关键词:耦合关系;农业生态经济系统;结构方程;农户层次;陕北黄土丘陵区

　　农户是农业生产的基本单位,农户行为直接作用于农业生态经济系统循环过程,但在不同人口密度下农户的生产经营意识、行为过程、行为结果不尽相同,因而有必要探讨不同密度下农户的相关问题。在农业生态经济系统循环过程中,农业经济系统与农业生态系统的耦合与相悖的矛盾运动决定了其演化的方向和演化态势,弄清农业生态经济系统耦合关系,对于调整系统布局、优化系统耦合结构具有重要的现实意义。

　　在漫长的研究与实践过程中,人们多用传统的方法探讨系统之间的关系,比较常用的是回归分析、因子分析、相关性分析、多变量方差分析等,有效地阐述了系统要素之间的关系,但仅仅限于可测变量的自变量与因变量之间。而在实际生产生活过程中,可测变量不能完全描述系统演变及其内部关系,更需要弄清潜变量之间的关系,因为潜变量及其关系往往决定了系统演化态势。结构方程模型解决了这一问题。结构方程模型的思想起源于20世纪20年代的SewllWright提出的路径分析概念,目前在心理学、行为科学、教育学得到一定程度的应用,取得了较好的效果。

　　基于以上事实,以人口密度比较小的吴起县、密度中等的安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、密度比较大的米脂县为对象,运用结构方程模型探讨陕北黄土丘陵区及其各个区域农业生态经济系统的耦合关系及差异,为农业生态经济系统优化耦合模式的建立提供依据。

　　1、研究区域概况与研究方法

　　1.1研究区域概况

　　吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂县在黄土丘陵区具有典型的代表性,都属于退耕还林(草)工程实施区域,目前在商品型生态农业建设过程中形成了高效设施农业-副业、经济林果-农、农林牧综合3个模式类型。3个研究对象所在区位、生态经济系统演变规律与模式、农民的行为过程和效果反映了陕北黄土丘陵区不同区域特征,所以将这3个研究对象融合在一起进行分析能够揭示陕北黄土丘陵区农业生态经济系统的现实状况和规律。

　　吴起县位于陕西省延安市的西北部,地处东经107°38′57″～108°32′49″,北纬36°33′33″～37°24′27″。全县地貌属黄土高原梁状丘陵沟壑区,海拔在1233～1809m之间。年平均气温7.8℃,年平均降雨量483.4mm。总面积3791.5km2。总人口12.5×104人,其中农业人口10.6×104人。人口密度为32.7人/km2。1998年吴起县率先启动实施了退耕还林工程,1999年一次性退耕10.3×104hm2,成为全国“退耕第一县”,到2006年全县累计完成退耕还林还草面积15.4×104hm2,林草覆盖率由19.2%提高到62.9%。2006年人均纯收入2298元。

　　延安市安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区包括安塞县的沿河湾、高桥、楼坪和宝塔区的柳林、万花山、枣园、河庄坪、桥口、川口等9个乡镇,面积707km2。地处西北内陆黄土高原腹地,鄂尔多斯盆地边缘,属典型的黄土高原丘陵沟壑区。年平均气温9.1℃,年平均降水量500mm左右。1999年开始实施退耕还林工程。

　　米脂县位于陕西省北部,隶属榆林市,地处东经109°49′～110°29′,北纬37°40′～38°06′。属于典型的黄土高原丘陵沟壑区,海拔843.2～1252m,年平均气温8.5℃,平均降雨量超过440mm。全县辖15个乡(镇),共有396个行政村,总面积1212km2,总人口20.8×104人,其中农业人口18.6×104人。人口密度为172人/km2。2002年起全县推行封山绿化、舍饲养畜,加快自然修复植被。目前全县累计完成水土流失治理面积640km2,造林3.8×104hm2,种草1.9×104hm2,建成淤地坝1600座。2006年人均纯收入1886元。

　　1.2资料来源

　　2008、2009年先后2次对吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂县进行了考察和调查,调查分为3个层次:县域层次,主要收集反映县域发展及农业生态经济系统演变过程的资料,本研究主要参考了统计年鉴、县志、近几年政府工作报告等;村域层次,进行生态环境改良、农村经济发展等座谈,了解其发展过程、思路和设想,供本研究对问题的判定与分析;农户层次,主要采集农户生产生活、退耕还林还草实施过程、土地利用结构、农业生产经营、劳务输出和第三产业发展等情况,每个县分别调查农户190户,经过筛选,本研究运用其中的328户,其中吴起县110户、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区109户、米脂县109户。

　　1.3研究方法

　　运用结构方程模型分析农户农业生态经济系统耦合过程中潜变量、可测变量及其相互之间的关系,采用“AMOS7.0”进行计算。

　　结构方程模型的表达式为:X=Λxξ+δ(1)Y=Λyη+ε(2)η=Bη+Γξ+ζ(3)其中:方程(1)和方程(2)被称之为测量方程,方程(3)则是结构方程。X是外生可测变量向量;ξ是外生潜变量向量;Y是内生可测变量向量;η是内生潜变量向量;Λx为外生可测变量与外生潜变量之间的关系,是外生可测变量在外生潜变量上的因子负荷矩阵;Λy为内生可测变量与内生潜变量之间的关系,是内生可测变量在内生潜变量上的因子负荷矩阵;B是内生潜变量的关系阵;Γ则表示外生潜变量对于内生潜变量的影响;δ和ε为测量方程的误差项;ζ为结构方程的误差项。

　　2、研究结果与分析

　　2.1指标选择与耦合关系的假定

　　农业生态经济系统耦合态势可以通过农业资源与农业产业来表征,在农业生态经济系统耦合与相悖的矛盾运动过程中,生态环境影响了农业资源的供给方式、数量及可能潜力,经济效益是农业产业运行结果的出口和综合反映,所以生态环境、农业资源、农业产业态势、经济效益、耦合状态构成了农业生态经济耦合系统的5个潜变量。根据已有的研究结果,各个潜变量所包含的可测变量分别是:生态环境包含降雨量、人口密度、可灌溉面积率、林草面积率、土壤侵蚀模数;农业资源包含人均基本农田、牧草地比重、群落演替阶段;农业产业态势包含农业劳动力/非农业劳动力、商品加工(贮藏)率、农产品商品率、工副业贡献率;经济效益包含人均纯收入、粮食潜力实现率、农业产投比;耦合状态包含农林牧土地利用结构、农业产业链与资源量相关度。考虑到区域实际及农户尺度,降雨量、土壤侵蚀模数、群落演替阶段在所研究的区域基本一样,可灌溉面积很少且基本均衡,所以在“耦合关系”研究过程中删除这几个指标;另外,由于农户商品经济发展还处于初期阶段,所以把商品加工(贮藏)率溶于农产品商品率中,这样就形成了“耦合关系”研究的5个潜变量及12个可测变量

　　根据对农户农业生态经济系统耦合关系的分析及感性认识,5个潜变量形成如下假设和概念模型:假设1:生态环境对耦合状态有影响;假设2:农业资源对耦合状态有影响;假设3:产业态势对耦合状态有影响;假设4:耦合状态对经济效益有影响;假设5:产业态势对经济效益有影响;假设6:生态环境与农业资源两两相关;假设7:农业资源与产业态势两两相关;假设8:生态环境与产业态势两两相关。

　　基于以上假设,该研究中所有潜变量均为内生潜变量,因而,所有的可测变量也均为内生可测变量。

　　2.2结构方程运行结果

　　在对研究对象数据有效度分析的基础上,通过结构方程的初始模拟、反复修正,获得符合显著性水平要求的结果。可以看出,运行结果不支持假设1和假设8,这与已有研究结论一致。

　　2.3耦合关系及其动因分析

　　2.3.1农业产业与农业资源耦合效果不明显,存在相悖态势农业产业与农业资源构成农业生态经济系统耦合的主体,但在所研究区域二者耦合关系不密切,存在相悖态势。尽管农业产业和农业资源直接制约和影响着系统耦合状态,但其影响系数却只有0.54和0.16,农业产业和农业资源之间的相关系数也只有0.28。即农业资源没有很好地支撑产业的发展,导致农业生态经济系统耦合效果不明显,耦合状态每变化1个单位促使经济效益仅变化0.34,产业态势每变化1个单位促使经济效益直接变化0.38、通过耦合状态间接变化0.18,总影响系数为0.56,农业资源对经济效益的直接作用不显著,通过农业产业对经济效益的间接影响也只有0.05。事实上,陕北黄土丘陵区退耕还林工程实施后,林草植被得到很大程度恢复,林草资源量不断增加,由于放牧改为舍饲,具有支撑畜牧业发展潜力的林草地被闲置和浪费,使林草-畜牧业循环链结缺失;另一方面陡坡农耕地完成退耕后,在劳动力大量输出、大量农业劳动力非农劳动时间不断增加的背景下,人们只对川地、梯田、坝地和少量缓坡地进行了生产经营,出现农业产业与农业资源局部耦合、局部相悖并存,即建立在农业资源基础上的产业发展滞后,导致农业资源利用率低。所以,农业资源利用率低是导致系统耦合效果不明显、出现系统相悖态势的主要原因。为了进一步说明这个问题,分别建立3个区域的系统耦合关系结构方程,形成各自的系统耦合关系标准化系数。可以看出,三者差异较大。安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区,近几年来在川地和坝地、梯田重视高效设施农业建设,在梯田、缓坡地注重果树和经济林发展,在次生林区适当发展了养殖业,因而系统耦合关系相对较好:体现了农业产业与农业资源相互耦合这一本质规律,农业资源对系统耦合状态的影响较大。米脂县人口密度大,人均基本农田较少,为了维持基本的生活需求,需要继续利用一定量的缓坡地,相比较农业产业对农业资源的利用率大于其它两个区域,二者的相关系数(0.92)大于安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区(0.42)及吴起县(0.14),除了体现农业产业与农业资源相互耦合这一本质规律外,农业生态经济系统耦合关系密切,即生态环境与农业资源和农业产业的相关系数都大于安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区及吴起县。但是由于利用了一部分陡坡地,造成农业资源内部利用不合理,其对系统耦合状态的路径系数为负。吴起县人口密度较小,退耕还林还草规模大(号称全国“退耕第一县”),又有丰富的石油和天然气资源,农民生产生活的大部分来源于农业系统外的物质和能量,因而农业资源利用率极低,导致只有农业产业对耦合态势有直接作用,其作用强度也极小(影响系数0.23),农业资源对耦合状态的影响也是通过农业产业间接实现的,即该区域农业生态经济系统耦合现状未能遵循农业生态经济系统的本质规律,隐含了系统循环链网的缺失。

　　2.3.2反映各个潜变量的可测变量之间存在重要的耦合关系农业生态经济耦合系统是一个复杂的开放系统,潜变量之间的关系揭示了系统耦合的主线,可测变量除了表征潜变量外,相互之间的关系使其间接地影响了相关潜变量,进一步揭示了各个潜变量之间的间接关系。由可测变量之间的互动关系可进一步显示系统耦合过程中各个潜变量所代表的系统之间作用的重点,对潜变量的现状关系做出进一步解释。比如,农林牧土地利用结构揭示了在满足区域农民既定需求下的耕地、林地、牧草地之间的互动关系,也反映了这一结果,即人口密度、粮食潜力实现率与农林牧土地利用结构呈反方向变化,林草面积率、人均基本农田与农林牧土地利用结构呈正向变化,尽管各个路径系数不是很大,但影响农林牧土地利用结构的要素及其相互关系已建立起来;另一方面,林草面积率与牧草果园面积、农业劳动力状况、粮食潜力实现率发生相互作用,人均纯收入与产业链和资源相关度、农产品商品率发生相互作用,这些可测变量分属于生态环境、农业资源、产业态势、经济效益潜变量,即农林牧土地利用结构除了作为耦合状态的表征指标外,还与其它4个潜变量发生一定的间接关系,表明农林牧土地利用结构与产业态势、农业资源这两个潜变量的总影响系数分别为0.43和0.12。也反映了所研究区域的人均纯收入、粮食潜力实现率和农业产投比除了直接测量经济效益潜变量外,对其它4个潜变量也具有间接作用,产业链与资源量相关度与农林牧土地利用结构的作用范围一致,与产业态势、农业资源这两个潜变量的总影响系数分别为0.47和0.13。这也从一个侧面反映了系统耦合要素之间不是单一的线性关系,而是相互影响的链网结构。自然由于系统耦合过程中局部相悖的现实,导致一些可测变量之间的关系没有很好地建立起来,比如产业链和资源相关度本质上应该与基本农田、林草果园面积、农产品商品率、粮食潜力实现率、人均纯收入有关系,但其直接关系不明显,仅仅通过人均纯收入及其与人均纯收入有关的变量作为媒介,反映了产业链和资源相关度与相关指标的间接关系。所以系统耦合与系统相悖在各个要素的关系链上表现得很明显。

　　对于不同区域来说,由于现实耦合态势的差异,各个要素之间的关系也不一样。针对某一要素与相关要素的关系,安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区的产业链和资源相关度与其相关要素之间的关系比较明显,吴起县农林牧土地利用结构表现得比较明显,米脂县可测变量之间的关系相对较差。

　　2.3.3表征潜变量的各个可测变量对其潜变量的贡献程度有差异在农业生态经济系统耦合过程中,表征潜变量的各个可测变量所处的循环链网结位置不同,其对系统演变过程的功能也不同,因而在一定时期可测变量对其潜变量的作用强度不同。

　　(1)人口密度相对于林草面积率对生态环境的贡献度大,说明目前情况下林草面积率已达到一定程度,实际上在该区域已进入生态环境允许值范围,其变化已处于生态环境自我恢复的阈值内,因而人口密度上升为矛盾的主要方面。吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂县人口密度依次增加,人口密度、林草面积率与生态环境路径系数之比值依次递减,分别为1.23、1.17、1.08。

　　(2)总体上人均基本农田相对于林草果园面积对农业资源的贡献度大,但米脂县例外。吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区人均土地面积大于米脂县,退耕面积比重较大,由于林草产业没有很好发展起来,农业资源中对耕地的利用率较高,因而人均基本农田对农业资源的路径系数大于林草果园面积率,相对比例分别为5.10、1.10;米脂县人均土地面积较少,退耕面积比重相对小,所退耕地的利用率高于吴起县,因而林草面积率对农业资源的路径系数大,基本农田路径系数与林草面积率的路径系数之比为0.93。这也说明了在吴起县尽管退耕面积很大,但相关产业发展滞后。

　　(3)不同区域表征产业态势的可测变量与产业态势的关系不一样。总体而言,农业系统比较利益低,随着退耕还林还草工程的实施,劳务输出不断增加,农业系统外物质和能量对农业系统耦合过程的干扰、冲击、调整力量加大,但在不同区域表现不尽一致。吴起、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂对产业态势影响的路径系数排序分别为:工副业贡献率>农产品商品率>农业劳动力/非农业劳动力、农业劳动力/非农业劳动力>农产品商品率>工副业贡献率、农业劳动力/非农业劳动力>工副业贡献率>农产品商品率。

　　(4)对耦合系统来说,产业链与资源量相关度比农林牧土地利用结构的路径系数大,无论是区域总体情况,还是3个区域都是这种结果,说明产业与资源的关系在系统耦合过程中显得尤为重要。

　　(5)人均纯收入对经济效益的表征作用明显,但在不同区域也有一些差异。安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区的排序是人均纯收入>农业产投比>粮食潜力实现率、米脂县和吴起县的都是农业产投比>人均纯收入>粮食潜力实现率,即在商品经济发展的背景下,粮食潜力的提高对人们经济利益的需求而言已退到收入之后。

　　3、结论与讨论

　　农业生态经济系统耦合是一个复杂的过程,是潜变量与潜变量、潜变量与可测变量、可测变量与可测变量相互作用的结果,结构方程模型的建立很好地描述了这一复杂关系。通11期王继军等:基于农户层次的陕北黄土丘陵区农业生态经济系统耦合关系研究过对吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂县所代表的黄土丘陵区及其各个区域结构方程模型的建立与运算,结果表明:在退耕还林还草工程等外力作用下,目前农业生态经济系统运行模式基本揭示了农业产业与农业资源相互耦合这一本质规律,但现状耦合模式并未充分利用农业资源,系统耦合效果较低,存在局部相悖态势,特别是在吴起县表现得比较明显,即林草资源存量越大,相悖程度越大,潜伏着林草资源与其相关产业链网缺失现象,这是目前“政府(生态)行为和农民(经济)行为耦合”所致。在系统耦合过程中,潜变量之间的关系揭示了系统耦合的主线,可测变量除了表征潜变量外,相互之间的关系使其间接地影响了相关潜变量,进一步揭示了各个潜变量之间的间接关系;并且表征各个潜变量的可测变量对其相关潜变量的作用强度不同,这就为调整系统耦合关系提供了可能的突破口。