李 婷

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新疆南疆特色林果業(yè)發(fā)展與糧食安全耦合效應(yīng)研究

李 婷

南疆是新疆重要的糧食生產(chǎn)區(qū)和消費(fèi)區(qū)，對新疆糧食安全有著重要作用。如何在有限耕地面積上既確保糧食安全，又發(fā)展好特色林果業(yè)，成為當(dāng)前比較突出的矛盾。所以，正確處理發(fā)展特色林果業(yè)與確保糧食安全的關(guān)系顯得十分重要和緊迫。文章采用實證分析與規(guī)范分析相結(jié)合、定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，借用動態(tài)耦合關(guān)系揭示林糧之間的安全耦合效應(yīng)。

新疆南疆 糧食安全 特色林果 耦合效應(yīng)

新疆南疆特色林果業(yè)發(fā)展與糧食安全之間存在相互影響、相互促進(jìn)的關(guān)系，可以從耦合的角度評價兩者之間的協(xié)調(diào)。從協(xié)同學(xué)的角度講，耦合作用及其協(xié)調(diào)程度決定了在達(dá)到臨界區(qū)域時系統(tǒng)究竟走向何種順序與結(jié)構(gòu)，即決定了系統(tǒng)從無序向有序的趨勢。這種由無序向有序發(fā)展的系統(tǒng)機(jī)理是什么呢？主要原因是系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同作用在左右序參量，它對系統(tǒng)相變的特征與規(guī)律有很大影響，耦合度或者耦合效應(yīng)就是度量這種協(xié)同作用的程度。*宋學(xué)鋒、劉耀彬：《城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合度模型及其應(yīng)用》，《資源與環(huán)境》2005年第5期。因此，耦合度可以描述系統(tǒng)或要素相互影響的程度。

一、南疆特色林果業(yè)與糧食安全的動態(tài)耦合模型

南疆林糧生產(chǎn)是南疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的兩個要素，可以通過糧食生產(chǎn)和特色林果業(yè)生產(chǎn)的耦合度反映這兩個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度。借用一般系統(tǒng)論中系統(tǒng)演化的觀點建立林糧之間的動態(tài)平衡模型,分析林糧組成系統(tǒng)的狀態(tài)。糧食和特色林果業(yè)生產(chǎn)都作為非線性系統(tǒng)，*喬標(biāo)、方創(chuàng)琳：《城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的動態(tài)耦合模型及其在干旱區(qū)的應(yīng)用》，《生態(tài)學(xué)報》2005年第11期。其演化方程為：

(1)

式中：f(x1,x2,…，xn)為xi的非線性函數(shù)。

將f(x1,x2,…，xn)在x=0處按泰勒級數(shù)展開：

f(x1,x2,…，xn)=f(0)+a1x1+…+anxn+θ(x1,x2,…，xn)

(2)

式中，f(0)=0，ai為f(x1,x2,…，xn)關(guān)于xi的偏導(dǎo)函數(shù)在x=0處的偏導(dǎo)數(shù)值，θ(x1,x2,…，xn)為xi的大于或者等于二次方的解析函數(shù)。運(yùn)用李雅普諾夫第一近似定理，*李崇明、丁烈云：《小城鎮(zhèn)資源環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展評價模型及應(yīng)用研究》，《系統(tǒng)工程理論與實踐》2004年第11期。略去公式(2)中的高次項θ(x1,x2,…，xn)從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，得到的近似線性系統(tǒng)(公式(3))來討論系統(tǒng)的性質(zhì)。

(3)

按該方法建立糧食生產(chǎn)(L)與特色林果業(yè)生產(chǎn)(T)系統(tǒng)的一般函數(shù)：

(4)

(5)

其中，xi，yi為糧食安全和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的元素(指標(biāo))，ai，bi為各元素(指標(biāo))的權(quán)重。

若把兩者及其關(guān)系作為一個系統(tǒng)來考慮，假定這個系統(tǒng)只有f(L)與f(T)兩個元素，按照貝塔蘭菲的一般系統(tǒng)理論，若f(L)與f(T)為整個系統(tǒng)的主導(dǎo)部分，則系統(tǒng)演化方程的形式為：

(6)

式中A,B為受自身與外來因素影響下糧食生產(chǎn)與特色林果業(yè)生產(chǎn)的演化狀態(tài)。在公式(6)中，A與B是相互影響的，任何一子系統(tǒng)的變化都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的變化，在受自身與外界因素影響下，兩子系統(tǒng)演化速度為：

(7)

由于整個系統(tǒng)只含有兩個元素f(L)與f(T)，所以當(dāng)f(L)與f(T)協(xié)調(diào)時，整個系統(tǒng)也是協(xié)調(diào)發(fā)展的，整個系統(tǒng)的演化速度V可以看作是VA與VB的函數(shù)，所以有V=f(VA，VB)，這樣就可以以VA與VB為控制變量，通過分析V的變化來研究整個系統(tǒng)以及f(L)與f(T)的協(xié)調(diào)關(guān)系。首先，建立V的簡單模型，整個系統(tǒng)的演化滿足組合S型發(fā)展機(jī)制，假定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的變化是周期性的，特色林果業(yè)生產(chǎn)在相互影響下也出現(xiàn)周期性變化，在每個周期內(nèi),由于V的變化是VA與VB引起的，可以在兩維平面(VB,VA)中分析V，以VA與VB為變量建立坐標(biāo)系，則V的變化軌跡為坐標(biāo)系中的圓(如圖1所示)。

圖1 系統(tǒng)耦合關(guān)系圖

由圖1可以知道，VA與VB的夾角α滿足：

tg(α)=VA/VB

(8)

所以有：

α=arctan(VA/VB)

(9)

式中α即糧食生產(chǎn)與特色林果業(yè)生產(chǎn)的耦合度，根據(jù)α的取值，就可以確定整個系統(tǒng)的演化狀態(tài)以及糧食生產(chǎn)與特色林果業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的耦合程度。顯然，在一個演化周期內(nèi)，整個系統(tǒng)將經(jīng)歷糧食生產(chǎn)與特色林果業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展階段(Ⅰ)、糧食安全對特色林果業(yè)負(fù)向影響階段(Ⅱ)、糧食安全與特色林果業(yè)相互負(fù)向影響階段(Ⅲ)、特色林果業(yè)對糧食安全負(fù)向影響階段(IV)4個階段。

(1) 當(dāng)0°<α≤90°時，即落于第一象限時，糧食安全和特色林果業(yè)處于協(xié)調(diào)發(fā)展階段，為糧食生產(chǎn)和特色林果業(yè)都處于正向發(fā)展。此種狀態(tài)，又可以細(xì)分為三種情況：0°<α<45°，01，VA>VB，糧食生產(chǎn)發(fā)展速度大于特色林果業(yè)生產(chǎn)速度。

(2) 當(dāng)90°<α≤180°時，即落于第二象限時，糧食安全發(fā)展為正值，而特色林果業(yè)發(fā)展速度為負(fù)值，說明糧食生產(chǎn)的發(fā)展對特色林果業(yè)的發(fā)展已經(jīng)開始顯現(xiàn)脅迫作用，二者之間的矛盾開始顯露，隨著特色林果業(yè)的不斷被脅迫，糧食生產(chǎn)發(fā)展的速度也逐步降低。

(3) 當(dāng)180°<α≤270°時，即落于第三象限時，糧食安全發(fā)展和特色林果業(yè)發(fā)展的速度都為負(fù)值。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的交互脅迫關(guān)系重組，并由相互脅迫轉(zhuǎn)化為相互促進(jìn)的關(guān)系,整個系統(tǒng)最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境高級協(xié)調(diào)共生的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

(4) 當(dāng)270°<α≤360°時，即落入第四象限時，糧食安全和特色林果業(yè)處于低級協(xié)調(diào)共生階段。這一時期糧食生產(chǎn)和特色林果業(yè)發(fā)展都緩慢，相互不產(chǎn)生限制和約束。

二、南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度分析

1.糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展耦合的指標(biāo)體系構(gòu)建

國內(nèi)學(xué)者對糧食安全的評價主要使用四因素或五因素指標(biāo)法，即糧食總產(chǎn)量波動系數(shù)、糧食自給率、人均糧食占有量、糧食儲備水平四項指標(biāo)或者再加上“貧困人口的糧食保障水平”這一指標(biāo)進(jìn)行評估。*李向榮、譚強(qiáng)林：《糧食安全的國內(nèi)外評價指標(biāo)體系及對策研究》，《中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃》2008年第1期。參考朱澤的四項指標(biāo)簡單平均法、馬九杰等人的五項指標(biāo)加權(quán)平均法、徐逢賢等人的五項簡單平均法和劉曉梅的四項指標(biāo)加權(quán)平均安全系數(shù)法等；結(jié)合南疆糧食安全的具體情況與系統(tǒng)內(nèi)涵要求，遵循綜合性、主導(dǎo)因素原則，實用與規(guī)范性原則，系統(tǒng)性與層序性相結(jié)合原則，科學(xué)性、前瞻性與操作性兼顧原則，按照層次分析法的思路，選擇了6個指標(biāo)，構(gòu)建糧食安全評價指標(biāo)，包括糧食供給性、糧食可獲取性和糧食穩(wěn)定性三個方面。糧食供給性有：(1)糧食作物播種面積；(2)糧食生產(chǎn)總產(chǎn)量；(3)糧食自給率：表達(dá)式為同一年的(糧食生產(chǎn)總量) /(糧食總需求量)。糧食可獲取性指標(biāo)有：(1)人均糧食占有量，它能較直接、快捷地反映地區(qū)糧食安全與否；(2)人均GDP，反映了人們購買糧食的經(jīng)濟(jì)實力。糧食穩(wěn)定性指標(biāo)有：(1)糧食產(chǎn)量波動指數(shù)，表達(dá)式為V=(yt-yt-1)/yt-1,其中yt為綜合考慮各種因素的糧食產(chǎn)量預(yù)測值，yt-1為一定時期內(nèi)僅考慮時間因素的趨勢產(chǎn)量，它反映了糧食產(chǎn)量可能偏離糧食長期趨勢產(chǎn)量的程度，若波動平緩則說明糧食生產(chǎn)較為穩(wěn)定。

特色林果業(yè)發(fā)展指標(biāo)參考孫鳳蘭(2009)的特色林果業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系*孫蘭鳳：《可持續(xù)視角下的新疆特色林果業(yè)發(fā)展研究》，2009年新疆大學(xué)博士學(xué)位論文。以及資料的可得性、評價的有效性，選取林果業(yè)種植面積、林果業(yè)產(chǎn)量和林果業(yè)產(chǎn)值作為特色林果業(yè)發(fā)展的評價指標(biāo)(其指標(biāo)體系如表1所示)。

表1 南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展耦合評價指標(biāo)

2.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以及權(quán)重確定

指標(biāo)體系中各數(shù)據(jù)的單位不同，且既有正向指標(biāo),又有逆向指標(biāo)。為了消除數(shù)據(jù)的數(shù)量級以及量綱的不同而造成的影響，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，選擇極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

(10)

(11)

指標(biāo)權(quán)重的確定方法可分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩類。主觀賦權(quán)法是根據(jù)評價者主觀上對各指標(biāo)的重視程度來決定權(quán)重的，如層次分析法、德爾菲法等；而客觀賦權(quán)法是根據(jù)客觀原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性，如信息的聯(lián)系強(qiáng)度或各指標(biāo)所提供的信息量來決定指標(biāo)權(quán)重大小的,如熵值法、均方差法、因子分析法等?？紤]主觀賦權(quán)法取決于評價者的知識和經(jīng)驗,不同的專家會有不同權(quán)重差異,使分析結(jié)果趨于不穩(wěn)定,故采用客觀分析法。本文指標(biāo)的權(quán)重采用均方差賦權(quán)法來確定。作為一種客觀賦值法，由各指標(biāo)在評價單位中的實際數(shù)據(jù)形成均方差賦權(quán)法的權(quán)重,避免人為的主觀判斷,具有較強(qiáng)的客觀性。該方法的主要邏輯在于：隨機(jī)變量是各評價指標(biāo), 該隨機(jī)變量的取值是指標(biāo)xj的無量綱化的屬性值,求出各指標(biāo)的均方差之后將這些均方差歸一化,其結(jié)果即為各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。*鮑捷：《旅游業(yè)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究——以安徽省黃山市為例》，《安徽大學(xué)學(xué)報》(哲學(xué)社會科學(xué)版)2013年第2期。

按照均方差賦權(quán)法求得的各指標(biāo)權(quán)重見表1所示。

3.耦合分析

根據(jù)公式(4)和(5)，運(yùn)用SPSS18軟件對f(L)和f(T)兩條曲線進(jìn)行擬合，其中A、B和VA、VB的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

R2=0.8857

VA=-0.00465t2+0.0735t-0.16546

R2=0.9538

VB=-0.0025t2+0.04256t-0.01043

式中f(L)為糧食安全系統(tǒng)綜合指數(shù)；f(T)為特色林果業(yè)系統(tǒng)綜合指數(shù)； A、B分別為兩個子系統(tǒng)的演化狀態(tài)；VA、VB分別為兩個子系統(tǒng)的演化速度；t為時間因素(t=1，2，3，…)。

圖2 南疆糧食安全演變圖

圖3 南疆特色林果業(yè)演變圖

從糧食安全A和特色林果業(yè)B兩條擬合曲線來看，糧食安全和特色林果業(yè)都先經(jīng)歷了一個下降再快速上升，然后再下降的過程，其時間過程曲線呈“S”型。但兩者在時間上有點錯位，糧食安全模擬曲線的最低點在2004年，最高點在2012年；而特色林果業(yè)模擬曲線的最低點在2003年，最高點在2011年。

圖4 南疆糧食安全與特色林果業(yè)演變速度圖

糧食安全的演化速度(VA)和特色林果業(yè)的演化速度(VB)整體呈拋物線曲線，經(jīng)歷了先上升后下降的過程。在變化速度上，2008年以前，特色林果業(yè)的變化速度大于糧食安全的變化速度，2008年以后則糧食安全的變化速度大于特色林果業(yè)的變化速度。對糧食安全的演化速度(VA)和特色林果業(yè)的演化速度(VB)分別再求導(dǎo)，得到南疆糧食安全與特色林果業(yè)演變速度的變化，即南疆糧食安全與特色林果業(yè)演變加速度變化(如圖5所示)。兩者的演變加速度曲線都呈下降的直線，相比較而言特色林果業(yè)的演變加速度要略小于糧食演變的加速度；而特色林果業(yè)的演變加速度斜率比糧食安全要略大，即特色林果業(yè)的速度變率比糧食安全要大。

圖5 南疆糧食安全與特色林果業(yè)演變速度的變化(加速度)

三、結(jié)論

根據(jù)公式(8)和公式(9)計算出南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度如圖6所示。

圖6 南疆糧食安全與特色林果業(yè)耦合度圖

2002年，南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度處在第三象限，即南疆糧食安全與特色林果業(yè)的發(fā)展速度都為負(fù)數(shù)，糧食安全和特色林果業(yè)處于相互負(fù)影響狀態(tài)；2003年，南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度處在第四象限，即糧食安全發(fā)展速度為負(fù)，而特色林果業(yè)的發(fā)展速度為正，特色林果業(yè)的正向發(fā)展對糧食安全產(chǎn)生一定負(fù)向影響；2004～2010年，糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度處在第一象限，即糧食安全和特色林果業(yè)的發(fā)展速度都為正，兩者處于一個相互正向影響階段，此階段的協(xié)調(diào)耦合度較好；2011～2012年南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度處在第二象限，即糧食安全發(fā)展速度為正，而特色林果業(yè)的發(fā)展速度為負(fù)，糧食安全對特色林果業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生一定的阻礙作用；2013～2014年，南疆糧食安全與特色林果業(yè)發(fā)展的耦合度處在第三象限，糧食安全發(fā)展和特色林果業(yè)發(fā)展的速度都為負(fù)值，特色林果業(yè)發(fā)展對糧食生產(chǎn)的耦合度是負(fù)向耦合。

四、促進(jìn)南疆特色林果業(yè)與糧食安全協(xié)調(diào)發(fā)展對策建議

1.大力發(fā)展節(jié)水灌溉，提高用水效率。南疆區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格控制灌溉面積的擴(kuò)大，著力實現(xiàn)中低產(chǎn)田改造，提高耕地質(zhì)量，努力實現(xiàn)水堿平衡；同時，在次生鹽漬化比較嚴(yán)重的地區(qū)應(yīng)該適度加大地下水資源利用，以迅速降低地下水位，減少渠道滲漏，改變漫灌方式，推廣節(jié)水灌溉；調(diào)整農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)，草田輪作；以水鹽平衡理論為指導(dǎo)，調(diào)控地下水位和鹽分的時空分布，等等，需要著力解決干渠、支渠防滲問題，大大減少渠系輸水過程中的水量蒸發(fā)、滲漏損失，減少水資源的消耗損失，實現(xiàn)水資源高效利用。

2.因地制宜研發(fā)推廣優(yōu)良品種和高產(chǎn)高效綜合種植模式。根據(jù)黨的十八大報告關(guān)于“確保國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給”和自治區(qū)黨委、政府關(guān)于大幅度提高農(nóng)民收入的總體要求，南疆地區(qū)大面積果糧間作發(fā)展趨勢不可逆轉(zhuǎn)，保持小麥生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的困難也越來越大。必須通過農(nóng)業(yè)栽培、植保、種苗等技術(shù)的進(jìn)步，大力推廣多熟高效種植模式，提高農(nóng)業(yè)綜合效益，提高土地的復(fù)種指數(shù)和生產(chǎn)力，提高糧食單產(chǎn)，確保既能穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，又能提高小麥、果樹種植的整體效益，最大限度地發(fā)揮小麥、果樹綜合生產(chǎn)能力。

3.加快生產(chǎn)組織模式創(chuàng)新，積極推進(jìn)適度規(guī)模經(jīng)營。實踐表明，通過推進(jìn)小麥生產(chǎn)適度規(guī)模經(jīng)營能降低成本、提高產(chǎn)量和品質(zhì)、顯著增加勞均效益，是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，推進(jìn)小麥持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。一方面，農(nóng)村務(wù)農(nóng)勞動力數(shù)量在不斷減少，小規(guī)模農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中粗放管理，造成資源浪費(fèi)；另一方面，近些年自然災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)，對糧食生產(chǎn)造成不利影響，而這種影響對小規(guī)模農(nóng)戶來說，由于技術(shù)、管理措施不到位，損失更大。應(yīng)通過有效的政策措施，因地制宜發(fā)展土地集中型、合作經(jīng)營型、統(tǒng)一服務(wù)型等多種形式的適度規(guī)模經(jīng)營，建成一批生產(chǎn)條件好、標(biāo)準(zhǔn)化水平高、市場競爭力強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地，切實提高小麥生產(chǎn)的規(guī)模效益。

4.促進(jìn)特色林果業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在發(fā)展特色林果業(yè)時，既要遵循自然規(guī)律，以地理位置、水土條件、氣候因子和樹種品種的生物學(xué)特性為基準(zhǔn)，精細(xì)區(qū)劃主栽樹種品種的適生栽培區(qū)，合理確定發(fā)展優(yōu)勢樹種品種的最佳區(qū)域，又要遵循經(jīng)濟(jì)規(guī)律，按照區(qū)域化布局、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的要求，做大做強(qiáng)做優(yōu)市場前景廣闊、特色鮮明的優(yōu)勢主導(dǎo)樹種和品種，逐步調(diào)減市場需求量少、經(jīng)濟(jì)效益差、產(chǎn)業(yè)化程度低的樹種。提倡和鼓勵龍頭企業(yè)、農(nóng)業(yè)專業(yè)合作組織采取建立風(fēng)險基金、保護(hù)價收購、利潤返還等形式，建立一套切實可行、互惠互利、風(fēng)險共擔(dān)、利益共享的企業(yè)與農(nóng)戶之間的利益分配機(jī)制，解決利益分配問題，規(guī)范其生產(chǎn)、經(jīng)營行為，營造公平、合理、誠信的市場環(huán)境；要積極引導(dǎo)和探索果農(nóng)以土地使用權(quán)、資金等生產(chǎn)要素入股，采取股份制、股份合作制等形式與龍頭企業(yè)結(jié)成以資本運(yùn)營為紐帶的“利益共享，風(fēng)險共擔(dān)”的共同體。

根據(jù)目前的實際情況，南疆地區(qū)應(yīng)加大果品貯藏保鮮設(shè)施、運(yùn)輸設(shè)備的資金和技術(shù)投入，大力發(fā)展現(xiàn)代化的冷藏設(shè)施和保鮮技術(shù)，不斷擴(kuò)大儲藏能力，增加果品的貯藏保鮮比例，研制與開發(fā)較為實用的儲藏保鮮技術(shù)，提高特色林果業(yè)產(chǎn)業(yè)效益。此外，加大對南疆地區(qū)特色林果產(chǎn)品加工業(yè)政策、項目、資金扶持力度，通過招商引資，引進(jìn)深加工項目和企業(yè)，解決原料產(chǎn)品積壓滯銷的問題，并使產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步延長，增加附加值，對林果產(chǎn)品現(xiàn)有品牌適時進(jìn)行必要整合，把優(yōu)勢做大、品牌做強(qiáng)，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

責(zé)任編輯：王慧君

F326.145

A

1009-5330(2016)04-0051-06

李婷，新疆社會科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究所助理研究員(新疆烏魯木齊 830011)。