基于改進灰靶模型的農村生態文明建設差異分析

陳 巍, 李 燁, 鄭華偉

(1.南京農業大學 新農村發展研究院辦公室, 江蘇 南京 210095; 2.南京農業大學 農村發展學院, 江蘇 南京 210095)

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基于改進灰靶模型的農村生態文明建設差異分析

陳 巍1, 李 燁2, 鄭華偉2

(1.南京農業大學 新農村發展研究院辦公室, 江蘇 南京 210095; 2.南京農業大學 農村發展學院, 江蘇 南京 210095)

[目的] 分析農村生態文明建設水平區域差異，為制定政策措施提供一定的參考依據。 [方法] 在界定農村生態文明內涵的基礎上，構建基于PSR(壓力—狀態—響應)模型的農村生態文明建設水平評價指標體系，采用改進灰靶模型和障礙度模型，對中國農村生態文明建設水平進行診斷。 [結果] 中國農村生態文明建設具有區域差異。建設水平東部地區高于中部地區，中部地區高于西部地區；農村生態系統壓力東部地區小于中部地區，中部地區小于西部地區，農村生態系統健康狀態東部地區優于中部地區，中部地區優于西部地區，農村生態系統管理水平東部地區高于中部地區，中部地區高于西部地區。 [結論] 根據障礙因素診斷結果，東部地區要努力實現農村生態系統健康，降低農村生態系統壓力，中部地區通過發展農村生態經濟，增加農村生態文明建設投入等方式提升農村生態系統管理水平，西部地區要進一步改善農村生態系統健康狀態，提高農村生態系統管理水平。

農村生態文明建設; PSR模型; 改進灰靶模型

文獻參數： 陳巍, 李燁, 鄭華偉.基于改進灰靶模型的農村生態文明建設差異分析[J].水土保持通報，2016,36(4)：90-96.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.016

改革開放以來，中國經濟社會快速發展，人口—資源—環境—發展間的不協調問題日益凸顯，推進生態文明建設的任務尤為緊迫[1]。黨的十八大把生態文明建設放在突出地位，納入中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局中；2015年中共中央、國務院《關于加快推進生態文明建設的意見》制定了生態文明建設明確時間表和路線圖[2]。農村生態文明建設是整個生態文明建設的重要組成部分，尤其在我國農村地區生態危機和環境危機日益嚴重，農民生態意識還很薄弱，城鄉二元結構還未根本改變的情況下，加強農村生態文明建設具有十分重要的意義[3]。生態文明的研究起始于歐美發達國家，源于這些國家對工業文明的反思和對資本主義的判斷，研究內容主要集中在對工業文明的反思、如何建設生態文明、生態馬克思主義等方面[4-6]。國內學者[3，6-15]從我國實際情況出發，立足不同視角對生態文明建設進行了研究，主要包括生態文明建設的科學內涵、基本內容、驅動機制、評價體系、路徑選擇等。客觀診斷生態文明建設水平，尋找關鍵制約因素，是有效推進生態文明建設的重要手段[1]，目前生態文明建設水平評價研究處于起步階段，定性分析相對較多、定量研究較少，評價指標多集中于資源與環境狀況，很少考慮生態資源稟賦、社會經濟壓力等對生態文明建設水平診斷的作用；農村生態文明建設水平研究鮮見報道。鑒于此，本研究在界定農村生態文明內涵的基礎上，構建基于PSR模型的農村生態文明建設水平評價指標體系，并引入灰靶模型和改進的熵值法對我國農村生態文明建設水平進行實證研究，診斷農村生態文明建設水平的制約因子，為制定相關政策措施提供一定的依據。

1　農村生態文明建設水平評價指標體系

農村生態文明是指農村居民在進行生產生活時，優化改善農村社會結構，建設良好的農村生態環境、塑造良好的農村面貌、提高農民自身素質等方面取得的物質成果和精神成果的總和[13,15]。為了實現農村生態文明，必須轉變農村過去粗放的發展方式、生產模式，加強宣傳教育，培育微觀主體意識，優化農村人居環境、改善農村生態環境，從根本上改善村容村貌。由此可見，農村生態文明建設是基于農村當前資源環境壓力，針對不斷惡化的農村生態環境健康狀態做出的旨在轉變農業生產方式、農民生活方式，協調推進農村生產、生活、生態的重要措施，是一個基于“壓力—狀態—響應”的系統進步過程[8]。

PSR概念模型是由聯合國OECD和UNEP提出的，該模型以因果關系為基礎，主要目的是評價生態系統的持續性，分析生態系統內在的因果關系，尋找人類活動與生態環境影響之間的因果鏈，得到較為普遍的認可與應用[16]。因此，借鑒PSR概念模型作為農村生態文明建設水平評價指標體系的基本框架[17]：農村生態文明建設的壓力子系統主要表現為經濟發展、人口增長、資源消耗、環境污染等帶來的資源環境壓力；農村生態文明建設的狀態子系統表征了農村生態系統健康狀態，主要表現在生態資源稟賦較高、自然災害損害較小等方面；農村生態文明建設的響應子系統表征了農村生態系統管理水平，包括生態環境保護與投入、污染治理、農村人居環境改善等。在此基礎上，根據系統性原則、科學性原則、可比性原則、可操作性原則[16]，基于PSR框架構建農村生態文明建設水平評價指標體系(表1)。

2　農村生態文明建設水平評價模型

2.1傳統灰靶模型

灰靶理論原理是在沒有標準模式的條件下，通過對評價指標進行標準化轉換后構建歐式距離空間即灰靶，在灰靶上尋找靶心作為標準模式，通過計算各灰關聯差異信息空間與標準模式之間的靶心距來計算靶心度，然后基于靶心度進行模式分級，最終診斷評價對象的水平等級[18]。灰靶模型計算步驟包括構建標準模式、進行灰靶變換、確定灰關聯差異信息集、測算靶心系數、計算靶心度[19-20]；灰靶模型的核心是對靶心度的計算，具體的計算公式為：

(1)

式中：xi——灰關聯差異空間;γ(x0,xi)——靶心度(灰關聯差異空間與靶心之間的靶心距);γ〔x0(k),xi(k)〕——靶心系數(評價指標k下灰關聯差異空間與標準模式的靶心距);n——評價指標個數。

由公式(1)可以發現，靶心度是農村生態文明建設水平各評價指標對應靶心系數的算術平均值，說明靶心度是通過農村生態文明建設水平各評價指標對應靶心系數的等權疊加得到，意味著各個評價指標對農村生態文明建設水平影響程度相同，這與現實情況不太吻合[18]。因此，本文將評價指標權重引入靶心度計算中，以改進傳統灰靶模型的不足[20]。

表1　農村生態文明建設水平評價指標體系及其權重

2.2模型的加權改進

通過一定方法為農村生態文明建設水平評價指標賦予不同的權重來體現評價指標在灰靶模型中的相對重要程度，能夠增強評價方法的合理性與準確性[20]。改進后的靶心度的計算公式為[18]：

(2)

式中：γ(x0,xi)——靶心度; γ〔x0(k),xi(k)〕——靶心系數; wk——評價指標權重。

評價指標權重確定主要有客觀賦權法和主觀賦權法兩大類，為了避免人為因素的影響，提高農村生態文明建設水平評價指標權重確定的科學性，采用客觀賦權法中的熵值法測算農村生態文明建設水平評價指標權重[16]。為了解決熵值法計算過程中“負值和極值不能直接參與運算”的問題，需要對熵值法進行適當的改進，改進的辦法分為功效系數法、標準化變換法，采用標準化變換法對熵值法進行改進[21]。

2.3障礙度模型

在農村生態文明建設水平評價的基礎上，開展農村生態文明建設的病理剖析，進行農村生態文明建設水平障礙因子診斷，為進一步提升農村生態文明建設水平提供決策參考[16]。農村生態文明建設水平的障礙因素測算采用因子貢獻度、指標偏離度、障礙度三個指標進行診斷[21]：因子貢獻度(wj)表示各評價指標對農村生態文明建設水平的權重，指標偏離度(Iij)表示農村生態文明建設水平各單項指標標準化值 與100%之差；障礙度(Yj,yj)分別表示各評價對象分類指標、單項指標對農村生態文明建設水平的影響程度，計算公式為：

(3)

3　結果與分析

3.1數據來源

由于我國省級行政單元是相對獨立的社會經濟單元，省域內農村生態系統的結構、功能較為完整，因此本文以各省份為基本單元診斷我國農村生態文明建設水平空間差異，進而為各省份制定農村生態文明建設政策提供一定的參考依據[8]。由于統計原因，西藏部分指標數據不完整，本研究以我國大陸地區30個省級行政單元為評價樣本，30個樣本包括了22個省、4個直轄市與4個自治區。農村生態文明建設水平評價指標數據主要來源于《中國統計年鑒(2013年)》《中國農村統計年鑒(2013年)》《中國農業年鑒(2013年)》《中國環境統計年鑒(2013年)》《中國區域經濟統計年鑒(2013年)》《中國國土資源統計年鑒(2013年)》等。

3.2評價過程

3.2.1標準模式的構建在農村生態文明建設差異分析中，各評價指標有正向與負向之分，因此標準模式中各評價指標的最優值是各正向指標的最大值，各負向指標的最小值。因此對于正向作用指標的標準模式為：

x0(k)=max〔x1(k),x2(k),x3(k),…,x21(k)〕

(4)

對于負向作用指標的標準模式為：

x0(k)=min〔x1(k),x2(k),x3(k),…,x21(k)〕

(5)

則標準模型序列為：

x0={x0(1),x0(2),x0(3),…,x0(21)}={0.10,93173.00,0.31,2.42,7.15,0.17,0.46,47.83,8322.04,0.04,0.60,63.10,53.68,29.70,17803.68,16.71,0.22,19.88,3.40,1.00,98.01}

3.2.2模型的灰靶變換令灰靶變換為T，靶心x0計算方法為：

x0=TX0=(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1)

對待評價模式X1中21個評價指標進行灰靶變換，具體的計算公式為：

(6)

x1={TX1(1),TX1(2),TX1(3),…,TX1(21)}=(0.02,0.94,0.04,0.14,0.13,0.29,1,0.30,0.59,0.15,0.02,0.5,0.04,0.89,0.93,0.62,0.77,0.28,0.56,1,0.99)

同理可以得到30×21列的灰靶變換矩陣。

3.2.3灰色關聯差異信息空間的計算令差異信息集Δ={Δ0i(k)|i∈(1,2,3,…,30)}，k∈(1,2,3,…,21)，k指標下待評模式與標準模式的差異信息Δ0i(k)=|x0(k)-xi(k)|=|1-xi(k)|，從而求出由[Δ01，Δ02，Δ03…Δ21]構成的矩陣，其中：

Δ01=(0.98,0.06,0.96,0.86,0.87,0.71,0,0.70,0.41,0.85,0.98,0.50,0.96,0.11,0.07,0.38,0.23,0.72,0.44,0,0.01)

同理可得全部的灰色差異空間矩陣，其中：maxΔx0i=1minΔx0i=0

3.2.4靶心系數的計算待評模式xi在農村生態文明建設水平評價指標k下的靶心系數為：

(7)

γ〔x0(1),x1(1)〕=(0.34,0.89,0.34,0.37,0.37,0.41,1,0.41,0.55,0.37,0.34,0.50,0.34,0.83,0.87,0.57,0.68,0.41,0.53,1,0.98)

在此基礎上得到靶心系數矩陣。

3.2.5靶心度的計算通過改進的熵值法確定評價指標權重(表1)，利用改進灰靶模型測算靶心度，具體的計算公式為：

(8)

按照上述方法分別對農村生態文明建設水平γ(P-S-R)、農村生態系統壓力γ(P)、農村生態系統健康狀態γ(S)、農村生態系統管理水平γ(R)進行評價。

3.3結果分析

3.3.1基于PSR模型的省域農村生態文明建設水平我國省級行政單元農村生態文明建設水平取決于農村生態系統壓力、農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平的共同作用。2012年我國農村生態文明建設水平前10名的省級行政單元中，東部7個省、中部3個省；排名11～20位的省級行政單元中，東部3個省、中部4個省、西部3個省；排名21～30位的省級行政單元中，東部1個省、中部1個省、西部8個省。因此我國農村生態文明建設水平東部地區優于中部地區，中部地區優于西部地區。基于靶心度水平，采用Arcview自然斷點法，將全國30個省級行政單位劃分成：低水平區、中水平區、較高水平區與高水平區。由圖1可以看出，東部地區主要為農村生態文明建設高水平、較高水平區；中部地區主要為農村生態文明建設較高水平、中水平區；西部地區主要為農村生態文明建設中水平區、低水平區。

圖1　中國農村生態文明建設水平空間差異

為進一步對省級行政單元農村生態文明建設水平特征進行診斷，依據農村生態系統壓力、農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平的靶心度對30個省級行政單元進行聚類分析，由于評價指標經過標準化，選用離差平方和法，并利用歐氏距離進行聚類。采用STATA11.0軟件對30個省級行政單元進行聚類，綜合考慮各類別省級行政單元個數以及Duda統計量，最終將全國省級行政單元劃分成4類，北京、天津、江蘇、福建、江西、山東、上海、河南地區為第1類；內蒙古、青海、寧夏、遼寧、吉林、黑龍江地區為第2類；河北、湖北、廣東、陜西、甘肅、安徽、湖南、海南、四川地區為第3類；山西、重慶、云南、廣西、貴州、新疆地區為第4類。根據分類情況來看，總體上聚類分析結果與農村生態文明建設水平之間呈現較強的相關性，但少數省份存在偏差，說明我國省級行政單元農村生態文明建設子系統協調性存在區域間的差異，有必要對農村生態系統壓力、農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平子系統進行進一步的分析。

3.3.2省域農村生態文明建設子系統的空間差異農村生態系統壓力主要包括經濟發展、人口增長、資源消耗、環境污染等。由圖2可以看出，高水平與較高水平區，東部有7個省，占東部所有省份約64%；中部有3個省，占中部所有省份約38%；西部有4個省，占西部所有省份約36%。中水平與低水平區東部有4個省，約占東部所有省份的36%；中部有5個省，約占中部所有省份的63%，西部有7個省，約占西部所有省份的64%。因此，東部大部分省份都處于高水平與較高水平；中部大部分省份都處于中等水平及以上；西部大部分省份處于中等及以下水平。人均耕地面積東部省份總體上小于中部省份、西部省份，人均GDP東部省份總體上大于中部省份、西部省份，單位耕地化肥負荷、單位耕地農藥負荷西部省份總體上小于東部省份、中部省份，單位DGP能耗西部省份總體上大于中部省份、東部省份。由此可見，中國東部地區農村生態系統壓力低于中部地區，中部地區低于西部地區。

農村生態系統健康狀態主要表現在生態資源稟賦較高、自然災害損害較小等方面。由圖3可知，農村生態系統健康狀態高水平與較高水平區，東部有6個省，占東部所有省份的55%；中部有4個省，占中部所有省份的50%；西部有1個省，占西部所有省份的9%。東部沒有省份處于低水平區，因此低水平區為0%，中部有一個省處于低水平區占中部所有省份約13%，西部有7個省處于低水平區，占西部所有省份約64%。因此東部省份大多處于較高水平及以上，中部省份大多處于中水平及以上，西部省份狀態多為低水平。土地墾殖率西部省份總體上小于東部省份、中部省份，耕地糧食單產中部省份總體上大于東部省份、西部省份，水土流失程度西部省份總體上大于中部省份、東部省份，濕地面積占國土面積比重西部省份總體上小于東部省份、中部省份。總體來看，農村生態系統健康狀態東部地區優于中部地區，中部地區優于西部地區。

圖3　中國農村生態系統健康狀態空間差異

農村生態系統管理水平主要體現在生態環境保護與投入、污染治理、農村人居環境改善等方面。由圖4可知，農村生態系統管理高水平與較高水平區東部有9個省，占東部省份約82%，中部有4個省，占中部省份的50%西部有1個省，占西部省份約9%。農村生態系統管理低水平區主要分布在中部與西部，中部有1個省，占中部省份約13%，西部有7個省，占西部省份約64%。說明東部大部分省份農村生態系統管理水平較高，中部大部分省份農村生態系統管理水平一般，西部大部分省份農村生態系統管理水平相對較低。農民人均純收入東部省份總體上大于中部省份、西部省份，單位耕地農業機械動力西部省份總體上小于東部省份、中部省份，水土流失治理率西部省份總體上小于東部省份、中部省份，環境污染治理投資占GDP比重東部省份總體上大于西部省份、中部省份，農村衛生廁所普及率東部省份總體上大于中部省份、西部省份。所以我國農村生態系統管理水平東部地區高于中部地區，中部地區高于西部地區。

圖4　中國農村生態系統管理水平空間差異

在此基礎上，測算靶心度極差、平均值，農村生態系統壓力靶心度、農村生態系統健康狀態靶心度、農村生態系統管理水平靶心度極差分別為0.246 2，0.329和0.240 6，平均值分別為0.460 7，0.508 5和0.637 7。

由極差分析結果可以看出，省級行政單元農村生態系統壓力、農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平存在較大的離散，區域發展不太均衡，農村生態文明建設子系統差距較大。從平均值可以看出省級行政單元農村生態系統壓力、農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平差異較大，其中農村生態系統壓力平均靶心度最小，說明最不理想，農村生態系統管理水平平均靶心度最大，達到了0.637 7，說明省級行政單元農村生態系統管理水平平均達到了較高等級。

3.3.3農村生態文明建設水平障礙因素根據農村生態文明建設水平障礙因素診斷計算方法，對我國大陸地區30個省份農村生態文明建設水平障礙度進行計算(圖5)。東部地區阻礙農村生態文明建設水平改善的制約因素主要集中在農村生態系統壓力、農村生態系統健康狀態方面，主要包括人均耕地面積、單位耕地化肥負荷、濕地面積占國土面積比重、農村居民家庭恩格爾系數、災害指數、土地墾殖率等。中部地區農村生態文明建設水平提升的阻礙因素主要集中在農村生態系統管理水平，主要包括農民人均純收入、環境污染治理投資占GDP比重、水土流失治理率等。西部地區阻礙農村生態文明建設水平改善的制約因素主要集中在農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平，主要包括農民人均純收入、水土流失治理率、單位耕地農用機械動力、濕地面積占國土面積比重、水土流失程度、土地墾殖率等。為了提高農村生態文明建設水平，東部、中部、西部應針對各自的障礙因素采取差別化的提升策略。

圖5　中國農村生態文明建設分類指標障礙度

4　結 論

(1) 中國農村生態文明建設水平評價的實證分析表明，PSR模型將社會經濟、人類活動、資源與環境等聯系起來綜合考慮，改變現有研究主要關注資源與環境狀況，能更準確地體現人類社會經濟系統與農村生態系統之間的相互關系；基于熵權改進的灰靶模型打破了傳統評價模型單一的評價結果，從不同層面顯示農村生態文明建設水平要素層之間的相關關系，改善和提高了評價質量；基于PSR模型的評價指標體系與改進灰靶模型可以實現對農村生態文明建設水平的綜合評價；

(2) 我國農村生態文明建設存在著區域差異。農村生態文明建設水平東部地區優于中部地區，中部地區優于西部地區；根據農村生態文明建設水平，30個省份可以分為4類；從子系統的評價結果來看，農村生態系統壓力東部地區小于中部地區，中部地區小于西部地區；農村生態系統健康狀態東部地區優于中部地區，中部地區優于西部地區；農村生態系統管理水平東部地區高于中部地區，中部地區高于西部地區。

(3) 東部地區農村生態文明建設水平障礙因素主要集中在農村生態系統健康狀態、農村生態系統壓力方面，中部地區農村生態文明建設水平障礙因素主要集中在農村生態系統管理水平方面，西部地區農村生態文明建設水平障礙因素主要集中在農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平方面。

(4) 各省份農村生態文明建設要考慮到各自區域的農村生態系統壓力，還要考慮農村生態系統健康狀態、農村生態系統管理水平。東部地區要提高生態資源稟賦，降低自然災害損害，提升資源能源利用效率，降低經濟增長對資源的過度消耗，大力發展綠色農業，減少對耕地資源的污染，進而改善農村生態系統健康狀態、降低農村生態系統壓力；中部地區要進一步發展農村生態經濟，增加農村生態文明建設投入，提升環境污染治理能力，提高水土流失治理率，進而提升農村生態系統管理水平；西部地區要進一步轉變經濟發展方式，提高農村經濟發展水平，降低經濟增長對資源的過度消耗，加快推進科技創新，增加農村生態文明建設投入，提高水土流失治理率，進而改善農村生態系統健康狀態、提高農村生態系統管理水平。

(5) 由于農村生態文明建設水平評價指標體系的構建涉及眾多的學科，同時此類研究尚不多，盡管本文建立了基于PSR模型的農村生態文明建設水平評價指標體系，但拘于可借鑒資料和指標數據可獲取性的局限，農村生態文明建設水平評價指標體系仍需進一步的充實、完善。

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Difference Analysis on Rural Ecological Civilization Construction Based on Improved Grey Target Model

CHEN Wei1, LI Ye2, ZHENG Huawei2

(1.OfficeofNewRuralDevelopmentInstitute,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing，Jiangsu210095,China; 2.CollegeofRuralDevelopment,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing，Jiangsu210095,China)

[Objective] This paper aimed to analyze the regional difference of national rural ecological civilization construction level in order to provide some

for policy making. [Methods] On the basis of defining the meaning of rural ecological civilization, the evaluation index system for rural ecological civilization construction level was constructed based on the PSR(pressure-state-response) model, then an empirical analysis was conducted in China by the improved grey target model and obstacle degree model. [Results] The rural ecological civilization construction has regional differences in China, the construction level of the eastern region being higher than that of the central region, the construction level of the central region being higher than that of the western region. For rural ecosystem pressure, the central region is bigger than the eastern region but smaller than the western region; while for rural ecosystem healthy status and rural ecosystem management level, the central region is lower than the eastern region but higher than the western region. [Conclusion] According to the diagnosis results of the obstacle factors, this paper suggests that: the eastern region should make great efforts to achieve rural ecosystem healthy and reduce rural ecosystem pressure. The central region should promote the rural ecosystem management level through the development of rural ecological economy, the input reinforcement of rural ecological civilization construction, and so on. The western region should improve rural ecosystem healthy status and promote the rural ecosystem management level.

rural ecological civilization construction; PSR model; improved grey target model

2015-12-04

2016-03-24

江蘇省社科應用研究精品工程一般課題“江蘇農村生態文明建設水平及其提升機制研究”(14SWB-002); 中央高校基本科研業務費專項(KJQN201567); 南京農業大學人文社會科學重大招標項目(SKZD201302); 南京農業大學中央高校基本科研業務費人文社會科學研究基金項目(SK2014008)

陳巍(1963—),男(漢族),安徽省阜陽市人,博士,教授,主要從事農村發展方面的研究。E-mail: chenwei@njau.edu.cn。

鄭華偉(1985—),男(漢族),江蘇省淮安市人,博士,講師,主要從事生態經濟與農村發展方面的研究。E-mail:huaweizheng2008@163.com。

A

1000-288X(2016)04-0090-07

F205