本文關鍵詞：黔東南地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價及預測分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

中國農學通報2012,28(32):138-146

ChineseAgriculturalScienceBulletin

黔東南地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價及預測分析

戴蓉1，薛達元1,2，郭濼1，孫發(fā)明1

2

（1中央民族大學生命與環(huán)境科學學院，北京100081；環(huán)境保護部南京環(huán)境科學研究所，南京210000）

摘要：為了探索以農業(yè)為主的少數民族地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力及未來趨勢的變化規(guī)律，探討該地區(qū)農業(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，結合黔東南州的農業(yè)、社會和經濟發(fā)展特點，構建了該地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標體系，并運用主成分分析方法(PCA)對該地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)進行定量分析，在此基礎上應用灰色GM(1,1)模型對該地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力進行趨勢預測。結果表明：該地區(qū)2000—2009年農業(yè)經濟子系統(tǒng)、農業(yè)生產子系統(tǒng)、農業(yè)社會子系統(tǒng)與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展總體水平都在持續(xù)增長，而農業(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。隨著農業(yè)經濟、生產與社會發(fā)展，農業(yè)資源與環(huán)境的壓力日益加大，今后的發(fā)展將可能面臨嚴重的資源短缺和環(huán)境退化的制約。模型趨勢預測計算結果經殘差檢驗和后驗差檢驗表明，其平均相對誤差為0.062，后驗比C=0.2169，誤差概率P=1，表現(xiàn)出高的預測精度。預測結果顯示，2010—2020年黔東南州的農業(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)農業(yè)可持續(xù)能力發(fā)展還存在諸多限制因素。以期對黔東南的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學依據，為政府農業(yè)決策者理論支持。關鍵詞：黔東南州；農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力；PCA（主成分分析）；灰色GM(1,1)；評價；預測中圖分類號：S3

文獻標志碼：A

論文編號：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

基金項目：高等學校學科創(chuàng)新引智計劃“民族生物學與生物資源保護利用技術創(chuàng)新引智基地”(B08044)；自然科學基金“果洛藏族自治州長時序生態(tài)變化評價與人類活動影響的研究”(30970506)。

第一作者簡介：戴蓉，女，1981年出生，湖南吉首人，在讀博士，研究方向為生態(tài)農業(yè)與農業(yè)規(guī)劃。通信地址：100081北京市海淀區(qū)中關村南大街27號中央民族大學生命與環(huán)境科學學院，Tel：010-68931632，E-mail：dai_rong2008@163.com。

通訊作者：薛達元，男，1955年出生，江蘇姜堰人，教授，博士生導師，研究方向為生態(tài)農業(yè)與生物多樣性保護，獲國家科技進步獎1項，�。ú浚┘壓推渌萍歼M步獎11項，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)中關村南大街27號中央民族大學生命與環(huán)境科學學院，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)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價及預測分析

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（簡稱黔東南州）是中國少數民族人口數量最多以農業(yè)為主的自治州，也是典型的經濟欠發(fā)達地區(qū)，16個縣市中有14個為國家級貧困縣。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)農業(yè)的可持續(xù)性直接影響該地區(qū)的社會經濟發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展，這關系到農民的切身利益[5]。

綜合評價是將多個評價因素或指標轉化為能反映評價對象總體特征的信息[6]，評價所得的綜合評價值能客觀反應一個地區(qū)的發(fā)展能力高低。用于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價常用的方法主要有德爾菲法、層次分析法、灰色關聯(lián)度、數據包絡分析、聚類分析法和主成分分析[7-10]。由于主成分分析方法(PCA)對客觀指標數據進行統(tǒng)計分析，沒有人為的主觀意識，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價模型，對2000—2009年黔東南州農業(yè)可持續(xù)發(fā)展進行定量研究。

GM(1,1)模型是灰色預測模型中常用的一種模型。對于筆者實際得到的一些離散、規(guī)律性不強的數據，能夠進行變換處理和預測，根據過去和現(xiàn)在已有的信息建立一個從過去引申到未來的模型，能夠對抽象出表征系統(tǒng)特征的時間序列進行預測，且預測精度較高。因此，GM(1,1)模型在工業(yè)、農業(yè)、社會、經濟等領域中具有很大的應用價值。夏建國[13]用此方法對四川農業(yè)需水量進行了預測；閆海春等[14]對青海省農業(yè)產業(yè)結構的發(fā)展趨勢進行了預測。

由于目前常采用的農業(yè)可持續(xù)綜合評價方法只對單一時間尺度上的區(qū)域可持續(xù)綜合發(fā)展能力進行計算，不能反映該區(qū)域未來變化趨勢，因此，對研究區(qū)域農業(yè)可持續(xù)發(fā)展整體評價存在一定的局限性。筆者將2種方法結合起來，選擇黔東南州這樣一個典型的以

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

農業(yè)為主，經濟發(fā)展滯后的民族地區(qū)為研究對象，在綜合評價定量研究的基礎上，對該地區(qū)2010—2020年趨勢進行預測分析，能夠更準確和全面地評價此類地區(qū)的農業(yè)可持續(xù)綜合發(fā)展能力。這種靜態(tài)定量評價分析和動態(tài)預測結果相結合的方法以期為探索黔東南州具有特色的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路提供相關的理論依據，并為其他同類地區(qū)農業(yè)發(fā)展研究提供一定借鑒經驗。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個經濟開發(fā)區(qū)，其中14個縣為國家級貧困縣，少數民族人口占總人口的80.61%，是中國少數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%，是一個典型的九山半水半分田的農業(yè)地區(qū)[15]。屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫14~18℃，境內年日照時數為1068~1296h，無霜期270~330天，降雨量1000~1500mm，相對濕度為78%~84%，是全國重點建設林區(qū)之一，也是貴州省的主要用材林基地。全州有自然保護區(qū)28個，自然保護區(qū)面積占全州國土面積8.09%。復雜的地理環(huán)境、多樣的氣候條件，為多種動植物提供了良好的生長環(huán)境，使黔東南州成為貴州省乃至全國生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一[16]。2研究方法2.1數據來源

研究中獲取的原始指標數據有4個來源：（1）社會經濟數據：根據實地調研獲取的數據，同時結合取自

[17]

《黔東南年鑒（2001—2010年）》、《貴州統(tǒng)計年鑒[18]（2001—2010年）》和《貴州省國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)

中國農學通報

可對時間序列數據進行預測。為能更好地把握黔東南州農業(yè)可持續(xù)發(fā)展趨勢，以PCA評價結果為基礎，使用GM(1,1)模型對黔東南州2010—2020年的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力進行趨勢預測。

（1）數據變換處理。弱化數據間的連帶關系，提高建模精度，對數據進行變換處理。計算公式為：

[19]

計公報》等數據資料；（2）氣象數據：實地調研獲取的數據并參考中國氣象局公布的數據；（3）坡度、海拔高度等數據[20]：利用GIS軟件，基于黔東南州的數字高程模型(DEM)作相應變化計算，然后利用GIS的區(qū)域統(tǒng)計分析功能計算得到；（4）路網密度數據：利用GIS的線面疊置技術，計算縣域內主要公路的路網密度。2.2主成分分析方法(PCA)

使用主成分綜合評價模型進行分析[21-24]，利用降維的思想設法將原來變量重新組合成一組新的互相無關的幾個綜合變量代替原來的變量，同時根據實際需要從中間選擇幾個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)計分析方法。

（1）首先對指標同趨勢化處理，然后將數據進行標準化處理，使每個屬性均值為0，方差為1

。計算公式：

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

其中：式中xj表示變換后的數據，xi表示預處理的數據，xmax表示數據中最大值、xmin表示數據中的最小值。

（2）建立灰色GM(1,1)模型。首先，設原始序列有

n個觀察值，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

型相應的微分方程為：

（2）計算原始變量的相關系數矩陣，計算相關系數矩陣的特征根與特征向量，計算各主成分的方差貢獻率和累計方差貢獻率，計算主成分評價值，以每個主成分所對應的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權重帶入主成分綜合評價模型計算黔東南農業(yè)可持續(xù)發(fā)展子系統(tǒng)綜合評價值，

計算公式：

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

，

2.3評價指標體系的構建方法

依據指標體系設計的指導思想和遵循科學性、針對性、可行性、層次性、實用性、系統(tǒng)性以及定性與定量指標相結合的原則[25-28]，結合黔東南州的農業(yè)資源和環(huán)境特點、經濟發(fā)展水平、農業(yè)生產特點及社會發(fā)展狀況的分析，建立了該地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標體系。每一層次指標均由下一層指標綜合而成，構造出各層綜合函數，采用在多指標量化合成方面有較好效果的主成分分析法，確定綜合函數中的綜合評價值。指標體系由3個層次構成，共計35個指標作為評價縣域農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本指標。目標層為黔東南地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體能力，代表了各縣農業(yè)系統(tǒng)發(fā)展實施的總體效果，由農業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平總指數來反映；基準層將農業(yè)可持續(xù)發(fā)展總體能力具體化成農業(yè)生態(tài)環(huán)境、農業(yè)生產、農業(yè)經濟和農業(yè)社會等4個方面來反映；指標層為各基準層評價的具體指標參數，具體參數構成如表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態(tài)模型，

最后，

設

為待估參數向量利用最小二乘

法可得結果，求解微分方程，即可得預測模型，再對其做累減還原，即可得到原始數列的灰色預測模型，其表

達式為：

其中：

（3）灰色GM(1,1)模型檢驗。為了分析模型的可靠性，對模型進行殘差檢驗和后驗差檢驗。首先，對模型進行殘差檢驗，通過計算原始數據X(0)(i)

與預測值

的絕對誤差序列及相對誤差序列，其表達式

戴蓉等：黔東南地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價及預測分析

表1黔東南地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評估指標體系

總目標層

要素層

指標層C11人均農業(yè)總產值C12農村居民人均純收入C13旅游業(yè)總收入

B1農業(yè)經濟子系統(tǒng)

C14農用耕地生產率

C15林牧漁業(yè)產值占農業(yè)總產值比重C16農村居民人均年消費性支出

C17農林牧漁業(yè)總產值C18單位面積耕地平均總動力

C21耕地有效灌溉率C22人均糧食產量C23人均油料產量C24人均煙葉產量

B2農業(yè)生產子系統(tǒng)

C25人均肉類產量C26農業(yè)基本建設投入C27農業(yè)勞動生產率

C28農業(yè)勞動力占鄉(xiāng)村總勞動力比重

C29土地復種指數

農業(yè)可持續(xù)發(fā)展A

C31萬人擁有中小教師數C32萬人擁有醫(yī)生數C33電視覆蓋率C34人口自然增長率

B3農業(yè)社會子系統(tǒng)

C35城鄉(xiāng)居民收入差異系數C36農村居民恩格爾系數

C37城鎮(zhèn)化水平C38公路密度

C39農村居民人均住房面積

C41人均耕地面積C42森林覆蓋率C43化肥使用強度

C44治理水土流失的面積占耕地面積的比重

B4農業(yè)資源與環(huán)境子系統(tǒng)

C45農藥使用強度C46農業(yè)塑料薄膜使用強度

C47年平均氣溫C48年平均降水量C49年日照時數

單位元/人元/人億元元/hm2

%元/人億元kW/hm2

%kg/人kg/人kg/人kg/人萬元元/人%—人/萬人人/萬人%%—%%km/m2

m2m2%kg/hm2

%kg/hm2kg/hm2

℃mmh

為：其次，對模型進行后驗差檢驗。對觀察數據離差

S1和殘差S2的比值及小誤差概率進行檢驗，標準為其

表達式為：

C=S2/S

1

  本文關鍵詞：黔東南地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價及預測分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。