气候变化背景下高台县农业可持续发展评价研究

王顺锋，刘亚梅，杨丽雲，刘兴德

1.甘肃省高台县气象局，甘肃 高台 734300

2.甘肃省环境监测中心站，甘肃 兰州 730030

全球气候变化对环境、生态和社会经济系统正产生日益深远的影响。农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。据估计，到2030年，中国种植业生产能力在总体上因气候变暖可能会下降5%～10%[1]，可见农业气候资源对农业可持续发展有直接性作用[2]。与此同时，农业的可持续发展同样离不开农业社会经济的支持，农业社会经济是农业生产的经济基础[3]，为农业活动提供发展资金、劳动力、科技技术、管理服务等[4]。因此，系统分析气候变化背景下农业气候资源和农业社会经济对农业生产活动的影响，可以为调整农业种植结构和农业政策出台提供有力的科学依据。改革开放以来，我国出台诸多政策推动我国农业向前快速发展，例如中央“一号文件”已连续16年聚焦“三农”的发展，推行“美丽乡村”“草原生态保护补偿奖励机制”等国家重大战略[5]。近年来，在国家政策倾斜农业农村发展的大背景下，国内学者聚焦农业气候资源、农业社会经济对农业的发展、影响机理等方面展开了一系列研究[6-7]。陈小宁（2004）诊断了农业气候资源对农业生产的影响[8]；曾献印（2005）认为农业气候资源是农业生产必不可少的自然条件，人类无法对其施加干涉，研究农业气候资源生产力指数可以衡量一个地区农业可持续发展自然条件的优劣程度[9]；李军（2009）认为对区域农业气候资源评价可为区域农业可持续发展规划提高科学决策依据[10，11]；易小林（2009）认为通过改善生态环境进而加大对冬季气候资源的利用，形成良好循环局面[12]；杨瑞珍（2010）认为研究农业气候资源有利于提高农业生产效率[13]。牛媛媛认为农业社会经济是农业可持续发展的标志，只有在系统保持协调稳定动态前提下，才能实现农业的可持续发展[14]；孙兵芬（2015）研究青藏高原现代农业发展水平将农业社会经济作为关键评价系统之一，探索社会经济系统发展水平及对农业发展的支撑力度；王欣（2019）通过对江苏省160户农户调查，分析了气候变化对农户农业收入的影响[15]；高佳佳研究了西藏地区青稞和春小麦对气候变化的响应[16]。可见，目前学者围绕农业气候资源与农业社会经济对农业发展做了大量研究，但是将两者结合起来研究较少。基于此，本文将农业气候资源与农业社会经济组合探究其对农业可持续发展的影响机理，以期为区域农业政策及规划提供理论支撑。

一、研究区概况

高台县隶属于甘肃省张掖市，介于东经98°57′27″～100°06′42″、北纬39°03′50″～39°59′52″。总面积4 346.61km2，9个镇136个村委会，2018年总人口14.58万人，城镇化率为48.63%，农村居民人均可支配收入13 813元。年平均气温8.7℃，降雨量140.8mm，年蒸发量1 394.1mm。2018年地区生产总值502 203万元，其中农林牧渔业总产值128 263万元。耕地面积36 326.67hm2，主要种植小麦、大麦、夏杂等夏收作物，水稻、玉米、谷子、大豆等秋收作物。

二、研究方法与数据来源

（一）评价指标体系构建

依据农业生态学理论、循环经济理论、农业系统耗散结构理论等相关理论（陈锋正，2016）。自上而下，依次分为目标层、准则层和指标层，结合已有学者的研究，充分考虑高台县农业生产实际情况。选择相对湿度、大风时速、平均气温、降水量、日照时数作为农业气候资源的指标；农业劳动力、化肥施用强度、农药用量、耕地面积、机械总动力、农业有效灌溉率作为反映农业社会经济指标，具体指标体系见表1。

（二）数据来源

本文研究数据主要来自于2013—2017年《甘肃省统计年鉴》《张掖市统计年鉴》《甘肃省农村统计年鉴》，部分指标数据来自政府工作报告、相关部门统计公报，通过汇总整理获得研究所需数据。

（三）数据标准化及评价方法

高台县农业系统可持续发展评价由农业气候资源和农业社会经济两个子系统组成，认为子系统为n，时间段为m，可以认为xij为第j年第i个指标数值，可以构建一个M*N矩阵。首先利用极差法对表1中正向指标和逆向指标进行标准化预处理，公式如下：

计算第j个指标下的第i个时间段中占该指标的比重pij：

进一步计算得到第j个指标的熵值ej和冗余值fj：（如果Pij为0，则假设lnPij也为0）

表1 农业可持续发展评价指标体系

计算第j个指标的熵权wj:

依据熵权法得到各指标及子系统的权重，将标准化后数值dij代入式（6），得到高台县农业气候资源和农业社会经济的贡献度：

三、结果与分析

（一）高台县农业可持续发展水平时序演化分析

首先运用极差法对正向和逆向指标进行标准化预处理，然后通过熵权法获取准则层、指标层权重（见表1），进一步将标准化后指标代入式（6）中，得到2013—2018年高台县农业综合系统、农业气候资源、农业社会经济综合评价指数（见图1）。

根据图1可知，2013—2018年高台县农业可持续发展水平持续提升，综合指数由2013年0.317 8增长到2018年0.780 6，总体来看，高台县农业向着可持续发展方向有序推进，这主要与农业生产条件有所改善和社会经济条件水平提高有直接性关联，社会经济条件逐渐成为推动高台县农业可持续发展的主导性力量。

农业生产条件发展水平缓慢提高，综合指数由2013年0.137 4增长到2016年0.312 4，又降低为2018年0.276 1。究其原因，相对湿度由2013年44%提高到2018年48%，降水量由2013年90.3mm增长到140.8mm，大风时速度由2013年9m/s降低为2018年3m/s。可以看出，近年来影响高台县农业生产的相对湿度、降水量、大风时速等自然因素均有所改善，极端天气发生频率减少，对农业的生产活动有促进作用，也可说明高台县农业气候资源逐年向农业生产适宜方向缓慢转变趋势。

图1 2013—2018年高台县农业综合系统及子系统综合指数

社会经济条件发展水平呈持续提高态势，综合指数由2013年0.180 4增长到2018年0.504 6，这与近年来高台县政府推行的农业政策措施有关。随着农村交通设施、水利设施不断完善，采购农业大型机械设备政府财政补贴，水肥一体化、病虫害防治措施等技术推广，有效促进了高台县农业现代化的发展进程。化肥施用量由2013年10 047.6t降低为2018年7 926.1t，农药由2013年585.12t降低为256.15t，农业机械总动力由2013年31.6万kw增长到2018年34.49万kw，农业有效灌溉率由2013年0.649增长到2018年0.681 4。

（二）高台县农业生产影响因素分析

根据表1可知，通过熵权法得到农业生产条件、社会经济条件系统权重分别为0.425 4、0.574 6，社会经济条件权重略高于农业生产条件，反映了农业生产条件和社会经济条件对高台县农业生产具有同等重要的作用。对影响高台县农业可持续发展的10个指标按照权重由大到小依次为农药使用量、相对湿度、化肥施用量、农业机械总动力、降水量、平均气温、农业有效灌溉率、日照数、农业劳动力、耕地面积、大风时速。从侧面反映出，相对湿度、降水量、平均气温是影响高台县农业生产主要自然因素，农药使用量、化肥施用量、农业机械总动力是影响高台县农业发展的主要农业社会经济因素。

四、结论

基于熵权法对2013—2018年高台县农业可持续发展水平进行综合测评，并对影响农业生产活动的关键因素进行研究，得出以下结论：

（一）2013—2018年间，高台县农业可持续发展水平呈现持续提升态势

由2013年0.317 8增长到2018年0.780 6，农业向着可持续发展方向有序推进。其中，农业气候资源系统发展水平缓慢提升，向农业生产适宜方向缓慢转变趋势，但总体发展水平略滞后于农业社会经济发展水平；农业社会经济系统发展水平持续提高，农业社会经济逐渐成为推动高台县农业现代化进程中的主导性力量。

（二）农业气候资源系统和农业社会经济系统对高台县农业生产具有同等重要的地位。

其中，相对湿度、降水量、平均气温是影响高台县农业生产主要农业气候资源因素；农药使用量、化肥施用量、农业机械总动力是影响高台县农业发展的主要农业社会经济因素。