面源污染减排增汇措施下的农业生态经济系统耦合状态分析——以三峡库区忠县为例.pdf

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1、中国生态农业学报2014年1月 第22卷 第1期Chinese Journal of EcoAgriculture，Jan2014，22(1)：111119DoI：103724SPJ1011201430540面源污染减排增汇措施下的农业生态经济系统耦合状态分析木以三峡库区忠县为例肖新成1，2谢德体p4倪九派1(1西南大学资源环境学院 重庆400715；2宜春学院经济管理学院 宜春 336000)摘要 三峡库区是国家生态环境建设重点治理区，实现农业经济发展和控制农业面源污染是该区域当前面临的两大难题。为明确库区面源污染减排增汇政策与措施下的农业生态经济系统耦合态势，以三峡库区典型面源污染治理区的

2、忠县为例，利用生态农业发展和面源污染治理相关方面的数据，构建结构方程模型，考察三峡库区忠县农业面源污染减排增汇政策与措施背景下的农业资源利用、农业发展与农业生态经济耦合系统中各要素的相互关系与作用路径。通过设定面源污染减排增汇政策与措施、农业资源利用、农业发展、耦合状态的4个潜变量及其所对应的观测变量，根据对研究区农业生态经济系统耦合关系的感性认识，提出了6个基本假设，在此基础上设计农业生态经济系统耦合关系模型。实证结果表明：农业面源污染减排增汇措施与农业资源利用之间具有相互影响的关系，其路径系数为o79，说明政府的农业面源污染减排增汇措施促进了农业资源的合理利用：农业面源污染减排增汇措施与农

3、业发展之间具有相互影响的关系，其路径系数为o80，说明面源污染的减排措施与政策对农业发展具有较强的激励作用；农业发展与农业资源利用具有相互影响的关系，其路径系数为077，说明农业经济的发展建立在农业资源合理利用的基础上；农业面源污染减排增汇措施对农业生态经济系统耦合态势具有正向作用，路径系数为o85，说明研究区面源污染减排措施对耦合态势具有明显改善作用：农业资源利用和农业发展对农业生态经济系统耦合态势具有正向作用且作用较大，其路径系数分别为091和O89，说明农业产业与农业资源系统的耦合符合其本质的运行规律发展。综合考虑上述潜变量之间的结构关系，发现农业面源污染减排增汇下的农业资源与农业经济发

4、展成为影响系统耦合的关键，这是理解系统耦合的一个有效视角。关键词 三峡库区 面源污染减排增汇 农业生态经济系统 系统祸合 结构方程模型中图分类号：F0622 文献标识码：A 文章编号：16713990(2014)0101l 109Coupling state of agricultural eco-economic system under emission mitigationand sink enhancement of nonpoint source pollutionA case study of Zhong County in the Three Gorges Reservoir R

5、egionXIAO Xinchen91，XIE DetiI,NI Jiupail(1School ofEnvironmental Resources，Southwest University，Chongqing 400715，China；2School ofEconomics and Management，Yichun University，Yiehun 336000，China)Abstract The Three Gorges Reservoir Area is a key control region of ecoenvironmental construction in ChinaHo

6、wever,how toachieve agro-economic development and control agricultural non-point source pollution in the region have emerged as difficult issuesin recent yearsTo verify the coupling process of agricultural ecoeconomic system under emission mitigation and sink enhancement，data fom the Zhong County(a

7、typical nonpoint source pollution control district in the Three Gorges Reservoir Area)was used todevelop eco-agriculture and nonpoint source pollution contr01Then an equation-driven model of the construction structure was+国家科技支撑计划项目(2012BADl5804003)资助”通讯作者：谢德体，主要从事农业资源与环境研究。E-mail：313900143qqcom肖新成，

8、主要从事土地资源利用与环境经济。Email：xxc2002416126com收稿日期：2013-0528接受日期：20130929万方数据112 中国生态农业学报2014 第22卷studied in terms of the interrelationship and interaction paths of the various elements of agricultural resources，agriculturaldevelopment and agrcultrual eco-economic coupling system in the Three Gorges Reservo

9、ir Aarea of Zhong County under thebackdrop of emission mitigation and sink enhancement of nonpoint source pollution policies and measuresThe paper put forward 6basic assumptions based on 4 latent variables(emission mitigation and sink enhancement of non-point source pollution policies andmeasures，ag

10、rcultural resources，agrcultural development and coupling degree of agricultural ecoeconomic system)and thecorresponding observation variablesBased on these elements，the paper designed a coupling model of the agricultural ecoeconomicsystemThe empirical results revealed that the path coefficient of th

11、e interrelationship between agricultural non-point sourcepollution control measures and agricultural resources utilization was 079This suggested that the govemmentS emission mitigationand sink enhancement measures promoted rational utilization of agricultural resources in the regionThe path coeffici

12、ent of theinteractive relationship between emission mitigation and sink enhancement measures of agricultrual nonpoint source pollution andagricultural development was 080This also suggested that the measures and policies were strong incentive for agrculturaldevelopment in the study areaThe path coef

13、ficient of the relationship between agricultural development and resources utilizationwas 077indicating that agro-economic development in the region was based on reasonable agricultural resources utilizationEmission mitigation and sink enhancement measures positively influenced the coupling process

14、of agrcultural ecoeconomic systemThe path coefficient was 085。which suggested that the measures in the study area significantly improved the coupling processTheutilization of agrcultural resources and development positively influenced the process of agricultural ecoeconomic system couplingThe respec

15、tive path coefficients were 091 and 089indicating that the coupling process of agro-industry and agroresources systemconformed to the nature of agricultural developmentConsidering the structural relationship between the latent variables，it was notedthat under background of non-point source pollution

16、 emmission mitigation and sink enhancement measures，agficulturla resourcesand economic development were the key elements of system couplingThe elements formed an effective perspective forunderstanding the coupling process of the systemKeywords Three Gorges Reservoir Region；Nonpoint source pollution；

17、Emission mitigation and sink enhancement；Agricultural ecoeconomic system；System coupling；Structural equation model(Received May 28，2013；accepted Sep29，2013)三峡库区是重庆市重要的经济生态区、国家生态环境建设重点治理区，也是我国重要的淡水资源库。然而，由于库区移民绝大部分就地安置和库区人口的增长、土地承载负荷不断加重和人类不合理的农业生产活动导致该区域水体氮、磷含量明显增高，面源污染严重【1。2】。近年来，中央与重庆市政府在三峡库区先后采取了

18、一系列保护生态环境与抑制面源的减排增汇政策与措施，如通过财政投入和补贴，鼓励农户在生产中减少化肥、农药、地膜等投入，通过测土配方增施有机肥，对农户进行技术培训等。这些措施的落实与实施，不仅使农户的生产经营意识发生了重要变化，也在一定程度上促进了种植业、养殖业和林果业三大农业支柱产业结构调整与优化升级，取得了良好的社会、生态、经济效益。为巩固生态农业发展取得的成果，需要进一步对农业生态经济系统调整，能够使其按照较为理想的方向和速度演进，形成新的更为合理的农业生态经济运行系统。因此，对农业面源污染减排增汇政策与措施下的农业资源利用、农业发展与农业生态经济系统之间耦合关系的研究就成为一种必要。近年来

19、，国内学者利用不同方法，从不同角度对不同区域农业生态经济系统要素之间的关系进行了定量研究，明确了农业资源利用与农业发展之间存在的耦合关系【3。5】，但对于农业面源污染减排措施和农业生态经济系统运行关系及其要素的影响状态还少有定性与定量研究。因此，从农业面源污染治理的角度分析农业资源利用与农业发展的状况，有利于优化农业生态经济系统结构，为农业生态经济系统良性发展机制的形成提供合理有效的依据。关于生态系统耦合关系的研究方法，国内外学者采用了系统动力学模型、层次分析法8卅、数据包络模型5,10。11】、耦合协调度模型12-13】、灰色关联分析法14-151和生态足迹与生态系统服务价值评估16-17】

20、等进行了较好地研究，但是这些模型和方法主要用来解释显变量之间的关系，不能反映潜变量与潜变量的动态过程，难以揭示农业生态经济系统复杂性。几年来，结构方程模型也被运用于生态系统耦合分析1 8-19，结构方程模型能同时处理多个观测变量与潜变量、潜变量与潜变量之间的关系【201。基于以上背景，本文选取农业面源污染减排政策实施效果较好的三峡库区重庆市忠县为分析对象，运用结构方程模型进行实证分析，试图阐释面源污染政策、农业资源利用、农业发展与农业生态经济系统耦合态势的路径关系，以期为农业生态经济系统可持续稳定地发展提供科学依据。1研究地区概况忠县位于重庆市中部、三峡库区腹心地带。地万方数据第1期 肖新成等

21、：面源污染减排增汇措施下的农业生态经济系统耦合状态分析 113处东经10703108。14，北纬30。330035，东西长6645 km，南北宽6015 km，幅员面积2 187 km2，包括辖28个乡镇332个村。2010年，全县农户总数243 198户。农业生产主要是传统耕作方式，土地利用类型主要有耕地、园地等农业生产用地，耕地总面积8435104 hm2，园地总面积5251103 hm2，林地总面积4868104 hm2。种植业化肥施用总量为1170101 t，肥料种类主要为氮肥、磷肥，其数量分别为794106 t、376106 t。因过量施用化肥、雨水冲刷等原因带来的总氮、总磷径流流失

22、量分别为6412105 t和1679105 t，在地下淋溶作用下总氮的淋溶量为272104 t21】。忠县农药施用种类主要有毒死蜱、阿特拉津、丁草胺以及其他有机磷、有机氯、菊酯等类别，年施用量约为500 t。在农业生产过程中农膜丢弃量约为70 t，秸秆丢弃量约为1 400 t。近年来畜禽养殖平均每年总氮、总磷排放量达1148105 t和564104 t。全县农村生活污水产生量为365106 t，排放量为88105 t：垃圾产生量为11105 t，排放量为8104 t2U。自三峡大坝建成以来，库区忠县农业生态安全状况发生了较大变化，由之前良性循环状态演变为极度恶化状态，到现在又开始恢复到良性循环

23、状态。这得益于忠县全面启动面源污染综合整治措施：一是实施生态农业建设，在农业生产中推广测土配方平衡施肥技术，创建“生态家园富民示范”和移民安稳致富工程；二是建立自动在线探测、无线数据采集、室内样品实验分析、田间模拟实验和遥感技术结合的立体动态监测平台以及计算机过程模拟与数据信息管理系统，建成野外基础观测小区；三是针对三峡库区坡面水土流失、面源污染物质迁移、消落带难以进行生态恢复治理等问题，筛选出10余种消落带适宜植物进行植被重建恢复试验；四是成功研发出低成本高效益的“坡式梯地+地埂经济植物篱”技术、生态沟渠湿地技术、植被重建与恢复技术。这些措施为高效防治坡耕地水土流失、控制农业面源污染起到了积

24、极作用。2数据来源与研究方法21数据来源面源污染减排增汇政策与措施下的农业生态经济系统评估涉及大量的原始数据，为了有效获取数据，以农业面源污染政策与措施、农业资源利用程度和农业发展为一级指标设计了问卷调查，其主要内容包括农户减缓农业面源污染、发展生态农业获得的财政补偿的实际资金数量，政府对农户亲环境行为进行激励的金额，农户农业生产技术培训情况，农户测土配方施肥技术获取情况，政府是否引导农户进行农业产业结构调整，农户土地利用状况，农户实际收入与支出等。相关指标的测定运用定量与定性测量相结合方法。定量测量如农业的投入与产出、土地利用状况、农户的收入与支出等。定性测量是要求被调查者根据自身行为及其所

25、了解到的政策与措施对相应的问题做出不同程度地判断。调查对象是三峡库区忠县的农户，样本选取采用分层抽样方法，因为分层抽样能利用事先掌握的信息，充分考虑了保持样本结构和总体结构的一致性，能够提高样本的代表性。根据各乡镇的区位特征和农业面源污染现状，选择新立镇、拔山镇、永丰镇、金声乡、野鹤镇、东溪镇、金鸡镇、马灌镇、磨子乡、乌杨镇10个乡镇的20个行政村，在各个行政村内随机选择812个农户家庭进行调查。其他相关数据来源于忠县统计局网站和2012年重庆统计年鉴。22研究方法结构方程模型是一组反映自变量和因变量相互关系的多元统计分析模型，是一种验证性的方法。该方法可以对潜变量进行分析，能够获取自变量对因

26、变量影响的直接效果与间接效果。结构方程模型能够验证某种结构关系或模型的假设是否合理，模型是否正确，如果发现假设理论模型与观察数据的适配度不佳，研究者可以对模型进行适当修正，使模型的适配度得到改善。结构方程模型一般由测量方程和结构方程两部分构成，要很好地完成这两部分的构造，关键是要分析结构方程模型中观测变量和潜变量的关系，然后构建理论模型，用测得的数据去验证这个理论模型的合理性。测量方程是一组观测变量的线性函数，描述潜变量与观测变量之间的关系，由观测变量来定义潜变量。通常写成如下方程：Y2Ay刁+占 (1)X=人。善+万 (2)方程(1)将内因潜变量叩连接到内生标识，即观测量Y；方程(2)将外因

27、潜在变量善连接到外生标识，即观测量X。矩阵A。和人、，分别为反映X对掌和Y对，7关系强弱程度的系数矩阵，可以理解为相关系数。占和万分别是方程(1)和(2)的测量误差。结构方程是反映潜变量之间的关系，通常写成如下方程：r=Br+r善+f (3)方程(3)反映了潜变量之间的关系。内因潜变量和外因潜变量之间通过系数矩阵B和11以及误差向量联系起来。其中，r代表外因潜变量对内生潜变量的影响，B为内因潜变量之间的相互影响，f为结构方程的误差项。万方数据114 中国生态农业学报2014 第22卷3研究假设与结构方程初始模型的构建31 评价指标体系的建立与基本假设农业面源污染减排政策与措施的执行在很大程度上

28、会对农业资源利用和农业生产产生一定的影响，如化肥、农药、秸秆和畜禽粪便是农业面源污染的主要来源2 21，通过合理的测土配方施肥技术、将秸秆用于发展以沼气为纽带的庭院式生态农业、将养殖场冲洗水通过沼气处理后作为农田灌溉水的合理利用都能减轻对地表水、地下水和空气的污染，提高水资源利用率，改善土壤和植被，节约农户的生产投入，增加农户收入。因此，农业面源污染减排政策与措施占、农业资源利用玎1、农业发展r21j2及农业生态经济系统协之间的关系可以用结构方程模型来分析。在结构方程模型的构建中，沩外因潜变量，77。、772、仍为内因潜变量。在结构方程模型中，由于各潜变量不能直接衡量，需要对各潜变量设置观测变

29、量，各潜在变量下的测量变量设置及具体定义方法如表1所示。表1 农业面源污染减排增汇措施下农业经济生态系统耦合关系的变量解释及数据信度检验表Table 1 Variables interpretation and data reliability test list of agricultural eco-economic system under the measures of emissionmitigation and sink enhancement for agricultural nonpoint source pollution农业面源污染减排增汇措施sMeasures ofemI

30、SSIOnmitigation andsinkenhancementfor agriculturalnonpointsource pollution政府投资Government investment政府政策激励Policy stimulus农业技术培训Agricultural technology training政府参与力度(各题项得分加总值：0-4)Government maintaining strength(total value of items scores：0-4)农业资源利用 川I塬梯比重玎lUtilization ofagriculturalresource农业发展珑Agri

31、culturaldevelopment农业生态经济系统耦合状态协Coulpingsituation ofagriculturalProportion ofplain and terrace人均耕地Per capita farmland林草地比重Proportion of forestry and grassland农业水资源利用Utilization rate of agricultural waterresource农产品商品化率Agricultural produce commercializationrate农业投入产出比Agricultural benefit-cost ratio农业

32、收入比重Proportion of agricultural income农村居民恩格尔系数Engels coefficient of rural residents产业链与资源量相关度Correlation degree of industry chain andresoUrces农业资源循环利用程度Agricultural resource recycling degree政府在农业面源污染项目上的投资金额Government investment in the agricultural non-pointsource pollution政府对亲环境行为进行资助的金额Funding amo

33、unt of government on farmersenvironmentalfriendly behavior生态农业生产技术培训(o：无；1：有、但作用不明显：2：有、且作用很大)Technical training of ecoagriculture(0：no；1：yes，and itdid not work well；2：yes，and a notable effect)政府的实地检查与验收(0：无；1：有)+测土配方施肥(O：无；1：有)+引导农户进行产业结构调整(O：无；1：有、但作用不明显；2：有、作用很大)0735Check and accept work of gover

34、nment r0：no；1：yes)+fertilizer recommendation technology(0：no；1：yes)+guidance for agricultural industry structure(O：no；1：yes，and it did not work well；2：yes，and a notable effect)川I台、塬地、梯田总农地面积 o855Plain and terrace areatotal agricultural land area耕地面积家庭人口数Farmland areafamily population林草地面积总农地面积Forest

35、ry and grassland areatotal agricultural land area净灌溉用水量毛灌溉用水量Net irrigation water quantitytotal irrigation water quantity商品化的农产品总农产品 O823Commercialized agricultural producetotal agriculturalproduce农业总收入侬业总投入Total agricultural incometotal agricultural cost家庭农业收入家庭总收入Family agricultural incomefamily t

36、otal income农户食品支出额农户全部生活支出Food expenditure1iving expenditure of residents具体赋值方法见参考文献40783Specific evaluation method was referred to references4】农业资源循环利用率”，0-20时，赋值l；2140时，赋值2；4160时，赋值3；61一80时，赋值4；81100时，赋值5eco。 When agricultural resource recycling rate was 0-20，it-。o“?“。 was evaol-u-ated as 1：21一40死

37、as。2：41一60as 3；8Y8锄61一80as 4：81二100as 51)主要指作物秸秆、牲畜粪便以及沼气的沼渣、沼液的循环利用程度。1)Agricultural resourcesmainly referto straws ofcrops andfruittrees，livestock feces，and biogas residue and slurry根据上述分析并结合农业资源环境经济学的基本理论，本文做出以下6个基本假设：(1)农业面源污染减排增汇措施与农业资源利用相互影响；(2)农业面源污染减排增汇措施与农业发展相互影urn；(3)农业资源利用与农业发展相互影响；(4)农业面

38、源污染减排增汇措施对农业生态经济系统耦合具有正向影万方数据第1期 肖新成等：面源污染减排增汇措施下的农业生态经济系统耦合状态分析 115响；(5)农业资源利用对农业生态经济系统耦合具有正向影响；(6)农业发展对农业生态经济系统耦合具有正向影响。32结构方程模型初始模型的构建运用SPSS l 70软件，对各潜在变量的测量变量进行信度分析，以检验不同测量变量对潜在变量的可靠度、一致性与稳定性。信度估计的方法有很多种，比较常用的是克伦巴赫(Cronbach L J)a系数，测验信度越高，表示测验结果越可信。各潜变量CronbachS。c系数见表1。根据可信度高低与CronbachS a系数对照爿G。

39、墨烹怒。k1政府政策激励Policy stimulus农业技术培训Agricultural technologytrainmg政府参与力度Government maintainingstrength川塬梯比重Proportion ofplainand terrace人均耕地Per capita farmland-：-一林草地比重Proportion offorestryand grassland农业水资源利用Utilization rate ofxicultural water rgsou7农业面源污染减排增汇措施、Measures ofemission mitigationfor agric

40、ultural non-point sourcepollution 农业资源利用Utilization ofagricultural resource表1，如果CronbachS 6c07，说明数据十分可信。表1中各潜变量的CronbachS仅值均在此范围之内，因此可以确定各潜变量的观测变量具有很好的内部一致性与稳定性，形成面源污染、农业资源利用、农业发展关系与耦合状态的初始模型。根据变量关系及提出的假设，设计初始模型结构见图1，图中P1e15为残差变量，表示潜变量无法被观测变量解释的部分，对潜在变量的路径分析使用AMOS软件，在测量模型中，需要有一个测量指标的路径系数固定为1，否则，测量模型

41、无法估计。农业发展Agncultural development裂稻五荔瀛套耦合状态Coulr；ihffsituation ofagriculturaleCoeoOnomlC system图1 农业生态经济系统初始概念模型Fig1 Initial conceptual model of agricultural ecoeconomic system4结果与分析运用Amos 170对上述研究对象通过结构方程的模拟，获得符合显著性水平要求的结果(表2、表3)。结构方程模型的显著性概率值为0075，大于005，表示模型接受虚无假设，即假设理论模型与实际数据间可以契合。从耦合状态验证性因素分析的整体模

42、型适配度指标来看，仅有RMR值未达标准，其他指标均达到模型可以接受标准。所构建的生态农业经济系统耦合关系模型与实际观测数据的适配情况非常好，即模型的外在质量可靠。通过对模型内在质量的检验，仅有1个项目未达到标准，因此模型变量还可以释放参数，即还可以在变量间添加相关关系，以此来提高模型的拟合程度，由于模型的内在质量还比较理想，考虑到模型的简约性，对模型稍加修正。修正后的结构方程的路径关系如图2所示。通过结构方程的路径分析可以得出：(1)农业面源污染减排增汇措施与农业资源利用之间具有相互农产品商品化率 1厂、圳Agricultural produce代commercializedrate籼Ag淼r

43、icultu出raILt陡1benefit-cost ratioI 、农业收人比重Proportion ofagricultural income农村居民恩格尔系数I 1厂EngelS coefficient HPlofmral residents 、l产业链与资源量相关度 1，、1一c0删ationde孽eeof H巴lindustry chain and resourcesI 一訾cu褥lt雾ura鬻res腓ource度14A阱 I呻recyclingdegree影响的关系，其路径系数为079。农业资源的合理有效利用建立在政府的农业面源污染减排增汇措施之上，政府通过财政补贴、投资政策、农业

44、技术培训、政府参与测土配方与引导农业产业机构调整等多种手段，大力发展生态农业，改善农村生态环境，加强农业面源污染治理等措施，在很大程度上促进了土地资源与农业水资源的合理利用。通过退耕还林、退耕还草会提高植被的覆盖率，防止坡耕地水土流失，也能使农业面源污染得到较好的控制。(2)农业面源污染减排增汇措施与农业发展之间具有相互影响的关系，其路径系数为080。面源污染减排增汇措施与政策对农业发展具有较强的激励作用，财政补偿政策能提高农户生产的积极性，农业技术培训能够引导农户科学种田，通过测土配方施肥技术、节水灌溉技术能够减少农户的农业生产成本和农业产值的提高。农户收入的增长，农村环境的改善促使农户更愿

45、意从事环境友好型的农业生产。(3)农业发展与农业资源利用具有相互影响的关系，其路径系爹多鸯砂多参斜万方数据116 中国生态农业学报2014 第22卷绝对适配度指数Absolute fit indices相对适配度指数Relative fit indices简约适配度指数Parsimonious fit indicesx2af尺I兄GFIRMsEANFITLiCFlIFIP自由度比Freedom ratioAICO05O90O90O900900902理论模型值小于独立模型值且同时小于饱和模型值0075009309420067091509470961096217314300156001430099

46、878是Yes否No是Yes是Yes是Yes是Ycs是Yes是Yes是Yes是YesCAIC Th。sraettuicraaltemdomde。ldvelalvuaeluiselaensdsh8“227733884414。95611182是Yessaturated model value and，11口d，1 n引11 是!P!里!旦!适配的标准或临界值依据参考文献20】。The standard or critical values offit are based on reference20表3 耦合关系验证性因素分析的模型适配度检验表Table 3 Model fit test in c

47、onfirmatory factor analysis of the coupling relationship。胡Gove黝an投资t inves。ent一2Lj mm 咖 l政府政策激励 0Policy stimulus l、农业技术培训Agricultural technologytraining政府参与力度Government maintainingstrength川塬梯比重Proportion ofplainand temoe人均耕地Per capita farmland林草地比重Proportion offorestryand grassland-：_-。_-_-_-_一农业水资源

48、利用Utilization rate ofagriculturaI Water resources农业面源污染减排增汇措施、Measuresofemission mitigationfor agricultural non_point souroeo 64入pollution，0 79、008，厂、弋厂、弋品玖删嚣浆勰。0 80农业发展Agricultural developmento 85 o770 9089农业生态经济系纪耦合状态Coulping situation ofagriculturalO图2 忠县农业生态经济系统标准化路径系数模型农产晶商品化率Agricultural producecommercia|ized rate农业投入产出比Agriculturalbenefit-cost ratio农业收人比重Proportion ofagricultural income村居民恩格尔系数Engels coefficientof rural residents02产业Cor链与relat蝴ion d量相egree关度of Ibt-t龟e13