基于欧氏距离法的农业可持续发展评价——以重庆秦巴片区为例

王 芊 杨世琦

（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 北京 100081）

可持续发展是一种环境友好的发展方式，旨在确保人类公平地占用地球资源，不影响到子孙后代发展的权利，包括了经济、社会和生态发展，融合考虑了文明进程与自然支撑体系[1]。生态指标能够反映生态系统的总体特征，且易于监测，使其在可持续发展评价研究中得到了广泛的运用。选取生态指标应遵循系统性、动态性、科学性、可量化性、区域性等原则[2-3]。目前常用的研究思路是对多目标开展综合评分，如线性回归法、模糊集理论法和人工神经网络评价法[4-6]。指标权重的确定多通过指标得分矩阵的特征值和特征向量或整合分析指标变异信息，如层次分析法、因子分析法和欧氏距离法[7-10]。欧氏距离法具有算法简单、机理明确、易于理解等优点，在我国西北地区的宁夏吴忠市、甘肃镇原县已得到了应用，计算出了农业可持续发展的长年变化趋势[11]。本文运用该方法计算出了不同县区的农业可持续发展指数（ASDI），以进一步挖掘其在区分不同地点间可持续发展程度差异的潜力。农业生态经济系统是多元复合系统，实现农业生态系统与农业经济系统间的协调发展是现代农业可持续发展的根本任务[12]，本文探讨了协调度（MHC）对农业可持续发展的影响。

一、研究区域概况

重庆秦巴片区（QBACQ）包括渝东北部的万州区、开州区、城口县、云阳县、奉节县、巫山县和巫溪县共7县区，位于渝川陕鄂四省（市）交界区域，地处长江上游的三峡库区，属于亚热带季风气候。渝东北区集大库区、大山区、大农业于一身，扶贫攻坚任务重，面源污染问题突出，现代农业基础条件差。

二、研究方法

本文在前人所构建的评价指标体系基础上[10]，对零系统（SZ，所有指标数据均为0）、目标系统（SG）和中间系统的数据开展标准化处理，定量计算各中间系统的相对位置，经归一化及逆向处理后可得出ASDI。通过将原方法中的标准差转变为变异系数（CV），可消除单位量纲的影响。核心方法如下：

式中，di，G代表各县区系统i与SG之间的欧氏距离；x为各评价指标的标准化值；k代表评价指标，共有16个评价指标（n）；i代表零系数、目标系数及各县区系统，共有9个系统（m）。CVk为指标k在9个系统内的变异系数，通过标准差除以平均值得出。1/CVk可视为各指标的权重因子。

各县区的协调度（MHC）[13]的计算方法如下：

三、指标体系构建

按农业生产与粮食安全、农业资源与环境生态、人口与社会等3个子系统，共筛选了16个指标。通过以下方法将指标原始值转变成评价值。

对于氮、磷肥及农药施用强度指标，当原始数据（A）介于目标值与2倍目标值（2G）之间时，按2倍目标值与原始数据之差处理（2G-A）。超过2倍目标值的，按0处理。其他指标超出目标值时 按目标值计。

表1 农业可持续发展评价指标框架及目标系统指标值

四、案例研究

7县区的2014年的ASDI值处于0.548～0.674之间，城口和云阳2县的ASDI值均低于0.6，按评定标准划为低可持续发展水平。万州、奉节、巫山、巫溪和开州的ASDI值高于0.6，低于0.8，划为中可持续发展水平。开州ASDI值最高，万州区居中。7县区协调度（MHC）介于0.21～0.47之间，ASDI与MHC相关性很高，相关系数达0.983（P〈0.001）。

图1 2014年重庆秦巴片区7县区农业可持续发展指数和协调度

如表2所示，农业生产与粮食安全子系统的原始数据均值低于目标值，钾肥施用强度（23 kg·hm-2）仅为目标值的38.7%，人均粮食量与目标值较为接近。农业资源、环境生态和人口社会子系统内多为比例指标，指标只有唯一值（标准差为0），如土壤有机质、秸秆还田率、畜禽粪便还田率、减施增效农作面积比、测土配方面积比和劳动力大专以上学历等6个指标，仅指示7县区的整体水平，且低于目标值的50%。农业生产与粮食安全、人口与社会子系统内的8个指标的权重因子相对较低，平均值为1.72。农业资源与生态环境组的指标权重相对较高，平均值为2.15。表中还列出了零系统、目标系统和万州区（SWZ）的标准化值与欧式距离值。

表2 2014年重庆秦巴片区评价指标分析

图2 2017年各县区的主要指标相对于2014年的增长率

结合2017年7县区的化肥施用强度（折纯量合计）、农药施用强度、人均粮食量、农村居民人均可支配收入4个指标分析了对近年来的农业可持续发展的影响，其他指标可认为在短期内变化不大。如图2所示，2017年各指标的区域平均值均实现正增长，以农村居民可支配收入增长率最高，达到30%以上。其余指标略有增长，增幅不大。农村居民可支配收入和人均粮食量指标的县区间增幅差异较小，化肥、农药施用强度指标的区县间差异较大，尤以农药明显。云阳县的农药、化肥施用强度增幅均为最高，分别超过了30%、20%。因而2017年区域ASDI和MHC将有一定程度的提升，尤以云阳县的提升最显著，其余各县区间的指标排名增长变化差异不明显。

结语

2014年重庆秦巴片区各县区ASDI值介于0.548～0.674之间，总体上属于中低可持续发展水平。化肥投入水平偏低，以钾肥最低，农业环保技术的应用面积不高。7县区以开州、巫溪、巫山的ASDI最高，奉节、万州ASDI居中，城口和云阳相对较低。MHC与ASDI保持相近的变化趋势。2017年各县区指标值与2014年总体相似，呈一定程度的增长，云阳县的ASDI与MHC提升较为明显。

评价农业可持续发展水平，既取决于经济、生态环境、社会3大子系统的评价指标的高低，也受到系统内各指标的协调发展的影响。应充分发挥农业技术创新的居间链接作用，不断加强子系统间的优势互补，强化可持续发展的内生增长动力。要出台财税金融、土地流转和市场销售等惠农政策，提高农民的社会保障水平，扶持新型市场经营主体，实现农业供给侧结构优化。强化生态保护的优先发展定位，优化区域内一二三产业布局，扶持特色优势产业，通过创新驱动来破除体制机制壁垒，探索出一条符合实际情况的农业可持续发展之路。