全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
, , 一 嫂
农业生态系统结构指标体系及其 化方法研究
胡秉民 王兆蓦 吴建军 李伟光 晰江农业大学
, 杭州
【摘要 】 本文提出农业生态系统结构的 级指标体系及其指标内各成分的折算问题 同时结 合 浙
江省典型农户的调查 , 探讨对原始数据 目的旨在统一量纲和缩小指标间数量级悬 殊 的 有 效 转 换
方法
关键词 农业生态 指标体系 特征数 聚类分析
,
, 地 ,
一 , , 一
、
,
,
。
, , ,
引 言
评价农业生态系统的指标体系已见诸多文
献论及 〔礴一 ’ 但在作实际评价时 , 首先有必要
解决下述两方面问题 一是评价指标量要合理
选取 在考虑指标量时 , 应注意太少会造成不
能对生态农业建设进行充分评价 , 而指标量太
多不仅具体度量相当困难 , 而且也会由于出现
指标间的直接或间接重复而失去指标独立性含
义 二是各项指标值间的量纲不 同和数量级差
悬殊等原因 , 就要有一个合适选取基准值与统
一量纲的方法 本文结合建设生态农业典型户
的调 查对 上述两方面问题作出研讨
常山 户 调查项日有农户的农业作物 、 林果业 、 畜
禽业 、 水产业 、 食用菌生产以及蚕茧生产等基本情 况
与各项经济收益等 并又作了各分类项的调查 , 例如
农作物类中分早稻 、 晚稻 、 单季稻 、 小麦 、 大麦 、 玉
米 、 甘薯 、 马铃薯 、 大豆 、 蚕豆 、 其它豆类 、 棉花 、
黄麻 、 油菜 、 花全 、 其它油料 、 瓜类水 果 、 瓜 类 蔬
菜 、 其它蔬菜 、 绿肥等 , 就其实际种植面积立项 林
果类分庭园及其他空地绿化 , 果树包括葡萄 、 柑桔 、
桃 、 梨及其它水果等 , 就其面积 、 种苗或株数立项
畜禽类分母猪 、 肉猪 、 仔猪 、 羊 、 兔 、 役牛 、 奶牛 、
肉牛 、 鸡 、 鸭及鹅等 , 就其存栏数 、 饲料等立项 年
收入类分作物生产收益 、 畜禽生产收益 、 水产收益 、
蚕茧收益 、 林果收益 、 社队企业收益及其他方而收 益
立项 调查于 年进行
研究地区和调查项 目
研究地区涉及浙江省有代表性的绍兴 、 德清 、 常
山 个地区的 户农户 , 其中绍兴 户 , 德清 户 和
分级指标体系的建立
对上述调 查材料建立 级指标体系 级
指标体系包括 个指标 , 用向量形式表示为
朴 国家自然科学基金 和农业部资助项 目
本文子 。年 月 日收到
￡ , 二 戈 , 戈 , , ,
其中二 , 为农业作物实际种植面积 , 按 单季作物
,
期 胡秉民等 农业生态系统结构指标体系及其量化方法研究
面积 亩 计量 二 为林果实际种植面积 , 并包
括桑 、 竹类 二 为畜禽指标 , 以肉猪头数作为
计量单位 , 其它畜禽根据饲料消耗量并结合经
济价值折算成肉猪计量头数 二 为水产养殖指
标 , 以面积计量 二 。为工副业收入 指 标 , 以
元 年计量
级指标体系向量
的方法一 本文提出下述几种方法 加 以 比
较 , 探讨合适的数据转换 方 案 , 用
戈 一 戈 转换 , 其中 为二 指标的平均数 ,
为 ‘ 的标准差 二 用 劣 一 劣
劣
劣 工 , 劣 , ⋯ ,
换 用
劣
卜一 一戈 转换 上述 类转换属
其中 二 , 至 二 。分别为粮食作物 、 经济作物 、 绿
肥 、 蔬菜 、 经济林 、 四旁林木的实 际 种 植 面
积 二 为家畜指标 , 以肉猪为标准头计量 , 其
它畜类折算成肉猪计量头数 为家禽指标 ,
以鸡为标准只计量 , 其它家禽折算 成 鸡 的 只
数 二 。为水产养殖指标 , 以面积计量 二 , 。为
食用菌收入指标 , 以元 年计量 二 , 为工副业
收入指标 , 以元 年计量 。
级指标体系向量
￡。 二 戈 , , 劣 , ⋯ , 劣
其中 二 一二 , 分别为禾谷类 、 豆类 、 薯类 、 油
料及经济作物 、 绿肥 、 根菜类 、 叶 果 菜 类 、
竹 、 桑 、 果 、 四旁林木实际种植面积 二 , 为
猪类 , 以肉猪为标准计量头数 , 为牛类
二 , ‘为羊兔类 , 以羊为标准计量头 数 二 , 。一
二 分别为鸡 、 鸭 、 鹅类 二 为水产 养 殖 指
标 二 , 。一二 , 分别为食用菌 , 乡镇企 业 , 及
除作物 、 畜禽 、 水产 、 蚕茧 、 林果 、 乡 镇 企
业 、 食用菌外的其他方面收益 。
统一盆纲和缩小指标间数里级差悬殊 的 方
法与比较
按所确定的分级指标向量可见 , 一是指标
值间存在量纲不同 , 有的是以面积计量 , 有的
是以头数计量 , 有的是以元 年计量 二 是 各
指标间数量级存在明显的差异 , 有些指标间和
指标内是个位数相差 , 但有些恰相差以 位数
计量 由于上述两种原因 , 造成指标原始数据
间很难用统一方法加以处理和研究 , 有必要进
一步着手研究统一量纲和缩小指标间数量级差
标准化转换 · “ , “ ‘ 用反箫会才
几
转换 ,
其中 二 。 和 二 二 。分别表示 指标中的最大值
与最小值 该类指标属正规化 〔 , 〕转换 。
二 ‘用 二 ‘或 转换 特别是 ‘应
用于指标间数量级有明显差异 , 通过转换达到
比较的一致性 , 进而结合其他转换加以考虑 。
本课题对 个农业户调查资料的各级指标
体系 , 作出原始指标值与经上述不 同转换并根
据特征数加以比较 , 由 级指标体系转换后的
特征数如表 所示 , 其中 为标准误
由表 将 级指标体系原始数据与经 种
不 同转换后数据加以比较可以看出 , 前 种转
换可以消除指标间的量纲差异 同 时 还 可 见
到 , 原始数据 级指标体系中的 个 指 标 值
‘ 宕 , , ⋯ , 其平均数二 的平均为 ,
而经 转换后 二 的平均为 , 经 转换后
歹的平均也为 。 , 经 转换后丁 的 平 均 为
, 经 转换后戈 的平均为 , 经 转
换后犷的平均为 一 而各指标值的最大值
与最小值之差的幅度对于原始数据 而 言 , 在
至 之间 , 而经 转换后的幅度压
缩到 至 之间 , 经 转换 的 幅 度 在
至 。 之间 , 经 转换的幅度在
至 之间 , 经 转换的幅度均为 , 经
转换的幅度为 至 由上述 数 据
比较可见 , 种转换方法对原始数据来说使各
指标值的数据明显消除级差悬殊 , 且转换
具有更明显的一致性 , 它使各指标的原始数据
‘经转换其幅度压缩在〔。, 〕之间 ,
, ,
应 用 生 态 学 报 卷
裹 个农业户 级指标体系转换后特征救平均一览表
彻 的 童‘
纽
盆 平均
原始数据
宕
工
一 一 。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。﹄八甘孟﹄︸‘
⋯
﹄口,
口比」
门‘︺吮曰,,几叮通互甘,,人曰‘魂
⋯
月﹄上
‘
的
。 。
月
,,
古︸
⋯
,
立八廿︸
助。几山︵月百八‘︸峨人
母令
”目盆︸
一
︺。口通︸八,
⋯
﹃
一
几‘︸弓甘几山︸,‘
⋯云一
。
。
一 。 一
。
。 已
一 。
。
。
。。
。
‘︸月‘
九丹﹄月‘工甘丹八‘,几
⋯
舀,工八一
一
一
。
。
一 。
。
。
。
。
。
一 。
。
。
。
。
“
介︺“叮,几
⋯
任八︺通孟门︸
。
。
一 。
。
。
一
。
。
。
。
⋯
心山甘八目汽」
一
⋯,
︸,曰‘吮山‘几
,
山八︹工舀﹄匀叹口︸
⋯
曰日加舀‘且虎品‘丹
二 二
口
二 、 一 二 。
。
二 。
一
二
。
盆 一 。
仑
“︸甘,︺八‘晚︸
⋯
礴人︸,﹃︺
一 二 。
。
。 。 一 。
。
。
。
。
。
。
。
。﹄几
⋯
︸
,
‘内比‘工门
,
‘
,人
比‘弓廿六的一曰﹄月孟几口
⋯
丹‘
⋯
材︸。,巴功臼﹄勺八打而」
⋯
︸廿内孟舀几八口盯曰。﹄
,
⋯
几舀
一 一
。
二
口 王
一 。
已
。 。 工
。
。 。 一
口
一 ‘
一 一
。
。
。
一
进而比较各指标内的衡量数据间离散程度
的特征数 和 , 对照各指标比较可见经转换
后的指标值离散度明显低于原始数据指标值的
离散度 以 , 为例 , 原始数据二 的 ,
二 而经 转换后的 , 其 ,
经 转换后的 , , 其 二 ,
经 转换后的二 , 其 二 ,
经 转换后的戈 , , 其 ,
经 转换后的劣 , , 其 ,
二 由于经 转换将原始数据指标
值压缩到 〔 , 〕内 , 所 以其离散度也相应较
小 从总体平均数来看 , 原始 数 据 二 ‘ 的
,
期 胡秉民等 农业生态系统结构指标体系及其量化方法研究
,
, 经 转换后的
。
, 经 转换后的 ,
经 转换后的 , 二
。 经 转换后的 二 ,
经 转换后的 二 , 。
限于表格篇幅 , 进而分别列出表 和表
的 个农业户 级指标体系指标值 ‘ , ,
二 , 和 级指标体系指标值 , , ⋯ ,
的原始数据及经 种转换后特征数的各总
平均一览表
表 叨个农业户 级指标体系转换后特征数平均一览表
原始数据 ‘ 式转换 式转换
。
式 转换
。
式转换
。
式转换
各指标平均
数总平均 。 。
二 二
二
二 。 二 一
。
。
。
。
。
。
一 。
。
。
。
。 夕
一 。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
一 。
。
。
。
一
表 个农业户 级指你体系转换后特征橄平均一览表
宜 功
原始数据 ‘ 式转换
。
式转换
。
式转换
。
式转换 式转换
。
各指标平均
数总平均又
。 工
二
。 二 一 玄
磊
。 一 。
。
。
。
。
。
一 。
。
。
。
。
一 。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
一 。
。
。
。
由表 、 同样可见 , 级和 级指标体
系原始数据与经 种不同转换后数 据 加 以 比
较 , 经前 种转换式后的各指标值 二 ‘ 同 样能
消除不 同量纲问题 由平均数和指标值间的极
差观察 , 未经转换的原始指标值和经 种方法
转换后数据的总平均 指标比较 , 也能使各指
标值间数据明显消除级差悬殊 , 经转换 也同
样可使其幅度压缩在 〔 , 〕之间 另一方面 ,
由各指标内的数据间离散程度 的 特 征 数 ￡ 和
, 经平均后得表 、 中的 和 , 与表
结论相吻合 , 经转换后的指标值的离散度 明显
低于原始数据指标值的离散度 例如 , 对 级
指标体系而言 , 原始数据 ‘的 , 。
二 经 式转换 , 其 ,
经 式转换 , ,
经 式转换 , 其 , 二 经
式转换 , 其 一 , 经
式转换 , 其 , 对
于 级指标体系的原始数据 和 经各式转换
的 ‘ 和 。 列于表 的末二行 , 不一一罗列 ,
,
应 用 生 态 学 报 卷
结果分析
指标体系的分析
文内提出分级指标体系共分 级 , 可根据
实际问题加以参考选用和调整 分级指标体系
是根据实际间题提出的一种粗 、 细分划 , 取舍
指标体系应考虑指标体系过粗不足以反映生态
系统概貌 , 而过细不仅在调查和统计计算中使
问题复杂化 , 同时会产生不可避免指标值间的
更为明显的相依性及权重衡量上的困扰 为了
说明上述情况 , 我们对 户典型农业户 、 、
级指标体系作了聚类分析并加以比较 , 看到
资料数据经 式转换后分类模型为优 , 与实
际经营属类相符 同时对 、 、 级指标体
系各 典 型 农 业户经营属类划分结果也基本类
同 现以 级指标体系为例 , 以 表示所需被
分类的对象全体 , 建立 上的模糊等价关系
,
。、 。 ,
殊差异 , 本文提出 种不同的转换方法 , 并通
过浙江省典型农业生产户的调查加以讨论和分
析 虽说这些都是实际有效的转换方法 , 但正
如上述已指出的那样 , 转换 不仅在上述讨
论中看到以此为基础所取得的聚类模型为优 ,
而且能将原始数据有效地压缩在〔 , 〕之间 ,
且比较表 、 、 可见 , 离散度 具 有 一 致
性 进而由 式出发 , 对指标评价中建立
隶属度函数具有意义 “ ’ 为免远离实际情况 ,
可考虑采用升半梯形分布来建立隶属度函数
镇 戈 一
拼 二 一
口
戈 一 戈 口
二 一 川
戈
尹‘
二 ‘ , ,
其中
灯黔
八二 、 二
又组“ 九少戈烈“ 夸
数据转换式中的 , 在实际问题中 , 除依
据调查数据作出取值外 , 还可以用该指标常规
经验值 、 国家制订的标准值或 目标值加以取代
讨论
经过 合成运算后的模糊聚类分析对 户典
型农户就其经营结构分类可划分为 类
第 类 编号为 , 实际为一养鱼
大户
第 类 包括编号 , 一 , 一
, 一 , 一 , 一 。 属农林副业型 ,
其中德清主要是桑或竹 , 常山主要是果树
第 类 编号 , , 为畜牧大户
第 类 编号 , 为食用菌种植户
第 类 编号 , 属农牧型
第 类 其它所余编号 , 属农牧副业型
上述分类 , 与实际情况基本吻合 , 分类边
界也已基本清晰 所以对此类农业生产单元经
营结构型分划 , 可考虑指标体系适 当粗分
转换方法的分析
为求得统一量纲及缩小指标间数量级的悬
参 考 文 欲
江 培庄 模糊集合论及其应用 。 上海科学技术
出版社 , 上海 , 一 , 一
张全德 、 胡秉民 。 农业试验统计模型和
程序 。 浙江科学技术出版社 , 杭州 , 一
胡秉 民 。 了 微 电脑在农业科学 中的应用 。 科学出
版社 , 北京 , 。一
,
, 一
,
,
一 。
, , ,
,
, 一
,
〔灯
土 , 一
。
,