全 文 ：四川省农业生态系统能值评价及动态计量分析*
张颖聪1 摇 杜受祜1,2**
( 1四川农业大学经济管理学院, 成都 611130; 2四川省社会科学院, 成都 610071)
摘摇 要摇 农业生态系统是人类生存的最基本系统,对其结构和功能进行分析是破解农业生态
环境问题的关键.本文应用能值分析理论并借助数据包络分析法、协整检验、误差修正模型等
经济计量方法,对 1997—2009 年四川省及其 21 个地级市农业生态系统的运行动态、环境承
载情况、运行效率、投入产出关系进行定量分析. 结果表明: 研究期间,四川省处在由传统农
业向现代农业过渡阶段,农业机械化水平不断提高,资源利用效率不断加强,结构优势度总体
情况较好,而过度依赖经济能值的投入使系统可持续性能力逐年减弱;区域间农业生态系统
发展状况的差异较大,成都平原区和川西高原区要么资源开发过度,要么资源利用不足,而四
川丘陵地区农业生态系统富有活力和发展潜力,属于四川农业未来发展的重点区域;四川省
农业生态系统总体运行效率较低,各地状况不一,既包括技术效率较低因素,也有规模不当的
原因;四川省农业生态系统经济能值指标与产出能值之间存在长期均衡动态关系,但短期内
的能值投入远未达到理想的产出状态.
关键词摇 农业生态系统摇 能值评估摇 动态计量摇 四川省
文章编号摇 1001-9332(2012)03-0827-08摇 中图分类号摇 F313摇 文献标识码摇 A
Emergy evaluation and dynamic measurement analysis of agro鄄ecosystems in Sichuan Prov鄄
ince of Southwest China. ZHANG Ying鄄cong1, DU Shou鄄hu1,2 ( 1 College of Economic Manage鄄
ment, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2Sichuan Academy of Social Sci鄄
ences, Chengdu 610071, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(3): 827-834.
Abstract: Agro鄄ecosystem is the most basic system for human beings survival, while the analysis of
the structure and function of the system is the key to solve the problems of agro鄄ecological environ鄄
ment. In this paper, emergy theory and related economic measurement methods including data
envelopment analysis, cointegration test, and error correction model were applied to quantitatively
analyze the operation dynamics, environmental loading, operation efficiency, and input鄄output rela鄄
tion of the agro鄄ecosystems in Sichuan Province and its 21 cities in 1997 - 2009. In the study
period, Sichuan Province was in the transition period from traditional agriculture to modern agricul鄄
ture. The agricultural mechanization level of the Province improved constantly, resources utilization
efficiency enhanced continually, overall structural dominant degree was better, but the over鄄reliance
on economic emergy input caused the sustainability of the system weakened gradually. The develop鄄
ment status of the agro鄄ecosystems in the Province varied among regions. Chengdu Plain and West鄄
ern Sichuan Highland were either in overexploited or in underutilized, while the hilly areas were full
of vitality and development potential, tended to be the important areas for the future development of
Sichuan agriculture. Generally, the operation efficiency of the agro鄄ecosystems in the Province was
relatively low, with the situation differed in different regions due to the lower technical efficiency or
improper scale. There was a long鄄term equilibrium between the economic emergy indices and output
emergy, but the short鄄term emergy input didn爷t reach the ideal output.
Key words: agro鄄ecosystem; emergy evaluation; dynamic measurement; Sichuan Province.
*国家社科基金重大招标项目(09&ZD049)资助.
**通讯作者. E鄄mail: dushouhu@ gmail. com
2011鄄07鄄19 收稿,2011鄄12鄄24 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 3 月摇 第 23 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2012,23(3): 827-834
摇 摇 农业生态系统是人类生存最基本的系统,研究
其结构和功能是破解农业生态环境问题的关键. 能
值理论和方法将生态系统中不同种类、不可比较的
能量转换为统一计量标准的能量,以评价它们在系
统中的作用和功能,这为农业生态系统的定量分析
开辟了新途径.国外一些学者对各类型生态系统和
经济系统进行能值分析[1-5],如 Helminen[6]对芬兰
和瑞典造纸工业的生产系统进行能值评价,Costanza
等[7]利用能值理论对全球生态服务价值评价进行
了理论方法的探索和实践研究. 蓝盛芳和钦佩[8]首
次将能值理论引入中国,在不同层面开展了对农业、
城市、自然保护区等方面的能值分析和理论方法研
究.目前,国内能值分析研究比较活跃,其中,对农业
生态系统能值的研究主要集中在能值投入产出状
况、运行效率和可持续发展等方面,研究视角涵盖全
国范围、西部地区、省、市等不同尺度,研究方法包括
构建能值评估指标体系、应用线性回归模型等[9-13] .
本文以上述研究为基础,对研究方法进行了改进,在
应用能值分析理论的基础上借助数据包络分析法、
协整检验、误差修正模型等经济计量方法,对四川省
及其 21 个地级市农业生态系统运行动态、环境承载
情况、运行效率、投入产出关系进行定量分析,以期
为区域农业资源的科学评价与合理利用、农业经济
发展方针的制定及可持续发展战略决策的实施提供
依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
四川省(26毅03忆—34毅19忆 N,97毅21忆—108毅31忆 E)
是中国西部地区典型农业大省,也是国家建设长江
上游生态屏障、构建生态安全战略格局的重点区域,
幅员面积约 48郾 5伊104 km2,下辖 18 个地级市和 3 个
自治州.该区气候温和、湿润,年均气温 14 ~19 益,年
均降水量 900 ~1200 mm,年日照时数 1000 ~1600 h.
1郾 2摇 能值分析方法
能值分析方法由美国生态学家 Odum[14]于 20
世纪 80 年代初创立,他将能值定义为一种流动或贮
存的能量中所包含的另一种类别能量的数量. 该方
法可定量分析自然和人类社会经济的真实价值,能
将生态环境系统与社会经济系统统一起来,从根本
上克服了单纯着眼于生态分析或经济分析的局面,
有助于调整生态环境与经济发展的关系,其理论依
据是能量等级理论和系统自组织理论,任何形式的
能量均来自太阳能,随着能量在系统中流动,一部分
能量散失掉(熵),系统同时形成具有较高能量等级
的新形式的能量,这些能量均可用同一种形式的能
值来表示[15-18] .该理论被认为是联结生态学和经济
学的桥梁,是对生态系统和复合生态系统进行定量
分析的新方法,被广泛用于分析国家或地区农业的
生态经济状态与规律[8] .本文涉及的太阳能值转换
率基于全球能值基准 (15郾 83E + 24 sej · a-1 )展
开[19] .
1郾 3摇 数据包络分析法
数据包络分析法 ( data envelopment analysis,
DEA)是一种以相对效率概念为基础,用于评价具有
相同类型的多投入、多产出的决策单元 ( decision
making units, DMU)是否技术有效的非参数统计方
法,其基本思路是通过对投入和产出比率的综合分
析,以 DMU的各个投入和产出指标的权重为变量
进行评价运算,确定有效生产前沿面,并根据各
DMU与有效生产前沿面的距离情况,判断各 DMU
是否有效[20-22] . 常用模型有 C2R 和 C2GS2,前者用
来评价 DMU 的规模有效性,后者用来评价 DMU 的
技术有效性[22] .由于 C2GS2模型可将技术效率细分
为纯技术效率和规模效率(其中,技术效率指在投
入给定的情况下产出最大化的能力;纯技术效率指
在规模报酬可变情况下因技术水平不同而导致生产
水平与生产前沿之间的差距;规模效率指规模报酬
不变与规模报酬变化时生产前沿之间的差距,技术
效率=纯技术效率伊规模效率),从而能为系统运行
效率的全面分析提供更充足的信息,因此本文选择
C2GS2模型来考察四川农业生态系统运行效率.
1郾 4摇 协整分析方法
协整分析方法是近年来处理非平稳时间序列之
间长期均衡关系和短期波动的有力工具,其理论基
础是虽然一些变量的本身是非平稳序列,但它们的
某种线性组合却有可能是平稳的,这种平稳的线性
组合被称为协整方程,该方程可被解释为变量之间
长期稳定的均衡关系,从而避免了传统的最小二乘
法估计所可能导致的“伪回归冶问题[23-25] .协整分析
的意义在于,对于 2 个或 2 个以上具有各自长期波
动规律的变量,如果它们之间是协整的,则它们之间
存在一个长期均衡关系. 基于协整理论的误差修正
模型(error correction model, ECM),可反映短期内
系统对于均衡状态的偏离程度,即采用长期均衡误
差作为短期波动的修正项,从而得到有关偏离程度
的调整信息[26-27] .
本文利用 ADF 单位根检验方法来判断残差序
828 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
列是否平稳,从而确定变量间是否存在协整关系.对
多个同阶单整序列建立回归方程,然后检验回归方
程的残差序列是否具有平稳性,即是否存在单位根,
若残差序列平稳,则可以确定变量间存在协整关系.
1郾 5摇 能值指标的计算
1郾 5郾 1 净能值产出率 摇 净能值产出率( net emergy
yield ratio, NEYR)是评价能值利用效率的指标,其
值为产出能值与经济能值之比.净能值产出率越高,
表明系统经济效益越高,资源利用效率越强.
1郾 5郾 2 能值投资率摇 能值投资率(emergy investment
ratio, EIR)是衡量经济发展程度和环境负载程度的
指标,其值等于经济能值与环境能值之比.能值投资
率低,说明农业经济发展水平较低,对自然环境的依
赖度较高;反之,则表明农业生产方式更先进,对经
济投入的依赖度更高.然而,能值投资率并非越高越
好,过多的经济能值投入将增加产品成本,降低产品
市场竞争力.
1郾 5郾 3 环境承载力 摇 环境承载力( environment load鄄
ing ratio, ELR)是反映系统环境的承载压力,其值等
于经济能值加上不可更新资源能值之和与可更新环
境资源能值的比率. 环境承载力是对农业生态系统
的一种警示,较高的环境承载力意味着经济活动对
环境造成的压力较大.
1郾 5郾 4 系统结构优势度 摇 系统结构优势度( system
dominant degree, SDD)的计算公式为[28]:
C =移(EYi / EY) 2 (1)
式中: C代表系统结构优势度;EY i代表第 i 个子系
统的能值产出;EY代表系统能值的总产出. 系统结
构优势度是反映系统均衡性大小的指标,其值越接
近 0,说明各产业优势度差异越小;其值越接近 1,说
明某一产业越处于绝对优势地位. 这两种情况均走
向极端,不利于系统综合发展. 在实际生产中,应以
某一产业为主导,充分利用区域资源优势,并兼顾其
他产业发展,因此系统结构优势度应维持在 0郾 50 左
右较为合理.
1郾 5郾 5 系统稳定性指数摇 系统稳定性指数(S)的计
算公式为[28]:
S = -移(EYi / EY)ln(EYi / EY) (2)
系统稳定性指数(system stability degree, SSD)
是反映系统稳定性大小的指标,其值越高,说明系统
各种能值流的连接网络越发达,系统的抵抗力和恢
复力越强.
1郾 5郾 6 可持续发展指数摇 可持续发展指数(sustain鄄
able development index, SDI)为净能值产出率与环
境承载力之比. 1
资源的开发利用不够;ESDI
1郾 6摇 数据来源
本研究采用的数据资料主要源自文献查阅和专
家咨询,能量折算系数和能值转换率引自蓝盛芳
等[28]、Odum[29]和李寒娥等[30]的研究成果.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 四川省农业生态系统的能值投入和产出结构
能值投入由可更新环境资源能值、不可更新环
境资源能值、不可更新工业辅助能值、可更新有机能
值 4 部分构成.其中,前两项称为环境能值,后两项
称为经济能值. 1997—2009 年,四川省农业生态系
统能值总投入由 1郾 82E+23 sej 增至 2郾 52E+23 sej,
累计递增 38郾 5% ,年均增加 2郾 8% . 其中,不可更新
工业辅助能值显著增加 91郾 0% ,年均递增 5郾 5% ,在
能值总投入中的比重也由 46郾 9% 大幅攀升至
64郾 6% ,其他 3 种能值投入量基本保持稳定.由此可
见,四川省农业生态系统的正常运行主要依靠不可
更新工业辅助能值,即电力、农药、化肥、机械动力等
经济能值投入,具有不可持续性(图 1).从区域情况
来看,成都、德阳、内江经济能值投入比重最高,2009
年分别达到 92郾 7% 、90郾 8% 、88郾 9% ;而甘孜州、阿
坝州、凉山州的环境能值投入比重较大,2009 年分
别为99郾 4% 、98郾 0% 、85郾 1% .经济发展不均衡是造
图 1摇 1997—2009 年四川省农业生态系统能值投入的变化
Fig. 1摇 Variation of emergy input to agro鄄ecosystem in Sichuan
Province during 1997-2009郾
玉:可更新环境资源能 Renewable environmental resources emergy; 域:
不可更新环境资源能 Not renewable environmental resources emergys;
芋:不可更新工业辅助能 Not renewable industry assist emergy; 郁:可
更新有机能 Renewable organic emergy郾
9283 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张颖聪等: 四川省农业生态系统能值评价及动态计量分析摇 摇 摇 摇 摇
成区域间能值投入差异的主要因素之一.
摇 摇 能值产出由种植业能值、畜牧业能值、林产业能
值、渔产业能值 4 部分构成. 1997—2009 年,四川省
农业生态系统能值总产出由 3郾 26E + 23 sej 增至
4郾 31E+23 sej,累计递增 32郾 2% ,年均增加 2郾 4% ,种
植业能值在能值总产出的比重累计减少 8郾 5% ,畜
牧业能值比重累计增加 6郾 9% ,两者差距总体呈逐
年扩大趋势,在 2006 年达到最大(图 2). 这主要是
由于 2006 年四川省遭受了百年一遇的干旱影响,粮
食总产量减产 4郾 7% ,而肉类总产量依然同比增长
7郾 2% .从区域情况来看,阿坝州、甘孜州、雅安的畜
牧业能值产出比重最高,2009 年分别达 79郾 6% 、
76郾 9% 、70郾 8% ;泸州、攀枝花、广元的种植业能值产
出比重较大, 2009 年分别为 70郾 1% 、 58郾 3% 、
45郾 0% ,多数地区的畜牧业能值产出高于种植业能
值产出,表明人民生活水平得到了提高,对肉、蛋、奶
的需求大大增加.
2郾 2摇 四川省农业生态系统的主要能值指标
2郾 2郾 1 净能值产出率 摇 1997—2009 年,四川省农业
生态系统净能值产出率(NEYR)从 3郾 56 降至 2郾 58,
总体呈递减趋势,但与 2008 年全国农业平均净能值
产出率(1郾 42)相比[31],仍处于较高水平.从区域情
况来看,巴中、南充、遂宁、南充的净能值产出率较
高,2009 年处于 6郾 06 ~ 8郾 69 的高位,而成都、德阳
的农业经济发展水平虽相对处于较高水平,但由于
其过度依赖于经济能值的投入,导致净能值产出率
低于 1郾 88,农业生产运转效率较低(图 3).
2郾 2郾 2 能值投资率 摇 从总体情况来看,四川省农业
生态系统的能值投资率(EIR)呈逐年递增态势,其
值由 1997 年的 1郾 02 增至 2009 年的 1郾 99,年均递增
图 2摇 1997—2009 年四川省农业生态系统能值产出的变化
Fig. 2摇 Variation of emergy output of agro鄄ecosystem in Sichuan
Province during 1997-2009郾
A:种植业 Planting; B:畜牧业Husbandry; C:林产业 Forestry; D:渔产
业 Fishery郾
图 3 摇 2009 年四川省农业生态系统的净能值产出率
(NEYR)、能值投资率(EIR)、环境承载力(ELR)、系统稳定
性指数(SSD)和可持续发展指数(SDI)
Fig. 3摇 Agro鄄ecosystem NEYR, EIR, ELR, SSD and SDI in Si鄄
chuan Province in 2009郾
NEYR: Net emergy yield ratio; EIR: Emergy investment ratio; ELR:
Environment loading ratio; SDD: System dominant degree; SSD: System
stability degree; SDI: Sustainable development index郾
038 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
5郾 7% ,但仍远低于全国平均水平(4郾 93).从区域情
况来看,成都平原区的能值投资率较高,大于 3郾 7,
其中又以成都的能值投资率最高,达到 12郾 8,而甘
孜州、阿坝州、凉山州的能值投资率较低,不足 0郾 2
(图 3).这表明成都平原区的农业生产发展水平较
高,有较多的电力、化肥、农药、机械动力等经济能值
的投入;而“三州冶地区的农业生产技术水平落后,
对自然环境的依赖度较高.
2郾 2郾 3 环境承载力摇 环境承载力(ELR)是反映系统
环境的承载压力,其值等于经济能值加上不可更新
资源能值之和与可更新环境资源能值的比率. 环境
承载力是对农业生态系统的一种警示,较高的环境
承载力意味着经济活动对环境造成的压力较大.
1997—2009 年,四川省农业生态系统的环境承载力
逐年增大,从 1郾 16 增至 2郾 21. 从区域情况来看,环
境承载力与能值投资率的地理表达较接近,即成都
平原区的环境承载力普遍较高,其中成都的环境承
载力值高达 13郾 02,而甘孜州、阿坝州、凉山州的环
境承载力值低于 0郾 2(图 3). 这表明成都平原区的
生态环境压力较大,主要原因是以化肥、农药、农膜
为代表的经济能值投入过多,以化肥为例,2009 年
成都化肥施用量达 18郾 53伊104 t,平均施用量为 554
kg·hm-2,远超过发达国家为防止化肥对水体污染
而设置的标准(225 kg·hm-2),也远高于全国化肥
平均使用量(330 kg·hm-2) [31] .国家“十二五冶规划
纲要指出,要推进农村环境综合整治,治理农药、化
肥和等面源污染.因此,以成都为代表的成都平原区
应加大科技管理投入,加大高素质农业人才队伍的
投入,提高农业生产技术水平,大力发展低碳农业,
减少化肥、农药、农膜等对环境的污染程度.
2郾 2郾 4 系统结构优势度摇 四川省农业生态经济系统
结构优势度(SDD)总体情况较好,1997—2009 年均
维持在 0郾 48 左右,今后应进一步保持这种态势. 值
得注意的是,阿坝州、甘孜州的农业生态系统结构优
势度均大于 0郾 6,这与其传统畜牧业发达有着密切
联系.
2郾 2郾 5 系统稳定性指数 摇 1997—2009 年,四川省农
业生态系统稳定性指数(SSD)总体呈现缓慢的下降
趋势,1997 年农业生态系统的稳定性指数为 0郾 78,
到 2006年跌至 0郾 66,2007 年虽反弹到 0郾 76,但随后
两年又减少,2009年已降低到 0郾 71.系统稳定性指数
出现上述波浪式变化的主要原因是农业产业结构调
整.从区域情况来看,2009 年自贡、广元、内江、攀枝
花、凉山州农业生态系统系统稳定性指数相对较高,
在 0郾 82 ~0郾 86,而雅安、泸州、阿坝州则低于 0郾 71(图
3).表明雅安、泸州、阿坝州的农业生态系统各子系统
内部连接网络不佳,系统整体抵抗力和恢复力较弱.
今后应继续加强农业生态经济系统结构调整,注重结
构调整的科学性,以增强其系统的稳定性.
2郾 2郾 6 可持续发展指数 摇 1997—2009 年,四川省农
业生态系统的可持续发展指数(SDI)总体呈下降趋
势,由 3郾 08 降至 1郾 17,表明四川省农业生态环境虽
仍具有一定的活力和发展潜力,但其可持续性正逐
年减弱,接近临界点 1. 究其原因,一方面是净能值
产出率逐年下降,另一方面是环境承载力不断增加,
在双重压力之下,可持续发展指数加速下降.从区域
情况来看,成都、德阳、眉山、自贡、内江等经济相对
发达区域的农业生态系统可持续发展指数低于 1,
处于不可持续状态;经济落后地区如阿坝州、甘孜
州、凉山州、广元、巴中的农业生态系统可持续发展
指数大于 10,资源开发利用明显不足;上述区域外
的其余地级市多数位于四川丘陵地区,可持续发展
指数在 1 ~ 10,表明四川省农业发展的潜力在丘陵
地区,应加强这些地区的农业发展(图 3).
2郾 3摇 四川省农业生态系统运行效率评价
运用数据包络分析法(DEA)分析四川省农业
生态经济系统运行效率,从经济能值的角度考虑,设
定投入指标为农村用电量能值(X1)、化肥施用量能
值(X2)、农药使用量能值(X3)、农业机械动力能值
(X4)、农用塑料薄膜(X5)、农村劳动力(X6),产出
指标为总能值产出(Y).从表 1 可以看出,四川省农
业生态系统技术效率平均值为 0郾 7,距效率最优尚
存在不小的差距. 其中,泸州、巴中、资阳、甘孜州 4
个地级市的农业生态系统效率值均为 1,已达到最
佳;内江、乐山、眉山、宜宾、广安、达州的效率平均值
均低于 0郾 6,主要原因是技术效率低,应着重在投入
要素的有效使用方面下功夫;自贡、内江、攀枝花、雅
安、阿坝州的整体效率平均值仅为 0郾 57,主要原因
则是规模不当,提高这类区域的农村生态环境应重
点加强规模调整.值得注意的是,阿坝州还存在规模
报酬递减的问题,即投入要素按相同比例同时增加
时,产出增长的比例小于投入要素增长的比例,主要
原因是其农业生态系统生产要素可得性被限制.
2郾 4摇 四川省农业生态系统投入产出关系协整分析
农业生态系统是一个具有耗散结构的开放系
统,利用协整分析方法可考察能值投入与产出之间
的相互作用机制.由于不同年份间环境能值的变化
程度较小,本文依然从经济能值的角度考虑设置投
1383 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张颖聪等: 四川省农业生态系统能值评价及动态计量分析摇 摇 摇 摇 摇
入产出的指标,各指标与 2郾 3 相同.为克服数据的剧
烈波动和异方差的影响,对上述各变量取对数并分
别记为:LY、LX1、LX2、LX3、LX4、LX5、LX6 .
2郾 4郾 1 变量平稳性检验摇 如果时间序列的统计规律
随时间的位移而发生变化,则该序列为非平稳序列,
因此在对时间序列进行协整分析之前,需进行单位
根检验,以确定该时间序列是否平稳. 本研究采用
ADF检验方法,对投入产出各变量及差分变量进行
平稳性检验,结果显示所有变量的原始值都不能拒
绝存在单位根的原假设(表 2),因此都是非平稳序
列,所有一阶差分变量在 琢 = 0郾 05 的显著性水平下
表现平稳,属一阶单整序列,计作 I(1),满足进行协
整检验的条件.
表 1摇 研究区农业生态系统 DEA模型评价
Table 1 摇 DEA model evaluation for ago鄄ecosystem in the
study area
城市
City
技术效率
Technical
efficiency
纯技术效率
Pure
technical
efficiency
规模效率
Scale
efficiency
规模报酬
Scale
remuneration
成都 Chengdu 0郾 73 0郾 73 1郾 00 玉
自贡 Zigong 0郾 44 0郾 88 0郾 50 域
攀枝花 Panzhihua 0郾 60 1郾 00 0郾 60 域
泸州 Luzhou 1郾 00 1郾 00 1郾 00 玉
德阳 Deyang 0郾 68 0郾 73 0郾 93 域
绵阳 Mianyang 0郾 73 0郾 76 0郾 97 域
广元 Guangyuan 0郾 78 0郾 86 0郾 90 域
遂宁 Suining 0郾 81 0郾 95 0郾 85 域
内江 Neijiang 0郾 55 0郾 73 0郾 76 域
乐山 Leshan 0郾 50 0郾 65 0郾 77 域
南充 Nanchong 0郾 76 0郾 76 1郾 00 域
眉山 Meishan 0郾 55 0郾 60 0郾 91 域
宜宾 Yibin 0郾 45 0郾 57 0郾 80 域
广安 Guang爷an 0郾 55 0郾 73 0郾 76 域
达州 Dazhou 0郾 58 0郾 66 0郾 88 域
雅安 Ya爷an 0郾 53 1郾 00 0郾 53 域
巴中 Bazhong 1郾 00 1郾 00 1郾 00 玉
资阳 Ziyang 1郾 00 1郾 00 1郾 00 玉
阿坝 A爷ba 0郾 73 1郾 00 0郾 73 域
甘孜 Ganzi 1郾 00 1郾 00 1郾 00 玉
凉山 Liangshan 0郾 83 0郾 88 0郾 94 芋
平均 Average 0郾 70 0郾 83 0郾 85 芋
玉:规模报酬不变 Constant returns to scale; 域:规模报酬递增 Increas鄄
ing returns to scale; 芋:规模报酬递减 Decreasing returns to scale.
2郾 4郾 2 协整检验摇 协整检验可以揭示非平稳时间序
列间的长期稳定关系,本文运用 Engle鄄Granger 两步
法检验各经济能值投入量与能值产出之间的协整关
系.首先用 OLS法对 LX1、LX2、LX3、LX4、LX5、LX6分
别与 LY进行回归得到 6 个协整回归方程,再对回
归方程得到的残差进行单位根检验.结果显示,所有
模型拟合优度均较高,均通过 t 检验和 F 检验,在
琢=0郾 05显著性水平下均为平稳时间序列,即从长期
来看,四川省农业生态系统各经济能值投入量与能
值产出之间分别存在长期稳定关系,且均为正相关
关系(表 3).
表 2摇 ADF单位根检验
Table 2摇 ADF unit root test
变量
Variable
检验类型
Test type
(C,T,K)
ADF值
ADF
value
5%临界值
5% critical
value
结论
Conclusion
LY (C,T,0) -2郾 38 -3郾 88 U
LY一阶差分吟LY (C,0,0) -3郾 69 -3郾 18 S
LX1 (C,T,0) -0郾 86 -3郾 88 U
LX1一阶差分吟LX1 (C,0,0) -3郾 91 -3郾 18 S
LX2 (C,T,0) -0郾 58 -3郾 88 U
LX2一阶差分吟LX2 (C,0,0) -4郾 50 -3郾 18 S
LX3 (C,T,0) -1郾 12 -3郾 87 U
LX3一阶差分吟LX3 (C,0,0) -3郾 80 -3郾 18 S
LX4 (C,T,0) -0郾 68 -3郾 87 U
LX4一阶差分吟LX4 (C,0,0) -3郾 57 -3郾 18 S
LX5 (C,T,0) -3郾 43 -3郾 87 U
LX5一阶差分吟LX5 (C,0,0) -6郾 35 -3郾 18 S
LX6 (C,T,0) -2郾 39 -3郾 87 U
LX6一阶差分吟LX6 (C,0,0) -4郾 57 -3郾 18 S
U:不平稳 Unstable; S:平稳 Stable. 检验类型 C、T、K 分别表示 ADF
检验中常数项、时间趋势项和滞后期数 Test type (C,T,K) represen鄄
ted constant term, time trend term and lag periods in ADF test, respec鄄
tively郾 运用 AIC准则和 SC准则确定滞后期数 Applied the AIC criteri鄄
on and the SC criterion to ascertain lag periods郾 LY、LX1、LX2、LX3、
LX4、LX5、LX6分别表示总能值产出、农村用电量能值、化肥施用量能
值、农药使用量能值、农业机械动力能值、农用塑料薄膜和农村劳动
力的对数 LY, LX1, LX2, LX3, LX4, LX5, LX6 represented logarithm
of the total output emergy, logarithm of agricultural electricity consump鄄
tion emergy, logarithm of chemical fertilizers consumption emergy, log鄄
arithm of pesticide consumption emergy, logarithm of machine power
emergy, logarithm of agricultural plastic film consumption emergy, and
logarithm of rural labor emergy郾 下同 The same below郾
表 3摇 能值投入与产出的回归方程和残差检验
Table 3摇 Regression equation and residual test of the emergy input and output
被解释变量
Explained variable
解释变量
Explanatory variable
相关系数
Correlation coefficient
调整后 R2
Adjusted R2
t检验
t test
F检验
F test
残差检验
Residual test
LY LX1 0郾 37 0郾 84 7郾 65 58郾 45 S
LY LX2 1郾 08 0郾 72 3郾 15 37郾 85 S
LY LX3 0郾 73 0郾 81 6郾 96 48郾 43 S
LY LX4 0郾 33 0郾 77 6郾 96 36郾 32 S
LY LX5 0郾 26 0郾 63 4郾 38 19郾 16 S
LY LX6 0郾 84 0郾 78 6郾 16 38郾 00 S
238 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
2郾 4郾 3 误差修正模型分析摇 根据 Granger 定理,一组
具有协整关系的变量可以建立误差修正模型.因此,
本文在协整检验的基础上建立误差修正模型
(ECM),进一步分析上述各变量间的短期动态调整
关系.误差修正模型如下,
吟LY=0郾 21吟LX1-0郾 84ECMt -1
R2 =0郾 43,RAD2 =0郾 36,F=7郾 3 (3)
吟LY=0郾 65吟LX2-0郾 41ECMt -1
R2 =0郾 55, RAD2 =0郾 45,F=3郾 56 (4)
吟LY=0郾 55吟LX3-0郾 77ECMt -1
R2 =0郾 37,RAD2 =0郾 32,F=5郾 8 (5)
吟LY=0郾 15吟LX4-0郾 57ECMt- 1
R2 =0郾 32,RAD2 =0郾 25,F=4郾 66 (6)
吟LY=0郾 04吟LX5-0郾 57ECMt -1
R2 =0郾 47,RAD2 =0郾 39,F=2郾 04 (7)
吟LY=0郾 32吟LX6-0郾 61ECMt -1
R2 =0郾 33,RAD2 =0郾 27,F=5郾 01 (8)
式(3) ~ (8)的各项系数均通过 t 检验和 F 检
验,但各模型的修正 R2均偏小,说明模型的标准误
差较大,也说明四川省农业生态系统能值产出的波
动受众多因素影响. 上述模型中一阶差分项前的系
数代表对应指标的短期弹性,与表 3 中相关系数所
代表对应指标的长期弹性相比,短期弹性均小于长
期弹性,这表明短期内经济能值投入对能值产出的
贡献,由于受到各方面制度和环境因素的制约,远未
达到长期的理想状态.
3摇 讨摇 摇 论
研究期间,四川省正处在由传统农业向现代农
业的过渡阶段,农业机械化水平不断提高,资源利用
效率不断加强,结构优势度总体情况较好. 然而,农
业生态系统产值的增长主要依靠投入大量电力、农
药、化肥、机械动力等经济能值来实现,这不仅增加
了生产成本,而且使系统产生不可逆转的功能退化,
表现在环境承载力指标逐年增大,从而使农业生态
系统可持续性能力逐年减弱,特别是 2003 年系统可
持续发展指标值首次跌破 2,到了 2009 年更是接近
不可持续状态的临界点 1,急剧下降的农业生态系
统可持续能力应当引起警觉.
四川省各区域间农业生态系统发展状况的差异
较大.以成都经济区(包括成都、德阳、绵阳、眉山、
资阳)为代表的经济发展较快区域的农业生产发展
水平较高,资源利用效率较高,对电力、化肥、农药、
机械动力等经济能值的依赖度也较高,然而,其生态
环境压力较大,农业生态系统可持续发展指数低于
1,处于不可持续状态;经济落后的“三州冶地区(包括
凉山州、甘孜州、阿坝州)农业生产“靠天吃饭冶,对自
然环境的依赖度较高,资源开发利用明显不足;四川
丘陵地区对经济能值的依赖度、资源利用效率适中,
可持续发展指数在 1 ~ 10,农业生态系统富有活力和
发展潜力,属于四川农业未来发展的重点区域.
四川省农业生态系统总体运行效率较低,尚未
达到最优值.农业生态系统运行效率较高的地区主
要集中于泸州、巴中、资阳、甘孜州等地,其余区域的
农业生态系统运行效率较低,原因既包括技术效率
较低,也有规模不当所致,需对症下药. 说明四川省
大部分地区农业生产处于依靠资源大量投入的粗放
型阶段,技术应用有待加强. 同时,大部分地区农业
生产仍处于规模收益递增阶段,即增加投入将带来
更大规模的产出.这意味着加强规模调整、增加投资
仍是四川省农业生产的有效途径之一.
尽管农村用电量能值、化肥施用量能值、农药使
用量能值、农业机械动力能值、农用塑料薄膜能值、
农村劳动力能值与产出能值的各自增长均表现为非
平稳,但每项经济能值指标与产出能值之间均存在
协整关系,即长期均衡动态关系. 短期内,能值投入
对产出的影响远未达到理论上的理想状态,这一事
实表明四川省产出能值短期内除了受到经济能值投
入的影响之外,还受到诸如制度和环境因素的制约
等其他因素的影响.
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责任编辑摇 杨摇 弘
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