县域农业主产区农业主产区生态适宜性评价县域农业主导产业结构生态适宜性评价及其发展预测

县域农业主产区农业主产区生态适宜性评价县域农业主导产业结构生态适宜性评价及其发展预测

区域农业产业结构是指在区域农业经济和农村社会再生产过程中，农业生产部门的组合和组成，以及农业社会生产的参与，反映了区域农业生产部门之间的关系和变化趋势。它是由多种因素决定的。如自然资源、技术发展水平、区域关系、经济制度等。这是区域经济技术长期发展的结果。是实现区域社会总收入和总需求平衡的重要因素。区域农业产业结构的发展是一个动态变化的过程。不同区域农业经济发展的发展对其发展的需求不同。以往，国内外相关研究主要集中在投资促进上，以经济增长最大化为主要目标，建立了相应的产业结构模型，并调整了产业结构。近年来，相关科学家在农业产业结构发展的预测中应用了灰色理论和参数识别方法，但在制定农业主导指标方面的设计缺乏实用性，没有考虑区域农业主导生态适应性。国内外农业诱导发展经验表明，区域产业的发展往往受区域社会和生态环境的影响。在中国，县域不仅是一个特殊的社会和经济功能，也是一个一体化的行政辖区。现在，随着人口、人工建筑的发展和科学技术的应用，区域农业生态系统的变化速度超过了生态系统本身发展和生物环境的协调速度。考虑到我国城乡一体化发展战略和强大的国家体制，以确保生态适应性，本文构建了基于生态适应性的区域农业总产值监督管理体系和方法，以山东省章丘市为例，预测章丘市农业总产值的生态适应性，为区域农业统计分析提供了参考。从生态学的角度来看，本文构建了基于生态适应性的区域农业总产值监督管理体系和方法。以山东省章丘市为例，预测章丘市农业东街区域农业东街区域的生态适应性，为区域农业东街的选择和可持续发展提供了参考。区政府对该地区农业生产各部门的发展和可持续发展提供了评价。1建立区域农业生产的生态适应性评价指标体系1.1农业主导产业结构生态适宜性评价县域农业主导产业具有增长率高、市场扩张能力强、技术进步、前后关联性强的基本特性,并具有区域性、动态性、导向性和领先性的独立特征.县域农业主导产业结构生态适宜性指县域内农业主导产业发展到一定规模后与县域生态环境的耦合程度,在县域农业主导产业持续稳定运转的前提下,县域内生态资源环境条件与可利用的背景生态系统所具备的资源环境条件之间的吻合程度,两者的吻合程度高,表示该县域内农业主导产业的生态适宜性和发展结构前景较好.在县域农业主导产业生态适宜性评价中,以县域农业主导产业为核心,以制约农业主导产业发展的生态资源和环境条件为影响因素.1.2区域生态系统构建评价指标体系与生物生态适宜性类似(图1),县域农业主导产业结构生态适宜性可从县域农业主导产业结构特征和生态资源环境两方面来分析.县域农业主导产业的结构特征决定了其对生态资源环境的需求,主导产业高的产出投入比、资金利税率的增加、人均产值系数的提高和科学技术的进步会有效提高生态资源利用率,显著减轻生态环境压力;县域内丰富的资源和充足的环境可提高农业主导产业规模,可持续地支持农业主导产业的健康稳定发展,使生态系统具有资源禀赋和环境容量.因此,县域农业主导产业结构生态适宜性评价既要考虑县域农业主导产业本身发展与农业产业化发展及结构调整特性的关系,也要分析农业主导产业对县域生态资源环境优化配置的依赖程度,以更加合理、全面地从生态环境支撑方面对县域农业主导产业结构进行科学评价.指标确定原则:指标应定义明确,可反映农业主导产业本质特征;指标之间应相互独立,具有较强的客观性,认可度较高;指标体系应尽可能完整,不遗漏重要因素,能有效地反映县域农业主导产业结构发展趋势;指标应规范、易获取、便于分析.基于上述原则,广泛收集国内外关于生态适宜性与农业主导产业结构的相关研究成果,综合考虑实际应用情况对基础数据资料的可行性,并结合县域农业主导产业结构发展特性,将县域农业主导产业生态适宜性指标分为生态环境资源利用效率、县域生态资源支撑与消耗、剩余生态资源支撑能力3方面,共25个指标(表1),其中,生态环境资源利用效率指县域内农业产业耕地资源、水资源、草地资源和森林资源的利用率及其经济效率;县域生态资源支撑与消耗是以县域内当前的农业生态资源为基础,利用人均农业资源以及农业资源占总资源的比重来衡量县域农业主导产业结构发展的生态适宜性;剩余生态资源支撑能力是以县域内当前的剩余农业生态资源为基础,评价剩余农业生态资源对县域农业主导产业结构发展的生态适宜性的影响.三者之间并不完全相互独立.2区域农业原料结构的生态适应性综合评价方法2.1评价指标的确定基于国内外关于生态适宜性与农业主导产业发展的相关研究成果,结合我国县域农业产业化发展和县域生态标准,基于生态适宜性“三基点”理论和农业生态县市建设实际经验,对相同指标数据进行均值处理,确定农业主导产业发展生态适宜性25个指标的最佳取值范围和最低、最高指标值,即单指标适宜性分析的基准阈值(亦可看作“三基点”).县域生态环境资源利用效率基准值的确定主要参考主导产业的经济效益评价原则,县域生态资源支持与消耗、剩余生态资源支撑能力基准值的确定主要参考国内政策和生态创建标准以及发达国家现状,有些指标基准值还考虑了我国行政体制和资源特点以及地区特殊要求(表2).其中,农业产业耕地比指县域农业主导产业耕地面积与农业耕地面积的比值;能源消耗产值率指单位面积下农业主导产业耗能与农业产值之比;年人均产业生活能耗指年内人均农业主导产业能耗与人均农业产业能耗之比;年人均自然非生物可再生能指一年内人均非生物能源转化为农业主导产业的可再生能源值;环境质量指数指县域综合环境质量与全国综合环境质量均值的相对比值.2.2确定单因子权重本文以生态因子需求三基点为基础,计算县域农业主导产业对生态因子的最适要求与实际生态因子状况之间的差距(即单因子生态距离).结合单因子稀缺影响指数的概念,采用剩余动态配权方法确定各因子的权重,因时因地进行不同区域生态适宜性的客观评价,防止采取统一固定权重可能导致整体生态适宜性评价出现明显偏差.2.2.1评价指标xmidl单因子生态距离(Di)的计算公式如下:Di=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪1∣∣Xmidl−XiXmidl−Xmin∣∣0∣∣Xi−XmiduXmax−Xmidu∣∣1Xi<XminXmin≤Xi<XmidlXmidl≤Xi≤XmiduXmidu<Xi≤XmaxXi>Xmax(1)Di={1|Xmidl-XiXmidl-Xmin|0|Xi-XmiduXmax-Xmidu|1Xi<XminXmin≤Xi<XmidlXmidl≤Xi≤XmiduXmidu<Xi≤XmaxXi>Xmax(1)式中:i=1,2,…,p(p为评价指标总数);Xi为县域指标i的实际值;Xmin为指标值有效范围的最低值;Xmidl为指标值适宜范围下限值;Xmidu为指标值适宜范围上限值;Xmax为指标值有效范围最高值.0≤Di≤1,Di值越大表明环境因子距适宜状态要求越远.大量研究表明,县域农业主导产业单因子生态距离与生态因子稀缺对产业的实际影响并不是直线相关关系,而呈曲线相关关系.稀缺性指数(ELi)公式为:ELi={2(β−1)Diβ1−2(β−1)(1−Diβ)0≤Di≤0.50.5<Di≤1(2)ELi={2(β-1)Diβ1-2(β-1)(1-Diβ)0≤Di≤0.50.5<Di≤1(2)式中:β为参数.根据文献,β=2.8.2.2.2大剩余剩余权剩余权动态赋权是按照生态因子稀缺程度客观地依次确定各因子权重的一种方法.具体算法如下:1)单因子稀缺指数排序.设ELi′是单因子ELi按从大到小的顺序重新排列生成的新序列,ELi′≥ELi+1(i=1,2,…,p-1).2)各生态因子剩余赋权.令初始剩余权Wr0=1,设第i个指标的权重为Wi,则有Wi=Wri-1×ELi′(i=1,2,…,p),第i个指标赋权后的剩余权为Wri=Wri-1-Wi(i=1,2,…,p).3)最终剩余权.最终剩余权(Wrp)算式为:Wrp=Wrp-1-Wrp-1×ELp′.最终剩余权可理解为所有未列入指标体系、以及列入指标体系但吻合程度很好的指标的综合权重.由于这些指标或者不重要,或者对县域农业主导产业发展没有什么不利影响,即他们的综合稀缺指数被看作为0,所以无论最终剩余权取何值,对综合生态适宜性指数的计算均不再起作用.2.3农业产业链条县域农业主导产业j发展生态适宜性综合指数(以下简称综合指数,EAj)计算公式为:EAj=1−∑i=1pELi×Wi(3)EAj=1-∑i=1pELi×Wi(3)式中,0≤EAj≤1,其值越小,表明县域农业主导产业j发展的生态适宜性越低.2.4综合生态适宜性指数函数的拟合为了更好地研究农业主导产业随时间的变化及其与生态适宜性之间的关系,本文基于综合生态适宜性指数,通过数据拟合的方式来建立县域农业主导产业生态适宜性预测模型.在有限的县域农业生态资源环境内,以时间为自变量,以综合生态适宜性指数为因变量,采用数值拟合的方法得到综合生态适宜性指数随时间变化的函数.最常用的拟合方程有一元一次回归线性方程和一元二次回归方程.一元一次线性回归方程仅单纯地表示因变量随自变量呈增加或减少的趋势,然而在县域农业生态资源有限的情况下,生态适宜性指数随时间不会一直增加或减少,因此本文采用一元二次回归方程拟合综合生态适宜性指数随时间的变化曲线,以此曲线对县域农业主导产业与县域农业生态适宜性的耦合程度进行分析,以调整县域农业主导产业结构,实现县域农业生态资源优化配置.3区域中心城市生态适宜性分析山东省章丘市(县级市)是山东省八大农业现代化试点市之一,也是全国最具区域带动力和全国十佳节约型中小城市,其农业结构合理、农业发展迅速,目前正向农业生态文明城市建设的更高目标前进.通过农业主导产业结构生态适宜性分析,可为其找出差距、明确方向、突出重点、实现农业可持续发展提供科学参考.章丘市现有总面积1855km2,辖14个镇、6个街道、908个村,2010年总人口101.2万,2010年农作物播种总面积1770000hm2,其中,粮食、蔬菜、瓜类、油料作物和棉花播种面积分别为1183867、249067、42067、25667和69267hm2.该市城市建设统计资料比较规范齐全,作为中等发展水平的区域中心城市案例研究具有一定的典型性.2010年,章丘市农业主导产业为水果、蔬菜、油料作物和小麦,因此本文选取章丘市这4类农业主导产业进行生态适宜性分析.本研究基础数据主要来源于2010年政府相关部门的调查.3.1宜性程度的判别基准值基于章丘市农业主导产业发展生态适宜性指标适宜性程度判别基准值(表2),计算得到水果(表3)、蔬菜(表4)、油料作物(表5)和小麦(表6)4类农业主导产业的单因子生态距离.3.2生态环境资源利用效率上升幅度较高由图2可以看出,2005—2010年,章丘市4种农业主导产业在生态环境资源利用效率上均呈上升趋势,但随着时间的变化,4种产业上升的程度有所差异,如2007年前水果生态环境资源利用效率的上升幅度明显高于2007年之后,然而2007年前小麦生态环境资源利用效率的上升幅度则明显低于2007年之后;4种农业主导产业的生态资源支撑与消耗均呈上升趋势,但出现了明显的增长速度“断层”现象,该现象在蔬菜、小麦中较明显;4种农业主导产业的剩余生态系统支撑能力均呈下降趋势,随着时间的推移,由于农业生态环境资源利用效率和生态资源支撑与消耗的增长,导致剩余生态系统支撑能力的生态适宜性指数下降.3.3生态适宜性指数2005—2010年,章丘市水果、蔬菜、油料作物和小麦4种农业主导产业结构生态适宜性指数随着时间的变化发生了较大改变(图3).水果的生态适宜性指数在2008年之前随时间而增加,2008年后出现下降趋势;油料作物的生态适宜性指数在2009年之前随时间而增加,2009年之后出现下降趋势;蔬菜和小麦的生态适宜性指数在研究期间均呈上升趋势,但增加幅度出现了明显下降.上述现象的出现说明4种农业主导产业生态因子稀缺指数发生了变化,因此需要对农业主导产业结构进行调整,以便实现农业资源优化配置及农业产业化与生态适宜性的和谐发展.3.4农业产业链生态适宜性综合指数的变化采用一元二次方程对章丘市4个农业主导产业的生态适宜性综合指数进行拟合,拟合方程为EA=P1x2+P2x+P3,水果、蔬菜、油料作物和小麦的拟合方程分别为EA=-0.038x2+0.048x+0.567、EA=-0.008x2+0.072x+0.445、EA=-0.036x2+0.053x+0.539、EA=-0.02x2+0.062x+0.486.2005—2010年,在有限的县域农业生态资源下,随着时间的变化,章丘县农业主导产业的生态适宜性综合指数发生了明显变化,并且4个农业主导产业在一定年份之后其生态适宜性综合指数出现不同程度的下降(图4).以2010年为基准,对未来5年的主导产业生态适宜性综合指数进行预测(图5).结果表明:2011—2015年,在有限的农业生态资源下,章丘市4种农业主导产业的生态适宜性综合指数呈下降趋势,其中,2015年油料作物和水果的生态适宜性综合指数出现负值,说明这两种农业产业与生态环境不相耦合,也就是说这两种产业不符合生态环境和谐友好发展的要求