周林錦，楊君子，張利民，孫朝云，崔紅芳

（衡水學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院，河北 衡水 053000）

衡水湖是國家級完整濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然保護(hù)區(qū)，以內(nèi)陸淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)和國家一、二級鳥類為主要保護(hù)對象，因此，其水環(huán)境的保護(hù)顯得尤為重要。衡水湖地理位置特殊，周圍都是村莊和田地，濕地的湖水受農(nóng)業(yè)污染的影響較為顯著。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)業(yè)面源污染的來源很多，不僅包括來自生活中產(chǎn)生的垃圾，也包括農(nóng)作物的秸稈處置不當(dāng)、濫用化肥農(nóng)藥化肥等。在國內(nèi)，已有眾多的專家研究關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染，并取得了一定的研究成果。早期對農(nóng)業(yè)面源污染的研究是從簡單經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷綇?fù)雜的機(jī)理模型，如李懷恩[1]等建立了響應(yīng)函數(shù)模型研究暴雨下污染物的演變，然而隨著計算機(jī)的發(fā)展，彭盛華[2]等利用GIS網(wǎng)絡(luò)追蹤污染物。

農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生主體是農(nóng)戶行為，農(nóng)業(yè)面源污染的治理的受益者也是農(nóng)戶，為此重點(diǎn)研究農(nóng)戶參與污染防治的積極性以及意愿具有重要的意義。李書舒[3]在二元 Logistic回歸模型的分析下研究了農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中保護(hù)環(huán)境的意愿。周慧[4]運(yùn)用多元有序Logistic模型對農(nóng)戶參與農(nóng)業(yè)面源治理的心理進(jìn)行考察。因此，以農(nóng)戶為對象和出發(fā)點(diǎn)對農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行治理，是改善農(nóng)業(yè)面源污染的根本方法，即改變農(nóng)戶對環(huán)境污染的認(rèn)識和態(tài)度，轉(zhuǎn)變觀念，改變以前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，最終從根本上解決從農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)戶帶來的污染問題。本文以衡水湖周邊區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，應(yīng)用多種統(tǒng)計分析方法，研究基于農(nóng)戶意愿的農(nóng)業(yè)面源污染防治，從理論上為農(nóng)業(yè)面源污染的決策提供支持，同時為衡水湖流域的水污染治理建立切實可行的方案。

1 調(diào)查數(shù)據(jù)的收集與預(yù)處理

本次調(diào)研區(qū)域為河北省衡水市衡水湖區(qū)域周邊的村莊，首先是以問卷形式的預(yù)調(diào)查，隨機(jī)選取周邊農(nóng)戶，針對發(fā)現(xiàn)的問題對問卷中的不足進(jìn)行修改以及調(diào)整問題順序，使之更加符合邏輯。為保證調(diào)查的科學(xué)性，選用非概率抽樣與概率抽樣相結(jié)合的方式。依據(jù)預(yù)調(diào)查結(jié)果，最終確定樣本量為308份，采用2階段抽樣方式，第一階段是抽取村莊，第二階段在所抽中的村莊中對農(nóng)戶進(jìn)行入戶調(diào)查。問卷回收后進(jìn)行集中審核，對問卷中存在的問題采用重復(fù)值篩選、缺失值填補(bǔ)等統(tǒng)計方法進(jìn)行處理，對無法補(bǔ)充或無法更正的數(shù)字資料則視為無效問卷予以剔除。

2 農(nóng)戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況分析

2.1 農(nóng)業(yè)藥物及肥料施用情況

對農(nóng)戶的生產(chǎn)情況進(jìn)行分析可得：45.1%的農(nóng)戶施用有機(jī)肥，31.5%的農(nóng)戶施用復(fù)合肥，16.2%的農(nóng)戶施用普通肥料，接近一半的人在施肥時選擇有機(jī)肥。在施肥方式上，采用撒施的方式進(jìn)行施肥的人約占總?cè)藬?shù)的62.7%。

65.6% 的農(nóng)戶采用噴霧的方式進(jìn)行農(nóng)藥使用，占絕大多數(shù)；小部分人選擇噴粉、撒施、煙熏等方式。大多數(shù)的農(nóng)藥噴灑次數(shù)控制在2次?？傮w來看，農(nóng)戶對于減肥增效、生態(tài)補(bǔ)償?shù)刃录夹g(shù)新模式的接受程度普遍不高。

2.2 農(nóng)業(yè)廢棄物處理方式

圖1 農(nóng)業(yè)廢物的處理方式

對于農(nóng)業(yè)廢物的處理64.3%的人選擇回收利用，這是一個較為理想的處理方式，說明大部分人能對農(nóng)業(yè)廢物做出正確處理，而也有7.5%的人選擇隨意丟棄，選擇焚燒的方式約有11.7%，對環(huán)境造成一定的污染，所以在此方面仍需要做出改善。

2.3 經(jīng)營方式和生產(chǎn)手段關(guān)系研究

通過列聯(lián)卡方分析經(jīng)營方式和主要生產(chǎn)手段的差異，一般農(nóng)戶一半左右會采取半手工半機(jī)械化生產(chǎn)手段，而手工勞作和機(jī)械化生產(chǎn)手段占比較少，大約分別占20%。種植大戶在農(nóng)業(yè)投資方面較多，以機(jī)械化生產(chǎn)方式為主，部分采用半手工半機(jī)械化生產(chǎn)方式。合作社和農(nóng)業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)方式方面具有較大優(yōu)勢主要采用機(jī)械化生產(chǎn)方式。由列聯(lián)卡方檢驗（表1）可得P值=0.000＜0.05，表明經(jīng)營農(nóng)業(yè)的方式與主要生產(chǎn)手段存在顯著差異，因此在不同的農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式下，農(nóng)業(yè)面源污染的治理更加復(fù)雜，需要因地制宜制定相應(yīng)的策略。

表1 卡方檢驗

3 農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)面源污染影響和相關(guān)措施了解情況

3.1 農(nóng)業(yè)面源污染造成的負(fù)面影響

圖2 農(nóng)業(yè)污染造成的負(fù)面影響

對于農(nóng)業(yè)面源污染持續(xù)惡化造成影響，大部分農(nóng)戶認(rèn)為農(nóng)業(yè)污染引發(fā)疾病，威脅人體健康，并且會對土壤造成不可逆的破壞，從而造成農(nóng)作物產(chǎn)量及其質(zhì)量下降。約四成多農(nóng)戶認(rèn)為農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重干擾居住環(huán)境，只有少數(shù)農(nóng)戶認(rèn)為會造成嚴(yán)重的地下水硝酸鹽污染，會影響衡水湖濕地生物多樣性，人們對農(nóng)業(yè)面源污染給衡水湖流域帶來的水污染認(rèn)識處于較低水平，這非常不利于衡水湖生物多樣性的保護(hù)。

3.2 當(dāng)前采取的措施

農(nóng)戶對先進(jìn)的種植方式和種植技術(shù)的了解程度并不高，因此，應(yīng)在保障其他措施正常實施的情況下，加大這幾方面推廣、宣傳力度。當(dāng)前，在農(nóng)業(yè)污染治理過程中，雖然已落實了相關(guān)政策，得到了資金支持，但是仍存在管理力量薄弱、設(shè)施不到位等問題，所以應(yīng)加大管理力度，加大力度推廣有效防治污染的技術(shù)。

4 基于決策樹的農(nóng)業(yè)環(huán)境污染產(chǎn)生原因及治理參與意愿傾向分析

決策樹[6]是對所給數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用歸納算法生成可讀的規(guī)則和決策樹，然后使用決策對新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。將農(nóng)業(yè)面源污染了解程度作為因變量，將產(chǎn)生環(huán)境污染的首要原因、農(nóng)戶了解并參與到農(nóng)村環(huán)境污染防治的行動的意愿程度作為輸入變量，進(jìn)而分析出農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)面源的了解程度、參與防治的意愿及造成農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的主要原因等，結(jié)果如圖3所示。

圖3 污染原因及參與度因素決策樹分析

該樹為三層決策樹，根節(jié)點(diǎn)包含308個樣本，如圖所示。由圖可知，對于面源污染的了解程度這一問題，308個人中有52個人為非常了解，85個人較為了解，122個人略有了解，完全不了解的人為49人，其中完全不了解農(nóng)業(yè)面源污染的人約占16%，說明人們對于農(nóng)業(yè)面源污染具有一定了解，而非常了解的人約為17%，可見人們對農(nóng)業(yè)面源污染的知識的普及還有待提高。

在愿意了解并積極參與到農(nóng)村環(huán)境污染防治行動的人中，非常了解和較為了解農(nóng)業(yè)面源污染的人占64%，而完全不了解的人約占9%；而在比較愿意、比較不愿意、不愿意了解的這類人群中，積極參與到農(nóng)村環(huán)境污染防治行動中72%的人對農(nóng)業(yè)面源污染略有了解或者非常不了解，而完全了解的人約占11%。由此看出：對農(nóng)業(yè)面源污染較為了解的人，則更愿意了解并且參與到環(huán)境污染防治行動，而對農(nóng)業(yè)面源污染完全不了解以及略有了解的人中，大部分人了解并且參與到環(huán)境污染防治行動的意愿較弱，所以加大在農(nóng)業(yè)面源污染對衡水湖濕地所造成影響方面的宣傳，從農(nóng)戶的角度講解利害關(guān)系，提高農(nóng)戶參與防治污染工作的積極性。

在比較愿意、比較不愿意、不愿意了解并且參與到農(nóng)村環(huán)境污染防治行動的人中，認(rèn)為出現(xiàn)目前產(chǎn)生農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的首要原因是破壞環(huán)境的違法行為屢禁不止、污染物處理設(shè)施建設(shè)滯后的人占33%；認(rèn)為出現(xiàn)目前產(chǎn)生農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的首要原因是農(nóng)戶自身缺乏環(huán)保意識與常識、社會宣傳力度不到位、政府部門管理不到位的人占67%。由此可見，增強(qiáng)農(nóng)戶環(huán)保意識和常識，加大相關(guān)社會宣傳力度以及政府部門管理力度是控制和解決農(nóng)面源污染刻不容緩的措施。

5 對農(nóng)戶參與污染治理意愿的影響因素分析

5.1 農(nóng)戶參與污染治理意愿影響因素效度分析

KMO 檢驗統(tǒng)計量[5]是通過比較各變量間簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)的大小判斷變量間的相關(guān)性，相關(guān)性強(qiáng)時，偏相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)小于簡單相關(guān)系數(shù)，KMO值接近于1。一般情況下，KMO＞0.9非常適合作因子分析。根據(jù)Kaiser給出了常用的KMO度量標(biāo)準(zhǔn)，分析下表得：KMO值為0.928，檢驗結(jié)果顯示Sig值小于0.05（即p值＜0.05），說明各變量間具有顯著性差異，因子分析有效。

5.2 農(nóng)戶參與農(nóng)業(yè)污染治理意愿影響因素模型的構(gòu)建和分析

對選取的變量進(jìn)行因子提取，提取結(jié)果值均大于0.7，變量被表達(dá)較佳。水質(zhì)改善、農(nóng)村廢棄物循環(huán)利用、農(nóng)田灌溉條件改善、農(nóng)村綠化和植被覆蓋改善、流域內(nèi)水生生物多樣性改善、農(nóng)村空氣質(zhì)量改善、維護(hù)土壤結(jié)構(gòu)、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量提高、居民居住環(huán)境改善、發(fā)展可持續(xù)的社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境、保持土壤生物的多樣性等變量的共同度均達(dá)到了80%。表明因子提取的總體效果比較理想，可得大部分信息可以被解釋。對12個指標(biāo)提取公因子，得到的前3個因子，其累積方差貢獻(xiàn)率92.420%，能解釋原始資料的大部分信息，即成分1、2、3，所包含的信息較多，因此確定因子數(shù)為3，總方差解釋貢獻(xiàn)率累計值見表2。

表2 總方差解釋

經(jīng)“旋轉(zhuǎn)”后，得到旋轉(zhuǎn)成分矩陣。2個細(xì)分指標(biāo)的共性方差均有大于0.5的值，表明所提取的3個主因子可以很好地反映原始變量的信息，并且各細(xì)分指標(biāo)都在相應(yīng)的主因子上表現(xiàn)出較高的共性方差。成分得分系數(shù)矩陣給出了3個公因子關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)化原始變量的線性關(guān)系，可以由其計算各公因子的得分，因此可以得到3個公因子的表達(dá)式為：

Y 1=-0.221X1－0.249X2＋0.258X3＋0.342X4＋0.215X5＋0.153X6＋0.275X7＋0.197X8＋0.272X9＋0.201X10＋0.200X11＋0.291X12

Y 2=0.606X1＋0.503X2＋0.334X3－0.047X4－0.179X5－0.273X6＋0.274X7－0.123X8＋0.050X9－0.226X10－0.250X11＋0.044X12

Y 3=-0.277X1－0.040X2＋0.261X3＋1.044X4＋0.099X5＋0.384X6－0.769X7＋0.055X8－0.391X9＋0.209X10＋0.254X11－0.417X12

第一個公共因子F1主要由政府出臺相關(guān)鼓勵政策、發(fā)展可持續(xù)的社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境2個指標(biāo)決定，所以第一個公因子與這2個變量相關(guān)性比較高，因此將第一個公因子命名為外力因素。資金投入以及相關(guān)政策的扶持都是影響農(nóng)戶參與污染防治的影響因素，這就需要地方政府相關(guān)部門建立健全衡水湖農(nóng)業(yè)面源污染防治工作的相關(guān)政策，切實貫徹落實，有效推動農(nóng)戶付諸積極的行動。

第二個公共因子F2主要由改善水質(zhì)、保持土壤生物的多樣性、流域內(nèi)水生生物多樣性改善3個指標(biāo)決定，所以第二個公因子與這3個變量相關(guān)性比較高，因此將第二個公因子命名為生物因素。農(nóng)藥的亂用或者施肥不合理等因素都能對土壤、河流生物帶來危害，目前農(nóng)戶生產(chǎn)方式單一、固化，接受新技術(shù)意識不強(qiáng)，應(yīng)加大農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣。

第三個公共因子F3主要與農(nóng)村綠化和植被覆蓋改善、農(nóng)村空氣質(zhì)量改善2項指標(biāo)相關(guān)性較高，因此將第三個公因子命名為環(huán)境因素。農(nóng)戶對環(huán)境保護(hù)有一定的意識，但是自主參與性較差，還需要在此方面多加宣傳，同時在參與方式和方法上給予指導(dǎo)。

6 衡水湖流域農(nóng)業(yè)面源污染防治措施

本文通過問卷調(diào)查法，對衡水市衡水湖流域農(nóng)戶對于農(nóng)業(yè)面源污染治理的意愿及影響因素進(jìn)行了調(diào)查分析，針對污染防治過程中存在的問題，提出以下解決方案。

⑴ 經(jīng)過問卷調(diào)查和深入訪談，發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)面源污染的概念、產(chǎn)生的原因等認(rèn)知情況較為欠缺，相關(guān)知識的介紹還需納入宣傳中。農(nóng)戶常常在施肥和噴灑農(nóng)藥時僅憑經(jīng)驗，而對其合理性不加研究，這導(dǎo)致亂用和濫用肥料、農(nóng)藥等現(xiàn)象的存在。另外，大部分農(nóng)戶贊同廢物的回收利用，但是對回收方法了解程度不夠，因此須向農(nóng)戶普及農(nóng)業(yè)科學(xué)的相關(guān)知識，并推廣改良的農(nóng)業(yè)技術(shù)。通過對農(nóng)民對農(nóng)業(yè)的經(jīng)營方式和生產(chǎn)方式進(jìn)行列聯(lián)卡方檢驗，顯示兩者存在顯著差異，因此在面源污染防治政策以及技術(shù)推廣時，要做到精細(xì)化，有針對性，避免一概而論。

⑵ 基于決策樹方法分析顯示，對農(nóng)業(yè)面源污染較為了解的人更愿意參與到農(nóng)業(yè)面源污染防治行動中，而對農(nóng)業(yè)面源污染完全不了解以及略有了解的人中參與到農(nóng)村環(huán)境污染防治行動的意愿較弱。目前農(nóng)戶環(huán)保意識淡薄、認(rèn)識不到位是造成農(nóng)業(yè)面源污染的第一要素，其次是社會宣傳不到位，相關(guān)部門管理還有所欠缺。農(nóng)戶農(nóng)業(yè)面源污染的認(rèn)知與參與意愿傾向呈正相關(guān)，衡水湖濕地作為自然保護(hù)區(qū)，為人們帶來的不僅是美麗的風(fēng)景，同時每年旅客增多，也為附近農(nóng)戶帶來可觀的收入。因此，需要以農(nóng)戶自身利益為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行污染防治知識的推廣宣傳，積極調(diào)動農(nóng)戶的參與農(nóng)業(yè)面源污染防治。

⑶ 借助因子分析法更深入地分析影響參與意愿的因素，最終得到外力因素、生物因素和環(huán)境因素3個公因子。外力因素主要來源于鼓勵政策、資金支持，在環(huán)境治理的大背景下，農(nóng)村秸稈、動物糞便等都可作為再生資源加以利用，減少對環(huán)境的污染，特別是對水污染。生物因素是來自對生物多樣性的保護(hù)，通過采用合理的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，從源頭上防治水污染。環(huán)境因素是指農(nóng)戶環(huán)保意識還有較大的提升空間，需要多加宣傳環(huán)境保護(hù)的益處，同時在參與方式和方法上給予指導(dǎo)，進(jìn)而提高農(nóng)戶自主參與性。