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【要点分析】
农业的主要区位因素包括自然因素和社会经济科技因素。
(一)自然因素对农业生产的影响。
区位因素 对农业生产的影响
光照 是农业生产的基本条件,在很大程度上决定着农作物的地区分布。
热量 是农作物生长发育的基本条件,不仅制约着农作物的产量,而且关系到农作物种类、耕作制度、栽培方法等。
土地 是最基本的农业生产资料,不同位置的土地,有不同的利用价值;土地本身的肥力不同,其生产力也不同。
水分 是农业生产的基本条件,没有水就没有农业,水源是干旱、半干旱区发展农业生产的决定性因素。
地形 影响农业布局,平原宜发展种植业,坡度大于18°的宜发展牧业或林业。(1)地形的高度。由于海拔高度的变化会使得水热条件发生变化,从而影响农作物的生产类型。(2)地形的坡度。坡度大于25°的陡坡地,不适于发展耕作业,而应该植树种草发展林业等。(3)山脉的坡向。迎风坡和背风坡,向阳坡和背阴坡的不同,水热条件也不同,从而对农业生产造成影响。
土壤 土壤是农作物生长的基本条件,不同的土壤类型、土壤成分、土壤质地、土壤层的深度以及土壤肥力的差异,都会影响农作物的种类。例如我国东北的黑土、华北的黄土、南方的红壤等的不同,也是影响农作物种类的因素之一。
(二)人文因素对农业生产的影响。
区位因素 对农业生产的影响
市场 市场需求量的多少影响着农业经营规模的大小,当农产品供不应求时,价格上涨,经营规模扩大,反之则规模缩小。
交通 随着市场经济的发展和经济的全球化,交通运输条件对农业的影响越来越大,特别是对商品农业的影响最显著。例如产品易腐烂变质等一些对运输迫切的农业(如乳畜业)对交通条件的要求较高。
政策 国家政策和措施,如鼓励性措施(提供农业补贴、免征农业税、提高产品价格)或限制性措施等会对农业产生很大的影响。
(1)通过科技对自然因素的改造。如、宁夏平原加强灌溉改造水分条件,发展种植业;针对三江平原沼泽地过湿,通过排水改造水分条件,发展种植业;东南丘陵通过修筑梯田改造地形条件,发展种植业;针对沿海滩涂土壤含盐度高,通过工程和生物措施排盐改造土壤条件,发展种植业等。(2)通过科技改变社会经济因素。如科技的进步改善了运输条件(空运、大型船舶等),加上保鲜技术和冷藏技术的发展,使市场和农产品生产地分离,从而促进跨地区以至世界性的农业区域专业化的发展。
其它因素 农业基础和工业基础、劳动力的数量和素质、风俗习惯等也是影响农业生产的区位因素。
【思维拓展】
一般情况下,一个地区的自然因素可以看做是相对不变的,而影响农业生产的社会经济条件则处于不断的发展变化之中,因而对农业区位的选择,更多的要考虑社会经济因素的发展变化。例如,近些年来,大庆的周围形成了以生产蔬菜、肉、蛋、奶为重点的农业生产基地,就是市场需求的结果;南方的柑橘、荔枝大量运往北方市场,主要是交通运输条件的改变,农产品保鲜、冷藏技术发展;荷兰的鲜花远销世界许多国家和地区是因为交通运输条件的改善。影响农业的区位因素是多方面的,发展农业必须以尊重自然规律为前提,因时、因地制宜,使人的主观行为与自然规律有机地结合起来,从而科学合理地作出农业的区位的安排与决策。农业区位分析的思路可从以下几个方面来进行:
1.明确农业活动的主要区位因素。农业区位因素——自然因素(气候、地形、土壤、水源)、社会经济因素(市场、交通、政策、科技与劳动力)。
2.结合试题提取区域(或材料)相关区位信息。
3.运用正确的观念分析农业活动的合理性或偏差性评价农业区位因素优势。
4.全面分析、综合判断,并应该用动态的眼光来分析农业区位因素的变化,从而抓准主导因素,全面回答问题。
【试题分析】
材料一、美国东部农业区的分布图一。
材料二、东北平原图二。
读图,完成下列问题:
(1)图示A、B、C是美国的商品谷物农业分布区,简述其农业发展的有利社会经济因素。
(2)分析我国东北平原成为重要商品粮基地的有利自然条件。
黄土高原曾是我国文化的发源地之一,秦、汉、唐等兴盛的朝代都建都在黄土高原,但是由于气候干旱,降水变率大,植被破坏,水土流失严重,土地贫瘠化和土壤荒漠化问题日趋突出,气象灾害尤其是旱灾频繁,加之长期不合理开发,区内各地农业生产差别很大,对气候变化反应敏感。在西部大开发过程中,政府和农业部门在进行农业发展规划时需要了解当地农业生产对气候变化可能带来的有利和不利影响及其可能的响应程度,以便有的放矢,合理安排开发资金,防患于未然;同时也可为当地农业种植结构调整、中低产田改造、推广生态农业和精准农业以及实施退耕还林还草等生态再建设工程提供科学的参考。根据IPCC和FAO有关脆弱性的定义[1,2]及已有研究成果[3~7],本文认为农业生产的气候脆弱性问题,即农业生产对气候变化可能响应问题,主要关心的是农业生产过程对各种气候因素变化反应的敏感性以及当地社会经济、环境和农业生产条件对气候变化的适应程度。也就是说,农业生产的气候脆弱性是指某地区农业生产过程对各敏感气候因素变化的可能反应,以及当地社会经济、生产、生态环境要素对气候变化可能适应的综合响应程度。
2农业生产的气候脆弱性评估方案
本评估方案首先确定了敏感性和适应性评估指标,采用AHP层次分析法分配指标权重,其次根据有关研究成果确定单指标评估标准和敏感性、适应性计算方案,最后给出了脆弱性计算方案和等级划分标准。
2•1脆弱性评估指标体系及其权重
本文农业生产气候脆弱性研究指标体系的确定,是在参考已有生态脆弱性研究和有关气候变化对农业影响研究成果及考察调研的基础上,充分考虑研究区域内的实际生产状况,选取和农业生产条件密切相关的气候、生态和持续发展能力的因子,采用数学分析和专家推荐相结合的办法,分别选取敏感性指标和适应性指标组合,根据专家打分结果,利用AHP层次分析法确定指标权重[8]。
2•2敏感性指标分级及计算方案
敏感性各指标的评判标准主要参考了有关文献和前期科研成果[9~11],各指标值具体分级及相应敏感性程度等级划分。
2•3适应性指标分级方案及计算方法
根据各地农业经济发展状况、各种可持续发展指标体系和有关科研成果[12~14],可确定适应性各指标判别标准及适应性程度等级划分方案。
2•4农业生产气候脆弱性分级及计算方案
综合考虑上述两方面的影响,农业生产的气候脆弱性Vp可由式(3)计算得出,并由式(4)作归一化处理,具体等级划分方案。
3农业生产的气候脆弱性现状评估
本文选取的研究区域为黄土高原地区陕西、甘肃、宁夏3省区内130个县市。鉴于收集到的1990年和1997年资料最全,故本文以这两年作为现状研究个例年。根据前文介绍的评估方案和收集到的初始资料,可以估算出每一个县市相应的敏感性Vp1、适应性Vp2和脆弱性Vp,从而确定研究区内农业生产的气候脆弱性分布现状。
3•11990年农业生产的气候脆弱性分析
1990年各县市农业生产对气候变化的敏感性、适应性和农业生产的气候脆弱性估算结果。研究区内1990年农业生产对气候变化反应最为敏感的区域主要分布在陕北东部、关中东南部、陇东北部和宁南地区。适应性较好的地区主要是在陕西关中地区渭河流域,兰州市附近和宁夏引黄灌区等工农业比较发达的地区,较差的地区主要集中陕北大部、陇东北部和宁夏南部。综合两个方面的结果可知气候脆弱性程度最高的地区主要分布于黄土高原中部黄土丘陵区和东部水土流失严重区。
3•21997年农业生产的气候脆弱性分析
同上可以得到1997年研究区内130个县市敏感性、适应性和脆弱性等级分布情况。从图2来看,研究区内1997年农业生产对气候变化响应最为敏感的区域主要分布在陕西关中东部、陕北大部、陇东和陇中西部、宁南地区等。农业生产对气候变化影响响应的敏感性较高的县市增加,说明1997年的气候条件更不利于农业生产。适应性较好的地区仍主要分布在陕西关中地区渭河流域和兰州附近一带,宁夏引黄灌区适应性有所下降,榆林市及附近有所增加;适应能力较差的地区主要集中陕北部分、陇东、陇中大部和宁夏南部。综合两个方面的结果可以发现气候脆弱性较高的地区主要分布在陕北中部、陇东、宁夏南部和陇中南部一带。
3•3农业生产的气候脆弱性变化分析
研究区内1997年农业生产对气候变化最为脆弱的县市有9个,与1990年持平;最不脆弱的县市有22个,比1990年增加4个,说明有所减轻。综合两年的估算结果可以发现,农业生产气候脆弱性较高的地区主要分布在陕北中部、陇东、宁夏南部和陇中南部一带,主要是由于当地农业生产对气候变化影响的反应比较敏感,而当地社会经济和生态环境状况也不利于减轻气候变化的不利影响,这与当地农业生产现状基本一致。应该指出的是,影响农业生产气候敏感性和适应性因素很多,相互关系也十分复杂,限于资料和种种原因,本评估方案仅选取了若干主要的因素,设计了一个比较简单的评估方法,与实际相比是不够完整的,还存在着许多科学上的不确定性。但上述分析可以反映出黄土高原农业生产气候脆弱性现状的一个大致轮廓,以供进一步研究借鉴和参考。
4未来农业生产气候脆弱性的可能演变
4•1我国西北地区未来气候变化情景
为了了解未来气候变化情景下,农业生产的气候脆弱性可能变化,本文采用国家气候中心提供IPCC推荐的5个最新GCM模式(CGCM、CSRIO、DKRZ、GFDL和HADLEY)模拟结果[15]来确定未来气候变化情景。根据5个模式平均的模拟结果,我国西北地区在未来50年内温度和降水均有增加的趋势,其中温度增加的幅度比全国平均大,降水增加的幅度与全国平均持平。表5给出了西北地区未来50年温度和降水的季节变化。可以看出,温度和降水在春、冬季增加的幅度比夏、秋季大,可以认为我国未来气候变化对西北地区作物越冬和春季生长有利。
4•2基于1997年适应性情景的未来气候脆弱性可能变化
采用上述气候脆弱性现状评估方法,在上列未来气候变化情景基础上,估算了有关敏感性指标的未来可能变化(图略),结果表明未来敏感性将呈波动型变化:2010~2020年增加,随后减小,2040~2050年又稍微增加。为了解未来气候变化对农业生产的气候脆弱性影响,首先假定以1997年社会经济发展和环境治理的适应性情景为基础,分析脆弱性的可能变化,结果如图3。从图3可以看出,在只考虑气候变化因素影响下,研究区内农业生产的气候脆弱性一直较高的地区集中在研究区中部,呈东北-西南向一线,其中2010~2020年脆弱性程度有微弱的增加趋势,其他年份变化不是很明显。显然,这与未来气候变化引起的敏感性波动趋势有关。
4•3基于未来社会经济发展情景的气候脆弱性可能变化
为了检测环境治理和未来社会经济发展对脆弱性的影响,本文首先根据现行国家有关可持续发展战略规划[16]、五年计划发展纲要等[17,18]、西部大开发政策[19]和近期生态环境治理、退耕还林还草的实施情况,初步设定有关环境治理指标变化如下:水土流失面积以1%a-1递减,森林覆盖率以0•2%a-1增加,需退耕还林还草的≥25°陡坡耕地比例按5%a-1递减,土壤侵蚀模数按1%a-1递减;进而设定了一个简单的社会经济发展情景(表6),用上述同样评估方法模拟研究区内农业生产对气候变化的敏感性、适应性及其脆弱性的未来可能变化。脆弱性变化总的分布趋势为:2010~2020年有增加趋势,随后逐渐下降,高脆弱性的区域逐渐从研究区中部向中西部转移并呈减少趋势,脆弱性较高的区域逐渐缩小。2010~2020年有增加趋势,与同期农业生产对气候变化的敏感性较高相一致,同时相应的环境治理、社会经济发展还不足以抵御较高敏感性的影响。综合以上结果可以发现,最为脆弱的县市主要集中在六盘山西部会宁—武山一带以及陕北中部、宁南和陇东部分县市。
4•4未来气候脆弱性的可能变化分析
综合以上两种方案,我们可以得出以下结果:在不考虑社会经济发展和环境治理情景下,农业生产的气候脆弱性主要受气候要素变化影响,2010~2020年有增强趋势;在一定的社会经济发展和环境治理措施下,未来脆弱性的变化在2010~2020年虽有增强趋势,但总体上脆弱性的变化逐渐减弱,高脆弱区向研究区西部转移。这说明东部水土流失区和中部黄土丘陵区农业生产的气候脆弱性在社会经济发展和实施一定的环境治理情景下比西部地区更快地减轻,因而在这些区域增加投资,加大水土流失和环境治理力度,推广农业综合开发的潜力比西部大。研究区内西部地区由于自然环境恶劣,经济发展缓慢,加之受到西北部沙漠化和荒漠化的影响,近期内农业生产的气候脆弱性还会维持较高水平,很难降低,在以后的规划中应综合考虑有关对策,增强适应能力,抵御气候变化的可能不利影响。但是由于本评估方案与GCM模式本身存在科学不确定性,上述模拟结果也只是一种初步的探讨,仅给出了黄土高原农业生产气候脆弱性未来变化的可能趋向和概貌,供讨论。
5农业可持续发展的对策措施讨论
黄土高原有着特殊的地理地貌,水土流失严重,气象灾害频繁,同时长期以来农业的过度开发给当地生态环境造成很大破坏,不利于农业的可持续发展。如何面对现实,采取积极的适应措施,防御气候变化可能带来的不利影响,防止环境进一步恶化,促进地方经济持续、稳定发展,是决策者需要认真考虑的重大问题。本文仅在此提出能提高当地农业生产对气候变化的适应性,走可持续发展之路的若干对策措施建议,以供各级决策者讨论参考。
(1)防御与治理并重。调整现有农业结构、改变种植制度和耕作方式,采用农业高新科技,主动防御气候变化可能带来的不利影响,趋利避害,以降低当地农业生产系统对气候变化影响的敏感性;同时加强对水土流失、土地退化等生态环境恶化的治理,促进自然生态系统的自我恢复,提高当地农业生产系统和自然生态系统对气候变化影响的适应能力,实现发展农业与保护环境相协调的可持续发展。
(2)合理有效地利用农业自然资源,保障农业生产稳定、持续发展。研究区内人均耕地较我国东部地区多,但区内东部坡耕地多,水土流失严重,西部土壤贫瘠,自然条件差,造成农业生产的后劲不足。在适宜的地方实施退耕还林还草,减少坡耕地,改造中低产田,发展旱作节水农业和生态农业,提高光、热、水资源的综合利用效率和现有耕地的生产力,以降低遭受不利气候变化影响危害的风险,减弱农业生产对气候变化反应的敏感性,促进农业自然资源合理高效的可持续利用。
(3)因地制宜,走综合开发道路。研究区内各地区的自然条件和经济条件差别很大,农业比重也很大,不可能采取统一的农业经济开发模式。节水农业、生态农业、设施农业和小流域综合治理等方式或模式,都可以因地制宜地借鉴采用。尤其是针对研究区内矿产资源和旅游资源比较丰富的特点,应特别注意加强这些资源的有序开发;将矿产、旅游资源开发和环境保护、扶持农业、增加农业投入和转移农业劳动力协调统一起来,推进农业结构调整和农村产业开发;适应市场经济发展需求,走工、农业和农、林、牧、副业综合开发道路,提高各地农业和地方经济适应气候变化的经济实力,为降低其气候脆弱性提供有力的经济基础。
(4)提高农民科技素质,推广农业高新科技。研究区内农业人口比重大,文化水平普遍偏低,对农业高新科技和新品种的推广很不利。应大力推广文化扫盲和科技扫盲,提高农民科学文化水平;同时建立健全农村高新科技推广服务体系,鼓励发展资源节约型和高附加值农产品深加工的乡镇企业,增强农民集体或个体经营农业生产对气候变化的适应能力。
关键词 数理统计 社会经济领域 应用
中图分类号:G42 文献标识码:A
随着数理统计学的快速发展,数理统计在社会经济领域中得到了广泛的应用。数理统计能够有效地预测和把握工农业生产中的经济状况,及时了解和应用经济变化的规律。利用数理统计的方法,可以通过运用数理统计知识与方法有效分析经济问题,把握经济发展的规律,从而作出正确的经济管理决策,降低经济发展过程中的经济风险,使经济效益最大化,促进社会经济的进一步发展。
一、数理统计概述
数理统计是数学学科中的一个分支,主要研究随机现象中的统计学规律,利用相关的统计学规律为社会经济发展服务。在社会经济快速发展的背景下,受经济全球化与知识经济理念的影响,数理统计在社会经济领域中得到了广泛的应用,在经济发展中的作用也越来越重要。如今,在社会经济领域通过分析抽样数据解决社会经济发展过程中的问题,已成为人们普遍使用的方法,数理统计学的知识对社会经济发展具有非常重要的意义和作用。
数理统计学以其独特的思想方法和特殊的研究课题,逐步拓宽了数理统计的应用领域,并与其他经济研究学科有着十分密切的联系,是数学研究领域中的重要内容,在社会经济中的工农业、科学技术、军事等领域得到了大范围的应用与推广,促进了社会经济的发展。在利用数理统计学相关的知识和方法时,我们要认识到很多社会现象并不存在确定的规律,要以大多数人的利益为出发点运用数理统计的知识进行观察和研究,在认真分析相关数据和调查结果的基础上,得出有说服力的结论。例如在产品销售领域中,我们可以利用数理统计的方法对一些商品的销售情况进行分析,进而预测这个商品行业的整体销售情况及未来发展前景,或者根据一个城市的经济发展状况推测出我国经济发展的现状以及未来发展,为制定出合理的经济发展计划提供依据。除此之外,数理统计在应用范围还有很多,在社会经济发展中发挥的作用也越来越大,成为解决经济问题的一种常用方法,具有非常重要的作用和意义。此外,利用数理统计对社会经济领域中的一些问题进行分析还具有科学、便捷、实用等特点,能够为社会经济领域的研究和预测提供数据支持。
二、数理统计在社会经济领域中的应用
数理统计在社会经济领域中的应用范围非常广泛,差不多所有的社会经济领域都与数理统计存在着一定程度上的联系,只要在一个领域内需要和各种数据信息打交道,在数据的收集与分析方面,都可以利用数理统计学的相关知识。具体说来,数理统计在社会经济领域中的应用可以概括为以下几个方面:
第一,在工业生产领域中的应用。在工业生产领域中,可以通过收集工业生产过程中的相关数据,利用数理统计的方法对其进行研究和分析,及时预知工业生产过程中一些潜在的问题,从而及时进行纠正,保证工业生产的顺利进行。此外,在工业产品的抽样检验等问题也需要利用数理统计的方法。
第二,在农业生产领域中的应用。数理统计可以有效解决农业生产领域中耕种条件、选种、选择肥料等方面的问题,为促进农业生产提供数据支持。很多重要的数理统计方法和措施都是根据农业生产中遇到的问题总结出来的。例如,著名的数理统计学家费歇尔就曾在农业试验站工作时,通过进行田间试验,得出一些有重要意义的数理统计设计与分析方法,推动了数理统计学科的发展。
第三,在医学与生物学领域中的应用。在医学与生物学领域中,数理统计学知识已得到了广泛的使用。数理统计学可以通过一些有变异的数据中发现重要的统计学规律,对研究人体的变异情况有很大的帮助,也能够通过数据分析,对一种治疗方法和药物的效果作出评价。
第四,在经济领域中的应用。如上文所述,数理统计可以通过研究一种商品的销售情况,预计整个行业的销售情况,甚至可以对国家的经济发展状况和未来发展趋势做出分析和预测。
第五,在企业管理中的应用。现阶段,数理统计的方法已在企业管理中得到了广泛的应用,在企业的加工、生产、销售等各环节都发挥着重要的作用。具体说来,数理统计可以通过研究企业管理中的相关数据,在产品开发、市场分析、质量管理等方面为企业提供数据支持,帮助企业及时了解产品的动向以及市场的发展趋势,提高企业的市场竞争力。
三、结语
在社会经济的发展过程中,很多领域都需要通过分析相关的变量因素,掌握经济发展的规律,从而为经济决策提供数据支持。因此,数据统计在社会经济领域中得到了广泛的应用,不仅能够有效解决社会经济发展中存在的问题,也能够有力地推动社会经济的发展。随着科学的不断进步和数理统计学知识的不断完善,数理统计的知识与方法也在不断地充实与完善,借助现代化的数据处理工具,数理统计必将在未来的社会经济发展中发挥更大的作用。
基金项目:云南省教育厅科学研究基金一般项目(2013Y097)
(作者:丽江师专数学与计算机科学系,讲师,硕士,研究方向:金融数学、金融统计)
参考文献:
关键词:于田绿洲;社会经济系统;信息熵;可持续发展
中图分类号:F323.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)14-3795-05
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.064
Abstract:Based on the dissipative structure theory as the foundation, according to the existing data,established the evaluation index system of sustainable development of social and economic system of the Yutian oasis. And using information entropy method,evaluated and analyzed the sustainable development of social economic system of Yu-tian oasis.The results show that①1980-2010,the total entropy of the socio-economic system in Yu-tian Oasis becomes fluctuations,but on the whole is in a downward trend,indicating the development of social economy system is relatively stable in Yu-tian oasis;②1980-2010,the index of entropy production of the system,the weight of the third industry Gross domestic product,per capital net income of farmers and herdsmen and the second industry output value is maximum.
Key words:Yu-tian oasis; social economic system; information entropy; sustainable development
绿洲是在极度干旱的气候条件下和大范围的荒漠背景中形成的一种独特的生态景观,也是干旱区人类生存与发展的基础[1]。随着绿洲区人类活动强度的不断增大和自然资源的大量开发,绿洲的生态环境受到了很大影响。由于绿洲的生态环境与人类社会是一个相互影响、相互作用的整体,所以绿洲生态环境的破坏也制约了当地人与自然的协调发展。于田绿洲是中国典型的绿洲生态脆弱地区,该区生态环境较为脆弱[2]。近年来,由于该区人口的快速增长,引发了粮食需求的增加,进而刺激人们大量垦荒。据了解,在1958-1990年间,于田地区开荒面积约为29 213 hm2。其中,约有1 667-5 333 hm2是以毁林和破坏草场为代价的。但是,大部分新开垦的土地由于灌溉水源不足而被废弃,加速了该区土壤盐渍化和沙漠化的进程。再加上过度放牧、过度樵采以及水资源的不合理利用,使得该区原本较为脆弱的生态环境变得更不稳定。最终影响了于田地区农业生产的顺利进行和社会经济的可持续发展。
随着全球人口的迅速增长、生态环境不断恶化和自然资源迅速枯竭,可持续发展已经成为人类走出困境的必由之路。1987年,世界环境与发展委员会提出可持续发展的概念。可持续发展是当前世界各国共同倡导的协调人口、资源、环境与经济相互关系的发展战略,其本质是要实现人与自然、人与人之间的协调与和谐,要求在资源永续利用和环境得以保护的前提下实现经济与社会的可持续发展[3]。可持续评价是可持续发展研究的重要内容,它的核心目的是为决策者提供一些从全球尺度到地方尺度的关于自然社会复合系统在短期和长期方面的运行信息,为管理决策提供支持[4]。近年来,国内外的地理学者对于干旱区绿洲可持续发展研究做了一些成功的探索。例如,Barbier[5]与Alary等[6],主要通过构建干旱区生态经济模型来评估干旱区人地关系可持续发展水平。韩春鲜等[7]利用自然资源与环境经济学的生产理论构建了由劳动、资本等要素组成的干旱区人工绿洲的一般生产函数。同时参照相关理论制定了人工绿洲经济系统可持续发展的测度方法与测度标准,并以天山北坡东部奇台人工绿洲为例进行实证分析。陶江等[8]选取了经济、社会、生态环境三方面22个与新疆干旱区绿洲可持续发展密切相关的指标,运用因子分析法对其进行降维处理,并对新疆87个市县的可持续发展能力进行评估与排序。还有些学者对引河流水灌溉的绿洲持续发展进行了研究[9-13]。这些研究都为干旱区绿洲可持续发展研究奠定了良好基础。
本研究主要以耗散结构理论和熵值原理为基础,利用现有的数据,建立于田绿洲社会经济系统可持续发展状况评估的指标体系,并对该指标体系进行熵值计算。通过分析于田绿洲社会经济系统的熵流、熵产生和总熵变的变化情况,分析该区域社会经济系统在1980-2010年间的发展变化状况。并计算各指标的权重值,分析其社会经济系统内部各要素与系统发展变化之间的关系。从而对于田绿洲在1980-2010年间社会经济可持续发展状况做出评估与分析,为实现该区社会经济的协调发展提供一定的参考。
1 研究区概况
于田县地处新疆维吾尔自治区南端,北部为塔克拉玛干沙漠,南部为昆仑山山脉,地理坐标为东经81°09′-82°51′、北纬35°14′-39°29′,属于典型的干旱区绿洲[14]。于田县呈南北狭长状分布,东西方向较窄。地势南高北低,垂直地带差异较为明显。其境内地形比较复杂,自南向北可以分为几个不同的地貌单元,高山、低山丘陵、冲积平原区、戈壁等。该区属于典型的温带大陆性气候,全年降水稀少,蒸发量大,光照充足,春夏季风沙和浮尘等灾害性天气较多,年平均气温11.6 ℃,年平均降水量44 mm[15]。区内植被种类贫乏,覆盖度较低,沙漠广布。沙漠面积占全区总面积的50%以上,土地沙漠化与盐渍化较为严重,生态环境十分脆弱[16]。该县下辖13个乡、2个镇、3个场、1个办事处、175个行政村,是一个以农业为主,牧业为辅的农业县。2004年末,该县实有耕地面积约为26 810 hm2,比历史最高年份1979年净减少了约3 170 hm2。但同期该县的人口却猛增到22.49万人,相当于1979年的1.62倍[17]。日益激化的人地矛盾,再加之水资源匮乏,使得该区原本十分脆弱的生态环境变得更不稳定,最终影响了当地社会经济的可持续发展。
2 数据来源与研究方法
2.1 数据来源
本研究所采用的数据主要来源于课题组在于田进行社会调研时所搜集到的一些统计资料,主要包括《于田统计五十年》、《于田县主要经济指标汇编》、《辉煌于田十一五》等,以及相关文献中的数据资料。
2.2 研究方法
2.2.1 理论基础 根据耗散结构理论,一个远离平衡态的开放系统(无论是物理、化学、生物、社会经济的系统)通过与外界不断地进行物质、能量与信息的交换,在系统内部各要素的相互作用下,通过涨落和负熵的增加使系统发生非平衡相变,由原来的混沌无序状态转变为一种新的有序状态。这种非平衡条件下、稳定、有序的结构,依靠不断地耗散外界的物质和能量才能得以维持,所以称为耗散结构[18]。一个系统要处于耗散结构,必须满足以下4个条件:①该系统必须是开放系统;②系统要远离平衡态;③系统内部各要素和子系统之间非线性相互作用;④系统有涨落现象。
于田绿洲社会经济系统是一个耗散结构。首先,其系统内部存在着各种物质流、能量流与信息流,是一个开放的大系统。其次,它是远离平衡态的。平衡态的特征是各要素均匀单一、无序、熵值极大、系统异常混乱。显然,于田绿洲社会经济系统是一个在结构和功能上都十分有序的大系统。再次,其系统内部各要素和子系统之间相互作用、相互制约,具有非线性结构。最后,于田绿洲社会经济系统受到人类活动的影响会产生一定的涨落现象,涨落到一定程度时,系统就会发生突变,从而推动系统从当前状态向着更加有序的状态发展。
2.2.2 计算方法 于田绿洲社会经济系统作为一种耗散结构,必然遵循耗散结构的规律。通过研究信息熵变(包括熵流和熵产生)表明,它可以评估系统有序发展的情况[19]。本研究采用Shannon的信息熵计算方法,对于一个不确定性系统,若用随机变量X表示其状态特征,设X的取值为X={x1,x2,…,xn}(n≥2),每一取值对应的概率为P={p1,p2,…,pn}(0≤pi≤1,i=1,2,…,n),且有∑pi=1。则该系统的信息熵为:
式(1)表示系统中随机变量的无约束程度,信息熵越大,信息的无序度越高,其信息的效用值越小;反之,信息熵越小,信息的无序度越低,其信息的效用值越大[20]。本研究引入信息熵,采用年份信息熵计算系统的总熵变,对于田绿洲社会经济系统的演化方向进行定量评估。同时,通过指标信息熵来确定各指标的权重值,分析其社会经济系统内部各要素与系统发展变化之间的关系,从而对于田绿洲社会经济系统的可持续发展状况作出分析与评估。其中,对n个指标m年的年份信息熵Sj、指标信息熵Ei与权重Qi的计算公式如下:
1)年份信息熵
3 指标体系的建立
本研究以耗散结构理论为基础,根据所搜集到的于田县社会经济发展方面的数据和资料,按照综合性、科学性以及现实可行性等原则,选取了12个社会经济发展方面的指标,建立了于田绿洲社会经济系统可持续发展状况评估的指标体系。该指标体系将12个指标分为熵产生指标和熵流指标两组。其中,熵产生的指标主要包括粮食总产量(X1)、第二产业总产值(X2)、GDP(X3)、第三产业总产值(X4)、农牧民人均纯收入(X5)、年末牲畜存栏量(X6)。这些指标主要说明系统的产出能力,表明系统的熵产生。熵流的指标主要包括农业人口(X7)、农作物播种面积(X8)、农业机械总动力(X9)、化肥使用量(X10)、地方财政支出(X11)、农村用电量(X12)。这些指标主要说明外界环境对系统的投入,表明系统的负熵流。
运用均值法将原始数据进行归一化处理,并运用Statistica 6.0软件以农牧民人均纯收入为应变量,其余11个指标为因变量,进行相关性分析,得出各指标相关系数矩阵(表1)。这里选择农牧民纯收入为应变量,是因为它在一定程度上能够显示于田社会经济系统的可持续发展能力。结果表明,除了化肥使用量与农牧民人均纯收入相关性较低外,其余指标与农牧民人均纯收入的相关性均较高。因此,所建立的于田绿洲社会经济系统可持续发展状况评估的指标体系可以用来进行计算与评估。
4 结果与分析
运用均值法将1980-2010年于田绿洲社会经济系统可持续发展评估指标体系12个指标的原始数据进行归一化处理,并运用以上的计算方法计算出各年份熵产生指标和熵流指标的年份信息熵以及系统的总熵变。其中,各年份的系统总熵变为当年熵产生与熵流指标年份信息熵的矢量和。最后,计算出各指标在这30年间的指标信息熵,并计算出各指标的权重值。根据计算结果,作出以下分析。
4.1 于田绿洲社会经济系统年份信息熵变化分析
根据1980-2010年于田县社会经济统计数据计算出30年间各年份系统的熵产生、熵流与系统的总熵变,并绘制出变化趋势图(图2)。
从图2可以看出,1980-2010年于田绿洲社会经济系统的熵产生、熵流以及系统总熵变出现波动性变化,整体上处于下降趋势。说明于田绿洲社会经济系统的发展比较稳定,系统在向着新的有序方向发展。系统的熵产生除了在1990-1992年有小幅上升外,基本处于稳定状态。系统的熵流在1993-1995年出现小幅增大;1996-2000年,系统的熵流值又开始下滑;从2001年起,又有了逐步增大的趋势,说明自2001年起该区对社会经济系统的投入水平有所下降。系统的总熵变在1980-2003年,基本处于下降趋势,此阶段系统发展趋势良好。但是,从2004-2010年系统的总熵变又呈现出逐渐上升的趋势。根据耗散结构理论,系统只有不断地与外界进行物质、能量交换,增加系统的负熵,使总熵减小,才能促使系统逐步向新的有序方向发展。2004-2010年于田绿洲社会经济系统的总熵变呈现出上升的趋势,说明系统的协调发展受到了一定的制约。这与该区人口的持续增长,人均耕地面积不断减少,人地矛盾不断激化,生态环境受到破坏有着重要关系。为了扭转当前于田绿洲社会经济系统发展的不利趋势,政府应当一方面控制当地人口的规模,减缓人地矛盾的压力,保护当地的生态环境;另一方面,加大对当地社会经济发展的投入,特别是加大对科技与教育的投入,增加系统的负熵,增强系统的可持续发展能力,使系统的发展转向良好的趋势。
4.2 各指标信息熵及权重分析
根据指标信息熵及其权重的计算方法,计算出了于田绿洲社会经济系统可持续发展状况评估指标体系各指标在1980-2010年的指标信息熵及其权重值,并据此绘制出了各指标信息熵及其权重的雷达图(图3)。
从图3可以看出,在系统的熵产生指标中年末牲畜存栏量的信息熵最大,达到了1.002。其次是粮食总产量,达到了0.992。然后依次是国内生产总值(GDP)、第二产业生产总值、农牧民人均纯收入、第三产业生产总值。这一结果说明了该区社会经济的发展依然是以第一产业为主,符合该县为以农业为主,畜牧业为辅的农业县的事实。但是,从图4可以看出,自2008年起于田地区第三产业的产值开始超过第一产业的生产总值,并有进一步上升的趋势,这有利于于田地区社会经济结构的优化,有利于生态环境的保护和社会经济的可持续发展。在系统的熵流指标中,农作物播种面积的信息熵最大,然后依次为农业人口、农业机械总动力、化肥使用量、农村用电量和地方财政支出。说明在该区的农业生产活动中,还是以土地和劳动力的投入为主,生产方式比较粗放。
此外,在系统的熵产生指标中,第三产业生产总值、农牧民人均纯收入和第二产业总产值的权重最大;在系统的熵流指标中,地方财政支出、农村用电量和化肥使用量的权重最大。因此,可以把这6个指标看作是影响于田绿洲社会经济系统可持续发展的序参量。所谓序参量就是在耗散结构中支配着其它变量的变化,主宰系统整体演化过程的参量。它的大小决定了系统有序程度的高低。就于田绿洲社会经济系统的熵产生而言,作为一个以农业为主的农业县,粮食总产量以及年末牲畜存栏量应该是衡量该地区社会经济发展的重要指标。但是,第三产业生产总值、农牧民人均纯收入和第二产业总产值的权重却最大,说明了优化经济结构、提高生产效率、改善人民收入水平的重要性,当地政府应该予以重视。就外界对系统的投入而言,地方财政支出、农村用电量和化肥使用量的权重最大。这说明了政府的投入以及科学技术与生产资本投入对促进当地社会经济发展具有巨大作用。科技作为促进生产持续的重要因素,应当成为于田绿洲实现社会经济可持续发展投入的重点方向。
5 结论
1)基于耗散结构理论建立的信息熵模型能够较好地反映于田绿洲社会经济系统可持续发展能力的变化状况,所得出的计算结果与于田绿洲社会经济发展的实际比较吻合。比如,在系统的熵产生指标中,年末牲畜存栏量和粮食总产量的信息熵最高,这符合于田县是以农业为主,畜牧业为辅的农业县的实际。
2)1980-2010年,于田绿洲社会经济系统的熵产生、熵流以及系统总熵变出现波动性变化的情况,但整体上处于下降趋势,说明于田绿洲社会经济系统的发展比较稳定,系统在向着新的有序方向发展。但是,2004-2010年于田绿洲社会经济系统的总熵变呈现出上升的趋势,说明系统的协调发展受到了一定的制约。这与当地人口规模持续增长,人地矛盾激化,生态环境遭到破坏有很大关系。当地政府应采取相应措施,适当控制人口规模,保护当地生态环境,加大科技投入,促使于田绿洲社会经济系统向着可持续发展的方向转变。
3)1980-2010年,于田绿洲社会经济系统熵产生指标中年末牲畜存栏量的信息熵最大,然后依次是粮食总产量>国内生产总值(GDP)>第二产业生产总值>农牧民人均纯收入>第三产业生产总值;在系统的熵流指标中,农作物播种面积的信息熵最大,然后依次是农业人口>农业机械总动力>化肥使用量>农村用电量>地方财政支出。
4)1980-2010年,于田绿洲社会经济系统熵产生指标中,第三产业生产总值、农牧民人均纯收入和第二产业总产值的权重最大;在系统的熵流指标中,地方财政支出、农村用电量和化肥使用量的权重最大。把这6个指标看作是影响于田绿洲社会经济系统可持续发展的序参量。在系统产出方面,第三产业生产总值、农牧民人均纯收入和第二产业总产值的权重最大,说明优化经济结构,提高人民收入水平对于实现社会经济的协调发展具有重要作用;在外界对系统的投入方面,地方财政支出、农村用电量和化肥使用量的权重最大,说明当地应当继续加大政府投入,并增大科技投入,提高社会生产力和生产效率,从而实现社会经济的良性发展。
5)本研究建立的于田绿洲社会经济可持续发展评估的指标体系可以用来进行于田社会经济系统可持续发展状态的计算与评估。但是,受到所获取资料的限制,所选取的指标数量有限,可能没有全面反映该区社会经济系统的发展状况,使本研究具有一定的局限性,这有待于今后更多的学者进行更加全面和深入的研究。
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关键词:压砂地;生产力;评价模型;信息系统
中图分类号:F323 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)20-5362-03
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.20.049
Abstract:This paper based on GIS relevant management information systems software development process, combined with the gravel-mulched field productivity evaluation SI model, design and development of management information system of gravel-mulched field productivity evaluation of Ningxia based on GIS, the system in VB environment development, integrating MapInfo, evaluation results more intuitive system realizes in the window.
Key words: gravel-mulched field; productivity; evaluation model; the information system
1 压砂地生产力评价模型的建立
宁夏中部干旱地区压砂地生产力评价模型从自然条件(PI)评价和社会经济条件(TI)两方面展开,压砂地自然条件评价采用生产力评价指数PI模型,选取10个影响因素作为评价指标。压砂地生产力社会经济条件评价采用评价指数TI模型,选取5个影响因素作为评价指标,自然条件和社会经济条件两方面评价所占的权重可以咨询当地有种植经验的种瓜大户和压砂地专家,通过专家评分法得到压砂地生产力综合评价指数SI模型[1]。
1.1 压砂地生产力自然条件评价PI模型
根据PI模型的特点,结合压砂地生产力评价的实际,选取有机质含量、速效磷含量、速效钾含量、全氮含量、土壤机械构成、土壤有效厚度、地面坡度、土壤酸碱度、光热条件和水分供应能力等10个影响因素作为评价指标。
采用FAO的生产力指数模型来进行压砂地生产力自然条件评价的指标模型。对选取的10个因素进行几何平均[2],得到:
式中,F1为土壤有机质含量;F2为土壤速效磷含量;F3为土壤速效钾含量;F4为土壤全氮含量;Q为土壤机械构成;T为土壤有效厚度;G为地面坡度;pH为土壤酸碱度;P楣馊忍跫(≥0 ℃积温);E为水分供应能力和地形的高程。
1.2 压砂地生产力社会经济条件评价TI模型
压砂地生产力评价的社会经济条件评价指标的选取,结合评价区具体的社会经济状况,确定压砂地生产力社会经济技术评价指标如下:压砂地年限(有压砂年,5~10年,10~15年和15年以上4个层次)、水利化程度(可用有效补灌面积所占的比例确定);化学化水平[可用单位压砂地面积的施肥量(kg/hm2)来确定]、农业机械化水平[可用单位压砂地面积农业机械总动力(kW/hm2)来确定]、耕地现有人口承载量(是土地社会属性的直接反映,目前一般用人口密度来表示)。
评价模型采用TI模型:
式中,n为评价要素个数,Wi为各要素权重,Ai为各要素的贡献参数。
Wi的确定采用层次分析法,构造判断矩阵,得到各指标权重值:压砂地年限(N)为0.263、水利化水平(I)为0.475、化学化水平(C)为0.110、农业机械化水平(M)为0.090、耕地现有人口承载量(P)为0.055。
1.3 压砂地生产力综合评价SI模型
通过专家评分法对得到压砂地生产力自然条件评价与社会经济技术条件综合评价进行分析,得到自然条件评价PI指数模型和TI指数模型所占的权重,得到压砂地生产力综合评价SI模型:
SI=0.8PI+0.2TI
2 系统总体结构与内容
压砂地生产力评价的数据信息分布较为分散,同时信息处理主要依靠人工方式。工作繁重、效率比较低,不利于整个评价过程信息的展示与比较分析。将GIS技术引入压砂地生产力评价的各个过程,可以使数据的现实更加直观。数据库的设计考虑数据库的网络化、智能化和实用化的发展趋势[3],压砂地生产力评价管理信息系统可以系统分析压砂地的种植分布情况,以及对比分析各个评价因子之间的差异,使评价结果更加直观,促进压砂地生产力评价水平的现代化。
压砂地生产力评价的管理信息系统包含评价因子查询知识库的一系列TAB文件和评价模型结果数据库两大部分。具体系统结构如图1所示。
3 系统功能
从系统机构的设计上讲,压砂地生产力评价的管理信息系统主要具有评价因子数据查询和生产力评价两大功能。
3.1 压砂地生产力指标信息查询
压砂地生产力评价管理信息系统的查询功能主要是查询位于知识库里面的各种TAB文件,其中知识库包含压砂地自然条件评价各评价指标图层的TAB文件、压砂地社会经济条件评价各评价指标图层的TAB文件以及其他文件,通过知识库里面的这些文件,可以方便查询或打开各种评价指标因子图层,使评价结果更直观地呈现。
3.2 压砂地生产力评价
压砂地生产力的评价分别从自然条件评价和社会经济条件评价展开,最后对这两方面进行综合评价,系统的设计考虑评价模型的录入更新,通过录入更新功能,可以方便地管理评价区的空间地理位置和评价模型的计算数据。
评价模型数据完成录入更新可以通过系统中自然条件评价、社会经济条件评价、综合评价3个功能键来实现,然后在地图功能窗口生产生产力评价等级分布图。
3.3 其他
系统是在VB窗口下调用了MapInfo的相关功能模块,所以在系统的窗口下可以实现有关MapInfo的相关功能。如“对象”功能可以对图层进行相关点线的操作;“表”功能可以实现对数据表格结构的维护;“地图”功能可以实现对相关专题图的制作;“窗口”功能可以实现多窗口的展示,方便地管理各种图层。
4 系统设计环境与开发工具
压砂地生产力评价的管理信息系统,主要包含信息查询、压砂地自然条件评价、社会经济条件评价和综合评价4个部分,系统采用Microsoft Visual Basic 6.0 中文版开发,集成MapInfo模块,最后编译生成EXE文件,供系统调用。系统在中文Windows XP操作平台上开发和运行。
5 系统开发、运行与维护
5.1 系统主要功能开发
1)系统主界面开发。系统主界面主要是利用VB的菜单编辑器功能来编辑实现系统的各个功能,并调用相应的模块,可以用以下代码实现工作空间的窗体的调用,系统主界面如图2所示。
2)可视化查询功能开发。可视化查询主要是利用知识库中的各种TAB文件来实现,用户进入系统界面选中要查询的图或表,单击“确定”按钮,即可进入可视化查询窗口,对各评价指标数据进行空间展示。
3)生产力评价功能开发。数据的录入更新主要包括对数据库表的更新、添加和删除功能,可以方便地管理评价模型数据的表数据,具体设计如图3所示。
5.2 系统运行与维护
在VB开发环境下,程序调试成功以后,可以生成.EXE文件,独立的在Windows XP操作系统下运行,进行评价指标的查询与数据库信息的录入更新等。系统运行中的维护主要是定期、定时对知识库中的文件进行更新、修改,并给系统用户,以保证系y知识的正确性和实用性。系统的运行界面如图4所示。
6 小结
在总结目前有关基于GIS管理信息系统研究的基础上,结合压砂地生产力评价的实际,开发设计压砂地生产力评价管理信息系统,系统的设计主要考虑可视化信息的查询和生产力评价两大功能,压砂地生产力评价的管理信息系统包含评价因子查询知识库的一系列TAB文件和评价模型结果数据库两大部分,系统在Microsoft Visual Basic 6.0 中文版语言环境下开发、调试、运行,最后生成独立的可运行的EXE文件,方便用户操作。
参考文献:
[1] 王 宾,田军仓.基于GIS的宁夏压砂地生产力评价研究[J].节水灌溉,2012(8):69-73.