東北地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)域劃分指標(biāo)體系研究

東北地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)域劃分指標(biāo)體系研究

20世紀(jì)70年代，美國(guó)土壤科學(xué)家阿爾伯韋奇首次提出了“生態(tài)農(nóng)業(yè)”的概念。而后有許多學(xué)者對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)進(jìn)行了研究,建立了不同的學(xué)派,共同觀點(diǎn)是主張不用農(nóng)藥、化肥、機(jī)械等外部投入的非集約化農(nóng)業(yè)技術(shù)路線(xiàn)。1980年代初,我國(guó)學(xué)者在結(jié)合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù),資源培育和高效利用融為一體的新型綜合農(nóng)業(yè)體系。東北地區(qū)是我國(guó)最大的商品糧基地,是中國(guó)糧食安全的“穩(wěn)壓器”。一直以來(lái),東北地區(qū)走的是“高投入、高產(chǎn)出、高能耗、高污染”的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,這種掠奪式的農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)模式導(dǎo)致大面積水土流失、土地沙化、鹽堿化、草地林地退化、耕地面積縮小等一系列的環(huán)境問(wèn)題,不僅嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,同時(shí)也在一定程度上影響了整個(gè)東北區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本研究基于層次聚類(lèi)分析方法,把區(qū)劃理論、區(qū)劃依據(jù)與東北生態(tài)農(nóng)業(yè)的具體現(xiàn)狀相結(jié)合,對(duì)整個(gè)東北地區(qū)進(jìn)行創(chuàng)新性的生態(tài)分區(qū),為東北地區(qū)各分區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)方向和發(fā)展模式提供有價(jià)值的參考。1構(gòu)建東北生態(tài)農(nóng)業(yè)地區(qū)劃分指標(biāo)體系1.1東北生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)的劃分原則1.1.1生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的結(jié)構(gòu)和功能生態(tài)關(guān)系是生態(tài)系統(tǒng)中各生物組成成分間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)關(guān)系。生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)人工的生態(tài)系統(tǒng),也有其特定的結(jié)構(gòu)和功能,其中各個(gè)組成成分以及它們之間的關(guān)系是人為設(shè)定的,人為設(shè)定的成功與否,直接關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的程度,并最終影響經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的發(fā)揮。不同的生態(tài)條件下,采用的生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式是不同的,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能必然有所不同。在生產(chǎn)實(shí)踐中,經(jīng)常采用增加食物鏈長(zhǎng)度及數(shù)量的方法來(lái)提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境資源的利用率。因此,在進(jìn)行生態(tài)農(nóng)業(yè)分區(qū)時(shí)要充分考慮不同地域生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的各種不同的生態(tài)關(guān)系。1.1.2區(qū)域單元差異性最大化一致性原則要求在劃分出的農(nóng)業(yè)區(qū)域內(nèi)必須注意其內(nèi)部各單元間的一致性,包括自然資源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)及發(fā)展方向、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等。要求區(qū)域間差異最大化和區(qū)域內(nèi)各單元差異最小化。當(dāng)然,不存在完全相同的生態(tài)環(huán)境單元,一致性是指在“一定水平”上的相似,因此也稱(chēng)為“相對(duì)一致性原則”。至于保持多大相似程度,則要根據(jù)區(qū)劃目的、分區(qū)對(duì)象、區(qū)域分異程度、分區(qū)等級(jí)體系等因素確定。1.1.3綜合性原則農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),在進(jìn)行區(qū)劃時(shí)必須全面考慮構(gòu)成生態(tài)環(huán)境的各種要素及其綜合特征的相似性和差異性。使用綜合性原則,目的是要保證所劃分出的區(qū)域是一種具有自身特點(diǎn)的綜合體。在綜合分析的基礎(chǔ)上,再確定區(qū)域分異的主導(dǎo)因素。主導(dǎo)因素原則強(qiáng)調(diào)選取反映區(qū)域分異主導(dǎo)因素的主要指標(biāo)作為確定區(qū)域劃分的主要根據(jù)。1.1.4共同支配原則這一原則要求劃分出的區(qū)域是連續(xù)的地域單元,不能有空間上存在于某區(qū)域之外,但又屬于該區(qū)的分區(qū)單元。1.1.5經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象研究中的區(qū)劃在許多自然地理區(qū)劃中,行政區(qū)劃作為一個(gè)“人為”的現(xiàn)象。是許多地理學(xué)家在進(jìn)行研究時(shí)不予以考慮的。但在許多經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的研究中,行政區(qū)劃往往占有重要的位置。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是在自然過(guò)程和人類(lèi)社會(huì)雙重作用之下進(jìn)行的,因此,在進(jìn)行區(qū)劃時(shí)應(yīng)該盡量保持行政界線(xiàn)的完整,便于正確的管理和規(guī)劃,避免產(chǎn)生糾紛。由于本文研究范圍較大,同時(shí)又考慮到絕大多數(shù)縣市生態(tài)環(huán)境條件存在明顯的差異,因而首先考慮保持縣級(jí)行政范圍的完整性。1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立根據(jù)以上原則,結(jié)合東北地區(qū)的實(shí)際情況,突出東北地區(qū)的氣候、地貌、土壤、植被等自然環(huán)境分異的特點(diǎn)、人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈程度對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響以及數(shù)據(jù)的可得性與可靠性,從自然條件、生態(tài)條件以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等三方面設(shè)計(jì)東北地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如下(表1)。為了消除不同量綱之間的差別,使不同指標(biāo)之間可以相互加和,對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)采用最大值無(wú)量綱化處理,公式如下:f(xi)=xi/Max(xi)若xi為正作用指標(biāo)式中:Max(xi)、Min(xi)分別為指標(biāo)xi的最小值和最大值。2聚類(lèi)分析方法層次聚類(lèi)分析法是聚類(lèi)分析法中比較常用的一種重要方法,是對(duì)一組樣本或變量進(jìn)行層層分類(lèi)的多元統(tǒng)計(jì)分析方法?；舅枷胧?首先在聚類(lèi)分析的開(kāi)始,每個(gè)樣本自成一類(lèi);然后,按照某種方法度量所有樣本之間的親疏程度,并把其中最親密或者最相似的樣本首先聚成一小類(lèi);接下來(lái),度量剩余的樣本和小類(lèi)間的親疏程度,并將當(dāng)前最親密的樣本或小類(lèi)再聚成一類(lèi);再接下來(lái),再度量剩余的樣本和小類(lèi)(或小類(lèi)和小類(lèi))間的親疏程度,并將當(dāng)前最親密的樣本或小類(lèi)再聚成一類(lèi);如此反復(fù),直到所有樣本聚成一類(lèi)為止。對(duì)樣本距離測(cè)度方法是采用歐氏距離(EuclideanDistance),即兩樣本(x,y)之間的距離是各樣本每個(gè)變量值之差的平方和的平方根(k個(gè)變量)。運(yùn)用層次聚類(lèi)分析方法進(jìn)行東北地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)劃的具體路線(xiàn)如下:(1)根據(jù)東北地區(qū)平原、丘陵、山區(qū)分布特征,光、熱、水、土等自然資源不同組合以及農(nóng)林牧副漁發(fā)展水平,較均勻地選擇了41個(gè)單元(縣、市)作為一級(jí)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)劃分的代表樣點(diǎn),在定性和定量基礎(chǔ)上,將樣本粗分為K類(lèi),計(jì)算每一類(lèi)的聚類(lèi)中心,區(qū)劃結(jié)果見(jiàn)表2。(2)應(yīng)用歐式距離模型:EUCLID(x,y)=∑(xi-yi)2。計(jì)算其他各縣市到聚類(lèi)中心的距離,根據(jù)判別函數(shù)逐個(gè)將各縣市樣本歸入與其距離最近的聚類(lèi)中心。(3)計(jì)算新類(lèi)別的聚類(lèi)中心,如果與原聚類(lèi)中心相近,則聚類(lèi)完成,否則回到第二步重新進(jìn)行。計(jì)算結(jié)果最終形成東北地區(qū)二級(jí)生態(tài)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀地域結(jié)構(gòu)(表3):3評(píng)價(jià)結(jié)果分析3.1各區(qū)域的劃分東北地區(qū)比較穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)分界線(xiàn)有:(1)東北、北部山區(qū)與半山區(qū)之間以及半山區(qū)與中部平原之間的分界線(xiàn);(2)中部平原和西部半干旱區(qū)之間的分界線(xiàn);(3)三江平原分界線(xiàn)以及以熱量為主導(dǎo)因素南北分異的暖溫帶、溫帶和寒溫帶的分界線(xiàn)。由這幾條分界線(xiàn)可以把整個(gè)東北區(qū)域大致分為東部山區(qū)—半山區(qū)農(nóng)業(yè)區(qū)、北部農(nóng)業(yè)區(qū)、三江平原農(nóng)業(yè)區(qū)、中部平原農(nóng)業(yè)區(qū)、西部半干旱農(nóng)業(yè)區(qū)、南部農(nóng)業(yè)區(qū)。其中北部生態(tài)區(qū)由大、小興安嶺地區(qū)和小興安嶺南部過(guò)渡區(qū)共同組成。這與由層次聚類(lèi)法劃分的東北生態(tài)農(nóng)業(yè)劃分基本一致。3.2農(nóng)業(yè)區(qū)域的劃分東部生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)主要指東北地區(qū)東部的長(zhǎng)白山區(qū),是山區(qū)、半山區(qū)林、糧、藥混作生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。三江生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)主要是三江平原地區(qū),是以農(nóng)為主的農(nóng)林綜合生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。中部生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)主要是指東北平原主體區(qū)域,擁有自然肥力高,土層厚的黑土層,這為種植業(yè)的大規(guī)模經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了良好的自然條件。北部生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)是指黑龍江北部的大小興安嶺山區(qū)及部分周邊地區(qū),為我國(guó)獨(dú)有的溫寒帶冷涼濕潤(rùn)或半濕潤(rùn)林區(qū)氣候,是典型的冷涼生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。南部生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)主要指遼東半島以及遼河三角洲等地區(qū),是多雨漁、果、糧復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。西部生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)主要包括黑龍江三省西部地區(qū)和蒙東地區(qū),是半干旱生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。4實(shí)施農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理,突出發(fā)展農(nóng)業(yè)資源東北的振興絕對(duì)是繞不過(guò)農(nóng)業(yè)的復(fù)興。作為全國(guó)最大的商品糧基地,東北農(nóng)業(yè)發(fā)展不僅要面臨來(lái)自生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),而且還將經(jīng)受日益嚴(yán)峻的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)所帶來(lái)的壓力。只有充分發(fā)揮地域生態(tài)優(yōu)勢(shì),打破國(guó)際農(nóng)業(yè)貿(mào)易綠色壁壘,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整,才能把東北地區(qū)建成我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品基地,率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,這也是東北地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。第一,發(fā)揮區(qū)域生態(tài)優(yōu)勢(shì),實(shí)施農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理。東北地區(qū)土地、水、森林資源比較豐富,地貌和氣候差異比較大,導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境多樣,具有突出的區(qū)域組合優(yōu)勢(shì),開(kāi)展農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理,運(yùn)用生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程原理和方法,對(duì)東北區(qū)進(jìn)行整體化及層層優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證糧食生產(chǎn)的同時(shí),使農(nóng)、林、牧、副、漁協(xié)調(diào)發(fā)展,把自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)建立在和諧與穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)之上,對(duì)于東北地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。第二,充分利用自然資源,發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)。雖然東北地區(qū)農(nóng)業(yè)自然資源十分豐富,但卻存在著資源利用不合理的問(wèn)題,嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,因而在深度和廣度上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)自然資源潛力,發(fā)展集約、高效農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)是東北生態(tài)農(nóng)業(yè)的一個(gè)首要問(wèn)題。建立起具有相當(dāng)規(guī)模的專(zhuān)業(yè)化、區(qū)