农业资源高效利用评价的程序_内容及方法

1、*国家 九五 科技攻关项目 农业资源高效利用与管理技术 96-013-01-05专题初步报告。农业资源高效利用评价的程序、内容及方法*徐 勇(中国科学院地理研究所 北京 100101 摘 要 本文在概括农业资源高效利用评价基本程序的基础上,重点讨论了农业资源高效利用评价应包括的主要内容和宜采取的基本方法。评价内容分为资源本底评价、资源生物适宜性评价、资源社会评价、资源生物生产过程评价、资源经济评价、资源环境评价和资源利用可持续性评价等。评价方法重点论述了指标评价方法、模型评价方法和区类评价方法。关键词 农业资源 资源高效利用 评价内容 评价方法分类号 中图法 S-3PROC EDURES,CO

2、NTENTS AND METHODS FOREVALUATING THE EFFECTIVE UTILIZATION O FAG RIC ULTURAL RES OURCESXU Yong(Institute of Geogr a phy,CAS ,Be ij ing 100101Abstract The basic procedures for the ef fective utilizat ion of agricultural resources consist ofseveral aspects:1collect ing and putting in order the materia

3、ls published on agric ultural re -sources utilization;2inve st igating the characterist ics of agricult ural resourc es utilizat ion in thetarget ted region(s;3establishing goals and content s of evaluat ion;4select ing appropriatemethods of evaluat ion and carrying out evaluation;and 5discussing co

4、mparat ively the resultsof evaluation.The basic contents of the effective utilizat ion evaluat ion of agric ultural resourcesinclude seven aspects:1t he background appraisal of agricultural resources;2the biologicalsuit able appraisal of agricultural resources;3the social demand appraisal of agricul

5、t ural re -sources;4the process appraisal of agric ultural resources utilizat ion;5the economic appraisalof agric ultural resources utilizat ion;6the environment al impact assessment of agric ultural re -sources ut ilization;and 7the sustainable evaluation of agricultural ut ilization.the paper last

6、lyidentifies three essent ial methods for evaluating effect ive ut ilization of agriculatural resources.Index appraisal mainly deals w ith classific ation,select ion,and construct ion of the indic es anddef init ion of integrated index.M odel method focuses on efficiency of model,the order andmeasur

7、e building model.On the basis of def init ion of some important spatial conc ept s,the pa -per raises two spat ial evaluation methods which are named as T ype and Region,and put s for -20卷第5期1998年9月资 源 科 学RESOU RCES SCIENCE V ol.20,No.5Sep.,1998ward the basic ideas on method adopted.Key words: Agric

8、ultural resources;Resources effect ive utilizat ion;Appraisal content s;Ap -praisal met hods1 农业资源高效利用评价的基本程序围绕研究区农业资源利用现状模式开展的农业资源高效利用评价工作包括成果文献的收集整理、实地考察调研、评价目标、评价内容、评价方法和评价结果6项内容。依据评价结果与目标区现状的农业资源利用效果进行对比分析,便可知道目标区现状农业资源利用效率的高低程度以及造成效率低下的关键因素和关键环节所在,提出提高农业资源高效利用工作重点、宜采取的有效措施和对策。有关成果文献的收集与整理目标区实地考

9、察调研目标区农业资源利用现状模式评价目标可能的限制因素和制约 瓶颈 评价内容单项资源评价 资源组合评价资源综合评价评价方法指标评价法 模型评价法区类评价法评价结果反馈调控 措施对策图1 农业资源高效利用评价基本程序 Fig.1 Basic procedures for evaluating effective ut-i lization of agricultural resources 2 农业资源高效利用评价的目的及内容农业资源高效利用评价的实质是以提高农业资源的利用效率为核心,促进农业发展和实现资源优化配置;通过对农业资源及其生物适宜性、资源农业生产与社会需求、资源的生物生产过程行为特征

10、、资源产出的经济合理性以及资源环境和资源利用可持续性等问题进行深入研究,综合论证农业资源高效利用的可能性及方法,寻找制约农业资源利用效率的关键因素,为因地制宜地发挥地区农业资源优势、实现农业生产合理布局、提高农业生产力水平等提供科学依据。农业资源高效利用评价的内容错综复杂,综合历年我国农业资源利用方面的有关研究成果,依据农业资源在农业生产系统中的行为特征、资源高效利用的宗旨和衡量标准,我们将评价内容划分为7个方面(见图2。农业资源高效利用评价 种质 生长过程 生物质积累RU Ec 评价 数量、质量 组合结构 限制性社会需求: 产品品种 产品数量 产品质量RU So 评价 资源退化程度 资源枯竭

11、周期 资源可替代性产出: 实物量 能量 价值RU Pr 评价RU En 评价 农业生态环境 土壤污染 水体富营养化RU Su 评价 农业生态区划 农业区划 自然区划RBi 评价R B 评价综合评价组合评价单项评价图2 农业资源高效利用评价基本内容框架Fig.2 Content related framework for evaluating agricultural resources2 1 资源本底评价(RB 评价从农业生产的要求出发,对各种农业资源的数量、质量、地区分布及组合匹配结构等特点进行的评价,多侧重于限制性资源及其农业制约程度的分析。资源本底评价通常分为自然资源评价和社会经济资源评

12、价,农业自然资源评价包括光热、水分、土地和生物评价等。农业社会经济资源评价包括支农工业发展水平、农业技术装备、农业技术水平、人口劳动力和劳动力文化素质评价等。2 2 资源生物适宜性评价(RBi 评价从生物物种生存必须与其生态环境条件相适应观点出发,侧重于资源与生物1320卷第5期徐 勇:农业资源高效利用评价的程序、内容及方法14资 源 科 学20卷第5期生存、生长关系的评价。资源生物适宜性评价通常与农业生态区划、农业生态类型区划分以及农业区划、自然区划等密切相关,一般是在自然区划、农业区划等工作基础上,先根据农业资源的组合匹配及地域分布特点和生物适宜性状况进行农业生态类型区划分或农业生态区划,

13、然后按类型区或区划区进行生物适宜性评价。2 3 资源社会评价(RU So评价资源的社会评价问题易被地理学者和资源学者所忽视。随着社会经济的发展和居民生活水平的提高,农产品的社会消费结构是处于经常的变动之中。80年代以来,我国农产品社会消费结构中肉、禽、蛋、鱼的消费数量一直处于上升趋势,相应的农业资源利用也在向生产这些农产品倾斜,包括扩大饲料作物种植面积、资金、劳动力转移等。与肉、禽、蛋、鱼消费需求相反,目前在我国南方仍大面积种植的早稻产品已不适应社会消费需求,需要进行调整,必然引起这些地区农业资源的生产重组,包括作物品种,耕作制度等都将发生深刻变化。因此,必须给予资源社会评价以高度重视。2 4

14、 资源生物生产过程评价(RU Pr评价资源效益的评价是农业资源高效利用评价研究工作的核心内容。包括种质评价、资源在生物生长过程中物质能量转移及有效生物质积累评价等。在坚持农业生产因素同等重要律的前提下,一般多侧重于限制性资源的农业利用过程评价。不同的地区,限制性资源的种类及特点不一,因此评价的侧重点应因地而异。2 5 资源经济程评价(RU Ec评价针对投入少、产出多、资源利用的经济效益衡量标准进行的评价,多侧重于农业社会经济资源中的物化劳动和劳动力等,是农业资源高效利用重点评价的内容。一般通过对资源投入与产出进行定量分析,对比投入产出比值来评价资源利用的经济合理性,重在寻找资源投入的最适度及合

15、理范围。评价多采用货币形式,也可按实物量或能量的投入与产出对比进行。资源经济评价虽非农业资源高效利用评价的主体或核心,但它是其它评价内容、特别是资源生物生产过程评价(即资源利用效率评价的基础。2 6 资源环境评价(RU En评价要求不造成环境污染,保持高质量的农业生态环境,包括农产品污染、土壤污染、水体污染及富营养化评价等内容。造成农业环境污染的污染物来源主要是施用化学农药、化学肥料和引用受污染水进行灌溉等,因此,资源环境评价的重点在这些方面。2 7 资源利用可持续性评价(RU Su评价要求不造成资源退化、枯竭,可持续利用资源。主要从资源退化、资源枯竭及资源可替代性等方面开展评价工作。包括土壤

16、侵蚀、地下水位降落、生物多样性、生物生产力衰退、耕地退化及减少评价等内容。3 农业资源高效利用评价的基本方法3 1 指标评价法指标评价法的首要问题是筛选、构建彼此有密切关系并能反映被评价事物特点的系列指标,其次是根据实验、监测和统计的大量有关数据信息,分析、整理和计算出各评价指标值,最后通过对比评价指标值的高低或优劣达到评判农业资源高效利用程度的目的。指标评价法按属性分为物理指标、非物理指标、单项指标、综合指标4种方法。物理指标评价法是在评价指标体系中选择具有明确物理意义的指标,用以反映和表征资源农业利用的效果,如光能、水资源、化肥的利用率。非物理指标评价法指应用没有明确物理意义的指标(如特征

17、值、特征指数等进行相对高低或优劣状况的评价。单项或综合指标评价法在实际研究工作中应用更广泛,单项指标含有物理指标和非物理指标,但以物理指标为主;综合指标也是两者皆有,但以非物理指标为主。单项指标评价法是所有评价方法的基础,通过选择有关的指标进行指标值的确定和计算,据指标值结果对比单项资源的农业利用效果,在一定程度上可以反映评价对象的利用效率状况。综合指标评价法是针对农业资源利用的综合性特点采取的评价方法,在单项指标的基础上,将有密切关系的若干单项指标通过一定的规则结合在一起,构造出仅具有高低或优劣相对含义、无明确物理意义的综合指数或特征值,借此达到评价的目的。综合指标评价法在实际应用研究中有3

18、个技术问题需要引起注意:3 1 1 指标同向化处理 在参与形成综合指标特征值的单项指标中,可能有反向指标或适度指标存在,这些指标须处理成具有综合指标所要表征事物特征的属性。反向指标应进行逆化处理,处理方法需视具体指标而定。如果用百分率表示的反向指标,则可用100减去该指标值即可完成逆化处理。如果是互为倒数的反向指标,逆化处理可取其倒数。对于适度指标,需先确定一个最佳适度值,取最佳适度值与适度指标值之差的倒数即可达到适度指标同向化处理的目的。3 1 2 指标数据的标准化处理 即对指标数据进行无量纲化处理。从笔者的应用体会和能查阅到的有关文献来看,指标数据的标准化处理有两种方式,即多指标多样本方式

19、和多指标单样本方式。多指标多样本方式的指标数据标准化可在各指标内部完成,一般不进行指标间的对比处理,多应用于空间地域类型划分和时间序列分析方面。多指标单样本方式的指标数据标准化无法在指标内部完成,需进行指标对比处理。一般包括直线型无量纲化法、折线型无量纲化法和曲线型无量纲化法3种方法。直线型无量纲化法是经常采用的方法,又可分为临界值法、Z-Score 法和比重法等1。1吕鸣伦 区域可持续发展决策支持系统的研究 以山东省为例(博士学位论文,1997。3 1 3 综合指标特征值的确定 通过构建数学算式将标准化处理后的单项指标值代入而得到一个综合特征值。合成综合指标特征值的方法很多,常用的有加和法、

20、加权线性和法(权重均为1时即为加和法、乘积法、矢量和法、对数法、指数法以及由这些方法组合而成的混合法等。应用时需视具体情况而定。3 2 模型评价法模型评价法旨在借助数字、图表、符号和公式等数学语言描述和表达农业生产过程中各种资源因素的行为特征及其相互内在关系,从而达到农业资源高效利用评价的目的。模型评价法的核心问题是建立模型。模型可分为定性模型(习惯多称概念模型和定量模型。概念模型从定性的角度反映事物的运动变化特征及内部因素相互作用的规律,属于模型的初级形式,是建立定量模型的基础。定量模型属于模型的高级形式,用精确的数字语言反映和表征事物运动、变化的固有规律和内部因素相互作用的机理。模型按其功

21、能和用途,一般可分为分析模型、预测模型、优化模型、评价模型和决策模型等类型,我们重点考察和研究的农业资源高效利用评价模型仅是模型体系的一小部分。3 2 1 建立评价模型的基本步骤 明确建模目的,即所要构建的模型用于解决农业资源高效利用评价中的问题,并能从总体上对所建模型可能的应用范围、达到何种程度等有所估计; 进行对象分析,从专业角度出发,分析并搞清农业生产过程中的资源运动、转化、积累规律以及各种资源间的有效匹配比例和相互作用机理; 构建概念模型,根据建模目的和对象分析结果,构建概念性评价模型。包括模型设计的基本思路、考虑因素以及模型的基本框架等; 建模条件设定,基于人类对资源农业利用认识的有

22、限性、可能性,为使模型变得简单、易于操作,需对模型成立的条件进行必要的假定; 指标、参数的确定,进行资源农业利用行为特征指标、参数的定量化研究,选择、确定构建模型所需要的指标变量和参数; 建立定量评价模型,根据现有科学技术手段的可能,在机理定量分析或实验研究的基础上,将概念模型转化为可操作的实用评价模型,并在应用中不断进行检验、修改和完善。需要强调的是构建一个有价值的模型并非一蹴而就,往往需要长时间的潜心研究,甚至几代人的不懈努力。3 2 2 评价模型之功效 模型之所以倍受青睐,是因其有事半功倍之效。模型评价法通过建立指标与指标间关系的数学表达式,将指标与指标间动态或易地变化的繁杂关系简化为较

23、少的参数变异,从而使农业资源高效利用评价工作变得简单、易行。概括起来,模型的功效主要表现在以下3个方面: 用简单的或常规的指标推测未知的或需要经过十分繁杂的计算过程才能得到的指标; 花费较少的时间和物力通过对模型参数的估测代替需要昂贵代价才能得到的评价指标数据; 非专业人员不需要精通模型背后的专1520卷第5期徐 勇:农业资源高效利用评价的程序、内容及方法16资 源 科 学20卷第5期业理论知识即可达到应用模型的目的。3 2 3 构建评价模型的基本方法 构建模型的方法很多,诸如实验法、统计法、模拟法、分析法、综合法、归纳法、演绎法等等都是经常采用的建立模型的基本方法。针对农业资源高效利用及其评

24、价研究的特点,我们将构建其评价模型的基本方法概括为 黑箱 方法、物理方法和 灰箱 方法3种不同形式: 黑箱方法不考虑资源农业利用的中间过程,从资源投入和产出目标物对比关系的角度构建模型。用黑箱方法构建的模型称为黑箱模型。如用年降水量和年平均温度为变量预测第一性生产力的迈阿密模型,由蒸散量预测第一性生产力的蒙特利尔模型。 物理方法亦称 白箱 方法。这种方法正好与黑箱方法相反,注重资源农业利用的行为特征、过程和机制,从机理分析和 过程或状态透明性 的角度寻找指标与指标或变量与变量之间的关系,进而形成评价模型。用物理方法构建的模型称为物理模型。如作物(或植物光合潜力模型、光温潜力模型以及各种资源农业

25、利用效率评价模型等均可被视为物理模型。 灰箱方法介于黑箱方法和物理方法之间,构建模型既顾及 过程 的两头,又充分考虑 过程的部分透明性 特点。用灰箱方法构建的模型称为灰箱模型。如作物气候生产潜力模型、农业生产潜力模型等属于灰箱模型。3 3 区类评价法农业资源高效利用的评价具有空间地域性。这种空间地域性往往表现为一定等级的行政区或一定尺度的自然地理单元。区类评价法就是针对评判这些具有一定空间范围的农业资源利用有效性状况而提出的评价方法。按其评价技术路线可划分为类型和区域两种方法。3 3 1 类型评价法 首先将工作区按一定规则划分为若干类型区(可视为同质区,然后在各类型区内选取一定尺度的同质样元进

26、行典型研究、分析和评价,借此达到评价工作区农业资源利用状况的目的。类型评价法一般可按下面几个步骤进行: 对工作区的农业资源及其利用现状进行深入分析,确定评价目标和评价内容。 确定划分类型区应遵循的基本原则。一般包括农业自然、社会和经济条件的相似性,农业资源利用现状的相似性,农业资源利用发展方向的一致性和保持一定等级的行政地域单元的完整性等。 选定、设计评价指标系统。包括主体评价指标和从属评价指标,对指标进行必须的处理。 采用适当的类型划分方法对工作区进行类型区划分。目前普遍采用的类型划分方法主要是聚类法和叠合法。聚类方法包括空间最小(或最大距离聚类、判别聚类和模糊聚类等方法。叠合法是先按单要素

27、将工作区划分为不同要素类型区,然后进行要素类型叠加形成综合类型区。 进行类型区农业资源高效利用评价。在不同类型区选取典型(同质样元,通过对样元的评价即可达到对样元所在类型区评价的目的。3 3 2 区域评价法 区域评价法与类型评价法的不同之处在于区域评价法认为工作区是由若干相似的异质区组成的,这些相似异质区之间只存在空间尺度范围的差别,而内部主要特征相同,即每个异质区又由若干小类型区组成,各异质区包含的小类型区具有相同的数目和相同的特征。通过对这些相似异质区的任何一个(或在其内选取异质样元进行深入剖析和评价,即可达到对工作区农业资源高效利用评价的目的。区域评价法包含有类型评价法的内容和思想,较类

28、型评价法更为复杂。区域评价法一般可按下列步骤执行: 确定评价目标,选定评价内容; 将工作区划分为若干相似的异质区; 选定典型异质区,进行异质区内类型划分(划分方法参见类型评价法; 在典型异质区内选取异质样元,对异质样元进行分析、研究和评价; 将评价结果推算到典型异质区,进而推算到整个工作区。4 结论和问题农业资源高效利用研究在我国尚处于起步阶段,许多重要理论问题尚在探索和完善中。诸如农业资源的概念、类型划分、资源高效利用的含义设定以及评判资源利用高效与否的衡量标准等都未形成普遍的共识。因此,基于这些基本概念、含义和标准基础之上的农业资源高效利用评价研究工作也会因对基本理论问题认知角度的不同而存

29、在一些偏差。本研究的立论依据基本上遵循了目前国内从事农业资源高效利用领域研究工作主体单位所倡导的理论体系框架,不同之处在于拓展了资源高效利用的含义,融入了更多的20 卷第 5 期 徐 勇: 农业资源高效利用评价的程序、 内容及方法 17 社会经济因素, 将资源利用的社会效益也作为 一条评判农业资源高效利用的衡量标准。 评价内容的设定和顺序的安排多偏重于理性逻辑思考, 希望能涵盖农业资源高效利用评价工作涉及到 的所有重要内容。由于缺乏实证研究支持, 所论及的 内容不免 平铺直叙、 面面俱 到。在实 际研究中 需视工 作区具体情况, 有针对性地选定和突出重点评价内 容。如沿海经 济发达区和 大城市郊 区, 其评价重 点除了 资源效益外, 还应突出社会需求和经济产出效 益; 而对黄土高原和长江中上游等生态环境脆弱的地 区, 则宜 突出资源利用的生态环境效益问题。 提出的评价方法也是出于一般性和普遍性应用的考虑。通过设定几个基本空间概念, 强调了评价工作 中同质点指标与空间指标的区别, 提出并较为详细地解 析了从同质单元评价走向较大尺度空间地理单元综 合的基本原理和过程, 为开展农业资源高效利 用空间评价工作提供了有益的探索性思路。最后需要明确提 出的是, 在应用类型评价法和区域评价工作