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1、第 30 卷 第 5 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.5 228 2014 年 3 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2014 县域农业生态环境质量动态评价及预测 高 奇，师学义 ，张 琛，张美荣，马桦薇 （中国地质大学（北京）土地科学技术学院，北京 100083） 摘 要： 全面客观地评价和预测区域农业生态环境质量状况及发展趋势，对于维持农业可持续发展和生态平衡具 有重要意义。基于 2001 2010 年临汾市尧都区农业生态环境质量相关数据，从农业自然环境状况、农业生产
2、投 入和农业生态环境响应 3 个方面构建农业生态环境评价指标体系，运用主成分分析法对评价指标进行了筛选，并 采用灰色系统 GM(1,1)模型对临汾市尧都区未来农业生态环境状况进行预测。研究结果表明：尧都区农业生态环 境质量综合指数总体呈上升趋势，质量等级从 2001 年的 “ 差 ” 变为 2015 年的 “ 优 ” ；尧都区农业生态环境质量 状况空间差异明显，不同乡镇由于社会经济发展水平、农业发展方式、农业生态保护力度等因素不同，导致全区 农业生态环境格局分布的差异性以及空间演化的异质性；农业生产投入子系统对农业生态环境质量的变化影响最 大，表明了人类活动对农业生态环境质量变化的显著影响；针
3、对农业生态环境质量不同影响因素的作用力度，尧 都区应该开展植树造林活动以提高林地指 数 , 根据区域水资源承载力状况合理加大水资源开发力度 , 改善农田排 水系统，逐步加大生物农药施用量的比重。农业生态环境质量动态评价及预测研究能够有效地反映生态环境质量 的演变趋势，为区域农业可持续发展和农业生态环境建设提供一定的决策参考。 关键词： 生态；农业；模型；评价；预测；时空变异 doi： 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.05.029 中图分类号： X171； X826 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1002-6819(2014)-05-0228-10 高 奇，师学义
4、，张 琛，等 . 县域农业生态环境质量动态评价及预测 J.农业工程学报， 2014， 30(5)： 228 237. Gao Qi, Shi Xueyi, Zhang Chen, et al. Dynamic assessment and prediction on quality of agricultural eco-environment in county areaJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(5): 228
5、237. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 农业生态环境是一个由社会经济、自然和人类 活动组成的复合系统 1-2，它是农业生产和发展的基 础，农业生态环境质量的优劣不仅关系着农业可持 续发展，更影响着人类生活环境 3-4。随着社会经济 的发展和人类进步，人类活动对农业生态环境的影 响日益显著，农业生态环境质量也处于不断的动态 变化之中，既有朝着有利方向的发展，也有不断恶 化的趋势。因此，开展不同区域农业生态环境质量 评价及其动态变化研究显得十分必要 5。只有全面 客观地掌握区域农业生态环境质量的基本情况，并 对未来的发展趋势做出合理判断，才能有效
6、地制定 与农业生态环境状况相符合的政策措施，维护农业 可持续发展和生态平衡。农业生态环境质量评价得 到了学界的广泛关注，国外学者侧重于对替代方 收稿日期： 2013-08-07 修订日期： 2014-01-17 基金项目：国土资源部公益性行业科研专项经费课题（ 201111015-04） 作者简介：高 奇（ 1989），男，安徽省肥西县人，主要从事土地资 源评价与利用规划方面的研究。北京 中国地质大学（北京）土地科学 技术学院， 100083。 Email： 通信作者：师学义（ 1960），男，山西省祁县人，博士，教授，主 要从事土地利用规划与土地利用工程方面的研究。北京 中国地质大学 （北
7、京）土地科学技术学院， 100083。 Email： 法、指标相互作用、模型选取及影响机制等方面的 研究 6-10；国内的研究较多地关注了社会、经济效 益的评价，弱化了生态环境的作用 11-15，忽视了对 农业生态环境质量时空变化的分析。农业生态环境 质量评价的方法与模型较多，目前较多采用权重评 价方法（综合指数法） 16、模糊综合评价法 17、灰 色综合聚类法 18-19、层次分析法 20-22、投影寻踪模 型 23、神经网络评价模型 24-25以及基于遥感和地理 信息系统的多源数据分析模型 26-28等。但是，目前 的大多数研究主要集中于定时、定区域研究，缺乏 对农业生态环境质量的动态变
8、化分析及对未来发 展趋势的预测。 临汾市尧都区作为山西省重要的经济中心，社会 经济发展水平较高，近年来致力于打造生态宜居型城 市。但是，随着城市化进程的加快，人类活动对农业 生态环境影响日益明显，因此，对临汾市尧都区进行 农业生态环境质量动态评价研究具有一定的代表意 义。本文从农业自然环境状况、农业生产投入和农业 生态环境响应 3 个方面构建农业生态环境评价指标体 系，运用主成分分析法对评价指标进行了筛选，并采 用灰色系统 GM(1,1)模型对临汾市尧都区未来农业 生态环境状况进行预测，以期为区域农业可持续发展 和农业生态环境建设提供决策参考。 第 5 期 高 奇等：县域农业生态环境质量动态评
9、价及预测 229 1 研究区概况与评价指标体系构建 1.1 研究区概况 临汾市尧都区位于山西省南部，临汾市中部， 地处临汾盆地中央。地理位置介于东经 11605 11148，北纬 3535 3620之间。南北宽 47.5 km， 东西长 66.5 km，总面积 13 073 808 hm2。尧都区地 形由西向东依次是山地、河谷盆地、丘陵三大地形 区相间排列，南北纵贯，大部分地区海拔在 400 1 700 m 之间，境内地形起伏较大。全区下辖 19 个 乡镇，总人口 94.4 万人，其中农村人口 37.3 万人， 占总人口的 39.51%。全区土地资源丰富，土地类型 多样，为全省社会经济的发展及
10、生态建设提供了重 要的物质基础。随着经济的迅速发展和城乡生活方 式的极大改变，耕地不断减少，人口相对集中，农 业污染日益明显，全区农业生态环境面临一定的压 力，虽然尧都区不断加大农业生产投入和环保力 度，但农业生态环境状况仍不可忽视。尧都区作为 山西省南部重要的经济中心，其农业生态环境质量 状况对于临汾地区乃至山西省维持生态文明形式 下的农业可持续发展具有重要意义。 1.2 农业生态环境质量评价指标体系构建 1.2.1 指标选取 由于农业生态环境质量是 1 个复杂系统，其 评价指标体系必须覆盖农业生态环境的各个方 面，且能够有效地反映农业生态环境质量动态变 化。依据指标选取的完备性、主导性、相
11、对独立 性 、 动态性和可操作性等原则 29，结合数据的可 获得性，本文尝试从农业自然环境状况、农业生 产投入和农业生态环境响应 3 个方面选取评价指 标 ，初 步选取了 30 个评价指标 。评 价指标的数据 主要来源于临汾市统计年鉴（ 2001 2011 年） 、 尧都区统计年鉴（ 2001 2011 年 ）、土 地变更调 查（ 2000 2011 年 ）、尧 都区土壤志 、农 业普查 资料等统计资料和实地调查资料。农业自然环境 状况可以认为是农业生态环境质量在自然界系统 影响下所处的状态，农业生产投入可以认为人类 的生产活动对农业生态环境质量的影响，农业生 态环境响应可以认为是农业生态环境
12、质量在自然 和人类共同影响下的变化趋势。 为了进一步选取的评价指标，本文运用主成分 分析法对初选指标进行筛选，对不同子系统的主成 分进行分析，得出各子系统的主成分。具体步骤为： 对各子类指标进行标准化并构建判别矩阵，利用 SPSS19.0 软件计算矩阵的特征值和方差贡献率，然 后选 取累积指 标达到 85%的指 标作为 主 成分来概 括各子系统指标的特性。利用主成分分析法筛选 后，评价指标体系共有 22 个评价指标（表 1）。 表 1 农业生态环境质量动态评价指标体系 Table 1 Dynamic evaluation index system of agricultural eco-env
13、ironmental quality 目标层 Target layer 准则层 Criterion layer 指标层 Indicator layer 指标解析 Analysis of indicators 权重 Weight 指标趋向 Indicator tend 农业生态 环境质量 动态评价 农业自然环境 状况 农业生产投入 农业生态环境 响应 年日照时数 表征农业自然环境的光照条件 0.051 正 年降雨量 表征农业自然环境的降雨条件 0.045 正 10 活动积温 表征农业自然环境的温度条件 0.048 正 林地覆盖率 表征农业自然环境的生态脆弱度 0.082 正 土地有机质含量 表征
14、土壤自然肥力状况 0.028 正 水域指数 表征农业自然环境的灌溉潜力状况 0.034 正 土壤速效钾含量 表征土壤营养元素（以钾代表）含量状况 0.021 正 土壤全氮含量 表征土壤氮元素含量状况 0.023 正 人均耕地量 表征农业生产的耕地资源状况 0.044 正 农田灌溉保证率 表征农业生产的灌溉满足程度 0.058 正 环保投资率 表征农业生产过程中环境保护力度 0.077 正 土地垦殖指数 表征农业生产过程中土地利用率 0.036 正 农药使用强度 表征农业生产带来的污染程度 0.054 逆 单位面积化肥使用量 表征农业生产对土壤质量影响状况 0.044 逆 水资源开发度 表征农业
15、生产过程水资源利用效率 0.028 正 农田退化率 表征农田系统被破坏程度 0.062 逆 水土流失面积 表征水土保持面临的压力 0.054 逆 土壤侵蚀模数 表征土体受到破坏程度 0.035 逆 农灌水污染指数 表征农业用水的污染情况 0.048 逆 大气质量污染指数 表征农业生态环境空气质量 0.039 正 农业单位面积产值 表征农业生产的经济能力 0.028 正 生物废弃物再利用系数 表征农业生态环境代谢能力 0.061 正 1.2.2 权重确定 确定评价指标权重可以采用特尔斐法、层次分 析法、熵权法等方法，但是特尔斐法和层次分析法 人为主观性较强，本研究运用熵权法来确定各评价 rij
16、1 rij Xt (3) YN （ 5） ij (0) . (0) H j K Pij ij 1 H j ,uT (B B)1 B YN （ 6） )eu P )(1 e )e e (t1) X (1) (t) X (0) (k) 式中： X (k)为原始数据列中第 k 个数值； X(1)(t)为 S12 X (0) (t) X (0) 1 t 1 X (0)(t) X (t)2(0) S2 （ 10） (t) | 0.6745S1 P | X (0) (t) X （ 12） (t) 为预测数列前 t 个数据的均值。 值； X ( X (1) (1) X(1) (2) 1 ( X (1) (1
17、) X(1) (2) 1 1 Sij Xij min X j 1 2 230 农业工程学报 2014 年 指标的权重，并采用信息熵的概念来描述指标权 重，减少了不可控因素引起的不确定性，具有科学 公正和无偏好的优点。 设有 m 个评价指标， n 个被评事物，定义第 j 个指标的信息熵为 Hj，其权重为 Wj，计算公式为： P n ， K （ 1） ln n i1 Xt(0) (2) Xt (N ) 式中： B 为新数据列的累加矩阵； YN 为常数向量； N 为新数据列的元素个数。 2.1.3 求解灰色参数 运用最小二乘法计算灰色参数，计算公式为： Wj m n ln P i1 m H j j1
18、 （ 2） （ 3） T T 式中： 为所求的灰色参数； 和 u 为待求参数， BT 为累加矩阵的转置矩阵。 2.1.4 建立预测公式 构建时间函数： 式中： rij 为第 i 个被评事物第 j 个指标的标准化值， 为使 lnPij 有意义，一般约定：当 Pij=0 时， ijlnPij=0。 X (1) (t 1) ( X(0) (1) u u （ 7） 2 预测方法及评价过程 将灰色参数带入时间函数，并做一次累减生 成，得到预测公式为： 考虑评价指标值变化的模糊不确定性，本研究 采用灰色 系统 GM(1,1)模型对农 业生 态环境 质量 X (0) (t) ( X(0) (1) u （ 8
19、） 评价指标 2011 2015 年的变化值进行预测，进而 达到县域农业生态环境质量动态评价的效果。 2.1 灰色系统 GM(1,1)模型建模机理 灰色系统 GM(1,1)模型是对时间序列累加后 用微分拟合法构建的单变量的一阶常系数微分方 程，它以指数形式为基础，确定观测初始值为定积 分常数。该方法能够对杂乱无序的数据进行处理， 并将缺失数据通过计算进行补充，对于结构关系和 运行机制不明晰的对象、过程系统进行预测分析具 有独特的优势。灰色系统 GM(1,1)模型建立过程如 下 30-31： 2.1.1 原始数据列累加生成 对原始数据列 X(0)=X(0)(1), X(0)(2), X(0)(3
20、) 做 一 次 累 加 生 成 ， 得 到 新 数 据 列 X(1)=X(1)(1), X(1)(2), X(1)(n)，计算公式为： t （ 4） k1 (0) 新数据列中第 t 个数值。 2.1.2 构造累加矩阵和常数向量 2 1 B ， . . ( X (1) (N 1) X(1) (N ) 1 2 式中： X (1) (t 1) 为累加数据列中 t+1 个预测值， X (0) (t) 为评价指标第 t 个预测值。 2.1.5 模型诊断 为了保证模型的可靠性，必须对模型进行诊 断。本研究采用的诊断方法是先计算指标数据的离 差 S1 和残差 S2，进而计算后验比 C 及小误差概率 P。 根
21、据后验比 C 及小误差概率 P 分析模型的可靠性， 当 P 0.95 和 C 0.35 时，认为该模型可以对评价 系统进行预测。 m (t)2 （ 9） t1 m m 1 C=S1/S2 （ 11） (0) 式中： S1 为数据列离差； S2 为数据列残差； C 为后 验比； P 为小概率误差； X(0)(t)为预测后第 t 个数据 (0) 2.2 动态评价过程 本研究采用农业生态环境质量综合指数对临 汾市尧都区农业生态环境质量进行描述，计算过 程为： 2.2.1 指标标准化 （ 13） maxX j min X j Sij max X j X j E Wj Sij 劣 0 E 0.4 农业生
22、态环境系统结构残缺不全，服务功能完全丧失，土地退化非常严重，生态环境受损程度大，资源消耗过度， 差 0.4 E 0.55 农业生态环境系统结构破坏较大，服务功能退化且不全，土地退化较为严重，生态环境受损程度相对较大，资源消 良 0.65 E 0.8 农业生态环境系统结构基本完善，服务功能良好，土地退化情况不明显，生态环境受损程度较小，资源消耗与环境 优 0.8 E 1.0 农业生态环境系统统结构非常完整，服务功能很好，没有土地退化情况，生态环境几乎没有受损现象，资源充足， （ 第 5 期 高 奇等：县域农业生态环境质量动态评价及预测 231 （ 14） max X j min X j 式中：
23、Xij 为第 i 年第 j 个指标实际值； Sij 为其标准 化值； max Xj 和 min Xj 分别为第 j 个指标的最大值 和最小值。式（ 10）为正向指标标准化公式，式（ 11） 为负向指标标准化公式。 2.2.2 计算综合指数 式中： E 为农业生态环境质量综合指数； Wj 为指标 j 的权重； Sij 为评价指标的标准化值。综合指数处 于 0 至 1 之间，其值越小，说明农业生态环境质量 越差。 2.3 划分质量等级 参照中华人民共和国环境保护行业标准， 依 据 评 价 的综 合 指 数 和相 关 研 究 32-33将 临 汾 市 n j1 （ 15） 尧都区农业生态环境质量划分
24、为 5 级 ，划 分结果 如表 2 所示。 表 2 临汾市尧都区农业生态环境质量等级 Table 2 Agricultural eco-environmental quality level in Yaodu District of Linfen City 质量等级 Quality level 综合指数 Comprehensive index 等级含义 Means of level 农业环境污染严重，社会经济发展水平落后，农业生态环境系统的恢复与重建非常困难，生态灾害经常发生 耗与环境污染比较严重，社会经济发展水平相对落后，农业生态环境系统的恢复与重建比较困难，生态灾害较多 农业生态环境系统结
25、构出现一些变化，服务功能有一定程度的退化但尚可维持基本运作，土地退化比较明显，生态 中 0.55 E 0.65 环境受到一定程度的破坏，资源消耗与环境污染较为明显，社会经济发展水平呈现良好趋势，生态灾害时有发生， 农业生态环境系统虽遭破坏但仍可恢复 污染不明显，社会经济发展水平较高，生态灾害不大，且可以得到及时控制和预防 社会经济发展水平高，没有生态灾害，达到自然社会经济协调发展的理想状态 3 结果分析 运用上述评价方法计算临汾市尧都区 2001 2010 年农业生态环境质量综合指数和各评价子系 数据，运用灰色系统 GM(1,1)模型预测未来 5 a 的 值。 表 3）预测过程中经过多次残差序
26、列分析，运 用后验比和小误差概率对模型进行检验，直至满足 预测精度要求为止。 统的综合指数，将各子系统综合指数作为预测基础 表 3 农业生态环境质量评价子系统综合指数预测结果 Table 3 Prediction results of comprehensive index of agricultural eco-environmental quality subsystem 年份 农业自然环境状况 Natural environmental of agriculture 农业生产投入 Agricultural production inputs 农业生态环境响应 Response of ag
27、ricultural eco-environment Year 实际值 Actual value 拟合值 Fitted value 误差 Error/% 质量等级 Quality level 实际值 Actual value 拟合值 Fitted value 误差 Error/% 质量等级 Quality level 实际值 Actual value 拟合值 Fitted value 误差 Error/% 质量等级 Quality level 2001 0.5147 0.5147 差 0.4879 0.4879 差 0.6054 0.6054 中 2002 0.5024 0.5049 0.50
28、48 差 0.5154 0.5404 4.8491 差 0.5783 0.5804 0.3701 中 2003 0.5187 0.5178 0.1724 差 0.5569 0.5708 2.4978 中 0.5421 0.5257 3.0241 差 2004 0.5207 0.5171 0.6990 差 0.6021 0.6029 0.1396 中 0.5328 0.5415 1.6381 差 2005 0.5312 0.5284 0.5326 差 0.6457 0.6369 1.3662 中 0.5874 0.5965 1.545 中 2006 0.5217 0.5225 0.1493 差
29、0.6984 0.6727 3.676 良 0.6214 0.6245 0.5039 中 2007 0.5427 0.5465 0.7031 差 0.7358 0.7106 3.4262 良 0.6421 0.6456 0.5377 中 2008 0.5438 0.5473 0.6373 差 0.7647 0.7506 1.846 良 0.6741 0.6729 0.1799 良 2009 0.5521 0.5521 0.0055 中 0.7847 0.7928 1.0356 良 0.7004 0.6957 0.6658 良 2010 0.5347 0.5314 0.6087 中 0.8097
30、 0.8375 3.427 优 0.7351 0.7206 1.9753 良 2011 0.5501 0.5521 0.3626 中 0.8794 0.8846 0.5913 优 0.7501 0.74203 1.0759 良 2012 0.5671 0.5634 0.6524 中 0.9201 0.9344 1.5542 优 0.7694 0.77208 0.3483 良 2013 0.5765 中 0.9870 优 0.8034 优 2014 0.5915 中 1.0000 优 0.83602 优 2015 0.6088 中 1.0000 优 0.86996 优 P （趋近于） 1.000
31、0； C=0.1867 P （趋近于） 1.0000； C=0.1772 P （趋近于） 1.0000； C=0.1374 232 3.1 农业生态环境质量时间变化 3.1.1 农业生态环境质量总体变化分析 农业工程学报 2014 年 台地在土地总面积占有较大比重，农业生产的自然 条件较为不利。尧都区属于暖温带大陆干旱疾风气 2001 2010 年，临汾市尧都区农业生态环境 质量等级总体呈优化趋势，从表 4 可以看出综合指 数从 0.5352 上升至 0.7044，质量等级由 2001 年的 “ 差 ” 变为 2010 年的 “ 良 ” 。农业生态环境保护 的重要性日益受到全区的重视， “ 汾
32、河流域水污染 防治 ” 等一系列污染防治项目的逐步启动，固体废 弃物无害化处理厂、污水处理厂等环保基础设施相 继建成投入使用，以及农业发展方式的不断转变， 使得全区农业生态环境质量不断好转。但是可以看 出，尧都区农业生态环境质量综合指数仍然处于较 低水平，农业生态环境仍然面临一定压力，土地资 源退化、农业污染和水土流失等问题仍十分严峻。 按照农业生态环境质量的变化趋势，根据预测 结果可知，尧都区 2011 2015 年农业生态环境质 量状况不断优化，不会出现一系列严重的农业生态 环境问题。尧都区不断采取积极措施改善全区的农 业生态环境状况，使得 2015 年农业生态环境质量 等级达到 “ 优
33、” 水平，但是农业生态环境质量综合 指数仍然小于 0.9，表明全区仍然需要采取措施对 农业生态环境质量加以调控和改善。 表 4 农业生态环境质量动态评价结果 Table 4 Dynamic evaluating results of agricultural eco-environmental quality 候，年平均气温较低，年平均降水不足 500 mm， 使得农作物的自然生长条件较差。同时，尧都区土 壤质量较为贫瘠，水资源缺乏，在一定程度上限制 了全区的农业生产能力。可以看出，尧都区农业自 然环境状况较差主要是由于其地理位置和气候条 件决定的，短期内难以明显改善。未来几年，临汾 市尧都区
34、加快转变农业发展方式，致力打造生态农 业，全区将采取一系列积极措施改善农业生态环 境，提升农业生产效益。这一阶段，土壤质量得到 有效改善，水资源得到一定程度的开发，可能会引 起全区农业自然环境状况的一定改善。根据预测结 果可知， 2011 2015 年全区农业自然环境状况有了 微弱改善。 农业生产投入变化分析。 2001 2010 年，尧都 区农业生产投入呈明显的上升趋势，农业生产投入 指数从 0.4879 上升至 0.8097，等级由 2001 年的 “ 差 ” 变为 2010 年的 “ 优 ” 。在社会经济发展的 同时，尧都区持续加大农业生产的投入，加大水利 设施建设和水资源开发力度，加强
35、对农业生产污染 的治理，有效地改善了农业生产的环境效应与生态 价值。可以看出，在尧都区采取的一系列积极措施 作用下，农业生产投入指数显著增加，对于全区农 业生态环境质量的改善具有重要的促进作用。 2011 年份 Year 实际值 Actual value 拟合值 Fitted value 误差 Error/% 质量等级 Quality level 2015 年，随着尧都区农业生产投入的不断加大， 农业生产投入指数进一步增加。依据预测结果可 2001 0.5352 0.5352 差 2002 0.5317 0.5261 1.0528 差 2003 0.5394 0.5456 1.154 差 20
36、04 0.5524 0.5659 2.4373 中 2005 0.5886 0.5869 0.2907 中 2006 0.6146 0.6087 0.9492 中 2007 0.6411 0.6313 1.5138 中 2008 0.6617 0.6548 1.0466 良 2009 0.6799 0.6791 0.1129 良 2010 0.6940 0.7044 1.495 良 2011 0.7278 0.7306 0.3847 良 2012 0.7536 0.7577 0.5441 良 2013 0.7859 良 2014 0.8151 优 2015 0.8454 优 P （趋近于） 1
37、.0000； C=0.1295 3.1.2 农业生态环境质量评价子系统变化分析 农业自然环境状况变化分析。 2001 2010 年， 尧都区农业自然环境状况总体呈稳定趋势，没有发 生明显变化，农业自然环境状况等级处于 “ 差 ” 水 平。尧都区处于泰岳山脉和吕梁山脉之间，丘陵和 知，农业生产投入等级仍然处于 “ 优 ” 水平，但农 业生产投入指数增加至 1（满分）。 农业生态环境响应变化分析。 2001 2010 年， 尧都区农业生态环境响应指数总体呈上升趋势，其 等级由 “ 中 ” 转变为 “ 良 ” 。可以分为 2 个发展阶 段： 2001 2004 年，农业生态环境响应指数呈下降 趋势，
38、这一阶段是尧都区工业化和城市化迅速发展 时期，城市扩张速度加剧，工业污染和农业面源污 染等污染问题日趋严重，不合理地利用方式加剧了 农田退化和水土流失，使得农田大气质量下降，农 灌水污染指数进一步上升，使得农业生态环境面临 严重的水平，导致农业生态环境响应指数不断降 低，其等级由 “ 中 ” 退化为 “ 差 ” ； 2005 2010 年， 农业生态环境响应指数不断上升，随着尧都区生态 功能区划和土地利用总体规划的逐步实施，严格地 限制了土地利用方式，缓解了人类活动对农业生态 环境的破坏，随着社会经济发展水平的提高，农业 污染防治和生态防护的投入持续加大，极大地缓和 了全区农业生态环境面临的威
39、胁，农业生态环境响 应指数不断上升，其等级由 “ 中 ” 变为 “ 优 ” 。 第 5 期 高 奇等：县域农业生态环境质量动态评价及预测 233 3.2 农业生态环境空间分异 以尧都区下辖的乡镇为基本评价单元，按照上 述评价方法对尧都区各乡镇的农业生态环境质量 进行分析。以 2010 年为例，尧都区农业生态环境 质量等级处于 “ 良 ” 状态，但全区各乡镇的农业生 态环境质量存在明显的空间差异。尧都区南部的贺 家庄乡农业生态环境质量是 “ 劣 ” ，该乡镇靠近山 区，社会经济发展落后，农业生产方式落后，土地 质量贫瘠，农业污染较为严重，生态环保措施难以 落实，表现出该区域农业生态环境存在严重的
40、威 胁。县底镇、大阳镇和一平垣乡的农业生态环境质 量处于 “ 差 ” 水平，这 3 个乡镇处于尧都区外围， 受到中心城区的经济辐射较小，社会经济发展相对 较落后，资源消耗与环境污染较为严重，农业生产 效率较低，农业生态环境破坏较为严重，亟待恢复。 汾河办事处、城区等处于中部的乡镇农业生态环境 质量等级处于 “ 中 ” 水平，该区域社会经济发展水 平较高，环保投资率较高，生态防护措施较为完善， 但是该区域建设用地比重较大，人口密度大，工业 废弃物多，对农业生态环境产生一定不良影响。乔 李镇、段店乡等乡镇处于中心城区的外围，社会经 济发展水平较高，农业环保投入较高，生态环境状 况良好，农业生态环境
41、质量形势良好，处于 “ 良 ” 水平。枕头乡、金殿镇等乡镇农业生态环境形势处 于全区内最优水平，质量等级属于 “ 优 ” 状态，可 以看出该区域农业生产投入高，且农业生态环境响 应指数较高。 通过对比 2010 年和 2015 年的农业生态环境质 量空间分布图可知，尧都区农业生态环境质量空间 演化显著，总体呈优化趋势。处于尧都区外围的一 平垣乡、河底乡、贺家庄乡等乡镇随着区域整体经 济发展水平的提高，不断加强农业科技投入，加大 环保力度，农业生态环境状况不断好转，质量等级 分别从 “ 差 ” 、 “ 中 ” 和 “ 劣 ” 转变为 “ 良 ” 、 “ 良 ” 和 “ 差 ” 。尧庙镇和贾得乡处
42、于中心城区的 外围，原有的社会经济发展水平很高，随着生态环 境的优化和农业发展方式的调整，农业生态环境形 势 更 加 完 善 ， 到 2015 年 该 区 域 质 量 等 级 到 达 “ 优 ” 。城区、尧庙镇等处于中部乡镇由于承担着 区域大部分的经济发展指标，尽管采取了优化生态 环境的措施，加大农业生态维护投入，但是农业生 态环境仍然面临一定的压力，其质量等级仍然保持 在原有的 “ 中 ” 或 “ 良 ” 水平。 图 1 尧都区 2010 年农业生态环境质量分布图 Fig.1 Spatial distribution of agricultural eco-environmental qua
43、lity in Yaodu District in 2010 234 农业工程学报 2014 年 图 2 尧都区 2015 年农业生态环境质量预测分布图 Fig.2 Predicted distribution of agricultural eco-environmental quality in Yaodu District in 2015 4 讨 论 通过动态评价过程可以看出，农业生产投入子 系统对农业生态环境质量的变化影响最大，表明了 人类活动对农业生态环境质量变化的显著影响。农 业自然环境状况是农业生态环境的重要组成部分， 但是由于受到地理位置、气候条件等自然因素的限 制，短期内难以显著改变。农业生态环境响应可以 看作是在自然条件和人类活动的共同影响下，农业