陳紅，周思姝，韓哲英

（1. 東北林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；2. 徐州工程學(xué)院 商學(xué)院，江蘇 徐州 221018）

溫室氣體大量排放導(dǎo)致的全球氣候變暖趨勢(shì)仍在持續(xù)，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到自然生態(tài)系統(tǒng)平衡和人類健康與生存。我國(guó)承諾在2030 年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，在2060 年實(shí)現(xiàn)“碳中和”，目前全球每年的溫室氣體近20%來(lái)自農(nóng)業(yè)和土地的使用，且農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程具有碳源和碳匯雙重作用，因此，將“水—土—能—糧—碳”適配概念引入糧食生產(chǎn)投入產(chǎn)出分析框架，構(gòu)建量化評(píng)價(jià)模型，探究我國(guó)省域下“水—土—能—糧—碳”適配的空間異質(zhì)性及其影響因素，有利于制定差異化的政策，促進(jìn)低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1 文獻(xiàn)綜述

水資源、能源、糧食是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。自2011 年首次將水資源安全、能源安全和糧食安全三者視為紐帶關(guān)系[1]提出后，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)相繼出版水資源、能資源和糧資源（WEF）系統(tǒng)紐帶關(guān)系的報(bào)告。三者的關(guān)系及影響成為學(xué)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。一方面，將三大要素作為一個(gè)整體，考察系統(tǒng)間的相互關(guān)系，并進(jìn)一步分析三者關(guān)系對(duì)糧食生產(chǎn)的影響。Mabhaudhi 等[2]、Mpandeli 等[3]、Nhamo 等[4]針對(duì)南非的糧食、水源和能源安全問(wèn)題，基于層次分析法建立綜合WEF 分析模型，評(píng)價(jià)了南非灌溉農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀，并評(píng)估了改善灌溉農(nóng)業(yè)的可能性。另一方面，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)角度出發(fā)，探究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水、能、土等基本投入要素和產(chǎn)量產(chǎn)出及效率的關(guān)系。魯仕寶等[5]量化分析了我國(guó)華東地區(qū)伴隨糧食及能源流動(dòng)的虛擬水流動(dòng)情況，通過(guò)WEF 協(xié)同分析，為華東地區(qū)水資源的可持續(xù)性發(fā)展提出綜合政策建議；江文淵等[6]的研究考慮“水—土—能—碳”關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了我國(guó)工農(nóng)業(yè)碳排放效率投入產(chǎn)出測(cè)度指標(biāo)，得出影響農(nóng)業(yè)碳排放效率最重要的因素是土地資源投入過(guò)剩的結(jié)論；張靜靜等[7]采用時(shí)空雙固定效應(yīng)空間誤差模型（SEM）研究證明水—能源—糧食綠色全要素生產(chǎn)率影響因素的作用程度由大到小分別是社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)因素、飲食結(jié)構(gòu)因素、教育因素、技術(shù)因素；秦騰和佟金萍[8]選擇空間滯后模型（SLM）分析發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步、人力資本水平、對(duì)外開(kāi)放程度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水—能源—糧食耦合效率提升的重要因素。

糧食生產(chǎn)依賴于水、土和能源等基本生產(chǎn)要素，并且化肥、農(nóng)藥、地膜、農(nóng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)用與灌溉設(shè)備的使用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中直接和間接地產(chǎn)生碳排放或造成土壤有機(jī)碳的遺失。本文將以糧食生產(chǎn)為研究對(duì)象，采用協(xié)調(diào)適配綜合評(píng)價(jià)模型，構(gòu)建“水—土—能—糧—碳”適配指標(biāo)體系，并運(yùn)用空間自分析方法和地理探測(cè)器模型探究31 個(gè)省域尺度下“水—土—能—糧—碳”適配水平的空間異質(zhì)性及其影響因素，為制定差異化的低碳農(nóng)業(yè)政策提供依據(jù)。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 協(xié)調(diào)適配綜合評(píng)價(jià)模型

著名物理學(xué)家哈肯在1976 年系統(tǒng)地論述了協(xié)同理論，此后協(xié)同學(xué)在社會(huì)科學(xué)界方興未艾。李漢卿[9]對(duì)協(xié)同治理理論的基本內(nèi)涵做了初步分析；孟慶松和韓文秀[10]以協(xié)同學(xué)的序參量原理和役使原理為基礎(chǔ)，主要考慮遵循科學(xué)性與實(shí)用性原則，提出建立整體協(xié)調(diào)度模型來(lái)研究社會(huì)科學(xué)問(wèn)題。近年來(lái)，有學(xué)者[11-12]構(gòu)建多元耦合協(xié)調(diào)度模型測(cè)算經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度，也有學(xué)者[1,13]構(gòu)建多元協(xié)調(diào)適配綜合評(píng)價(jià)模型，評(píng)估資源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的協(xié)調(diào)適配類型?！八痢堋蓖度胱酉到y(tǒng)和“糧—碳”產(chǎn)出子系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部要素彼此產(chǎn)生作用，具有一定的耦合性。對(duì)糧食投入產(chǎn)出協(xié)調(diào)適配程度的測(cè)評(píng)，便可轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)復(fù)合系統(tǒng)的有序度進(jìn)行測(cè)評(píng)。因此，本文構(gòu)建“水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)各省“水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

2.1.1 適配度指標(biāo)體系

本文所構(gòu)建的適配度指標(biāo)體系如表1 所示。由于播種面積與用水量成正比，傳統(tǒng)上將農(nóng)業(yè)用水量作為水資源的衡量指標(biāo)就無(wú)法體現(xiàn)出水資源與土地資源間的差別。本文提出用節(jié)水灌溉機(jī)械數(shù)量與灌溉面積之比作為水資源指標(biāo)參與適配度計(jì)算。每千公頃土地上的節(jié)水灌溉機(jī)械臺(tái)數(shù)即節(jié)水灌溉機(jī)械密度，反映了該區(qū)域在水資源利用方面的技術(shù)成效，更符合本文提出的“適配”。土地資源指標(biāo)用糧食播種面積來(lái)表征，直接反映地區(qū)土地稟賦條件。能源指標(biāo)的量化采取農(nóng)用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜和柴油的使用量總和與比例系數(shù)α的乘積，比例系數(shù)=糧食播種面積/總播種面積。由于本文是想考察各地區(qū)農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出的適配情況，所以糧食指標(biāo)用產(chǎn)量來(lái)代表。對(duì)于糧食碳排放的測(cè)算，根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)推薦的思路，本文借鑒胡婉玲等[14]的排放因子法。糧食生產(chǎn)過(guò)程中的碳源主要包括化肥、農(nóng)膜、柴油、農(nóng)藥、灌溉和播種等六個(gè)方面，各個(gè)碳源排放量乘以其對(duì)應(yīng)的碳排放系數(shù)（表2），再相加求和即為糧食碳排放量，具體公式為：

表1 “水—土—能—糧—碳”適配指標(biāo)體系

表2 農(nóng)業(yè)碳排放系數(shù)

式中：PLj表示j地區(qū)糧食碳排放量，PAji表示j地區(qū)農(nóng)業(yè)第i類碳源量，θi表示第i類碳源的碳排放系數(shù)。

2.1.2 功效函數(shù)

采用功效函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，公式如下：

式中：αi、βi為系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)指標(biāo)變量Xi臨界點(diǎn)的上、下限，本文以指標(biāo)的最大值、最小值作為上、下限。水、土、能、糧都采用正功效函數(shù)，“碳達(dá)峰”目標(biāo)下，農(nóng)業(yè)碳足跡越少越好，所以碳指標(biāo)采用負(fù)功效函數(shù)。投入子系統(tǒng)功效函數(shù)為：為第j個(gè)區(qū)域各指標(biāo)對(duì)投入子系統(tǒng)的總貢獻(xiàn)，λi為指標(biāo)變量的權(quán)重，采用熵值法[16]確定，同理可得產(chǎn)出子系統(tǒng)功效函數(shù)為：

2.1.3 耦合度函數(shù)

本文依據(jù)物理容量耦合概念建立耦合系統(tǒng)，定義C為兩個(gè)子系統(tǒng)的耦合度，其二維耦合度計(jì)算公式為：

式中：0 ≤C≤1，C值越接近1，耦合程度越高，子系統(tǒng)間或子系統(tǒng)內(nèi)部要素間離散程度越低，其要素是協(xié)調(diào)有序發(fā)展的，趨向于達(dá)到共振耦合。

2.1.4 協(xié)調(diào)適配度函數(shù)

耦合度用于衡量各子系統(tǒng)間或者系統(tǒng)內(nèi)部要素間有序程度的大小，但其結(jié)果只能從數(shù)理角度反映系統(tǒng)的同步狀態(tài)，無(wú)法良好表征系統(tǒng)的實(shí)際適配質(zhì)量。因此，構(gòu)造一個(gè)“納含定性的定量”函數(shù)來(lái)反映U和V的時(shí)空動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)和發(fā)展水平，即U和V耦合的協(xié)調(diào)適配度函數(shù)：

為使評(píng)價(jià)結(jié)果直觀清晰，此處借鑒楊麗霞等[17]的研究成果，按協(xié)調(diào)適配度的高低以及投入產(chǎn)出的相對(duì)關(guān)系劃分為二級(jí)評(píng)價(jià)，形成多層次的評(píng)價(jià)體系，如表3 所示。

表3 多層次的協(xié)調(diào)適配度評(píng)價(jià)與對(duì)應(yīng)等級(jí)

2.2 空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)分析以地理學(xué)第一定律作為理論基礎(chǔ)，即任何東西與別的東西之間都是相關(guān)的，但近處的東西比遠(yuǎn)處的東西相關(guān)性更強(qiáng)?？臻g自相關(guān)主要描述相鄰閾值的空間自相關(guān)性與相似程度，揭示不同空間或相鄰區(qū)域的相關(guān)性，主要包括全局、局域兩個(gè)層面。前者用來(lái)描述指標(biāo)綜合空間分布特征，以及指標(biāo)在空間上的差異與關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而判別區(qū)域化變量在研究區(qū)內(nèi)是否存在空間聚集區(qū)和空間孤立區(qū)；后者則揭示指標(biāo)在某區(qū)域的空間分布特征以及各區(qū)域的分布差異性，指出空間聚集區(qū)和空間孤立區(qū)在研究區(qū)內(nèi)的位置。全局空間自相關(guān)常用全局莫蘭指數(shù)（Moran’s I）測(cè)度，取值范圍為[-1, 1]，計(jì)算后一般還需采用Z檢驗(yàn)[18]對(duì)其結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。局域空間自相關(guān)的衡量采用局部莫蘭指數(shù)（Local Moran’s I），從本質(zhì)上看，Local Moran’s I 是將Moran’s I 分解到各個(gè)區(qū)域單元[19]。Anselin[20]將局部莫蘭指數(shù)稱為L(zhǎng)ISA，即空間聯(lián)系局域指標(biāo)（Local Indicators of Spatial Association, LISA）。相關(guān)計(jì)算公式為：

式中：A為空間中所含的單元數(shù)量；x為屬性數(shù)據(jù)，xi、xj分別為屬性值x在區(qū)域i和j的觀測(cè)值，wij為空間權(quán)重矩陣，表示各空間單元鄰近關(guān)系。

本研究還將利用局部空間自相關(guān)指標(biāo)結(jié)合Moran 散點(diǎn)圖和LISA 聚集圖將“水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配度空間分布劃分為四種類型：“高—高”“低—低”為空間聚集，表示研究區(qū)域自身與其周圍研究區(qū)域的適配度都較高或較低，二者的空間差異程度顯著較小，空間自相關(guān)程度較高；“低—高”“高—低”為空間孤立，表示某研究區(qū)域自身其周圍研究區(qū)域處于適配度高低相鄰的狀態(tài)，二者的空間差異程度顯著較大，空間自相關(guān)程度較低。

2.3 地理探測(cè)器模型

本文考慮到影響適配度的諸多因素存在自相關(guān)性，且想探究多因素共同作用的結(jié)果，所以選擇地理探測(cè)器模型。地理探測(cè)器是由王勁峰和徐成東[19]提出的探測(cè)空間分異性、解釋事件背后驅(qū)動(dòng)因子的一種新的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。地理探測(cè)器分為四部分：風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)器、因子探測(cè)器、生態(tài)探測(cè)器與交互探測(cè)器。其中因子探測(cè)器公式如下：

式中：h=1, 2, …,L為變量的分層，即分類或分區(qū)；Nh和N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù)；和σ2分別是層h和全區(qū)的Y值方差；SSW和SST分別為層內(nèi)方差之和及全區(qū)總方差；q的值域?yàn)閇0, 1]，值越大表示自變量X對(duì)屬性Y的解釋力越強(qiáng)，反之越弱。其他探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)的組合與變化并利用該公式計(jì)算而得到結(jié)果。

2.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

以中國(guó)31 個(gè)省份（不包括港澳臺(tái)地區(qū)）為基本空間單元，全國(guó)省級(jí)行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家測(cè)繪地理信息局提供的數(shù)據(jù)，省域原始數(shù)據(jù)來(lái)源于2020 年、2016 年、2012 年和2008 年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)基本單位統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)第三產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)財(cái)政年鑒》，為使數(shù)據(jù)具有可比性和可操作性，對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理或離散化分層處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 協(xié)調(diào)適配度評(píng)價(jià)及結(jié)果分析

利用2019 年、2015 年、2011 年、2007 年的數(shù)據(jù)，對(duì)全國(guó)31 個(gè)省份“水—土—能”投入子系統(tǒng)與“糧—碳”產(chǎn)出子系統(tǒng)所組成的耦合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)適配性進(jìn)行測(cè)度，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 “水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配結(jié)果

從近12 年的時(shí)空演化角度來(lái)看，大部分省份2007—2019 年“水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配水平的變化幅度不大，基本穩(wěn)定在各自的一級(jí)、二級(jí)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)。但是也有例外的情況，比如，上海的“水—土—能—糧—碳”適配度在2011 年達(dá)到0.406 4 后，一路下跌到2019 年的0.166 9，由臨界適配省份直接變?yōu)轳詈鲜еC省份；與此相反，西藏從2011 年的0.000 0 上升到2019 年的0.160 0，雖然仍處于耦合失諧區(qū)，但已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步。

由圖1 可知，我國(guó)“水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配度中等，處在臨界適配區(qū)的省份共18 個(gè)，處在協(xié)調(diào)適配區(qū)的省份共10 個(gè)，處在耦合失諧區(qū)的省份有3 個(gè)，即臨界區(qū)間的地區(qū)所占比重最大，表明我國(guó)糧食投入產(chǎn)出適配水平還有很大的提升空間。2022 年中央一號(hào)文件指出，要不斷提高主產(chǎn)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力，切實(shí)穩(wěn)定和提高主銷區(qū)糧食自給率，確保產(chǎn)銷平衡區(qū)糧食基本自給。由表5 可知，適配度排名前13 的省份恰好都是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)省份，其中，河南、黑龍江、山東3 個(gè)農(nóng)業(yè)大省的適配度位于前列。2019 年糧食主產(chǎn)區(qū)的糧產(chǎn)合計(jì)52 371 萬(wàn)噸，占全國(guó)總產(chǎn)量的78.90%。北京、天津、上海、浙江、福建、廣東、海南這7 個(gè)主銷區(qū)省份的適配度均值為0.375 3，基本處于協(xié)調(diào)適配區(qū)間的較低水平，這些省份的發(fā)展重心本就不在農(nóng)業(yè)，想要穩(wěn)定提高糧食自給率，可以利用區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，在糧食生產(chǎn)戰(zhàn)略上做出相應(yīng)調(diào)整。例如，上海、浙江地處長(zhǎng)江三角洲，可以與安徽、江蘇優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)形成糧食產(chǎn)銷一體化格局。產(chǎn)銷平衡區(qū)的省份分布在西南、西北地區(qū)，適配度均值為0.413 1，西南地區(qū)的情況優(yōu)于西北地區(qū)，這也符合地形、氣候條件差異。此外，“水—土—能—糧—碳”的協(xié)調(diào)適配度呈現(xiàn)出極其顯著的區(qū)域差異，最大值是最小值的5.27 倍，差距達(dá)到0.683 5，說(shuō)明全國(guó)各省的糧食投入要素利用效率存在明顯差異，發(fā)展不平衡。

圖1 “水—土—能—糧—碳”適配度（2019年）

表5 “水—土—能—糧—碳”協(xié)調(diào)適配分區(qū)（2019年）

3.2 空間異質(zhì)性分析

基于Geo Da 和ArcGIS 10.0 軟件平臺(tái)，可以得到全局空間自相關(guān)分析全局Moran’s I 值為0.261 ＞0，P值為0.01，這說(shuō)明各省“水—土—能—糧—碳”適配度分布具有顯著的空間賴特征，呈聚集性分布。由圖2 可知，“水—土—能—糧—碳”適配度主要按東北、中原、東南、西南、西北依次遞減，黑龍江、河南、山東等糧食大省的“水—土—能—糧—碳”適配度最高，青海、西藏、上海等畜牧區(qū)和經(jīng)濟(jì)中心區(qū)的“水—土—能—糧—碳”適配度最低。

圖2 全國(guó)“水—土—能—糧—碳”適配度分布圖

適配度空間聚類狀況通過(guò)LISA 聚集圖呈現(xiàn)。具體而言，吉林、河北、山東、河南、安徽屬于高—高型省份，表示自身和周邊省份的“水—土—能—糧—碳”適配度均較高，呈現(xiàn)出正向相關(guān)性；新疆地處西北地區(qū)，屬于低—低型省份，表示自身和周邊省份的“水—土—能—糧—碳”適配度均較低，呈現(xiàn)出正相關(guān)性；山西是低—高型省份，表示自身較周邊省份的“水—土—能—糧—碳”適配度低，空間差異大，表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，異質(zhì)性突出；四川地處西南是高—低型省份，由于優(yōu)越的地勢(shì)條件和氣候條件，自身較周邊省份的“水—土—能—糧—碳”適配度高，空間差異大，表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，異質(zhì)性突出。其他省份的適配度空間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。

3.3 影響因素

3.3.1 指標(biāo)選取及其機(jī)理分析

由上述“水—土—能—糧—碳”適配度空間分異特征可知，各省糧食生產(chǎn)要素適配水平具有顯著空間差異，深入探討影響各地區(qū)糧食投入產(chǎn)出要素適配的因子十分必要。根據(jù)適配度衡量指標(biāo)和現(xiàn)有研究，結(jié)合全國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)及數(shù)據(jù)的可獲得性，本文主要從五類影響因素進(jìn)行考察，如表6 所示。

表6 影響因素指標(biāo)體系

（1）生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)水平。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)主要是指對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程提供金融、科技、信息、流通等多方面服務(wù)的產(chǎn)業(yè)，是農(nóng)業(yè)供給側(cè)的重要組成部分。有學(xué)者[21]研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率具有正向的空間溢出效應(yīng)，能夠指導(dǎo)糧食主產(chǎn)區(qū)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息平臺(tái)建設(shè)、推進(jìn)各產(chǎn)區(qū)間的溝通合作。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率有正向影響，其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素適配以及與技術(shù)、財(cái)政資金的交互作用效應(yīng)強(qiáng)度值得進(jìn)一步檢驗(yàn)。參照張恒和郭翔宇[22]的研究，選取農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)產(chǎn)值作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的衡量指標(biāo)。

（2）技術(shù)水平。本文測(cè)算適配度所采用的水資源指標(biāo)考慮了技術(shù)進(jìn)步的因素，科技下鄉(xiāng)也一直是國(guó)家政策導(dǎo)向，因此，選取谷物種植企業(yè)法人單位數(shù)作為指標(biāo)來(lái)探討技術(shù)支持對(duì)適配度的影響大小是很有必要的，這也是考察市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)提供的技術(shù)保障對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)的影響。

農(nóng)村地區(qū)落后的教育水平一直是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“絆腳石”，所以鄉(xiāng)村振興要先振興鄉(xiāng)村教育，在國(guó)家的大力支持下，農(nóng)村義務(wù)教育普及率連年升高，《中國(guó)農(nóng)村教育發(fā)展報(bào)告2017》公布農(nóng)村在校生占全國(guó)在校生總數(shù)的2/3。一方面，農(nóng)村人口受教育范圍擴(kuò)大在一定程度上影響了農(nóng)戶兼業(yè)化選擇，形成“忙時(shí)務(wù)農(nóng)、閑時(shí)務(wù)工”的工作結(jié)構(gòu)，兼業(yè)使農(nóng)戶家庭農(nóng)業(yè)勞動(dòng)時(shí)間被非農(nóng)勞動(dòng)時(shí)間替代，減少了農(nóng)戶的田間管理勞動(dòng)時(shí)間[23]，甚至?xí)斐蔁o(wú)人種糧局面；另一方面，勞動(dòng)力接受教育能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，科學(xué)合理地進(jìn)行糧食生產(chǎn)。本文用各地區(qū)鄉(xiāng)村未上過(guò)學(xué)人口數(shù)與6 歲及以上人口數(shù)之比作為衡量指標(biāo)。

（3）財(cái)政支農(nóng)。財(cái)政撥款體現(xiàn)國(guó)家政策導(dǎo)向，被扶持產(chǎn)業(yè)得到財(cái)政資金支持后在客觀與主觀上都能夠得到一定的保護(hù)和發(fā)展。糧食安全是基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是鄉(xiāng)村振興的題中應(yīng)有之義，穩(wěn)步抓好國(guó)內(nèi)糧食生產(chǎn)與供給是確保國(guó)家糧食安全的核心工作[24]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)東部地區(qū)的財(cái)政支農(nóng)效率和財(cái)政支農(nóng)規(guī)模效率都要優(yōu)于西部地區(qū)[25]，故認(rèn)為有必要檢驗(yàn)財(cái)政支農(nóng)對(duì)糧食生產(chǎn)要素適配度空間特征的影響。結(jié)合所選取的其他幾類影響因素，本文選取1988—2017 年全國(guó)農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)分項(xiàng)目投資情況中的財(cái)政資金數(shù)額作為財(cái)政支農(nóng)指標(biāo)，投資項(xiàng)目包括土地治理項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目和科技示范項(xiàng)目。

（4）城鎮(zhèn)化。農(nóng)村勞動(dòng)力外流是城鎮(zhèn)化的必然結(jié)果，王躍梅等[26]對(duì)1978—2008 年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在研究中發(fā)現(xiàn)勞動(dòng)力外流反而提高了糧食產(chǎn)量，主要得益于稅費(fèi)減免、惠農(nóng)政策等的激勵(lì)作用和農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，但局部地區(qū)農(nóng)村勞動(dòng)力外流已導(dǎo)致糧食生產(chǎn)播種面積減少，甚至出現(xiàn)撂荒現(xiàn)象，基于此，本文選取各地區(qū)鄉(xiāng)村人口數(shù)作為衡量指標(biāo)，檢驗(yàn)勞動(dòng)力城鎮(zhèn)化程度對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度的影響。

土地城鎮(zhèn)化是農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地的過(guò)程。為了滿足人口城鎮(zhèn)化帶來(lái)的城市空間需求，不得不擴(kuò)大城市范圍，而要解決中國(guó)十幾億人吃飯的問(wèn)題，就必須守住十八億畝耕地紅線。探討土地城鎮(zhèn)化對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度空間異質(zhì)性的影響力大小可以明確各地區(qū)耕地補(bǔ)償政策的制定方案，清楚哪些地區(qū)“寸土寸糧”，哪些地區(qū)還可以進(jìn)一步規(guī)劃城市用地，避免利用城鎮(zhèn)化政策便利占用耕地、以次償好等行為。參考姚成勝等[27]的研究，土地城鎮(zhèn)化水平用各省份城市建成區(qū)面積占城市面積比重來(lái)測(cè)度。

（5）自然條件。由于本文糧食生產(chǎn)要素適配考慮了碳，所以用“空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)”作為自然條件的衡量指標(biāo)，一方面進(jìn)一步檢驗(yàn)碳排放對(duì)適配度的影響程度，另一方面考察空氣質(zhì)量對(duì)適配的反作用效應(yīng)。

地理探測(cè)器分析涵蓋因子探測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)、生態(tài)探測(cè)和交互探測(cè)等內(nèi)容層面，其中因子探測(cè)可以定量測(cè)度自變量對(duì)因變量的作用強(qiáng)度，交互探測(cè)可用以識(shí)別兩個(gè)自變量聯(lián)合作用時(shí)對(duì)因變量的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度變化，兩者結(jié)合有利于深入了解“水—土—能—糧—碳”適配度的影響因素作用強(qiáng)度。因此，本文重點(diǎn)關(guān)注因子探測(cè)和交互探測(cè)的結(jié)果。

首先利用ArcGIS 軟件中的自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)所選取的探測(cè)因子進(jìn)行離散化分層處理，將7 個(gè)解釋變量分別處理為7 類屬性數(shù)據(jù)，然后利用地理探測(cè)器模型計(jì)算出各探測(cè)因子對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度的影響力q值，識(shí)別出主導(dǎo)因子，并對(duì)各因子間的交互作用進(jìn)行檢驗(yàn)。由于地理探測(cè)器模型對(duì)自變量共線性“免疫”，因而無(wú)需進(jìn)行共線性診斷[19]。

3.3.2 實(shí)證結(jié)果分析

根據(jù)單因子探測(cè)結(jié)果（表7）可知，除鄉(xiāng)村受教育程度（X3）和空氣質(zhì)量（X7）外，其他5 個(gè)因子均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。q值大小表示因子影響力大小，農(nóng)業(yè)項(xiàng)目財(cái)政撥款（0.828 0）、技術(shù)提供（0.649 3）和勞動(dòng)力水平（0.631 0）是“水—土—能—糧—碳”適配度的主導(dǎo)因素。這表明加大財(cái)政資金支持、推進(jìn)科技下鄉(xiāng)以及適當(dāng)增加勞動(dòng)力數(shù)量，是當(dāng)前中國(guó)推動(dòng)“水—土—能—糧—碳”適配的主要端口。

表7 單因子探測(cè)結(jié)果

雙因子探測(cè)結(jié)果成階梯狀排列，對(duì)角線左下方的數(shù)值是雙因子作用的q值，表示各因子兩兩交互共同產(chǎn)生的影響力大小。由表8 可知，所有因子交互呈現(xiàn)非線性增強(qiáng)或相互增強(qiáng)。特別地，單因子探測(cè)結(jié)果中未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的因子鄉(xiāng)村受教育程度（X3）和空氣質(zhì)量（X7）之間呈非線性增強(qiáng)，表現(xiàn)為q(X3∩X7)＞q(X3)+q(X7)；其余任何兩個(gè)因子之間呈相互增強(qiáng)，例如，q(X1∩X2)＞max[q(X1),q(X2)]。任何兩個(gè)因子對(duì)適配度的交互作用值均大于其中某個(gè)因子的單獨(dú)作用值，且單獨(dú)作用不顯著的因子結(jié)合后顯著增強(qiáng)解釋力，說(shuō)明因子間的交互作用增強(qiáng)了其對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度的影響。綜合來(lái)看，“水—土—能—糧—碳”適配度受多種因素的綜合影響，各種影響因素的綜合作用對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度的影響遠(yuǎn)大于單一影響因素對(duì)其產(chǎn)生的影響，因此，要在全局高度上進(jìn)行相關(guān)政策制定，考慮各項(xiàng)政策之間的配合效應(yīng)。例如，技術(shù)提供（X2）和農(nóng)業(yè)項(xiàng)目財(cái)政撥款（X4）的交互作用強(qiáng)度達(dá)到0.955 2，說(shuō)明如果加大在科技示范項(xiàng)目中的財(cái)政撥款金額將會(huì)取得更好的效果。

表8 雙因子探測(cè)結(jié)果

在協(xié)調(diào)適配度結(jié)果及分析部分，依據(jù)“水—土—能—糧—碳”適配度數(shù)值，將31 個(gè)省份劃分為三大區(qū)域，分別是協(xié)調(diào)適配區(qū)、臨界適配區(qū)、耦合失諧區(qū)。為了更好地識(shí)別三大區(qū)域糧食生產(chǎn)要素適配的主導(dǎo)因子，進(jìn)而服務(wù)于差別化的糧食生產(chǎn)補(bǔ)償政策的制定，本文將利用表7中通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的5 個(gè)影響因素再次進(jìn)行因子探測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，協(xié)調(diào)適配區(qū)的主導(dǎo)因素是技術(shù)提供（0.712 0），緊隨其后的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)（0.611 6）。位于協(xié)調(diào)適配區(qū)的省份都是國(guó)家糧食主產(chǎn)區(qū)，肩負(fù)著對(duì)內(nèi)供給、對(duì)外調(diào)糧的重任，自然資源、人力資本等都處于較為優(yōu)秀的水平，當(dāng)務(wù)之急是進(jìn)一步提高技術(shù)水平，科學(xué)種糧。臨界適配區(qū)的主導(dǎo)因素是勞動(dòng)力水平（0.747 3），此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)（0.626 1）和農(nóng)業(yè)項(xiàng)目財(cái)政撥款（0.571 3）對(duì)其也有很大的影響。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)對(duì)于協(xié)調(diào)適配區(qū)和臨界適配區(qū)的適配度影響力都很高，表明激發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)活力，促進(jìn)各地區(qū)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，打造糧食生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈一體化，有助于協(xié)調(diào)糧食生產(chǎn)要素適配，提高糧食產(chǎn)量。耦合失諧區(qū)的主導(dǎo)因素是技術(shù)提供（0.996 3）和農(nóng)業(yè)項(xiàng)目財(cái)政撥款（0.996 3），青海和西藏的地理?xiàng)l件限制了其經(jīng)濟(jì)發(fā)展，自然在農(nóng)業(yè)方面缺乏技術(shù)缺資金，上海則是由于其“國(guó)際大都市”的經(jīng)濟(jì)任務(wù)無(wú)需將發(fā)展重心放在糧食生產(chǎn)上。

4 結(jié)論與建議

本文主要結(jié)論如下：（1）我國(guó)“水—土—能—糧—碳”適配度整體水平一般，適配度臨界區(qū)間的地區(qū)所占比重最大，各省份的糧食投入要素利用效率存在明顯差異，發(fā)展不平衡。（2）中國(guó)“水—土—能—糧—碳”適配度存在空間異質(zhì)性和相關(guān)性。空間異質(zhì)性表現(xiàn)為“水—土—能—糧—碳”適配度主要依東北、中原—東南—西南、西北遞減，黑龍江、河南、山東等糧食大省的“水—土—能—糧—碳”適配度最高，青海、西藏、上海等畜牧區(qū)和經(jīng)濟(jì)中心區(qū)的“水—土—能—糧—碳”適配度最低?？臻g相關(guān)性表現(xiàn)為吉林、河北、山東、河南、安徽呈現(xiàn)高—高聚集，新疆地處西北呈低—低聚集，山西表現(xiàn)為低—高聚集，四川則表現(xiàn)為高—低聚集。（3）在地理探測(cè)器模型單因子探測(cè)下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、技術(shù)提供、農(nóng)業(yè)項(xiàng)目財(cái)政撥款、勞動(dòng)力水平、土地城鎮(zhèn)化等因素均對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度有顯著解釋力，q值分別為0.580 2、0.649 3、0.828 0、0.631 0、0.544 2，農(nóng)業(yè)項(xiàng)目財(cái)政撥款的影響力最大。雙因子探測(cè)結(jié)果表明7 個(gè)影響因子兩兩交互均對(duì)“水—土—能—糧—碳”適配度有較強(qiáng)解釋力。協(xié)調(diào)適配區(qū)的主導(dǎo)因子是技術(shù)提供，臨界適配區(qū)的主導(dǎo)因子是勞動(dòng)力水平，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)水平對(duì)于絕大多數(shù)地區(qū)的“水—土—能—糧—碳”適配度都有較大影響。

為改善我國(guó)各區(qū)域“水—土—能—糧—碳”的適配狀況，提出以下政策建議：（1）主產(chǎn)區(qū)，“水—土—能—糧—碳”的適配度（0.672 2）相對(duì)較好，應(yīng)繼續(xù)加大財(cái)政在農(nóng)業(yè)科技項(xiàng)目的投資，提升生產(chǎn)性服務(wù)水平，加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，推進(jìn)“藏糧于地，藏糧于技”戰(zhàn)略實(shí)施，保持并提升適配度，不斷提高主產(chǎn)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力。（2）主銷區(qū)，“水—土—能—糧—碳”的適配度（0.375 3）最差，但這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較好，人力資源豐富，應(yīng)加強(qiáng)與主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)合作，實(shí)現(xiàn)資金、技術(shù)、管理、人才、農(nóng)機(jī)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的流動(dòng)和共享，建立省際間利益補(bǔ)償制度，加快高新技術(shù)與糧食生產(chǎn)過(guò)程融合，使糧食生產(chǎn)能力與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平同步增長(zhǎng)，穩(wěn)定和提高主銷區(qū)糧食自給率。（3）產(chǎn)銷平衡區(qū)，“水—土—能—糧—碳”的適配度（0.413 1）居中，其中，新疆地處西北呈低—低聚集，山西表現(xiàn)為低—高聚集，四川則表現(xiàn)為高—低聚集，各省份的適配度和聚集度及影響因素比較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)不同省份的特點(diǎn)，補(bǔ)齊短板，重點(diǎn)突破。對(duì)干旱半干旱地區(qū)，應(yīng)依靠技術(shù)進(jìn)步，發(fā)展能適應(yīng)干旱地區(qū)的品種，創(chuàng)新節(jié)水用水模式，提高水資源有效利用率。