全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 增刊
, , 一
农业生态系统综合评价与调控研究
吴佐礼 陈幸华 哗中农业大学农学系武汉
【摘要 】 对农业生态系统的综合评价与调控的指标体系和研究方法进行了研究 , 首次把
综合评价与综合调控作为一个整体进行研究 , 并给出一套较完整的研究方法体系 研究结
果及调控方案与实际吻合
关键词 指标体系 综合评价 综合调控
’
聚类分析 主成分分析
, ,一 “ , ￡ 一 月户户 , ,
‘ 一
,
· ‘
,
, , , ,
引 言
农业生态系统是一个包括 自然生态系
统 、 技术经济系统和人工调控系统的大系
统 要正确地建立外部综合调控机制 , 确定
农业生态系统的调控对象及调控强度 , 必
须首先对农业 生态 系统的整体 、 组分及其
相互关 系的现状进行正确 的综合评价 因
此 , 把综合评价与综合调控作为一个整体
进行研究十分必要 国内外 自 年代中期
以来 , 关于农业生态系统的综合评价和综
合调控研究 已有探讨〔‘一 ’ 〕 但评价与调控
的原则和方法差 异很大 , 评价结果之 间很
难进行 比较 , 调控方法 多为在主观判断的
基础上进行单个或少数因子 的调整 本文
对农业 生态 系统综合评价中的指标体系 、
权重 、 方法 以及综合调控的方法进行 了尝
试性的探讨
研究对象与方法
研究地设在湖北省京山县钱场镇刘岭村 , 属
鄂中丘陵区向山区的过渡地带 , 在华中丘陵地区
具有广泛的代表性 对全村 一 年的各项
生产情况及 个农户 年的生产情况进行调
查 , 建立生产档案 对资料进行系统分析 , 确定综
合指标体系及各指标的权重 , 对系统的现状进行
综合评价 , 找出存在问题 , 在此基础上进行综合调
控研究 , 制定调控方案
综合评价研究与结果分析
以生态学理论为依据提出综合评价原
则 经济效益 、 生 态效益和 社会效益统
一 农业生态系统整体效应与各亚系统
效应兼顾 以反映系统整体及环境条件 、
结构 、 资源利用状况等是 否合理的功能指
标为评价重点 评价方法 必须适应系统
不断发展 综合评价应服务于综合调控
年 月 日收到 , 年 月 日改回
增刊 吴佐礼等 农业生态系统综合评价与调控研究
综合指标集
通过过刘岭村及 个农户统计资料
的分析 , 共筛选 出 个条件及结构 指标 ,
个功能指标 , 以此来反映刘岭村农业生
态 系统的整体状况 图 但是 , 该村的农
业 生产以专业承包形式经营 , 专业化程度
较高 , 不同承包农户经营的项 目差异较大 ,
为此 , 在村农业 生态 系统评价指标集的基
础上 , 根据不同类型亚系统的特点 , 确定相
应的评价指标集
功 能 指 标 条件 、 结构指标
类 别 指 标 类 别 指 标
经济效益 人均总产值 元 资源条件 人 口
系统价值产投 比 投入条件 人均耕地面积 卜
人均纯收入 元 资源结构 人均果园面积
生态效益 农 田收入 元 · 一 种植结构 人均鱼池面积
果园收入 元 ·
一
, 投入结构 农田投资 元 ·
一
,
。 鱼池收人 元 · 卜
一
, 产值结构 ‘ 农田投能 ·
一
,
社会效益 人均畜禽收入 元 农田投 · 卜
一
,
】 。 农 田产值 元 · 卜
一
, 。 复种指数
。 农 田价值产投 比 。 人均畜禽投精料能
, 。 人均畜禽总产值 元 , 。 人均畜禽投资 元
川 畜禽价值产投 比 果园投能 ·
一
,
, 果园产值 元 ·
一
, , 果园投资 元 ·
一
,
果园价值产投 比 鱼池投能 ·
一
,
。 鱼池产值 元 ·
一
, ‘ 鱼池投资 元 ·
一
,
渔业价值产投比 劳动力比例
。 农 田粮食产量 · 卜
一
, ‘ 早地水田面积 比
农 田能量产投 比 耕地面积 比例
。 农 田 素产投 比 。 果园面积 比例
、, 农田光能利用率 , 。 鱼池面积 比例
。 人均畜禽产出能 。 粮作面积 比例
畜禽能量产投 比 农 田投资比例
果园产 出能
· 一
, 畜禽投资比例
果园能量产投比 果园投资比例
鱼池产出能 ·
一
, 渔业投资比例
渔业能量产投 比 。 农 田投有机与无机能 比
人均粮食占有量 。 农 田投有机与无机 比
粮食商品率 畜禽投精料与辅料能 比
。 人均畜禽占有量 。 果园投有机与无机能比
。 畜禽商品率 。 渔业投有机与无机能 比
。 人均果品占有量 。 农 田产值比例
果产 品商品率 , 畜禽产值比例
人均鱼占有量 果园产值比例
鱼产品商品率 渔业产值比例
图 刘岭村农业生态系统综合指标体系
一
农户生态系统类型的划分 通过主 型 , 第 类 个农户均以养鱼为主 , 兼种
成分分析 , 将 个条件 、 结构 因子压缩成 部分农田 , 属渔 一农一 牧型
个主成分 , 总信息量为 在此基 评价指标体系 以村农业生态系统
础上 , 用 个主成分值进行系统聚类分析 , 总体 目标为第 个层次 层 , 以 种类
在欧氏距离 为 时 , 将 个农户分 型农户生态亚系统总体目标为第 个层次
成 类 第 类 个农户均以农田种植业 层 , 以各亚系统的 大效益子 目标为
为主 , 属农一牧型 , 第 类 个农户均以果 第 个层次 层 , 以各个具体指标为第
园为经营主体 , 兼种部分农田 , 属果 一农一牧 个层次 层 建立评价指标体系 图
应 用 生 态 学 报 卷
农一牧型亚系统
生态效益 冬。一 一、 经济效益 ’
一 二 一 一 ‘
一 一飞
‘
一 ,
一。 一
,
会 日
一
一
果 一农一牧型亚系统 ,
‘
生态效益 。 , 经济效益 。
一 念 ,
一
一‘ 一 ‘
一 〕
之
,
名
《
公
一
一
一 ‘
一 ‘
刘岭村农业生态系统
图 综合评价指标体系
赞 一 一‘二 , 一 ,
评价指标权重的确定 子载荷矩阵 , 再利用每个主成分的贡献率
评价指标体系中 层指标权重的确 和每个因子在该主成分中的因子载荷量之
定 为减少人 为主观因素的影响 , 分别对 积的累加和 因子重量 来反映该因子对总
个不同类型农户生态亚 系统的功能因子 信息量的影响 然后通过归一化处理得到
进行主成分分析 , 求得主成分贡献率和 因 第 个层次每个功能指标的权重 向量 计
增刊 吴佐礼等 农业生态系统综合评价与调控研究
算公式如下
二三竺
一
权重 ‘ 二
名 贡献率 因子载荷量
一 二三一一一 一一 一一一名习 贡献率 因子载荷量 ‘矛二 二
公 二
‘
二 配
式中 , 为指标 , 为主成分 , 为指标个数
主成分个数
根据各类型农户生态亚系统评价指标
体系 图 中各指标分属
、
于生态效益 、 经
济效益和社会效益 个子 目标的情况 , 求
各指标分别对 大效益的权重 向量 幼
为子 目标 , , 同前
百
之乙 一 口孟
一
, 一
, 一
五 止
‘ 一
石矛二落了
沉 对 ,
,
二 ’
叭一
、
一﹄尹
习讯‘
式中 , , 为 亚系统中 种效益子 目标中
的指标个数
评价指标体系中 层 大效益子 目
标权 重 大效益 不 仅受环境条件的制
约 , 还 受人 的主观 愿望 和 目的的影 响 因
此 , 其权重采用 法和层次分析法来
确定 首先进行有关专家 、 经营者的调查咨
询构造判断矩阵 , 再通过层次分析法及一
致性检验求得权重向量
评价指标体系中第 层次 种类型
亚系统的权重 按每类亚系统含人 口数量
占整个大系统总人 口 数量的百分 比计算 ,
分别占 、 和 , 由
此得到权重向量 ,
模糊综合评判
首先 , 通过对若干个样本的调查和统
计分析以及和有关专家座谈 , 确定常年该
系统中所有指标的最劣值 、 , 和最满意
值 ’、 ’作为生态农业近期发展的客观标
准 然后 , 建立模糊隶属 函数模型 、 、
, 求各单项指标的评价向量 其模型为
当指标 值越大系统越优时 , 利用
式计算隶属度 当指标值越小系统越优时 ,
利用 式计算隶属度 当指标值在某一值
或值域时系统最优 , 用 式计算隶属度 根
据每一个指标的性质求得所有指标的隶属
度 , 一 凡 , ” 由此得到单因素评价矩
阵 一 , 图
通过各层次指标的权重矩阵和相应层
次的评价矩 阵的乘积运算 , 求得各个层次
指标的评价矩阵 , , 、 , 、创 , 和 图
综合评价值 一 可划分为若干等
级 , 凡评价值在 一 。 为初级生
态农业系统 一 为中级生态
农业系统 一 为 良好生态农
业系统 以上时为优 良生态农业系
统
结果分析
评价结果说明 , 刘岭村农业生态系统
已 达 到 中 级 生 态 农 业 系 统 水 平
, 但仍有较大的发展潜力 大效
益 中生态效益 最差 , 其次是经济
效益 因此 , 要提高系统综合效益
水平 , 应以生态效益的改善为重点 , 兼顾系
统的经济效益
用该综合评价方法对刘岭村农业生态
系统的综合评价以及 个亚系统的评价结
果表明 , 与实际情况基本吻合 , 为系统的综
合调控提供了可靠依据
泣
飞 综合调控研究及结果分析一
口一召
一力,上
一行
农业生态系统任一因子的变动都会带
应 用 生 态 学 报 卷
来其它因子乃至整个 系统的改变 因此 , 首
先要建立调控指标体 系 图 再利用双
重筛选逐步回归方法建立诸功能指标与影
响其变动的可控性指标间的线性关系方
程 。 热 ⋯ 瓦 二 再根据
评价结果所揭示的主要限制因子和薄弱环
节以及系统进一步发展的战略 目标 , 确定
每个功能指标在预期时间内期望达到的具
体 目标 以此为规划 目标 , 以选入 回归方程
的所有可控性指标 ’为变量 , 采用多 目
标规划方法在计算机上进行优化调控试
验 , 制定出优化调控方案
卜
一 ”型亚系统 比黑教众篇氦
, 、 。 、
”””农业生态 系统 ‘ 果 一农 一 ”型亚系统 群粼众黑公熟璧义
。 、 , 、 。 、 、
卜
一农一 ”型亚系统 买粼 器黑艺众
。 、 、 。 、 。 、 、
图 综 合调控指标体系
是
关 一 一 , 一 一 , 一 一
回归方程的建立和主要调控因子的 。和 玖 为显著水平外 , 其余均达到极显
确定 著水平 , 可作为调控的依据
以功能指标 , 为因变量 , 以可控性指 优化调控试验
标 , 为 自变量 , 利用双重筛选逐步 回归方 确定调控对象
‘
根据评价结果确定
法建立多元线性 回归方程 对未入选的变 以农一牧型亚系统为首要的调控对象 , 并令
量在调控 中将不予讨论 评价值在 以 下的功能指标为首要
通过双重筛选逐步 回归分析 , 农 一牧型 调整指标 , 在 目标规划过程 中将对这些 目
亚系统共得到 个线性 回归方程 , 姚 的 标优先给予满足
回归方程不显著 , 剔除 其余 个除 为 确定发展 目标 根据刘岭村农业生
显著水平外 , 其他 个 回归方程均达极显 产“ 八五 ”规划发展 目标及其 目前的实际状
著水平 果一农一 牧亚 系统 中共得到 个线 况 , 首先确定各功能指标评价值的增长速
性回归方程 , 均达到极显著水平 渔 一农一牧 率 目标 表 , 以此建立评价值与其增长
亚系统共得到 个线性 回归方程 , 除 玖 、 率之间的函数关系 、‘
表 农业生态系统功能指标评价值的增长室
韶 一
评价值 递 ,
增长率
氏
, ‘ 凳、一
一 , ,
’ ‘
令 凡‘为第 个指标的评价值第 年的增长
率 年为基年 , 尺 。、 为
第 个指标第 年的评价值 目标 则上式
可写成
,‘ 选 , 一 , 》‘ 一 《卜 ,‘
则
, ‘ 十 ,‘ · 卜 , ‘
利用 和 式求得农一牧型亚 系统
各功能指标评价值的发展 目标 , 并通
过模糊隶属 函数模型 一 , 求得每个功
能指标的实际发展 目标值 ‘ 再用 ‘和回
归系数 ‘求得多 目标规划模型 中各子 目
标的值 , ‘ ‘一 ,
·
目标规划模型 在农一牧型亚系统
增刊 吴佐礼等 农业生态系统综合评价与调控研究
表 农 一牧型亚系统指综合调控方案
血 一
变 量 基年值
,
方 果 方 果 万 莱 方 案
。
。
方 果
。
。
弓
。
。
。
。
各功能指标的回归方程 中 , 因为投资结构
小 与 各 业 投 资 之 间 、 产 业 结 构
。 、 与各业产值之间存在着非线性
关系 , 因此 , 将其在 年的规划中作为常量
处理得到新的线性 回归方程组 , 并据此建
立规划模型
规划方案及分析 将子 目标 , ,值
分别代入规划模型 , 输入 一 中型计算
机求解得到规划结果 表
通过分析可知 , 在 年基础上 , 要
提高该亚 系统的综合效益水平 , 应从 以下
几个方面进行调控 在不增加农 田投资
的情况下增加农 田辅助能的投入 , 即增加
系统有机辅助能投入 在提高农 田复种
指数基础上 , 增加农 田经济作物的种植 比
例 , 提高农 田的生产力及经济效益 扩大
畜禽养殖规模 , 大辐度增加投资 , 并加强管
理 , 增加精饲料能的投入量
调控结果检验 将表 各调控方案
的 ‘值代入 农 一牧 型 亚 系 统 的 回 归方 程
组 , 求出各功能指标的模拟值 , 然后用前述
综 合评 价方法 对 其值进行 综 合评价 表
结果表明 , 农 一 牧型亚系统经过调整后
的综合效益及 大效 益都有 了 明显的提
高 其 中经济效益和社会效 益在迅速提高
的基础上稳步增长 , 生态效益也表现 出逐
年增长 , 系统综合效益评价值从 年的
逐步提高到
表 农 一牧型亚系统模拟调控试验评价结果
, 弓
,
一
,
方 案 生态效益 经济效益 社会效益 综合评价值
基年值
七
方 案
方 案
方 案
方 案
方 案
。
讨 论
确定指标权重的方法及评价方法适用
于各种类型 户 、村 、 乡或更大的区域 农业
生态系统的综合评价 , 如评价的标准统一 ,
原则相同 , 无论评价指标体系层次 、结构如
何 , 评价结果间均具有可比性 农业生态系
统评价指标标准值的确定 , 还有待于通过
大量的区域性统计资料的分析研究来确
定 关于评价指标的选取及指标体系的结
构层次 , 应根据特定的评价对象的特点及
亚 系统间的差异程度 专业化程度 而定 ,
应 用 生 态 学 报 卷
但评价原则不能改变 关于环境资源 自然
和社会资源 应做专门的环境质量评价
各功能因子与可控因子的线性 回归模
型有助于 了解功能指标与条件 、 结构指标
间的关系和确定系统的主要调控对象 在
此基础上建立的多 目标规划模型大大地减
少了人为因素的影响 本研究在确定系统
各功能指标的发展 目标时 , 紧密地与综合
评价结果相联 系 , 这种评价 一调控 一再评价
的方法对解除系统的限制因子 , 实现平衡
发展 , 提高调控效果具有重要作用 但由于
规划模型 以 回归方程为基础 , 故此方法 只
能用于短 中期综合调控方案的制定 如可
能 , 有必要进行 区域农业生态系统大样本
调查 , 建立 回归方程模型群 , 再根据不同类
型系统的特点 , 选取有关的回归方程建立
目标规划模型 , 制定特定系统的综合调控
方案会更接近实际
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