全 文 ：浙北平原乡镇农业生态系统结构与功能
现状及其相关性研究 3
吴建军1 3 3 　柯金虎1 　陈文光2 　边卓平3
(1 浙江大学农业生态研究所 ,杭州 310029 ;2 浙江省绍兴县种子公司 ,绍兴 312000 ;
3 浙江省德清县生态办 ,武康 313202)
【摘要】　调查分析了浙北平原 15 个乡镇农业生态系统的结构和功能现状. 采用聚类分析和相关分析相结
合的方法 ,研究了系统整体结构与功能以及结构和功能两两指标间的相关性. 结果表明 ,聚类分析能揭示
系统整体结构与功能的相关性 ,有利于从总体上把握结构调整的方向 ;两两指标间的相关分析可以明确特
定结构和功能指标间相互关系的密切程度和方向 ,为有针对性地进行结构调整和功能优化提供依据.
关键词 　乡镇农业生态系统 　结构与功能 　聚类分析 　相关分析
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 06 - 0705 - 04 　中图分类号 　S181 　文献标识码 　A
Structure and function of township agroecosystems and their correlation in northern plain areas of Zhejiang
Province. WU Jianjun , KE Jinhu ( Institute of A gro2ecology , Zhejiang U niversity , Hangz hou 310029) . 2Chin.
J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13 (6) :705～708.
The structure and functions of 15 township agroecosystems in northern plain areas of Zhejiang Province were
investigated and studied. Both cluster analysis and correlation analysis were used to study the correlation between
the holistic structure and function of the agroecosystems. The results showed that cluster analysis could reveal
the correlation between the holistic structure and function of the agroecosystems , which was conducive for
mastering the direction of holistic structural adjustment . Correlation analysis could identify the extent and
direction of correlation between specific structural and functional indicators , which could serve as the basis for
specific structural adjustment for optimization of functions.
Key words 　Township agroecosystems , Structure and function , Cluster analysis , Correlation analysis.
3 浙江省科委计划项目 (97222013) .3 3 通讯联系人.
2000 - 08 - 18 收稿 ,2000 - 10 - 24 接受.
1 　引 　　言
农业生态系统的结构是功能的基础. 我国学者
对县级农业生态系统的评价理论与方法进行了研
究[3 ,8 ,10 ,12 ,13 ] ,试图为县域农业生态系统合理调控
和优化提供依据 ;研究者多对村级农业生态系统及
农户生态系统的结构和功能效益进行了分析与评
价[1 ,2 ,4～7 ,9 ,11 ] ,而对乡镇一级农业生态系统的研究
为数很少. 且以往的研究大多侧重对农业生态系统
结构和功能的描述和定性分析 ,对系统结构与功能
关系的定量研究很少. 本文试图通过合理选择结构
和功能指标 ,定量分析结构与功能间的关系 ,揭示系
统结构指标与功能指标间相互关系的密切程度和方
向 ,为有针对性地改善结构 ,优化功能 ,促进农业的
协调、稳定和持续发展提供理论依据.
2 　研究方法
211 　结构和功能指标的选择
本研究以农业生产、乡镇企业和农村经济相对发达的浙
北平原中 15 个乡镇农业生态系统为对象. 选用 14 条常用的
结构指标为 :耕地面积占总面积比例 ( X1 ) 、经济作物占总面
积比例 ( X2) 、种植业劳动力占农业劳动力比例 ( X3 ) 、畜牧业
劳动力占农业劳动力比例 ( X4 ) 、渔业劳动力占农业劳动力
比例 ( X5) 、种植业产值占农业总产值比例 ( X6) 、畜牧业产值
占农业总产值比例 ( X7) 、渔业产值占农业总产值比例 ( X8 ) 、
第一产业劳动力占农村劳动力比例 ( X9 ) 、第二产业劳动力
占农村劳动力比例 ( X10 ) 、第三产业劳动力占农村劳动力比
例 ( X11) 、第一产业产值占农村社会总产值比例 ( X12 ) 、第二
产业产值占农村社会总产值比例 ( X13 ) 、第三产业产值占农
村社会总产值比例 ( X14) .
选用的 8 条功能指标为 :土地生产率 ( Y1 ,元·hm - 2) 、劳
动生产率 ( Y2 ,元/ 人) 、人均纯收入 ( Y3 ,元/ 人) 、粮食商品率
( Y4 , %) 、其它主要农产品商品率 ( Y5 , %) 、单位面积畜禽鱼
产品量 ( Y6 ,kg·hm - 2) 、人均畜禽鱼产品量 ( Y7 , kg/ 人) 、光
能利用率 ( Y8 , %) .
212 　原始资料调查和数据处理
根据结构和功能指标的内涵设计调查表格 ,实地调查各
应 用 生 态 学 报 　2002 年 6 月 　第 13 卷 　第 6 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2002 ,13 (6)∶705～708
乡镇的原始资料、计算结构和功能指标值. 用极差变换 [ ( X i
- Xmin) / ( Xmax - Xmin) ]对功能指标原始值进行数据处理 ,
以满足功能聚类和 Pearson 相关分析的基本条件.
213 　系统整体结构与功能的相关分析
为了从整体上研究系统结构与功能的相关性 ,用 14 个
结构指标和 8 个功能指标分别进行聚类. 用欧氏平方距离定
义乡镇间的相似关系 ,用类平均法定义类别间的相似关系.
214 　结构功能两两指标间的相关性分析
采用 Pearson 积矩相关系数法进行结构和功能两两指标
之间的相关分析. 该方法具有适用于对用相同间隔或比例测
定的数据进行相关性计算的优点.
3 　结果与分析
311 　乡镇农业生态系统结构和功能现状
由表 1 可见 ,不同乡镇农业生态系统的结构和
功能都存在较大的差异. 从第一、第二产业结构比例
和功能指标看 ,第一产业的劳动力比例 ( X9) 低、第
二产业劳动力比例 ( X10 ) 和第二产业产值比例
( X13) 高 ,劳动生产率 ( Y 2 ) 和人均纯收入 ( Y3 ) 也
高 ,但 X9 和 X10比例相近的乡镇 , Y2 和 Y3 却都较
低. 这可能与在产业结构调整转型过程中 ,第二产业
尚未形成良好的规模效益 ,而对第一产业的重视程
度又有所下降有关. 从第一产业内部结构和功能指
标看 ,经济作物面积比例 ( X2) 低的乡镇 ,粮食商品
率 ( Y4) 和光能利用率 ( Y 8) 都较高 ; X2 大或畜牧业
产值比例 ( X7 ) 高 ,土地生产率 ( Y1 ) 和 Y3 也较高 ;
畜牧业劳动力比例 ( X4) 低 ,一般单位面积和人均畜
禽鱼产品量 ( Y6 、Y7) 也低 ; X2 、X4 、X7 都偏低的乡
镇 ,一般 Y1 、Y2 和 Y3 也都较低. 由此可见 ,发展第
二产业 ,同时重视发展经济作物和养殖业 ,是浙北平
原地区乡镇农业生态系统结构调整和提高功能效益
的主要方向和重要任务.
312 　系统整体结构与功能的相关性
　　根据结构指标 15 个乡镇可分为 3 类 ;根据功能
指标可分为 5 类 ,但前 3 类的大多数乡镇与结构指
标分类相同 (表 2) . 三合镇可能由于土地生产率和
光能利用率与德清县其它乡镇的差距较大而被划为
另一类 ;衙前镇则因劳动生产率和人均纯收入大大
高于其它乡镇 ,而土地生产率、粮食商品率、单位面
积和人均畜禽鱼产量又相对较低而被划为一类.
　　上述结果表明 , 系统整体结构和功能存在明显
表 1 　15 个乡镇农业生态系统结构指标和功能指标值
Table 1 Structural indicator and functional indicator values of the 15 township agroecosystems
乡　镇
Townships
结构指标值 Structural indicator values
X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 11 X 12 X 13 X 14
钱清镇 Qianqing 0. 68 0. 00 0. 93 0. 04 0. 02 0. 72 0. 26 0. 01 0. 18 0. 77 0. 05 0. 01 0. 98 0. 01
华舍镇 Huashe 0. 70 0. 02 0. 88 0. 08 0. 04 0. 51 0. 30 0. 19 0. 19 0. 72 0. 09 0. 01 0. 98 0. 01
鉴湖镇 Jianhu 0. 65 0. 03 0. 91 0. 07 0. 01 0. 72 0. 23 0. 02 0. 39 0. 56 0. 05 0. 03 0. 94 0. 03
东浦镇 Dongpu 0. 78 0. 02 0. 92 0. 03 0. 05 0. 40 0. 26 0. 33 0. 29 0. 66 0. 05 0. 05 0. 94 0. 01
马鞍镇 Maan 0. 88 0. 09 0. 93 0. 01 0. 06 0. 68 0. 15 0. 16 0. 44 0. 54 0. 02 0. 02 0. 97 0. 01
雷甸镇 Leidian 0. 40 0. 13 0. 84 0. 07 0. 08 0. 40 0. 41 0. 19 0. 50 0. 48 0. 02 0. 24 0. 74 0. 02
钟管镇 Zhongguan 0. 46 0. 13 0. 96 0. 01 0. 03 0. 39 0. 37 0. 25 0. 50 0. 48 0. 02 0. 07 0. 92 0. 01
徐家庄 Xujiazhuang 0. 53 0. 13 0. 83 0. 04 0. 09 0. 36 0. 30 0. 26 0. 47 0. 51 0. 02 0. 09 0. 85 0. 06
三合镇 Sanhe 0. 31 0. 11 0. 82 0. 03 0. 11 0. 50 0. 10 0. 29 0. 66 0. 32 0. 02 0. 21 0. 74 0. 05
干山镇 Ganshan 0. 55 0. 13 0. 68 0. 26 0. 06 0. 59 0. 25 0. 16 0. 59 0. 39 0. 02 0. 10 0. 89 0. 01
衙前镇 Yaqian 0. 85 0. 20 0. 91 0. 02 0. 06 0. 75 0. 20 0. 05 0. 20 0. 77 0. 03 0. 01 0. 97 0. 02
包桥乡 Baoqiao 0. 91 0. 32 0. 93 0. 06 0. 01 0. 69 0. 29 0. 02 0. 73 0. 22 0. 05 0. 16 0. 71 0. 13
坎墩镇 Kandun 0. 90 0. 63 0. 97 0. 01 0. 02 0. 82 0. 13 0. 05 0. 37 0. 57 0. 06 0. 09 0. 75 0. 16
谈桥镇 Tanqiao 0. 59 0. 15 0. 61 0. 37 0. 01 0. 41 0. 58 0. 01 0. 56 0. 42 0. 02 0. 13 0. 86 0. 01
黄姑镇 Huanggu 0. 79 0. 60 0. 92 0. 01 0. 07 0. 56 0. 14 0. 29 0. 43 0. 51 0. 06 0. 08 0. 90 0. 02
乡　镇
Townships
功能指标值 Functional indicator values
Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 8
钱清镇 Qianqing 15885 197714 4751 51. 67 90. 28 488 32. 57 1. 28
华舍镇 Huashe 25359 242754 5013 51. 06 91. 98 1055 53. 04 1. 33
鉴湖镇 Jianhu 13181 124243 4674 51. 47 91. 51 417 23. 06 1. 22
东浦镇 Dongpu 36434 115277 4578 49. 87 98. 33 963 51. 48 1. 35
马鞍镇 Maan 19860 148097 5113 41. 72 93. 59 521 47. 59 1. 19
雷甸镇 Leidian 19661 25849 3516 33. 54 89. 90 1374 229. 60 1. 31
钟管镇 Zhongguan 19075 99691 3450 31. 23 95. 03 1028 165. 98 1. 24
徐家庄 Xujiazhuang 26713 52243 3510 37. 63 96. 92 958 86. 47 1. 18
三合镇 Sanhe 8838 21378 3410 41. 85 95. 63 471 138. 49 1. 06
干山镇 Ganshan 21524 61524 3360 40. 04 91. 97 887 151. 14 1. 29
衙前镇 Yaqian 12527 273166 6105 19. 87 82. 27 221 18. 59 1. 33
包桥乡 Baoqiao 7847 28621 2810 44. 83 92. 35 736 112. 03 1. 22
坎墩镇 Kandun 34981 23573 4350 12. 77 91. 49 368 16. 60 0. 88
谈桥镇 Tanqiao 30494 62093 4198 25. 28 99. 11 571 87. 23 1. 18
黄姑镇 Huanggu 30591 20926 4026 12. 76 89. 05 357 36. 61 1. 15
607 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
表 2 　结构或功能指标的聚类结果
Table 2 Results of cluster analysis based on structural or functional
indicators
类别
Classes
结构指标
Structural indicators
功能指标
Functional indicators
第一类
Class 1
华舍 Huashe、东浦 Dongpu、
钱清 Qianqing、衙前 Yaqian、
鉴湖 Jianhu、马鞍 Maan
钱清 Qianqing、鉴湖 Jianhu、
马鞍 Maan、华舍 Huashe、东
浦 Dongpu
第二类
Class 2
干山 Ganshan、谈桥 Tanqiao、
钟 管 Zhongguan、徐 家 庄
Xujiazhuang、雷甸 Leidian、三
合 Sanhe
钟 管 Zhongguan、干 山
Ganshan、 徐 家 庄
Xujiazhuang、雷甸 Leidian、包
桥乡 Baoqiao
第三类
Class 3
坎墩 Kandun、黄姑 Huanggu、
包桥乡 Baoqiao
谈桥 Tanqiao、黄姑 Huanggu、
坎墩 Kandun
第四类
Class 4
三合 Sanhe
第五类
Class 5
衙前 Yaqian
的相关性 ,证实了农业生态系统的结构决定其功能
的原理. 分析不同类别间农业生态系统的结构特征
和差异 ,有利于从系统总体上把握结构调整的方向.
例如 ,处于第二类的乡镇在重视第一产业平衡发展
的同时 ,通过发展乡镇企业或扩大经济作物面积 ,向
第一类或第三类的坎墩和黄姑镇方向调整结构 ,有
利于提高劳动生产率、人均纯收入和土地生产率等
功能指标.
313 　结构和功能两两指标间的相关性
31311 结构指标与粮食商品率 ( Y 4) 和光能利用率
( Y8)之间的相关性分析 　表 3 为结构和功能两两
指标之间的相关分析结果. 经济作物面积占总面积
的比例 ( X2) 与 Y4 之间的相关系数为 - 0. 730 3 3 ,
表明在耕地面积一定的情况下 ,经济作物面积比例
扩大 ,相应的粮食作物面积就会减小 ,从而导致粮食
总产量和商品率下降. 而经济作物的光能利用率常
较粮食作物的光能利用率为低 ,导致 X2 与 Y8 之间
呈显著负相关. 可见 ,要保持较高的粮食商品率、充
表 3 　结构与功能两两指标之间的 Pearson 相关系数
Table 3 Pearson correlation coeff icients bet ween paired structural and
functional indicators
指标
Indicators
Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8
X1 0 . 059 0 . 292 0 . 481 0 . 052 0 . 404 - 0 . 739 33 - 0 . 581 3 - 0 . 186
X2 0. 229 - 0. 501 - 0. 168 - 0 . 730 33 0 . 011 - 0 . 413 - 0 . 174 - 0 . 724 33
X3 - 0. 125 0. 208 0. 227 0. 198 0. 019 - 0. 210 - 0. 324 - 0. 149
X4 0. 180 - 0. 140 - 0. 175 - 0. 103 0. 245 0. 028 0. 273 0. 115
X5 - 0. 029 - 0. 258 - 0. 230 - 0. 129 - 0. 065 0. 525 3 0. 667 3 3 0. 215
X6 - 0. 384 0. 305 0. 453 0. 123 - 0. 092 - 0 . 728 33 - 0 . 570 3 - 0 . 316
X7 0. 105 0. 021 - 0. 140 - 0. 070 0. 449 0. 192 0. 521 3 0. 350
X8 0. 358 - 0. 257 - 0. 265 - 0. 144 - 0. 234 0. 589 3 0. 221 0. 158
X9 - 0. 221 - 0 . 787 3 3 - 0 . 838 3 3 - 0 . 170 - 0 . 258 0 . 378 0 . 530 3 - 0 . 269
X10 0. 200 0 . 792 3 3 0 . 845 3 3 0 . 144 0 . 242 - 0 . 365 - 0 . 497 0. 282
X11 0. 220 0. 286 0. 299 0. 339 0. 173 - 0. 248 - 0. 499 - 0. 054
X12 - 0 . 118 - 0 . 765 3 3 - 0 . 747 3 3 - 0 . 220 - 0 . 394 0 . 604 3 0 . 638 3 3 - 0 . 186
X13 0. 102 0 . 783 3 3 0 . 705 3 3 0 . 127 0 . 338 - 0 . 373 - 0 . 394 0 . 486
X14 - 0. 062 - 0. 448 - 0. 326 0. 123 - 0. 089 - 0. 146 - 0. 145 - 0. 722 333 P = 0 . 05 ( r0. 05 = 0. 497) ; 3 3 P = 0 . 01 ( r0. 01 = 0. 623) .
分利用太阳光能资源 ,种植业中仍需要保持相对较
高的粮食作物面积比例. 事实上 ,粮食生产对保持社
会的稳定发展极为重要.
31312 结构指标与畜禽鱼产品量之间的相关性分析
　耕地面积占总面积比例 ( X1 ) 与单位面积畜禽鱼
产品量 ( Y6) 及人均畜禽鱼产品量 ( Y7) 的相关系数
分别为 - 0. 739 3 3 和 - 0. 581 3 ,表明耕地面积比例
越大 ,单位面积畜禽鱼产品量反而越小. 这一结果说
明在这些乡镇农业生态系统中 ,传统的作物生产与
畜牧养殖之间相互促进的关系已经改变 ,配合饲料、
规模饲养正在取代传统家庭饲养畜禽的生产方式.
这对充分利用和转化农户生产的农副产品资源十分
不利. 如何鼓励农户利用农副产品饲养畜禽 ,是这些
乡镇农业生态系统发展中面临的一个重要问题. X1
与 Y7 呈显著负相关 ,是由于单位面积畜禽鱼产品
量较小 ,导致系统畜禽鱼产品的总产量降低 ,因此人
均畜禽鱼产品量也低.
　　渔业劳动力占农业劳动力比例 ( X5 ) 与 Y6 及
Y7 的相关系数分别为 0. 525 3 和 0. 667 3 3 ,说明在
浙北平原地区畜牧业和渔业仍属于劳动力密集产
业 ,增加对其劳动力的投入 ,有利于提高单位面积畜
禽鱼的产品量. 我们认为 ,有些产值结构指标与 Y6
和 Y7 之间存在的正或负相关关系 ,大多是间接的
关系. 例如 ,种植业产值占农业总产值比例 ( X6 ) 与
Y6 和 Y7 存在显著负相关 ,是因为 X6 高则畜牧业
和渔业产值比例就相对较低 ,而后者较低则是由于
Y6 、Y7 较小之故.
31313 结构指标与劳动生产率 ( Y2) 及人均纯收入
( Y3) 之间的相关性分析 　第一产业劳动力占农村
劳动力比例 ( X9) 、第一产业产值占农村社会总产值
比例 ( X12) 与 Y2 和 Y3 的两两相关分析呈极显著
的负相关 ;而第二产业劳动力占农村劳动力比例
( X10) 、第二产业产值占农村社会总产值比例 ( X13)
则与 Y2 和 Y3 呈极显著的正相关 ,说明在浙北平原
乡镇农业生态系统中 ,决定劳动生产率和人均纯收
入的是系统第二产业的发展程度.
最典型的两个例子是长兴县包桥乡和萧山市衙
前镇两个农业生态系统. 前者以第一产业为主 ,第一
产业劳动力占农村总劳动力的比例为 0. 73 ,第二产
业劳动力占农村总劳动力的比例仅为 0. 22 ;而后者
以第二产业为主 ,第一产业劳动力占农村总劳动力
比例仅为 0. 20 ,第二产业劳动力占农村总劳动力比
例却高达 0. 77. 前者的劳动生产率仅为后者的
7076 期 　　　　　　　　　吴建军等 :浙北平原乡镇农业生态系统结构与功能现状及其相关性研究 　　　　　　　　
10. 5 % ,人均纯收入前者为 2810 元、后者高达 6105
元 ,存在明显的差异. 这一结果说明 ,在现阶段劳动
力结构调整中 ,劳动力从第一产业向第二产业转移 ,
对提高劳动生产率和人均纯收入、促进农村经济快
速发展十分有利.
4 　结 　　语
用聚类分析和相关分析相结合的方法 ,研究了
农业生态系统结构与功能的相关性 ,结果表明 ,用结
构指标和功能指标分别聚类、比较结果类别的相似
性能 ,从整体上揭示系统结构与功能的相关性. 结构
和功能两两指标间的相关分析和显著性检验 ,能揭
示特定结构指标和功能指标之间相互关系的密切程
度和方向. 这两种方法相结合 ,既能从系统总体上把
握结构调整的方向 ,又能有针对性地明确需要调整
的结构指标 ,从而为提高农业生态系统结构调整和
功能优化的有效性打下基础.
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作者简介 　吴建军 ,男 ,1956 年生 ,硕士 ,教授 ,主要从事农
业生态系统结构和功能关系以及农事活动对系统结构功能
和环境影响的研究 ,发表论文 40 余篇. Tel :0571286971154 ,
E2mail :wujianjun @mail. hz. zj. cn
807 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷