鄭艾

摘? 要：Zipf法則在描述離散序列的分布結(jié)構(gòu)時有其獨特的作用，尤其適用于討論數(shù)據(jù)規(guī)模與位序的關(guān)系。以1996—2015年我國省際農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值時間序列為研究對象，分為不同的子系統(tǒng)計算其Zipf指數(shù)，根據(jù)所得結(jié)果分析農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的省際分布結(jié)構(gòu)差異。結(jié)果顯示：大部分子系統(tǒng)內(nèi)部農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布較為集中，分布結(jié)構(gòu)差異較小。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)生態(tài)效率;Zipf法則;子系統(tǒng);分布結(jié)構(gòu)

中圖分類號 F323.2文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）04-0105-04

近年來，人們越來越關(guān)注經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的關(guān)系，怎樣平衡經(jīng)濟發(fā)展、資源利用和生態(tài)環(huán)境保護三者之間的關(guān)系，已成為廣受關(guān)注的重要課題。就我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，由于農(nóng)業(yè)多年快速發(fā)展導(dǎo)致產(chǎn)生了一系列農(nóng)業(yè)資源環(huán)境方面的問題，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成了重大影響。因此，關(guān)于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的研究開始受到高度重視。農(nóng)業(yè)生態(tài)效率是衡量農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)均衡發(fā)展水平的指標(biāo)，是對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的真實反映。農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的概念源于德國學(xué)者Schaltegger和Sturm于1990年首次提出的生態(tài)效率（eco-efficiency）這一術(shù)語[1]，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生態(tài)研究，并保留了生態(tài)效率概念的本質(zhì)內(nèi)涵，即新獲得的價值與新產(chǎn)生的環(huán)境影響之比。

目前，我國學(xué)者對于農(nóng)業(yè)生態(tài)效率概念有各種不同的界定[2]。王寶義、張衛(wèi)國[3]針對狹義農(nóng)業(yè)（種植業(yè)）研究對象，以勞動力投入、土地投入、化肥投入、農(nóng)藥投入、農(nóng)膜投入、農(nóng)業(yè)機械動力投入、灌溉投入及役畜投入為投入指標(biāo)，以農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為期望產(chǎn)出指標(biāo)，并綜合考慮農(nóng)業(yè)碳排放和農(nóng)業(yè)面源污染，以碳排放（包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油等碳排放總和）和污染排放（包括化肥氮磷流失量、農(nóng)藥無效利用量、農(nóng)膜殘留量等綜合指數(shù)）為非期望產(chǎn)出指標(biāo)，設(shè)定農(nóng)業(yè)生態(tài)效率指數(shù)，并對其進行研究分析。

筆者根據(jù)王寶義、張衛(wèi)國的研究結(jié)果，對1996—2003年、2004—2015年以及1996—2015年31個省份的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率進行Zipf法則檢驗，分析省際農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的分布結(jié)構(gòu)，并從各省份位序的變動中考察現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響因素。

1 資料與方法

1.1 檢測方法 根據(jù)美國哈佛大學(xué)學(xué)者G.K.Zipf提出的Zipf法則。雙對數(shù)坐標(biāo)下的位序—規(guī)模Zipf模型檢測：

1.2 資料來源 表1～3分別是1996—2003年、2004—2015年以及1996—2015年的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值省份排名，數(shù)據(jù)來自王寶義、張衛(wèi)國的《中國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的省際差異和影響因素》（2018）的研究結(jié)果。筆者采用式（1），利用其數(shù)據(jù)分別計算Zipf指數(shù)，并對結(jié)果加以分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效益等級 對1996—2003年、2004—2015年以及1996—2015年這3個時間區(qū)間，分別作出全國位序—農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值雙對數(shù)散點圖及回歸直線。3個時間區(qū)間中各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值均可劃分為不同等級。

（1）1996—2003年間，各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值在雙對數(shù)圖上劃分為3個等級，在第10位序及第25位序出現(xiàn)較為明顯的轉(zhuǎn)折。第1等級為位序列于前9位的省份，第2等級為位序列于第10位至第24位的省份，第3等級為位序列于第25位至第31的省份。

等級1～3的位序—規(guī)模Zipf方程分別為：

方程（2）中，Zipf指數(shù)[q=0.1891]，測定系數(shù)[R2=0.9147]，自由度[n-2=7]，檢驗結(jié)果[t=8.6631>ta/2（7）=2.3646]，[F=75.0497>Fa（1，7）=5.5914]，顯著相關(guān)。同樣，方程（3）、（4）也均通過了[t]檢驗和[F]檢驗（顯著性水平[a=0.05]）。

（2）2004—2015年間，各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值在雙對數(shù)圖上劃分為3個等級，在第9位序及第24位序出現(xiàn)較為明顯的轉(zhuǎn)折。

第1等級為位序列于前8位的省份，第2等級為位序列于第9位至第23位的省份，第3等級為位序列于第24位至第31的省份.

等級1～3的位序—規(guī)模Zipf方程分別為：

（3）1996—2015年間，因為各省份在前2個區(qū)間位序升降各有所不同，所以綜合前2個時間區(qū)間的結(jié)果可以看出，各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值在雙對數(shù)圖上劃分為2個等級，在第10位序出現(xiàn)較為明顯的轉(zhuǎn)折。

第1等級為位序列于前9位的省份，第2等級為位序列于第10位至第29位的省份。而處于第30位和第31位的吉林、甘肅兩省數(shù)據(jù)落在無標(biāo)度區(qū)之外，未包含在Zipf模型中。

等級1～2的位序—規(guī)模Zipf方程分別為：

以上各Zipf指數(shù)及其檢驗結(jié)果如表4所示。每個Zipf方程均通過了顯著性水平[a=0.05]下的[t]檢驗和[F]檢驗，說明農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值指標(biāo)能夠反映農(nóng)業(yè)生態(tài)效率升級分布符合Zipf規(guī)律。

2.2 各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布結(jié)構(gòu) 1996—2003年間，各省份農(nóng)業(yè)生態(tài)效率劃分為3個等級，說明從全國的角度看，農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布結(jié)構(gòu)差異較大，農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展水平不均衡，可以按照位序?qū)⑵湟暈?個子系統(tǒng)。子系統(tǒng)（2）式中，Zipf指數(shù)[q1=0.1891<1]，表明排位居第1位至第9位的海南、西藏、貴州、江蘇、上海、浙江、廣東、天津、寧夏等省市區(qū)彼此農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布結(jié)構(gòu)差異非常小，與其他省份相比具有一定優(yōu)勢;子系統(tǒng)（3）式也有類似的特征，其Zipf指數(shù)[q11]，表明這個子系統(tǒng)即排位居于后7位的河北、云南、安徽、山東、湖南、甘肅、山西等省份之間農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布結(jié)構(gòu)差異較大，發(fā)展不均衡。

2004—2015年間的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率結(jié)構(gòu)分布情況與前一個時間區(qū)間非常類似，也同樣分成3個子系統(tǒng)來討論。值得注意的是，隨著人們對現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的探索，各地投入了巨大的人力、物力、財力以實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏，體現(xiàn)在省際農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的排位上，相對位序出現(xiàn)了一些值得注意的變化。例如，陜西省由前一時間區(qū)間的第15位上升到第7位，河北省由第25位上升到第15位，均跨越至上一個子系統(tǒng)，廣西也由原來的第19位上升到第9位，提升明顯;與此形成對照的是，西藏、貴州、寧夏、吉林分別由前一時間區(qū)間的第2、3、9、16位下降至第18、16、19、31位，均跌出了原來所屬的子系統(tǒng)。這反映出財政和科技投入在影響農(nóng)業(yè)生態(tài)效率方面發(fā)揮了越來越重要的作用。

1996—2015年間的數(shù)據(jù)是綜合前2個時間區(qū)間的數(shù)據(jù)得到的結(jié)果，劃分為2個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特征體現(xiàn)了全國各省份之間農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展水平的參差不齊。在（8）式描述的第1個子系統(tǒng)中，Zipf指數(shù)[q1=0.2033<1]，說明本子系統(tǒng)內(nèi)部的海南、上海、廣東、浙江、江蘇、福建、西藏、北京、陜西等9個省市區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布很集中，結(jié)構(gòu)差異性很小，農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展較為均衡，作為第1梯隊，水平高于第2梯隊。第2個子系統(tǒng)由20個省市自治區(qū)組成，由位序第10的貴州到位序29的山西。其Zipf指數(shù)[q1

3 結(jié)論

筆者根據(jù)王寶義、張衛(wèi)國的研究結(jié)果，采用1996—2003年、2004—2015年以及1996—2015年間我國31個省市自治區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率均值的3組時間序列數(shù)據(jù)，按照Zipf法則進行了檢驗和討論，以分析農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展水平的省際分布結(jié)構(gòu)差異。結(jié)果表明，無論是1996—2015年這20年，還是其第1階段（1996—2003）或者第2階段（2004—2015），均通過Zipf法則檢驗，并按照子系統(tǒng)得出Zipf指數(shù)值。整體上看，全國各省份之間農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分布結(jié)構(gòu)差異較大，農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展水平參差不齊。但是如果按照位序分成不同子系統(tǒng)，那么在每個子系統(tǒng)內(nèi)部農(nóng)業(yè)生態(tài)效率基本分布較為集中，分布結(jié)構(gòu)差異較小。同時可以看出，各個省份的經(jīng)濟發(fā)展水平和科技投入對提高農(nóng)業(yè)生態(tài)效率具有關(guān)鍵性影響。

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（責(zé)編：徐世紅）