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2020 , Vol. 40 >Issue 3: 152 - 159

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2020.03.017

Relationship of Coupling Coordination Between Transportation and Agricultural Modernization in Hebei Province

  • CHEN Zheng , 1 ,
  • CUI Ruonan 2 ,
  • ZHOU Tianyu 3 ,
  • LIU Huiping , 4, ※ ,
  • LUO Jiaoxia 5
Expand
  • 1. School of Computer and Information sScience，Hunan Institute of Technology，Hengyang 421002，Hunan，China
  • 2. School of Economics and Management，Human Institute of Technology，Hengyang 421002，Hunan，China
  • 3. Hunan Lianchuang Low-carbon Economic Development，Changsha 416006，Hunan，China
  • 4. Center Department of Accounting，Hunan Finance and Economics Vocational and Technical College，Hengyang 421002，Hunan，China
  • 5. Business School，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，Hunan，China

Received date: 2019-08-21

  Revised date: 2019-12-19

  Online published: 2025-04-11

Fold

Abstract

This paper quantitatively analysed the relationship between the transportation and agricultural modernization in Hebei province through the coordination and coupling model. The analysis was based on the five indexes of agricultural modernization and five transportation infrastructure level indexes that is high related with agriculture, which were all collected in 2017, calculating the degree of coordination and couplings between these two systems. The result showed that Hebei’s transportation infrastructure level and agricultural modernization were in the high coupling level, and the systems are closely related; the overall agricultural modernization index in Hebei was pretty low, reflecting that the unequal development of agricultural modernization was shown in various cities; the indexes of transportation infrastructure, development degree and coordination degree were presenting the spatial distribution and aggregation, which demonstrated the data high in the south and low in the north, especially the transportation infrastructure indexes, and the agricultural modernization and transportation infrastructure of Zhangjiakou and Chengde were backward. The research results can provide references to Hebei and each city in agricultural modernization and transportation construction, the future development could adjusting the key area of the development based on the relationship of coordination and coupling between the two.

Key words： agricultural modernization; transportation infrastructure index; coupling degree of coordination; agricultural mechanization; rural revitalization strategy

Cite this article

CHEN Zheng , CUI Ruonan , ZHOU Tianyu , LIU Huiping , LUO Jiaoxia . Relationship of Coupling Coordination Between Transportation and Agricultural Modernization in Hebei Province[J]. Economic geography, 2020 , 40(3) : 152 -159 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2020.03.017

农业作为第一产业是国家或地区的基础产业，是经济发展的重要组成部分，中国作为历史悠久的农业国家，农业具有非常重要的地位。党的十九大提出实施乡村振兴战略的重大决策部署，强调该战略是全面建设小康社会的重要手段，是新时代“三农”工作的重要措施[1]。“产业兴旺”强调乡村经济发展，经济发展是乡村兴旺的基础。乡村经济以农业经济为主。因此“产业兴旺”，首先要落实种植业和养殖业安全，而利用现代化科技手段实现农牧业增产增收是当前乡村“产业兴旺”的重要手段。另外，农业现代化是整个社会现代化的重要部分。
交通作为经济和社会运转、发展的重要基础设施，是各项事业和人民正常生活的基础和保障，交通发展状况对国家和地区的经济发展速度和水平影响重大。同时，一个国家或地区的经济发展状况也影响该地的交通发展状况，经济状况好则有交通建设的需求和财力。因此，交通状况好可以促进地区经济发展，而且经济状况良好度则会促进地区交通建设；另一方面，交通状况超前发展，则会挤占其它经济产业所需要的资源，会对整体经济发展带来负面影响[2⇓-4]。农业作为广大农村地区的主要经济产业，受交通影响极大，农业现代化中农业产业化的需求也直接反映了农业现代化对交通的依赖。
河北省位于我国粮食主产区之一的华北平原，是传统的农业大省，农业的发展尤为受到关注。近些年，河北省的农业正由传统农业向现代化农业转变，对农业现代化发展的影响因素有很多，其中大型机械运作、农业产业化和农村生活水平等对于农村交通的依赖很大[5-6]。因此研究河北农业现代化和交通发展的协调性与耦合性，及它们的空间分布有助于明晰农业现代化发展与交通发展的内在关系，并发现各地区的之间的空间影响关系，进一步服务于产业发展战略和交通建设规划的制定。
目前已有许多针对交通对经济，以及交通与农业发展关系的研究。赵莹搭建了京津冀交通运输与区域经济两个系统，提出了这两个系统的协同性评价指标体系，根据京津冀数据研究了交通基础设施现状与经济协同发展的问题，结果表明该地区的交通对经济的协调性增强，而经济对交通产出的协调性下降[7]。丁萌萌等以安徽16个地级市为对象分析了公路交通和经济发展水平的时空格局和协同发展程度，得出公路交通与经济发展水平协同程度整体由协调向失调转变，在不同的时间序列上形成了不同的城市发展主导类型，以协同型和交通滞后型为主[8]。李宗璋等利用中国两次农业普查对农村主要基础设施的调查资料，运用随机前沿生产函数模型研究了公路、码头及铁路三类交通基础设施建设对农业生产技术效率的影响，得出水路和公路的普及程度对中国各省区农业生产技术效率的提升有显著的推动作用，铁路运输网对农业生产技术效率的改进效果尚不明显[9]。肖丽娟根据全国31省市的数据，对包括农村制度建设、农业机械化水平、农村交通与通信以及农产品市场化程度在内的各地区农村基础建设对农产品出口竞争力的影响进行了实证研究，结果表明，农村制度建设、农业机械化水平以及农村交通和通信对农产品出口竞争力的影响是显著的，其中农村交通与通信对农产品出口竞争力的影响最大[10]。
综上，当前对于交通体系与经济发展的相关性研究中，主要针对包括二、三产业的总体经济发展水平，或者就农业中的某个方面，比如技术推广和农产品销售，而缺乏针对农业现代化与交通之间关系的研究。本文在前人的基础上，利用2018年统计年鉴和地图数据中2017年的交通和农业数据，基于协调耦合模型和空间相关性模型，对河北省交通系统和农业现代化体系进行定量的研究。

1 研究区和数据介绍

本文以河北省11个市为研究对象，探讨该地区交通状况和农业现代化之间的耦合度及发展协调性，以及它们的空间性关系。河北省主体位于华北平原，少部分在内蒙古高原，包括平原、高原、山地、丘陵和山间小盆地等多种地貌类型。农业历史悠久，近些年农业现代化程度发展较快。2018年，农林牧渔业生产保持稳中向好，共计完成农林牧渔业产值5 707亿元，比上年增长3.5%。实现农林牧渔业增加值3 338亿元，比上年增长3.0%。农业发展特征为粮食作物播种面积减少，单产和总产增加；经济作物种植面积逐年增加；蔬菜瓜果面积略有下降，设施比重稳步提升；畜牧业生产总体平稳；渔业生产平稳略升。全省农业机械总动力总量达到7 706.2万kW，增长1.6%。全省农业产业化经营率稳步提高，达到66.7%，比上年提高1.1个百分点[11]。
河北省与首都北京和天津相邻，成为首都北京和天津与其它各地相连接的必经之地，具有独特的交通区位优势[12]。近年来，京津冀一体化建设已经基本形成了铁路、公路、港口和航空等多种运输方式的综合交通运输体系。以北京为中心的铁路网和公路网基本都经过河北，已经建成相对完善的道路运输枢纽体系，能够保障社会经济发展的基本需求。2017年，河北公路通车总里程19.2万km，比2016年增长1.7%。其中高速公路6 530.6 km；农村公路里程达16.6万km。河北省的交通道路体系取得很大的发展[13]。
本研究所用数据以河北省2018年经济统计年鉴和农村统计年鉴为主（数据为2017年年末数据），道路数据采用Openstreet交通运输站、各等级公路和铁路数据，形成表示农业现代化和交通道路的指标数据体系。其中交通道路数据中，公路体系选取总公路里程和五级道路体系中的三级公路，即乡村道路，更能代表农村交通设施水平。采用数据统计软件和地理信息系统（GIS）软件作为指标运算和空间分布分析工具。

2 研究方法

2.1 指标体系

根据交通运输体系中与农业经济和农业现代化的相关性、代表性和统计年鉴指标，选取了三级公路密度、公路密度、通公交村数、交通站数（包括公路客运站和铁路车站）和铁路密度等5个指标作为交通指数的子指标。选取单位面积耕地的农业机械总动力、农村人均农业总产值、设施农业面积、农副产品商品率和农业技术服务人员作为农业现代化指数的子指标（表1）。将各个子指标按照归一化方法变为无量纲的数值，然后分别相加得到河北省各市区域交通与农业现代化的总指标值。
表1 指标体系表

Tab.1 Indicator system table

综合指标 子指标
农业现代化指数（A） 农业机械总动力（kW）/耕地总面积（hm2）
设施农业面积（hm2）
农村人均农业总产值（万元/人）
农业技术服务从业人数（人）
农副产品商品率
交通运输指数（V） 三级公路密度（km/km2）
总公路密度（km/km2）
通公交村数（个）
交通站数（个）
铁路密度（km/km2）
农业现代化是指由传统农业转变为现代农业，利用现代科学技术、现代工业装备和现代经济科学服务农业，创造一个高产、优质、低耗的农业生产模式[14]。河北省主要为粮食产区，因此重点选取种植业指标，同时兼顾牧副渔业[15]。其中农业机械化是农业现代化的基础，单位面积耕地的农业机械总动力，即用农业机械总动力（kW）/耕地总面积（hm2），表示该区域农业生产的机械化程度。设施农业是在环境相对可控条件下，采用工程技术手段，进行动植物高效生产的一种现代农业方式，发展设施农业是解决我国人多地少制约可持续发展问题的最有效技术工程。设施农业面积可以体现该区域精细化操控农业的程度。农业技术服务从业人数则可以体现农业技术的普及程度与推广力度，反映农业技术水平。农业产业化是实现农业经济繁荣、农民增收的重要手段，产业化经营，不仅可以促进农业先进技术和设备的推广和使用，并且能够避免增产不增收等问题，因此选用农副产品商品率（包括农林牧副渔商）代表农业产业化程度[16]。以上五种子指标从不同的方面反映农业现代化的程度，利用这五种子指标可得出农业现代化指数[17]。
交通基础设施指标主要考虑与农业和农村相关的数据。河北省以陆地交通为主，水运仅有沿海、沿河的部分区域，农业和农村对于航空运输利用率较低，因此选取公路与铁路数据，作为交通基础设施指标[18]。公路是农业和农村经济的主要交通方式，因此公路密度最具有交通基础设施状况的代表性，其中三级公路是通往乡村的主要公路，农产品能否实现运输主要取决于是否有乡道与上级公路相连，因此在公路体系中将三级公路密度单独列为一个子指标。公共交通作为较为廉价易得的交通手段，是农村人流、物流和信息流的主要手段，因此将选用通公交村数表征。交通站作为人、货物与公共交通运输联系的纽带，意义重大，只有车站服务功能强大，居民才能享受更好的公共交通，因此选用交通站个数，其中包括公路车站和铁路车站。铁路是陆地最经济的交通运输方式，适宜量大和长距离运输，在交通体系中占有重要地位，因此选取铁路密度作为子指标之一。

2.2 指数计算方法

农业现代化和交通基础设施水平涉及面广，缺乏统一的量化指标。本文根据其不同的内涵选取具有代表性的指标，但是各指标的单位和数量不一，无法进行运算和比较，因此本文将各子指标进行归一化处理，得到具有可比性的、可以直接加减的无量纲值。归一化计算方法是将各种不同的数量转换成标量，使其无具体数值含义，仅有指示意义。归一化后，值在0~1之间，数值越大表明此项指标越优[19]。由于本文选取的各子指标都是数值越高越优型，故采用正向归一化公式。

正向归一化公式： N i j = x i j - m i n   x j m a x   x j - m i n   x j

负向归一化公式： N i j = m a x   x j - x i j m a x   x j - m i n   x j

式中：x为各指标变量值； N i j为该指标归一化值；i为地级市；j为指标类。
农业现代化是单位面积耕地的农业机械总动力、农村人均农业总产值、设施农业面积、农副产品商品率和农业技术服务人员的综合体现。本文认为以上指标均具有很强的代表性，因此使用算数平均值作为农业现代化指数，计算公式如下：
农业现代化指数公式：

A i = ∑ j = 1 5 N i j / 5

同理交通基础设施水平指数公式如下：

V i = ∑ j = 1 5 N i j / 5

式中：A表示农业现代化指数；V为交通基础设施水平指数；i表示地市；j表示指标类。
以上公式得出的农业现代化指数和交通基础设施水平指数具有指示意义，即数值越大农业现代化程度或交通基础设施水平越高。

2.3 耦合协调度模型

耦合协调模型可以更加全面地对两个系统之间的关联关系进行分析，这种模型是在耦合度计算的基础上增加了协调度分析，即成为耦合协调模型。协调度是衡量几个系统发展是否一致的指标，如果协调度高这说明系统之间各组间关系和谐、配合得当[20]，能够促进系统整体发展的状态，反之则反[21]。发展度则是反映两个或两个以上系统的综合发展情况，农业现代化和交通基础设施之间的关系，兼有发展与协调两层含义。农业现代化发展与交通基础设施之间保持相互协作，共同促进的状态是发展的本质要求，所以本研究采用发展度模型参与计算。耦合度是根据协调度和发展度得来，表示几个系统之间的相互作用程度和关系紧密程度。耦合度越大表示系统之间的相互影响越强烈，互相依赖性越大[22]。这3个数值相互关联，但又各自不同，它们相互补充，能够更加全面地说明农业现代化和交通基础设施的关系。
协调度计算公式为：

C = A × V 0.5 A + 0.5 V 2 2

发展度计算公式为：

T = 0.5 A + V

耦合度计算公式[23]为：

D = C × T

式中：A为农业现代化指数；V为交通基础设施水平指数；C为协调度；T为发展度；D为耦合度。

3 结果分析

根据各子指标计算方法，按照河北省2018年经济统计年鉴和农村统计年鉴（数据为2017年年末），以及Openstreet道路数据和河北省行政边界数据，计算出各市的子指标和综合指标归一化指数（表2~表4）。
表2 农业现代化指标计算结果

Tab.2 Calculation of agricultural modernization indicators

城市 单位面积耕地的
农业机械总动力		 人均农业
总产值		 设施农
业面积		 农副产品
商品率		 农业技
术人员
石家庄 1.00 0.17 0.98 0.00 0.76
唐山 0.57 1.00 1.00 1.00 0.87
秦皇岛 0.33 0.74 0.04 0.66 0.00
邯郸 0.63 0.09 0.63 0.41 0.55
邢台 0.48 0.28 0.06 0.41 0.66
保定 0.35 0.02 0.60 0.23 1.00
张家口 （0.00） 0.48 0.00 0.37 0.20
承德 0.18 0.94 0.01 0.54 0.45
沧州 0.53 0.00 0.46 0.28 0.84
廊坊 0.43 0.72 0.52 0.57 0.30
衡水 0.58 0.66 0.55 0.56 0.42
表3 交通基础设施水平指标计算结果

Tab.3 Calculation of transport infrastructure level indicators

城市 三级公路密度 公路密度 通公交村数 交通站数 铁路密度
石家庄 0.60 0.60 0.72 0.89 0.52
唐山 0.70 0.70 0.71 0.13 1.00
秦皇岛 0.15 0.51 0.25 0.00 0.57
邯郸 0.63 0.79 0.87 0.61 0.33
邢台 0.84 0.87 0.72 0.13 0.11
保定 0.40 0.41 0.96 0.56 0.07
张家口 0.20 0.04 0.42 0.72 0.02
承德 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00
沧州 0.66 0.56 1.00 0.43 0.52
廊坊 0.64 1.00 0.35 0.06 0.25
衡水 1.00 0.83 0.57 0.19 0.21
表4 综合指数及耦合协调度

Tab.4 Comprehensive and coupling coordination indexes

农业现代化
综合指标		 交通综
合指数		 协调度 发展度 耦合度
石家庄 0.58 0.66 0.99 0.62 0.79
唐山 0.89 0.65 0.95 0.77 0.85
秦皇岛 0.35 0.30 0.98 0.32 0.57
邯郸 0.46 0.65 0.94 0.55 0.72
邢台 0.38 0.53 0.94 0.46 0.66
保定 0.44 0.48 1.00 0.46 0.68
张家口 0.21 0.28 0.96 0.25 0.48
承德 0.42 0.20 0.76 0.31 0.49
沧州 0.42 0.63 0.92 0.53 0.70
廊坊 0.51 0.46 0.99 0.48 0.69
衡水 0.55 0.56 1.00 0.56 0.75

3.1 子指标计算结果

从表2和图1中可见，河北省各市农业现代化综合指数整体不高，表明该地农业现代化发展较均衡，除唐山外，没有在各个方面均领先的市。唐山市的人均农业生产总值、设施农业和农副产品商品率均排在第一，农业技术人员和单位面积耕地的农业机械总动力也较高，农业现代化综合指标以0.89排在第一，较第二名高出0.31。其次是石家庄、衡水和廊坊，排在前几位的地市均有特别高的子指标，但也有较低值，表明在农业现代化的五个研究方面发展不一致。农业现代化程度最低的是张家口市，张家口在单位面积耕地机械总动力、设施农业面积子指标为0，并且没有处于领先地位的子指标，表明张家口市的农业机械化和技术化都远远落后于其它地市。农业现代化综合指数分布并没有明显的空间规律。
图1 河北省农业现代化综合指数

Fig.1 Comprehensive index of agricultural modernization in Hebei Province

各子指标中设施农业面积唐山最高，其次是石家庄，远远领先于其它地市。而农副产品商品率绝对值总体较高，最低的为石家庄，其农副产品商品率为77.5%，其余各市均超过80%。农业技术服务人员各地市差异较大，保定最多，秦皇岛却最少，这与秦皇岛经济产业结构中农业占比小有关。各指标分布可以看出张家口、承德和秦皇岛应提升农业机械化；沧州、保定应着力于提高农业生产效率；张家口、承德应利用现代化技术提高农业集约化生产，加大精细化设施农业发展；石家庄、沧州和保定应加强农业产业化经营；张家口、秦皇岛等地应注重农业技术推广应用。
通过图2和表3可以看出，河北省各地市的交通综合指数整体不高，数值较集中。从空间分布来看，中南部地区明显高于北部秦皇岛、张家口和承德地区，北部的唐山市却以0.64位列前三。石家庄作为省会城市，其交通综合指数为0.66，排在首位，交通各方面发展均较好。其次是邯郸和唐山，这两个工业城市的交通基础设施均较好，但是邯郸的铁路密度较低，而唐山的交通站较少。交通基础设施较差的地市，集中在北部，其中秦皇岛交通站最少，张家口铁路密度和公路密度均较低，而承德的三级公路密度、公路密度、通公共交通的村数和铁路密度均最低，但是其交通站个数却最多。交通基础设施综合指数分布具有较强的空间相关性，在河北北部形成低值聚集区，中南部为高值聚集区，除唐山外，其它各市均符合此分布规律。
图2 河北省交通基础设施综合指数

Fig.2 Comprehensive index of transportation infrastructure in Hebei Province

从交通基础设施各子指标看，公路密度指数除了张家口和承德外均较高，其中大于0.5的有8个，达到72.72%。铁路密度指数除唐山外，其余均较低，说明唐山的铁路密度遥遥领先。总体看，承德和张家口除了交通站数外，其余各种道路亟待大力发展；秦皇岛则应增加交通站点、乡村交通基础设施建设。

3.2 耦合协调度计算结果

河北省农业现代化和交通基础设施协调度整体较高，除了承德为0.76以外，均在0.9以上，整体处于高度协调发展中。承德市的农业现代化指数明显高于交通基础设施指数，充分表明承德的交通基础设施系统跟不上农业现代化的发展，其交通将大大制约农业现代化的进一步发展，尤其是农业产业化。
从发展度来看，各地市处于中等发展潜力，发展度较高的为唐山、石家庄和衡水，这三个市的农业现代化综合指数和交通设施综合指数均较高，有比较好的农业现代化基础和交通设施服务基础，未来发展优势较大。发展优势最小的是河北北部的张家口、承德和秦皇岛地区。张家口和承德农业现代化和交通服务设施基础较差，未来发展难度大，尤其是张家口发展度仅为0.25，张承地区的农业自然条件较差，处于农牧交错区，降水少，土层较薄，尽管这些年来，张承地区发展了很多蔬菜和土豆大型种植业，但是依旧以农民自主经营的粗放式农业为主。发展度的空间分布具有一定的空间相关性，在北部形成低值聚集区，中南部为高值聚集区。
河北省各市的耦合度处于中等偏上水平，最高的唐山市为0.85，最低的张家口为0.48，整体差距不大。从分布来看，耦合度较高的在总体经济发展较好的城市，如唐山、石家庄；而耦合度较低的在北部区域，尤其是张家口和承德。从耦合度来看，这两个系统关系密切，互相影响力强，交通运输业作为经济发展的脉络，对农业现代化的促进作用非常明显，而农业现代化作为农业经济增长的重要手段和标志，为交通运输业发展创造需求。耦合度的空间分布也有较强的空间相关性，除唐山和廊坊外，其它地市分布均符合北部低值聚集、南部高值聚集的规律，与发展度、协调度、交通基础设施指数空间分布规律一致。
综上，河北各市的耦合度虽然较高，但是低于协调度，所以农业现代化和交通运输的耦合机制欠缺，尤其在北部地区，应加强这两个系统的耦合机制，利用交通基础设施系统带动农业现代化发展，同时利用农业现代化刺激交通基础设施的改善。
图3 河北省交通与农业现代化协调度

Fig.3 Coordination degree between transportation and agricultural modernization in Hebei Province

4 结论与讨论

本文通过协调耦合模型，计算分析河北各市交通基础设施与农业现代化之间的关系，最终根据2017年河北各市的五种农业现代化指标和五种与农业关系最密切的交通基础设施指标，计算得出各市的农业现代化综合指数和交通基础设施综合指数，进而计算出各市这两种系统之间的耦合度和协调度，并根据这两个定量的指标得出以下结论：
图4 河北省交通与农业现代化发展度

Fig.4 Development degree of transportation and agricultural modernization in Hebei Province

图5 河北省交通与农业现代化耦合度

Fig.5 Coupling degree of transportation and agricultural modernization in Hebei Province

①河北省各市的农业现代化指数与交通基础设施指数协调度极高，均在0.75以上，属于高度协调，表明这两个系统之间有着极其密切的关联性。农业现代化发展离不开交通基础设施的帮助，而且交通服务水平提升也依靠农业现代化的需求和经济保障。
②河北省农业现代化综合指数整体较低，体现出各市农业现代化各方面发展不平衡，除唐山外，没有在各方面发展较为突出的地市。其中，张家口农业现代化程度最低，体现出该市农业发展滞后。究其原因，除了自然地理条件以外，还与该市整体经济活力差，包括交通基础设施在内的各项社会基础设施水平较低有关。
③在各市中，唐山各个指数均处于领先地位，具有较高的农业现代化水平和交通基础设施水平，并且这两个系统的协调度、发展度和耦合度很高，具有较强的发展潜力。另外，石家庄、衡水、邯郸等地各类指数均处于较高水平，也具有很强的发展潜力。
④交通基础设施指数、发展度和耦合度指数均体现出南高北低的空间分布聚集性，尤其以交通基础设施指数最为显著。张家口、承德和秦皇岛的交通基础设施较差，未能够与农业现代化发生互相促进的功效。应加强两者的耦合机制，形成相互促进的良性循环。
农业是我国经济发展的重要组成部分，随着经济社会的发展，我国正由传统农业向现代化农业转变，农业的机械化程度直接影响了农业的现代化进程。通过本研究以河北省为例进行的交通与农业现代化耦合协调性分析结果可以看出，我国的农业现代化还有很长的路要走，尤其是中西部次发达区域，需要大力加强农业机械化的推广以及交通基础设施的建设，并且要注意保持区域的协同性发展。

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