全 文 ：黄土高原区域农业生态系统环境质量评价 3
王丽梅1 3 3 　孟范平1 　郑纪勇2 　王忠林3
(1 中国海洋大学生命科学与技术学部环境生态系 ,青岛 266003 ;2 中国科学院2水利部水土保持研究所 ,黄土高原土壤侵蚀旱
地农业国家重点实验室 ,杨凌 712100 ;3 西北农林科技大学 ,杨凌 712100)
【摘要】　在监测分析基础上 ,运用多级模糊综合评判模型及改进的标准赋权与层次分析相结合的权重确
定方法 ,对黄土高原沟壑区果农型农业生态系统的单要素环境质量 (包括土壤、径流水体、农副产品、社会
经济环境及生态环境)和总体环境质量进行了评价 ,结果表明 ,土壤、径流水体、农副产品质量状况均为 Ⅰ
级 ;社会经济环境质量为 Ⅱ级 ;生态环境质量为 Ⅲ级 ;总体环境质量为 Ⅰ级. 单从生态效益角度来看 ,果农
型农业生态系统并不是最佳选择 ,但其社会经济效益相对较好.
关键词 　区域农业生态系统 　环境质量 　评价
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 03 - 0425 - 04 　中图分类号 　S181 　文献标识码 　A
Environmental quality assessment of regional agro2ecosystem in Loess Plateau. WAN G Limei1 , MEN G Fan2
ping1 ,ZHEN G Jiyong2 ,WAN G Zhonglin3 (1 Depart ment of Envi ronmental Ecology , Ocean U niversity of Chi2
na, Qingdao 266003 , China ; 2 S tate Key L aboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the L oess
Plateau , Institute of Soil and W ater Conservation , Chinese Academy of Sciences , Yangling 712100 , China ;
3 Northwest Science and Technology U niversity of A griculture and Forest ry , Yangling 712100 , China) . 2Chin.
J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (3) :425～428.
Based on the detection and analysis of the contamination status of agro2ecosystem with apple2crops intercropping
as the dominant cropping model in Loess Plateau ,the individual factor and comprehensive environmental quality
were assessed by multilevel fuzzy synthetic evaluation model ,analytical hierarchy process (AHP) ,and improved
standard weight deciding method. The results showed that the quality of soil ,water and agricultural products was
grade Ⅰ, the social economical environmental quality was grade Ⅱ, the ecological environmental quality was
grade Ⅲ,and the comprehensive environmental quality was grade Ⅰ. The regional agro2ecosystem dominated by
apple2crops intercropping was not the best model for the ecological benefits ,but had the better social economical
benefits.
Key words 　Regional agro2ecosystem , Environmental quality , Assessment .3 国家重点基础研究发展规划项目 ( G2000018605) 和中国博士后科
学基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2002 - 12 - 30 收稿 ,2003 - 03 - 31 接受.
1 　引 　　言
国内外诸多学者对区域农业生态系统的生态功
能及局地环境效应等进行了广泛、系统的研
究[4 ,6～8 ,11～14 ] ,但对其整体环境质量评价的研究尚
少. 为此 ,笔者对黄土高原沟壑区区域农业生态系统
环境质量进行了初步研究 ,以期为该地区合理利用
土地资源、生物资源和气候资源 ,控制农业环境污
染、保护和改善生态环境、提高经济发展水平提供理
论依据.
2 　研究地区与研究方法
211 　研究地区概况
研究区位于陕西省咸阳市淳化县泥河沟流域 ,地处 108°
18′～108°50′E , 34°43′～35°03′N ,为西北农林科技大学黄土
高原综合治理试验区 ,地貌类型属黄土高原沟壑区 ,海拔
630～1 809 m ,主要土壤类型有黑垆土、黄绵土、褐土 ,成土
母质均为黄土 ,年平均降水量 60016 mm ,属暖温带半湿润气 候的森林草原地带 [11～14 ] ,当地经济以农业为主 ,是水土流失重点县之一.212 　样地选择选择当地主要类型农业生态系统 (以苹果2农作物间作为主) 作为研究对象 ,面积为 133133 hm2 ,位于淳化县地母庄村西南方向 ,其中苹果2农作物间作地占 7013 % ,花椒2农作物间作地占 1019 % ,其他占 1818 %.213 　取样方法取样时间为 2001 年 3 月底 (当地枯水期和大量农药、化肥施用前 ,且正值所研究农业生态系统枯叶期)和 10 月初 (当地丰水期和农药、化肥施用后的收获季节且为系统丰叶期) .土样 :按蛇形布点法选取有代表性样点 ,挖取 0～20 cm耕层土壤 ,均匀混合 ,取 1 kg 左右的混合土壤作为测试样品 ,样品总数为 25.水样 :在研究区沟底径流中用水样采集器按上、中、下游的顺序采集水样 25 瓶 ,每瓶水样重约 015 kg ,并尽快带回实
应 用 生 态 学 报 　2004 年 3 月 　第 15 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Mar. 2004 ,15 (3)∶425～428
验室检测.
农副产品 :按“之”字形布点法 ,选取能反映大多数情况
的植株 ,取苹果、蔬菜、粮食三大类作物的可食部分作为样
品 ,将各类作物样品按四分法取约 1 kg 作为 1 个分析样 ,每
类作物各取 25 个分析样 ,并尽快带回实验室检测分析.
214 　检测方法
土样 :六六六 (BHC) 和滴滴涕 (DDT) 采用气相色谱法
( GB/ T14550293) .
水样 :化学需氧量 (COD)采用重铬酸钾法 [15 ] ,硝酸盐氮
(NO232N)采用酚二磺酸分光光度法 ( GB7480287) ,亚硝酸盐
氮 (NO -2 2N)采用分子吸收分光光度法 ( GB7493287) ,六六六
和滴滴涕 (DDT)采用气相色谱法 [5 ] .
农副产品 :硝酸盐 (NO -3 ) 和亚硝酸盐 (NO -2 ) 采用分光
光度比色法 ( GB/ T 15401294) ,六六六 (BHC) 和滴滴涕
(DDT)采用气相色谱法 ( GB/ T 500911921996) ,对硫磷采用
气相色谱法 ( GB/ T 500912021996) .
社会经济环境质量 :以调查问卷形式 (125 份问卷) 向专
家及当地居民调查并进行统计获得.
生态环境质量 :借鉴研究区长期定位研究积累资料.
215 　评价方法
基于研究区的环境特点和实际情况 ,采用多级模糊综合
评判模型进行评价. 模糊综合评判模型克服了传统评价方法
中以某一简单的数字指标作为环境质量分级的界线 ,造成环
境质量相差很小的两个评价单元的环境质量可能被分为截
然不同的两个等级的弊端 ,而用隶属度来刻划环境质量的等
级界线 ,更符合环境实际 [2 ,3 ,9 ,10 ,16 ] .
对于权重的确定 ,采用混合赋权法 ,即在 1 级评价中 ,采
用改进的标准赋权法 ,而在 2 级以后的评价中 ,采用层次分
析 (AHP)法确定其重要性加权. 因为指数赋权法、分级指数
法、标准赋权法以及熵法赋权法等传统权重确定方法 ,其指
导思想都是环境指标浓度值大则权值便大 ,在实际情况中 ,
浓度小的环境指标不一定比浓度大的指标对环境产生的危
害作用小 ,因而具有一定的偏颇性. 另外 ,除标准赋权法外 ,
其他方法所得权值的大小均受实测值的影响 ,使环境评价工
作缺乏可比性. 改进的标准赋权法 ,其本质是一种标准赋权
法 ,以便使权值不受实测值的干扰. 另外 ,它是从环境指标间
危害性的差异出发来确定环境指标的权重 ,能更好地反映环
境指标的真实权重 ,其表达式为 :
A i = m - 16m - 1
j = 1
S ij +1 - S ij
÷ 6n
i = 1
m - 16m
j = 1
S ij +1 - S ij
　　　　( i = 1 ,2 , ⋯, n) 　　　( j = 1 ,2 , ⋯, m - 1)
其中 , A i 为第 i 个指标的权重 ; S ij 为第 i 个指标的第 j 级环境
质量标准值 , i 为指标数 , j 级别数.
216 　评价指标体系
根据科学性与实践性相结合的原则 ,针对当地影响区域
农业生态系统环境质量的主要因素是农药、化肥施用这一特
点 ,结合黄土高原沟壑区社会经济发展水平不高、工业“三
废”排放少因而土壤等环境中重金属含量极微的情况 ,选取
了四类共 33 项指标构成指标体系 (表 1) .
217 　评价标准
　　根据区域生态农业的特点 ,参考专家意见 ,把区域农业
表 1 　黄土高原区域农业生态系统环境质量评价指标体系
Table 1 Environmental quality evaluation indicator system of regional agro2ecosystems in Loess Plateau
A 　环境污染状况
Contaminated status of environment
A1 土壤环境污染状况
Contaminated status of soil
A11 　BHC
A12 　DDT
A2 径流水体环境污染状况
Contaminated status of water
A21 　CODcr
A22 　NO -3 2N
A23 　NO -2 2N
A24 　BHC
A25 　DDT
B 　农副产品污染状况
Contaminated status of agricultural products
B11 　NO -3
B12 　NO -2
B13 　BHC
B14 　DDT
B15 　对硫磷 Parathion
C 　社会经济环境质量
Social economical status
C11 　系统商品率 Rate of transforming agro2products into commodities
C12 　产出投入比 Ratio of output to input
C13 　劳动力利用率 Utilization rate of labor
C14 　粮食自给程度 Food self2reliance degree
C15 　薪柴自给程度 Fuelwood self2reliance degree
C16 　木材自给程度 Wood self2reliance degree
D 　生态环境质量
Ecological environmental quality
D1 　空气动力效能
Aerodynamic effect
D11 　总体防风效能 Wind reduction effect
D12 　削弱湍流交换 Reduction of atmospheric turbulent exchange
D13 　空气阻抗系数 Resistance coefficient of atmosphere
D2 　热力水文效能
Effect of air temperature ,
heat , humidity and soil
moisture
D21 　春季增温 Increasing temperature in Spring
D22 　夏季降温 Decreasing temperature in Summer
D23 　空气相对湿度增加率 Increasing rate of air humidity
D24 　水面蒸发降低率 Reduction rate of soil water evaporation
D25 　土壤含水率增加率 Increasing rate of soil water (0～60 cm)
D26 　农田总辐射提高率 Increasing rate of the solar radiation
D3 减灾效能提高率
Increasing rate of reducing
disaster
D31 　> 12 m·s - 1大风减少率 Reduction rate of gale ( > 12 m·s - 1)
D32 　干热风减少率 Reduction rate of xerothermic wind
D33 　冰雹灾减少率 Reduction rate of hail
D34 　伏旱灾减少率 Reduction rate of arid disaster
D4 水土保持效能提高率
Increasing rate of soil and
water conservation effect
D41 　抗蚀指数提高率 Increasing rate of soil anti2erosion
D42 　土壤抗冲性提高率 Increasing rate of soil anti2scour
624 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
表 2 　黄土高原区域农业生态系统环境质量评价标准
Table 2 Criteria for regional agro2ecosystem assessment in Loess Plateau
评价指标
Evaluation indicator
Ⅰ级
Grade Ⅰ
Ⅱ级
Grade Ⅱ
Ⅲ级
Grade Ⅲ
Ⅳ级
Grade Ⅳ
Ⅴ级
Grade Ⅴ
参 考 标 准
Referenced criterion
A A1 A11 ≤(mg·kg - 1) 0105 0125 0150 0175 110 GB1561821995
A12 ≤(mg·kg - 1) 0105 0125 0150 0175 110 GB1561821995
A2 A21 ≤(mg·L - 1) < 15 < 15 15 20 25 GB3838288
A22 ≤(mg·L - 1) < 10 10 20 20 25 GB3838288
A23 ≤(mg·L - 1) 0106 011 0115 110 110 GB3838288
A24 ≤(mg·L - 1) 0 011 012 013 014 GB3838288
A25 ≤(mg·L - 1) 0 0105 011 0115 012 GB3838288
B B11 ≤(mg·kg - 1) 432 500 600 700 785 WHO/ FAO [1 ]
B12 ≤(mg·kg - 1) 110 210 410 710 916 GB15198284
B13 ≤(mg·kg - 1) 0105 011 012 0135 0148 GB2763281
B14 ≤(mg·kg - 1) 0102 0105 011 0115 0124 GB2763281
B15 ≤(mg·kg - 1) 0 0105 011 0115 0120 GB5127285
C C11 ( %) 100 80 60 40 0 政府发展规划及专家意见
C12 4 315 310 215 210 Development plan of local
C13 ( %) 100 80 60 40 20 government and opinion
C14 110 018 016 014 012 of experts
C15 110 018 016 014 012
C16 110 018 016 014 012
D D1 D11 ( %) 35 30 25 20 10 专家意见
D12 ( %) 45 40 35 30 20 Opinion of experts
D13 ( %) 115 108 100 90 80
D2 D21 ( ℃) 110 019 018 017 016
D22 ( ℃) 110 019 018 017 016
D23 ( %) 10 8 6 4 2
D24 ( %) 28 25 22 18 15
D25 ( %) 410 310 210 110 0
D26 ( %) 15 12 9 6 2
D3 D31 ( %) 100 90 80 70 60
D32 ( %) 100 90 80 70 60
D33 ( %) 100 90 80 70 60
D34 ( %) 100 90 80 70 60
D4 D41 ( %) 40 36 32 28 24
D42 ( %) 58 54 50 46 42
生态系统的环境质量分为 5 级 : Ⅰ级 ,总体环境质量很好 ,环
境污染轻 ,社会经济和生态环境效益很好 ; Ⅱ级 ,总体环境质
量较好 ,环境污染较轻 ,社会经济及生态环境效益良好 ; Ⅲ
极 ,总体环境质量一般 ; Ⅳ级 ,总体环境质量较差 ; Ⅴ级 ,总体
环境质量差. 各级评价标准及出处见表 2 [1 ] .
3 　结果与分析
311 　土壤、径流水体环境与农副产品污染状况
由表 3 可见 ,土壤、径流水体环境评价结果均为
Ⅰ级 ,污染很轻 ;农副产品评价结果为 Ⅰ级 ,农药化
肥残留甚微. 这主要是由于当地人民的环境保护意
识较强 ,农药、化肥施用量掌握较好 (据实地调查统
计 ,化肥平均用量 275 kg·hm - 2 ,据中国环境报报
道 ,全国化肥施用量平均为 400 kg·hm - 2 ;农药施用
的品种较多 ,但施用量均不大) ,未对环境造成太大
污染. 这也与当地人民生活水平低下 ,经济情况不
佳 ,地力瘠薄 ,地下水位深 ,农民不愿在土地中过多
投入资金有关.
312 　社会经济环境质量
社会经济环境评价结果为 Ⅱ级 ,质量较好. 这与
该类型农业生态系统内主要间作林为苹果有关 ,因
为苹果本身经济价值高 ,再加之所处黄土高原地区
早晚温差大 ,产品品质好 (表 3) .
313 　生态环境质量
与同立地条件下的无林空旷地相比 ,研究区农
业生态系统空气动力、热力水文、减灾以及水土保持
效能提高显著. 但与其他类型及其他地区农业生态
系统相比 ,热力水文效能和水土保持效能一般 (评价
结果均为 Ⅲ级) ,空气动力效能和减灾效能较其他农
业生态系统稍好 (分别为 Ⅱ级和 Ⅰ级) ,总体生态环
境状况一般 (评价结果为 Ⅲ级) . 单从生态效益角度
来看 ,针对当地水土流失严重 ,干热风盛行的情况 ,
果农型农业生态系统并不是最佳选择 ,但该类型生
态系统的社会经济效益相对较好 (评价结果为 Ⅱ
级) ,对必须保护生态环境 (当地水土流失严重)又需
要兼顾经济收入的当地人民而言 ,该类型农业生态
系统深受欢迎 ,并广为种植 (表 3) .
314 　总体环境质量
研究区农业生态系统环境质量综合评价结果为
Ⅰ级 ,总体环境质量很好. 这与当地良好的土壤、径
流水体环境相辅相成 ,同时 ,也与研究区远离城市 ,
人口稀少 ,工业及乡镇企业不发达 ,污水排放量少有
关 (表 3) .
7243 期 　　　　　　　　　　　　　　王丽梅等 :黄土高原区域农业生态系统环境质量评价 　　　　　　　　　　　
表 3 　区域农业生态系统环境质量综合评价结果
Table 3 Result of comprehensive environmental quality assessment of
regional agro2ecosystem
评价因子
Evaluation
factor
检 测 值
Value of detection
一级评价
First level evaluation
权 重
Weight
结 果
Result
(grade)
二级评价
Second level evaluation
权 重
Weight
结 果
Result
(grade)
三级评价
Third level evaluation
权 重
Weight
结 果
Result
(grade)
A A1 A11 010113 mg·kg - 1 015 Ⅰ 01889 Ⅰ 01139
A12 010157 mg·kg - 1 015
A2 A21 3112 mg·L - 1 01120 Ⅰ 01111
A22 0188 mg·L - 1 01287
A23 01039 mg·L - 1 01574
A24 0 01011
A25 0 01008
B B11 61913 mg·kg - 1 010002 Ⅰ 01172
B12 010275 mg·kg - 1 0101
B13 010059 mg·kg - 1 0119
B14 010012 mg·kg - 1 0138
B15 0 0142
C C11 86 % 01154 Ⅱ 01271 Ⅰ
C12 3144 01077
C13 75 % 01192
C14 018 01192
C15 110 01192
C16 016 01192
D D1 D11 2716 % 01372 Ⅱ 01593 Ⅲ 01418
D12 3815 % 01372
D13 108182 % 01256
D2 D21 0185 ℃ 01043 Ⅲ 01074
D22 0172 ℃ 01043
D23 6153 % 01216
D24 26192 % 01133
D25 2103 % 01432
D26 9102 % 01133
D3 D31 100 % 0125 Ⅰ 01074
D32 100 % 0125
D33 85 % 0125
D34 83 % 0125
D4 D41 50129 % 015 Ⅲ 01259
D42 32177 % 0153 在六六六、DDT、对硫磷的检测中 ,仪器的检出限为 01001 mg·
kg - 1 ;在粮食、薪柴、木材自给程度中 ,完全自给为 110 The minimum
detection limit of instrument used to detect of BHC ,DDT and parathion
is 01001 mg·kg - 1 ; the best is 110 in self2reliance degree of food ,fuel2
wood and wood.
4 　结 　　语
环境质量的多级模糊综合评判模型 ,为解决多
因素、多层次的综合评价问题 ,提供了一个科学方
法. 实践证明 ,本文在一级环境质量评价中采用改进
的标准赋权法是切实可行的 ,而在二级以后的环境
质量评价中 ,对各环境要素则按层次分析 (AHP) 法
确定其权重. 这种混合加权具有规范性和灵活性的
优点 ,是一种很好的尝试. 本文的环境评价指标体系
是针对当地工商业不发达 ,几乎没有乡镇企业 ,经济
以农业为主 ,且环境污染的主要因素是农药、化肥施
用这一特点构建的 ,今后仍需对其进一步调整和筛
选.另外 ,环境评价指标体系是动态发展的 ,不同地
区及不同发展时期不应一概而论.
对农业生态系统环境质量进行综合评价 ,国内
外尚少见 ,目前还没有相应的评价标准 ,本文采用的
环境评价标准还有待在实践中不断完善.
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作者简介 　王丽梅 ,女 ,1972 年生 ,硕士 ,助教 ,主要从事生
态及环境评价领域的研究. E2mail :lmwang1229 @sina. com
824 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷