中国农业可持续发展评估：水-碳足迹视角下的多维耦合协调分析

本研究针对中国农业可持续发展路径不清的问题，基于水-碳足迹视角构建了经济-社会-生态-环境四维评价体系，采用熵权法和CCD模型对2000-2020年省级面板数据进行分析。结果表明：黑龙江粮食水足迹达785.5亿m3，河南碳足迹达6617万吨；西南地区农业可持续指数最高（贵州0.52），四维耦合协调度呈现"南高北低"格局。研究为优化农业生产资料投入和区域发展模式提供了科学依据，对实现SDGs目标具有重要意义。

　　

随着全球气候变化加剧和资源约束趋紧，农业可持续发展已成为各国关注的焦点。中国作为世界农业大国，在保障粮食安全的同时面临着水资源短缺、碳排放增加等严峻挑战。联合国可持续发展报告显示，中国在SDG2（零饥饿）、SDG6（清洁饮水和卫生设施）等农业相关目标的实现进度呈现分化态势，如何科学评估农业发展的可持续性成为亟待解决的问题。

传统研究多采用单一维度指标，难以全面反映农业系统的复杂特性。为此，孙敬欣等人在《Agricultural Water Management》发表的研究创新性地将粮食水足迹和碳足迹纳入评价体系，构建了包含22个指标的四维评估框架，首次系统揭示了中国省级尺度农业可持续发展的时空演变规律。

研究团队采用多源数据融合分析方法，整合了2000-2020年中国统计年鉴、农村统计年鉴等权威数据源。通过熵权法客观确定指标权重，运用耦合协调度模型(CCD)量化系统间相互作用关系，并采用信息熵理论避免主观偏差。特别值得关注的是，研究改进了水足迹核算方法，重点考量蓝水（地表水与地下水）和绿水（降水）消耗，同时完善了碳足迹的核算范围，涵盖农业生产直接排放和能源投入间接排放。

3.1. 粮食水足迹和碳足迹的时空演变

研究发现粮食水足迹与碳足迹呈现明显的区域分异特征。东北和黄淮海平原等主产区承载着最大的环境压力：黑龙江粮食水足迹从294.3亿m3增至785.5亿m3，占全国比重从16.13%升至43.04%；河南碳足迹从4173万吨增至6617万吨，反映出高产区的资源环境代价。相比之下，东南沿海地区碳足迹呈下降趋势，表明产业结构调整对农业碳排放具有抑制作用。

3.2. 农业可持续发展的时空演变

3.2.1. 以经济和生态为例的时空演变

经济维度(SDG-Econ指数)显示东部沿海地区领先，江苏2019年达0.66，但2020年多数省份出现回落，提示经济增长与农业发展需要更好协同。生态维度(SDG-Ecol指数)总体偏低但持续改善，南方地区显著优于北方，广西2015年达0.60的峰值，西南地区成为生态协调发展的典范。

3.2.2. 综合农业可持续发展的时空演变

可持续发展指数呈现"南高北低"格局，贵州以0.52居首，重庆(0.43)、四川(0.41)紧随其后。主产区可持续发展指数虽非最高但稳步提升，如黑龙江经历从0.36到0.24再回升至0.30的转型过程，体现粮食安全与可持续发展之间的平衡努力。

3.3. 耦合协调度(CCD)演变

3.3.1. 二维状态下的耦合协调度

经济-社会系统(GR1)协调度最高，河南从0.61升至0.78；社会-环境系统(GR5)增长最快，贵州从0.52增至0.81。生态-环境系统(GR6)协调度最低且增长缓慢，反映资源投入与环境保护之间的矛盾突出。

3.3.2. 四维状态下的耦合协调度

四维协调度总体提升但区域差异显著：西南地区实现跨越式发展，四川从0.39(轻度失调)升至0.65(高级协调)；西部地区虽起点较低但进步明显，青海从0.23(中度失调)改善至0.43(初级协调)。空间格局由2000年东南领先转变为2020年西南领跑，显示后发地区在可持续发展方面的追赶效应。

研究揭示南北差异的本质是资源衰减、技术滞后与制度差异三重约束的叠加结果。南方凭借政策创新优势（如广东农药包装回收补贴政策）和气候资源禀赋（绿色水占比超80%），实现经济生态协同发展；北方则因粮食安全责任制的产量压力，陷入高投入高污染的路径依赖。特别是北方地下水超采量占全国90%，蓝色水依赖度达62%，水资源硬约束成为可持续发展的主要瓶颈。

讨论部分进一步提出差异化建议：经济系统应注重提升村民人均可支配收入（权重最高指标），通过科技赋能优化品种结构；社会系统需加强西部路网密度建设（权重0.15），降低粮食跨区流通成本；生态系统关键在于水资源优化配置，推广节水灌溉技术；环境系统重点提升农业能源效率（权重0.12），通过农机净化装置降低碳排放。

该研究的创新在于突破传统评价框架，将水-碳足迹作为核心指标纳入SDGs评估体系，首次实现农业可持续发展多系统耦合协调的量化诊断。不仅为各省制定差异化发展路径提供科学依据，更探索出粮食主产区实现"数量-质量-可持续性"三重目标协同的可行路径，对全球农业可持续发展评估方法论创新具有重要参考价值。