毕业论文：聊城市农业生态环境质量评价研究.doc

本科生本科生毕业论毕业论文（文（设计设计） ） 题题 目：目：聊城市聊城市农业农业生生态环态环境境质质量量评评价研究价研究 专业专业代代码码： ： 070701 作者姓名：作者姓名： 刘杰刘杰 学学 号：号： 2007400836 单单 位：位： 环环境与境与规规划学院划学院 指指导导教教师师： ： 段段艺艺芳芳 2011 年年 5 月月 31 日日 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立 进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他 教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责 任。 学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签 名： 日期 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 目目 录录 前前 言言-1 1 聊城市概况聊城市概况-1 2 材料准备及研究方法材料准备及研究方法-1 2.1 指标选择-1 2.2 数据获取与评价方法-2 3 农业生态环境质量评价农业生态环境质量评价-2 3.1 构造层次灰色评价分析模型-2 3.2 层次灰色评价法评价步骤-3 3.2.1 确定评价指标 Vij的评分等级标准-3 3.2.2 运用三标度两步法确定指标 Ui和 Vij的权重-4 3.2.3 确定评价灰类，计算灰色评价系数-5 3.2.4 计算灰色评价权向量及权矩阵-6 3.2.5 对指标层 V1,V2,V3,V4作综合评价-8 3.2.6 对准则层 U 作综合评价-9 3.2.7 计算综合评价结果-9 3.2.8 确定各评价指标等级标准-9 4 结果分析与结论结果分析与结论-10 5 结语结语- 11 参考文献参考文献-12 附录附录-13 致谢致谢-14 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 摘摘 要要 本文在建立农业生态环境质量指标体系的基础上，选取聊城市统计年鉴 （20092011）及有关论文中数据，应用三标度两步层次灰色分析法，全面评价 了当前聊城市农业生态环境质量状况。结果表明，该市农业生态环境总体上处于 差水平，应及时采取有效措施改善农业生态环境，提高农业生态环境质量，以促 进农业可持续发展。 关键词：关键词：农业生态环境；评价指标体系；三标度两步层次灰色分析法；聊城 市 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） Abstract In the paper,agricultural ecological environmental quality assessment index system is first constructed.This paper selects some data from Liaocheng City statistical Yearbook of 20082010 and some materials,then the situation of agricultural ecological environmental quality of Liaocheng City is comperhensively assessed,by means of using the method of three-level gray scale two-step analysis.The conclusion indicates that agricultural ecological environment of the city is now in bad state,so we must take some effect measures in time to improve the agricultural en vironmental quality,in order to improve sustainable development of agricultural there. Key words: agricultural ecological environment; assessment index system; three- level gray scale two-step analysis; Liaocheng City 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 1 聊城市农业生态环境质量评价研究聊城市农业生态环境质量评价研究 前前 言言 聊城市是农业大市，历史悠久，是国家重要的粮食生产地。但进入 20 世纪 90 年代以来，由于乡镇企业的迅猛发展及其对区域生态环境造成的负面影响， 农业生态环境开始受到人们的普遍关注1。为充分了解该区域农业生态状况，科 学利用与人类休戚相关的生态环境、综合治理发展中的生态环境问题以及正确制 定农业发展计划，需要进行农业生态环境质量评价，以确定其对人类生存及农业 持续发展的适宜程度。 1 1 聊城市聊城市概况概况 聊城市地处经济发达的山东省西部，临河南、河北 ，位于冀鲁豫三省交界 处的黄河冲击平原，区位独特，自然条件优越。地理位置在东经 115 1611632和北纬 35473702之间，属暖温带季风气候，四季分 明，光照充足，雨量适中，土质良好。年平均气温 13以上，活动积温 45005000，无霜期 190220 天，年平均降水量 600650mm，壤质土占 78；耕层 PH 值在 7.18.5 之间，酸碱适中，利于各种农作物生长。聊城市现 辖九个县，全境 8590 平方公里，耕地面积 830 万亩，全市总人数 558 万人，其 中农业人口 452 万人，农业人均耕地 1.81 亩。全市有效灌溉面积 740 万亩，占 耕地面积的 80，旱涝保收稳产高产田 400 多万亩，占耕地面积的 40以上2。 2 2 材料准备及研究方法材料准备及研究方法 2.12.1 指标选择指标选择 农业生态环境质量指标3涉及多领域、多学科，因而种类繁多。用所有指标 评价农业生态环境质量，将会造成人力、物力、财力的浪费，因而指标选取应达 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 2 到两个目的，一是指标体系能够完整准确的反映农业生态环境质量状况；二是使 指标体系最简最小化， “简”是指标概念明确，调查度量方便易得， “小”是指标 总量尽可能少，使调查度量经济可行。因此，指标选取应遵循以下原则4： （1） 完整性原则：指标体系应尽可能全面地反映农业生态环境各方面的质量状 况 （2） 简明性原则：指标概念明确，易测易得 （3） 重要性原则：指标应是各领域的重要指标 （4） 独立性原则：某些指标间存在显著的相关性，反映的信息重复，应择优保 留 （5） 可评价性原则：指标均应为量化指标，并可用于地区之间的比较评价 根据以上原则，确立农业生态体系。整个指标体系分为 4 个子体系：生境资 源状况子体系、土壤生态状况子体系、农业生态状况子体系和环境污染子体系。 生境资源状况子体系由 7 个指标组成：年平均气温（年） ，年日照时数 （小时年） ，年降水量（mm年） ，人均种地面积（亩人） 、草地面积率 （） 、水域面积率（） 、森林覆盖率（） 土壤生态状况子体系由 2 个指标组成：土壤酸碱度，土壤含盐量 农业生态状况子体系由 5 个指标组成：水土流失面积率（） ，水土“三化” 面积率（） ，亩均施化肥量（kg亩） ，亩均施农药量（g亩） ，农田土壤有机 质含量（） 环境污染子体系由 3 个指标组成：年污水排放量（万吨年） ，农膜残存率 （） ，废气排放量（万立方米） 2.22.2 数据获取与评价方法数据获取与评价方法 本文所用各指标数据来源于聊城市统计年鉴 （20092011）5以及相关资 料，在分析方法上本文采用了目前国内外文献上普遍适用的三标度两步法6。由 于获得的指标数据属于定性指标，不便于进行综合比较和评价，为此首先将定性 指标转化为定量指标，运用三标度两步法求得各指标的权重值，在此过程中需要 用到 Matlab 软件计算各指标权重值，然后运用层次灰色评价法6进行总体评价。 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 3 3 3 农业生态环境质量评价农业生态环境质量评价 3.13.1 构造层次灰色评价分析模型构造层次灰色评价分析模型 本文采用层次灰色评价分析法进行评价分析，遵循建立指标体系的原则，将 农业生态环境指标体系分为三个层次（如图 1） 。 农业生态环境质量总体评价 W 生境资源环境 U1环境污染状况 U4土壤生态状况 U2农业生态状况 U3 年 平 均 气 温 V11 水 土 流 失 面 积 率 V31 水 土 三 化 面 积 率 V32 亩 均 施 化 肥 量 V33 亩 均 施 农 药 量 V34 农 田 土 壤 有 机 含 量 V35 年 污 水 排 放 量 V41 农 膜 残 存 率 V42 废 气 排 放 量 V43 土 壤 含 盐 量 V22 土 壤 酸 碱 度 V21 森 林 面 积 率 V17 年 日 照 时 数 V12 年 降 水 量 V13 人 均 种 地 面 积 V14 草 地 面 积 率 V15 水 域 面 积 率 V16 图 1 农业生态环境质量总体评价指标体系 根据层次分析原理，图 1 是一个由多个评价指标按属性不同分组，每组作为 一个层次，按目标层（W）,准则层和指标层：,1,2,3,4iU i （其中）的形式排列起来的三层1,2,3,4;1,2,ijiVjn12347,2,5,3nnnn 评价指标体系。 其中 U 代表准则层 Ui所组成的集合，记为 代表指标层指标 Vij所组成的集合，记为1234,;1,2,3,4iUU U U UV i 123,iiiiiinVV V VV 3.23.2 层次灰色评价法评价步骤层次灰色评价法评价步骤 3.2.1 确定评价指标的评分等级标准ijV 在评价农业生态环境时，由于是定性指标，尚未形成统一的评价标准，因ijV 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 4 而不便于进行综合比较和评价。为此，将定性指标转化为定量指标，将评价指ijV 标的优劣等级划分为优、良、中、差四个等级，对应分值分别为 4、3、2 和 1 分， 指标等级介于两相邻等级之间时，相应评分值为 3.5、2.5 和 1.5 分。例如：“年 平均气温”指标，规定为年平均气温对生态环境资源急需（或需要，较需要11V 或一般需要） ，则评分为 4、3、2、1 分。具体等级标准由各专家根据经验确定， 评分总表如表 3 所示。 3.2.2 运用三标度两步法确定指标和的权重iUijV 第一步，按下式进行两两因子比较来数量化，由数量化值组成比较矩阵 （如表 1） 。 = 0 ( 1 () 2 () ij ij Uij ij 因子没有因子重要） 因子与因子完全一样重要，或因子自身比较 因子比因子重要 式中，是 因子与因子的比较数量化值，也是比较矩阵中的相应元素。ijUij 如果，即，则表示因子自身比较，在比较矩阵中主对角线上，ij11223344,UUUU 其数值都为 1。 表 1 比较矩阵 表 2 构造判断矩阵 第二步，用比较矩阵中行累加值（） ，按下式计算，可获得层次分析法 4 1 i i U 中构造判断矩阵（如表 2） 。 1b2b3b4b 1b13 101 83 17 2b10 313 1710 3 3b817 3110 3 4b17 310 33 101 因子U1U2U3U4 4 1 iU i U110001 U221003 U322127 U422015 bj bi 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 5 maxmin maxmin 1 1 1 ij mij ij ij mij UU bUU UU b UU bUU UU 1 1 式中，为表 2 构造判断矩阵中元素，分别代表表 1 中各对应因子行ijb,ijU U 累加值（） ，为值中的最大值和最小值，一般用 4 1 i i U maxmin,UU 4 1 i i U mb 代替，即最重要的因子与最不重要因子相关数之和，于是可得构造 max+minUU 判断矩阵（表 2） 。该矩阵在一致性检验（）中，其最大特征0,0IbrIO Cr 值向量（归一化后）为： 0.0480,0.1080,0.5875,0.2565A 即，准则层指标权重集为。0.0480,0.1080,0.5875,0.2565A 同理，得指标层各指标权重集： 1 2 3 4 0.1434,0.1434,0.4914,0.0319,0.0146,0.0319,0.1434 0.8000,0.2000 0.0582,0.0296,0.5293,0.1232,0.2597 0.1111,0.7778,0.1111 A A A A 3.2.3 确定评价灰类，计算灰色评价系数 分析上述评价指标的评分等级标准，决定采用四个评价灰类7，灰类序号为 分别表示：“优” 、 “良” 、 “中” 、 “差” 。其相应的灰数及白化权函数,1,2,3,4e e 如下： 第一灰类“优” （ ） ，设定灰数，白化权函数为，表达式为1e 1 4, 1f 0,4 14, 0, , 4 1, 0, ijm ijm ijmijm ijm d d fdd d 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 6 第二灰类“良” （ ） ，设定灰数，白化权函数为，表达式为2e 2 0,3,6 2f 0,3 23,6 0,6 , 3 6 3 0, ijm ijm ijm ijmijm ijm d d d fdd d 第三灰类“中” （ ） ，设定灰数，白化权函数为，表达式为3e 3 0,2,4 3f 0,2 32,4 0,4 , 2 4 2 0, ijm ijm ijm ijmijm ijm d d d fdd d 第四灰类“差” （ ） ，设定灰数,白化权函数为，表达式为4e 4 0,1,2 4f 0,1 41,2 0,2 1, 2- 0, ijm ijmijmijm ijm d fddd d 对评价指标，属于第 e 个评价灰类的灰色评价系数，记为;，属于ijVijVijexijV 各个评价灰色的总灰色评价数,记为，则有ijx 4 11 , p ijeeijmijije me xf dxx 11111111 13 1 32314 4 exfffff 11222222 11 2 32314 3 exfffff 同理， 113 114 5 3 2 4 1 ex ex 受评指标属于各个评价灰类的总灰类评价数11V 11111112113114 125 12 xxxxx 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 7 同理可得到其它指标的灰色评价系数和总灰色评价数。 3.2.4 计算灰色评价权向量及权矩阵 所有评价专家针对每一个评价指标，对受评对象主张的第 e 个灰类的灰色ijV 评价权，记为 ，则有： ijer ije ije ij x r x 由于评价灰类有 4 个，便可得到受评对象的评价指标对于各1,2,3,4e ijV 灰类的灰色评价权向量：ijr 1,2,3,4ijijijijijrrrrr 从而得到受评对象的所属指标对于各评价灰类的灰色评价权矩阵：iVijViR 111 12 13 14 221 22 23 24 31 2 3 4 iiii iiiii iiiii i iinininin rrrrr rrrrr R rrrrr 若中第个权重最大，即，则评价指标属于ijrq 1,2,3,4maxijqijijijijrrrrr ijV 第 q 个评价灰类 111 112 113 114 13 4 1 0.3120 125 12 11 3 2 0.3520 125 12 5 2 3 0.2400 125 12 1 4 0.0960 125 12 er er er er 所以受评指标对于各灰类的灰色评价权向量11V 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 8 110,3120,0.3520,0,2400,0,0960r 同理可得到其他指标的灰色评价权向量（见表 3） ，由向量可组成 对应的权矩阵,如：1234,V V V V1234,R R R R 2 0.3976 0.4337 0.1687 0 0.2932 0.3910 0.3518 0 R 表 3 指标的评分总表及灰色权向量 12345 1ijr2ijr3ijr4ijr V11323140.31200.35200.24000.0960 V12334240.40000.40000.20000 V132.532.5340.35430.40940.23620 V143.533410.35510.37550.17140.0980 V151.521210.17650.23530.35290.2353 V163.532220.29180.35800.35020 V17432.5120.30120.33730.26510.0964 V21343.5330.39760.43370.16870 V22332230.29320.39100.31580 V312.521.5220.23080.30770.41540.0462 V322.532.5230.29320.39100.31580 V33221420.26830.29270.34150.0976 V34221320.23080.30770.36920.0923 V352.531.5340.33330.38100.23810.0476 V411.532230.26240.34980.34220.0456 V421.521320.22010.29340.34750.1390 V431.521.5210.18750.25000.37500.1875 3.2.5 对指标层作综合评价1234,V V V V 对指标层作综合评价，其综合评价结果记为，则有1234,V V V ViB 专 家 指 标 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 9 1234,iiiiiiiBARb bbb 111 222 333 444 0.3426,0.3842,0.2390,0.0342 0.3767,0.4252,0.1981,0 0.2790,0.3213,0.3216,0.0781 0.2212,0.2948,0.3500,0.1340 BAR BAR BAR BAR 3.2.6 对准则层作综合评价U 由指标层的综合评价结果，得准则层对于各评价灰类的灰色评价权iViBU 矩阵R 1 2 3 4 0.3246 0.3842 0.2390 0.0342 0.3767 0.4252 0.1981 0 0.2790 0.3213 0.3216 0.0781 0.2212 0.2948 0.3500 0.1340 B B R B B 于是对准则层作综合评价，其综合评价结果记为，则有UB 1234,0.2777787,0.32874315,0.3115818,0.08189653BA Rb b b b 3.2.7 计算综合评价结果 根据综合评价结果，求出综合评价值 SB T SB C 其中，为各灰类等级按“灰水平”赋值形成的向量，在此设置为C （4、3、2、1） 则2.8024042 T SB C 3.2.8 确定各评价指标等级标准 A)若全体评价专家都认为每个指标是 2 则=2.7692，所以受评对象合ijVS 格值为 2.7692。 B)若全体评价专家都认为每个指标是 2.5（或 3、3.5、4）时，对应的ijV 为 2.9434（或 3.1108、3.3191、3.60） ，所以，对于合格的受评对象，其综合评S 价值范围为 2.7692。相应区间划分为相应等级如表 43.60S 表 4 各评价指标等级标准 指标综合评价值 一级3.31913.60S 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 10 二级3.11083.3191S 三级2.94343.1108S 四级2.76932.9434S 4 4 结果分析与结论结果分析与结论 1）由综合评价值 S 和表 4 可以得到，当前聊城市农业生态环境总体属于四 级水平，主要表现在：农业面源污染严重、地表水环境不良、土壤盐渍化面积扩 大、土地抛荒现象时有出现、土壤肥力下降、土地退化和生态环境失调等问题。 这与该市自进入 20 世纪 90 年代以来， “重经济，轻环境”的经营理念是分不开 的，虽然有关部门积极采取了措施，但由于推广慢、成效低，尤其农业、企业等 微观主体普遍存在注重经济效益而忽视社会和环境效益，未取得良好的效果。因 此，保护农业生态环境已刻不容缓，否则农业生态环境将进一步恶化。 2）由表 3 各评价指标属于第 e 个灰类时的灰色评价权取其最大值得如下结 论： A)在生境资源环境方面，除草地面积率属于 3/中灰类外，其余指标均属于 2/良灰类，这是由于该市属于暖温带季风气候，四季分明，光照充足，雨量适中， 土质良好，其中土壤质土占 78%，灾害发生率低，农业生产条件优越，但由于受 森林、草地覆盖率低等因素影响，灰类良评价系数与灰类优评价系数比较接近， 表明提高绿化程度应是当地进一步改善农业生态环境的重要方面。 B)由于农业开发历史悠久，加上人口密度较大，以及 20 世纪 90 年代以来 出现的农业化学化、机械化趋势，该市农业生态环境受人类活动影响程度较深， 农药、化肥施用强度高或很高，导致土壤资源污染严重，地表水环境不良8，但 综合起来，人类活动对该市农业生态环境影响程度属于中灰类，如何协调人类与 生态环境关系成为当地农业可持续发展所需要重点研究内容，特别是如何在施加 积极影响的同时限制人类活动的消极因素。 C)就环境污染状况而言，其下指标除污水排放量属于良灰类外，其余均属 于中灰类，这是由于城市乡镇工业总体上表现出地域分散，发展不平衡，工艺水 平低，工业体系中酿酒、造纸、纺织、化工等行业产品能耗高、污染重、占地多， 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 11 未经处理的废水、废气、废渣直接排放到农业环境中，极大地破坏了农业生态环 境9。因此，加强工矿企业的治理，大力发展清洁生产成为一项重要举措，同时， 提高国民素质，树立绿色环保观念10，建立相应的地方规章制度，加强环境保护 也是非常重要的。 综上所述，要促进聊城市农业可持续发展，必须及时采取有效措施改善当 地农业生态环境，提高环境质量。 5 5 结语结语 鉴于农业生态环境的系统性与复杂性11，要评价其质量高低状况并提出改善 对策以促进良性发展，首先应构建科学的评价指标体系，然后选择合适评价方法， 这样得出的结论才能真实、客观反映研究区域农业生态环境状况，帮助人们选择 正确应对措施。本文基于三标度两步灰色层次分析法对聊城市农业生态环境质量 进行了评价。结果表明，该市农业生态环境质量总体上处于差状态，因此，应及 时采取有效措施改善农业生态环境，以促进当地农业可持续发展。 聊聊城城大大学学本本科科毕毕业业论论文文（设计）（设计） 12 参考文献参考文献 1 陈永金,林英华,刘加珍.山东省聊城市生态农业现状及发展模式研究J.安徽农业科学, 2009,37(19):92479250. 2 翟胜,王巨媛,张二勋,等.聊城市农业生态系统结构分析与对策研究J.河南农业科学,2008, (9):6972. 3 杨伟光,付怡.农业生态环境质量的指标体系与评价方法J.中国环境管理,1999,(1):4243. 4 李红鹰,王戳,孟昭明.