The Coupling Coordination Analysis of Scientific and Technological Innovation of Agricultural Engineering, Functional Transformation of Land Use and Rural Revitalization
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摘要:
论文构建农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴三系统评价指标体系，利用我国30个省区市2011—2022年的面板数据开展实证分析。结果表明：2011—2022年，三系统均处于稳步发展状态，农业工程科技创新发展速度最快且东部水平最高，土地利用功能转型速度最慢且西部稍好，乡村振兴发展程度最高且东部水平最高；三系统协调度值稳步上升，但协调水平不高，全国协调度呈现两头小、中间大的“椭球形”特征和“东高—中西低”的空间布局；三系统协调度呈空间正相关，存在空间集聚特征但集聚程度不高，H—H集聚主要分布于东部，L—L集聚主要分布在西部，L—H集聚分布在安徽、江西等地区。应持续推动农业工程科技创新，优化土地利用形态，推进乡村振兴，实现三系统更高水平协调发展。
Abstract:This paper constructed a three-system evaluation index system of scientific and technological innovation of agricultural engineering, functional transformation of land use and rural revitalization, and used the panel data of 30 provinces and municipalities in China from 2011 to 2022 to carry out empirical analysis. The results showed that, from 2011 to 2022, the three systems in China were in a steady development state, scientific and technological innovation of agricultural engineering was the fastest and the highest level in the east, functional transformation of land use was the slowest and slightly better in the west, and rural revitalization was the highest and the highest level in the east. The coordination degree of the three systems increased steadily, but the coordination level was not high. The national coordination degree showed an “ellipsoidal” feature with small at both ends and large in the middle, and a spatial layout of “high in the east, low in the central and west” . The coordination degree of the three systems showed a spatial positive correlation, and there were spatial agglomeration characteristics but the agglomeration degree was not high. H-H agglomeration was mainly distributed in the east, L-L agglomeration was mainly distributed in the west, and L-H agglomeration was distributed in Anhui, Jiangxi and other regions. We should continue to promote scientific and technological innovation of agricultural engineering, optimize land use patterns, promote rural revitalization, and achieve a higher level of coordinated development of the three systems.
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近些年，我国农业工程科技创新硕果累累、成绩斐然，在保障粮食安全、推进农业现代化等方面起到了关键作用。2017年10月党的十九大报告首次提出实施乡村振兴战略，2022年10月习近平总书记在陕西等地考察时再次强调，坚持农业农村优先发展，全面推进乡村振兴，这将推动我国城市与乡村迈入更高质量融合发展阶段。土地是农村最重要的资源，是乡村振兴的载体，是农业工程创新技术改造的对象之一。在乡村振兴战略背景下，随着乡村产业全链条升级和农村生态环境要求的不断提升，土地利用功能的转变和升级势在必行，这是优化农村土地资源配置、推进农业农村现代化和提升农村人居环境的实施路径和重要抓手。
随着乡村振兴战略的提出与实施，学术界围绕相关问题展开研究。关于乡村振兴与土地利用功能，已有文献表明，土地利用功能转变能够促进乡村振兴[1−5]，同时，乡村振兴也有助于土地利用功能转变，因此，二者存在耦合协调关系[6−10]。关于乡村振兴与农业工程科技创新，有学者认为，农业工程科技创新能够促进农业农村经济的发展[11]，推进农业绿色发展[12]，从而为乡村振兴战略实施提供有力支撑，农业工程科技创新与农业现代化之间也存在着相互促进关系[13]，而农业现代化则是乡村振兴的产业基础。还有学者研究土地利用功能之间的关系，主要是土地利用功能转型的耦合协调、时空格局和生态环境效应分析[14−17]。
总体来说，学术界关于乡村振兴与土地利用功能转变的研究较充分，关于乡村振兴与农业工程科技创新的研究略显单薄，没有对农业工程科技创新与土地利用功能转变之间的关系展开研究，更没有文献研究三者之间的关系。乡村振兴战略的实施和农业工程科技创新，都离不开土地功能的转型升级和对土地的科学使用，为此本文将农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴纳入一个系统，研究三者之间的相互关系。
一、 机理分析与指标构建
（一） 机理分析
随着乡村振兴战略的实施，乡村经济实力不断壮大，居民文化素养不断提升，为农业工程科技创新和成果应用奠定经济基础并提供人力资源保障，同时，伴随着乡村振兴，数字技术在乡村逐步普及，有助于提升农业机械的数智化水平；乡村振兴将带来更多的就业机会，更多的农村居民从事第二、三产业，原来用于农作物种植的土地会部分转为农产品加工业、旅游业用地，旅游业的发展又会促进人们对生态保护和公共设施建设的重视，带来生态用地和公共设施用地的增加，这些都会促进土地利用功能的转变。
乡村振兴的关键是产业振兴，产业振兴的第一推动力是科技进步，农业工程科技创新可以提高农业全要素生产率和资源利用率，加快农业发展方式转变，实现农业现代化，助推乡村产业振兴；农业工程科技创新通过提升农业生产能力，可以腾出更多的土地作为乡村生活用地和生态用地，另外，农业水土工程科技创新也有助于改善生态环境，增加生态用地，实现土地利用功能转变。
土地利用功能的转变和升级，有助于最大程度挖掘土地价值，合理配置土地资源用作乡村旅游业和休闲农业用地、生态用地和生活用地，促进乡村产业振兴、生态振兴和文化振兴；土地利用功能转变还有助于实现土地的集中化和规模化经营，为农业机械化耕作和农业智能装备的普及使用创造条件，有利于农业工程科技创新及成果推广。
总之，农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴三个子系统两两之间协调并进、共同发展，可以形成良性与高效的耦合协调关系。
（二） 指标构建
为研究农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴之间的耦合协调关系，参考《乡村振兴战略规划（2018—2022年）》及相关文献[18−23]，构建指标体系，见表1。
表 1 农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴评价指标体系子系统 一级指标 二级指标 指标测量 单位 属性 农业工程科
技创新系统农田基础
设施工程耕地灌溉率 耕地灌溉面积/耕地面积 % + 节水灌溉面积占比 节水灌溉面积/耕地灌溉面积 % + 除涝面积占比 除涝面积/耕地面积 % + 水土流失治理面积占比 水土流失治理面积/土地总面积 % + 农业机械
化工程人均农业机械总动力 农业机械总动力/第一产业从业人数 kW/人 + 人均农用机械数量 （大中型拖拉机数+小型拖拉机数+
联合收割机数+插秧机数）/
第一产业从业人数台/人 + 主机与配套农具数量比 （大中型拖拉机数+小型拖拉机数+
联合收割机数+插秧机数）/
拖拉机配套农具数/ − 机耕面积占比 机耕面积/耕地面积 % + 农业投入
品减量提
效工程单位面积农用化肥施用量 农用化肥施用量/耕地面积 t/hm2 − 单位面积农药施用量 农药施用量/耕地面积 t/hm2 − 单位面积农用柴油使用量 农用柴油使用量/耕地面积 t/hm2 − 单位面积农用塑料薄膜使用量 农用塑料薄膜使用量/耕地面积 t/hm2 − 农业数字
化工程农村互联网普及率 农村互联网宽带接入用户数/农村总户数 % + 淘宝村数量占比 淘宝村数量/行政村总数量 % + 农产品网络零售额占
第一产业增加值比率农产品网络零售额/第一产业增加值 % + 土地利用功
能转变系统生产功能 地均粮食产量 粮食总产量/粮食播种面积 t/hm2 + 地均种植业总产值 种植业总产值/耕地面积 元/hm2 + 粮食播种面积比率 粮食播种面积/耕地面积 % + 土地垦殖率 耕地面积/土地总面积 % + 生活功能 农村居民人均居住面积 农村居民居住面积/乡村人口 m2/人 + 村庄用地面积占比 村庄用地面积/城镇村及工矿用地面积 % + 风景名胜用地面积占比 风景名胜用地面积/城镇村及工矿用地面积 % + 农村道路用地面积占比 农村道路用地面积/交通运输用地面积 % + 生态功能 森林覆盖率 林地面积/土地总面积 % + 草地覆盖率 草地面积/土地总面积 % + 湿地覆盖率 湿地面积/土地总面积 % + 园地覆盖率 园地面积/土地总面积 % + 乡村振
兴系统产业兴旺 第一产业增加值占比 第一产业增加值/GDP % + 第一产业劳动生产率 第一产业增加值/第一产业从业人数 元/人 + 农产品出口额占第一
产业增加值比率农产品出口额/第一产业增加值 % + 休闲农业和乡村旅游收入占比 休闲农业和乡村旅游收入/旅游总收入 % + 生态宜居 农村卫生厕所普及率 拥有卫生厕所的农村住户数/农村总户数 % + 实施生活垃圾无害化
处理的行政村比率实施生活垃圾无害化处理的
行政村数量/行政村总数量% + 畜禽粪污综合利用率 （粪便处理量+沼气发电量+生物肥料产量+
其他利用量）/畜禽粪便产生量% + 农村每千人口卫生技术人员数 农村卫生技术人员数/乡村人口 人 + 乡风文明 农村居民教育文化娱乐支出占比 农村居民教育文化娱乐支出/
农村居民消费总支出% + 农村居民平均受教育年限 （小学总人数×6+初中总人数×9+
高中总人数×12+大专及以上总人数×16）/
6岁及以上乡村人口数年 + 乡镇文化站覆盖率 乡镇文化站机构数/乡镇个数 % + 农村义务教育学校专任教师本科
以上学历比率农村义务教育学校专任教师本科以上
学历数/农村义务教育学校专任教师数% + 乡村振
兴系统治理有效 村庄规划编制覆盖率 编制规划的村庄面积/村庄总面积 % + 村党组织书记兼任村委会
主任的村占比村党组织书记兼任村委会主
任的村数量/行政村总数量% + 农村最低生活保障平均标准 农村最低生活保障支出/
农村居民最低生活保障人数元/人·年 + 开展村庄整治的行政村占比 开展村庄整治的行政村数量/行政村总数量 % + 生活富裕 城乡居民收入比 城镇居民人均可支配收入/
农村居民人均可支配收入/ − 农村居民恩格尔系数 农村居民人均食品消费支出/
农村居民人均总消费支出% − 人均乡村消费品零售额 乡村消费品零售总额/乡村人口 元/人 + 农村居民每百户家用汽车拥有量 农村居民家用汽车拥有量/农村总户数 辆/户 + 二、 研究方法与数据来源
（一） 研究方法
1. 熵值法
（1）构建原始数据矩阵
$ {\left({{x}}_{{i}{j}}\right)}_{{m}{n}} $ ，m表示地区个数，n表示指标个数，其中：$ {{x}}_{{i}{j}} $ 表示第i个地区第j项指标值（i=1, 2, …, m; j=1, 2, …, n）。（2）对原始数据进行标准化处理。
$$ {{{\text{y}}_{_{ij}}} = \frac{{{x_{ij}} - \min ({x_j})}}{{\max ({x_j}) - \min ({x_j})}}} \quad{{x}}_{{i}{j}} 为正向指标 $$ (1) $$ {y_{ij}=\frac{\text{max}({{x}}_{{j}}{{)-x}}_{{ij}}}{\mathrm{max}({x}_{j})-\mathrm{min}({x}_{j})}}\quad {{x}}_{{i}{j}} 为负向指标 $$ (2) （3）为消除标准化处理后出现0值带来的影响，将标准化数据整体平移0.0001个单位。
$$ {h_{ij}} = {y_{ij}} + 0.0001 $$ (3) （4）计算第i个地区第j项指标的贡献度
$ {{p}}_{{i}{j}} $ 。$$ {{{p}}_{{{ij}}}} = \frac{{{h_{ij}}}}{{\sum\limits_{i = 1}^m {{h_{ij}}} }} $$ (4) （5）计算第j项指标下的熵值
$ {{e}}_{{j}} $ 。$$ {{{e}}_j} = - k\sum\limits_{i = 1}^{{m}} {{p_{ij}}} (\ln {p_{ij}}) \text{，} {\text{k}} = 1/\ln m $$ (5) （6）计算第j项指标的差异系数
$ {{d}}_{{j}} $ 。$$ {{\text{d}}_j} = 1 - {e_j} $$ (6) （7）计算权重
$ {{w}}_{{j}} $ 。$$ {{{w}}_{{j}}} = \dfrac{{{{{d}}_j}}}{{\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^n {{d_j}} }} $$ (7) （8）计算综合发展指数
$ {{U}}_{{i}{j}} $ 。$$ {{U}}_{{i}{j}}=\sum _{{j}=1}^{{n}}{{w}}_{{j}}{{y}}_{{i}{j}} $$ (8) 2. 耦合协调模型
本文引入耦合概念，研究农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴三个系统之间的相互关系。
$ U_1$ 、$ U_2$ 和$ U_3$ 分别为上述三个系统的综合发展指数，C为三个系统的耦合度，构建如下耦合度测量模型：$$ C = \frac{{3\sqrt[3]{{{U_1}{U_2}{U_3}}}}}{{{U_1} + {U_2} + {U_3}}} $$ (9) 式（9）中C的取值范围是[0,1]，其值越大，说明三个系统之间的相互作用越强。耦合虽反映了系统之间相互影响程度的大小，但忽视了系统内部要素之间的作用关系，为此，本文引入协调度，以反映三个系统的协调程度。D为协调度，其计算公式如下：
$$ D=\sqrt{C\times T}\; \ \ \ \ T=\text{α}U_1+\text{β}U_2+\text{γ}U_3 $$ (10) 式（10）中T为三个系统的综合协调发展指数，α、β、γ分别为三个系统的待定系数，本文假定上述三个系统同等重要，故α=β=γ=1/3。式（10）中D的取值范围是[0,1]，其值越大，说明三系统的协调程度越好。将三系统的协调程度划分为10个等级[24]，见表2。
表 2 协调度等级划分情况协调度D 协调等级 协调度D 协调等级 0<D≤0.1 极度失调 0.5<D≤0.6 勉强协调 0.1<D≤0.2 严重失调 0.6<D≤0.7 初级协调 0.2<D≤0.3 中度失调 0.7<D≤0.8 中级协调 0.3<D≤0.4 轻度失调 0.8<D≤0.9 良好协调 0.4<D≤0.5 濒临失调 0.9<D≤1 优质协调 3. 空间自相关模型
本文借用空间自相关分析来研究三系统耦合协调发展的空间分布关联性。空间自相关包括全局空间自相关和局部空间自相关，前者主要反映空间上的总体相关程度，分析是否存在聚集现象，用全局莫兰指数（Global Moran’ s I，GMI）进行测度，后者主要说明某一地区与其邻近地区的空间相关程度，用局部莫兰指数（Local Moran’ s I，LMI）进行测度，计算公式分别如下：
$$\begin{split} &GMI = \dfrac{{\sum\limits_{i = 1}^n {\sum\limits_{j = 1}^n {{w_{ij}}({X_i} - \bar X)({X_j} - \bar X)} } }}{{{S^2}\sum\limits_{i = 1}^n {\sum\limits_{{{j}} = 1}^n {{w_{ij}}} } }} \\ &{S^2} = \frac{1}{n}{\sum\limits_{i = 1}^n {({X_i} - \bar X)} ^2} \end{split}$$ (11) $$ LM{I_i} = \frac{{({X_i} - \bar X)\sum\limits_{j = 1}^n {{w_{ij}}({{\text{X}}_{{j}}} - \bar X)} }}{{{{\text{S}}^2}}} $$ (12) 式（11）中S为协调度的标准差，n代表地区个数，
$ {{{X}}_{{i}}} $ 、$ {{{X}}_{{j}}} $ 为样本值，$ \bar X $ 为样本均值。$ {{w}}_{{i}{j}} $ 代表空间权重矩阵，采用01邻接矩阵，即若区域i和区域j有公共边界或节点，则$ {{{w}}_{{{ij}}}} = 1 $ ，反之$ {{{w}}_{{{ij}}}} = 0 $ 。当GMI>0时，说明呈现空间正相关，数值越大空间相关性越强，空间集聚性越显著，当GMI<0时，说明呈现空间负相关，数值越小空间差异越大，当GMI=0时，说明呈现空间随机分布。当LMI>0时，说明该地区及其周边地区均是高值或低值，当LMI<0时，说明该地区是高值但周边地区是低值或该地区是低值但周边地区是高值[25]。（二） 数据来源与处理
论文选取我国30个省区市（不含西藏和港澳台地区）2011—2022年共12年的相关数据，数据来源于国家及各省区市统计年鉴、统计公报，《中国农村统计年鉴》《中国国土资源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国城乡建设统计年鉴》《中国社会统计年鉴》《中国农产品加工业年鉴》《中国农业农村统计摘要》《中国农业统计资料》《中国农村经营管理统计年报》《交通运输行业发展统计公报》《中国淘宝村研究报告》《第三次全国国土调查数据报告》《中国互联网络发展状况统计报告》，农业农村部、自然资源部官网以及各省区市相关部门官网，Wind数据库与中经网数据库。个别缺失数据采用插值法补齐。
三、 研究结果与分析
（一） 发展指数分析
1. 时序变化分析
2011—2022年，我国农业工程科技创新、土地利用功能转变和乡村振兴发展指数均呈上升态势，三系统均处于稳步发展状态。但是到2022年，三系统指数值均不高，说明三大系统仍存在巨大的发展空间（图1）。乡村振兴指数值高于其他两个系统，乡村振兴发展程度较高，农业工程科技创新指数值在2018年后超过土地利用功能转变指数值，且逼近乡村振兴指数值，表明我国在农业工程科技创新领域取得显著成效。
农业工程科技创新发展指数值2022年比2011年增长了107.69%，增幅最大，自2004年《中华人民共和国农业机械化促进法》实施以后，国家对农业工程科技创新的高度重视，2013年中国农业科学院科技创新工程启动实施，极大促进了农业工程领域的科技创新。土地利用功能转变发展指数值2022年比2011年增长了25.68%，增幅最小，由于信息不对称等因素造成土地流转不顺畅、部分农村地区第二、三产业发展程度不高导致吸纳就业不足等，致使土地利用功能转变进展缓慢。乡村振兴发展指数值2022年比2011年增长了65.92%，且发展最好，这得益于我国21世纪以来的经济快速发展和城市对乡村的支持，特别是2017年党的十九大报告提出乡村振兴战略，坚持农业农村优先发展，乡村振兴全面稳步推进。
2. 空间演变分析
农业工程科技创新发展指数处于0.2~0.3的2011年只有江苏、北京和天津；2016年增加了安徽、河南、山东、天津和河北，延伸到中部地区，江苏和浙江则超过了0.3；到2022年，处于0.2~0.3的有9个地区， 0.3~0.4的有6个地区，进一步拓展到中西部地区，广东、江苏和浙江分别超过了0.5、0.6和0.7，总体来看，东部发达地区经济发展水平更高，对农业工程科技创新投入力度更大，其创新水平也更高。
土地利用功能转变发展指数大于0.2的地区2011年有6个，其中西部5个、东部1个；2016年增加到9个，其中西部6个、东部3个；到2022年增加到18个，其中西部7个、中部3个、东北1个、东部7个，虽然东部地区后来赶上，但总体来看，西部地区发展稍好，尤其是内蒙古和青海，三年指数均位列第一第二，这可能与西部地区人口密度低、土地承载压力小，从而土地转型相对容易有关。
乡村振兴发展指数大于0.2的地区2011年有9个，其中东部7个、东北2个；2016年有19个，其中东部10个、中部2个、西部5个，东北2个，2022年东部地区以及黑龙江、辽宁、湖北等地超过了0.3，上海和北京三年均分别位列第一、第二，东部发展最好，东北次之，中西部紧接其后。东部经济发达，乡村更加繁荣，东北是重要的粮食主产区，农业发达，良好的产业基础更好的推动了乡村振兴，中西部经济相对欠发达，影响了乡村振兴的步伐。
（二） 耦合协调分析
1. 时序变化分析
2011—2022年，我国农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴协调度值呈稳步上升态势，三系统协调发展程度有所提升，但协调水平不高，2011年处于轻度失调阶段，2012—2021年处于濒临失调阶段，2022年也才逼近勉强协调阶段，三系统形成了微弱的协同发展内生动力（图1），为节省篇幅，各地区协调度值在此不列出。农业工程科技创新、土地利用功能转变和乡村振兴三大领域虽均取得了阶段性成效，但仍存在诸多问题，如农业机械装备信息化、智能化水平以及设施农业机械化率均有待提升，土地流转不畅、转型利用困难，乡村第二、三产业基础薄弱等，制约着三大系统高水平协调发展。
2. 空间演变分析
计算得出2011—2022年农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴协调度（表3）。2011年只有上海处于勉强协调阶段，这与其城市经济发达、城市支持农村发展有较大关系，当年其乡村振兴发展指数就达到了全国最高的0.57。2014年勉强协调仍只有上海，但濒临失调的地区由2011年的11个上升至18个，且东部全部转为濒临失调。2017年乡村振兴战略的提出与实施是一个分界点。2018年勉强协调地区上升至6个，全部集中于东部，2014年轻度失调的地区中除贵州与云南外，2018年全部上升为濒临失调，到2022年勉强协调地区上升至11个，东部全部进入勉强协调阶段，浙江更是迈入初级协调阶段，轻度失调则减少至云南1个地区。其原因主要是乡村振兴战略的实施，东部地区经济实力较强，进一步加大农村资源投入，农业工程科技创新水平进一步提升，农业产出率不断提高，刺激土地流转和功能转变，农村数字化取得新进展，农村第二、三产业蓬勃发展，乡村振兴取得新成效，促成三大系统协调发展水平不断提升。
表 3 2011—2022年农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴协调度地区 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 全国 0.394 0.400 0.407 0.418 0.425 0.434 0.444 0.457 0.471 0.482 0.490 0.499 北京 0.498 0.493 0.497 0.495 0.462 0.466 0.478 0.501 0.526 0.533 0.537 0.547 天津 0.445 0.448 0.448 0.455 0.460 0.465 0.474 0.484 0.496 0.505 0.507 0.530 河北 0.434 0.435 0.447 0.454 0.460 0.467 0.480 0.491 0.505 0.513 0.517 0.525 山西 0.362 0.366 0.375 0.380 0.388 0.393 0.393 0.402 0.411 0.424 0.431 0.437 内蒙古 0.418 0.426 0.432 0.444 0.453 0.457 0.462 0.472 0.481 0.493 0.501 0.506 辽宁 0.408 0.410 0.413 0.423 0.432 0.440 0.442 0.449 0.451 0.457 0.467 0.472 吉林 0.368 0.370 0.381 0.388 0.396 0.406 0.411 0.416 0.421 0.427 0.435 0.440 黑龙江 0.416 0.422 0.428 0.441 0.447 0.456 0.467 0.489 0.493 0.502 0.510 0.519 上海 0.510 0.513 0.515 0.526 0.530 0.534 0.540 0.548 0.562 0.567 0.572 0.579 江苏 0.437 0.446 0.452 0.469 0.489 0.503 0.523 0.543 0.564 0.570 0.580 0.591 浙江 0.438 0.447 0.460 0.471 0.492 0.508 0.532 0.566 0.607 0.618 0.626 0.642 安徽 0.369 0.373 0.397 0.412 0.420 0.420 0.426 0.438 0.449 0.467 0.476 0.483 福建 0.411 0.429 0.442 0.452 0.464 0.474 0.491 0.511 0.543 0.553 0.560 0.572 江西 0.370 0.378 0.378 0.380 0.391 0.400 0.409 0.420 0.429 0.439 0.447 0.452 山东 0.436 0.440 0.451 0.458 0.466 0.478 0.491 0.502 0.516 0.524 0.527 0.539 河南 0.372 0.375 0.380 0.397 0.407 0.416 0.427 0.440 0.453 0.459 0.469 0.480 湖北 0.386 0.395 0.402 0.417 0.424 0.431 0.440 0.451 0.465 0.471 0.478 0.486 湖南 0.380 0.386 0.395 0.401 0.408 0.417 0.426 0.434 0.451 0.466 0.474 0.479 广东 0.392 0.399 0.402 0.418 0.436 0.454 0.473 0.495 0.531 0.551 0.571 0.588 广西 0.356 0.363 0.372 0.381 0.389 0.401 0.408 0.420 0.444 0.454 0.461 0.469 海南 0.415 0.430 0.422 0.432 0.438 0.457 0.466 0.475 0.487 0.503 0.513 0.530 重庆 0.350 0.357 0.368 0.382 0.389 0.399 0.408 0.419 0.433 0.440 0.454 0.460 四川 0.364 0.369 0.381 0.389 0.401 0.408 0.418 0.426 0.446 0.455 0.459 0.465 贵州 0.308 0.323 0.328 0.337 0.346 0.353 0.368 0.379 0.395 0.412 0.420 0.428 云南 0.302 0.313 0.319 0.328 0.337 0.344 0.348 0.359 0.377 0.384 0.388 0.389 陕西 0.387 0.388 0.395 0.401 0.409 0.417 0.423 0.436 0.446 0.462 0.469 0.476 甘肃 0.393 0.399 0.405 0.416 0.425 0.434 0.446 0.458 0.464 0.475 0.485 0.490 青海 0.362 0.377 0.387 0.401 0.411 0.421 0.422 0.437 0.449 0.467 0.475 0.483 宁夏 0.371 0.372 0.372 0.398 0.402 0.410 0.415 0.431 0.439 0.455 0.461 0.468 新疆 0.352 0.362 0.365 0.380 0.387 0.393 0.400 0.404 0.408 0.414 0.423 0.434 2022年黑龙江和内蒙古均达到了勉强协调，这是因为黑龙江粮食总产连续十余年全国第一，第一产业基础良好，内蒙古草地面积大，羊肉产量全国第一，绿色食品标准化基地面积位列前茅，农作物耕种收综合机械化水平稳步提升，推动协调发展程度的不断提升。2022年初级协调和轻度失调地区各1个，濒临失调和勉强协调地区各17个和11个，协调阶段呈现与正态分布相似的两头小、中间大的“椭球形”特征；东部地区协调阶段高、中西部地区协调阶段低，呈现与经济发展程度大体一致的“东高—中西低”空间布局。
（三） 空间自相关分析
1. 全局空间自相关分析
利用ArcGIS10.8软件计算2011—2022年耦合协调度全局莫兰指数值（表4）。2011—2022年，全局莫兰指数值全部大于0，且Z值均大于2.58、P值均小于0.01，均通过显著性检验，三系统耦合协调度呈空间正相关，耦合协调发展存在一定的空间集聚特征。在市场经济环境下，资源和信息具有流动性，地方政府和市场主体之间存在竞争关系，地区经济发展必然会刺激邻近地区效仿和追赶。在国家加大农业工程科技创新投入、出台农村发展倾斜政策的同时，各地积极响应，加上邻近地区在经济发展、资源禀赋、地貌环境、民风民俗等方面存在一定相似性，使得这些地区在农村资源投入和乡村发展方面存在一定的趋同性，造成耦合协调发展在空间上呈现一定程度的集聚性。GMI值不大且呈下降趋势，说明三系统耦合协调发展的空间集聚程度不高，且集聚程度越来越低，呈现一定的空间随机分布状态。
表 4 2011—2022年耦合协调度全局莫兰指数年份 GMI Z值 P值 2011 0.404463 5.809745 0.000000 2012 0.367689 5.299716 0.000000 2013 0.393819 5.638498 0.000000 2014 0.374903 5.389218 0.000000 2015 0.340320 4.933671 0.000001 2016 0.305822 4.469316 0.000008 2017 0.288169 4.221388 0.000024 2018 0.273840 4.031825 0.000055 2019 0.244126 3.654000 0.000258 2020 0.230755 3.480133 0.000501 2021 0.215379 3.282274 0.001030 2022 0.213142 3.251209 0.001149 2. 局部空间自相关分析
利用ArcGIS10.8软件计算2011、2014、2018、20224年耦合协调度局部莫兰指数值，并根据类型列表（表5）。显著地区的数量从2011年的18个减少到2014年的14个，再减少到2018和2022年的10个，空间集聚程度不断降低。H—H集聚主要分布在东部地区和辽宁、内蒙古，东部地区经济基础好，乡村经济繁荣，协调发展水平较高，地区之间存在较大空间相关性，处于H—H集聚区。辽宁、内蒙古与北京、天津距离较近，北京、天津较高水平的耦合协调发展产生了“溢出效应”和正向辐射作用，带动这两个地区步入H—H集聚区。但2014年之后，随着京津冀协同发展战略的深入实施，辽宁和内蒙古可能被界定为区域外的合作伙伴，经济溢出效应相应减弱。此外，随着现代通信技术的发展和应用，信息和知识的传播不再受限于物理距离，传统意义上的空间溢出效应也会受到一定程度的影响，这导致内蒙古和辽宁先后退出H—H集聚区。上海、浙江、江苏四年都处于H—H集聚区，这3个地区是我国经济最发达的地区之一，城乡差距较小，协调发展程度较高。
表 5 耦合协调度局部空间自相关类型分布类型 2011 2014 2018 2022 显著H—H区 上海、浙江、江苏、山东、河北、
天津、北京、内蒙古、辽宁上海、浙江、江苏、山东、
河北、天津、辽宁上海、浙江、江苏、
山东上海、浙江、江苏、
福建显著H—L区 ／ ／ ／ ／ 显著L—H区 安徽、山西、吉林 安徽、山西 安徽、江西 安徽、江西 显著L—L区 四川、云南、重庆、
贵州、湖南、广西四川、云南、重庆、
贵州、广西四川、云南、重庆、
贵州四川、云南、重庆、
贵州数据缺失地区 西藏、台湾、香港、澳门 西藏、台湾、香港、澳门 西藏、台湾、香港、
澳门西藏、台湾、香港、
澳门非显著区 其他省区市 其他省区市 其他省区市 其他省区市 L—L集聚主要分布在西部地区和中部的湖南省，这些地区区位优势不明显，部分地区地理条件不佳，经济实力较弱，对乡村发展支持力度欠缺，农村第二、三产业相对落后，乡村振兴步伐滞后于东部地区，耦合协调发展水平不高，并在空间上呈现L—L集聚特征。L—H集聚分布在安徽、山西、吉林、江西4省，其主要原因是其周边发达地区“虹吸效应”较强，即发达地区依靠其区位或经济优势等，吸走周边欠发达地区的人才、资金等资源，形成发达地区优势更明显、欠发达地区资源更短缺的局面。北京和天津经济发达，创新链与产业链完善，对山西、吉林形成较强的“虹吸效应”。安徽和江西紧邻长三角地区和广东、福建沿海发达地区，虽然自身取得一定的发展，但还是经不住周边发达地区强大的“虹吸效应”，造成资源流失，形成L—H集聚。
四、 结论与政策建议
（一） 研究结论
2011—2022年，我国农业工程科技创新、土地利用功能转变和乡村振兴均处于稳步发展状态，其中农业工程科技创新发展速度最快，土地利用功能转型速度最慢，乡村振兴发展程度最高。三系统协调度值稳步上升，但协调水平不高。2011与2014年，只有上海处于勉强协调阶段，2018年勉强协调地区上升至6个，2022年浙江迈入初级协调阶段，全国协调度呈现两头小、中间大的“椭球形”特征和“东高—中西低”的空间布局。
2011—2022年，三系统协调度呈空间正相关，协调发展存在一定的空间集聚特征，但集聚程度不高且越来越低。H—H集聚2011年分布在东部和辽宁、内蒙古，到2022年只分布于东部发达地区，L—L集聚主要分布在西部，L—H集聚分布在安徽、山西、吉林、江西，2022年只分布于安徽、江西，安徽则四年都处于L—H集聚状态。
（二） 政策建议
持续加大农业工程科技创新投入力度，强化关键技术攻关，提升机械装备智能化水平，构建全程机械化整体解决方案和技术体系。盘活闲置土地资源，借助互联网、数字技术，构建推广土地流转平台，规范流转程序，推动土地生产、生活、生态功能协同发展。发展特色农业，坚持工业反哺农业，发展农村第二、三产业，培育电商带头人，持续推进乡村振兴。
坚持农业现代化和农村现代化一体设计、一并推进原则，在加快农业工程科技创新的同时，科学合理转变土地功能，提升农村产业结构，提高农产品附加值，改善农村生态环境，增加农村公共产品供给，推动农村经济社会全面发展，实现农业工程科技创新、土地利用功能转变和乡村振兴更高水平的协调发展。
在东部地区培育更多的H—H集聚点，利用其“溢出效应”和正向辐射作用，带动周边地区步入高水平协调发展阶段。欠发达地区应发展特色农产品生产加工业，借助数字金融缓解融资难题，依托电商平台缓解销售困境，助力乡村产业发展。进一步加大对欠发达地区农村发展的支持力度，缩小地区差距，在不同地区间实现更加均衡发展，推进共同富裕。
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表 1 农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴评价指标体系
子系统 一级指标 二级指标 指标测量 单位 属性 农业工程科
技创新系统农田基础
设施工程耕地灌溉率 耕地灌溉面积/耕地面积 % + 节水灌溉面积占比 节水灌溉面积/耕地灌溉面积 % + 除涝面积占比 除涝面积/耕地面积 % + 水土流失治理面积占比 水土流失治理面积/土地总面积 % + 农业机械
化工程人均农业机械总动力 农业机械总动力/第一产业从业人数 kW/人 + 人均农用机械数量 （大中型拖拉机数+小型拖拉机数+
联合收割机数+插秧机数）/
第一产业从业人数台/人 + 主机与配套农具数量比 （大中型拖拉机数+小型拖拉机数+
联合收割机数+插秧机数）/
拖拉机配套农具数/ − 机耕面积占比 机耕面积/耕地面积 % + 农业投入
品减量提
效工程单位面积农用化肥施用量 农用化肥施用量/耕地面积 t/hm2 − 单位面积农药施用量 农药施用量/耕地面积 t/hm2 − 单位面积农用柴油使用量 农用柴油使用量/耕地面积 t/hm2 − 单位面积农用塑料薄膜使用量 农用塑料薄膜使用量/耕地面积 t/hm2 − 农业数字
化工程农村互联网普及率 农村互联网宽带接入用户数/农村总户数 % + 淘宝村数量占比 淘宝村数量/行政村总数量 % + 农产品网络零售额占
第一产业增加值比率农产品网络零售额/第一产业增加值 % + 土地利用功
能转变系统生产功能 地均粮食产量 粮食总产量/粮食播种面积 t/hm2 + 地均种植业总产值 种植业总产值/耕地面积 元/hm2 + 粮食播种面积比率 粮食播种面积/耕地面积 % + 土地垦殖率 耕地面积/土地总面积 % + 生活功能 农村居民人均居住面积 农村居民居住面积/乡村人口 m2/人 + 村庄用地面积占比 村庄用地面积/城镇村及工矿用地面积 % + 风景名胜用地面积占比 风景名胜用地面积/城镇村及工矿用地面积 % + 农村道路用地面积占比 农村道路用地面积/交通运输用地面积 % + 生态功能 森林覆盖率 林地面积/土地总面积 % + 草地覆盖率 草地面积/土地总面积 % + 湿地覆盖率 湿地面积/土地总面积 % + 园地覆盖率 园地面积/土地总面积 % + 乡村振
兴系统产业兴旺 第一产业增加值占比 第一产业增加值/GDP % + 第一产业劳动生产率 第一产业增加值/第一产业从业人数 元/人 + 农产品出口额占第一
产业增加值比率农产品出口额/第一产业增加值 % + 休闲农业和乡村旅游收入占比 休闲农业和乡村旅游收入/旅游总收入 % + 生态宜居 农村卫生厕所普及率 拥有卫生厕所的农村住户数/农村总户数 % + 实施生活垃圾无害化
处理的行政村比率实施生活垃圾无害化处理的
行政村数量/行政村总数量% + 畜禽粪污综合利用率 （粪便处理量+沼气发电量+生物肥料产量+
其他利用量）/畜禽粪便产生量% + 农村每千人口卫生技术人员数 农村卫生技术人员数/乡村人口 人 + 乡风文明 农村居民教育文化娱乐支出占比 农村居民教育文化娱乐支出/
农村居民消费总支出% + 农村居民平均受教育年限 （小学总人数×6+初中总人数×9+
高中总人数×12+大专及以上总人数×16）/
6岁及以上乡村人口数年 + 乡镇文化站覆盖率 乡镇文化站机构数/乡镇个数 % + 农村义务教育学校专任教师本科
以上学历比率农村义务教育学校专任教师本科以上
学历数/农村义务教育学校专任教师数% + 乡村振
兴系统治理有效 村庄规划编制覆盖率 编制规划的村庄面积/村庄总面积 % + 村党组织书记兼任村委会
主任的村占比村党组织书记兼任村委会主
任的村数量/行政村总数量% + 农村最低生活保障平均标准 农村最低生活保障支出/
农村居民最低生活保障人数元/人·年 + 开展村庄整治的行政村占比 开展村庄整治的行政村数量/行政村总数量 % + 生活富裕 城乡居民收入比 城镇居民人均可支配收入/
农村居民人均可支配收入/ − 农村居民恩格尔系数 农村居民人均食品消费支出/
农村居民人均总消费支出% − 人均乡村消费品零售额 乡村消费品零售总额/乡村人口 元/人 + 农村居民每百户家用汽车拥有量 农村居民家用汽车拥有量/农村总户数 辆/户 + 
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表 2 协调度等级划分情况
协调度D 协调等级 协调度D 协调等级 0<D≤0.1 极度失调 0.5<D≤0.6 勉强协调 0.1<D≤0.2 严重失调 0.6<D≤0.7 初级协调 0.2<D≤0.3 中度失调 0.7<D≤0.8 中级协调 0.3<D≤0.4 轻度失调 0.8<D≤0.9 良好协调 0.4<D≤0.5 濒临失调 0.9<D≤1 优质协调
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表 3 2011—2022年农业工程科技创新、土地利用功能转变与乡村振兴协调度
地区 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 全国 0.394 0.400 0.407 0.418 0.425 0.434 0.444 0.457 0.471 0.482 0.490 0.499 北京 0.498 0.493 0.497 0.495 0.462 0.466 0.478 0.501 0.526 0.533 0.537 0.547 天津 0.445 0.448 0.448 0.455 0.460 0.465 0.474 0.484 0.496 0.505 0.507 0.530 河北 0.434 0.435 0.447 0.454 0.460 0.467 0.480 0.491 0.505 0.513 0.517 0.525 山西 0.362 0.366 0.375 0.380 0.388 0.393 0.393 0.402 0.411 0.424 0.431 0.437 内蒙古 0.418 0.426 0.432 0.444 0.453 0.457 0.462 0.472 0.481 0.493 0.501 0.506 辽宁 0.408 0.410 0.413 0.423 0.432 0.440 0.442 0.449 0.451 0.457 0.467 0.472 吉林 0.368 0.370 0.381 0.388 0.396 0.406 0.411 0.416 0.421 0.427 0.435 0.440 黑龙江 0.416 0.422 0.428 0.441 0.447 0.456 0.467 0.489 0.493 0.502 0.510 0.519 上海 0.510 0.513 0.515 0.526 0.530 0.534 0.540 0.548 0.562 0.567 0.572 0.579 江苏 0.437 0.446 0.452 0.469 0.489 0.503 0.523 0.543 0.564 0.570 0.580 0.591 浙江 0.438 0.447 0.460 0.471 0.492 0.508 0.532 0.566 0.607 0.618 0.626 0.642 安徽 0.369 0.373 0.397 0.412 0.420 0.420 0.426 0.438 0.449 0.467 0.476 0.483 福建 0.411 0.429 0.442 0.452 0.464 0.474 0.491 0.511 0.543 0.553 0.560 0.572 江西 0.370 0.378 0.378 0.380 0.391 0.400 0.409 0.420 0.429 0.439 0.447 0.452 山东 0.436 0.440 0.451 0.458 0.466 0.478 0.491 0.502 0.516 0.524 0.527 0.539 河南 0.372 0.375 0.380 0.397 0.407 0.416 0.427 0.440 0.453 0.459 0.469 0.480 湖北 0.386 0.395 0.402 0.417 0.424 0.431 0.440 0.451 0.465 0.471 0.478 0.486 湖南 0.380 0.386 0.395 0.401 0.408 0.417 0.426 0.434 0.451 0.466 0.474 0.479 广东 0.392 0.399 0.402 0.418 0.436 0.454 0.473 0.495 0.531 0.551 0.571 0.588 广西 0.356 0.363 0.372 0.381 0.389 0.401 0.408 0.420 0.444 0.454 0.461 0.469 海南 0.415 0.430 0.422 0.432 0.438 0.457 0.466 0.475 0.487 0.503 0.513 0.530 重庆 0.350 0.357 0.368 0.382 0.389 0.399 0.408 0.419 0.433 0.440 0.454 0.460 四川 0.364 0.369 0.381 0.389 0.401 0.408 0.418 0.426 0.446 0.455 0.459 0.465 贵州 0.308 0.323 0.328 0.337 0.346 0.353 0.368 0.379 0.395 0.412 0.420 0.428 云南 0.302 0.313 0.319 0.328 0.337 0.344 0.348 0.359 0.377 0.384 0.388 0.389 陕西 0.387 0.388 0.395 0.401 0.409 0.417 0.423 0.436 0.446 0.462 0.469 0.476 甘肃 0.393 0.399 0.405 0.416 0.425 0.434 0.446 0.458 0.464 0.475 0.485 0.490 青海 0.362 0.377 0.387 0.401 0.411 0.421 0.422 0.437 0.449 0.467 0.475 0.483 宁夏 0.371 0.372 0.372 0.398 0.402 0.410 0.415 0.431 0.439 0.455 0.461 0.468 新疆 0.352 0.362 0.365 0.380 0.387 0.393 0.400 0.404 0.408 0.414 0.423 0.434
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表 4 2011—2022年耦合协调度全局莫兰指数
年份 GMI Z值 P值 2011 0.404463 5.809745 0.000000 2012 0.367689 5.299716 0.000000 2013 0.393819 5.638498 0.000000 2014 0.374903 5.389218 0.000000 2015 0.340320 4.933671 0.000001 2016 0.305822 4.469316 0.000008 2017 0.288169 4.221388 0.000024 2018 0.273840 4.031825 0.000055 2019 0.244126 3.654000 0.000258 2020 0.230755 3.480133 0.000501 2021 0.215379 3.282274 0.001030 2022 0.213142 3.251209 0.001149
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表 5 耦合协调度局部空间自相关类型分布
类型 2011 2014 2018 2022 显著H—H区 上海、浙江、江苏、山东、河北、
天津、北京、内蒙古、辽宁上海、浙江、江苏、山东、
河北、天津、辽宁上海、浙江、江苏、
山东上海、浙江、江苏、
福建显著H—L区 ／ ／ ／ ／ 显著L—H区 安徽、山西、吉林 安徽、山西 安徽、江西 安徽、江西 显著L—L区 四川、云南、重庆、
贵州、湖南、广西四川、云南、重庆、
贵州、广西四川、云南、重庆、
贵州四川、云南、重庆、
贵州数据缺失地区 西藏、台湾、香港、澳门 西藏、台湾、香港、澳门 西藏、台湾、香港、
澳门西藏、台湾、香港、
澳门非显著区 其他省区市 其他省区市 其他省区市 其他省区市
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