粮食生产是影响21世纪全球安全性的重要问题之一^[1], 不仅与政策、耕地面积、农业劳动力资源等因素有关, 还与物质生产资料的使用相关。农药作为生产资料的重要组成部分, 有利于防治粮食作物病虫, 减少粮食生产损失^[2]。但农药也是环境污染的重要来源之一, 大量使用将对环境产生破坏作用^[3]。当前, 粮食生产对农药使用的依赖性日趋严重, 有关两者关系的研究已成为学者关注的焦点。

脱钩分析法是研究社会经济发展与资源环境消耗相互关系的重要方法, 被广泛应用于农业生产与资源环境关系的研究。目前, 从研究内容上看, 农业生产与资源环境脱钩分析研究主要关注农业增长(如农业总产值)与农业生产资料消耗相互关系、农业增长与环境污染相互关系。其中, 农业增长与农业生产资料消耗相互关系的研究多涉及粮食生产与水资源消耗^[4]、粮食生产与化肥使用量消耗^[5]、农业总产值与农业化学品投入^[6]等方面。农业增长与环境污染相互关系的研究多涉及农业总产值与农业碳排放^[7]、畜牧业产值与畜禽养殖污染^[8]、粮食生产与农业面源污染^[9]等方面。然而, 这些研究鲜有关注我国粮食生产与农药使用量之间的脱钩关系。

对于农药使用与粮食生产关系的研究, 学者们主要关注农药使用强度变化对粮食生产及进口的影响^[10]、农药使用技术与粮食增产相互关系^[11]、粮食主产区农药使用强度和成本^{[3, 12]}。由于不同地区自然条件及社会经济发展水平差异, 导致粮食生产与农药使用量存在明显的阶段性, 利用KFC曲线进行阶段性特征分析已见报道^[13-14], 但利用脱钩理论分析两者关系尚未见报道。因此, 本研究利用脱钩分析方法, 探究了2000—2015年我国粮食总产量与农药使用量的脱钩关系, 以期为粮食生产与农药使用量关系研究提供新的视角, 为制定区域农药使用政策提供依据。

1 数据来源与研究方法 1.1 数据来源

2000、2005、2010和2015年全国各地区粮食总产量和农药使用量数据来源于2001、2006、2011和2016年《中国农村统计年鉴》^[15-18]。

1.2 研究方法

目前, 脱钩分析方法主要有OECD脱钩指数法和Tapio脱钩弹性分析法。其中, OECD脱钩指数法主要分析环境压力与驱动因子变化的关系, 描述驱动因子(如GDP增长)与生态压力(如化肥使用量)在同一时期增长弹性的变化。Tapio脱钩弹性分析法是分析相关变量的比值, 该方法克服了基期选择的影响, 计算准确性和稳定性高。因此, 本研究利用Tapio脱钩弹性分析法分析粮食总产量与农药使用量之间的关系^[19]。Tapio脱钩弹性分析法中脱钩指数是通过一定时期内农药使用量与粮食总产量变化速度的比值进行计算, 其计算公式为:

$ e = \frac{{\Delta PC/PC}}{{\Delta GY/GY}} $

(1)

式中:e为脱钩指数; △PC为农药使用量变化量; PC为初期农药使用量; △GY为粮食总产量变化量; GY为初期粮食总产量。

依据Tapio脱钩弹性分析法中的脱钩分类划分标准^[20], 将粮食总产量与农药使用量间的脱钩类型划分为负脱钩、脱钩和连接3种。其中, 负脱钩类型包括扩张负脱钩(农药使用量和粮食总产量均增加, 且农药使用量增长率高于粮食总产量增长率)、强负脱钩(农药使用量增加, 而粮食总产量下降)和弱负脱钩(农药使用量和粮食总产量均下降, 且农药使用量下降率低于粮食总产量下降率)3种; 脱钩类型包括弱脱钩(农药使用量与粮食总产量均增加, 且农药使用量增长率低于粮食总产量增长率)、强脱钩(农药使用量下降, 粮食总产量增加)和衰退脱钩(农药使用量和粮食总产量均下降, 且农药使用量下降率高于粮食总产量下降率)3种; 连接类型包括扩张连接(农药使用量与粮食总产量均增加, 且两者增长率接近)和衰退连接(农药使用量与粮食总产量均下降, 且两者下降率接近)2种(表 1)。

2 结果与分析 2.1 2000—2015年我国粮食总产量与农药使用量变化

2000—2015年我国粮食总产量整体呈上升趋势(表 2)。从省域来看, 天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、安徽、江西、山东、河南、云南、甘肃、青海、宁夏、新疆粮食总产量呈上升趋势, 而浙江、福建则呈下降趋势。2000—2005年和2010—2015年, 北京、上海粮食总产量呈下降趋势, 2005—2010年则呈上升趋势。2000—2005年江苏、湖北、湖南、四川、陕西粮食总产量呈下降趋势, 2005—2010年和2010—2015年则呈上升趋势。2000—2005年和2005—2010年, 广东、广西、贵州、西藏粮食总产量呈下降趋势, 2010—2015年则呈上升趋势。2005—2010年和2010—2015年, 重庆粮食总产量呈下降趋势, 2000—2005年则呈上升趋势。总之, 3个时间段内我国大部分省区粮食总产量呈上升趋势, 2005—2010年和2010—2015年我国粮食总产量增加的省份数量多于2000—2005年。

2000—2015年我国农药使用量整体上呈上升趋势(表 3)。从省域来看, 山西、内蒙古、吉林、黑龙江、河南、湖南、广东、广西、贵州、云南、西藏、甘肃、新疆农药使用量呈上升趋势; 北京、上海则呈下降趋势。2000—2005年和2010—2015年, 天津、湖北、四川、青海农药使用量均呈下降趋势, 2005—2010年则呈上升趋势。2010—2015年, 河北、辽宁、安徽、福建、江西、山东、海南、重庆、宁夏农药使用量呈下降趋势, 2000—2005年和2005—2010年则呈上升趋势。2005—2010年和2010—2015年, 江苏、浙江农药使用量呈下降趋势, 2000—2005年则呈上升趋势。2000—2005年陕西农药使用量呈下降趋势, 2005—2010和2010—2015年则呈上升趋势。总之, 2000—2005年和2005—2010年我国大部分行政区农药使用量呈上升趋势, 仅个别行政区呈下降趋势, 但2010—2015年我国农药使用量下降的行政区数量快速增加。

2.2 2000—2015年我国粮食总产量与农药使用量脱钩时空变化 2.2.1 脱钩类型及空间格局

2000—2015年我国粮食总产量与农药使用量脱钩变化见表 4。2000—2005年和2005—2010年, 我国粮食总产量与农药使用量脱钩类型整体上为扩张负脱钩, 2010—2015年为弱脱钩。2000—2005年我国各地区粮食总产量与农药使用量脱钩类型以扩张负脱钩和强负脱钩为主。其中, 扩张负脱钩主要分布于我国西北及华北地区, 如内蒙古、甘肃、河北、山东、山西等; 强负脱钩主要集中在我国东南、华南、西南等地区, 如浙江、福建、广东、广西、海南、贵州、西藏等。2005—2010年脱钩类型以扩张负脱钩、强负脱钩和弱脱钩为主。其中, 扩张负脱钩主要分布在我国西北、东北、西南等地区, 如青海、甘肃、陕西、宁夏、吉林、辽宁、四川、云南等; 强负脱钩主要集中在华南、西南地区, 如福建、广东、广西、贵州、重庆、西藏等; 弱脱钩主要分布在华北、西北地区, 如河北、山东、新疆等。2010—2015年脱钩类型以强脱钩和扩张负脱钩为主。其中, 强脱钩主要集中在华北、华中、西北等地区, 如河北、山东、安徽、江苏、湖北、江西、青海、宁夏等; 扩张负脱钩主要分布在西北、华南地区, 如内蒙古、新疆、甘肃、陕西、广东等(图 1)。

2.2.2 脱钩类型转移特征

由表 4可知, 2000—2005年至2005—2010年, 山西、安徽、福建、江西、河南、广东、广西、贵州、云南、西藏、甘肃、新疆脱钩类型保持不变, 其他地区脱钩类型发生转化, 转化类型以弱脱钩和衰退脱钩转为扩张负脱钩、扩张负脱钩转为弱脱钩、弱负脱钩转为强脱钩以及扩张负脱钩转为扩张连接为主。其中, 北京、河北、上海、江苏、山东、湖南等由负脱钩或连接转为脱钩; 辽宁、湖北、四川、青海、宁夏由脱钩转为负脱钩; 吉林、重庆、陕西由连接转为负脱钩; 内蒙古由负脱钩转为连接。2005—2010年至2010—2015年, 吉林、江苏、湖南、云南、陕西、甘肃脱钩类型保持不变, 其他地区脱钩类型发生转化, 转化类型以扩张负脱钩转为强脱钩为主。其中, 辽宁、浙江、安徽、福建、江西、湖北、海南、重庆、四川、西藏、青海、宁夏由负脱钩或连接转为脱钩; 新疆由脱钩转为负脱钩; 山西、贵州由负脱钩转为连接; 内蒙古、河南由连接转为负脱钩。

2.2.3 脱钩类型状态意义及转移特征

从脱钩类型状态意义的行政区数量看(表 5), 2000—2005年和2005—2010年, 我国粮食总产量与农药使用量脱钩类型的状态意义以不可取状态为主。其中, 2000—2005年仅湖北、四川、陕西为可允许状态, 辽宁、宁夏和新疆为较理想状态, 天津、青海为理想状态; 2005—2010年仅天津、河北、山东、湖南、新疆为较理想状态, 北京、上海、江苏为理想状态。2010—2015年脱钩类型的状态意义以不可取状态和理想状态为主, 仅上海、浙江、福建、重庆为可允许状态, 黑龙江、湖南、西藏为较理想状态。

从脱钩类型状态意义的行政区数量转移矩阵看(表 6), 2000—2005年至2005—2010年, 我国大部分行政区保持不可取状态, 仅13个行政区脱钩类型状态意义发生转化, 转化类型以可允许状态转为不可取状态、不可取状态转为较理想状态和理想状态为主。2005—2010年至2010—2015年, 我国仅有10个行政区保持不可取状态, 1个行政区保持较理想状态, 1个行政区保持理想状态, 而19个行政区的脱钩类型状态意义发生转化, 转移类型以不可取状态转为理想状态为主。

3 讨论与结论 3.1 我国粮食总产量与农药使用量变化趋势

2000—2015年我国粮食总产量和农药使用量整体上均呈上升趋势。2005—2010年和2010—2015年我国粮食总产量增长速度明显高于2000—2005年。而2000—2005年和2005—2010年我国农药使用量增长速度明显高于2010—2015年。我国粮食总产量增加主要与农业税费政策调整、农业科技创新、高标准农田建设有关^[2], 而2010年以来, 我国农药使用量增速放缓主要是受农药使用管控加强、消费者对无公害农产品需求增加的影响有关^[21-22]。

3.2 我国粮食总产量与农药使用量脱钩类型特征

2000—2005年、2005—2010年我国粮食总产量与农药使用量脱钩类型为扩张负脱钩, 2010—2015年为弱脱钩。2000—2005年我国大部分地区脱钩类型以扩张负脱钩和强负脱钩为主, 2005—2010年脱钩类型以扩张负脱钩、强负脱钩和弱脱钩为主, 2010—2015年脱钩类型以强脱钩和扩张负脱钩为主。扩张负脱钩、强负脱钩、扩张连接的区域亟需通过降低农药使用量实现脱钩; 弱负脱钩、衰退连接的区域亟需通过确保粮食高产稳产实现脱钩; 弱脱钩的区域可以通过降低农药使用量实现强脱钩; 衰退脱钩的区域可以通过提高粮食总产量实现强脱钩。

3.3 我国粮食总产量与农药使用量脱钩类型及状态意义的转换特征

2000—2005年至2005—2010年我国粮食总产量与农药使用量脱钩类型转化以负脱钩与脱钩相互转化为主, 脱钩类型状态意义转化以可允许状态转为不可取状态、不可取状态转为较理想状态和理想状态为主。2005—2010年至2010—2015年脱钩类型转化以负脱钩转为脱钩为主, 脱钩类型状态意义转化以不可取状态转为理想状态为主。

2000—2005年至2010—2015年我国粮食总产量与农药使用量之间由负脱钩转为脱钩, 这与熊鹰等^[6]对我国农业化学品投入与农业产值之间脱钩关系、栾江等^[23]对农作物总产量与化肥使用量之间脱钩类型变化的研究结果基本一致, 其原因主要与我国农业化学品消耗变化趋势较为一致有关^[24]。

脱钩类型的形成不仅仅是粮食总产量与农药使用量数据变化的结果, 还可能与政策、资源条件、社会经济状况、生产技术进步等因素有关。尽管本研究进行了宏观上的原因分析, 但对政策、社会经济等单个因素缺乏深入研究。且由于不同区域粮食总产量与农药使用量脱钩状态的形成原因存在差异, 未来还应加强不同区域脱钩原因的分析。