牛艷利,王繼軍,2,馮生元

(1.西北農林科技大學林學院,陜西 楊陵 712100;2.中國科學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90年代初,有關學者提出了商品型生態(tài)農業(yè)模式,即以商品輸出為主要生產經營目的,通過農業(yè)商品生產對環(huán)境的需求,促使人們自覺的改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境和經濟社會環(huán)境,達到農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)的良性循環(huán),形成農業(yè)產業(yè)化生產經營循環(huán)系統(tǒng)[1-2]。商品型生態(tài)農業(yè)的模式類型主要有3種[1]:“農-副”型 、“果-農、草-牧”型及“林、草-牧-農”型發(fā)展模式。紙坊溝流域經過多年的生態(tài)農業(yè)建設,按照3個自然村的區(qū)位特征,已經形成了兩種模式類型:紙坊溝村的“農-副”型發(fā)展模式、寺崾峴和瓦樹塌村的“果-農、草-牧”型發(fā)展模式。

驅動力的研究是研究模式的基礎,目前許多學者對驅動力展開了一系列的研究,針對紙坊溝流域,郭滿才、王繼軍等人把紙坊溝流域生態(tài)經濟系統(tǒng)演變劃分為3個階段,并對每個階段的驅動力進行了分析[3],劉佳等人以反映黃土丘陵區(qū)紙坊溝流域近70 a農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)演變過程的資料為依據(jù),采用主成分分析方法,探討了紙坊溝流域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和經濟系統(tǒng)的耦合過程中的驅動力[4],李芬等人在對紙坊溝流域近70 a農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)演變過程分析的基礎上,篩選可能影響該流域農業(yè)生態(tài)安全態(tài)勢變化的11個因子,利用1985-2006年調查和監(jiān)測資料,采用主成分分析和通徑分析方法,探討了農業(yè)生態(tài)安全態(tài)勢變化原因及主要驅動因子[5]。以上都是按照時間序列從縱向角度進行分析,其研究結果對紙坊溝流域生態(tài)經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導意義,但尚缺乏從橫向角度對紙坊溝流域生態(tài)建設過程驅動力的分析,沒有把農戶及模式類型之間的差異反映出來。因此本文以2009年紙坊溝流域調查的18戶農戶的資料為依據(jù),基于主成分分析方法,選擇橫向面對該流域建設商品型生態(tài)農業(yè)的驅動力進行研究,為黃土丘陵區(qū)農業(yè)生態(tài)經濟問題的研究與實踐提供參考。

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支流,位于東經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,流域內有2個行政村中的3個自然村:紙坊溝、寺崾峴、瓦樹塌[5]。從國家“七五”計劃開始,紙坊溝流域成為黃土高原綜合治理試驗示范區(qū),經過20多年的綜合治理,紙坊溝流域已經從水土保持型生態(tài)農業(yè)過渡到了商品型生態(tài)農業(yè),2008年人均耕地面積達到0.1133 hm2,農林牧比例為1∶6.2∶4.3,人均純收入達到5 154.35元,其中農林牧收入為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]是把多個變量劃為少數(shù)幾個綜合指標的一種統(tǒng)計分析方法。在多變量的研究中,由于變量的個數(shù)很多,并且彼此之間往往存在一定的相關關系,因此使觀測數(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一種降維的方法進行數(shù)據(jù)簡化,用較少的綜合指標分析存在于各變量中的各類信息,盡可能使綜合指標之間不含重復信息。因此在實際問題的研究中,這種方法既減少了變量的數(shù)目,又抓住了主要矛盾[3,12]。進行主成分分析的主要步驟如是[13-14]:(1)指標數(shù)據(jù)標準化;(2)確定主成分個數(shù);(3)主成分命名;(4)確定主成分與綜合主成分評價分值。

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)指標個數(shù);ZXp——原始數(shù)據(jù) Xp經過標準化處理的值,a1i,a2i,…,api(i=1,2,…,m)——X 的協(xié)方差矩陣的特征值所對應的特征向量。

確定綜合主成分評價分值公式如式(2)。

式中:λi——每個主成分所對應的特征值;Fm——確定的各主成分得分。

1.2.2 指標選取與數(shù)據(jù)來源 在對紙坊溝流域農戶調查所獲數(shù)據(jù)分析的基礎上,篩選了從農戶尺度上可能影響紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設過程的14個因子做主成分分析:總人口(X1)、人口密度(X2)、勞動力人數(shù)(X3)、耕地面積(X4)、林地面積(X5)、草地面積(X6)、糧食單產(X7)、人均糧食產量(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)、退耕補貼(X13)、人均純收入(X14)。各個指標數(shù)據(jù)來源于2008年秋對紙坊溝流域近20戶農戶的走訪調查。為了減小計算誤差,事先對統(tǒng)計資料進行了標準化處理(應用SPSS 13.0),(表1)。

從所調查的20戶農戶中選取了18戶有效農戶(數(shù)據(jù)),這18戶農戶能夠代表該流域的兩種模式類型,所以就以這18戶農戶為對象,對紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設的驅動力進行分析。

2 數(shù)據(jù)計算與結果分析

2.1 相關系數(shù)計算

基于18戶農戶的原始數(shù)據(jù),運用SPSS 13.0軟件對紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設過程中的各影響因子進行相關性分析,找出相關影響因素。經分析得出:紙坊溝流域人均純收入與種植業(yè)收入(X11)呈極顯著相關,與人口密度(X2)、耕地(X4)、林地(X6)、糧食單產(X7)、林果業(yè)收入(X10)、退耕補貼(X13)呈顯著相關。因此為了使結果更為準確的說明問題,我們將根據(jù)相關系數(shù)矩陣選擇呈顯著相關和極顯著相關的因子進行主成分析(應用 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(X4)、林果業(yè)收入(X5)、種植業(yè)收入(X6)、退耕補貼(X7)。

2.2 特征值與特征向量以及貢獻率和累計貢獻率

運用DPS v7.05軟件對影響紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設過程的7個因子做主成分分析,得出特征值的貢獻率和累計貢獻率,并根據(jù)累計貢獻率≥85%的原則取得主成分[15](如表2)。

表1 紙坊溝流域14個影響因子數(shù)據(jù)標準化值

表2 特征值、貢獻率和累計貢獻率

通過表 2可知,提取3個主成分,即m=3,同時計算特征值的貢獻率和累積貢獻率,并根據(jù)累積貢獻率≥85%的原則取得主成分(表2)。各主成分方差貢獻率分別為59.777 1%、23.074 8%,9.124 8%,累積貢獻率達91.976 7%,說明前3個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、林果業(yè)收入、種植業(yè)收入、退耕補貼在第一主成分上有較高載荷,說明第一主成分基本反映了這些指標的信息,︳X4︳＞︳X1︳＞X3＞︳X6︳＞X5＞X2,從以上排序可知,第一主成分主要反映社會經濟的影響,且是紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設的主要驅動力,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指標,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)農業(yè)建設的基礎。

2.3 主成分得分及綜合得分

在主成分分析的基礎上,以各主成分的方差貢獻率占它們總的累積方差貢獻率的百分比作為各主成分的權重,乘以各自的得分,求和得出該流域18戶農戶的綜合得分[16-17]。利用公式(1)和(2)計算得到表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,基本可以認定經濟因素在紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設過程中其決定作用,是其生態(tài)經濟發(fā)展的主要驅動力。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、草-牧”型發(fā)展模式為主的農戶,排在末尾幾名的是紙坊溝村的以“農-副”型發(fā)展模式為主的農戶(大棚的收入算在了種植業(yè)里面了)。說明對整個紙坊溝流域來說,對其經濟發(fā)展起支柱作用的應是“果-農、草-牧”型發(fā)展模式,“農-副”型發(fā)展模式主要是(蔬菜)設施設農業(yè)和為之服務的副業(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行的,不可能在全流域進行,所以其種植面積不大,在紙坊溝村只是個別少數(shù)的農戶搞大棚,而寺崾峴和瓦樹塔種植蘋果的農戶占絕大多數(shù),并且蘋果種植面積仍在不斷地增加,蘋果的收益占整個流域收益的比重比較大,分析結果與現(xiàn)實狀況基本符合。

3 結論與建議

(1)采用主成分分析方法研究紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設過程的驅動力,結果表明:自然因素是影響紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設過程的基礎,社會經濟因素是紙坊溝流域商品型生態(tài)農業(yè)建設的主要驅動力[4]。自然生態(tài)環(huán)境和經濟發(fā)展是相輔相成、唇齒相依的關系,如1938-1958年間,由于人類經濟活動的影響,導致生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,伴隨而來的是經濟發(fā)展水平緩慢;而從國家綜合治理以來,生態(tài)環(huán)境得到顯著改善,經濟水平也隨之提高,經濟提高了,反過來又促進了生態(tài)環(huán)境的改善。這個結論與歷史序列數(shù)據(jù)分析結果一致[4-5]。

(2)對紙坊溝流域來說,對其經濟發(fā)展貢獻最大的是“果-農、草-牧”型模式類型。雖然高效設施農業(yè)的經濟效益一般很大,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)懂得技術的農戶在發(fā)展,而寺崾峴和瓦樹塔由于地理位置的特殊性,經過實踐證明農果業(yè)是其最好的發(fā)展模式,一是果樹栽培的技術農戶比較容易掌握,二是一次性經濟投資不用太多。因此“農-副”型發(fā)展模式為主的農戶收入低于“果-農、草-牧”型發(fā)展模式為主的農戶,分析結果與現(xiàn)實狀況基本符合。

(3)在商品型生態(tài)農業(yè)的建設過程中,應對農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)進行一定程度的調控和干預,使農、林、牧各子系統(tǒng)內部的循環(huán)鏈逐步完善。

(4)從方法論而言,應該把歷史資料和農戶資料分析有機結合起來,即反映歷史發(fā)展過程,又反映橫向模式及個體的差異,使結果更具可操作性。

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