基于農(nóng)戶尺度的紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的驅(qū)動(dòng)力分析*

牛艷利,王繼軍,2,馮生元

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院,陜西 楊陵 712100;2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所,陜西 楊陵 712100;3.安塞縣植保站,陜西安塞 717400)

20世紀(jì)90年代初,有關(guān)學(xué)者提出了商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式,即以商品輸出為主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目的,通過(guò)農(nóng)業(yè)商品生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的需求,促使人們自覺(jué)的改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境,達(dá)到農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的良性循環(huán),形成農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)循環(huán)系統(tǒng)[1-2]。商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的模式類型主要有3種[1]:“農(nóng)-副”型 、“果-農(nóng)、草-牧”型及“林、草-牧-農(nóng)”型發(fā)展模式。紙坊溝流域經(jīng)過(guò)多年的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè),按照3個(gè)自然村的區(qū)位特征,已經(jīng)形成了兩種模式類型:紙坊溝村的“農(nóng)-副”型發(fā)展模式、寺崾峴和瓦樹塌村的“果-農(nóng)、草-牧”型發(fā)展模式。

驅(qū)動(dòng)力的研究是研究模式的基礎(chǔ),目前許多學(xué)者對(duì)驅(qū)動(dòng)力展開了一系列的研究,針對(duì)紙坊溝流域,郭滿才、王繼軍等人把紙坊溝流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變劃分為3個(gè)階段,并對(duì)每個(gè)階段的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了分析[3],劉佳等人以反映黃土丘陵區(qū)紙坊溝流域近70 a農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變過(guò)程的資料為依據(jù),采用主成分分析方法,探討了紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)力[4],李芬等人在對(duì)紙坊溝流域近70 a農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變過(guò)程分析的基礎(chǔ)上,篩選可能影響該流域農(nóng)業(yè)生態(tài)安全態(tài)勢(shì)變化的11個(gè)因子,利用1985-2006年調(diào)查和監(jiān)測(cè)資料,采用主成分分析和通徑分析方法,探討了農(nóng)業(yè)生態(tài)安全態(tài)勢(shì)變化原因及主要驅(qū)動(dòng)因子[5]。以上都是按照時(shí)間序列從縱向角度進(jìn)行分析,其研究結(jié)果對(duì)紙坊溝流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義,但尚缺乏從橫向角度對(duì)紙坊溝流域生態(tài)建設(shè)過(guò)程驅(qū)動(dòng)力的分析,沒(méi)有把農(nóng)戶及模式類型之間的差異反映出來(lái)。因此本文以2009年紙坊溝流域調(diào)查的18戶農(nóng)戶的資料為依據(jù),基于主成分分析方法,選擇橫向面對(duì)該流域建設(shè)商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行研究,為黃土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的研究與實(shí)踐提供參考。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

紙坊溝流域地處黃土丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū),是延河支流杏子河下游的一級(jí)支流,位于東經(jīng)109°19′23″,北緯 36°51′30″,隸屬陜西省安塞縣沿河灣鎮(zhèn)[6-8],屬于暖溫帶半干旱氣候區(qū),集水面積8.27 km2,流域內(nèi)有2個(gè)行政村中的3個(gè)自然村:紙坊溝、寺崾峴、瓦樹塌[5]。從國(guó)家“七五”計(jì)劃開始,紙坊溝流域成為黃土高原綜合治理試驗(yàn)示范區(qū),經(jīng)過(guò)20多年的綜合治理,紙坊溝流域已經(jīng)從水土保持型生態(tài)農(nóng)業(yè)過(guò)渡到了商品型生態(tài)農(nóng)業(yè),2008年人均耕地面積達(dá)到0.1133 hm2,農(nóng)林牧比例為1∶6.2∶4.3,人均純收入達(dá)到5 154.35元,其中農(nóng)林牧收入為1 924.03元,成為黃土丘陵區(qū)的典型樣板。

1.2 研究方法

1.2.1 主成分分析方法 主成分分析法[9-11]是把多個(gè)變量劃為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。在多變量的研究中,由于變量的個(gè)數(shù)很多,并且彼此之間往往存在一定的相關(guān)關(guān)系,因此使觀測(cè)數(shù)據(jù)反映的信息在一定程度上有所重迭。主成分分析則是通過(guò)一種降維的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化,用較少的綜合指標(biāo)分析存在于各變量中的各類信息,盡可能使綜合指標(biāo)之間不含重復(fù)信息。因此在實(shí)際問(wèn)題的研究中,這種方法既減少了變量的數(shù)目,又抓住了主要矛盾[3,12]。進(jìn)行主成分分析的主要步驟如是[13-14]:(1)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化;(2)確定主成分個(gè)數(shù);(3)主成分命名;(4)確定主成分與綜合主成分評(píng)價(jià)分值。

確定各主成分得分公式如式(1)。

式中:Fp——各主成分得分;p——原始數(shù)據(jù)指標(biāo)個(gè)數(shù);ZXp——原始數(shù)據(jù) Xp經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的值,a1i,a2i,…,api(i=1,2,…,m)——X 的協(xié)方差矩陣的特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量。

確定綜合主成分評(píng)價(jià)分值公式如式(2)。

式中:λi——每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值;Fm——確定的各主成分得分。

1.2.2 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源 在對(duì)紙坊溝流域農(nóng)戶調(diào)查所獲數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,篩選了從農(nóng)戶尺度上可能影響紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程的14個(gè)因子做主成分分析:總?cè)丝?X1)、人口密度(X2)、勞動(dòng)力人數(shù)(X3)、耕地面積(X4)、林地面積(X5)、草地面積(X6)、糧食單產(chǎn)(X7)、人均糧食產(chǎn)量(X8)、養(yǎng)殖業(yè)收入(X9)、工副業(yè)收入(X10)、種植業(yè)收入(X11)、林果業(yè)收入(X12)、退耕補(bǔ)貼(X13)、人均純收入(X14)。各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于2008年秋對(duì)紙坊溝流域近20戶農(nóng)戶的走訪調(diào)查。為了減小計(jì)算誤差,事先對(duì)統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理(應(yīng)用SPSS 13.0),(表1)。

從所調(diào)查的20戶農(nóng)戶中選取了18戶有效農(nóng)戶(數(shù)據(jù)),這18戶農(nóng)戶能夠代表該流域的兩種模式類型,所以就以這18戶農(nóng)戶為對(duì)象,對(duì)紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析。

2 數(shù)據(jù)計(jì)算與結(jié)果分析

2.1 相關(guān)系數(shù)計(jì)算

基于18戶農(nóng)戶的原始數(shù)據(jù),運(yùn)用SPSS 13.0軟件對(duì)紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程中的各影響因子進(jìn)行相關(guān)性分析,找出相關(guān)影響因素。經(jīng)分析得出:紙坊溝流域人均純收入與種植業(yè)收入(X11)呈極顯著相關(guān),與人口密度(X2)、耕地(X4)、林地(X6)、糧食單產(chǎn)(X7)、林果業(yè)收入(X10)、退耕補(bǔ)貼(X13)呈顯著相關(guān)。因此為了使結(jié)果更為準(zhǔn)確的說(shuō)明問(wèn)題,我們將根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣選擇呈顯著相關(guān)和極顯著相關(guān)的因子進(jìn)行主成分析(應(yīng)用 DPS v 7.05)。選擇因子如下:人口密度(X1)、耕地(X2)、林地(X3)、糧食單產(chǎn)(X4)、林果業(yè)收入(X5)、種植業(yè)收入(X6)、退耕補(bǔ)貼(X7)。

2.2 特征值與特征向量以及貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率

運(yùn)用DPS v7.05軟件對(duì)影響紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程的7個(gè)因子做主成分分析,得出特征值的貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率,并根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85%的原則取得主成分[15](如表2)。

表1 紙坊溝流域14個(gè)影響因子數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值

表2 特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率

通過(guò)表 2可知,提取3個(gè)主成分,即m=3,同時(shí)計(jì)算特征值的貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率,并根據(jù)累積貢獻(xiàn)率≥85%的原則取得主成分(表2)。各主成分方差貢獻(xiàn)率分別為59.777 1%、23.074 8%,9.124 8%,累積貢獻(xiàn)率達(dá)91.976 7%,說(shuō)明前3個(gè)主成分已提供了原始數(shù)據(jù)的足夠信息[9]。

表3 特征向量和因子載荷

從表3可知,人口密度、林地、糧食單產(chǎn)、林果業(yè)收入、種植業(yè)收入、退耕補(bǔ)貼在第一主成分上有較高載荷,說(shuō)明第一主成分基本反映了這些指標(biāo)的信息,︳X4︳＞︳X1︳＞X3＞︳X6︳＞X5＞X2,從以上排序可知,第一主成分主要反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響,且是紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的主要驅(qū)動(dòng)力,第三主成分中X5(林果業(yè))的因子載荷值明顯高于其他幾個(gè)指標(biāo),基本類似第一主成分。耕地面積在第二主成分上有較高載荷,說(shuō)明第二主成分基本反映了區(qū)域的自然因素影響,且是紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)。

2.3 主成分得分及綜合得分

在主成分分析的基礎(chǔ)上,以各主成分的方差貢獻(xiàn)率占它們總的累積方差貢獻(xiàn)率的百分比作為各主成分的權(quán)重,乘以各自的得分,求和得出該流域18戶農(nóng)戶的綜合得分[16-17]。利用公式(1)和(2)計(jì)算得到表4。

表4 主成分得分及綜合得分表

從表4可知,第一主成分的排名與綜合排名基本相同,基本可以認(rèn)定經(jīng)濟(jì)因素在紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程中其決定作用,是其生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。從表4中還可以看出:排在第1名、第2名、第3名、第 4名、第 5名、第 7名等前幾名的是寺崾峴和瓦樹塔的以“果-農(nóng)、草-牧”型發(fā)展模式為主的農(nóng)戶,排在末尾幾名的是紙坊溝村的以“農(nóng)-副”型發(fā)展模式為主的農(nóng)戶(大棚的收入算在了種植業(yè)里面了)。說(shuō)明對(duì)整個(gè)紙坊溝流域來(lái)說(shuō),對(duì)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展起支柱作用的應(yīng)是“果-農(nóng)、草-牧”型發(fā)展模式,“農(nóng)-副”型發(fā)展模式主要是(蔬菜)設(shè)施設(shè)農(nóng)業(yè)和為之服務(wù)的副業(yè),雖然紙坊溝村的蔬菜(大棚)的效益也很可觀,但蔬菜(大棚)只能在土地平整、水分條件較好的川地上進(jìn)行的,不可能在全流域進(jìn)行,所以其種植面積不大,在紙坊溝村只是個(gè)別少數(shù)的農(nóng)戶搞大棚,而寺崾峴和瓦樹塔種植蘋果的農(nóng)戶占絕大多數(shù),并且蘋果種植面積仍在不斷地增加,蘋果的收益占整個(gè)流域收益的比重比較大,分析結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況基本符合。

3 結(jié)論與建議

(1)采用主成分分析方法研究紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力,結(jié)果表明:自然因素是影響紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程的基礎(chǔ),社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是紙坊溝流域商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的主要驅(qū)動(dòng)力[4]。自然生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是相輔相成、唇齒相依的關(guān)系,如1938-1958年間,由于人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞,伴隨而來(lái)的是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平緩慢;而從國(guó)家綜合治理以來(lái),生態(tài)環(huán)境得到顯著改善,經(jīng)濟(jì)水平也隨之提高,經(jīng)濟(jì)提高了,反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的改善。這個(gè)結(jié)論與歷史序列數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致[4-5]。

(2)對(duì)紙坊溝流域來(lái)說(shuō),對(duì)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的是“果-農(nóng)、草-牧”型模式類型。雖然高效設(shè)施農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益一般很大,但紙坊溝村的人均耕地少(0.047 km2),川地并未得到最大程度的利用,加之修高速公路的占用,大棚只是少數(shù)懂得技術(shù)的農(nóng)戶在發(fā)展,而寺崾峴和瓦樹塔由于地理位置的特殊性,經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明農(nóng)果業(yè)是其最好的發(fā)展模式,一是果樹栽培的技術(shù)農(nóng)戶比較容易掌握,二是一次性經(jīng)濟(jì)投資不用太多。因此“農(nóng)-副”型發(fā)展模式為主的農(nóng)戶收入低于“果-農(nóng)、草-牧”型發(fā)展模式為主的農(nóng)戶,分析結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況基本符合。

(3)在商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)過(guò)程中,應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的調(diào)控和干預(yù),使農(nóng)、林、牧各子系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)鏈逐步完善。

(4)從方法論而言,應(yīng)該把歷史資料和農(nóng)戶資料分析有機(jī)結(jié)合起來(lái),即反映歷史發(fā)展過(guò)程,又反映橫向模式及個(gè)體的差異,使結(jié)果更具可操作性。

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