黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性分析

唐鑫生，占輝斌

（1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，黃山 245041；2.黃山學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院；3.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院）

黃山市位于安徽省南端，地處東經(jīng)117°12′～118°53′，北緯29°24′～30°31′之間，面積9 807 平方公里，下轄屯溪區(qū)、黃山區(qū)、徽州區(qū)、祁門縣、黟縣、休寧縣和歙縣。截至2012年末，全市戶籍人口147.3 萬人，其中農(nóng)業(yè)人口110.8 萬人，全市生產(chǎn)總值424.9億元，人均GDP 31 452 元，農(nóng)村居民人均純收入9 161 元。黃山市地形以山地為主，獨(dú)特的地理環(huán)境加之充沛的降雨使得該區(qū)域森林茂密，全市森林覆蓋率為77.4%，優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境提供了豐富的動(dòng)植物棲息地，境內(nèi)分布有1 800 多種高等植物和456 種脊椎動(dòng)物，占中國(guó)已發(fā)現(xiàn)動(dòng)植物物種總數(shù)的7%。其中被列為國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物的有中華水韭、紅豆杉、南方紅豆杉和銀縷梅4 種；被列為國(guó)家一級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物的有云豹、金錢豹、黑麂、梅花鹿、白鸛、黑鸛和白頸長(zhǎng)尾雉7 種。是世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）確定的全球108 個(gè)生物多樣性分布中心地區(qū)之一，受到國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注，目前已開展了一系列研究工作，黃山市生物多樣性保護(hù)和可持續(xù)利用項(xiàng)目也獲得了全球環(huán)境基金（GEF）的資助。這些研究工作對(duì)黃山市生物多樣性保護(hù)起到了積極作用。全市已建立2 處國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、7 處省級(jí)自然保護(hù)區(qū)以及61 處縣級(jí)自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)總面積達(dá)到72 526.9 hm2（見表1）。自然保護(hù)區(qū)是珍貴的自然遺產(chǎn)、優(yōu)美的自然景觀、豐富的自然資源、重要的生態(tài)區(qū)域，是保護(hù)生物多樣性和維護(hù)生態(tài)平衡的重要載體。然而，自然保護(hù)區(qū)周邊居民原有的經(jīng)濟(jì)來源為木材、茶葉以及其他林副產(chǎn)品，占其總收入的70%，他們的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)保護(hù)區(qū)的動(dòng)植物帶來了直接或間接的影響，保護(hù)區(qū)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的矛盾也日益尖銳。為此，政府已決定給予生態(tài)補(bǔ)償。然而，生態(tài)補(bǔ)償只是一種被動(dòng)的“輸血”行為，況且不能有效到位，使得當(dāng)?shù)鼐用耠y以脫貧致富。想要解決自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的矛盾，就應(yīng)該從生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)入手，充分利用自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中的水生態(tài)因子——水和土壤，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實(shí)施積極的“造血”行為，提高自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域居民經(jīng)濟(jì)收入，使自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與周邊社區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。有基于此，在對(duì)黃山市境內(nèi)自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域?qū)嵉卣{(diào)查的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了相應(yīng)的區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，并立足生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三個(gè)基本內(nèi)容建立相應(yīng)的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用灰色評(píng)價(jià)方法對(duì)黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域進(jìn)行了分區(qū)評(píng)價(jià)。

表1 黃山市境內(nèi)自然保護(hù)區(qū)概況Table 1 Nature reserve of Huangshan city

1 文獻(xiàn)綜述

鑒于自然保護(hù)區(qū)的重要性，世界各國(guó)都在探討如何促進(jìn)自然保護(hù)區(qū)和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展，常用的做法就是進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償，為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞著生態(tài)補(bǔ)償?shù)睦碚撆c實(shí)踐進(jìn)行了研究。國(guó)外學(xué)者Shafer D J 等[1]對(duì)弗羅里達(dá)州潮汐濕地補(bǔ)償?shù)拈L(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展進(jìn)行了系統(tǒng)分析；Hough P，et al[2]對(duì)美國(guó)濕地補(bǔ)償?shù)姆梢罁?jù)進(jìn)行了評(píng)析；國(guó)內(nèi)學(xué)者鐘瑜等[3]以鄱陽(yáng)湖區(qū)退田還湖的生態(tài)補(bǔ)償為案例，對(duì)解決生態(tài)補(bǔ)償?shù)娜齻€(gè)基本問題作了初步研究；顏華[4]從機(jī)制、投入、立法、運(yùn)作管理方面提出了建立濕地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建議；但是正如楊新榮[5]所述，這種生態(tài)補(bǔ)償只具有“輸血”功能，難以促進(jìn)補(bǔ)償區(qū)人口、資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，而充分利用保護(hù)區(qū)的生態(tài)資源，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，是促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善生態(tài)環(huán)境的一種有效途徑。

發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)是一個(gè)系統(tǒng)性工程。首先要解決的問題就是生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的選擇，對(duì)此國(guó)內(nèi)學(xué)者作了大量的研究工作。邱凌[6]提出了以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式；白義奎等[7]提出了集種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、新能源綜合利用，生產(chǎn)、生活于一體的綜合生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。然而，如何選擇適宜的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，關(guān)鍵是建立起一套科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為此，諸多學(xué)者依據(jù)所研究的區(qū)域及學(xué)科領(lǐng)域探討了生態(tài)農(nóng)業(yè)模式適宜性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建。孫鴻良[8]從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和效益三方面提出了22 個(gè)具體指標(biāo)；卞有生等[9]從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)和社會(huì)效益指標(biāo)三大方面構(gòu)建了20 個(gè)具體指標(biāo)；陳豫[10]從氣候、能源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和水文4 個(gè)方面構(gòu)建了相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)；安鈞鑒[11]構(gòu)建了廣西巖溶峰叢洼地生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；馬麗亞等[12]從農(nóng)村居民人均純收入等9 個(gè)指標(biāo)對(duì)大慶市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了評(píng)價(jià)。具體到生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的評(píng)價(jià)方法上，早期主要以定性為主，隨著數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)模型的發(fā)展，定量分析越來越受到重視，目前已經(jīng)初步形成了比較完善評(píng)價(jià)的方法體系，主要包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、物元模型、層次分析法、模糊數(shù)學(xué)等理論方法。生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，具有明顯的模糊性、隨機(jī)性和信息不完全性，因此是一個(gè)典型的灰色系統(tǒng)。灰色系統(tǒng)由我國(guó)著名控制論學(xué)者鄧聚龍[13]教授于1982年3月正式提出，是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息、不確定性問題的新方法，廣泛運(yùn)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)等領(lǐng)域，在國(guó)內(nèi)外影響巨大，現(xiàn)首次運(yùn)用灰色系統(tǒng)相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)。

2 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性分析

2.1 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式構(gòu)建

由于必須兼顧資源和生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益相統(tǒng)一，因此，黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)的開發(fā)及發(fā)展模型應(yīng)與其他地區(qū)有所不同，應(yīng)根據(jù)自然保護(hù)區(qū)豐富的水源和土地等資源，選取適宜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，在保護(hù)好生態(tài)環(huán)境的前提下，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，不斷提高自然保護(hù)區(qū)周邊居民的生活水平。根據(jù)近年來在多家養(yǎng)殖場(chǎng)試驗(yàn)成功的“種植+養(yǎng)殖”模式，以此為基礎(chǔ)，增加綠色食品加工環(huán)節(jié)和觀光休閑旅游項(xiàng)目，形成“種植、養(yǎng)殖、加工、觀光休閑旅游”的現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)模式（如圖1 所示）。

圖1 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式Fig.1 Ecological agriculture model of nature reserve in nature reserve of Huangshan city

2.2 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性指標(biāo)構(gòu)建

黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)計(jì)必須具有可測(cè)性、可比性、易于量化及在實(shí)際調(diào)查中獲取容易等特點(diǎn)。根據(jù)生態(tài)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵，參考相關(guān)學(xué)者的研究成果，結(jié)合黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域的的實(shí)際條件，最終確定了一個(gè)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖2 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of evaluation index system of the ecological agriculture suitability in nature reserve of Huangshan city

表2 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 2 Evaluation index system of ecological agriculture suitability in nature reserve of Huangshan city

2.3 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性評(píng)價(jià)方法

根據(jù)郭三黨等[14]提出的基于最大灰色關(guān)聯(lián)度的聚類方法，對(duì)黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，方法如下：

1.樣本間關(guān)聯(lián)度的計(jì)算：設(shè)有n 個(gè)觀測(cè)對(duì)象，每個(gè)觀測(cè)對(duì)象觀測(cè)m 個(gè)特征數(shù)據(jù)，得到序列Xi=（xi（1），xi（2），……，xi（n）），i=1，2，……m，對(duì)于所有i≤j，i，j=1，2，……m，計(jì)算出Xi與Xj的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度εij；

2.利用最大關(guān)聯(lián)度對(duì)樣品進(jìn)行聚類：用εij表示樣品Xi與Xj之間的關(guān)聯(lián)度，用Gi表示類別，用Eij表示Gi與Gj之間的關(guān)聯(lián)度，，設(shè)Gp與Gq合并成一個(gè)新類Gr，則另一個(gè)Gk與Gr的關(guān)聯(lián)度是

具體步驟：

步驟1 計(jì)算樣品（指標(biāo)）之間的灰色關(guān)聯(lián)度，得關(guān)聯(lián)矩陣記為E(0)，開始每個(gè)樣品自成一類，顯然這時(shí)Eij=εij；

步驟2 找出E(0)非對(duì)角線最大元素，設(shè)為Epq，則將Gp與Gq合并成一個(gè)新類，計(jì)為Gr，Gr={Gp，Gq}；

步驟3 給出計(jì)算新類與其他類的關(guān)聯(lián)度公式Ekr=max{Ekp，Ekq}，將E(0)中的p、q 行及p、p 列利用上面公式合并成一個(gè)新行新列，新行新列對(duì)應(yīng)Gr，所得到的矩陣計(jì)為E(1)；

步驟4 對(duì)E(1)重復(fù)上述對(duì)E(0)的（2）、（3）步，得到E(2)，如此下去，直到所有的元素合并成一類為止，如果每一步E(1)中非對(duì)角線元素最大的不止一個(gè)，則將這些最大元素的類同時(shí)各自合并；

步驟5 歸納上述聚類的過程，列出一個(gè)聚類順序表；

步驟6 根據(jù)上述并類過程，畫出聚類圖，決定類的個(gè)數(shù)和類。

2.4 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式適宜性評(píng)價(jià)實(shí)證分析

（1）原始數(shù)據(jù)收集

本研究選取黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域黃山區(qū)、徽州區(qū)、歙縣、休寧、黟縣、祁門縣，運(yùn)用灰色評(píng)價(jià)模型，對(duì)黃山市二區(qū)四縣發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的區(qū)域適宜性進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，原始數(shù)據(jù)見表2。

（2）黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式適宜性的灰色評(píng)價(jià)

根據(jù)灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)的計(jì)算公式（具體過程略），直接給出黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域二區(qū)四縣之間的關(guān)聯(lián)度，如表3 所示。

表3 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域二區(qū)四縣之間的關(guān)聯(lián)度E(0)Table 3 E(0) correlation between four county and two district in nature reserve of Huangshan city

找出E(0)中非對(duì)角線最大元素為max{εij}=ε46=0.963 8，因此將休寧縣G4和祁門縣G6合并成一個(gè)新類，計(jì)為G7={休寧縣，祁門縣}。

將新類G7與剩下的類G1，G2，G3，G5的關(guān)聯(lián)度：E7，1=max {ε4，1，ε6，1}=max {0.924 7，0.893 9}=0.924 7 E7，2=max{ε4，2，ε6，2}=max{0.700 8，0.686 2}=0.700 E7，3=max {ε4，3，ε6，3}=max {0.959 9，0.926 6}=0.959 9 E7，5=max{ε4，5，ε6，5}=max{0.768 0，0.748 5}=0.768 0

在E(0)消去休寧縣G4和祁門縣G6所在的行列后，加上G7與G1，G2，G3，G5的關(guān)聯(lián)度所對(duì)應(yīng)的行與列得E(1)，如表4 所示：

表4 一次合并后的E(1)Table 4 E(1) of the first merger

重復(fù)上述過程并進(jìn)行歸納，列成一個(gè)聚類順序 表，如表5 所示。

表5 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)適宜性最大關(guān)聯(lián)度法歸并順序表Table 5 Merge order of the maximum correlation method of ecological agriculture suitability in nature reserve of Huangshan city

畫出相應(yīng)的譜系圖，如圖3 所示，虛線指示的刻 度是并類的關(guān)聯(lián)度。

圖3 黃山市自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展適宜性的聚類譜系圖Fig.3 Hierarchical graph of ecological agriculture suitability in nature reserve of Huangshan city

通過以上分析，結(jié)合實(shí)際的研究需要，同時(shí)保持分區(qū)既具有內(nèi)部生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件等因素的相似性，又有分區(qū)之間明顯的差異性，在這里選擇關(guān)聯(lián)度εij=0.874 7 進(jìn)行分類，分類結(jié)果共為兩類：｛休寧縣、祁門縣、黃山區(qū)、歙縣｝和｛徽州區(qū)、黟縣｝。根據(jù)生態(tài)農(nóng)業(yè)模式特點(diǎn)，主要是充分利用自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中的“水”生態(tài)因子和土地等資源形成的“種植、養(yǎng)殖、加工、休閑旅游”現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，因此，自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域水資源和土地資源豐富程度是該區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，結(jié)合表1 和表2 的分析發(fā)現(xiàn)，徽州區(qū)、黟縣境內(nèi)自然保護(hù)區(qū)總體規(guī)模偏小，土地資源相對(duì)貧乏，尤其水資源相對(duì)較為欠缺，多年平均地表水資源、多年平均地下水資源和多年平均水資源總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他地區(qū)，因此，生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展條件次之。目前，黃山市生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展更應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域是休寧縣、祁門縣、黃山區(qū)、歙縣自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域，這些區(qū)域自然保護(hù)區(qū)形成了一定的規(guī)模，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越及豐富的水資源為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)提供了理想的條件。

3 結(jié)束語

自然保護(hù)區(qū)在涵養(yǎng)水源、保持水土、凈化大氣和水體等方面發(fā)揮著重要的作用。但是正如吳偉光等[15]發(fā)現(xiàn)，自然保護(hù)區(qū)周邊社區(qū)農(nóng)戶生產(chǎn)生活對(duì)自然資源依賴程度很高，這使得自然保護(hù)區(qū)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的矛盾日益尖銳，而發(fā)展基于自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)農(nóng)業(yè)是解決這一矛盾的有效措施之一。為了更好地發(fā)展自然保護(hù)區(qū)周邊生態(tài)農(nóng)業(yè)，提出如下對(duì)策建議：第一，建立健全自然保護(hù)區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的法律法規(guī)體系與政策支持體系。第二，加大宣傳力度，積極探索有效的自然保護(hù)區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式。第三，完善資金投入體系。第四，強(qiáng)化組織管理與服務(wù)體系構(gòu)建。第五，構(gòu)建科技支撐體系，加強(qiáng)相關(guān)農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)。

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