全 文 ： 一
第 4卷 第 3期
1 9 9 6年 9月
生 态 农 业 研 究
ECo—AGRICULTURE RESEARCH
Vo1．4
Sep．
No．3
l996
晋西黄土丘陵区生态农业总体规划研究
王学萌 邢丽萍 常莲 聂宏声
— — — — 一 — — — — 一
(山西省农业科学院农业资源综合考察研究所 太原 03fl006)
摘 要 王学萌，邢丽萍 ，郭常莲 ，聂宏声 晋西黄土丘陵区生意农业总体规划研究 生志农业
研究 ．1996，4(3)：38~42
生态农 业建设是一项多因素、多层次、多 目标的复杂的系统工程 遵循生态堑济学原理+
以晋西黄主丘陵区为一个大 系统，坚持经济、生态、社台三者赦益相结合．采用 目标规划 的模
sources Com prehensive Survey Institute，ShanxJ Academy of Agricultural Sciences，TaiyuaJm
030006)：A study oD comprehens ive ecoagricultural programming in the hilly loess region of
West Shanx1．EAR，i996．4(3)：38-~42．
The eco—agricultural construction is a complex systems engineering with multi-factors·
multi—layers and multi—targets By adopting target programming model，combining economic，
social and ecological benefits，comprehensive ecoagriculturM programming was carried out in
accordance with eco—economic theory and by taking the whole area of the hilly loess region of
W est Shanx[as a large system．This work provided scientific basis for policies formulating for
the relevant government departments．
Key words Eco—agriculture．Target programming,Gradation analysis
晋西黄土丘陵区是我国黄土高原的组成部分 ，是全国 18个集中连片贫困地区之一。
造成该区长期贫困的原因主要是水土流失严重 ，生态环境恶劣，农业生产与农村经济发展
缓慢。只有因地制宜积极开展生态农业建设 ，使农村经济形成生态经济 良性循环体系，才
是正确的战略决择。生态农业建设是一项多因素、多层次、多 目标的系统工程，为此 t我们
遵循生态经济学原理 ，运用系统工程的思想和方法，将沿黄丘陵区作为一个大系统 ，以改
善区域生态环境，持续发展农村经济为 目标，进行了总体规划。
1 目标规划模型的建立
1．1 目标规划数学模型
目标规划对众多 目标首先分别确定一个期望实现的 目标值，然后接 目标的重要级别
依次进行计算，以求得最接近实现各目标预定数值的方案。目标规划模型的组成，包括决
策变量、约束条件和 目标函数 ，其基本形式如下：
本文于 1995年 5月 29日收到．1996年 4月 6日改回
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第 3期 王学萌等 ：晋西黄土丘陵区生态农业总体规划研究 39
达成函数
min，一 ( +妨 ) (1)
目标 函数约束 ：
∑c ，+ 一一 一目 “一1，2．⋯， ) (2)
J一 1
约束条 件 ：
￡ d。 ，≤ (或 ≥ ，或 一)6。 “一1，2，⋯ ，m) (3)
决策变量及偏差变量约束：
≥O (J一1，2"·， ) ， ≥O ( 一1，2，⋯ ，m) (4)
式中，H 、u， 为权系数 ，P。为优先级别 ， 、 分别为负、正偏差 ， 为决策变量，☆ 、4
为决策变量系数 为 目标期望值，b．为约束条件边界值。
1．2 选定决策变量 ，
根据生态农业建设规划设计的原则 ，共设置 13个变量，其中 、 。、 分别为粮食作
物 、经济作物、其它作物占用耕地面积； 。为园地面积 ； 。为林地面积； 为草地面积； 、
s、 、 o、 、 分别为大牲畜、羊 、猪、鸡、兔、蜂的数量； 为扩大基本农 田面积。
1．3 目标函数的确定及目标期望值的选择
晋西黄土丘陵区是黄河泥沙主要来源区 ，其主要原因是土地利用结构不合理，农、林
牧各业不协调 ，造成土地利用率不高 ，农业生产率低下 ，大量水土流失。因此 ，生态农业总
体规划的主要任务一是搞好农田基本建设，改良土壤的理化性状，保护现有耕地，不断提
高农业综台生产能力；二是大力发展林业，建立水保防护林体系、生态经济林体系，提高森
林覆盖率 ；三是优化资源配置，不断增加农业投入 ，发展第三产业，提高劳动生产率，不断
增加农民收入，改善农民生活水平。为满足上述任务的要求，达到经济、生态和社会效益相
统一，选择基本农 田建设面积、森林覆盖面积、粮食总产量、农业投入资金和农业总产值这
5项指标为总体规划的目标函数 。目标优先级的确定分别从两方面考虑 ：以社会经济效益
为主导，目标函数的优先级是 P 为粮食总产量最高 ，P 为农业总产值最大和农业资金投
入最小，P 为保证基本农 田面积和森林覆盖面积 ；以生态效益为主导，目标函数的优先级
是 P 为保证基本农田面积和森林覆盖面积，P。为粮食总产量最高，P 为农业总产值最
大和农业资金投入最小 。
目标期望值是依据历史统计资料，运用灰色 GM(1，1)模型进行预测，求出碛测值范
围，然后根据规划 目标和决策要求 ，并通过指标问协调来确定的 ：生态目标有两项 ，一是基
本农 田面积期望值的确奄 ，以全区新增基本农田人均 0．1tO．15hm 为准，其范围 233．3
～466．7khm 。二是森林覆盖面积期望值的确定 ，根据 山西省政府规划要求 ，该 区森林覆
盖率应达到 25 ～30 ，其范围为 1170；-~1466．7khm。；社会需求目标即粮食总产量期望
值的确定，是先根据前 6年统计数据 ，运用灰色动态 GM(1，1)模型对粮食产量进行预测，
再参考粮食单产量预测值与耕地保有量来确定 ，并与有关部门规划的数据进行协调 ，确定
榱食总产量的期望值为 1 30～1 70万t；经济 目标有两项，一是农业总产值 ，根据统计数据 ，
运用灰色动态 GM(1，1)模型进行预测，其值为 61~67亿元。二是农业资金投入，根据几
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40 生 态 农 业 研 究 第 4卷
年来物质消耗统计数据 ，预测其值为 20~25亿元。
1．4 目标函数与约束方程中技术系数的确定
目标函数与约束方程中的技术系数包括两部分，一是各类用地单位面积的产量、产值
和投资 }二是畜禽类的单位产量与单位投资。各娄用地单产除粮食单产为预测值外 ，其余
大部分是根据 l 990～1991年统计资料 ，通过总产量与该作物面积计算求得平均值，产值
均采用 1990年不变价乘以相应的单位产量而求得。
1．5 各项决簧变量约束值的确定
土地利用方面的约束值均采用土地详查资料的数据 ，农产品产量全部采用灰色预测
方法选取约束值的上 、下限，农业总产值与农业资金投入的约束值也采用灰色预测值确定
上下限。依此构造约束方程如下 ：
农用土地面积约束 ： + +z +z + + ≤2901．27；耕地面积约束 ： + z+ 。
≤160．O0；草地约束 ： ≤400．00；基本农田面积约束： >i-800．O0：森林覆盖面积约束：
+ +z6≤4400．O0；水土治理面积约束 ：z4+z5+z6+ ≥l 933．33；粮经比例约束 ：8 2
+8z3—2x 一0．O0；粮食总产量约束：65x +130x ≤1700000．O0；油料总产量约束：63xz
≥150000．O0；蔬菜总产量约束；2000x3≥2500000．O0；水果总产量约束：200x4≥75000．0；
肉类总产量约束 ：15x +6x8+55x。+0．4x 。+3．3x】≤90000．O0；禽蛋总产量约束：4z 0≥
18000．O0；大牲畜头数约束 ： ≥580．O0；羊年末只数约束： e≥3000．00；猪年末 只数约
束 ：z。>~55o．O0；养兔只数约束：X ≥1500．O0；养蜂箱数约束： z≥1 6500．O0；农业总产值
约束 ：70x1+90x2+600x3+200x‘+48xs+15x6+180x7+ 55xa+220x9+20x,o+55x,,+
90x】2+90x】3≥6100000．O0；农业资金投入约束 ：30x1+30x2+50x3+50x4+22xs+l0z +
+24212+lOOx13≥2700000．O0。
2 供选方案的确定
为能提出多种方案供决策者对 比与选用 ，在 目标规期模型求解过程中，通过对 目标函
数期望值及一些主要指标进行上、下约束值的各种不同组合，或作一定范围的浮动，并根
衰 1 2000年山西省生态农业规捌方案主要评价指标
Tab．1 Main evaluating indexes in eco-agricuhura]programming in 2000
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第 3期 王学萌等 ：晋西黄土丘陵区生态农业总体规捌研究 41
据生态 目标主导或经济 目标主导，调整优先级，形成不同的约束条件和达成函数，得出不
同解，再从 中选出几个可行性方案作为供选方案 对以上模型求解 ，并通过反复对 比、检
验、修正，最后确定供选方案 5个 ，规划方案主要评价指标见表 1。
3 规划方案的评价
3．1 明确问题 ，建立层次结构
应用层次分析法(AHP)对上述 5个供选方案进行评价与选优 。评价规划方案首先要
统筹兼顾社会经济效益、生态效益，权衡土地利用的综合效益．同时应考察各方案实现的
可能程度 ，为此 ．建立土地利用总体规划方案评价层次结构及其指标体系(见图 1)。
3．2 构造判断矩阵
这是层次分析的出发点和关
键的一步。在本规划评价中，判断
矩阵数值是根据实践经验 、数据
资料和分析平衡给出的 先就准
则层对 目标层进行重要性 比较 ，
以生 态效 益为主导型建立 A—B
判断矩阵并进行计算，结果 见表
2a。若 经济效益为主导型 ，则其
权重经济效益为 0．54，生态效益
为 0．30，可行性为 0．16。再就指
标层对准则层进行重要性比较 ，
规翊方案评价
r^ 均基 本农 田
生态效益一l一森林覆盖率
L术土治理【 帮
r^ 均粮食
I一^ 均耕地
岛 杜会经济效益一l_农业总产值
J一农业产投比
L粮 经 比
r农业投凡资金
B 可行性 l_粮食单产
L基本农田速度
方案 1
方 案 I
方 案 I
方 案 Itl
方案 Y
囝 1 山西省沿黄地区生态农业规划方案评价层次结构圈
Fig．1 Gradation structure for evaluating the eco-agrieultural
programming in the hily loess region of west Shanxi
分别构造 出B， 、B。一C和 B。一C三个判断矩阵，并进行计算，其结果见表 2b—d。再就方案
表 2a 判断矩阵 A-B 表 2b 辩断矩阵 一c
．
Tab 2a Judgement matrix A—B Tab．2b Judgement matrix -C
^ 岛 极 重 (Weight)
0．54
0 30
0．16
表 2c 判断矩阵 -C
Tab．2c Judgement matrix -C
岛
C‘
c5
CB
C，
Ca
c‘ cE c E c c昌 权重 (Wei t)
0．42
0．10
O．26
0．1 6
0．o5
cl c= c3 权 重 (Weight)
l 1／2 1／3 O．1 5
1 1／e o．30
1 0．54
表 2d 判断矩阵 B 47
Tab 2d Judgement matrix最 -C
3
岛
c目 C10 Cu 权 重 (Weight)
0．54
O．30
O．16
层分别对指标层进行重要性 比较，构出判断矩阵(包括 l1个)。以上计算，CR均小于 0．1，
表明判断矩阵具有满意的一致性 。
3．3 指标层次和方案评价总排序
进行指标层次总排序和方案评价总排序，详见表 3—4。
i
2 l
岛 岛
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42 生 态 农 业 研 究 第 4卷
衰 3 指标层次总排序衰
Tab．3 Order of the index hierarchy
指 标 体系
Iudex
日 (Ecol obieefives) 经井目~(Ecoaomie objectives)
生态艘益 社舍蛭济敛苴 可行性 扳 重 杜舍经济精益 生态效益 可行性 权 重
豁 S №ocial Feasib[1ty we s S舶ociatL 誉 slb-We hb
c| 0．162
a 0．140
c5 0．054
0．227
C 0．086
CB 0．032
Cg 0．086
Cl0 0．048
Cn 0．026
生态主导序(Ecologi~[order)
0．292
0．126
n 030
0．078
0．048
0．002
0．086
0．O48
0．026
0．135 0．139 0．258 0．175 0．292 丝遣圭呈壁 垦!!! ! !!
3．4 评价结果
由表 4可知，5个供选方案以生态效益为主导其优先顺序为：V、I、Ⅳ、I、 ；若以
经济效益为主导其优先顺序为：V、Ⅱ、Ⅳ、I、I。
“ ” 盯 舳 ∞ 盯 盯 蚰
3 2 2 4 l 2 2 1 1 2
仉 仉 m m m 仉 乱 n 乱
5 7 5 6 7 O 6 7 7 3
1 l i 8
1 1 ； l
n O O O 0 O 0 O 0 0
5 3 2 3 9 O 9 9 7 l
1 0 8 6 7 5 l 7 3 5
2 4 0 2 0 2 4 O l 2
札 札 m m 叽 n n n 仉
4 7 6 7 4 5 7 4 4 9
i ! i 1
0 1 3 0 Z l O 2 2 l
O 0 0 0 0 O 0 D O 0
n 弛 让 ∞ 铊 ∞ ∞ 站
l O O O 4 l 0 4 4 1
O O O 0 0 O 0 0 0 0
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