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研究

李 婷

南疆是新疆重要的糧食生產區(qū)和消費區(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)范分析相結合、定性分析和定量分析相結合的方法，借用動態(tài)耦合關系揭示林糧之間的安全耦合效應。

新疆南疆 糧食安全 特色林果 耦合效應

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、相互促進的關系，可以從耦合的角度評價兩者之間的協(xié)調。從協(xié)同學的角度講，耦合作用及其協(xié)調程度決定了在達到臨界區(qū)域時系統(tǒng)究竟走向何種順序與結構，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)機理是什么呢？主要原因是系統(tǒng)內部的協(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就是度量這種協(xié)同作用的程度。*宋學鋒、劉耀彬：《城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合度模型及其應用》，《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

南疆林糧生產是南疆農業(yè)生產的兩個要素，可以通過糧食生產和特色林果業(yè)生產的耦合度反映這兩個農業(yè)生產系統(tǒng)的協(xié)調程度。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)生產都作為非線性系統(tǒng)，*喬標、方創(chuàng)琳：《城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展的動態(tài)耦合模型及其在干旱區(qū)的應用》，《生態(tài)學報》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)關于xi的偏導函數(shù)在x=0處的偏導數(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)境與社會經濟協(xié)調發(fā)展評價模型及應用研究》，《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。

(3)

按該方法建立糧食生產(L)與特色林果業(yè)生產(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)，ai，bi為各元素(指標)的權重。

若把兩者及其關系作為一個系統(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與特色林果業(yè)生產的演化狀態(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f(L)與f(T)協(xié)調時，整個系統(tǒng)也是協(xié)調發(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)調關系。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)展機制，假定農業(yè)生產系統(tǒng)的變化是周期性的，特色林果業(yè)生產在相互影響下也出現(xiàn)周期性變化，在每個周期內,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為變量建立坐標系，則V的變化軌跡為坐標系中的圓(如圖1所示)。

圖1 系統(tǒng)耦合關系圖

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

(1) 當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)調發(fā)展階段，為糧食生產和特色林果業(yè)都處于正向發(fā)展。此種狀態(tài)，又可以細分為三種情況：0°<α<45°，01，VA>VB，糧食生產發(fā)展速度大于特色林果業(yè)生產速度。

(2) 當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)展速度為負值，說明糧食生產的發(fā)展對特色林果業(yè)的發(fā)展已經開始顯現(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，糧食生產發(fā)展的速度也逐步降低。

(3) 當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)展的速度都為負值。經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的交互脅迫關系重組，并由相互脅迫轉化為相互促進的關系,整個系統(tǒng)最終達到經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境高級協(xié)調共生的發(fā)展狀態(tài)。

(4) 當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)調共生階段。這一時期糧食生產和特色林果業(yè)發(fā)展都緩慢，相互不產生限制和約束。

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)展耦合的指標體系構建

國內學者對糧食安全的評價主要使用四因素或五因素指標法，即糧食總產量波動系數(shù)、糧食自給率、人均糧食占有量、糧食儲備水平四項指標或者再加上“貧困人口的糧食保障水平”這一指標進行評估。*李向榮、譚強林：《糧食安全的國內外評價指標體系及對策研究》，《中國農業(yè)資源與區(qū)劃》2008年第1期。參考朱澤的四項指標簡單平均法、馬九杰等人的五項指標加權平均法、徐逢賢等人的五項簡單平均法和劉曉梅的四項指標加權平均安全系數(shù)法等；結合南疆糧食安全的具體情況與系統(tǒng)內涵要求，遵循綜合性、主導因素原則，實用與規(guī)范性原則，系統(tǒng)性與層序性相結合原則，科學性、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，構建糧食安全評價指標，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)糧食生產總產量；(3)糧食自給率：表達式為同一年的(糧食生產總量) /(糧食總需求量)。糧食可獲取性指標有：(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濟實力。糧食穩(wěn)定性指標有：(1)糧食產量波動指數(shù)，表達式為V=(yt-yt-1)/yt-1,其中yt為綜合考慮各種因素的糧食產量預測值，yt-1為一定時期內僅考慮時間因素的趨勢產量，它反映了糧食產量可能偏離糧食長期趨勢產量的程度，若波動平緩則說明糧食生產較為穩(wěn)定。

特色林果業(yè)發(fā)展指標參考孫鳳蘭(2009)的特色林果業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標體系*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年新疆大學博士學位論文。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)產量和林果業(yè)產值作為特色林果業(yè)發(fā)展的評價指標(其指標體系如表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

2.數(shù)據標準化以及權重確定

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

(10)

(11)

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

按照均方差賦權法求得的各指標權重見表1所示。

3.耦合分析

根據公式(4)和(5)，運用SPSS18軟件對f(L)和f(T)兩條曲線進行擬合，其中A、B和VA、VB的數(shù)學表達式：

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，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、結論

根據公式(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)展速度都為負數(shù)，糧食安全和特色林果業(yè)處于相互負影響狀態(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，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)展對糧食安全產生一定負向影響；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，糧食安全對特色林果業(yè)的發(fā)展產生一定的阻礙作用；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)展的速度都為負值，特色林果業(yè)發(fā)展對糧食生產的耦合度是負向耦合。

四、促進南疆特色林果業(yè)與糧食安全協(xié)調發(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)域應嚴格控制灌溉面積的擴大，著力實現(xiàn)中低產田改造，提高耕地質量，努力實現(xiàn)水堿平衡；同時，在次生鹽漬化比較嚴重的地區(qū)應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；調整農牧業(yè)結構，草田輪作；以水鹽平衡理論為指導，調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)良品種和高產高效綜合種植模式。根據黨的十八大報告關于“確保國家糧食安全和重要農產品有效供給”和自治區(qū)黨委、政府關于大幅度提高農民收入的總體要求，南疆地區(qū)大面積果糧間作發(fā)展趨勢不可逆轉，保持小麥生產穩(wěn)定發(fā)展的困難也越來越大。必須通過農業(yè)栽培、植保、種苗等技術的進步，大力推廣多熟高效種植模式，提高農業(yè)綜合效益，提高土地的復種指數(shù)和生產力，提高糧食單產，確保既能穩(wěn)定糧食產量，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、果樹綜合生產能力。

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

4.促進特色林果業(yè)產業(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特性為基準，精細區(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，又要遵循經濟規(guī)律，按照區(qū)域化布局、產業(yè)化經營的要求，做大做強做優(yōu)市場前景廣闊、特色鮮明的優(yōu)勢主導樹種和品種，逐步調減市場需求量少、經濟效益差、產業(yè)化程度低的樹種。提倡和鼓勵龍頭企業(yè)、農業(yè)專業(yè)合作組織采取建立風險基金、保護價收購、利潤返還等形式，建立一套切實可行、互惠互利、風險共擔、利益共享的企業(yè)與農戶之間的利益分配機制，解決利益分配問題，規(guī)范其生產、經營行為，營造公平、合理、誠信的市場環(huán)境；要積極引導和探索果農以土地使用權、資金等生產要素入股，采取股份制、股份合作制等形式與龍頭企業(yè)結成以資本運營為紐帶的“利益共享，風險共擔”的共同體。

根據目前的實際情況，南疆地區(qū)應加大果品貯藏保鮮設施、運輸設備的資金和技術投入，大力發(fā)展現(xiàn)代化的冷藏設施和保鮮技術，不斷擴大儲藏能力，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，提高特色林果業(yè)產業(yè)效益。此外，加大對南疆地區(qū)特色林果產品加工業(yè)政策、項目、資金扶持力度，通過招商引資，引進深加工項目和企業(yè)，解決原料產品積壓滯銷的問題，并使產業(yè)鏈進一步延長，增加附加值，對林果產品現(xiàn)有品牌適時進行必要整合，把優(yōu)勢做大、品牌做強，提高產品的市場競爭力。

責任編輯：王慧君

F326.145

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1009-5330(2016)04-0051-06

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