全 文 ：苏南地区农村工业对农业生态系统作用的
系统动力学模型 3
陈　欣　(浙江农业大学农业生态研究所 ,杭州 310029)
【摘要】　以江苏南部农村工业发达地区的吴江市为研究范例 ,采用系统动力学模型模拟分析方法 ,分析农村工
业发展对农业生态系统的影响. 结果表明 ,农村工业的发展对农业生态系统有正负两方面的影响 , 正影响表现
为提高农民收入、增加农业投入、转移农村劳力等 ;负影响表现为导致耕地减少和环境污染等. 农村工业实力增
强后 ,若其产值利润以一定的比例用于发展农业和治理环境 ,将能减弱或避免农村工业给农业生态系统带来的
负影响 ,达到农村工业与农业的协调发展.
关键词 　农村工业 　农业生态系统 　系统动力学模型
A system dynamic model about the impact of rural industry on agroecosystems in southern Jiangsu Province. Chen
Xin ( Zhejiang A gricultural U niversity , Hangz hou 310029) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,1999 ,10 (1) :49～52.
A system dynamic model was used to analyze the impact of development in rural industry on agroecosystems in Wujiang
city , a rural industrialized region of southern Jiangsu Province. The results show that there are both positive and nega2
tive impacts of rural industrialization on agroecosystem. The positive impacts display an increase of farmer’s income
and agricultural input , and a transference of promoting rural labors , while the negative impacts show a decrease of cul2
tivated land and a result of environmental pollution. The negative impacts could be weakened or avoided , and the rural
industry could be coordinately developed with agriculture , if a proper proportion of profit gained from rural industry
would be used for agricultural development and environmental control after the actual strength of the rural industry was
increased.
Key words 　Rural industry , Agroecosystem , System dynamic model.
　　3 博士点基金资助项目.
　　1996 - 10 - 08 收稿 ,1997 - 10 - 19 接受.
1 　引 　　言
　　国内外发展农村工业的实践表明 ,发展农村工业
对提高农村经济水平尤其是发展中国家的农村经济水
平有着积极的作用[1 ,3 ,6 ,8 ] ,但农村工业的发展对农业
生产、资源环境也产生一些不利影响[4 ,7 ] . 为进一步弄
清农村工业对农业生态系统的作用方面 ,探讨减少或
避免农村工业给农业生产、资源环境带来不良影响的
途径 ,以供农村工业发达地区农村工业与农业生态系
统 (农业生产、资源环境)的协调发展参考 ,本文以江苏
南部农村工业发达地区的吴江市为研究范例 ,采用系
统动力学模型模拟分析方法[2 ,5 ] ,分析农村工业的发
展对农业生态系统的影响.
2 　研究方法
2. 1 　模型建立
　　苏南地区的吴江市位于江苏太湖平原的最南端 ,全市人口
77. 48 万人 ,其中农业人口 60. 78 万人 ,耕地 59. 74 ×103 hm2
(1994 年吴江统计资料) . 近 20 多年来 ,农村工业迅速发展 ,成
为农村经济的主导力量. 根据研究系统的特点和研究目的 ,在
建立模型时 ,将吴江市农业生态系统划分为耕地生产、牧业生
产、渔业生产、农村工业、废水排放、耕地等 6 个子模块. 在对各
模块进行因果关系分析及确定各变量类型和参数的基础上建
立了系统仿真流图 (图 1) ,并用 D YNAMO 仿真语言编写仿真
方程. 仿真模型共有 253 个方程和语句 ,包括 6 个状态变量、10
个速率变量、41 个辅助变量和 16 个参数变量. 参数值主要根据
吴江市统计年鉴 (1980～1994 年) 、江苏省环境质量报告书、吴
江市社会经济发展规划等资料的数据获得 ,仿真步长为 1 年 ,
仿真时间为 1994～2009 年.
2. 2 　模拟试验方案
　　由于模型建立的主要目的是分析农村工业发展对农业生
态系统影响 ,因而以农村工业产值年增长率 ( IVR) 和农村工业
利润用于农业的比率 ( IVA)和用于环境治理的比率 ( IVP) 为调
控参数 ,进行以下两方面的模拟分析. 1) 农村工业发展速度对
农业生态系统的影响 :根据对吴江市不同乡镇农村工业发展现
状的分析 ,1990～1994 年吴江市农村工业产值年增长率 ( IVR)
大致在 15 ～ 25 %的范围. 据此设 5. 0 %、7. 5 %、10. 0 %、
12. 5 %、15. 0 %、17. 5 %、20. 0 %、22. 5 %、25. 0 %为农村工业产
值的年增长率 ( IVR) ,比较这几种发展速度下农业生态系统主
要因子的变化情况. 2)农村工业产值利润用于农业和环境治理
的比率对农业生态系统的影响 :1990～1994 年吴江市不同乡镇
的农村工业产值利润用于农业的比率 ( IVA) 在 7. 14～16. 65 %
的范围 ,用于环境治理的比率 ( IVP) 在3 . 2～13 . 80 %的范围 .
应 用 生 态 学 报 　1999 年 2 月 　第 10 卷 　第 1 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 1999 ,10 (1)∶49～52
图 1 　系统动力学流图
Fig. 1 Flow chart of system dynamic model.
1. 耕地面积 Area of arable land ;2. 农民建房用地Land for farmer building ;3. 道路等建设占地Land for road construction ;4. 废水累积量 Wastewater accu2
mulated in environment ;5. 废水年排放量 Wastewater given off per year ;6. 农村工业产值 Output value of rural industry ;7. 农村工业产值增长速度 In2
creasing rate of rural industry output value ;8. 农村工业治理废水资金 Rural industry product profit used for wastewater management ;9. 废水自净量 Purifi2
cation of wastewater ;10. 3 级延迟 Three delay ;11. 投入耕地的劳动力 Rural labor for cropping ;12. 劳力年递增率 Increasing rate of rural labor per year ;
13. 非农产值 Output value of non - agriculture ;14. 非农业劳力 Rural labor for non - agriculture ;15. 农村工业劳动力 Rural labor for rural industry ;16. 牧
渔业劳力 Rural labor for livestock and fishery ;17. 农村工业产值利润 Rural industry product profit ;18. 农村工业用于农业的资金 Capital of rural industry
used for agriculture ;19. 农业再生产资金 Capital of agricultural reproduction ;20. 农业再生产资金中用于农业机械的资金 Reproduction capital for farming
machine ;21. 用于农业基本建设的资金 Capital for field basic construction ;22. 用于购买化肥的资金 Capital for chemical fertilizer ;23. 用于牧渔生产的资
金 Capital for livestock and fishing ;24. 牧渔生产产值 Output value of livestock and fishery ;25. 作物总播种面积 Total crop sowing area ;26. 种植业产值
Output value of cropping ;27. 复种指函数 Function of multiple crop index ;28. 牧渔生产规模 Scale of livestock and fishery ;29. 耕地化肥用量 Apply rate of
chemical fertilizer ;30. 耕地有效灌溉率 Ratio of irrigation area to total area ;31. 农机械总动力 Total power of farming machine ;32. 农机折旧率Depreciation
rate of farming machine ;33. 表函数 (灌溉率与单产的关系) Table function ;34. 表函数 (化肥用量与单产的关系) Table function ;35. 科技进步因子 Factor
of science and technology progress ;36. 粮食单产 Grain crop yield ;37. 表函数 (有机肥与粮食单产的关系) Table function ;38. 有机肥投入 Organic matter
input ;39. 粮食需求总量 Total amount of grain needed ;40. 人口 Population ;41. 人粪尿 Night soil ;42. 秸秆还田量 Amount of crop residue return ;43. 畜禽
粪便 Waste of livestock ;44. 表函数 (有机肥投入转为土壤有机质的关系) Table function ;45. 粮食作物面积 Grain crop area ;46. 土壤有机质含量 Organic
matter content in soil ;47. 土壤有机质矿化量 Mineralized rate of organic matter in soil ;48. NOISE 函数 Noise function ;49. 土壤有机质减少率 Decreasing
rate of organic matter in soil ;50. 耕地产值 Output value of farmland per hectare ;51. 农村工业治理环境资金系数 Coefficient of capital used for environment
management ;52. 农村工业支农系数 Coefficient of capital used for agriculture ;53. 种植产值用于再生产的系数 Coefficient of crop output value used for re2
production ;54. 牧渔业产值再生产的系数 Coefficient of output value of livestock and fishery used for reproduction ;55. 农业再生产资金用于农机建设的系
数 Reproduction capital used for farming machine ;56. 表函数 Table function ;57. 农业再生产资金用于农田建设的比率 Rate of reproduction capital used for
field construction ;58. 农业再生产资金用于化肥的比率 Rate of reproduction capital used for chemical fertilizer ;59. 农业再生产资金用于牧渔业生产的比
率 Rate of reproduction capital used for livestock and fishery ;60. 畜禽产粪率 Amount of animal waste per year ;61. 谷草比 Ratio of grain to straw ;62. 秸秆
还田率 Ratio of crop residue return to total crop residue ;63. 人粪便还田率 Ratio of night soil applied to total night soil ;64. 人均年需求粮食 Grain needed
per capita ;65. 人均年排粪率 Amount of night soil per year ;66. 畜禽粪还田率 Ratio of animal waste applied to total animal waste ;67. 耕地减少率 Decreas2
ing rate of arable land ;68. 废水增加率 Increasing rate of wastewater ;69. 废水减少率 Decreasing rate of wastewater ;70. 耕地劳力减少率 Decreasing rate of
labor for cropping ;71. 耕地劳力增加率 Increasing rate of labor for cropping ;72. 农机增加率 Increasing rate of farming machine ;73. 农机减少率 Decreasing
rate of farming machine ;74. 粮食作物面积减少率Decreasing rate of grain crop area ;75. 粮食作物面积增加率 Increasing rate of grain crop area ;76. 有机质
增加量 Increasing amount of organic matter.
05 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷
据此 ,在农村工业发展速度不变 (产值年增长率为 17. 5 % ,1990
～1994 年的统计值)的情况下 ,农村工业产值利润用于农业比
率 ( IVA) 和用于环境治理的比率 ( IVP) 方案设计为 : IVA =
5. 0 % ,IVP = 4. 0 % ; IVA = 10 % ,IVP = 8. 0 % ; IVA = 15 % ,IVP
= 12 % ; IVA = 20 % ,IVP = 16 %.
3 　结果与分析
3 . 1 　农村工业发展速度对农村经济水平的影响
　　由于该模型输出的变量较多 ,本文仅选择农民人
均纯收入、农村劳动力转移、农业资金投入水平、粮食
产量、耕地面积、废水排放量、废水处理率、农村工业扩
大再生产资金等模拟结果作简单分析.
表 1 　吴江市农村工业发展速度对农民人均收入的影响(元)
Table 1 Effect of the rate of rural industry development on net income per
capita( yuan)
产值年增长率 ( %)
Annual increasing rate
A B C D
5. 0 1140 1402 1803 2491
7. 5 1140 1433 1867 2607
10. 0 1140 1472 1956 2788
12. 5 1140 1520 2078 3067
15. 0 1140 1578 2245 3491
17. 5 1140 1649 2471 4133
20. 0 1140 1734 2775 5093
22. 5 1140 1838 3182 6520
25. 0 1140 1962 3724 8623
A :1994 年 (始起年) 1994 (Beginning year) ,B : 1999 年 (5 年) 1999 (After
five years) ,C :2004 年 (10 年) 20004 (After ten years) ,D :2009 年 (15 年)
2009 (After fifteen years) . 下同 The same below.
表 2 　吴江市农村工业发展速度对农村劳力转移的影响( %)
Table 2 Effect of the rate of rural industry development on labor trans2
ferred( %)
产值年增长率 ( %)
Annual increasing rate
A B C D
5. 0 30. 05 33. 45 36. 27 39. 30
7. 5 30. 05 34. 97 38. 64 42. 57
10. 0 30. 05 36. 46 40. 95 45. 77
12. 5 30. 05 37. 92 43. 22 48. 90
15. 0 30. 05 39. 34 45. 43 51. 96
17. 5 30. 05 40. 74 47. 59 54. 97
20. 0 30. 05 42. 10 49. 71 57. 89
22. 5 30. 05 43. 44 51. 79 60. 76
25. 0 30. 05 44. 75 53. 83 63. 57
　　表 1 和表 2 的数据表明 ,农民人均纯收入随着农
业工业的发展迅速增加 ,农村劳力也随农村工业的发
展得到大量转移 ,例如 ,在农村工业产值年增长率为
5. 0 %的情况下 ,到 2004 年农民人均纯收入和农村劳
力转移率将分别为 1803 元 (1990 年不变价 ,下同) 和
36. 7 % ,到 2009 年将分别为 2491 元和 39. 3 % ;而在农
村工业产值年增长率为 17. 5 %的情况下 ,农民人均纯
收入和农村劳力转移率将分别增至 2471 元、47. 59 %
和 4133 元、54. 97 %. 可见 ,农村工业发展的快慢对农
村经济水平的提高有较大作用.
3 . 2 　农村工业发展速度对农业资源、环境的影响
　　农村工业发展快慢对农业资源环境产生的不良影
响 ,主要表现在导致耕地减少和向农业环境排放“三
废”(表 3、4) . 从表 3 和 4 可见 ,吴江市农村工业若以较
快的速度发展 (农村工业产值年增长率在20. 0 %以
上) ,如果不采取相应的措施 ,至 2009 年 ,其耕地面积
将减少 1/ 3～1/ 2 ,农村工业废水年排放量将达 2. 0 ×
108～4. 5 ×108t ,土地将承纳废水 1172. 5～2652. 1t·
hm - 2 .
表 3 　吴江市农村工业发展速度对耕地面积的影响( ×103hm2)
Table 3 Effect of the rate of rural industry development on arable land area
产值年增长率 ( %)
Annual increasing rate
A B C D
5. 0 59. 74 59. 55 59. 37 59. 13
7. 5 59. 74 59. 40 59. 10 58. 52
10. 0 59. 74 59. 21 58. 59 57. 59
12. 5 59. 74 58. 98 57. 98 56. 18
15. 0 59. 74 58. 71 57. 17 54. 09
17. 5 59. 74 58. 39 56. 10 50. 99
20. 0 59. 74 58. 00 54. 69 46. 45
22. 5 59. 74 57. 55 52. 83 39. 85
25. 0 59. 74 57. 01 50. 42 30. 37
表 4 　吴江市农村工业发展速度对废水排放的影响( ×104t·a - 1)
Table 4 Effect of the rate of rural industry development on wastewater( ×
104t·yr. - 1)
产值年增长率 ( %)
Annual increasing rate
A B C D
5. 0 976. 42 1101. 70 1108. 51 1385. 52
7. 5 976. 42 1202. 85 1577. 57 2217. 99
10. 0 976. 42 1513. 63 2226. 98 3512. 43
12. 5 976. 42 1894. 89 3119. 47 5505. 19
15. 0 976. 42 2360. 52 4337. 42 8543. 75
17. 5 976. 42 2926. 72 5988. 32 13134. 76
20. 0 976. 42 3612. 35 8211. 65 20010. 81
22. 5 976. 42 4439. 31 11187. 43 30233. 07
25. 0 976. 42 5432. 92 15146. 70 45268. 47
3 . 3 　农村工业产值利润用于农业和环境治理的比率
对农业生态系统的影响
　　从表 5 和 6 可见 ,农村工业在发展过程中 ,其产值
利润如果能以一定的比率用于发展农业 ,通过资金投
入改善农业环境 (水利建设、高产田建设等) 、增加物质
(肥料、机械等) ,将能不断提高粮食等作物产量 ;农村
工业产值利润若以一定的比例用于治理环境 (废水处
理等) ,将能减少废水排放于环境 ,减少农村工业的发
展给环境带来污染. 但从表 7 也可见 ,农村工业产值利
润若过多地用于支持农业和治理环境 ,就会在一定程
表 5 　农村工业产值利润用于农业的比率对农业投入(元·hm- 2)和粮食
单产( kg·hm - 2)的影响
Table 5 Effect of ratio of rural industry product prof it used for supporting
agriculture on agriculture capital input( yuan·hm - 2) and grain yield( kg·
hm - 2)
“支农”比率
Ratio used for
agriculture
( %)
A
投入
Input
产量
Yield
B
投入
Input
产量
Yield
C
投入
Input
产量
Yield
D
投入
Input
产量
Yield
5. 0 142 6037 288 6061 596 6095 1267 6133
10. 0 142 6037 577 6143 1192 6285 2534 6495
15. 0 142 6037 865 6228 1787 6412 3800 6687
20. 0 142 6037 1154 6300 2383 6563 5067 6805
151 期 　　　　　　　　　　　　陈 　欣 :苏南地区农村工业对农业生态系统作用的系统动力学模型 　　　　　　　　　
表 6 　农村工业产值利润用于环境治理的比率对废水处理率的影响
Table 6 Effect of ratio of rural industry product prof it used for environ2
ment management on the ratio of treated wastewater to total wasterwater
( %)
治理环境比率 ( %)
Ratio for enviro2
nment management
A B C D
4. 0 8. 26 12. 66 13. 85 14. 15
8. 0 8. 26 25. 32 27. 72 28. 30
12. 0 8. 26 37. 98 41. 58 42. 45
16. 0 8. 26 50. 64 55. 44 56. 61
表 7 　农村工业产值利润用于农业和环境治理的不同比率对农村工业
再生产资金的影响( 108 元)
Table 7 Effect of ratio of rural industry product prof it used for agricultrue
and environment management on the capital for rural industry development
( 108yuan)
IVA( %) IVP( %) A B C D
5. 0 4. 0 1. 5324 3. 0823 6. 1995 12. 4695
10. 0 8. 0 1. 5324 2. 7774 5. 5864 11. 2362
15. 0 12. 0 1. 5324 2. 4726 4. 9732 10. 0030
20. 0 16. 0 1. 5324 2. 1677 4. 3601 8. 7697
IVA :农村工业产值利润用于农业比率 ; IVP :农村工业产值利润用于环
境治理的比率.
度上削弱农村工业再生产资金 ,从而影响农村工业的
进一步发展. 因此 ,农村工业产值利润用于农业和环境
治理的比率应根据农村工业的发展时期和农村工业的
实力而定. 农村工业在发展的初期 ,支持农业和治理环
境的比率可小些 ,农村工业进入稳步发展时期、力量雄
厚后 ,其产值利润用于发展农业和治理环境的比率可
适当提高.
4 　结 　　论
　　农村工业的发展对农业生态系统有促进和抑制作
用 ,促进作用表现在提高农民收入、增加农业投入、转
移农村劳力等 ;抑制作用表现为减少耕地、污染环境
等. 农村工业对农业生态系统的促进和抑制作用的程
度取决于农村工业发展的速度、农村工业支持农业的
强度和治理环境的力度. 农村工业在以适当的速度发
展的同时 ,如果兼顾农业的发展和对资源环境的保护 ,
农村工业对农业生态系统的促进作用将明显表现出
来 ,否则 ,农村工业的迅速发展将导致农业萎缩、资源
环境恶化. 农村工业支持农业和环境治理的强度取决
于农村工业发展的时期和其经济实力 ,农村工业进入
稳步发展时期、力量雄厚后 ,以一定比率支持农业和治
理环境 ,将有利于农村工业与农业的协调发展.
致谢 　承蒙南京农业大学章熙谷教授悉心指导 ,谨致谢意.
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作者简介 　陈 　欣 ,女 ,1962 年生 ,副教授 ,博士后 ,从事农业生
态学方面的研究 ,近年发表论文 20 余篇.
25 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷