全 文 ：第 13卷 第 1期
2 0 0 5年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．13 NO．1
Jan．， 2005
农业生态经济系统诊断方法研究*
— — 以湖北省大冶市为例
陶 战 高怀友 周其文
(农业部环境保护科研监测所 天津 300191)
姜达炳 郭盛桂
(湖北省农业生态环境保护监测站 武汉 430070)(大冶市农业局 大冶 435100)
摘 要 借鉴“生态系统诊断与处理”(EDT模式)方法和 医学“病人一健康模板比较分析法”(PTA)诊断基本原则，
研究了农业生态经济系统诊断方法。并运用该方法定量诊断了湖北省大冶市农业生态经济系统健康状况与问题、
建设重点及其发展潜力。
关键词 生态经济系统 定量诊断 生态农业
Study on diagnosis method for agr~eco-economic system- A case study from Daye City，Hubei Province．TAO Zhan，
GAO Huai—You，ZHOU Qi—Wen(Agro—environment Protection Institute，Ministry of Agriculture，Tianjin 300191)，
J IANG Da-Bing(Agro-ecological Environment Protection Station，Hubei Province，Wuhan 430070)，GUO Sheng—Gui
(DayeAgriculturalBureau，Daye 435100)，CJEA，2005，13(1)：14～18
Abstract Through us~lg the pfindpl~of Eco-s~tem Diagnosis and Treatment(EDT)and the Patient—Template Analysis
(PTA)as re~erenea，a diagnosis method 0f agro-eoo-economic system is studied．By using it，the health status，existing question
and development potential of agro-eoo-economic system inDayeCity，Huhei Province are diagnosed quantitatively
．
Key words Eco-economic system，Quantitative diagnosis，Eco-agriculture
20世纪 80年代以来我国进行的农业生态经济系统诊断(Agro—eco—economy system diagnosis)方法主要
依据专家个人或集体的经验性判断，尚无定量分析，不能满足应用的要求。有关农业生态经济系统诊断方
法的研究至今尚未见报道，目前国内外相关专著仅涉及农业生态经济系统效益评价，而未提及农业生态经
济系统诊断。诊断是要判断系统的优势、缺陷和为规划措施提供依据，其 目标及其使用方法不同于评价。
因此，研究定量诊断农业生态经济系统的方法是我国生态农业技术体系研究面临的重要任务之一。本研究
借鉴美国 Mobrand Biometrics Inc公司(MBI，一个流域生态系统评价与设计服务公司)开发的“生态系统诊
断和处理”(EDT模式)原理 ，结合我国生态农业实际，探讨研究了农业生态经济系统诊断方法。该 EDT模
式仅考虑流域生态系统问题，而与农业生态经济系统问题有很大差距 ，该模式基于医学“病人一健康模板比较
分析法”(PTA)诊断思路和科学分析指示物种与其生境参数之间必然联系的方法，能有效地解释其科学机
制，被誉为“科学的模式”，区别于以往评价所主要依赖的“统计模式 J’，因此更具有借鉴意义。
1 研究方法
若把农业生态经济系统及其内部组成视为一些“黑箱”，只要了解这些“黑箱”及其与外部环境条件之间
相互作用与联系方式，可宏观了解这些“黑箱”的基本特性 ；与“健康模板”的正常特性比较，有可能实现对系
统特性的诊断。区域性农业生态经济系统(下称总系统)可解剖为 3个 1级亚系统；并进一步解剖农业经济
系统，得出农业生态经济系统结构模式图(见图1)。本研究主要资料收集包括与关键指标和“模板”有关的
重要研究成果文献资料、标准资料和观察统计资料。本研究结合湖北省大冶市2000年农业生态经济系统实
际，通过逻辑分析归纳出指标组、指标亚组及其代表关键性指标层次。重点研究了代表各关键指标合理状
态(“健康状态”)诊断域高限值和低限值的确定、诊断分值计算和通俗表达形式。经反复归纳、比较，建立层
*国家科技部项 目“我国华北、中南典型农区高效生态农业技术体系研究与示范区建立”(2000)部分研究内容
收穑 日期：2003—09—06 改回日期：2003—10—12
第 1期 陶 战等 ：农业生态经济系统诊断方法研究 15
次分明和完全定量化表达的诊断表 ，以便于总结出系统
诊断结论意见，达到诊断目的。
2 结果与分析
2．1 诊断方法程序
诊断方法程序包括选择关键指标与建立指标群组和
诊断表、确定诊断域值、计算指标诊断分值、确定指标的
重要性排序和计算指标诊断分值。选择关键指标与建立
指标群组和诊断表：在选择关键指标时首先按照图 1中6
对箭头暂定 12个指标组，对每组分别列出不超过 7项的
最重要代表性指标，作为初选指标。其次，合并初选时在
2个以上组 中重复出现的指标，并重新划分指标组和亚
组 ；同时采用具有联合效应的复合性指标。按“指标组”、
农业经济系统 农业环境条件
圈 1 农业生态经济系统模式
Fig．1 Typical model of the agro‘eco‘economic system
*图中每对箭头代表子系统之间相互作用和联系。
“亚组”及其所属“指标”等 3个层次建立“诊断表”，并按重要性递减次序排列，使“诊断表”更简明、条理化和
层次分明，且易于操作。确定诊断域值 ：根据现有研究成果、有关标准和相似区域的统计资料，对每个指标
确定其最优(高限)和最劣(低限)状态值，即该指标诊断域值(“健康模板”)。计算指标诊断分值 ：指标诊断
分值表示该指标所处现状合理化程度或其“健康”水平，由指标现状值与诊断域值 比较计算而得出，避免了
“专家评分”的主观性。当把各指标诊断域最优、最劣状态值分别表示为 100和 0时，指标分值即可用百分制
方法表示。综合判断时按传统习惯 90～100分代表优秀，80～89分代表优良，70～79分代表 良好，60～69
分代表合格(亚健康)，60分以下则代表有不同程度的明显缺陷。确定指标的重要性排序：本研究任务之一
是寻找科学性排序原则，提高排序的客观性，革除以往 由局外专家进行经验性排序的做法。本研究依据下
列合理原则可有效实现指标间、组或亚组间排序，即指标对总系统中的经济、社会和环境子系统都很重要的
为最优先，其次分别排列为对 2个和 1个子系统偏重的指标，物质性指标优先于效应性指标，直接关系到第
一 性生产的指标优先于第二性和第三性生产指标。仅考虑前 2项原则即可实现 6个指标(或组、亚组)间的
排序，考虑第 3项原则时则可区别更多指标间的排序。计算指标的权重系数：在指标亚组重要性排序后应用
层次分析法的矩阵方法进行指标间重要性比较，如甲乙2指标比较时，若甲不如乙重要，记为 0；若甲与乙同
样重要 ，记为0．5；若甲比乙重要，则记为 1。更多指
标问比较时甲可能比丙重要，比丁更重要等，也均记
为 1。以往此情况下有的评价方法用递增记数(1，
2，3，⋯， ；或 1，3，5，⋯， )，这会造成指标间权重系
数呈倍数差距结果，与本研究诊断中所观察到的 1
个亚组内指标间重要性差异较小有矛盾，故不采用
递增记数法。假定 1个亚组包括 6项关键指标 ，这
些指标的重要性依次递减，其指标权重系数计算见
表 1。由表 1可知 1个指标亚组内指标总数应不超
表 1 指标权重系数
Tab．1 The weight coefficients
过7个指标，因超过 7个指标的权重系数接近于 0，对亚组总平均分值几乎无贡献。计算指标诊断分值 ：指
标诊断分值(z )代表该指标值(z)现状的合理性(或其“健康”)程度抑或是它对系统具有“正向”作用程度
分值 ，：<0 l 0_ 100 l>10
0 N 诊断域值 M
L — _J_— — — __L— — — 一
0 M 诊断域值 Ⅳ
分
= 一 熬
图 2 指标分值计算模式 I与诊断域值比较)*
Fig．2 C_~lculation of the index marks comparing with
the healthy template value
*图中M 为诊断域高限值，N为诊断域低限值。
(凡具有有益作用的为正向，具有有害作用的为负向)，
故“负向”指标诊断分值必须通过与其合理允许标准
(即诊断域值)比较来换算。分值计算方法 ：A．多数能
以百分数直接表示的正向指标 ，0即代表诊断低限值，
100％即代表诊断高限值，诊断分值 z =100×z％：
B．多数能以百分数直接表示的负向指标，0即代表诊
断高限值，100％即代表诊断低限值 ，诊断分值 z =
100×(1一z％)；C．某些不能以百分数直接表示的指
标，0≤诊断域值≤∞，其指标分值计算模式见图 2。
16 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
对正向指标而言，当指标值 X
当 N≤ ≤M 时：
z =0+100×[(X—N)／(M —N)] (0≤ X ≤ 100)
当 X>M 时：
z =100+100×[(X—M)／M] (X > 100)
(1)
(2)
(3)
对负向指标而言，当 X
当 M≤z≤N时：
X =100一[(X—M)／(N —M)]×100 (100≥ X ≥ 0) (5)
当 X>N 时：
z =0一[(X—N)／N]×100 (X <0) (6)
实际情况下有的指标可能比其规定标准值(或诊断域值)更优或更劣，因此容许少数指标分值高于 100
或为负值。如具有“负向”作用的“水土流失模数”指标诊断域则不必设定“0侵蚀”和“无穷大侵蚀”为其高低
限值。首先诊断域高限值(M)设为 5t／hm ·Q(经典水土保持学研究一般设为 lt／hm ·Q相当于土壤 自然生
成速度 ；而深厚土层土地以5t／hm ·Q为可允许值)[ ；低限值(N)设为 15t／hm ·Q(为 20cm表土 20年内全
部水土流失模数)。大冶市国土总平均水土流失模数统计值 X=13．8t／hm ·Q，诊断域内其指标分值为：
X =100一[(X—M)／(N —M)]X 100=100一[(13．8—5)／(15—5)]×100=12 (7)
若某地国土平均水土流失模数仅有 3t／hm ·Q，更优于诊断域高限值(5t／hm ·Q)，该项分值计算式为：
．27 = 100+100×[(M —X)／M]=100+100×(5—3)／5=140 (8)
这在植被覆盖好的地区很有可能。若某地国土平均水土流失模数为 50t／hm ·Q，更劣于诊断域低限值
(15t／hm ·Q)，该项分值计算式为：
z = 0—100×(X —N)／N =0—100 X(50—15)／15=一233．3 (9)
这在黄土高原地区常有可能。
2．2 大冶市农业生态经济系统诊断
湖北省大冶市(县级市)为我国南方典型丘陵农区，属北亚热带湿润气候，国土总面积 1566．3km ，丘陵
和低山分别占国土面积的63％和 19％，其中耕地约 5万 hm ，总人口88万人 ，其中农业人口74．6万人。为
著名矿产基地和我国重要粮油及水果生产大县之一 ，农业是其主要产业。
根据上述研究方法与原则，确定了大冶市农业生态经济系统诊断的关键指标及其诊断域值，合理划分
为自然资源组(包括 a，b，c，d指标亚组)、农经结构组(包括 e，f指标亚组)、社会系统组(包括 g，h指标亚组)
和技术系统组(包括 i，j指标亚组)4个指标组 ，共 42项关键指标(见表 2)。由表 2可知大冶市农业生态系
统诊断总分值为 71．0分，处于初步良好的水平。其中农业经济组和自然资源组分值分别为 75．0分和 73．9
分，与其他指标组相比具有相对优势，居于良好水平；社会系统和技术系统都居于基本合理水平 ，但社会组
和技术组分值最低，属突出薄弱环节，4大指标组间总体无突出差距，且总系统正向初步良好水平均衡、协调
发展。亚组水资源具有突出优势(85．4分)，农业经济系统结构(79．1分)、生物资源(79．3分)和社会效应
(70．3分)3个亚组也达良好水平 ，为大冶市继续发展提供了较好的基本保障。大冶市降雨量丰富，属我国
“丰水带”区域，境内水域除大冶湖受工矿业污染外，其他水体均达国家 Ⅱ级地面水标准。其他亚组土地资
源、气候资源、农业经济系统结构效应、社会力量和技术力量状况分值均为56．5～69．3分，居初步合理状态 ，
技术效应分值(42．3)则处于不良状态。总体指标分值中共有 16项指标具有突出优势(90分以上)和相对优
势(80分以上)，占总指标数的38．1％，优势指标分布于除“技术效应”外的各指标亚组，表明大冶市生态经济
系统向良好均衡态发展；低于 60分的指标有 19项，占总指标数的 45．2％，劣势指标较均衡地分布于除“生
物资源”外的各指标亚组，说明该总系统多方面都有突出劣势环节。且各指标组中技术组为最薄弱环节
(62．2分)，应进一步提高生态农业试验面积率、农民培训率、农业人力资源(素质)和增加县乡 2级专职农业
科技人员数量。达 100(或 100分以上)分值的指标并不能表明其发展饱和或再无发展潜力，如养殖业从提
高饲料科技水平角度考虑，其发展潜力很大。若种植高产、优质饲料作物，草地可负载数 10个羊单位／hm ，
第 1期 陶 战等：农业生态经济系统诊断方法研究 17
表 2 大冶市农业生态经济系统诊断指标{2ooo)
Tab．2 Diagnosis indexes for agnreco-economic system of the Daye City in 2000
a．土 地 土地多样性：平原／％水域／％ 9：9：63：19 95．0
丘 陵／％ 山 地／％
b．水 源
c．气 候
d．生 物
e．结构状态
f．结构效应
土壤肥沃性 ：中高产耕地／％
无 污 染 耕 地 ／ ％
旱 涝 保 收 地 面 积 ／％
农 民 人 均 耕 地 ／ hm2
加 权 平 均
水 资 源 总 量 ／ 亿 m
水 源 无 污 染 率 ／ ％
有 效 灌 排 地 面 积 ／％
水 产 利 用 率 ／ ％
加 权 平 均
湿 润 期 指 数
≥ 1 0℃ 年有 效 积 温 日／d
年 日 照 时 数 ／ h
受 灾 最 低 间 隔 ／ n
加 权 平 均
山 区 森 林 覆 盖 率 ／％
平 原 绿 化 率 ／ ％
粮 油 作 物 多 度
经 济 作 物 多 度
加 权 平 均
种 植 业 发 展 度
养 殖 业 发 展 度
加工业发展度：粮食企业化加Z／％
经 济 作 物 比 例 ／ ％
优 质 农 产 品 率 ／ ％
加 权 平 均
水土流失模数／t·hmI2·Q
水 体 N 、P污 染 面 积 ／％
产 品 农 药 污 染 ／ ％
污 染 土 地 恢 复 率 ／％
农
农
农
加
g．社会力量 农
农
村 效 益
村 收 入
业 人 口
权
业 人
比 例 ／ ％
水 平 ／ ％
比 重 ／ ％
平 均
力 资 源
44．1 44．1
89．4 89．4
40．0 40．0
0．043 2．2
69．3
14．2 100．7
89．0 89．0
60．0 60．0
36．3 36．3
85．4
需计算 93．8
246．0 67．4
1811．0 41．3
3．0 15．0
63．8
27．0 83．0
65．0 65．0
需计算 87．5
需计算
79．3
需计算
需计算
需计算
40．0
71．7
79．1
13．8
0．0
0．0
85．8
47．3
23．1
84．9
62．8
需计算
业 管 理 体 系 需计算
生 态 农 业
社 会 支
管 理 体 系
农 能 力
农 户 投 资 能 力
加 权 平 均
h．社会效应 农 业 实 际 投 资 比 例
污 染 控 制 水 平
资 源 管 理 水 平
加 权 平 均
需计算
需计算
需计算
56．5
需计算
需计算
需计算
70．3
100．0
109．5
112．0
3．2
40．0
71．7
12．0
100．0
100．0
85．8
47．3
23．1
15．9
31．2
75．0
100．0
28．4
11．8
80．0
55．4
66．0
4种地形各占总分值25％，单项占国土面积 10％以上者为25分，<10％
者 按 比 例 扣 除 分 值 。 此 分 值 为 [25／10(％)]x
9％+[25／10(％)]x 9％+25+25=95
100 x (1一 低 产 土 壤 耕 地 面 积 ／耕 地 总 面 积 )
100×(总耕地面积一重污染耕地面积一中污染耕地面积)／总耕地面积
1 O0 x(人均耕地／2)，设2hm 耕地可收入1万元(为当前富裕农村水平)
权 系 数 依 次 为 0．36、0．28、0．20、0．12、0．04
平 均径 流深906nm 。略优 于我国丰水带 划分标 准(≥900mm)
100 x(1一大冶湖面积／全市总水面积)，大冶湖已受重金属污染
水 产 养 殖 已 利 用 水 面 面 积 占 区 域 总 水 面 面 积 百 分 数
权 系 数 依 次 为 0．4375、0．3125、0．1875、0．0625
100×[(12月 一 湿 润 度 低 于 1 的 月 数)／12月]
100×(246d／365d)
100x(1811／365d)x(12h／d)
当地 主 要有 旱涝 灾 害 ，且 旱 灾最 频 繁 ；设 间隔 20年 为 100分
权 系 数 依 次 为 0．31、0．31、0．31、0．07，前 3 项 同 等 重 要
100 x[森林覆盖率(％)／山场面积率 (％)]=1O0 x(27／32．5)
100× (平 原 有 林 地 面 积 ／平 原 可 绿 化 地 面 积 )
主要粮油作物[水稻、小麦、红薯、玉米(缺)、豆类、油菜、花生、芝麻等。
各 12．5分 ]。除缺玉米和小麦低产 (各扣除6．25分)外 。其他皆宜
极 其丰富，果品30种、山地药材和特产200种、水生经济物种100多种
4 项 指 标 权 系 数 分 别 为 0．4375、0．3125、0．1875、0．0625
100 x[已 耕 种 面 积 ／(已耕 种 面 积 一2 5。坡 耕 地 面 积 )]
100 x(总计已养殖羊单位／可饲养潜力羊单位)=100x(88．3／78．8)
100 x (产业 化加工 量／粮 食总产 量 )=100 x(1万 t／31万 t)
100 x (经 济 作 物 播 种 面 积 ／农 作 物 播 种 总 面 积 )
100 x (优 质稻播种 面积 +优质 油菜播 种面 积)／总 播种 面积
权 系 数 依 次 为0．36、0．28、0．20、0．12、0．04
设定 ≤ 5 t／hm2·Q为 高 限 值 ，≥ 1 5 t／hm ·Q为 低 限 值
除 大 冶 湖 属 工 业 与 城 市 污 染 外 ，其 他 未 超 标
未 发 现 超 标 率
总 污 染 土 地 870Ohm2，工 矿 破 坏 土 地 400Ohm ，农 业
改 良 土 地 760Ohm2。 复 垦 土 地 330Ohm2
100 x(农 村 人 均 可 支 配 收 入 ／城 市 人 均 可 支 配 收 入 )
暂 以 人 均 可 支 配 收 入 1 万 元 为 高 限 值
以 一 般 发 达 国 家 农 业 人 口 比 重 < 5％ 为 高 限 值
权 系数依次为0．265、0．224、0．184、0．143、0．102、0．061、0．020
农村初中以上文化人口比例 ×(农村劳动力总数／区域劳动力总数)
x 100=34％ x(74．4万 人／81．2万人 )x 100
县 乡户3级 (各占33．3％)管理体系完备，农户“科技明白人”比例
75％，100×[(33．3+33．3+33．3)×75％]
县 领 导 小 组 、办 公 室 、规 划 、常 设 培 训 设 施 (各 占2 5％)
设定我国2020年预计人均国内生产总值3000美 元(2．5万元人民
莉 [相当于中下发达水平(邱晓华 。2002)]为具有农业投资能力保
证 的高限值。大冶市农业投资能力水平 =1O0 x(大冶市现有人均
GDP／2．5万元)=100 x(7100／25000)
1O0×(农村人均收入 一最低生活保 障费)／农村人均收入 =100 x
(2313—170×12个月)／2313
权 系 数 分 别 为 0．36、0．28、0．20、0．12、0．04
设定农业投资增长率等同财政收入增长率为高限值 。农业投资力
度 =1O0 x(农业投资增长率／财政收入增长率)=100×(8％／10％)
1 00 x(工业 “三废 ”处 理率 +污染 土地 治理 率 +农 药化 肥合
理 施 用 推 广 率)／3=100x(70％+85．8％+10．5％)／3”
100×(山地有林率 +草地保护率 +基本农田率 +清洁水率)／4=
100×(42．6％ +48．6％+83．9％ +89．0％)／4
权 系 数 依 次 为 0．556、0．333、0．111
18 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
* 司饲养潜力羊单位按最大可能计算，包括利用全部草地(热性草地载畜量 3个羊单位／hMl2 )，1／2饲粮(粮薯豆秸秆 +糠麸 +人均
200kg粮食以外的余粮)；**污染控制水平指标中“污染土地治理率”计算，即大冶市土地受轻中重度化学污染面积和工矿废弃地面积分别为
4600hm2、300Ohm2,1100hm 和 4000hm2，总污染面积为 1．27万 hm ；当年累计农作改 良轻、中污染 面积 7600hm2，复垦改 良工矿废弃地
330Ohm ，总计治理率=(7600—3300)／12700=85．8％。“农药化肥合理施用推广率”以当年已有 O．4万 hm2无污染粮油生产基地面积比例计
算，占总耕地面积3．8万 hm 的 10．5％。***大冶市应有 2000名专职农业科技人员，才能基本符合 目前国内较先进水平要求。
而自然热性草地仅平均负载 3个羊单位／hm [ 。大冶市 目前基本无饲料种植面积。大冶市农业产业结构
调整中必须优先大力发展加工业，2000年大冶市种植业和养殖业发展度已很高(分别为 109．5分和 112．0
分)，而农产品加工业发展度极低(3．2分)，不成比例。此外发展饲料(特别是豆科饲料)种植可进一步发展
养殖业和优化产业结构，大有潜力。种植业 中要大力提高经济作物和优质农产品比例，大冶市粮油种植业
发达 ，为湖北省重要的“粮油大县”，而经济作物比例(40．0分)、优质农产品率(71．7分)尚有很大发展空间，
未发挥该县很高的经济作物多度(100．0分)优势。同时为进一步发展种植业，其规划中应注重改善旱涝保
收地(40．0分)、有效灌排地(60．0分)、土壤肥沃性(44．1分)、污染土地恢复率(85．8分)和水土流失模数
(12．0分)指标分值。同时要全面提高生态农业试验面积率及其推广率，大幅度增强农业科技服务力量。
3 小 结
本定量诊断方法为首次应用，尚无先例 ，尚需更多实例诊断检验和修正。该方法试用于大冶市农业生
态经济系统诊断，得到与原有经验判断比较符合的结果。该方法优选可代表县域宏观生态经济系统状态的
42项关键指标且较简明，其中关键性指标中隐含了一些基本背景类具体指标如人 口等，并隐含一些分支性
具体指标如不同污染物监测数量、产量和收益等。由于该方法从区域农业生态经济系统宏观分析人手，且
从宏观角度选定指标体系，因此它仅适用于区域性(如县域)宏观农业生态经济系统诊断。
致谢 湖北省大冶市农业局石义岭、潘熙曙、陈永高和王忠友同志同样参加了本项研究工作，谨表谢意!
参 考 文 献
1 陶 战．环境土壤学．农业环境学．北京 ：中国农业出版社。1994．97
2 廖国藩等．中国草地资源．北京：中国科学技术出版社，1996．355-379
3 Hilbom R．，Magel M ．The E∞logical Detective Confronting Methods with Data．Princeton：Princeton Univer．Press，1997
． 330