食增产量占研究区的51.8%。
2.3 农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调关系时序特征
通过耦合协调模型测算2003—2015年三江平原地区所辖23个县域单元的农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合度、耦合协调度,选取23个县域的均值代表研究区当年的整体水平,其时序特征变化见图2。
从图2可知,三江平原地区在粮食产量“十二连增”期间,农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合度、耦合协调度变化趋势基本一致,呈现总体上升趋势。(1)从耦合度来看,三江平原地区整体耦合度数值从2003年的0.595增长至2015年的0.912,表明研究区的耦合关系由研究初期磨合状态逐渐向高水平耦合阶段过渡,至2015年,两系统的耦合已达到良性共振状态。(2)三江平原地区各时期的耦合协调度数值皆低于耦合度值,耦合协调度由初始值0.471波动增长至0.726,说明研究区整体的耦合协调关系由初期的中度协调阶段逐渐过渡到高度协调阶段。到2015年,农业水土资源配置效率与粮食产量之间进入相互促进的良好协调发展时期,农业水土资源实现高效率配置,粮食生产达到高产稳产水平。
2.4 农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调关系空间特征
为进一步分析2003—2015年三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调关系空间变化特征,本研究测算了2003年和015年三江平原地区所辖23个县域单元的耦合度和协调度(表3),并利用ArcGIS10.3.1对三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调水平进行空间可视化分析。
从表3可以看出,(1)2003年,耦合度最高的是虎林市(0.849),已达到高水平耦合阶段;而耦合度最低的是七台河市辖区(0.197),处于低水平耦合阶段;到2015年,抚远县和同江市的耦合度最高(1),其农业水土资源配置效率与粮食产量已达到良性共振的水平;佳木斯市辖区耦合度最低,其耦合水平仍处于拮抗阶段。(2)从耦合协调度来看,2003年23个县域的耦合协调度值多介于0.3~0.6,耦合协调水平处于中度协调阶段。其中,双鸭山市辖区耦合协调度值最低(0.272),处于低度協调阶段;耦合协调度值最高为虎林市(0.749),耦合协调水平已达到高度协调阶段。到2015年,大多县域的耦合协调度值已处于0.6~0.9,耦合协调水平多处于高度协调阶段和极度协调阶段。耦合协调度值最低的是鸡西市辖区,处于中度协调阶段;最高为富锦市(0.924),处于极度协调阶段。
2.4.1 耦合度的空间变化特征 2003年和2015年三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量耦合关系的空间分布格局见图3。
从图3A可以看出,2003年三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合度空间格局大体是北部优于南部,边缘优于中心腹地。此时,虎林市是耦合度最高的县域,已达到高水平耦合阶段,七台河市辖区和双鸭山市辖区都处于低水平耦合阶段;23个县域中有15个县域的耦合度处于磨合阶段。这些数据表明,三江平原地区大部分县域水土资源配置与粮食增产之间的关系欠佳,但通过水利工程设施的完善,水土资源配置有进一步提升的空间。
由图3B可知,到2015年,除了4个市辖区(佳木斯市辖区、鸡西市辖区、双鸭山市辖区、七台河市辖区),三江平原地区的耦合度已全面进入高水平耦合阶段;抚远县和同江市耦合度最高,已实现良性共振;耦合度空间格局仍表现为边缘优于腹地。期间,通过加强“两江”沿岸引提水工程的建设,有针对性地对水土资源配置较差的地区进行资金、技术、工程等方面的投入和改善,三江平原大多数地区实现了农业水土资源配置效率与粮食产量的良性互动、协调发展阶段。
2.4.2 耦合协调度的空间变化特征 2003年和2015年三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量耦合协调度空间分布如图4所示。2003—2015年,三江平原地区耦合协调度总体呈现出东北高、西南低,边缘优于腹地的分布格局。(1)从图4A可知,2003年三江平原地区东北部大部分县域耦合协调度数值介于0.5~0.8,耦合协调发展水平处于高度协调阶段;西南部县域的耦合协调水平大多还处于中度协调阶段(数值介于0.3~0.5)。在研究区所辖23个县域中,仅双鸭山市辖区与鸡西市辖区的耦合协调度水平处于低度协调阶段。(2)到2015年,整个研究区域已不存在低度协调发展阶段的县域。由图4B可知,三江平原地区东北部的富锦市、虎林市等多数县域与西南部依兰县的耦合协调水平已经发展到极度协调阶段;西北部的萝北县、汤原县和中部的桦川县、友谊县等县域也已由中度协调阶段发展到高度协调阶段;仅有5个县域(包括佳木斯市辖区、双鸭山市辖区、七台河市辖区、鸡西市辖区和穆棱市)的耦合协调度值较低,处于中度协调阶段。总体来看,三江平原地区各县域的农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调度水平明显改善。
3 结论与建议
3.1 结 论
本研究基于DEA模型,利用2003—2015年三江平原地区所辖23个县域单元的面板数据,测算其农业水土资源配置效率;利用耦合协调度模型测算23个县域的农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合度与耦合协调度,选取2003年和2015年的截面数据,分析其耦合度与耦合协调度的时空变化特征,得到如下结论。
(1) 研究期间,三江平原地区的农业水土资源配置效率整体处于较好等级,配置效果东部优于西部、北部优于南部、边缘优于腹地;粮食产量的高低与农业水土资源配置效率高低的格局基本一致,农业水土资源配置佳的县域,粮食产量较高。
(2)从耦合度与耦合协调度的时间序列变化看,2003—2015年,三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合度与耦合协调度整体呈现上升趋势,且耦合度与耦合协调度的变化趋势基本一致,但耦合协调度值皆低于耦合度值。自2003年以来,耦合水平由磨合阶段逐渐向高水平耦合阶段过渡;耦合协调程度仅在2003年为中等协调阶段,其余年份皆处于高度协调阶段,其耦合协调水平比较理想。
(3)从耦合度与耦合协调度的空间格局来看,由于三江平原地区边缘县域多以耕地为主尤其东北部为低平平原、耕地面积多而集中,为传统农业区,但中部及南部以林地为主,且受全球气候变暖的影响,研究区的降水量也日渐增加,水土资源配置效率高。另外,研究期间东北部地区旱改水现象明显,水稻代替小麦和玉米成为主要粮食作物,粮食内部种植结构的调整成为该地区粮食产量增高的重要原因,而中部及西南部南部县域由于靠近经济发展较好且交通便捷的城市,出现非农就业机会大、传统农业吸引力不及非农产业的现象。因此,三江平原地区在2003年、2015年的农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合度和耦合协调度皆存在明显的地区差异,表现出东北部县域的耦合协调水平高于西南部,边缘优于腹地县域的分布规律。研究期间,三江平原地区各县域的农业水土配置效率与粮食产量的耦合度与耦合协调度在空间分布较为一致。
3.2 建 议
三江平原地区是我国重要的商品粮生产基地,提高农业水土资源配置效率与粮食产量的良性耦合协调水平是一个渐进和长期的过程。研究期间,虽然23个县域的农业水土资源配置效率与粮食产量的耦合协调水平皆有所改善,但还有部分县域的耦合协调水平不理想,为进一步提升三江平原地区的粮食生产水平,提出以下建议。
(1)为解决研究区存在的粮食生产及水土资源的耦合协调水平不理想现象,首先考虑从农业水土资源合理配置入手:一是建议在两江沿岸建设新的引提水灌溉工程,完善水利配套设施,政府加强科学引导和管理,合理分配各类用水比例,大力发展节水节地农业,提高农业水土资源配置的纯技术效率;二是加强农业水土资源投入规模的科学性,因地因水制宜,避免水土资源投入过少或冗余,以实现农业水土资源的规模有效;三是完善保障粮食安全的城镇化战略,促进农业技术改革,以弥补耕地减少带来的粮食生产能力减弱的不良影响,促进研究区整体由高耦合低协调向高耦合高协调阶段的转变。
(2)虽然三江平原地区农业水土资源配置效率与粮食产量整体耦合协调水平有所改善,但仍存在明显的地区差异,尤其是耕地后备资源有限,仅依靠不断扩大耕地面积、粗放式的农业发展道路的方式不能持续。因此,各地区应充分借鉴高度耦合协调县域的农业发展策略,做到因地制宜、精准施策,发展精准农业。从不同作物来看,水稻是当前研究区内利润优势明显的作物,三江连通工程为其水稻高产稳产提供了重要的设施保障,但要避免利润驱动下盲目扩种水稻可能引发的生态环境恶化问题;随着“市场定价、价补分离”的粮食收储政策改革以及国家对镰刀湾地区玉米种植面积的调减,种植玉米的利润优势应通过优化玉米品质、提高单产水平得以实现;黑龙江省大豆受国际市场的冲击较大,应加大国家政策补贴力度、激发豆农的种粮积极性,确保大豆生产规模的稳定性,同时加大新技术应用,推广高产品种,提高机械化作业水平,推动大豆种植规模化,实现增产增收。
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作者:王倩 栾福超
平原农业经济发展探讨论文 篇2:
水环境变迁与黄淮平原城市经济的兴衰
摘要:水运交通和农耕环境是黄淮平原水环境优劣最直接的体现,明清时期,受频繁黄河水患的冲击,该地区水运能力和农耕环境均受到很大影响,表现为农业经济发展迟缓,城市经济由兴渐衰,开封城即是如此。黄河的频决,不但使其自身航运价值不佳,还冲击了开封城赖以通商的贾鲁、惠济二河,造成水运环境的恶化,同时又淹没城池,破坏农田,削弱了开封城经济发展的内源力。尽管官民多有治理工程之兴举,开封城亦曾达到一定的繁荣局面,却并未能扭转最终衰落的命运。
关键词:明清;开封城;水环境;经济兴衰
水环境是一个具有伸缩性的概念。依朱士光所言,它包含了河流、湖泊、沼泽、湿地等自然水体及运河、陂塘、沟渠等人工水体①。刘翠溶则将之扩大至国家各项水利事业及其对周遭环境的影响②。汪雅梅将其进一步宽泛化,地理位置、气候概况、植被等地理环境及政治经济制度、文化状况、管理行为、法律法规、人口因素等人文环境均被纳入其中③。在这些内涵中,天然河流、人工运河及其决溢带来的环境与交通影响、国家的治理行为与治理成效,对城市经济发展至为重要。
就城市经济而言,良好的水运交通利于城市的对外贸易往来,是城市经济发展的生命线;稳定的耕作环境利于城市腹地的农业丰收,更是城市经济发展的內源力。因此,河道的频繁决徙,既带来了水运能力的低下,也阻碍了农业经济的发展,使得城市经济发展的两个助推力均受到严重弱化。而在这一问题上,开封城最富有典型性、代表性。遗憾的是,前期研究成果多为宏观考察,如李润田④、陈代光⑤、黄以柱⑥等人分别以黄河、运河及环境变迁为视角,展开通史性的研究,失之简略和深入。故笔者不揣浅陋,试以黄河水患剧烈的明清两朝为研究时段,探讨水环境变迁与城市经济兴衰之间的相互关系。
一、开封城之航道
明代之前,开封城曾有着非常发达的水运网络,华北平原的河道基本上是在开封城附近作扇形南北分流入海。⑦随着时间的推移,许多河道或为黄河泥沙所淤平,或因决溢而改道。明代以降,黄淮平原上流经开封城附近的具有商贸价值的河道已基本缩减至三条,即黄河、贾鲁河与惠济河,而三河的通航状况又各不相同。
首先是黄河。明弘治以前,黄河进入河南境内后,分为三支,其二支俱经开封城南,“河南郡县受害为甚”⑧,说明河道决溢频繁,航运难免不受冲击。弘治以后,黄河水患移至苏北地区,开封境内的黄河航道当有好转。史载,“黄河岸头多客船,大堤小堤杨柳烟”⑨,苏杭客货皆可经该航道运至开封,而陕西、河南二省,大同、宁夏等地之货物也可由该航道转输江南⑩。说明在水患下移的情况下,徐州、淮安一线的黄河河道仍存在一定的通航能力,开封城亦可藉以开展商贸往来。然而,我们不能过高估计黄河航运的实际价值。譬如,弘治、正德时人罗钦顺即曾遇到“过却黄河走退滩,人烟寥落北风寒。亢村有驿无完榻,聊托羸躯一夜安”B11。嘉靖年间依然如此:“杖策渡河来,止舍河堤下。衰柳当其门,荒荠生在瓦。中有少妇能具餐,旧襦掩骭余双鸳。剉草饲我枥上马,牵藤挂我腰下鞬。客舍金钱真自惜,那堪一粲垆头言。”B12据此可知,尽管黄河具有通航能力,且会出现繁忙之景象,但并未达到非常繁盛的程度,与沿岸的经贸往来也较少。明末河决开封,黄河航道遭到破坏,清初未复。如时人彭孙遹云:“浊流远挟百川飞,冻合帆樯入望稀。”B13雍正及乾隆前期,黄河航运渐有改观,史载“乘流坐商舶,三日抵淮壖”B14。晚清时期,黄河航运再次陷入萧条,“行近黄河意已愁,黄茅白草气凋飕。荒堤秸店难羁马,近岸垂杨少宿鸥。浅处泥舟深灭顶,风时停棹雨开头”B15。李长傅指出,清代黄河航运虽上可达孟津,下可至徐州清江浦,但航行困难,运输价值不大。B16
其次是贾鲁河,元末贾鲁疏浚,流经郑州、中牟、祥符、朱仙镇、尉氏、扶沟、西华,至商水入颍河。清人黄钊所说之“自浙泝汴衔舟航”B17,就含有贾鲁河河道。明清时期,由贾鲁河、经朱仙镇、至开封城的水运航道有三条,三条航道有重合,亦有分行,而在周家口以北,则全部经由贾鲁河,其重要性自不待言。尽管如此,在明清两代,贾鲁河仍时有淤塞,通航受阻表现出常态化趋向。具体来说,明代前期,囿于黄河水患的多发,贾鲁河基本不具备通航能力。如洪武二十四年(1391),河决原武,东南经陈州、项城等处,全入于淮,“贾鲁河故道遂淤”B18。正统以后,黄河决塞不定,“贾鲁河之湮废,愈益不可复问,自朱仙镇下至项城县南,所余者涓涓之流而已”B19。明代后期,随着黄河水患的下移,其航运条件得以逐渐恢复。史载万历年间,“自正阳至朱仙镇,舟楫通行,略无阻滞”B20。崇祯十五年(1642),河决开封,贾鲁河遭到淤浅。经过清初的疏浚,虽不太深广,但其通航能力得以恢复。B21乾隆五十一年(1786),贾鲁河进入商贸往来的繁忙期,“舟楫通行,民间大有裨益”B22。这一通流局面持续到道光年间。道光二十三年(1843)七月,河决中牟,“水趋朱仙镇,历通许、扶沟、太康入涡会淮”B23。河道因沙淤而基本停航。光绪八年(1882),巡抚李鹤年加以疏浚,“舟行无碍,樯帆络绎”B24。实现了短暂的通航。光绪十三年八月,河决郑州,“大溜趋向朱仙镇南之闹店,西南之赵店,正南之西市等堡,水至河溃,水退沙留”B25。光绪二十九年,由江苏至开封,须经亳州、归德等地陆路,水路已难通行。B26从一个侧面证明了贾鲁河断航的事实。
三是惠济河,北起中牟,经开封、陈留、杞县、睢县、柘城至鹿邑,注入安徽境之涡河。该河道即可排泄开封城之积水,还能蓄洪排涝,促进农业生产,更是沟通了南北水路,有力推动了南北商贸的往来。B27但是,惠济河经行地区土质酥松,易于壅塞,“即无黄河之冲决,亦不能十年不加疏浚”B28。乾隆以后,航运能力日趋衰落。至嘉庆间,睢州以西已为黄河所淤,其东至柘城一段也仅保持断续性通航。B29道光二十一年,河决开封,淤塞惠济河道。同治年间,河道得以治理,实现短暂通航。至清末民初,惠济河再次淤塞,失去了航运能力。
二、內源力的削弱:黄河决溢与腹地农业衰落
除却断续通航的水运及载量小、行速慢的陆运,开封城的经济命脉仍然系于所辖地区及其近邻州县的农业发展。然而,明清时期,开封境内饱受河决之患,非但农作物遭受直接性损害,大量泥沙的沉淀又带来了严重的土地沙化和盐碱化。据史载,明代时,开封境内已是“储地硗确鲜艺”B30。清代情况更糟,“秋风动禾黍,莽莽飞黄埃”B31。据乾隆二年河南巡抚尹会一奏称,开封、归德等处滨河之地,“不生五谷,出产硝斤,贫民藉以煎熬,易米度日”B32。
土地沙碱化的一个直接后果,就是耕作困难、地瘠薄收。如尉氏县,一度遭遇黄河水患,“积沙齐陇,无从粒食”B33。再如开封城近郊,明末河决后,40余年未能恢复土壤肥力,“城漫惨烟迷白屋,草依残月伴清燐。凋伤何易兴何晚,四十余年土瘠贫”B34。王建革从科学的角度就沙化问题进行了分析,认为不同的泥沙含量对土壤的影响相异,高泥沙含量会引起土壤沙化,低泥沙含量则可能出现肥淤效应。黄河泥沙含量过高,致使河决后所形成的沙化情况更为严重。沙土的土质差,养分低,持水量小,地下水很难通过毛细管上升地表,补给土壤,且耕作层较薄,有机质分解快,土壤结构很差,容易造成漏水漏肥,且土壤沙化后,即使是积极改良,也很难恢复肥力。B35这样一来,开封城就失去了腹地农业的有力支持,经济发展不能不受到严重的阻碍。清人对这一问题已有认知,如毕沅抵达开封后,见到“风霾涨天,城邑萧索”,经走访获知,肇因乃开封府所辖州县之畎亩、陂塘“惟石田、沙海而已”。B36今人程子良等也指出,黄河泛滥成灾,淹没大面积良田,并留下无数沙丘和大片盐碱地,破坏了开封城周围数百里的农业生产和农业经济,使开封城发展失去了周边农业经济的强大基础,最终造成了开封城的衰落。B37
三、外推力的趋微:河道变迁与城区经济衰落
对城市发展具有重要外推力的河道,其安流不但利于水运稳定,亦有利于农业灌溉,而其变迁,必然会打破原有的生产生活状态,进而在多方面影响城市经济的发展。明清时期,羁绊开封城经济发展至重且深者,至少有两个方面,具体如下:
1.黄河水患的直接性破坏
明清两朝,黄河有数次决溢入城,对于开封城本身及其经济发展带来了毁灭性的灾难。其中,崇祯十五年(1642)的河决最为严重。该年九月河决,泛水淹没了整个城区,惟个别高阜得以幸免。水退之后,城内“繁华胜景于此绝矣”B38,城区之工商业遭受致命打击B39,致使城市经济“走向大萧条”B40。清代初期,开封城依然未从河决的阴霾中恢复过来。如时人丁日乾云:“驱车遥忆旧繁华,坚壁徐看一角斜。”“千年梁苑迷秋草,几树夷门集暮鸦。”B41繁华的商市没有恢复,“夷门寥落今无市,艮岳丛残绝少峰”B42。甚至昔日繁忙的夜市也萧条不堪,“梁园一片月,万户寂无声”B43,人头攒动的局面不复存在。至康熙中期,开封城经过数次修缮后,“百雉午霄,楼堞坚整,巍然作中原巨镇”B44。但是,城市经济还维持在较低的水平,“城中市廛辐辏处,惟汴桥隅、大隅首、贡院前关王庙、鱼市口火神庙、寺角隅、鼓楼隅为最盛,关厢有五,西关马市街称首,南关次之”B45。生活在康熙、雍正年间的蒋锡震记载下了此时开封近郊的民间口头语,“奔走空皮骨,江梅欲笑人。端为五斗米,卖却一年春”B46。生动反映了开封城商业的艰窘。
道光二十一年,黄河再决开封,城内“坑塘尽溢,街市成渠”B47,商业店铺“大半外出,市井阛阓,虚若无人”B48,商贸活动受到深程度影响。次年二月决口始被合龙,泛水围城达八个月之久。道光二十三年,河决中牟,泛及开封城近郊,历时一年有余。此后,贯通开封城周遭的官道或被冲毁,或被沙淤,人行车运极为不便,水陆交通条件遭受重大破坏,开封城因此失掉了经济发展的翅膀,经济发展陷入艰难的困境。B49
更甚者,由于河患的频繁及强破坏性,开封城内居民形成一种恐惧心理,“每年七八月间,土人惧水来淹,昼夜彷徨,苦于土著,莫可如何。游斯土者,及期亦恒以为恐”B50。一个典型的例子,即是崇祯末年之决影响至乾隆年间,达百余年,“周藩竟尔肖梁亡,倒决河道相浸灌。修竹寒烟古水滨,居民指点尚惊神”B51。这种持久的内心恐惧不但会带给土著居民追求发展上的消极情绪,也会在一定程度上影响到来汴客商的规模及在汴客商的作为。
2.水运兴衰对于城区经济的影响
对于明清时期的开封城而言,商品往来的途径不外乎两个手段:一是牛马车,二是内河航运。若以经济发展的视角来看,水运的优势则是非常明显的。明人王士性在分析湖州经济富庶之时,即以水运优越为其成因:“浙十一郡,惟湖最富,盖嘉、湖泽国,商贾舟航易通各省。”B52兹以两个层面加以比较。
从载重量来看,明清时期城乡陆路交通以太平车为主B53,而其仅可载数十石而已B54。明人茅元仪也大致总结了当时的车运情况,“一曰人车,两人牵推,每车运不过四石;一曰牛车,前驾二牛,以二夫御之,运不过十二石;一曰骡车,以十骡驾一车,运可至三十石,然其费亦不赀矣”B55。清代后期,马车经过了改进,发展为两轮骡马车,车厢为平板,引出两木为辕,可套马数匹,而且车身减轻,载重量增加,每车可载一二千斤,日行百余里,牛车载重相仿,B56速度更慢。水运的载重量则明显高出很多。日本学者松浦章据《中国省别全志》,将内河航运船只情况进行了统计,其中航行于可作为开封城商路的河道上的船只的载重量,最小者为30石,最大者可达1300石。B57足见差异之悬殊。
从输运价格来看,水运也明显低于陆运。唐顺之认为,“水运之费比陆运六分而减五”B58。今人张海林将19世纪末江南客运、货运的水陆输运价格做了列表比较。如将其平均计算,陆路客运400文/人/百里,水路客运为150文/人/百里,水路客运只是陆路客运的38%;陆路货运290文/担/百里,水路货运7文/担/百里,水路货运还不到陆路货运的3%。考虑到长途陆运还有投宿的费用,水运比陆运的价格更加便宜。B59不言而喻,如果城市具有便利的水运交通,其对经济发展的推动作用将是非常大的。
明清时期黄河水患频繁发生,水陆航道的运输能力亦随着水患灾害的发生不断改变。明代弘治、正德、嘉靖初期,开封城水路因水患灾害的影响,仍不通畅,但陆路交通却迎来了车轮滚滚、四方辐辏的局面,“有车辚辚官道旁,辕驹喘啑何彷徨”B60,“高轩日日纷如蚁”B61。然而,开封城的经济仍然处于一个较低的水平。如时人李梦阳诗曰:“十载宋梁间,鸡鸣望四关。月来天似水,云起树为山。朝市今何处,流波去不还。高秋未归客,肠断浊泾湾。”B62李濂亦云:“谩指黄河说宋朝,繁华都向暮烟消。”B63便利的陆路交通并未带给开封城充分的经济发展机遇。
嘉靖九年(1530),贾鲁河被重新疏通,开封城的经济迎来了迅速发展的时期。成书于清初的《如梦录》翔实地记载了晚明开封城内的商业概况。其中,与东南诸省的贸易情况为:大店街附近有杭、扬等处运来粗细暑扇、僧帽、头篦、葛巾、白蜡等货;马道街有南京等处客来,贩卖不断;鼓楼西市场有天下客商,堆积杂货等物,另有各色海菜、六安芽茶、余芳缎店、南酒店;都司署附近有福建荔枝;钟楼附近有南京杂货。B64考虑到该时期贾鲁河便利的通航及水运的优势,这些产自江南一带的商品当大多由水路运至朱仙镇,再转运开封。
崇祯末年河决后,贾鲁河、朱仙镇与开封城均受到严重破坏。经过明亡清兴的战争,国家重新一统,贾鲁河重新疏浚,开封城的经济也得以重新发展。据许檀研究,康熙年间,朱仙镇的商业开始迅速发展,乾隆至道光中叶达到鼎盛,B65而开封城的经济亦至清中叶实现较大发展B66。如雍正十一年(1733),开封城区“四方商贾填溢”B67,经济活动非常频繁。经济发展的同步性体现出二者之间紧密的经济联系,而水运无疑是其主要成因之一。
如粮食贸易,据史载,开封城西门、南门、曹门、北门均有“杂粮市”。城中“市籴谷米曰坊子,旧在宋、曹二门、州桥及京山府前、柘城府前,今在东西南北四门及县前街。有籴贱而贩贵者,谓之熬价;有左买而右卖者,谓之倒堆”B68。由此可知,开封城应具有较大规模的粮食贸易。当时,开封城的粮食来源除省内州县之外,大宗粮食水运线路有二:一由淮河的正阳关,达于陈州府的周家口,复由贾鲁河北上抵朱仙镇,转运开封;二为山东、直隶粮食沿运河运至临清,再转卫河,最后陆运开封。B69在乾隆三十三年重修朱仙镇关帝庙时,粮食业的捐款数额位居第三,足以证实朱仙镇粮商的经济实力。B70粮食贸易的一致性体现出二者的紧密联系,上述的第一条水路则当为二者所共用。
再如杂货业,主要经营南方所产绸缎、布匹、糖、纸张、茶叶、瓷器及本地一些农副产品。据乾隆三十三年重修关帝庙碑记所载,参与此次集资的朱仙镇杂货行有11家,京货行30家,杂货铺有32家,而开封城也有26家杂货铺参与,它们应是从朱仙镇购进货物,所以参与了捐资,只是数额明显少于朱仙镇所捐。B71另据清人李绿园以开封为背景的写实主义小说《歧路灯》所载,王春守家,“带了能干的伙计,单一在苏杭买货,运发汴城”;盛希侨道:“我想做生意,或是海味铺,或是绸缎店,伙计们下南京,走苏杭,说着也好听。”B72都是开封城杂货经营的写照。当时,由南方通往朱仙镇除运河—淮河至周家口外,另有湖广商货溯汉水至赊旗,水陆运抵周家口,再经贾鲁河至朱仙镇。杂货多由此二路运达朱仙镇,再陆路转至开封。B73
道光二十三年七月,河决中牟,水退之后,“淤沙深七八尺,甚者或至逾丈,房舍既遭淤没,商品全被浸毁,朱仙镇之精华,至此损毁殆尽”。光绪十三年九月,黄河再决,“朱仙镇之商业经此益衰”。光绪二十六年春,数度大风,“岸被水毁,河由沙填,朱仙镇而上之贾鲁河,自此不通舟楫矣”B74。自此,朱仙镇之商业迈向衰落,“硕腹巨商无有过而问者矣”B75。朱仙镇的衰落,不可避免地波及到了开封城的商业。B76晚清人李嘉乐感受到了城内的凄凉:“半月梁园住,清宵寂客怀。窗风嘶破纸,檐雪堕空阶。”B77直至清末,开封城经济未能实现新的大发展。
当然,我们不能因强调水运而过度贬低陆运的作用。事实上,在很多情况下,正是水陆两套系统的共同作用,才使得城市出现繁荣的局面。只是在古代陆路交通工具相对落后的情况下,水运的优势更大一些,因此,城市若具备便利的水运,其发展的速度和规模就会超出仅有陆路的城市,在这一点上,开封城即是明证。随着诸河道的日渐湮塞,开封逐步沦为一个不通航的城市,其陆路交通虽号称“八省通衢”,但实际通达的地区主要限于河南境内,“城市赖以繁荣的交通、贸易条件,远远不如从前了”B78。
四、河道变迁与开封城经济发展的互动
1.河道对于开封城经济发展的双面影响
首先,河道通航或停运的双面影响。如清人李茹旻所言,水利之一利就在于“商旅之往来”B79。元末贾鲁河的疏浚,为明清两代的开封城带来了发展机遇,东南地区的粮米、杂货等借此输往西北,而西北地区的山货、特产亦经此远销至江南。作为贾鲁河畔的重要城市,开封城即可作为商品的销售地,亦可发挥商品集散地的功能,非常利于商贸往来,以故畅通的水运势必推动开封城经济的快速发展。但随着清代晚期贾鲁河通航能力的有限及最终失去,开封更多依靠区域内部的经济联系,商贸活动本地化,开封城遂逐渐步入萧条。
其次,河道安流或决溢的双面影响。开封城经济依赖辖区的农业,而水利又是农业之本,“盖五谷之性,无不藉水以滋,不特秫、稻为然,即麻、黍、菽、麦宜燥亦未有久旱而不槁者也”B80。因此,安流且水量丰沛的河道,自然可以作为沿岸农田灌溉的重要水源,在确保农作物收成的同时,也推动了城市经济的发展。如开封城的商贸交易中,粮食、棉花等农副产品占据重要地位,说明其经济活动的根本源于农业生产。遗憾的是,黄河的善决危害禾稼,沉淀的泥沙又破坏耕作环境,明清时期开封境内土地沙化、盐碱化的现象与黄河多次决溢是分不开的,开封城的经济状况和城市地位也由此降到了唐宋以降的最低点。B81黄河水患对于开封城腹地农业的破坏,从根本上削弱了城区经济发展的内源力。再者,河道决溢对于城区本身也是灾难性的,开封城数次被淹就说明了这一问题。
2.具有经济发展意义的河道治理
保持河道通畅,就意味着城市拥有开展经贸往来的航道,这对于传统社会而言,意义重大。因此,河道治理专任官员、历任开封城之官员及土著居民多对河道治理给予了重视。
最为显著的是黄河治理。明成化年间,国家设置总理河道,下复设多级机构,负责黄河各项治理事宜,清代则改称河道总督。且自明万历年间起,河南巡抚亦开始监管河道。B82此外,若汛情紧急,还设临时官员,差赴工次。同时,为确保工程质量及工期,政府还制定了专门的法律法规,如明代富有盛名的“四防二守”即被奉为河防法规B83,清代的法规较之明代则更加完备。当然,最重要的还是各类工程。明清时期,黄河河工的种类大致可分为沟洫、塞决、修堤、筑坝、镶埽、疏浚与开新河等几类,且在很多时候,这些方法并不是单一使用,而是根据实际情况混而用之。如,顺治九年(1652),河决封丘,危害极大。河督杨方兴、巡抚亢得时征丁夫数万堵决,但旋筑旋决,后在丁家寨凿渠,引河减水之势,又于祥符时和驿筑堤,再筑常家寨堤、商丘王家坝堤、考城王家道口堤,B84最终成功治理。可以说,没有这种系统化和规模化的治理活动,黄河水患的发生频率及其后果将更加难以想象,更遑论其航运和经贸价值了。
贾鲁河的治理同样受到重视,并实施不同的治理方法。如疏浚河道。康熙四十八年,“浚郑州贾鲁河故道,自东赵讫黄河涯口新庄”B85。如开浚新河。乾隆六年,开浚省城干涯河,复于中牟创开新河,分贾鲁河水势,由沙河会干涯河,入涡入淮。B86据统计,清代前期,贾鲁河共被疏浚50余次B87,足以说明因其经贸和灌溉价值带来的社会治理行为。
要而言之,黄河自金代完成改道南流之后,长期的泥沙沉积不断抬高河床,持续的黄河水患随之发生,这给黄淮平原上的农业经济及其城市发展带来了深重的灾难。尤其是黄河南岸的历史文化名城开封,可以说是黄淮平原上较早成长起来的一颗璀璨明珠,到明清时期却屡遭黄河水患的侵袭,城市发展受到严重制约。同时,在水运优势较大的明清两代,河道对于开封城的经济发展亦尤为重要,没有黄河、贾鲁河及惠济河的流经,就没有开封城的经济繁盛;开封城的对外经济往来,进一步促进三河的治理,尤其是贾鲁、惠济二河,开封城的存在成为其长期通流的重要因素。河道与开封城之间因经济发展而形成一种唇齿相依、兴废与共的互动关系。这既是开封城在发展过程中展现出来的历史轨迹,也应是同时代黄淮平原上其他城市所具有的共同特征。注释
①朱士光:《清代生态环境研究刍论》,《陕西师范大学学报》2007年第1期。
②刘翠溶:《中国环境史研究刍议》,《南开学报》2006年第2期。
③汪雅梅:《渭河流域水环境管理浅谈》,《陕西水利》2010年第4期。
④李润田、丁圣彦、李志恒:《黄河影响下开封城市的历史演变》,《地域研究与开发》2006年第6期。
⑤陈代光:《运河的兴废与开封的盛衰》,《中州学刊》1983年第6期。
⑥黄以柱:《豫东黄河平原环境的变迁与开封城市的发展》,《河南师大学报》1983年第1期。
⑦李长傅:《开封历史地理》,商务印书馆,1958年,第5页。
⑧陆粲:《陆子余集》卷四《明故资善大夫都察院右都御史盛公行状》,《文渊阁四库全书》第1274册,第627页。
⑨李梦阳:《空同集》卷三十六《夷门曲》,《文渊阁四库全书》第1262册,第320页。
⑩黄汴:《天下水陆路程》卷五《淮安府由北河至陕西潼关水路》,山西人民出版社,1992年,第151页。
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责任编辑:王轲
作者:田冰 吴小伦
平原农业经济发展探讨论文 篇3:
山东省农业碳排放的时空特征与脱钩弹性研究
摘要:为探究山东省农业碳排放与农业经济增长间的关系,基于农药、农膜、化肥、农用机械柴油、翻耕、灌溉等农业生产中的6个方面,采用碳转化系数法测算山东省1997—2015年的农业碳排放量和排放强度,并选取山东省17个地级市为样本,比较山东省各地碳排放的区域差异,最后运用Tapio脱钩模型计算山东省农业碳排放的脱钩弹性系数。结果表明:(1)从1997年以来,山东省农业碳排放量和排放强度总体呈现出简单的倒“U”形变化,“上升—下降”两阶段演化特征突出;(2)山东省农业碳排放量高的地区多集中于鲁西北平原区,碳排放强度高的地区多聚集在山东半岛东部和胶东丘陵西部地带;(3)山东省农业碳排放和农业经济发展呈现出扩张负脱钩、弱脱钩、强脱钩3种不同类型的弹性特征,2008年后以强脱钩为主导,脱钩状态较为理想,说明近年来山东省在农业碳减排方面成效显著。
关键词:农业碳排放;时空特征;脱钩弹性;山东省
温室气体排放导致气候变暖成为全球性环境问题,并且严重威胁到粮食安全、卫生安全、能源安全、土地资源安全等。对自然资源和能源的肆意开采和滥用,直接导致了温室气体浓度骤增,进而成为全球气候变暖的元凶之首。近年来,由于农业生产中的机械设备、化肥、农药、农膜等农用物资的大量施用而引发的农业碳排放量占全国温室气体排放总量的17%[1]。2015年6月,我国在《联合国气候变化框架公约》中严肃表明碳减排决心和立场,承诺我国将在工业生产、农业生产等高碳排行业中持续施行碳减排政策,力求到2030年我国全行业碳排放总量在2005年的基础上减少3/5左右,并将该行动列入“十三五”发展规划中。党的十九大也明确提出实施乡村振兴战略和建设美丽乡村的构想,而促进环境和农业经济协调发展是乡村振兴的关键。因此,走低碳化农业之路对实现可持续农业具有重要意义。
发展低碳农业日益成为学者关注的焦点问题,研究点主要集中于测算农业碳排放量来进行时空特征分析和农业碳排放的驱动因素分析。实现低碳农业发展的关键在于对农业系统中温室气体排放来源的准确定位以及对农业碳排放结构特征的合理把握,这是科学发展低碳农业的前提和基础。首先,在农业碳排放量的测算和结构特征方面,黄祖辉等研究了农业碳足迹结构,得出种植业是农业碳排放的主要源头,且在农业生态系统中占据重要作用[2]。田云等根据农业碳排放源的多样性和复杂性,将碳源因子归纳为:(1)农地利用碳排放,主要包括农用物资投入、农用机械燃油、土地翻耕、农业灌溉等产生的碳排放;(2)稻田碳排放,稻田种植过程中甲烷排放;(3)牲畜养殖碳排放,即动物肠道发酵和粪便所引起的甲烷排放[3]。研究者在此基础上通过构建指标体系来测算农业碳排放总量和碳排放强度,并依据测算结果分析时空结构特征[4-5]。其次,关于农业碳排放的驱动因素研究,多数学者采用Kaya恒等式[6-7]、对数平均迪氏分解(LMDI)模型[8-9]、DEA-Malmqusit模型[10]、描述性统计[11]等方法对其影响因素进行实证分析,得出农业经济增长是农业碳排放量增加的主要驱动因素。张志高等分别以河南省农业和黄淮海平原农业的角度探讨了农业碳排放和经济发展的脱钩效应[12-13]。李国志等采用环境库兹涅茨曲线(EKC)模型测算得出碳排放量与农业经济增长间存在非均衡的“N”形曲线关系[14]。经济增长是农业碳排放量的主要驱动因素,技术进步对农业碳减排具有较强的促进作用但具有一定的随机性[15],农业产业结构的优化有效地抑制了农业碳排放量的增加[16],城镇化水平[17]、农村基础教育水平、种植业所占比重、畜牧业所占比重和自然灾害等对农业碳排放的产生一定的影响作用[18]。
山东省素有“农业大省”的美誉,是我国的商品粮主产区,在我国农业生产中具有很强的代表作用。本研究参照张志高等测算农业碳排放量的指标选取[19],从1997—2015年农地利用碳排放源中的6个方面构建山东省农业碳排放体系,探究山东省农业碳排放的时序特征和空间特征,并采用Tapio脱钩模型来解析农业碳排放与农业经济增长间的变化关系,以期根据研究结果剖析山东省低碳农业发展状况。
1 区域状况与研究方法
1.1 区域状况分析
山东省成为全国最重要的优质农产品生产基地,主要归功于其得天独厚的地理优势和气候条件。山东省位于我国东部沿海、黄河下游,因居太行山以东而得名,包括济南、青岛、烟台等17个地级市,地处34°22.9′~38°24.01′N、114°47.5′~122°42.3′E。其陆域面积约15.58万km2,境内地貌复杂,以平原为主,约占全省面积的65.56%,主要集中在该省的西南部、北部,由黄河冲积而成。其次是丘陵和山地,分别占全省面积的15.39%和14.59%。山东省整体地势中高周低,泰山雄踞中部为最高点。山东省气候属于暖温带季风气候类型,降水集中、雨热同期,年平均气温11~14 ℃,年平均降水量为550~950 mm,日照时长 2 290~2 890 h。肥沃的平原、丰富的水源、充足的光照等为山东省种植业的发展创造了优越的条件。但不可忽略的是,由于其独特的地形地貌特征而导致山东省成为全国受自然灾害损失最为频繁且严重的省份之一,1997—2015年期间,除2003、2004、2005、2010年外,其他年份旱灾成灾面积占比最高,尤其2014年被誉为山东省近20年来的大旱之年,其次则为水灾成灾面积[20]。2017年全国总播种面积11 221.96万hm2,其中山东省播种面积为 744.7万hm2,全国排名第三,2017年年末全国粮食总产量为61 790.7万t,其中山东省粮食产量为 4 723.2萬t,位居全国第三,山东省作为粮食大省,粮、棉、油等主要农产品产量均居全国前列。
1.2 研究方法分析
1.2.1 农业碳排放量以及碳排放强度的估算 目前,关于农业碳排放量的测算尚未形成一个统一的体系,国内外学者主要采用碳转化系数法、实测法和联合国政府间国际气候变化专门委员会(IPCC)推荐的物料平衡算法等来测算农业碳排放量和碳排放强度[21],本研究以此为借鉴,结合山东省农业生产活动中的主要碳排放源来自于种植业,以及数据资料的可获得性,从农业物资投入(包括化肥、农药、农膜、农用机械柴油)、翻耕、灌溉6个方面采用碳转化系数法,对山东省的农业碳排放量进行测算。各要素碳排放系数的确定见表1。
农业碳排放量计算公式如下:
式中:A表示农业碳排放总量;Ai表示第i种农业碳排放源碳排放量;Ti表示第i种农业碳排放源投入量;δi表示第i种农业碳排放源排放系数。
农业碳排放强度计算公式如下:
式中:C表示农业碳排放强度;B表示耕地面积。
1.2.2 脱钩理论及脱钩模型的研究 脱钩理论最早出现在物理学领域,用来分析联系较为密切的2个变量间的关系,从逐渐淡化直至完全脱离的动态过程。后期学者将脱钩理论广泛应用于农业经济学领域,用来研究农业发展与经济增长间的联系。用于探讨脱钩研究的模型主要有以下2种:(1)经济合作与发展组织(OECD)脱钩指数法,即以终期年份和基期年份的变化量为依据,来判定该时期2个研究变量是否脱钩。(2)Tapio脱钩模型,动态反映研究期内变量间脱钩关系的弹性分析方法。选用脱钩弹性理论来度量农业碳排放量变化与农业经济增长变化间的关系,若碳排放量增速为负值或者小于经济增速,即视为脱钩,能够有效直观地反映二者之间的发展状态,同时克服OCED脱钩指数法在基期选择上的不足[23]。脱钩弹性数值以0.8、1.2作为脱钩状态的划分依据,将脱钩指标划分为负脱钩、脱钩、连接3大类,再依数值大小细分为8种具体状态(表2)。本研究选用Tapio模型对山东省的农业碳排放与农业经济增长的脱钩关系进行分析。
脱钩弹性系数公式如下:
式中:e表示脱钩弹性;C表示农业碳排放量;ΔC表示农业碳排放的增量;PGRI表示种植业总产值;ΔPGRI表示种植业总产值增量。
1.3 数据来源
本研究中,农药、农膜、化肥、农用机械柴油、翻耕、灌溉等相关数据均来自《中国统计年鉴》《山东省统计年鉴》以及山东省农业农村厅统计公报。其中,化肥数据选取化肥折纯施用量,翻耕数据用当年农作物的总播种面积替代,灌溉数据以有效灌溉面积为准。因数据的可得性和完整性,故选取1997—2015年为时间尺度,考虑到以实价计算的种植业总产值不能进行纵向对比,采用GDP可比价,以1997年作为价格基期。
2 山东省农业碳排放时空特征和脱钩弹性分析
2.1 山东省农业碳排放时序特征分析
根据式(1)、式(2)估算出1997—2015年间山东省农地利用过程中各类碳源排放量、农业碳排放总量及碳排放强度(表3)。
由图1可见,2015年山东省农业碳排放总量为884.166 3万t,较1997年的720.926 7万t增加了22.64%,年均增速1.12%,其中,土地翻耕、灌溉、化肥、农药、农膜、农用机械柴油6种碳源排放量依次为3.446 9、136.618 4、415.110 6、74.504 9、156.215 9、98.269 7万t,分别占农业碳排放总量的0.39%、15.45%、46.95%、8.43%、17.67%、11.11%。1997—2015年山东省农业碳排放量总体呈现出简单的倒“U”形变化特征,分为“上升—下降”2个阶段:1997—2007年为第一阶段,碳排放总量不断上升且呈现平稳递增的速度,从1997年的720.926 7万t增长到2007年的953.690 4万t,年平均增长率为2.94%;2008—2015年为第二阶段,碳排放量总体处于下降趋势,从2008年的 919.678 9万t 降低到2015年的884.166 3万t,年平均增长率为-0.5%;其原因一方面为该期间山东省农业生产遭受严重自然灾害,农业投入减少,导致农业碳排放量总体呈下降趋势,另一方面是山东省在近几年积极响应国家关于低碳农业发展政策的号召,农业发展与资源环境间的矛盾逐渐缓和,表明山东省农业碳排放总量得到了有效控制。
1997—2015年山东省农业碳排放强度与碳排放总量整体变化一致(图1、表3),从1997年的 656.396 4 kg/hm2 增加到2015年的801.852 9 kg/hm2,增长22.16%,年均增速为1.17%。山东省农业碳排放强度的环比增速总体呈现下降趋势。
2.2 山东省农业碳排放区域差异分析
由表4、图2可见,2015年山东省17个地级市碳排放量差异明显,潍坊市排放量最高,达 116.513 5万t,莱芜市排放量最低,为6.903万t,仅为潍坊市的5.9%。按照碳排放的绝对量差异,将17个地区分为3类:(1)排放量低于30万t的地区,主要包括淄博市、莱芜市、东营市,主要分布在鲁中南山地丘陵区。(2)排放量集中于30万~70万t的地区,主要位于山东半岛和鲁中地区,具体包括济南市、青岛市、枣庄市、烟台市、泰安市、威海市、 日照市、德州市、滨州市。(3)排放量大于70万t的地区,包括潍坊市、济宁市、临沂市、聊城市、菏泽市,集中于胶东丘陵西部地带和鲁西北平原区,其中鲁西平原区是华北平原的一部分,由黄河冲积而成,土壤肥沃,是我国主要的棉粮生产基地。
由于不受资源总量基数的影响,农业碳排放强度相比碳排放总量而言更能直观反映该地区的低碳农业发展水平,易于区域间进行横向比较。由图3可见,山东省17个地级市的农业碳排放强度表现出东西部区域差异显著的特征,其中沿海区域碳排放强度较高。依据绝对量差异,将17个地区分为3个层次:(1)排放强度低于700 kg/hm2的地区,包括济南市、泰安市、德州市、滨州市、菏泽市,主要位于鲁西北平原区。(2)排放强度介于700~1 100 kg/hm2 的地区,包括青岛市、淄博市、枣庄市、东营市、济宁市、莱芜市、临沂市、聊城市,主要分布在鲁中南山地区和山东半岛南部。(3)排放强度大于1 100 kg/hm2的区域主要集中在山東半岛东部和胶东丘陵西部等沿海地带,具体包括烟台市、潍坊市、威海市、日照市。
2.3 山东省农业碳排放脱钩弹性分析
基于Tapio脱钩模型,得到山东省1997—2015年农业碳排放变化与农业经济发展间的脱钩模型(表5)。整体看山东省10多年来种植业总产值呈现出持续增长,农业碳排放量和排放强度从2008年开始逐渐趋于负增长,因此衍生出扩张负脱钩、弱脱钩、强脱钩3种不同类型的弹性特征,其中主要以弱脱钩、强脱钩为主,表明山东省的农业由“三高一低”的粗放型生产模式逐渐转向“三低一高”的集约高效型农业发展态势,农药、农膜、化肥等生产资料投入量逐渐减少,可持续农业的发展理念得到有效推广,农业发展和资源环境的矛盾也日渐缓和。根据农业碳排放、种植业总产值及二者脱钩关系,可以分为2个阶段。
(1)1997—2007年为波动期,该阶段农业经济产值不断增加,与此同时农业碳排放总量稳步增长,随着农业现代化进程逐渐加快,关于对农业实行减免补贴的系列政策,激发了农民生产积极性,带动了化肥、农药、农膜等农用物资的快速增长,且农民对环保低碳意识较为模糊,进而也导致碳排放量不断增长。1999—2002年出现扩张负脱钩,可能原因是“三农”问题日益凸显使得农民丧失农业种植的积极性,其次农民外出打工,导致农村留守问题严重,农业劳动力明显不足,使得种植业总产值增量低于农业碳排放量的增量。
(2)2008—2015年为平稳期,整体态势良好,农业碳排放持续负增长且农业经济平稳增长,除2010年表现为弱脱钩外,随后实现连续5年强脱钩。可能原因有:国家惠农政策的推广带动了农民农业生产的积极性,农业科技推广服务站的普及和完善使得农业经济稳步增长;十七大以来,国家倡导以资源节约和生态环境保护为前提发展可持续农业,低碳农业观念逐渐深入人心,循环农业、生态农业发展模式逐渐推广,提高了农用物资的利用效率;农业科技进步带动农业生产力提高和产业结构的调整,从而使得该阶段脱钩弹性特征以强脱钩为主,实现最佳理想型农业生产模式。
3 结论及建议
3.1 结论
本研究首先基于农用物资投入视角,根据前人做出的碳排放系数转化法测算出1997—2015年山东省农业碳排放情况;其次以山东省的17个地级市为样本进行横向比较,来分析山东省农业碳排放的时空特征;最后运用Tapio脱钩模型来解析农业碳排放与农业经济增长之间的变化关系。主要结论如下:
(1)山东省农业碳排放总量由1997年的 720.926 7万t 增长到2015年的884.166 3万t,总体呈现出简单的倒“U”形变化特征,凸显出“上升—下降”两阶段演化过程。农业碳排放强度与农业碳排放量的整体变化过程一致,表明近年来山东省逐渐走向发展低碳农业的新模式。
(2)横向来看,山东省17个地区农业碳排放差异明显。2015年农业碳排放量最大的地区为潍坊市,高达116.51万t,莱芜市排放量最低,为 6.9万t,仅为潍坊市的5.9%。农业碳排放强度最高地区为烟台市,为1 462.66 kg/hm2。纵观整体,农业碳排放量高的地区多集中于鲁西北平原区,平原面积广阔,有利于规模化、集约化生产;碳排放强度高的地区多聚集在山东半岛东部和胶东丘陵西部地带,是典型的丘陵区,地势崎岖,不易于大规模种植业的发展。
(3)1998—2015年,山东省农业碳排放脱钩弹性指数分布在-0.569 5~3.007 1之间,农业碳排放和农业经济发展关系呈现出扩张负脱钩、弱脱钩和强脱钩3种不同类型的弹性特征。具体而言,基于弹性差异,可划分为2个阶段:扩张负脱钩、强脱钩、弱脱钩3种脱钩类型并存,波动较为明显的第一阶段(1997—2007年);脱钩类型多为强脱钩,平稳性特征较为突出的第二阶段(2008—2015年),且脱钩状态逐渐趋于理想型。
3.2 建议
本研究以农药、农膜、化肥、农用机械柴油、翻耕、灌溉6类碳源,就山东省农业碳排放的时空差异特征及其与农业经济发展之间的脱钩关系展开研究,通过测算可知山东省低碳农业发展取得了一定成就,主要表现在2个方面:(1)农业碳排放量和排放强度的逐渐降低;(2)碳排放与农业经济之间的脱钩关系以强脱钩为主。以上说明山东省农业生产与资源环境之间的矛盾逐渐缓和。山东省作为我国的农业大省,粮食主产基地,在低碳农业发展模式方面起到了模范作用,是发展我国农业碳减排的主力军。
与此同时也暴露出一些问题,如区域间的碳排放差异较为明显,自然灾害、种植业规模发展等因素对山东省发展低碳农业产生一定的阻碍作用,所以在未来山东省农业碳减排仍具有较大压力。整体而言,应根据当地地形气候特征优化农业产业结构,科学合理规划山东省农业用地,实现土地集约化经营模式,完善农业基础措施、改进农业生产技术,同时注重增强农业抵御自然灾害的能力。就局部而言,需依据不同地区实际情况制定因地制宜的整治措施,重点以农业碳排放强度较高的地區为抓手,为早日实现农业减碳和农业现代化奠定坚实的基础,同时有助于解决“三农”中的农业环境和生态的统筹问题。
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作者:曹俐 王莹 雷岁江