全 文 ：第 13卷第 3期
2 0 0 5年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．13 NO．3
July， 2005
生态农业土地综合评价指标体系研究
— — 以山东省为例
董家华
(同济大学环境科学与工程学院 上海 200092)
摘 要 根据生态农业土地评价指标体系设置的原则，以山东省为例，研 究建立 了可供不 同层次生态农业 区选用
的参考指标库。并采用主成分分析法对选用的 4个指标组 19个指标进行筛选和优化 ，最后确定 11个指标组成 生
态农业县土地评价指标体 系。
关键词 生态农业 土地评价 指标体系 主成分分析
Study 0ntheiIldex system of eco-agriculturalland evaluatiow-A csse studyfrom ShandongProvince．D0NG Jia-Hua(College of
Envimnrnent Science and Er~neefing，Tongii University， hai 200092，China)，CJEA，2005，13(3)：25～28
Abstract According to the principles in setting up index system of eco-agriculturalland evaluation．a reference index cor—
pus which can be selected by diferent eco—agricultural regions is established．The principal component analysis(PCA)is
used to select and optimize indexes from nineteen ones in four index groups．Finally，eleven indexes are defined as the index
system of land evaluation for the eco-agricultural county、
Key words Eco-agriculture，Land evaluation，Index system，Principal component analysis(PCA)
(Received Aug．1，2004；revised Sc pt．31，2004)
1 生态农业土地评价指标体系建立的必要性及步骤
我国于20世纪 80年代初开始生态农业试点建设，现已探索形成一整套适合各区域生态农业建设的理
论和技术体系⋯ ，并基本形成了国家、省和县 3级生态农业管理与推广网络。 目前我国生态农业正在向更
高层次发展 ，其突出特点之一是以县级为单位全面建设生态农业县，这标志着我国的生态农业建设进入新
的发展阶段。土地的高效、持续利用是保证生态农业健康和稳定发展的关键 ，因此对现有的生态农业土地
利用效果进行分析评价 ，有助于找出存在的问题和解决途径 ，促进生态农业的健康发展 ；凡准备建设生态农
业的地区应从土地 自然属性和经济属性人手 ，合理安排土地利用结构 ，制定出科学、实用的生态农业总体规
划。而建立一套科学实用的农用地土地生态经济评价指标体系至关重要 ，生态农业土地生态经济系统是多
成分、多 目标和多功能的复合体系，1个或几个指标无法反映该系统的全貌 J，因此要对系统 内部结构、运行
过程和外界影响等方面进行全面综合考察，并建立一个与之相适应的、由一系列相互联系又彼此独立的指
标组成的指标体系，使之成为揭示土地生态经济系统 内外联系的重要手段 J。但生态农业土地评价指标
体系的建立是一项很复杂的工作 ，要经过从理论到实践 、再到理论的过程 ，反复检验和筛选才能最后确定。
其指标体系建立步骤 首先要根据评价 目的、任务及设置指标体系的原则建立层次结构 ；其次根据评价对
象的特点进行指标初选 ，说明各指标涵义和计算方法，形成原始指标体系 ；再次通过专家论证 ，运用某些数
学方法对指标进行筛选剔除，确定参考指标库 ；最后结合适当的评价方法 ，对部分评价对象进行实地评价，
并在实践中加以应用 ，检验其可行性。山东省于 1985年开展了生态农业试点建设 ，现已形成各具特色的三大
生态农业区域 ，一是鲁东半岛及沿海生态农业区，该区大力发展沿海防护林 ，开发滨海草场 ，结合治理滨海
盐碱 ，主要发展种养加相结合、贸工农一体化的生态农业模式。二是鲁中南山地丘陵欠发达地区，该区重点
以林业为主，林、农、牧相结合，防治水土流失 ，实施山地丘陵立体建设，多种经营全面发展的生态农业模式。
三是鲁西北平原生态农业区，该区重点发展种养加配套 ，农工商结合 ，防治风沙危害和内陆盐碱的生态农业
模式。目前山东省已建成不同类型、不同层次和不同规模的生态农业试点 200多处，五莲县、临淄区和临朐
县被列为首批全国生态农业试点县 ，冠县、昌邑和沂源等 15个县(市、区)列为“九五”期间省级生态农业试点
县，淄博和菏泽 2地提出建设生态农业地市规划。 目前全省 18个生态农业试点县(市)耕地面积已达 86．7
收稿 日期：2004-08-01 改回日期 ：2004-09—31
26 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
． ．
广__系统内各组分缔 万hm ，占全省总耕地面积的 10．8％。本研
厂一生态结构指标E二璧量她投
． 出 籀究在调 山东省 态农业建设基本情况和 J L_土地利用结构 查 生
厂结 构 经济结构指标F季统壶值茬投会结辑典 试点基础 [3]，对该省生态农业建设若 广一 卜_-一 卜．_一产 业 化 结 构 型 上 J
出 I L拮来结构指标 委篥鋈金A篱 干样本进行分析，并结合有关专家咨询意 l 业 鬃
举f 厂一土地开发利用指标}釜林种地 用 态农业土地评价递阶层次结构(见图I)，其 卜_一宜 利 率 兵垂L
圭坞开发利用I E二李 霹 詈 耋第1层为目标层，共分3大类；第2层为指标 奏I 与生态环境l
F圭 绳 妻组，由8个指标组组成；第3层为具体指标 垂l L土地生态环境指标}奎 磊 嘉
层，包括32个具体指标。该指标体系仅为 釜l 卜_一土地环境质量状况 拈 猪杯 猪怀杀仪I ：
田木光 妻参考指标库，可供不同层次评价对象选择使 l
厂生态功能效益指标 至釜 毖用。该系统内各组分结构包括一定地域范 l l L一土壤养分平衡状况 糸 网 绢嗣 拈 城池集
F二二莱 翥 辜围内种群空 "-一I配置结构和食物链结构；能量 乐l l 卜_一系统劳动生产率 柙 至l 箱 第 1iB萤L
功能效益 —经济功能效益指标}芏鼍 毕投入产出结构具体反映了系统内投入能与 f E素
本 I 妻产出能的构成、能I i]7产投比例结构和能I i]7转 l L系统成 利润率广 甘E刚倒贼日E 广坟 U 倒利日E将J
F表I 磊最 辜换效率。it-地利用结构反映各业(种植、养 1 卜_一农民人均纯收入年增长率伏舣孕 兕不U川 俐及吠台 t且夼L
社会效益指标}交 袭 刍 辜殖、林果、农副产品加工业)用地面积比例以 卜_一人均主要农产品年增长率俎 禾 国u厂明 u上 ，川 L且|侈 几
L一生态农业实施面积比率 及各业内部不同利用方式如粮食
、经济和饲
R =
ao
×100％ (1)
式中，A0为农用地保护区面积，A1为农用地总面积。以种植业为主的生态农业区可用基本农 Kit保护率作替
代指标。农用地受灾面积比率(R1)反映生态农业土地生态经济系统受灾程度 ，其计算式为：
R = ×100 96 (2)
式中，A 为农用地受灾面积 ，A1为农用地总面积。此指标也可用系统抗灾能力替代，其计算式为：
R2=(1一P
． ．
o)×100 96
1-"1
(3)
式中，R2为系统抗灾能力 ，Po为 5年 自然灾害损失农业产值 ，P1为 5年内农业总产值。土地环境质量状况
R3： ×100 96 (4)
式中，R3为养分变化率，N1为评价期养分含量，N0为基期养分含量。lie集约化水平指单位农用地面积
R4： 1 × 。％ ㈥
口 ， n
式中，R 为人均主要农产品年增长率，n为评价期年数 ，P 为评价期某产品人均数，P 为基期某产品人均
值。农业科技人才 tB率(96)以单位农用地科技人才数表示 ，单位面积用 lOOhm 为单位 ，其计算式为：
R5= G ×100 96 (6)
第 3期 董家华 ：生态农业土地综合评价指标体系研究 27
式中，R5为农业科技人才比率，G为农业科技人才总数 ，F为农用地面积。生态农业实施面积 比率在生态
农业县层次进行评价，用生态农业户、村、乡及生态工程占农 田总面积比例表示 。
2 县级生态农业土地综合评价指标体系的筛选优化及应用
本研究根据土地评价递阶层次结构，选用土地生态环境指标组和功能效益中 3个指标组共 19个指标 ，
组成生态农业县土地综合评价指标体系，并在对山东省各生态农业县农业发展和土地利用现状调查分析基
础上 ，计算出山东省16个生态农业县各指标数值结果见表1。为了建立科学合理的县级生态农业土地评
表 1 山东省 l6个生态农业县土地生态经济评价指标值(2001)
Tab．1 Index value of land evaluation for the 16 eco-agricultural county in Shandong Province in 2OO1
农 匠 光 能 利 用 率 ／％
农 田 能 量 产 投 比
土 壤养 分平衡 状 况／％
单位农用地产值年增长率／％
系统劳动生产宰／元·人 0
种 植 业 经 济 产 投 比
土地集约化东平／元·hm一
土地净生产宰／元·hm
系 统 成 本 利 润 宰 ／％
土 地 产 品 商 品 宰 ／％
农民人均纯收人年增长率／％
农业科技人才比率／人·百hm
人均主要农产品年增长率／％
生态农业实麓面积比率／％
土 地 保 护 事 ／ ％
土 地 退 化 治 理 宰 ／％
农 用地受灾面积比率／％
# 木 覆 盖 事 ／ ％
92 0 95
86 l 84
80 l 8l
40 l 58
2654
76 3 0l
5282
90 839 70
07 54 o0
30 72 l0
29 l8 23
25
l8 l6 75
58
90 73 40
20 28．90
28 l 96
10 20．60
0 8o 0 85 0．9l
l 90 l 78 2 03
l 69 3 53 l 01
3 33 3 09 47 50
2943 3275 75o0
2．00 2．60 2．00
9429 6715 968l
B97 30 843 20 1412 40
33 29 37．28 40．76
86 60 84 00 77 30
37 74 28 67 30 43
59 5 9
l4 58 3l 58 l4 45
45 44 40
86 60 9l 30 84 20
1o0．00 61．20 50．30
l 54 7 32 l0 43
39．8o 2S．30 21．8o
0．83
1．75
2 l3
l7 80
2760
2 o0
6977
444 o0
30．42
8l 40
23 54
52
l0舯
43
84 30
67．10
4 64
34 40
0 78 0 8l 0 84 0 B2
l 94 l 82 l 87 l 9l
4 74 4 60 7 27 0 89
l3 20 3 20 29 80 16．50
4725 2897 2340 3000
2 o0 2 80 3 00 3．o0
Il892 509l 6075 7155
3435 70 706．帅 踟4．60 1765．60
20 l8 25 67 40．48 45．59
93 50 76．40 71．70 70 50
30 95 25 32 20．81 7I82
8l 52 52 107
l9 34 45 9l 26 7l 7 80
30 35 20 50
77 l0 78．70 83舳 盯 40
74 o0 71．o0 40．00 92．00
2 l7 l 81 24 52 0 78
20．30 4S．o0 1S．10 26 0o
0 93
1．89
1．02
14．70
3840
2 47
8484
1789．80
45．05
73．40
26．46
27
l0 86
22
90 10
70．50
3 23
23．20
0 79
l 77
l3．90
20．30
2437
2 00
8452
683．30
45 93
82．40
32 I8
30
1 01
27
75 30
69．20
l 07
22．30
0．79
1 76
4．3l
4 77
4653
2．00
3175
571 20
23 67
70．00
24．89
42
15 66
42
76 60
50．00
4 7l
17∞
0．70
2 00
0 00
16 90
2675
1．95
10539
1302 50
35 27
7l 30
29．41
171
18 83
60
78 90
10．00
7 96
16 20
*资料源于<山东省农业统计年鉴》和生态农业县统计报表。
价指标体系，本研究采用主成分法筛选评价指标 ～ 。主成分分析法通过一系列变换 ，用较少的变量代替
较多的变量且尽可能反映原变量信息。其基本原理为假设有 个样本，P个指标(变量)，其数据矩阵为：
X =
工 11 Z 12 ⋯ Z 1 n
Z 2l Z 22 ⋯ 2n
．．TOp1 Z p2 ⋯ Xpn
变量间内积矩阵：
‘ S=X ×X (8)
其中，X丁为X 的转置矩阵。若 S的P个特征根为 1、 2、 3，⋯，
p，其相应的特征向量为 z1、z2⋯zp，则 z1 z2x⋯，z 即为随机向
量 X的P个主成分。为用尽量少的主成分即能代表变量的绝大
部分信息，需要计算因子贡献率和累计贡献率 ，二者皆说明所选
主因子包含的信息程度。前 k个主成分累计贡献率为：
一 般要求 a>70％～80％，这说明前 k个主成分基本包含 了
原变量大部分信息量。本研究用复相关系数反映各变量因子与
所选因子之间相关程度，所使用的程序规定特征根 >1的向量因
表 2 各因子特征根及其贡献率
Tab．2 Characteric root and∞n bu血n rate 0f diferentfactors
子才能作为选取的主因子。采用主成分分析程序分别对功能效益中 14个指标和土地生态环境的4个指标，
通过计算特征根 、特征向量及因子累计贡献率 ，确定综合反映变量信息的主成分，然后根据变量与所选主因
子复相关系数筛选确定生态农业县土地综合评价指标，其结果见表 2和表 3(按特征根大小排序)。由表 2
可知生态功能效益指标中土壤养分平衡状况与农田光能利用率 的特征根 >1，二者贡献率分别为 50．42和
35．01，累计贡献率为85．43，大于80％，这 2个因子基本包含了生态功能效益指标的大部分信息，而表 3也
充分说明这一点 ，在主因子 1(即土壤养分平衡状况)中因子 1和因子 3的负荷量最大 ，说明第 1主因子主要
反映了这 2个因子信息；作为补充的第 2主因子(即农田光能利用率)其本身因子负荷量最大，反映了本指标
舳 ∞ ∞ 拍 ∞ 盯 柏 H ∞ ∞ ∞
O 博 钉 驺 拍 ” 鹋 盯 加 姐
观 ∞ 舯 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
0 ¨" 叭 胂弛 舳 珏
0● ：2啪 ㈣ ¨ ¨ 加∞钉
∑
／
∑
cl
口
中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
表 3 各因子负荷及复相关系数
Tab．3 Factor load and complex related coefficient
信息。并由这 3个指标与 2个主因子的
复相关系数可知 ，农田光能利用率和土
壤养分平衡状况与主因子复相关系数最
大，也说明这 2个指标与主因子关系密
切。综合分析后确定土壤养分平衡状况
和光能利用率作为生态功能效益指标。
同理通过综合分析 ，筛选确定经济功能
效益、社会效益和生态环境指标。因土
壤环境质量状况是 1个半定量指标，故
不参加筛选，直接作为 1个参评指标。
由此筛选确定 11个指标为生态农业县
土地评价指标体系，其组成见图 2。
生态农业土地评价指标体系的应
用。本研究确定的指标体系是否能在实
际中真正指导生产、发挥作用 ，需选择典
型样本评价检验其指标体系的可行性，
以便加以修改和完善。采用 Delft法和层次分析法相结合计算其权重，然后运用多指标综合评价法(指数叠
加模型)进行系统评价，其简化形式为：
EQI=∑w (10)
i=l
式中，EQf为综合指数，n为指标数量，w 为第 i个
指标的权重， 为第 i个指标的实测值。并由所确定
的权重值，计算出生态功能效益、经济功能效益、社会
效益、生态环境各分指数和生态农业土地评价综合指
数。为消除不同指标不能相加的障碍及区域性差异，
首先对各指标实测值进行预处理，即使之标准化，用
2000年和 2001年实测值去除其相应的本底值(基期
实测值)，即得 Vi：Vi／Vo，用 代替 。根据表 1
所列各指标评价值 ，按照上述指数计算方法分别计算
了山东省 16个生态农业县单项指数值和综合指数值，
最后将各生态农业县综合指数值与土地综合评价的等
级标准相比较，确定出各生态农业县等级。其评价结
果与实际情况相符合，这说明所确定的生态农业县土
地综合评价指标体系具有良好的实用价值。
态功能 壤 状薹
f I
广—一c3种 植 业 经 济 产 投 比
一 经济功能效益(B2)卜— 4系 统 成 本 利 润 率
l L c5土 地 集 约 化 水 平
J I
— c6土 地 产 品 商 品 率
}～社会 效益(B3) ～C7人均主要农产品年增长率
l L c8农 业 科 技 人 才 比 率
{ e
广 _— -C9土 地 保 护 率
L 生 态 环 境(B4) -c10农用地受灾 面积 比率
L—Cu土 壤 环 境 质 量 状 况
图 2 生态农业县土地综合评价指标体系
FIg．2 The index system of land evaluation on eco-agricukural county
参 考 文 献
国家环境保护总局．中国的生态农业．北京：环境科学出版社，1991
王万茂，李俊梅．土地生态经济系统与土地资源持续利用研究．中国生态农业学报 ，2003，l1(2)：144～146
张壬午等．县级生态农业建设评价指标体系及其评价标准．农业环境保护，1992(3)：l11～117
吴建军．生态农业综合评价的指标体系及权重．应用生态学报，1992(1)：22～27
于铜钢．土地开发整治效益评价方法与其指标体系的研究．中国土地科学，1991(4)：19～23
吴 国庆．土地资源利用合理性评价的原则、指标体系及其方法初探．国土与自然资源研究 ，1997(4)：19～24
FAO．A Framwork for Land Evaluation．Rome，1976
Framwork for Evaluation of Sustainable Land Management：A Case Study of TWO Rain-Fed Ceroal-Livestock Farming Systemes in the Black
Chemozemic Soil Zone ofSouthernAlbe~a．Canada．Can J Soil Sci．，1995，75(4)：429～437
Smith V．Rerry．Re~ume EvaIuation at the Crossroads．Resources，1 988，90：2～6
生态农业土地生态经济评价指标体系
1 2 3 4 5 6 7 8 9