李雨濛, 张建杰,2, 崔石磊, 马 林, 马文奇, 魏 静**

河北省县域农业绿色发展指标时空变化特征*

李雨濛1, 张建杰1,2, 崔石磊1, 马 林3, 马文奇1, 魏 静1**

(1. 河北农业大学资源与环境科学学院 保定 071000; 2. 山西农业大学资源环境学院 太原 030031; 3. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050022)

为剖析河北省县域农业绿色发展的主要问题及限制因素, 本文以河北省135个县(区)为研究对象, 围绕社会、经济、生产力、资源和生态环境5个维度, 选取了26项农业绿色发展指标, 基于专家意见和统计资料, 参照农业绿色发展程度将入选指标从高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级, 并定量分析了1996年和2016年河北省县域尺度的农业绿色发展指标时空变化特征。结果表明, 20年间河北省农业生产条件不断改善, 农业机械化水平与农田灌溉水平均有不同程度的提升; 农业经济效益大幅增长, 单位面积农业产值与人均可支配收入分别增长了1.96倍和3.05倍; 农业生产能力持续提升, 表现为单位面积热量产量及植物蛋白产量持续上升, 氮素利用效率有所回升; 资源投入持续增加, 表现为氮、磷、农药及农膜的使用强度不断增加; 环境风险仍处于较高水平。从空间变化来看, 河北省东北部和南部地区社会发展、经济和农业生产的农业绿色发展程度呈提高趋势; 而资源和生态环境指标绿色发展程度总体表现为下降趋势, 呈现出西北部和东南部地区高的特征。5类指标绿色发展程度等级处于Ⅰ级水平的县域数量占比较高, 呈现明显的空间差异。河北省农业绿色发展的主要瓶颈问题来自资源短缺、环境污染和生态破坏, 造成以上问题的原因是资源投入过高、种养结构改变和农牧分离严重, 下一步需要提高资源利用效率, 保持产地环境的清洁和生态系统的稳定, 快速推进河北省县域的农业绿色发展。

农业绿色发展指标; 绿色发展程度; 县域; 河北省

农业是可持续发展的核心, 决定着全球经济、社会与自然世界的关系[1]。近几十年来, 中国农业取得令人瞩目的成就, 粮食产量大幅提高, 满足了全球近20%人口的食物需求[2], 为全球解决粮食安全问题做出了重要贡献。但同时也面临着诸多问题, 由于农牧业快速向集约化转型, 化肥、农药等农业化学品大量投入, 一方面造成了资源浪费, 另一方面氮、磷等养分通过各种途径进入环境[3], 导致环境风险加剧, 此外畜牧业生产也存在畜禽粪尿处理不当和养分循环利用率低等一系列问题[4], 因此我国农业发展急需向资源节约、环境友好型转变, 实现农业绿色发展。

目前国内外学者对于农业可持续发展已有大量研究。Scherer等[5]在欧洲范围研究农业可持续集约化的机遇, Praneetvatakul等[6]在湄公河北部区域尺度对农业可持续性进行了评价, Rasmussena等[7]从社会、经济和环境指标尺度上研究农业商品生产。上述研究在大范围尺度上对农业可持续发展进行了定量的分析研究, 整理并使用了相关的绿色与发展指标, 为农业可持续发展提供了理论依据; 但没有进一步耦合社会、经济等方面的全要素指标分析。当前学者的研究大多集中在生产力、资源等指标方面, 缺少对于生态环境指标的研究。国内学者在国家、省级和县级等不同尺度上也开展了一系列的研究, 郭迷[8]对中国30个地区的农业绿色发展水平进行测算, 分析区域间发展差异, 并提出加快农业绿色发展的对策建议; 金赛美[9]在中国省级尺度上, 借助了DPSIR模型研究农业绿色发展水平及区域差异; 贾淼等[10]在县域尺度上对新蔡县农业绿色发展进行了研究, 得出当地农业资源日趋紧张, 面源污染和农产品质量安全问题严重, 农业绿色发展支撑体系不够完备的结果。国内学者通过建立指标体系, 对生产力、资源投入和生态环境进行了特征分析。这些研究多侧重于农业绿色生产环节的定量分析, 而很少从农业生产、食品加工及食物消费全链条研究农业绿色发展并剖析其影响因素; 另外更多强调农业生产的资源投入与环境评价, 而对农业的经济效益和社会影响缺乏定量的分析。

河北省是我国重要的粮食与经济作物生产基地, 农林牧渔业生产规模居全国第3位。但随着农村经济的不断发展, 农业生产过程中出现了资源投入过量、机械化作业普及等问题, 在一定程度上造成了温室气体大量排放和生态环境的破坏[11], 资源环境代价日趋加重, 迫切需要转变农业发展模式。现在国内外学者的农业绿色发展研究多集中在国家和省域尺度, 县域尺度较少。而县域是国家行政调控的基本单元, 具有地域特色和完备的政治经济功能, 是农业绿色发展落地的最佳单元。通过对县域的研究, 能够客观地揭示县域农业绿色发展状况, 找出县域农业绿色发展的瓶颈问题及其主导因素, 提出相应的调控措施与建议, 有利于农业绿色发展政策和技术措施的落地。为此, 本研究以河北省为对象, 定量分析该省县域尺度的农业绿色发展时空变化特征, 明确农业绿色发展的主要限制因素和重点区域, 以期为区域实现农业绿色发展提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 指标的选取

为实现对河北省县域农业绿色发展的定量评价, 通过分析河北省农业发展特点, 依据系统性、完整性、协同性、科学性和可行性的原则, 参考中国农业绿色发展指标体系[12]及其分级标准, 从中选取26个相关指标, 其中直接指标18个、间接指标5个、自选指标3个。指标包含社会发展、经济增长、农业生产、资源投入和生态环境5个方面, 各指标均按照绿色发展程度由高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4个等级, 具体选取的指标、分级标准如表1所示。

1.2 数据来源

本研究所需数据包括生产数据与参数数据两部分。生产数据用来反映县域社会、经济、产业发展、生产方式等基本情况。参数数据用来表征农业生产的基本性状如动植物及其产品的养分含量和生产活动行为。

生产数据: 河北省各县1996年和2016年城乡人口及年末人口、农业产值、化肥投入量、农膜投入量、耕地面积、农作物播种面积及产量、畜禽养殖数量, 均来源于河北农村统计年鉴、河北省经济年鉴及河北省9个市的统计年鉴[13-23]。

参数数据: 河北省各县1996年和2016年种植业不同作物养分含量、生物固氮量、反硝化系数、NH3和N2O排放系数、畜禽产品分配系数、畜禽产品氮磷养分含量、畜禽排泄系数采用NUFER模型[24-26]计算; 草谷比和氮沉降参数来源于李书田等[27]研究结果, 秸秆还田比例来源于王士超[28]研究结果, 秸秆含氮量、食品含氮量和灌溉水氮素投入量来源于高利伟[29]的结果, 畜禽粪尿还田率引用宋大利等[30]的研究结果, 反硝化系数、氮径流系数、侵蚀系数和氮淋洗排放系数来源于马怡斐等[31]的研究结果。

1.3 计算方法

本研究基于中国农业绿色发展指标体系及分级标准, 选定5类26个相关的评价指标, 使用NUFER[26]模型定量分析河北省县域农业绿色发展指标的时空变化特征。使用ArcGIS 10.0绘制空间分布图等地理图件。

2 结果与分析

2.1 河北省及各县区社会发展指标时空变化

由表1可知, 2016年河北省农业机械化水平较1996年有所提升, 全省平均等级处于Ⅰ级水平, 农田机械化投入水平从8.6´104kW∙hm–2∙a–1提高到12.3´104kW∙hm–2∙a–1; Ⅱ级以下的县域较1996年减少6个, 在空间上表现为东南部高于西北部(图1a-b)。2016年动物蛋白消费比例较1996年有明显提高, 全省平均动物蛋白消费比例由22.3%提高到27.8%; 在空间方面总体等级由Ⅲ级提高到Ⅱ级, 其中曹妃甸、宣化和三河县上升为Ⅰ级(图1c-d)。2016年河北省农田灌溉水平较1996年呈上升趋势, 平均农田灌溉水平由68.0%提高到72.4%, 处于Ⅲ级以下县域减少到9个; 低等级县域大多分布在西北和北部地区, 东北部县域等级有明显提高, Ⅲ级县域减少了2个(图1e-f)。食物自给率相比1996年也呈上升趋势, 全省平均等级处于Ⅰ级水平, 平均食物自给率由244.8%上升为249.9%, 处于Ⅲ级水平的县域从7个减少到1个; 涉县、涞源、文安、霸州、迁西和宽城等县仍处于较低等级, 西北部地区变化明显, Ⅳ级县域减少了6个(图1g-h)。2016年河北省人均耕地占有水平与1996年相比呈下降趋势, 由0.28 hm2∙cap.–1降低为0.22 hm2∙cap.–1, 处于Ⅳ级的县域比1996年增加了34个; 在空间上表现为高等级县域多分布在省域西北部和东南部地区, 中部、南部和东北部地区的Ⅳ级县域明显增多, 南部地区处于Ⅳ级的县域比1996年增加了10个(图1i-j)。与1996年相比, 河北省社会发展指标中除人均单位耕地面积呈降低趋势外, 其他指标均呈上升趋势。

2.2 河北省及各县区经济指标时空变化

由表1可知, 与1996年相比河北省2016年经济指标的等级呈上升趋势, 如单位面积农业产值指标由1.59×104¥∙hm–2上升至4.70×104¥∙hm–2, 增加了1.96倍; 在空间方面呈现出东北部高、西部低的分布特征, 西北部等级提升明显, Ⅳ级县由16个减少到4个(图2a-b)。人均GDP相较1996年明显提高, 全省平均人均GDP由0.48×104¥∙cap.–1提高到2.70×104¥∙cap.–1, 增加了4.63倍, 共有114个县域脱离Ⅳ级水平; 在空间分布上表现为低等级县域集中分布在西北部、中部和东南部地区, 东北部地区等级上升趋势明显, 有2个县域已提高到Ⅰ级水平(图2c-d)。2016年河北省农村居民人均可支配收入提高明显, 全省平均等级达到Ⅲ级水平, 农村居民人均可支配收入由2.1×103¥∙cap.–1提高到8.5×103¥∙cap.–1, 增加了3.05倍, 全省所有县域脱离Ⅳ级水平; 在空间上表现为高等级县域集中分布在中部和东北部地区, 东北部地区变化显著, 共有3个县域达到了Ⅱ级(图2e-f)。

表1 河北省农业绿色发展指标及其1996年和2016年的测定值

图1 1996年和2016年河北省社会发展指标时空变化特征

2.3 河北省及各县区农业生产指标时空变化

由表1可知, 河北省农业生产能力与1996年相比有一定提高但仍处于较低水平, 如单位面积热量产量由1.29×107kcal∙hm-2提高到1.75×107kcal∙hm-2, 处于Ⅳ级的县域由116个减少到63个; 全省呈明显的南北差异, 低等级县域大多集中在西北部、西南部和东南部地区, 东北部、中部和南部地区等级明显提高, 东北部地区减少到3个Ⅳ级县(图3a-b)。2016年河北省单位面积植物蛋白产量相比1996年有所上升, 平均植物蛋白产量由255.5 kg∙hm-2提高到273.6 kg∙hm-2, Ⅳ级县由133个减少到129个; 全省大部处于Ⅳ级水平, 仅晋州、曹妃甸、乐亭、兴隆和赵县为Ⅲ级县, 空间总体上20年间无明显变化(图3c-d)。2016年农田系统氮素利用效率较1996年有所提高, 由30.1%提高到37.1%, 处于Ⅳ级县域由68个减少到39个; 低等级县域多集中在西部地区, 其余大部分地区处于Ⅲ级水平, 2016年西北部和东北部地区部分县域等级提升明显, 东北部由14个Ⅳ级县减少到8个(图3e-f)。畜牧系统氮素利用效率与1996年相比有明显的提高, 全省平均等级上升为Ⅰ级水平, 由10.2%提高到28.0%, 处于Ⅳ级的县域由82个减少到1个; 低等级县多集中在西北部和东北部地区, 全省等级提高明显, 西北部地区减少到1个Ⅳ级县(图3g-h)。2016年河北省食物系统氮素利用效率同1996年相比也有所提高, 平均氮素利用效率从19.5%提高到24.3%, 处于Ⅳ级县域由58个减少到32个; 空间方面表现为整体等级不高, 低等级县域大多分布在西北部和东北部地区, 西部地区等级提高明显, 处于Ⅳ级的县域减少到10个(图3i-j)。

图2 1996年和2016年河北省经济指标时空变化特征

2.4 河北省及各县区资源投入指标时空变化

由表1可知, 与1996年相比, 河北省2016年氮素使用强度由314.4 kg∙hm-2提高到338.5 kg∙hm-2, Ⅱ级以下县域由108个增加到116个;低等级县域集中分布在中部和东北部地区, 西北部等级提高明显, 有4个县域达到Ⅰ级, 而东北部和中部地区等级呈下降趋势(图4a-b)。2016年农药使用强度比1996年有所提高, 由8.41 kg∙hm-2增加到9.77 kg∙hm-2, 全省平均等级处于Ⅳ级, 且处于Ⅳ级水平的县域由71个增加到72个;高等级县域多分布于河北省西北部, 西北部地区等级上升明显, 共11个县达到了Ⅰ级水平(图4c-d)。农膜使用强度相比1996年增幅较大, 但全省平均等级仍处于Ⅰ级水平, 平均农膜使用强度从2.8 kg∙hm-2提高到7.0 kg∙hm-2,Ⅰ级县由131个减少到101个; 低等级县域多分布在东南部和北部地区, 东南部增加了4个Ⅳ级县(图4e-f)。河北省秸秆循环利用效率比1996年明显提高, 由58.1%提高到85.9%, 处于Ⅱ级以下的县域由132个减少到10个, 整体等级提高到Ⅰ级水平; 东北部和东南部地区仍处于较低等级, 东北部减少到1个Ⅲ级县(图4g-h)。河北省2016年粪尿循环利用率比1996年显著降低, 全省平均粪尿循环利用率由44.4%降低到28.0%, 处于Ⅳ级水平县域由2个增加到121个; 空间上存在明显的南北差异, 高等级县域多分布在北部地区, 北部地区的等级明显优于其他地区, 共有7个Ⅲ级县(图4i-j)。河北省2016年磷素使用强度相比1996年有了一定提高, 全省平均等级处于Ⅱ级水平, 从38.4 kg∙hm-2提高到45.9 kg∙hm-2, 处于Ⅰ级水平的县域由70个减少到46个; 高等级县域集中分布于西北部和东南部, 东北部等级降低趋势明显, 增加了5个Ⅳ级县(图4k-l)。

2.5 河北省及各县区生态环境指标时空变化

由表1可知, 2016年河北省农田氮素盈余比1996年有所降低, 平均氮素盈余由197.2 kg∙hm-2降低到186.9 kg∙hm-2, 处于Ⅳ级水平的县域由36个减少到31个; 低等级县域大多集中分布在中部和东北部地区, 东北部地区恶化趋势明显, 由7个Ⅳ级县增加到10个(图5a-b)。河北省2016年农业系统氨挥发比1996年有所降低, 全省平均等级处于Ⅲ级水平, 从113.6 kg∙hm-2降低到103.8 kg∙hm-2, 处于Ⅳ级的县域由57个减少到43个; 中部和东北部县域等级较低, 南部县域明显好转, 南部地区减少到9个Ⅳ级县(图5c-d)。农田氮素径流比1996年有所提高, 全省平均氮素径流由16.8 kg∙hm-2提高到19.6 kg∙hm-2, 处于Ⅳ级的县域由59个增加到71个; 低等级县域多集中在中南部和东北部地区, 西北部地区等级明显降低, Ⅰ级县较1996年减少3个(图5e-f)。农田氮素淋洗指标相比1996年有所下降, 从20.1 kg∙hm-2降低到17.5 kg∙hm-2, 处于Ⅳ级的县域由27个减少到19个; 全省整体呈好转趋势, 高等级县域多集中分布在西北部, 中部、南部和东北部地区, 南部地区的Ⅳ县较1996年减少了4个(图5g-h)。2016年农业源温室气体排放强度相比1996年呈恶化趋势, 全省平均排放强度由3 403.4 kg(CO2eq)∙hm-2提高到3 969.7 kg(CO2eq)∙hm-2, 处于Ⅳ级的县域由51个增加到59个; 东北部、中西部和南部地区2016年排放强度较高, 而相对于1996年北部、中部和东北部地区指标等级明显恶化, 仅北部地区就增加了4个Ⅳ级县(图5i-j)。2016年河北省畜禽承载量比1996年也明显上升, 全省平均等级处于Ⅲ级水平, 从3.39 LUs∙hm-2提高到5.58 LUs∙hm-2, 处于Ⅳ级的县域由13个增加到52个; 东北部、中西部和南部地区等级较低, 东北部地区等级明显降低, 由2个Ⅳ级县增加到15个(图5k-l)。2016年河北省生产单位食物氮素代价与1996年相比呈下降趋势, 由3.03 kg(N)∙kg-1(N)降低到2.76 kg(N)∙kg-1(N), 由5个Ⅳ级县域减少到1个; 低等级县多集中在西部和东北部地区, 西北部地区等级明显上升, 4个Ⅳ级县域全部消失(图5m-n)。

图3 1996年和2016年河北省农业生产指标时空变化特征

图4 1996年和2016年河北省资源投入指标时空变化特征

3 讨论

3.1 河北省农业社会发展指标时空变化特征分析

河北省2016年农业绿色发展社会指标较1996年显著提升, 如农业机械化水平、农田灌溉水平和食物自给率指标, 大部分县域已经提高到Ⅰ级水平, 但空间分布不均, 西北部地区仍处于较低水平, 呈现出明显的西北低东部高的特征。1996年河北省农田灌溉水平已经处于较高水平, 到2016年河北省农田灌溉水平已达72.6%, 同全国水平74.3%相差不大[32]。农业机械化水平较1996年有明显提高, 全部县域脱离Ⅳ级水平。随着国家相关政策的出台与实施, 河北农业机械装备总量稳步增长, 农业机械化体系逐步完善, 农业机械化作业水平不断提高[11,33]。2016年河北省食物自给率高达249.9%, 全省平均等级处于Ⅰ级, 在全省范围内可保持较高的粮食自给, 这与喻朝庆[34]的研究结果一致。随着经济收入的增加, 农牧产品产量的提高, 人们的生活水平得到了提升, 动物蛋白消费比例上升, 膳食结构更倾向于消费肉蛋奶。黄任等[35]和田美娜等[36]针对河北省20世纪90年代和2010年以来膳食结构的研究表明, 人均肉类消费由20世纪90年代的11.7 kg∙cap.-1∙a-1增长到现在的43.2 kg∙cap.-1∙a-1, 蛋类消费由6 kg∙cap.-1∙a-1增加到31.6 kg∙cap.-1∙a-1, 肉蛋奶的消费量及消费比例明显增长, 反映出当地人民的营养条件已大大改善, 本文研究结果与此一致。

图5 1996年和2016年河北省生态环境指标时空变化特征

3.2 河北省农业经济指标时空变化特征分析

河北省经济指标较过去有了明显提高, 由1996年的Ⅲ、Ⅳ级水平提高到2016年的Ⅰ、Ⅱ级水平。空间变化方面来看, 中南部和东北部地区发展势头良好, 如部分县域的单位面积农业产值和人均GDP已达到Ⅱ级及以上水平, 全省人均GDP处于Ⅰ级水平的县域增加了3个, 其他大部分地区的绿色化程度仍处于Ⅲ级水平。

河北省沿海地区经济发展迅速, 农业经济产值相比1996年有大幅提高。如秦皇岛、唐山地区农业产值较高, 这是由于其位于环渤海经济圈, 地理位置优越, 具有丰富的海洋资源, 各产业发展势头良好,使其在全国沿海发展战略中具有重要的地位[37]。仅唐山地区的农业产值就达到了385.8´104¥∙hm–2, 占全省农业产值的14.7%, 在全省排名第一[13]。河北省西北部地区的农业机械化和农田灌溉水平低于其他县域, 其他高机械化和灌溉水平较高的地区与西北部相比, 在农业产值方面有明显增高, 与罗文奇等[38]的研究结果相同。河北省经济能取得以上的成就, 主要源于国家在农业上加大了经济投入[39], 且随着作物产量的提高, 农民收入也相应增加。此外政府和地方提出了一系列适合农业发展的政策[40], 而因地区政策的不同, 导致了空间的差异, 这与彭光莉等[41]对河北省县域农民收入的空间关联分析结果相同。

3.3 河北省农业生产指标时空变化特征分析

河北省农业生产指标与1996年相比有显著提高。粮食产量不断增加, 如单位面积热量产量从1.29´104kcal∙hm-2增加到1.75´104kcal∙hm-2, 与杨雨芳等[42]的研究结果相似, 这得益于农业生产条件的进一步改善。在空间变化上, 河北省中南部地区等级明显高于其他地区, 东北和中部地区生产力指标等级提高明显, 整体上存在有明显东西差异的特征。这是由于河北省西北部农业机械化水平远低于其他县域, 限制了作物产量并对农业经济水平的提升形成了一定的阻碍[43]。河北省2016年农田系统氮素利用效率仅为37%, 低于马怡斐等[31]在栾城地区的研究结果(43%), 是由于河北省农药化肥施用量在逐年增加, 且远高于全国平均水平。

3.4 河北省农业资源投入与生态环境指标时空变化特征分析

自1996年起, 河北省化肥农药的使用量就处于一个较高的水平, 导致了食品品质下降、污染物超标等一系列问题[44]。2016年全省平均氮素使用强度由314.4 kg·hm-2提高到338.5 kg·hm-2, 远远超出了全国平均水平(313.7 kg·hm-2)[32]。这是由于近20年来, 农民不断种植高耗肥作物[45], 此举在一定程度上促进了农业经济的发展, 但同时也增加了化肥及农药等的使用强度。2016年全省平均磷素使用强度从38.4 kg·hm-2提高到45.9 kg·hm-2, 全省平均水平达到了Ⅱ级水平, 也超出了正常的使用强度(35 kg·hm-2)。种植业和畜牧业生产方式和结构的改变[46], 导致了氮素、磷素使用强度的增加。河北省2016年单位农田农药投入量达9 kg·hm-2, 低于全国水平(13.9 kg·hm-2), 但全省平均等级处于Ⅳ级, 农药投入量已经远远高于正常标准(3.5 kg·hm-2)。农药化肥施用量在空间上呈现出北方县域施用量低于南方的状况, 这与侯小娜等[47]的研究结果相同。河北省平均农膜使用强度从2.8 kg·hm-2提高到7.0 kg·hm-2, 平均等级达到了Ⅰ级水平, 投入总体水平较低, 尚处于正常范围(9 kg·hm-2)内[12]。

由于氮素过量投入[48], 造成了淋洗、流失、氨化、硝化反硝化等各种损失增加, 进而导致了环境污染[49]。河北省2016年农田氮素盈余达186.9 kg·hm-2, 全省平均等级处于Ⅲ级水平, 结果与张华芳[50]的研究结果相近(189.5 kg·hm-2), 但明显高于正常水平。由于动物食品消费需求量的急剧增加, 使得畜禽养殖量逐年增加, 导致畜禽粪污的排放, 产生的CH4与N2O也在不断增加, 在一定程度上增加了温室气体排放[51]。与1996年相比, 2016年河北省大部分县域的粪尿循环利用率呈下降趋势。这与养殖规模不断增加、集约化程度不断提高有着密切关系, 农牧分离使畜禽粪尿不能有效返还农田, 导致粪尿循环利用率降低, 遗留在环境中的粪便则会挥发出有害气体造成污染[52]。由于畜禽粪污的处理尚不完善, 大量粪污被直接排放, 在一定程度上增加了农业系统的氨挥发。2016年河北省氨挥发已经达到了103.8 kg·hm-2, 低于Ma等[24]的研究结果(117.0 kg·hm-2)。此外畜牧业由过去的散养转变为集约化生产, 会提高动物生产效率进而提高畜牧系统氮素利用效率[53], 本研究结果也证实了上述观点。

河北省农业废弃物循环利用率低下。农田秸秆过去以焚烧为主, 并未合理利用。而近年来随着严禁燃烧秸秆的政策出台与管控, 有大于90%的秸秆被还田利用, 此举在一定程度上提高了秸秆循环利用效率, 该结果与张翠玲等[54]的研究结果相同。由于农牧分离现象严重, 大量的畜禽粪污没有合理还田, 粪尿循环利用率降低, 导致氮素遗留在环境中造成污染, 粪尿循环利用率降低到28.2%, 小于佟丙辛等[55]的研究结果(31.3%)。本文与佟丙辛统计的资料内容有所差异, 如未统计市区的数据, 在统计年份上存在不同, 畜禽养殖规模较过去有所增长, 从而导致数据结果略有差异。

3.5 研究的不确定性

在参数数据获取方面, 与NUFER模型中使用的草谷比、氮淋洗、径流排放系数、氮沉降、灌溉水氮素投入量、秸秆还田率和畜禽粪尿还田率等参数相比, 本研究进一步将上述参数本地化, 采用的是1996年和2016年有关于河北省的研究结果, 以期使研究结果更能反映区域特征。在生产数据获取方面县域的耕地面积、化肥折纯量投入、农作物播种面积与产量、蔬菜播种面积与产量、水果播种面积与产量以及畜禽养殖数量均采用河北省农业农村统计年鉴, 与省统计年鉴数据存在一定程度的出入。这为研究带来一定的不确定性。本研究进一步通过收集县级统计年鉴、农业统计年鉴等资料, 进行多个来源的比较分析, 力求做到数据来源的可靠性。

4 结论

1)河北省县域农业绿色发展在时间上呈现为农业生产条件不断改善, 农业经济效益大幅增长, 农业生产能力持续提升, 氮素利用效率有所回升, 资源投入持续增加, 环境风险仍处于较高水平。

2)空间上, 河北省东北部和南部地区社会发展、经济和农业生产的农业绿色发展程度呈提高趋势, 而资源和生态环境指标绿色化等级总体表现为下降趋势, 空间呈现出西北部和东南部地区农业绿色发展程度高的特征, 具体表现为当地5类指标绿色化等级处于Ⅰ级水平的县域占比较高, 呈现明显的空间差异。

3)当前河北省农业发展存在诸多问题, 急需进行发展转型。在种植业方面需减少农药、化肥等农业化学品的投入。在畜牧业方面强调农牧结合, 实施粪尿全链条管理, 实现粪尿的无害化和资源化利用, 从而提升县域农业绿色发展水平。

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Temporal and spatial characteristics of agricultural green development indicators in counties of Hebei Province*

LI Yumeng1, ZHANG Jianjie1,2, CUI Shilei1, MA Lin3, MA Wenqi1, WEI Jing1**

(1. College of Resources and Environmental Sciences, Hebei Agricultural University, Baoding 071000, China; 2. College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China; 3. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China)

In order to analyze the main problems and limiting factors of agricultural green development at county level in Hebei Province, this study took 135 counties (districts) in Hebei Province as the research objects, focusing on five dimensions (society, economy, productivity, resources and ecological environment), selected 26 agricultural green development indicators based on expert opinions and statistical data to analyze the spatio-temporal change characteristics of agricultural green development indicators at county scale in Hebei Province in 1996 and 2016. According to the degree of agricultural green development from high to low, the selected indicators were divided into Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ and Ⅳgrades. The results showed that the agricultural production condition in Hebei Province had been improved continuously from 1996 to 2016. The agricultural mechanization level and farmland irrigation level had increased at different degrees. The agricultural economic benefits also improved greatly, in which agricultural output value per unit cultivated land area and rural disposable income per capita increased by 1.96 times and 3.05 times, respectively. The agricultural production capacity continued to increase, as demonstrated by the continuous increases in caloric and protein production per unit cultivated land area and utilization efficiency of nitrogen. The input of resources increased resulting from the use intensity of nitrogen, phosphorus, pesticide and agricultural film increased continuously; and the environmental risk remained at a high level. In terms of spatial variation, the degree of agricultural green development of social development, economy and agricultural production in the northeast and south of Hebei Province showed an increasing trend, while that of resources and eco-environmental indicators showed a decreasing trend. The results showedthe characteristics of high degree of agricultural green development in the northwest and southeast of the province. The number of counties with the grade Ⅰ green development of five indexes was relatively high, showing a significant spatial difference. The main bottleneck of agricultural green development in Hebei Province came from resource shortage, environmental pollution and ecological destruction; which caused by the excessive investment of resources, the change of planting and breeding structure and the separation of agriculture and animal husbandry. It is necessary for the agricultural green development in Hebei Province to improve the efficiency of resource utilization, keep the environment clean and the ecosystem stable.

Agricultural green development indicator; Degree of green development; County territory; Hebei Province

S19; S158.5

10.13930/j.cnki.cjea.200483

李雨濛, 张建杰, 崔石磊, 马林, 马文奇, 魏静. 河北省县域农业绿色发展指标时空变化特征[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(8): 1168-1180

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* “十三五”国家重点研发计划项目(2016YFD0200403)资助

魏静, 研究方向为农业环境保护。E-mail: weijing_199@163.com

李雨濛, 研究方向为资源利用与植物保护。E-mail: 919249851@qq.com

2020-06-22

2020-07-01

* This study was supported by the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0200403).

, E-mail: weijing_199@163.com

Jun. 22, 2020;

Jul. 1, 2020