本文關(guān)鍵詞：黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)2012,28(32):138-146

ChineseAgriculturalScienceBulletin

黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)分析

戴蓉1，薛達(dá)元1,2，郭濼1，孫發(fā)明1

2

（1中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京100081；環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，南京210000）

摘要：為了探索以農(nóng)業(yè)為主的少數(shù)民族地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力及未來趨勢(shì)的變化規(guī)律，探討該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展制約因素，以貴州省黔東南苗族侗族自治州為研究區(qū)域，結(jié)合黔東南州的農(nóng)業(yè)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，構(gòu)建了該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用主成分分析方法(PCA)對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行定量分析，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用灰色GM(1,1)模型對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：該地區(qū)2000—2009年農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)社會(huì)子系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展總體水平都在持續(xù)增長(zhǎng)，而農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境能力不斷下降，2003年開始出現(xiàn)低于平均水平的情況。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)與社會(huì)發(fā)展，農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境的壓力日益加大，今后的發(fā)展將可能面臨嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境退化的制約。模型趨勢(shì)預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果經(jīng)殘差檢驗(yàn)和后驗(yàn)差檢驗(yàn)表明，其平均相對(duì)誤差為0.062，后驗(yàn)比C=0.2169，誤差概率P=1，表現(xiàn)出高的預(yù)測(cè)精度。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，2010—2020年黔東南州的農(nóng)業(yè)可持續(xù)綜合發(fā)展能力仍繼續(xù)上升，但只遞增了5.07倍，這表明該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)能力發(fā)展還存在諸多限制因素。以期對(duì)黔東南的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，為政府農(nóng)業(yè)決策者理論支持。關(guān)鍵詞：黔東南州；農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力；PCA（主成分分析）；灰色GM(1,1)；評(píng)價(jià)；預(yù)測(cè)中圖分類號(hào)：S3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

論文編號(hào)：2012-1658

TheEvaluationandPredictionoftheSustainableDevelopmentofAgricultureinQiandongnan

(1CollegeofLifeandEnvironmentalSciences,MinzuUniversityofChina,Beijing100081;

DaiRong1,XueDayuan1,2,GuoLuo1,SunFaming1

2

NanjingInstituteofEnvironmentalScience,MinistryofEnvironmentalProtectionofChina,Nanjing210000)

Abstract:Inordertoexploresustainableagriculturaldevelopmentcapabilitiesandfuturetrendsrulesinethnicminorityareaswhichwasagriculture-basedregions,takingQiandongnanMiaoandDongAutonomousintegratedcharacteristicsoftheagriculturalandeconomicdevelopmentinQiandongnanMiaoandDongAutonomousPrefecture(Qiandongnan).Theprincipalcomponentanalysis(PCA)methodwasusedtoquantitativelyanalyzethestatusofsustainabledevelopmentofagriculture,andthentheGM(1,1)modelwasPrefecture(Qiandongnan)forexample,sustainabledevelopmentindexsystemofagriculturewasbuiltbyfully

usedtopredictthetrendofagriculturalsustainabledevelopmentinQiandongnan.Theresultsshowedthat,thebetween2000—2009,buttheagriculturalresourcesandenvironmentsubsystemdeclinedandsustainabilitywasbelowtheaveragelevelsince2003.Itmeanthatwiththedevelopmentoftheagriculturaleconomy,

developmenttrendsofagriculturaleconomicsubsystem,agriculturalproductionsubsystemandagricultural

societysubsystemwerethesimilarwiththetotalagriculturalsustainabledevelopment,increasedyearbyyear

基金項(xiàng)目：高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃“民族生物學(xué)與生物資源保護(hù)利用技術(shù)創(chuàng)新引智基地”(B08044)；自然科學(xué)基金“果洛藏族自治州長(zhǎng)時(shí)序生態(tài)變化評(píng)價(jià)與人類活動(dòng)影響的研究”(30970506)。

第一作者簡(jiǎn)介：戴蓉，女，1981年出生，湖南吉首人，在讀博士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)規(guī)劃。通信地址：100081北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街27號(hào)中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，Tel：010-68931632，E-mail：dai_rong2008@163.com。

通訊作者：薛達(dá)元，男，1955年出生，江蘇姜堰人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)農(nóng)業(yè)與生物多樣性保護(hù)，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)，�。ú浚┘�(jí)和其他科技進(jìn)步獎(jiǎng)11項(xiàng)，專著共30多部，發(fā)表論文150多篇。通信地址：100081北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街27號(hào)中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，Tel：010-68931632，E-mail：xuedayuan@hotmail.com。收稿日期：2012-05-02，修回日期：2012-08-04。

戴蓉等：黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)分析

developmentwouldlikelyfacedtheseriousshortagesofresourcesandconstraintsofenvironmentalmethodandshowedhighprecision,theseresultsincludestheaveragerelativeerrorofcalculationis0.062,C=0.2169,P=1.Thepredictionrevealedthat,keepcomprehensivecapacityofagricultureonrising,butonlyincreased5.07timesforthenext11years.Itshowedthat,acertainnumberofproblemsstillexistinQiandongnanandreferencesforagriculturalpolicymakersinthegovernment.principalcomponentanalysis;GM(1,1)model,evaluation;prediction0引言

黔東南苗族侗族自治州（簡(jiǎn)稱黔東南州）是中國(guó)少數(shù)民族人口數(shù)量最多以農(nóng)業(yè)為主的自治州，也是典型的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，16個(gè)縣市中有14個(gè)為國(guó)家級(jí)貧困縣。自然資源豐富但生態(tài)脆弱，生態(tài)資源與民族文化高度契合[1-4]。該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性直接影響該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展，這關(guān)系到農(nóng)民的切身利益[5]。

綜合評(píng)價(jià)是將多個(gè)評(píng)價(jià)因素或指標(biāo)轉(zhuǎn)化為能反映評(píng)價(jià)對(duì)象總體特征的信息[6]，評(píng)價(jià)所得的綜合評(píng)價(jià)值能客觀反應(yīng)一個(gè)地區(qū)的發(fā)展能力高低。用于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)常用的方法主要有德爾菲法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、聚類分析法和主成分分析[7-10]。由于主成分分析方法(PCA)對(duì)客觀指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，沒有人為的主觀意識(shí)，具有較高的客觀性和可靠性[11-12]，筆者在研究中采用主成分綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)2000—2009年黔東南州農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行定量研究。

GM(1,1)模型是灰色預(yù)測(cè)模型中常用的一種模型。對(duì)于筆者實(shí)際得到的一些離散、規(guī)律性不強(qiáng)的數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行變換處理和預(yù)測(cè)，根據(jù)過去和現(xiàn)在已有的信息建立一個(gè)從過去引申到未來的模型，能夠?qū)Τ橄蟪霰碚飨到y(tǒng)特征的時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，且預(yù)測(cè)精度較高。因此，GM(1,1)模型在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。夏建國(guó)[13]用此方法對(duì)四川農(nóng)業(yè)需水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)；閆海春等[14]對(duì)青海省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

由于目前常采用的農(nóng)業(yè)可持續(xù)綜合評(píng)價(jià)方法只對(duì)單一時(shí)間尺度上的區(qū)域可持續(xù)綜合發(fā)展能力進(jìn)行計(jì)算，不能反映該區(qū)域未來變化趨勢(shì)，因此，對(duì)研究區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展整體評(píng)價(jià)存在一定的局限性。筆者將2種方法結(jié)合起來，選擇黔東南州這樣一個(gè)典型的以

developmentofagricultureinthisregionandweshouldtakesomemeasurestosolveit.QuantitativeanalysisandpredictedresultsinordertoprovidescientificbasisanddirectionforagriculturedevelopmentinKeywords:Qiandongnanmiaoanddongautonomousprefecture;capacityofsustainabledevelopment;degradation.Thepredictedresultspassedtheposterior-variance-testandresidualanalysisbygraymodeling

農(nóng)業(yè)為主，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后的民族地區(qū)為研究對(duì)象，在綜合評(píng)價(jià)定量研究的基礎(chǔ)上，對(duì)該地區(qū)2010—2020年趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，能夠更準(zhǔn)確和全面地評(píng)價(jià)此類地區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)綜合發(fā)展能力。這種靜態(tài)定量評(píng)價(jià)分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果相結(jié)合的方法以期為探索黔東南州具有特色的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路提供相關(guān)的理論依據(jù)，并為其他同類地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展研究提供一定借鑒經(jīng)驗(yàn)。1研究區(qū)域概況

黔東南苗族侗族自治州位于貴州省東南部，地跨東經(jīng)107°17'20"—109°35'24"，北緯25°19'20"—27°31'40〞。東鄰湖南省懷化地區(qū)，南接廣西壯族自治區(qū)柳州、河池地區(qū)，西連黔南布依族苗族自治州，，北抵遵義、銅仁兩地區(qū)。全州總面積30337km2，占貴州省總面積的17.3%，轄1市15縣和1個(gè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，其中14個(gè)縣為國(guó)家級(jí)貧困縣，少數(shù)民族人口占總?cè)丝诘?0.61%，是中國(guó)少數(shù)民族人口最多的自治州。全州山地、丘陵、盆地地貌分別占全州總面積的85.64%、10.84%、1.54%，是一個(gè)典型的九山半水半分田的農(nóng)業(yè)地區(qū)[15]。屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫14~18℃，境內(nèi)年日照時(shí)數(shù)為1068~1296h，無(wú)霜期270~330天，降雨量1000~1500mm，相對(duì)濕度為78%~84%，是全國(guó)重點(diǎn)建設(shè)林區(qū)之一，也是貴州省的主要用材林基地。全州有自然保護(hù)區(qū)28個(gè)，自然保護(hù)區(qū)面積占全州國(guó)土面積8.09%。復(fù)雜的地理環(huán)境、多樣的氣候條件，為多種動(dòng)植物提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境，使黔東南州成為貴州省乃至全國(guó)生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一[16]。2研究方法2.1數(shù)據(jù)來源

研究中獲取的原始指標(biāo)數(shù)據(jù)有4個(gè)來源：（1）社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)：根據(jù)實(shí)地調(diào)研獲取的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合取自

[17]

《黔東南年鑒（2001—2010年）》、《貴州統(tǒng)計(jì)年鑒[18]（2001—2010年）》和《貴州省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)

中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)

可對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。為能更好地把握黔東南州農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，以PCA評(píng)價(jià)結(jié)果為基礎(chǔ)，使用GM(1,1)模型對(duì)黔東南州2010—2020年的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

（1）數(shù)據(jù)變換處理。弱化數(shù)據(jù)間的連帶關(guān)系，提高建模精度，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理。計(jì)算公式為：

[19]

計(jì)公報(bào)》等數(shù)據(jù)資料；（2）氣象數(shù)據(jù)：實(shí)地調(diào)研獲取的數(shù)據(jù)并參考中國(guó)氣象局公布的數(shù)據(jù)；（3）坡度、海拔高度等數(shù)據(jù)[20]：利用GIS軟件，基于黔東南州的數(shù)字高程模型(DEM)作相應(yīng)變化計(jì)算，然后利用GIS的區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析功能計(jì)算得到；（4）路網(wǎng)密度數(shù)據(jù)：利用GIS的線面疊置技術(shù)，計(jì)算縣域內(nèi)主要公路的路網(wǎng)密度。2.2主成分分析方法(PCA)

使用主成分綜合評(píng)價(jià)模型進(jìn)行分析[21-24]，利用降維的思想設(shè)法將原來變量重新組合成一組新的互相無(wú)關(guān)的幾個(gè)綜合變量代替原來的變量，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要從中間選擇幾個(gè)較少的綜合變量盡可能多的反映原來變量信息的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。

（1）首先對(duì)指標(biāo)同趨勢(shì)化處理，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使每個(gè)屬性均值為0，方差為1

。計(jì)算公式：

xj=(xi-xmin)/(xmax-xmin)

其中：式中xj表示變換后的數(shù)據(jù)，xi表示預(yù)處理的數(shù)據(jù)，xmax表示數(shù)據(jù)中最大值、xmin表示數(shù)據(jù)中的最小值。

（2）建立灰色GM(1,1)模型。首先，設(shè)原始序列有

n個(gè)觀察值，X(0)={X(0)(1),X(0)(2),…,X(0)(n)}通過累加生

成新序列X(1)={X(1)(1),X(1)(2),…,X(1)(n)}，則GM(1,1)模

型相應(yīng)的微分方程為：

（2）計(jì)算原始變量的相關(guān)系數(shù)矩陣，計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣的特征根與特征向量，計(jì)算各主成分的方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，計(jì)算主成分評(píng)價(jià)值，以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重帶入主成分綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算黔東南農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)值，

計(jì)算公式：

其中：a稱為發(fā)展灰數(shù)；μ稱為內(nèi)生控制灰數(shù)。其次，構(gòu)造累加矩陣B與常數(shù)向量YN

，

2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建方法

依據(jù)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和遵循科學(xué)性、針對(duì)性、可行性、層次性、實(shí)用性、系統(tǒng)性以及定性與定量指標(biāo)相結(jié)合的原則[25-28]，結(jié)合黔東南州的農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)及社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r的分析，建立了該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系。每一層次指標(biāo)均由下一層指標(biāo)綜合而成，構(gòu)造出各層綜合函數(shù)，采用在多指標(biāo)量化合成方面有較好效果的主成分分析法，確定綜合函數(shù)中的綜合評(píng)價(jià)值。指標(biāo)體系由3個(gè)層次構(gòu)成，共計(jì)35個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)縣域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本指標(biāo)。目標(biāo)層為黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體能力，代表了各縣農(nóng)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展實(shí)施的總體效果，由農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平總指數(shù)來反映；基準(zhǔn)層將農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展總體能力具體化成農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)社會(huì)等4個(gè)方面來反映；指標(biāo)層為各基準(zhǔn)層評(píng)價(jià)的具體指標(biāo)參數(shù)，具體參數(shù)構(gòu)成如表1所示。2.4灰色GM(1,1)模型

灰色GM(1,1)模型為單序列一階線性動(dòng)態(tài)模型，

最后，

設(shè)

為待估參數(shù)向量利用最小二乘

法可得結(jié)果，求解微分方程，即可得預(yù)測(cè)模型，再對(duì)其做累減還原，即可得到原始數(shù)列的灰色預(yù)測(cè)模型，其表

達(dá)式為：

其中：

（3）灰色GM(1,1)模型檢驗(yàn)。為了分析模型的可靠性，對(duì)模型進(jìn)行殘差檢驗(yàn)和后驗(yàn)差檢驗(yàn)。首先，對(duì)模型進(jìn)行殘差檢驗(yàn)，通過計(jì)算原始數(shù)據(jù)X(0)(i)

與預(yù)測(cè)值

的絕對(duì)誤差序列及相對(duì)誤差序列，其表達(dá)式

戴蓉等：黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)分析

表1黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)估指標(biāo)體系

總目標(biāo)層

要素層

指標(biāo)層C11人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C12農(nóng)村居民人均純收入C13旅游業(yè)總收入

B1農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)

C14農(nóng)用耕地生產(chǎn)率

C15林牧漁業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重C16農(nóng)村居民人均年消費(fèi)性支出

C17農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值C18單位面積耕地平均總動(dòng)力

C21耕地有效灌溉率C22人均糧食產(chǎn)量C23人均油料產(chǎn)量C24人均煙葉產(chǎn)量

B2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)

C25人均肉類產(chǎn)量C26農(nóng)業(yè)基本建設(shè)投入C27農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率

C28農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力占鄉(xiāng)村總勞動(dòng)力比重

C29土地復(fù)種指數(shù)

農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展A

C31萬(wàn)人擁有中小教師數(shù)C32萬(wàn)人擁有醫(yī)生數(shù)C33電視覆蓋率C34人口自然增長(zhǎng)率

B3農(nóng)業(yè)社會(huì)子系統(tǒng)

C35城鄉(xiāng)居民收入差異系數(shù)C36農(nóng)村居民恩格爾系數(shù)

C37城鎮(zhèn)化水平C38公路密度

C39農(nóng)村居民人均住房面積

C41人均耕地面積C42森林覆蓋率C43化肥使用強(qiáng)度

C44治理水土流失的面積占耕地面積的比重

B4農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境子系統(tǒng)

C45農(nóng)藥使用強(qiáng)度C46農(nóng)業(yè)塑料薄膜使用強(qiáng)度

C47年平均氣溫C48年平均降水量C49年日照時(shí)數(shù)

單位元/人元/人億元元/hm2

%元/人億元kW/hm2

%kg/人kg/人kg/人kg/人萬(wàn)元元/人%—人/萬(wàn)人人/萬(wàn)人%%—%%km/m2

m2m2%kg/hm2

%kg/hm2kg/hm2

℃mmh

為：其次，對(duì)模型進(jìn)行后驗(yàn)差檢驗(yàn)。對(duì)觀察數(shù)據(jù)離差

S1和殘差S2的比值及小誤差概率進(jìn)行檢驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)為其

表達(dá)式為：

C=S2/S

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  本文關(guān)鍵詞：黔東南地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。