基于熵值法的粮食生产绿色发展水平时空演变规律研究

蒯诗琪

（南京财经大学 工商管理学院，江苏 南京 210000）

随着农业供给侧结构性改革的不断深化，中国粮食生产连获丰收，粮食发展得到了有效推进，粮食供给能力与质量稳步提升，人们逐渐由“吃饱”转变为“吃好”。在粮食生产中，中国粮食优质品种数量不断增加，粮食安全问题得到重视。即使在突如其来的新冠肺炎疫情中，中国国际粮食贸易实质上也并未受到影响。总的来说，粮食产业当前取得了令人瞩目的成就。然而也不可避免地带来农业生态问题，粮食生产能力与效率遭到威胁。在新时代的可持续发展战略下，促进粮食生产可持续发展的任务十分艰巨且迫在眉睫。目前，国家不断加大绿色兴粮力度，倡导减少农药、化肥等环境有害物质的使用，鼓励节水灌溉等绿色生产方式，致力于发展高质量粮食绿色生产模式。聚焦粮食绿色生产问题，中国颁布了一系列政策。2020 年3 月4 日，农业农村部印发了《2020 年农业农村绿色发展工作要点》，就农业绿色发展问题做出详细指导，提出“积极推进农业绿色生产，增加绿色优质农产品供给”[1]。2020 年3 月25 日，国家粮食和物资储备局召开“十四五”粮食和物资储备科技规划编制工作启动会，强调要“围绕粮食产业高质量发展对科技创新的需求，深入分析粮食和物资储备科技发展规划面临的重点任务”[2]。新时代的粮食生产应当从生态环境出发，以绿色发展为目标，坚持高效率，高质量，绿色，安全的理念，推动粮食从追求产量向追求健康方向转变，实现粮食生产与生态环境的协调发展。

江苏省作为农业大省及中国13 个粮食主产省份之一，2019 年粮食总产量达3 706 万t，占全国粮食总产量的5.58%，是中国粮食供给强有力的保障。然而一味地追求粮食产出数量，过多地投入化肥和农药，其生态环境也遭受前所未有的破坏，粮食生产条件被严重污染，粮食绿色生产道路成为当前乃至以后较长一段时间内的必然选择。研究如何提升粮食生产绿色发展水平问题对保障国家粮食数量与质量，满足人民对绿色农产品的需求有较强的现实意义。

中国对农业绿色发展问题的研究起步较晚，相关研究取得了一定成果，但少有学者聚焦粮食生产层面的绿色发展状况。相关研究主要集中在以下方面。一是对农业绿色发展的内涵、路径以及水平测度的研究。刘朋虎等[3]提出农业绿色发展主要致力于实现人与自然之间的协调发展。孙炜琳等[4]认为农业绿色发展的目标是促进经济、社会、生态三者的可持续发展。赵会杰等[5]对中国粮食主产区的农业绿色发展水平进行评价，发现近年来中国农业绿色发展总体水平明显提高。汪成等[6]从粮食安全视角出发，以湖北省的农业生态安全状况为依据对农业绿色发展提出建议。高亚楠等[7]研究了河南省农业绿色发展的路径，倡导发展循环农业。二是对粮食生产效率与安全问题的研究。梅子等[8]以重庆市农业绿色生产为例，研究了化肥使用量对粮食产量变化的影响。李行天等[9]指出中国总体粮食安全水平呈现整体上升，部分年份波动下降的趋势。梁伟森等[10]研究了广东省的粮食生产安全状况。门可佩等[11]以江苏省为例，对粮食安全问题进行了实证分析，探讨了粮食安全的相关因素。三是对粮食绿色生产方面的少数研究。王力等[12]明确了粮食生产绿色发展的内涵，并构建湖南省粮食生产绿色发展评价指标体系。谢秋霖[13]从空间布局、资源利用、生产管理三方面出发对山西省杂粮绿色发展提出了建议。李思勉等[14]研究了影响中国三大粮食功能区粮食绿色生产效率的因素，研究发现粮食绿色生产效率在各功能区之间存在较大差异。

综上所述，目前相关的研究尚且存在不足之处。从研究视角来看，少有学者将粮食生产与绿色发展相结合研究。从研究内容来看，当前的研究缺乏动态趋势分析，且无法因地制宜提出对策。从研究方法来看，以往研究未使用客观赋权法以排除人为因素的影响。基于此，文章从时间和空间角度出发，选取2010—2018 年为时间线，运用熵值法客观赋权，研究江苏省近年来粮食生产绿色发展水平的时空演化趋势。

1 粮食生产绿色发展内涵与研究方法

1.1 粮食生产绿色发展内涵

粮食绿色生产是指充分运用创新技术、设备及先进管理理念，倡导粮食标准化生产手段，以促进粮食安全、生态环境与经济效益的协调统一发展为目标的可持续发展模式。粮食生产层面的绿色发展是农业绿色发展的重要组成部分，是中国可持续发展理念在粮食生产过程中的具体体现，是保证中国粮食高效、优质生产的重要手段。因此，粮食生产绿色发展要求粮食生产中全过程的可持续，不同的环节之间相互协调，形成系统的粮食生产绿色发展体系，从而激发粮食绿色生产动力，致力于实现农业、生态环境、经济社会的协调发展。

1.2 指标体系构建原则

指标体系构建遵循科学性、系统性、可操作性、可获得性原则，参照江苏省的实际情况，借鉴已有学者[12]的研究成果，从粮食生产资源节约、环境保护、绿色治理能力、产出效率四个维度构建粮食绿色生产指标体系（表1）。其中，数据来源于2010—2018 年《江苏省统计年鉴》及各地级市统计年鉴，部分数据来源于国家统计局官网及各地级市农业统计局官网。

表1 粮食生产绿色发展水平指标体系

1.3 研究方法与流程

采用熵值法进行研究。熵可以用来判断指标的离散程度，并对指标权重进行赋值。如果指标的离散程度较小，则该指标对粮食生产绿色发展水平综合评价值的影响程度也较小，反之越大。熵值法的优点是客观，可以减轻人为因素的影响。因此，根据离散程度之间的差异，通过指标所得的权重为粮食生产绿色发展水平的综合评价提供依据。具体的操作流程如下。

首先，采用Min-max 标准化来统一指标要素计量单位。

式中：Sij为标准化值；xij为第i 行第j 列的初始数据；xjmax为第j 列的最大数据值；xjmin为第j列的最小数据值。

1.3.1 时间演变规律评价流程

（1）计算各个城市第i 个年份中第j 项指标的比重Pij：

式中：n 为研究年数。

（2）计算各城市第j 项指标的熵值ej：

（3）计算各城市第j 项指标的权重值 wj：

式中：m 为指标数量。

（4）计算各个城市按时间序列的粮食生产绿色发展水平综合评价值Fi：

1.3.2 空间变异规律评价流程

（1）计算各年份第i 个城市中第j 项指标的比重Pij：

式中：t 为城市个数

（2）计算各年份第j 项指标的熵值ej：

（3）计算各年第j 项指标的权重值wj：

（4）计算各年份中13 个地级市的粮食生产绿色发展水平的综合评价值Fi：

2 江苏省粮食生产绿色发展水平测度分析

2.1 时间演变规律分析

运用熵值法确定各指标权重，以突出相同城市在不同时间点的粮食生产绿色发展水平时间差异为出发点，对2010—2018 年江苏省各地级市的粮食生产绿色发展水平随时间演变规律进行研究。研究结果表明，多数城市近年来粮食生产绿色发展水平总体呈现上升趋势，个别城市在波动上升趋势中出现阶段性下降特征。为了更加直观分析其时间演变趋势，运用SPSS 26.0 软件进行聚类分析，并利用折线图作动态评估，结果如图1—图3 所示。

图1 中显示了2010—2018 年南京、南通、盐城、镇江、泰州、宿迁市的粮食生产绿色发展水平时间演变趋势。该类城市总体显示出波动上升的发展趋势，近年来的发展水平远高于2010 年，表明粮食绿色发展取得显著成效。其中，南京、南通、盐城呈现出稳步上升的发展趋势，发展速度经历了快—慢—快三个阶段，表明在粮食生产绿色发展不是简单呈现出单调上升趋势，而是波动上升的，反映出较好的发展趋势。镇江、泰州、宿迁三市也呈现出了波动上升的特征，其中宿迁市的波动幅度最大，表明虽然粮食生产绿色发展水平较2010 年有较大的提升，但也存在一定潜在风险。图2 显示了徐州、连云港、淮安、扬州四市2010—2018 年粮食生产绿色发展水平综合评价值。从折线图趋势来看，该类城市的粮食生产绿色发展在前几年略有波动，整体而言较为平稳和缓慢，近两年呈现较大的增长趋势，表明粮食生产绿色发展不稳定且发展速度较慢，发展效率方面仍需重视。图3 显示了无锡、常州和苏州市的粮食生产绿色发展水平时间演变趋势。与前两类城市不同，三市呈现先上升后下降的倒U 型发展特征，在2016—2018 年下降幅度逐渐变小，无锡市在2017—2018 年出现增长现象，按照趋势预测，近几年有希望实现增长。表明这三市的粮食生产绿色发展趋势不容乐观，须重视其粮食绿色生产道路。

2.2 空间演变规律分析

以突出在相同时间点不同城市的粮食生产绿色发展水平空间差异为出发点，得到各市粮食生产绿色指数见表2。然后运用ArcGis 软件，采取自然断裂法，选取均值为代表，纵向研究了江苏省粮食生产绿色发展的空间分布特征。为了使研究更加具体，将水平指数划分为5 个等级：低、较低、中等、较高、高水平，如图4 所示。

研究发现，位于江苏省中部的扬州市粮食生产绿色发展水平在省内处于高水平；南京、泰州、无锡、苏州市粮食生产绿色发展水平较高；常州、镇江、盐城市属于中等水平，南通、淮安市的粮食生产绿色发展水平较低；位于北部的宿迁、徐州、连云港三市处于低水平。在粮食生产绿色发展水平空间测度中，江苏省表现出南部的粮食绿色发展水平整体高于北部的特征，以扬州、南京等市为首，带动了省内的粮食生产绿色发展水平，北部的粮食生产绿色发展水平较低，并且各市之间呈现出一定的集聚性。

为了分析各城市之间的差异，现将各地区粮食生产绿色发展指标进行比较，见表3。在资源节约层面，得分最高的是扬州市，为0.262 7，最低的是常州市，为0.044 1。扬州市的粮食作物播种面积率得分在13 个地区中得分最高，达0.115 4，单位播种面积劳动力投入量得分排名也较为靠前，表明扬州市虽然粮食作物播种面积较大，但是粮食劳动力资源以及机械动力资源消耗较少。常州市的单位播种面积劳动力投入分值排名最低，在资源节约方面常州市未来应努力发展资源节约型粮食生产方式，在保证粮食产量的前提下，减少劳动力资源以及机械动力资源的消耗。在环境保护层面，得分最高的为南京市，达0.149 0，最低的为连云港市，为0.048 0。在化肥使用指标中，南京市的得分排名较高，仅次于镇江市，这与其对生态环境的重视程度一致，在粮食生产中减少化肥施用量。其次，南京市的森林覆盖率排名第一，体现政府贯彻落实环境友好型的农业建设。连云港市的化肥使用得分最低，森林覆盖率得分处于中等水平，表明今后需要重视农药化肥等物质的投入，实施绿色生产方式，采取有机肥代替化肥等措施。在绿色治理能力层面，苏州市的得分最高，为0.167 5，连云港市的得分最低，为0.040 3。苏州市的财政支农力度不高，在江苏省处于较低排名，但其农民人均纯收入指标排名第一，达0.156 4。而连云港市相反，其财政支农力度处于中等排名，农民人均纯收入得分最低，表明未来应注重提升粮食生产质量，增加农村居民的收入，使其有足够的资金支持粮食绿色生产过程。在产出效率层面，南京市的产出效率得分最高，为0.226 0，扬州市次之，为0.218 0，而南通市的产出效率得分最低，仅0.056 7。南京市单位播种面积农业总产值较高，排名第一，单位播种面积粮食产量以及粮食劳动生产率排名处于中等水平。南通市单位播种面积粮食产量在江苏省排名最低，单位播种面积农业总产值排名也较为靠后，表明其粮食产出效率不高，目前应当努力推进粮食生产效率，发展优质高效粮食绿色生产方式。

表2 江苏省2010—2018 年各地级市绿色发展水平空间研究综合指数

表3 各市粮食生产绿色发展指标得分

2.3 影响因素分析

为了直观分析江苏省粮食生产绿色发展水平的影响因素，选取2010 年与2018 年为代表将各项指标权重进行比较分析，见表4。首先，农民人均纯收入与单位播种面积农业总产值在2010 年与2018年指标权重均位于第一、二位，表明在较长一段时间都对粮食生产绿色发展有较大的影响。其次，粮食作物播种面积率、单位播种面积化肥施用量、粮食劳动生产率三项指标排名明显上升，表明该两项指标对粮食生产绿色发展的影响逐步变大。最后，对各项指标的分析结果显示，目前江苏省粮食生产绿色发展水平的关键影响因素表现在农民人均纯收入、单位播种面积农业总产值、粮食劳动生产率、粮食作物播种面积率、单位播种面积化肥施用量方面，即当前应加大绿色治理投入力度，注重粮食产出效率以及推进粮食生产过程中的环境保护工作。

3 政策建议

主要研究了2010—2018 年江苏省13 个地级市粮食生产绿色发展水平在时间与空间演化上的规律，并试图找出关键影响因素。研究发现，在时间演化规律上，多数城市在总体上升趋势中出现波动发展与阶段性下降的特征，表明当前粮食生产绿色发展虽取得了一定成效，也面临着潜在威胁，粮食绿色生产呈现不稳定发展的现象。面对当前的发展困境，各地应当坚持农业供给侧结构性改革，大力推进粮食生产绿色发展道路。在空间变异规律方面，江苏省呈现出南部粮食生产绿色发展水平高于北部地区的特征。在中南部城市中，南京、扬州等市在江苏省处于高发展水平，带动了省内的粮食生产绿色发展水平，且各地区之间呈现出集聚性，表明粮食绿色生产应考虑地区因素，发挥示范引领作用，通过粮食绿色发展水平较高的地区带动周边地区的发展。在影响因素分析方面，从文中构建的指标体系来看，江苏省粮食生产绿色发展水平的主要限制因素为绿色治理能力、产出效率与环境保护等方面，其中产出效率的影响最大，达34.23%。基于此，提出以下建议。

表4 粮食生产绿色发展指标权重对比

第一，实施绿色科技兴粮战略，利用先进科技推进粮食生产绿色发展。加强粮食生产绿色发展科技创新水平，发挥专家引领作用，加大专家们对害虫防控、培育优质品种、绿色高效栽培等技术的研究力度。科学制定生产技术及防灾指导意见，在关键环节组织核心人员深入生产一线掌握实际情况予以指导。鼓励多方研究单位联合开展粮食绿色生产研究，实行现有绿色生产技术的示范推广。依靠绿色生产技术保证粮食安全，构建粮食生产安全体系，降低化肥、农药的施用量，从而保护生态环境。依靠绿色生产技术对已经遭到破坏的农业生态系统进行治理，加大粮食绿色生产技术的财政投入，鼓励开发新型有效的技术，实施低污染，低投入，高产出的粮食生产模式，构建完善的粮食绿色生产推广体系，将绿色科技作为推动粮食发展的重要手段。按照市场需求做好粮食产物绿色化、优质化、高效化技术示范推广，努力提高种植效益。

第二，增强粮食绿色治理，加大绿色生产补贴。当前的粮食绿色生产成本补贴力度不够，阻碍了粮食生产过程中培育新品种，运用绿色科技，采取绿色生产方式的积极性。政府应加大对粮食绿色生产、高效生产相关项目的财政补贴，同时对采取绿色生产方式种植粮食的农民予以相应鼓励措施，建立规范化、系统化的绿色补贴机制，使补贴范围尽量覆盖运用绿色生产方式种植粮食的成本，增加农民的收益，调动农村居民采用绿色技术的积极性，推进粮食生产向绿色高效生产转型，从而实现农业高质量发展。

第三，严格把控化肥、农药等危害环境物质的使用，实施化肥农药零增长政策。在保证质量的前提下，减少化肥农药的投入量是实现粮食安全生产与绿色生产的重要保障。大力开展粮食生产低化肥、低农药、节约水资源系列行动，形成可复制、可推广的高质高效、生态友好的生产模式，引导农民贯彻落实绿色发展理念在粮食生产过程中的应用。有效推广水肥一体节水减肥增效技术，采取有机肥替代化肥的措施，从而提升粮食生产质量。

第四，重视农技人员的培训教育工作，提升其业务素质与服务效能。围绕现代化粮食绿色生产需求，对农技人员开展技术培训、知识更新等宣传教育工作。由于地区间的差异性，学习不同地区的优秀经验，通过区域间的学习互动，采取以高水平地区带动周边地区发展的模式。各地区之间取长补短，在农忙季节组织现场参观学习，鼓励农技人员到生产前线工作，提高农技人员的待遇，改善粮食生产过程中的绿色防控技术、节水减肥技术的推广条件。

第五，建立完善的粮食生产绿色发展考核机制，加强管理监督工作，保证相关财政补贴得到合理落实，定期开展查验工作，对相关工作进行总结与反思，对存在的问题依据考核机制问责并进一步完善监督管理体系。

总之，发展中国粮食绿色生产，必须以保护生态环境为前提，促进粮食循环发展，构建规范化的粮食产业体系，优化粮食生产结构，坚持以绿色生产、优质生产、高效生产为导向，因地制宜，不断提升粮食绿色生产优势。以科技创新为粮食发展的动力，加快实施科技兴粮战略，以改革激发粮食发展的活力，促进中国粮食可持续发展。