- 相關推薦
農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量差異比較研究論文
本文作者：唐婷、李超、呂坤、孟亞利、周治國 單位：南京農業(yè)大學／農業(yè)部南方作物生理生態(tài)重點開放實驗室
農業(yè)生態(tài)環(huán)境是農業(yè)生產的基礎，近年來，各級政府在植樹造林、土壤改良等方面做了大量工作，但隨著社會經濟的迅猛發(fā)展，耕地面積銳減，農用化學物品用量不斷增加，水質污染、氣象災害等對農業(yè)生態(tài)環(huán)境造成越來越多不利影響。因此，開展不同區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價及其動態(tài)變化研究十分必要［１］。農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價前人已經做了大量研究，目前國內外對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的研究主要是定時、定區(qū)域地研究，包括環(huán)境、經濟、社會、科技、資源等要素在內的復合農業(yè)生態(tài)系統；國外側重于對替代方法、策略、指標互作及模型應用的研究［２－４］。國內的指標體系較多引入經濟、社會效益等指標［５－７］，弱化了生態(tài)指標及生態(tài)環(huán)境的作用，忽略了農業(yè)生態(tài)環(huán)境的時空變異性。農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價的方法較多，主要有模糊綜合評價法、權重評價方法（綜合指數法）、層次綜合評價法、灰色綜合聚類法、投影尋蹤模型等［８－１２］。其中權重評價方法（綜合指數法）簡單客觀，便于分析各因子對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的貢獻，應用十分廣泛［１］。
江蘇省位居長江、淮河下游，東瀕黃海，平原遼闊、土地肥沃，素有“魚米之鄉(xiāng)”的美譽，并以占全國１％的土地面積，創(chuàng)造了約占全國１０％的ＧＤＰ總量。但伴隨著經濟的騰飛和現代化進程的加快，江蘇的耕地面積越來越少，人口越來越集中，各種農業(yè)生態(tài)環(huán)境問題接踵而來。本文擬應用層次分析法（ａｎａｌｙｔｉｃａｌｈｉｅｒａｒｃｈｐｒｏｃｅｓｓ，簡稱ＡＨＰ）確定各指標的權重，應用權重評價法（綜合指數法）分析江蘇省農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指數，客觀、具體地分析不同區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量的變化，為區(qū)域農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、農業(yè)生態(tài)環(huán)境建設以及進一步發(fā)展“優(yōu)質、高效、外向、生態(tài)、安全”的具有江蘇特色的農業(yè)現代化道路提供理論決策參考。
１研究區(qū)域選擇與研究方法
１．１研究區(qū)域的選擇
江蘇省位于北緯３０°３５′－３５°０７′，總面積１０．２６×１０４ｋｍ２，年降水量７８３～１１６７ｍｍ，年平均氣溫１３～１６℃，氣候溫和，雨量適中，農業(yè)自然條件優(yōu)越，是我國農業(yè)高產區(qū)和重要商品糧基地。全國農業(yè)資源區(qū)劃辦將江蘇省劃分為徐連、寧鎮(zhèn)揚、沿江、兩淮、太湖和沿海６大農村經濟區(qū)［１３］。為了便于調查、收集資料以及減少統計工作量，考慮到自然環(huán)境條件、區(qū)域經濟發(fā)展、區(qū)位條件等區(qū)內相似性和區(qū)際差異性；同時，可以涵蓋江蘇省所有氣候類型和經濟發(fā)展水平，選擇邳州、新沂（徐連經濟區(qū)），東臺、大豐（沿海經濟區(qū)），如皋、金壇（沿江經濟區(qū)），興化（寧鎮(zhèn)揚經濟區(qū)），張家港、江陰（太湖經濟區(qū)）共９個具有代表性的縣（市）區(qū)域作為評價單元。通過對經濟區(qū)內典型縣評價值加權平均，得到該經濟區(qū)的評價值。
１．２資料獲取
數據來源主要包括遙感數據、土壤普查、地圖數據和統計數據。（１）遙感數據：主要來源于美國Ｌａｎｄｓａｔ衛(wèi)星的ＴＭ影像，用于計算植被覆蓋度，選取１９９５年、２０００年、２００８年６－８月植被生長季遙感影像。（２）土壤數據：主要來源于全國土壤普查數據。（３）地圖數據：主要包括江蘇省行政區(qū)劃圖、１∶１００萬ＤＥＭ等專題數據。（４）氣象數據：采用江蘇省氣象局提供的各個區(qū)域所在站點１９９５－２００８年統計數據。
２農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指標的選取與驗證
２．１評價指標體系的建立
區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指標體系（Ｕ）由自然環(huán)境子系統（Ｕ１）、土壤生態(tài)狀況子系統（Ｕ２）和環(huán)境污染子系統（Ｕ３）３部分組成。其中自然環(huán)境子系統包括：≥１０℃活動積溫、年平均氣溫、年降水量、年日照時數、植被覆蓋率、土地復種指數６個指標；土壤生態(tài)狀況子系統包括：水土流失量、土壤ｐＨ值、土壤有機質、土壤全氮、土壤速效磷、土壤速效鉀指標。環(huán)境污染子系統包括：化肥使用強度、工業(yè)廢水排放強度、工業(yè)廢水排放強度、ＳＯ２排放強度。
２．２評價指標體系的驗證
應用江蘇省１９９５年、２０００年、２００８年的統計數據，利用主成分分析法在ＳＰＳＳ軟件中對區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指標體系進行篩選和分析。由表１可知，１９９５年、２０００年、２００８年第一主成分與≥１０℃活動積溫、年平均溫度、年日照時數、年降水量、土地復種指數、土壤全氮含量、化肥使用強度、工業(yè)廢水排放強度、工業(yè)廢氣排放強度和ＳＯ２排放強度１０個指標存在顯著的相關性。其中：≥１０℃活動積溫、年平均氣溫、年日照時數、年降水量４個指標均表征農業(yè)氣候生態(tài)狀況；前３個指標表征特定區(qū)域熱量資源，代表氣候因素對農業(yè)生態(tài)發(fā)展的影響；土壤全氮含量表征農田土壤理化性質，可以反映人類農業(yè)生產活動對農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量的影響；化肥使用強度、工業(yè)廢水排放強度、工業(yè)廢氣排放強度和ＳＯ２排放強度４個指標反映了環(huán)境污染對農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量的影響。因此，第一主成分強調了區(qū)域自然環(huán)境、土壤因素和環(huán)境污染等多方面主導因素的良好組合。
第二主成分與土壤速效磷含量和土壤ｐＨ值指標顯著相關。第三主成分與植被覆蓋度、水土流失量和土壤速效鉀含量存在較高的相關性。其中植被覆蓋度和水土流失量可以反映農業(yè)自然生態(tài)環(huán)境的變化，代表農業(yè)結構對農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量發(fā)展的影響。因此，第二和第三主成分強調了自然環(huán)境、土壤因素的重要性。第四主成分與土壤有機質含量的相關性較高，可以反映土壤生態(tài)狀況。與１９９５年相比，２０００年、２００８年的水土流失量、工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣和ＳＯ２排放強度等指標小幅降低，土地復種指數和土壤全氮含量小幅升高，反映出人類農業(yè)生產活動對農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量產生重要影響。綜上，所選指標均能夠很好地反映評價區(qū)域的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況。因此，前４個主成分分析結果可以作為新的綜合因子體系，來表征區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況。
３農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價模型的構建
３．１農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指標權重的確定
在評價模型中，各指標權重的確定是一個關鍵，而層次分析法是一種定性分析與定量分析相結合的決策方法，按照“分解－判斷－綜合”的思維特點，將多層次、多準則的復雜問題分解為各個組成因素，并將這些因素按支配關系分組，形成遞階層次結構，通過兩兩比較的方式確定各層次中諸因素的相對重要性。因此本研究在以農業(yè)生態(tài)系統是否可持續(xù)發(fā)展為評價目標的基礎上，建立基于層次分析法的綜合評價模型進行評價。將農業(yè)生態(tài)系統作為一個復雜系統進行評價。首先要把復雜問題分解為不同的層次，建立由目標層、準則層和指標層的層次結構模型；其次，根據數據資料、專家意見和作者的認識，構建判斷矩陣，根據確定的判斷矩陣，計算出判斷矩陣的最大特征值和特征向量，再對所得的特征向量進行歸一化處理，所得的向量分量即為所求的相應因素關于上一層因素的相對權重。通過以上對指標權重的確定方法，因地制宜地計算出區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價中各指標的權重（表２）。
３．２農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價模型
通常情況下，評價指標分為正向指標和逆向指標兩類，以標志值為基準將各指標進行正向和逆向標準化后，進而建立農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價模型：Ｕ＝∑ｎｉ＝１Ａｉ×Ｃｉ式中：Ｕ為農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指數；Ａｉ為所選取指標的標志值；Ｃｉ為各指標的總權重；ｎ為指標個數。依據數據資料，參照《中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準》，將農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量分為５級：優(yōu)（Ⅰ級）、良（Ⅱ級）、一般（Ⅲ級）、較差（Ⅳ級）和差（Ⅴ級）（表３）。
４區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量綜合評價
應用區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量綜合評價模型，分別計算９個代表縣市１９９５，２０００，２００８年的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指數，通過公式Ｕ＝∑ｋｊ＝１１ｋＵｊ（式中：Ｕ為區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指數；Ｕｊ為各縣市的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指數；ｋ為各經濟區(qū)所包含的縣（市）數），求得５個經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價綜合指數（圖１）。從圖１可以看出，徐連、沿江、沿海、寧鎮(zhèn)揚和太湖５個經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指數呈現從北向南的明顯下降趨勢，以徐連經濟區(qū)最高，太湖經濟區(qū)最低。１９９５－２００８年期間，各經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指數均呈明顯的下降趨勢，其中徐連經濟區(qū)下降幅度最為明顯，從１９９５年的優(yōu)秀狀態(tài)（０．７５５０）下降到２００８年的一般狀態(tài)（０．４６３９）；太湖經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指數下降幅度較小，從１９９５年的高層次一般狀態(tài)（０．５４８０）下降到２００８年的低層次一般狀態(tài)（０．４６６１）。１９９５年徐連經濟區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指數值最高，太湖經濟區(qū)最低；２００８年寧鎮(zhèn)揚經濟區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指數值最高，徐連和太湖經濟區(qū)最低。寧鎮(zhèn)揚經濟區(qū)由于受社會經濟基礎等眾多因素的影響，生態(tài)環(huán)境質量狀況逐漸變差，但是降低幅度較小。
為了更深入了解區(qū)域農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量的時空變異，選取生態(tài)環(huán)境質量指數變化最大的徐連經濟區(qū)和太湖經濟區(qū)及其中的代表區(qū)域（徐連經濟區(qū)：邳州和新沂，太湖經濟區(qū)：張家港和江陰）為研究對象，分析其１９９９－２００８年連續(xù)１０年的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量時空變化。圖２表明，在１９９９－２００３年期間，新沂的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量總體上呈下降的趨勢，但仍長期處于良好水平，分別從高層次的良好（０．６０１８）轉變?yōu)榈蛯哟蔚牧己脿顩r（０．５５７２），２００４年后總體發(fā)展趨勢繼續(xù)下降，進入到較低的一般狀態(tài)（０．４５７６）。邳州是４個代表區(qū)域中農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況起點最高，但降低速度最快的，由１９９９年最高的０．６３４７降低到２００８年的０．４６０２，農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況從良好狀況逐漸降低到一般狀況，并且一直處于惡化的發(fā)展態(tài)勢。江陰和張家港兩區(qū)域的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況明顯低于邳州和新沂，自１９９９年以來持續(xù)保持逐年下降的態(tài)勢，從１９９９年的高層次的一般降低到低層次的一般狀態(tài)，波動幅度較小，農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況較穩(wěn)定。
５結論與討論
江蘇省不同區(qū)域的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指數隨時間的推移，從北向南呈明顯的下降趨勢，表現出明顯的時空變異。以徐連經濟區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量指數最高，沿江、沿海和寧鎮(zhèn)揚經濟區(qū)次之，太湖經濟區(qū)最低。在本研究中的江蘇省５個經濟區(qū)，其農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指數均呈明顯的下降趨勢，以徐連經濟區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量指數下降最快，太湖經濟區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指數下降最慢，但徐連經濟區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況明顯好于太湖經濟區(qū)。究其原因，主要有以下兩點：
（１）太湖經濟區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量狀況總體水平較低，目前該經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨于平穩(wěn)，質量狀況降低緩慢。該經濟區(qū)自然條件和社會經濟條件在全省仍都處于前列，是全省乃至全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展最早、水平最高的地區(qū)之一，農村工業(yè)成為占絕對優(yōu)勢的鄉(xiāng)村產業(yè)結構。由于經濟發(fā)達，外來勞動力紛紛涌入，人多地少的矛盾尤為突出，能源、原材料的嚴重短缺，耕地不斷減少，工業(yè)“三廢”污染強度過高，致使植被覆蓋降低與水土流失增強，很大程度上抵消了該地區(qū)在自然和社會經濟條件下的優(yōu)勢，生態(tài)環(huán)境質量一直處于較低水平。
（２）徐連經濟區(qū)由于歷史和社會經濟基礎等眾多因素的影響，生態(tài)環(huán)境質量狀況雖然發(fā)展起點較高，但該經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量發(fā)展呈現迅速下降趨勢，逐漸惡化。徐連經濟區(qū)內煤礦、非礦產等資源豐富，重工業(yè)發(fā)達，長期開采煤礦造成植被覆蓋降低、土地塌陷、水土流失、土壤養(yǎng)分流失等一系列根本性環(huán)境問題，雖然進行了一系列的生態(tài)重建和土地復墾工程，但生態(tài)恢復需要較長時間，加之本區(qū)是江蘇省降雨最少的區(qū)域，因此短期內生態(tài)環(huán)境質量得不到明顯改善。
對農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量指標變化最大的徐連經濟區(qū)和太湖經濟區(qū)及其代表的縣（市）（邳州、新沂、張家港和江陰）分析發(fā)現，徐連經濟區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況遠遠高于太湖經濟區(qū)，且兩經濟區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量狀況總體上呈下降的趨勢。但隨時間的推移，兩經濟區(qū)的農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量狀況差異越來越小。
本研究將農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系的構建與主成分分析法相結合，運用層次分析法因地制宜地確定各評價區(qū)域指標權重的方法尚處探索階段，如何將各種先進數學算法與農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量模型結合，更好地對指標進行篩選，提高評價精度還需在今后的研究中進一步探索。
【農業(yè)生態(tài)環(huán)境質量差異比較研究論文】相關文章：
生態(tài)農業(yè)對聯01-13
農業(yè)推廣論文11-14
農業(yè)保護論文11-17
農業(yè)生態(tài)園作文02-21
生態(tài)農業(yè)公司標語12-30
農業(yè)生態(tài)宣傳標語12-28
生態(tài)農業(yè)公司章程08-04
農業(yè)生態(tài)園的招商方案12-24