農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境影響的實證研究

劉亞瓊，黃　英

(武漢工程科技學院 經(jīng)濟與管理學院，武漢　430200)

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農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境影響的實證研究

劉亞瓊，黃英

(武漢工程科技學院 經(jīng)濟與管理學院，武漢430200)

摘要：為了分析農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的影響關(guān)系，研究采用1993-2012年的農(nóng)業(yè)機械化總動力和農(nóng)村環(huán)境綜合評價指數(shù)進行了格蘭杰因果檢驗。由分析結(jié)果可知：從短期看，農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境之間沒有顯著的相互影響關(guān)系；但從長期來看，農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境相互存在顯著的影響。目前，我國正處于農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境產(chǎn)生影響的關(guān)鍵時期，今后必須改善農(nóng)業(yè)機械化粗放的發(fā)展策略，大大推進節(jié)能型和低碳型農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械化；農(nóng)村生態(tài)環(huán)境；格蘭杰因果檢驗；綜合評價；動態(tài)變化

0引言

2015年中共中央、國務院印發(fā)的中央1號文件發(fā)布，“三農(nóng)”問題連續(xù)第12年成為了焦點。伴隨著文件部署中對農(nóng)業(yè)、農(nóng)村進行的改革，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程將不斷被推進，農(nóng)業(yè)機械化作為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要手段和途徑也將加快建設的步伐[1]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用機械化手段和技術(shù)，毫無疑問可以提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)效益，增加農(nóng)民收入，加快新農(nóng)村建設的步伐和進程；但同時農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境也會帶來一定程度的影響，農(nóng)村環(huán)境的生態(tài)承載力毫無疑問將面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)[2-4]。因此，厘清農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的影響，對兩者關(guān)系進行定性和定量的動態(tài)評價，能為制定對社會經(jīng)濟發(fā)展壓力小、環(huán)境效益較高、能顧及經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境和諧持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展政策提供有效的實證依據(jù)。只有客觀、深入地認識和了解農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的影響及農(nóng)村環(huán)境對農(nóng)業(yè)機械化的反作用力，才能掌握在農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展現(xiàn)狀下農(nóng)村生態(tài)環(huán)境變化的基本情況，并對農(nóng)業(yè)機械化未來發(fā)展的趨勢做出判斷，從而制定與實際農(nóng)村生態(tài)環(huán)境相符合的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展政策，在保障農(nóng)業(yè)健康發(fā)展有序改革的同時，維護農(nóng)村生態(tài)平衡，這是一項功在當代、利在千秋的偉大事業(yè)，也是一項全民族、全社會的共同事業(yè)。當前學術(shù)界關(guān)于農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境的影響評價成果主要集中在定性評價方面[5-8]，定量評價成果極為匱乏[9]。本文采用格蘭杰因果檢驗的方法對農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展水平的衡量指標和農(nóng)村環(huán)境綜合評價指數(shù)進行格蘭杰因果檢驗，分析兩者的相互影響關(guān)系并提出了促進農(nóng)村生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)機械化協(xié)調(diào)發(fā)展的實證建議。

1研究設計

1.1　設計思路

為了厘清農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的影響及兩者的相互關(guān)系，研究分別針對兩方面各自選擇了代表評價指標，然后進行格蘭杰因果檢驗。農(nóng)業(yè)機械化主要選用1993-2012年的農(nóng)業(yè)機械總動力進行衡量，而農(nóng)村生態(tài)環(huán)境需要由多個指標綜合測度，所以研究構(gòu)建了農(nóng)村環(huán)境的綜合評價指標體系；然后采用1993-2012年20年的時間序列數(shù)據(jù)對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力進行了綜合的動態(tài)評價。其中，研究中的原始數(shù)據(jù)皆來自對應年份的中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒、中國國土資源統(tǒng)計年鑒、中國環(huán)境年鑒及國家統(tǒng)計局的官方網(wǎng)站。

1.2　格蘭杰因果檢驗

格蘭杰因果檢驗是常用的雙因子因果檢驗的方法，在時間序列情形下，兩個經(jīng)濟變量X、Y之間的格蘭杰因果關(guān)系定義為：若在包含了變量X、Y的過去信息的條件下，對變量Y的預測效果要優(yōu)于只單獨由Y的過去信息對Y進行的預測效果，即變量X有助于解釋變量Y的將來變化，則認為變量X是引致變量Y的格蘭杰原因。因此，格蘭杰因果檢驗的主要思想為根據(jù)兩個變量之間的因果關(guān)系設定原假設，然后根據(jù)構(gòu)建檢驗統(tǒng)計量，再根據(jù)檢驗統(tǒng)計量的實際值與檢驗統(tǒng)計量臨界值做比較，得出是否拒絕原假設，即是否存在因果關(guān)系的結(jié)論。進行格蘭杰因果關(guān)系檢驗的一個前提條件是時間序列必須具有平穩(wěn)性，否則可能會出現(xiàn)虛假回歸問題。因此，在進行格蘭杰因果關(guān)系檢驗之前首先應對各指標時間序列的平穩(wěn)性進行單位根檢驗。[10]為了消除數(shù)據(jù)單位、大小不一對數(shù)據(jù)分析結(jié)果帶來的影響，研究中的原始評價指標和最后進行因果檢驗的指數(shù)皆采用了極值標準化的方法進行了標準化處理。標準化處理的公式為[11]：

正向指標的標準化處理公式為

負向指標的標準化處理公式為

其中:正向指標為指標分值越大結(jié)果越優(yōu)的評價指標；負向指標為指標分值越小結(jié)果越優(yōu)的評價指標；Zi為指標的標準化值；xi為指標原始值； max(xi) 為所有樣本指標的最大值，min(xi) 為所有樣本指標的最小值。

1.3　農(nóng)村環(huán)境綜合評價指數(shù)

1.3.1農(nóng)村環(huán)境的綜合評價指標體系

相較城市生態(tài)環(huán)境主要與工業(yè)生產(chǎn)和城市生活息息相關(guān)而言，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的功能主要由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村生活等生態(tài)系統(tǒng)決定。研究設計的指標體系主要從資源構(gòu)成角度進行劃分，在每一種構(gòu)成狀態(tài)下又進行了服務過程和功能效益兩種資源構(gòu)成角度和正負效應的細分，從而使反映農(nóng)村生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化的綜合評價指標體系在體現(xiàn)完整性和多層次性的同時，兼顧影響的主導性、科學性及農(nóng)村指標數(shù)據(jù)的獲得性和可操作性等原則[12-14]。具體的農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力動態(tài)綜合評價指標體系如表1所示，正向和負向指標分別以 “+”和“-”來表示。

1.3.2主成分和因子分析法

主成分和因子分析法是常見的針對指標體系進行綜合評價的方法之一。本文采用SPSS軟件進行因子分析的步驟為：首先，判別指標數(shù)據(jù)是否適合進行因子分析，滿足適合條件后采用主成分分析法提取公共因子；然后，采用加權(quán)平均法對公共因子和對應的方差貢獻率構(gòu)建因子分析模型；最后，將各區(qū)域指標對應的公共因子得分代入模型，即可得到各年份的農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力的綜合評價指數(shù)[14]。

表1 農(nóng)村土地生態(tài)環(huán)境綜合評價指標體系

Table 1The comprehensive evaluation index system on rural ecological environment

類別評價指標單位作用方向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)藥使用量kg-農(nóng)用塑料薄膜使用量kg-化肥使用量kg-森林覆蓋率%+自然保護區(qū)面積占轄區(qū)面積比重%+成災面積hm2-耕地面積hm2+有效灌溉面積hm2+除澇面積hm2+糧食單位面積產(chǎn)量kg/hm2+造林總面積hm2+水土流失治理面積hm2+農(nóng)村生活鄉(xiāng)村人口萬人-農(nóng)村用電量萬kW-衛(wèi)生廁所普及率%+農(nóng)村改水累計受益人口數(shù)萬人+農(nóng)村沼氣池產(chǎn)氣量m3+

2結(jié)果與分析

2.1　1993-2012年農(nóng)業(yè)機械化的動態(tài)變化分析

結(jié)合表1中1993-2012年農(nóng)業(yè)機械化動力的變化趨勢圖(見圖1)來看，我國農(nóng)業(yè)機械化增長趨勢大體比較平穩(wěn)；結(jié)合具體增長速度來看，從1994年開始各年農(nóng)業(yè)機械化總動力的環(huán)比增長速度依次為6.24%、6.85%、6.72%、9.00%、7.60%、8.38%、7.30%、4.94%、5.00%、4.24%、6.03%、6.83%、6.03%、5.61%、7.31%、6.46%、6.04%、5.34%和4.94%。不難發(fā)現(xiàn)，1997-2000年間增長速度較快，2001-2003增長速度較慢，2008年之后增長速度開始連續(xù)5年下降，20年間平均增長速度為6.35%。采用最小二乘法得到較優(yōu)的發(fā)展變化模型為Y=3695t+23545，Y為農(nóng)業(yè)機械化總動力預測值，t為觀測年份，模型的判定系數(shù)為0.984 3，說明模型擬合程度較好。綜合農(nóng)業(yè)機械總動力的發(fā)展狀況來看，隨著國家對農(nóng)業(yè)重視力度的增強，對農(nóng)業(yè)機械的支持力度的不斷加大，我國農(nóng)業(yè)機械發(fā)展態(tài)勢在穩(wěn)步增長。

圖1　1993-2012年農(nóng)業(yè)機械總動力的動態(tài)變化

2.2　1993-2012年農(nóng)村生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化的綜合評價

根據(jù)因子分析的結(jié)果，結(jié)合表2、圖2可知：我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)在1993-2012年間總體呈現(xiàn)增長趨勢，但前10年增長趨勢明顯，后10年呈現(xiàn)出了先下降后小幅回升的趨勢；同時，環(huán)比各年間的增長速度存在一定程度的差異。從表2中可以看出：我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境評價狀況并不理想，18個環(huán)比增長速度中，僅有7個環(huán)比增長速度為正，且增長的情況多發(fā)生在上一年生態(tài)環(huán)境狀況急劇下降之后。這說明，我國對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載的變化保持著一定的關(guān)注度，但重視力度不夠，其關(guān)注焦點仍然停留在狀況惡化再治理的舉措上面，并未完全建立起預防勝于治療的理念；而當前農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展速度日益加快，如果仍然保持先發(fā)展再治理的環(huán)境理念；當急速的經(jīng)濟發(fā)展使農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載瀕臨臨界時，很可能會出現(xiàn)根本無法治愈的嚴峻局面。因此，當務之急在面臨農(nóng)村巨大發(fā)展契機的同時，農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展給農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載帶來的生態(tài)風險應該引起足夠的重視，應結(jié)合影響農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的主要因素，從政策制定和舉措實施方面來保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力與經(jīng)濟發(fā)展的良性互動。

表2　 1993-2012年農(nóng)村生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化的綜合評價

續(xù)表2

圖2　1993-2012年農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變化

2.3　農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境的影響分析

將不同年份的農(nóng)業(yè)機械總動力進行極值標準化后與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)首先進行相關(guān)和比較分析，結(jié)果如圖3所示。兩個變量的線性相關(guān)系數(shù)為0.735 1，說明存在中等以上的線性相關(guān)關(guān)系。進一步運用格蘭杰因果檢驗的方法進行因果檢驗分析，結(jié)果如表3所示。其中，A為農(nóng)業(yè)機械總動力指標，B為農(nóng)村環(huán)境綜合評價指數(shù)。根據(jù)檢驗結(jié)果來看，在5%的顯著性水平下，當滯后期為2、3、4時，無論是農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境還是農(nóng)村環(huán)境，對農(nóng)業(yè)機械化均沒有顯著的影響；當滯后期為5時，農(nóng)村環(huán)境對農(nóng)業(yè)機械化產(chǎn)生了顯著的影響；而當滯后期為6時，農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)村環(huán)境相互都會產(chǎn)生顯著的影響。由此可知：從短期看，農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境之間沒有顯著的相互影響；但是從長期來看，農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境相互存在顯著的影響。筆者認為：在初始階段，農(nóng)業(yè)機械化所起的改造農(nóng)業(yè)自然環(huán)境的作用是十分巨大的，表現(xiàn)為正向效益大于負向效益。正向效益可表現(xiàn)為進行良田開墾、擴大生產(chǎn)規(guī)模及緩解農(nóng)業(yè)環(huán)境面臨的壓力等方面，而負向效益則體現(xiàn)為對生物多樣性和生態(tài)環(huán)境的破壞；但因此階段農(nóng)業(yè)環(huán)境所能承載的污染物數(shù)量限度較大，可以承載的農(nóng)業(yè)人口和經(jīng)濟規(guī)模較大，即環(huán)境承載力較強，因此此時農(nóng)村環(huán)境，對農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的約束力度不明顯。隨著農(nóng)業(yè)機械化程度不斷加強，農(nóng)村農(nóng)業(yè)資源環(huán)境系統(tǒng)自我恢復與調(diào)節(jié)及抗干擾能力面臨的挑戰(zhàn)越來越大，越來越瀕臨其臨界值，即資源系統(tǒng)彈性限度[15]。一旦面臨的承載挑戰(zhàn)超過其臨界值，資源系統(tǒng)便無法靠自身的調(diào)節(jié)去恢復，這時便對農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展形成了較大的約束力度，從而對農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展造成影響。這樣的趨勢延伸下去，農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境的破壞力度也在不斷加強，從而對農(nóng)村環(huán)境造成顯著影響。由圖3可以看出：目前剛剛處于農(nóng)業(yè)機械增長而農(nóng)村環(huán)境下滑的初始階段，說明農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境的影響開始逐步顯現(xiàn)。因此，當前已經(jīng)到了農(nóng)村環(huán)境承載越來越接近其資源系統(tǒng)彈性限度的關(guān)鍵時期，所以當前農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展已經(jīng)不能繼續(xù)沿用從前著眼擴大規(guī)模、盲目加大投資力度的發(fā)展政策，而應采用資源協(xié)調(diào)型、提高農(nóng)業(yè)資源利用系統(tǒng)彈性度、促進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展策略[16-17]。

圖3　1993-2012年農(nóng)業(yè)機械總動力與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的相關(guān)與比較分析

原假設滯后期F統(tǒng)計量F統(tǒng)計量的P值A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因20.925580.42090.383640.6888A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因30.732690.55580.382460.7679A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因40.786310.56890.926970.4996A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因50.474750.782613.994400.0121A不是B的格蘭杰原因B不是A的格蘭杰原因611917.500000.0070241.3880000.0492

3結(jié)論與討論

文中首先選擇了農(nóng)業(yè)機械化總動力對農(nóng)業(yè)機械化的動態(tài)變化進行了特征與趨勢分析，然后構(gòu)建了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化綜合評價的指標體系并計算了綜合評價指數(shù)及標準化值，最后針對農(nóng)業(yè)機械化測度指標與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)進行了格蘭杰因果檢驗。同時，根據(jù)因果檢驗結(jié)果探討了農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的互動發(fā)展關(guān)系，并針對當前農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境的互動發(fā)展現(xiàn)狀進行了有針對性的階段改善分析。其研究結(jié)論客觀、真實地展現(xiàn)了1993年以來我國農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變化規(guī)律及相互影響關(guān)系，為當前我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展對策的制定提供了有效的實證參考。

1)根據(jù)1993-2012年20年農(nóng)業(yè)機械化動力的變化趨勢來看，我國農(nóng)業(yè)機械化增長趨勢大體比較平穩(wěn)，年平均增長速度約為6.35%。其中，1997-2000年間增長速度略快，2001-2003年增長速度略慢，2008年之后增長速度開始連續(xù)5年下降。其變化趨勢的擬合模型為Y=3695t+23545。

2)根據(jù)1993-2012年20年指標體系的農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合分析結(jié)果來看，我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化沒有持續(xù)顯著增長的趨勢。前10年農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力呈現(xiàn)出了明顯的增長趨勢，后10年呈現(xiàn)出了先下降后小幅回升的趨勢。從1995年開始，各年農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力的環(huán)比增長速度依次為：-9.71%、-9.40%、33.00%、-14.48%、80.66%、-3.54%、-2.54%、43.74%、25.51%、-29.55%、-7.77%、-15.91%、6.70%、24.18%、12.79%、-2.23%、-6.68%和-0.26%。

3)根據(jù)格蘭杰因果檢驗的結(jié)果，在5%的顯著性水平下，當滯后期為2、3、4時，無論是農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)村環(huán)境還是農(nóng)村環(huán)境，對農(nóng)業(yè)機械化均沒有顯著的影響；當滯后期為5時，農(nóng)村環(huán)境，對農(nóng)業(yè)機械化產(chǎn)生了顯著的影響；而當滯后期為6時，農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)村環(huán)境相互都會產(chǎn)生顯著的影響。由此可知：從短期看，農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境之間沒有顯著的相互影響關(guān)系；但是從長期來看，農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)村環(huán)境相互存在顯著的影響。作為一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍是當前中國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的主要支撐力量，在加快農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的同時，也對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。國家當前對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展途徑的探索，正是改革農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展模式，緩解農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載壓力的有效舉措。建議國家在推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的同時，在農(nóng)業(yè)機械化政策和決策的制定方面要注重保障農(nóng)村土地生態(tài)系統(tǒng)健康的服務功能，推動農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因為結(jié)合格蘭杰因果檢驗的結(jié)果來看，農(nóng)業(yè)機械化正對農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境承載力逐漸開始產(chǎn)生顯著影響，如果沿用過往的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展策略，必將加劇農(nóng)業(yè)資源生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)資源環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾，一旦矛盾過于尖銳，后期挽救的成本可能無法估計，因此現(xiàn)階段必須實施高強度的治療和防范措施，對現(xiàn)有農(nóng)村經(jīng)濟要采用保障資源系統(tǒng)健康發(fā)展的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，農(nóng)業(yè)機械化也必須重點扶持節(jié)能型和低碳型的農(nóng)業(yè)機械[18]。

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An Empirical Research on Impacts of Agricultural Mechanization to Rural Environment

Liu Yaqiong , Huang Ying

(Economics and Management, Wuhan University of Engineering Science, Wuhan 430200, China)

Abstract：In order to explore the relation between agriculture mechanization and rural ecological environment in China, the article selected the total power of agricultural machinery and the index of comprehensive evaluation on temporal change of rural ecological environment in 1993-2012 to make the granger causal relation test. The results show that：firstly, there is little interactional relationship between agriculture mechanization and rural ecological environment in the short run; secondly, there is significant influence concern between agriculture mechanization and rural ecological environment in the long run; thirdly, it is suggested the government should improve the extensive development strategy of agricultural mechanization in the future, and greatly promote the energy-saving and low carbon agricultural mechanization, since China is now in the critical period when agricultural mechanization has an significant impact on rural environment .

Key words：agriculture mechanization; rural ecological environment; granger causal relation test; comprehensive evaluation; temporal change

中圖分類號：S23-01

文獻標識碼：A

文章編號：1003-188X(2016)12-0075-06

作者簡介：劉亞瓊(1981-)，女，湖北大冶人，講師，碩士,(E-mail)2816606857@163.com。

基金項目：湖北省教育廳人文社會科學指導性研究項目(15G193)；北方國際大學聯(lián)盟教育教學部第四期教育教學研究項目(20140403002)

收稿日期：2015-11-01