农村生态环境变迁规律分析

农村生态环境是一个巨大综合的复杂系统，包含了影响人类生存与发展的水资源、土地资源、生物资源以及气候资源等多个方面，关系到社会和经济持续发展。两型社会建设试验区农村生态环境的变迁规律分析主要是基于农村生态环境变迁的影响因素和各个驱动因子，并通过对历年影响因素对于试验区农村生态环境的影响程度的综合评分，得出农村生态环境变迁规律。

一、农村生态环境变迁的指标体系

两型社会建设试验区农村生态环境变迁的指标体系主要以生态环境变迁驱动因子为基础，针对各个因子的特征和所包含的内容，并根据指标数据的可获得性和指标的代表性来建立。主要包含五大类因子：气候变化因子（包括平均气温和平均降水量）、人口与生活因子（农村人口、农村生活日均用水量和生活垃圾排放量）、农业技术进步因子（机耕面积、农业机械总动力、有效灌溉面积和农村用电量）、农户生产经营因子（农林牧渔业生产总值、农业从业人员、农业人均纯收入、化肥折纯量、农药使用量和农膜使用量）、工业生产因子（工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废弃物排放量）。其中地形地貌因子由于数据的可获得性及其自身缓慢演化的特征则未被采纳进来。具体指标及原始数据如表5－1所示。

二、农村生态环境变迁的熵值法运用

（一）熵值法基本原理

本书主要运用熵值法对两型社会建设试验区农村生态环境变迁规律进行分析，由于需要对每个因子对于每一年的农村生态环境影响程度进行评价，因此，在进行评价时，必须按照一定的标准或方法来确定各指标的权数。熵是源于热力学的一个物理概念，后由申农引入信息论，现已广泛运用于社会经济等领域相关问题的研究。在信息论中，熵是系统无序程度的度量，信息则是系统有序程度的度量，两者绝对值相等，符号相反。某项指标的指标值变异程度越大，熵值越小，该指标提供的信息量越大，该指标的权重也应越大；反之，某项指标的指标值变异程度越小，熵值越大，该指标提供的信息量越小，该指标的权重也越小。因此，可以根据各项指标值的变异程度，利用熵值来确定指标权重，为综合评价提供科学依据。一般认为，熵值法能够深刻地反映出指标信息熵值的效用价值，其给出的指标权重比德尔斐法和层次分析法有更高的可信度。

假设有m个待评样本、n项评价指标，形成原始指标数据矩阵X＝｛xij｝m×n（0≤i≤m，0≤j≤n），则xij为第i个待评样本第j个指标的指标值（表5－1）。

表5－1 试验区农村生态环境变迁指标体系表

熵值法的计算步骤如下。

第一，原始数据无量纲正向化处理。假设评价指标的j的理想值为xj＊。对于正向指标，xj＊越大越好，记为xj＊max；对于逆向指标，xj＊越小越好，记为xj＊min。评价指标的理想值可以从初始数据矩阵X中找到。定义xij＊为xij对于xj＊的接近度。对于正向指标，xij＊＝xij／xj＊max；对于逆向指标，xij＊＝xj＊min／xij。定义比重矩阵：Y＝｛yij｝m×n，其中yij＝xij＊／Σxij＊，0≤yij≤1。

第二，计算评价指标的熵值。以正向化矩阵的指标值为基础，计算公式为：

其中：k＝1／lnmm为样本个数。

第三，计算评价指标的差异性系数。计算公式为：

第四，定义评价指标的权重计算公式为

第五，计算样本的评价值。

用第j项指标权重wj与比重矩阵中第i个样本第j项评价指标yij的乘积作为的评价值，定义fij＝wjyij＊100，第i个样本的评价值fi＝Σfij。

（二）熵值法综合运用

1．计算正向化矩阵及比重矩阵

根据指标体系原始数据进行无量纲正向化处理，其中所有指标中正向指标包括平均气温、平均降水量、机耕面积、农业机械总动力、有效灌溉面积和农村用电量、农林牧渔业生产总值、农业从业人员和农业人均纯收入，逆向指标包括农村人口、农村生活日均用水量、生活垃圾排放量、化肥折纯量、农药使用量、农膜使用量、工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废弃物排放量。采用相应的指标正向化公式，得到无量纲正向化矩阵如表5－2所示。

表5－2 试验区农村生态环境变迁指标无量纲正向化数据表

续表5－2

根据无量纲正向化矩阵可计算得到比重矩阵表，如表5－3所示。

表5－3 试验区农村生态环境变迁指标比重矩阵表

续表5－3

2．计算熵值、差异性系数以及各指标权重

运用熵值法得到农村生态环境变迁分析各指标权重值和差异性系数，如表5－4所示。

表5－4 试验区农村生态环境变迁驱动因子权重表

3．计算样本评价值

根据公式计算农村生态环境变迁各个样本的各项因子得分以及综合得分，如表5－5所示。

表5－5 试验区农村生态环境变迁驱动因子得分表

三、农村生态环境变迁规律揭示

根据综合运用熵值法得到的关于两型社会建设试验区农村生态环境变迁驱动因子得分表，可得到以下气候变化因子和人口与生活因子得分图（图5－6），农业技术进步因子、农户生产经营因子和工业生产因子得分以及综合得分图如图5－7、图5－8所示。

图5－6 气候变化因子和人口与生活因子得分图

图5－7 农业技术进步因子、农户生产经营因子和工业生产因子得分图

图5－8 综合得分图

从综合得分方面来看，2000年、2010年两型社会建设试验区农村生态环境质量呈现的变迁规律是2000—2001年有微小下降，从2002—2004年有小幅度提升，基本保持在相同水平。虽然2005年“十一五”规划纲要提出社会主义新农村建设，但从图中发现2005—2006年，农村生态环境质量有微小下降，直到2006年底出现拐点，说明社会主义新农村建设存在滞后效应。但随着新农村建设理念的逐渐深入，从2007年开始农村生态环境质量提升，同时，随着两型社会建设配套综合改革试验区的批准，2008年农村生态环境质量提升了17．3%，效果得到了进一步加强，之后提升脚步虽有所放缓但总体上呈持续上升趋势。从2006拐点出现直至2010年，农村生态环境质量一直呈现出上升趋势，平均年增长率为16．9%，说明试验区农村生态环境保护工作的成效已经显现。

从各类因子方面看，通过对农村生态环境变迁5类因子的熵值法分析，两型社会建设试验区武汉城市圈和长株潭城市群农村生态环境气候变化因子权重只占0．022，2000—2010年在气候变化方面相对不大，基本保持在同一水平，说明气温变化和降水量变化对农村生态环境变迁影响较小。由于是从年平均气温和年平均降水量考虑分析，所以每年得分水平较为一致。在实际数据调查中发现，其实从每一年不同季节来看，气温昼夜温差较大，而降水量也有汛期和干旱期的区别，对于农业生产环境影响较大，这就要求政府对治理自然灾害引起的农村生态环境问题高度重视。

从人口和生活因子方面看，其权重占到0．102，对农村生态环境变迁有一定影响，试验区在2000—2010年间的人口和生活因子得分有明显下降的趋势。虽然农村人口数量随着城市化进程的加快有所减少，然而随着生活水平的提高，农村居民生活用水以及其他物资消耗在日益增加，随之而来的生活污水和生活垃圾排放量也相应增加。研究表明，农村生活垃圾排放量权重占人口与生活因子中的0．076，说明生活垃圾污染已经威胁到农村生态环境，同时，也从侧面反映了农村生态环保宣传力度以及宣传效果并不理想，农村居民的环保意识有待于进一步加强。农村生活垃圾排放量增加了农村生态环境污染负荷，使得农村人口与生活因子成为了农村两型社会建设的一大阻碍，这对于农村生活污染问题的处理提出了挑战。

从农业技术进步因子方面看，其权重占0．211，对农村生态环境变迁有较大影响，在2000—2010年整体上有一个缓慢提升的过程，整个过程得分增加了1．14倍，并且呈继续增长的趋势。这说明农业技术进步给生态环境质量的提高带来了正面效应，而随着农田水利化、机械化和电气化水平的提高，特别是机耕、农业机械运作以及电气化设施使用在权重上占到了0．077、0．063和0．071，表明了现代农业先进技术在农业生产过程中扮演了至关重要的角色，同时也对农村生态环境的保护做出了较大的贡献，需要进一步保持。

从农户生产经营因子方面看，其权重占0．363，对农村生态环境变迁有重大影响，得分值在2000—2003年基本保持在同一水平，到2004年有一个小幅度提升，而从2005年、2006年有一个下降的趋势，直到2007年开始，得分值显著提升，从2006年的0．187提升至0．337，提高了80．4%。这说明从2006年新农村建设开始以及2007年两型社会建设配套改革试验区正式建立之后，农村生态环境质量有一个比较大的改变，政策的实施对农村生态环境具有较大的正面效应。其中农林牧渔业生产总值以及农户年平均收入在权重上占据较大比例，分别为0．152和0．136，表明农村经济发展从整体上与农村生态环境协调发展，对农村生态环境变迁具有正面效应。然而从数据分析中发现，农户生产经营行为对生态环境影响较大的主要集中在农资污染上，其生产中仍然在较大程度上依赖于化肥、农药以及地膜的使用，这对于生态环境质量的提升造成了阻碍。

从工业生产因子方面看，农村工业化发展无疑对农村生态环境产生了较大的影响，其权重占0．302，对农村生态环境变迁具有重大影响。整体上看，从2000—2006年，得分值呈下降趋势，降低了23．2%，直到从2007年开始，农村工业生产因子得分值有显著提升，即从0．123提升至0．263，说明两型社会建设在农村工业化发展对农村生态环境转嫁污染方面有了较大程度的改善，主要体现在工业固体废弃物排放量的降低方面，其权重值达0．199，对农村生态环境的改善具有重要作用。然而从工业生产主要污染物来看，虽然工业固体废弃物以及工业废水排放数量呈减少趋势，但是工业废气排放量却逐年上涨，这就要求着重加强对工业废气的处理。

两型社会建设试验区农村生态环境保护工作是一项非常复杂的任务，武汉城市圈和长株潭城市群应在保证农村经济稳步增长的同时，努力使农村生态环境承载力得到进一步提升，从而继续为农村经济发展提供空间，形成良性循环。

【注释】

[1]降水距平百分率反映了某一时段降水与同期平均状态的偏离程度。