农村生态环境指标体系的构建与评价

曹连海,郝仕龙,陈南祥

（华北水利水电学院资源与环境学院,郑州 450011）

随着我国农村经济的发展,生态环境也面临着日趋恶化的危机。“许多乡村特别是乡镇企业发达地区和开发项目比较多的地区,很难找到‘一块净土'、‘一方净水'。”[1]在很多农村的沟渠河道正遭受着工业废弃水和生活垃圾污染的同时,水土流失尚未得到有效控制,边治理边破坏的现象依然存在,目前全国还有200多万平方公里的水土流失区亟待治理,任务十分艰巨。环境污染也逐步加重,植被严重破坏、水土流失日趋严重,水资源的缺乏与污染令人担忧。环境问题已成为我国21世纪农村经济发展的重要制约因素。虽然国内在生态环境方面的研究较多[2-3],但多偏重于城市或工程项目的生态环境研究,对于农村生态环境的研究要么偏重于治理,要么侧重于管理,而对农村生态环境的评价较少涉及。

农村生态环境评价是依据一定的标准和方法对农村地区生态环境所处状态的一种整体性描述,它是客观的,不以评价者的主观意志为转移的,生态环境系统也是复杂的系统,它的影响因素包括自然因素、经济因素和社会因素,所以指标的选取应涵盖这三个因素,同时在确定生态环境评价指标体系时应充分考虑到生态环境的服务功能和健康诊断评价。

本文利用层次分析法[4],从农村生态系统的空间结构、生态功能和协调度三个方面来构建指标体系;利用主成分分析法确定各级指标的权重,并以新密市为例,评价新密市农村生态环境状况,利用评价结果,探讨各乡镇提高生态化程度的方向。

1 指标体系的构建

农村生态环境系统是一个大系统,包含的因子极多,对它进行生态评价必须选择若干因子作为评价指标。但不管确定哪些指标都必须围绕生态区域的建设规律来进行,一个符合生态规律的农村地区应该具备结构合理、功能高效和关系协调的条件。因此农村生态环境指标体系的确定应从农村生态系统的空间结构、生态功能和协调度三个方面来构建指标体系。

农村生态环境系统是一个多属性、多层次的子组织系统,其指标体系的建立在科学上属于复杂系统的多属性评判问题。它不是一维简单的物理量,而是一个包括物理因素、社会因素及心理因素在内的,由众多属性组成的多维多层向量。

指标体系的构建主要采用层次分析方法,首先确定社会主义新农村生态环境评价的主要方面,然后分解为能体现该指标的亚指标,按此原则再次进行分解,直到最底层的单项评价指标。在这里构建了一个三层次的生态环境评价指标结构的框架,一级指标有结构、功能和协调度三方面组成。二级指标是根据前述评价指标选择原则,选择若干因子所组成;三级指标又是在二级指标下选择若干因子组成整个评价指标体系。它们的最高级(0级)综合指标为生态环境综合指数(ECI),用以评价农村地区的生态化程度。

由于农村生态环境系统的结构、功能和协调度都是许多因子组成的,其中有些因子可以定量并且容易定量,而有些因子是难以定量或者说是难以取得定量数据的。因此,对二级指标,特别是三级指标的选择只能根据评价指标建立的原则加以选择,不可避免地存在着不完备的缺陷。随着对农村生态环境系统研究的深入以及统计资料的不断完备,对二级指标,特别是三级指标还可以进行不断修改和补充。

对农村生态环境评价离不开对各项评价指标标准值的确定,为了适应当前评价的要求,指标的标准值确定采用几个途径:①凡已有国家标准的或国际标准的指标尽量采用规定的标准值;②参考国内或国外具有良好农村生态环境的现状值作为指标值;③依据现有的环境与社会、经济协调发展的理论量化确定标准值;④参考现有的文献资料确定;⑤对那些目前统计数据不十分完整,但在指标体系中又十分重要的指标,在缺乏有关指标统计前,暂用类似指标代替。本文建立的指标体系及其标准值见表1。

2 权重的确定

社会主义新农村生态环境评价指标体系涉及自然、社会、经济等多个复杂因素。各个因素对新农村生态环境质量的影响程度各不相同。只有准确地确定出各个指标的权重值才能科学地评价生态环境质量。有关综合评价中指标权重的确定方法,目前已取得较多研究成果,根据确定途径,大致可分为两类:一类是基于决策者的经验和偏好,通过各指标属性进行比较而赋权的方法,称为主观赋权法,如专家调研法(Delphi法)、层次分析法(AHP法)、环比评分法、二项系数法等;另一类是基于相应属性指标的数据关系确定权重的方法,称为客观赋权法,如主成分分析法、因子分析法、熵值法、物元分析法、灰色关联度法、模糊聚类法、人工智能算法、粗糙集理论算法、云模型方法等[5-6]。本文采用主成分分析法确定指标的权重。

3 生态环境综合指数的计算

3.1 三级指标指数的计算

三级指标指数是社会主义生态环境综合评价指标体系的基础,其计算公式如下:

当指标数值越大越好时,

当指标数值越小越好时,

式中:Qi——三级指标i的指数值;Si——三级指标i的标准值;Ci——评价农村地区三级指标i的现状值;maxS——指标i的最大值值乘以1.05;minS——指标i的最小值值除以1.05。

3.2 二级指标指数的计算

二级指标指数是根据所属各三级指标指数乘以各自的权重后,进行加和。其计算公式如下:

式中:Vi——二级指标i的指数值;Qi——三级指标i的指数值;λi——该级指标下三级指标i的权重;m——该二级指标所属三级指标的项数。

3.3 一级指标指数的计算

一级指标指数的计算是将其所属的二级指数乘以各自的权重后,进行加和。其计算公式如下:

式中:Ui——一级指标i的指数值;Vi——该一级指标下二级指标i的指数值;Wi——该一级指标下二级指标i的权重;n——该一级指标下所属二级指标的个数。

3.4 生态环境综合指标的计算

采用加权叠加的方法,将个一级指标乘以各自的权重,再进行一次求和,得到生态环境综合指数(ECI),其计算公式如下:

式中:Ui——一级指标i的指数值;Wi——一级指标i的权重;n——一级指标个数。

3.5 评价计算的结果及综合分析

根据调查资料,按上述公式计算即可得出各级指标评价结果,再进一步对综合指数进行分级,以确定农村地区的生态化程度。参照国内外的各种综合指数的分级方法,设计了一个五级分级标准,并给出相应的分级评语,可以在此基础上做出生态环境评价。的分级标准及评语见表1。

表1 的分级标准及评语

4 案例

新密市地处中原腹地的嵩山东麓,双洎河上游,距河南省会郑州40 km。辖14个乡镇、3个街道办事处,总人口75.8万人。新密是河南省26个加快城镇化进程重点县(市)、35个扩权县(市)和23个对外开放重点县(市)之一。新密市地处嵩山低山丘岭区,地势西北高、东南低,西、北、南三面环山,中部丘壑相间,东部地势较为平坦。煤炭、耐材、造纸、建材是新密市四大支柱产业,超化镇是闻名国内外的耐火材料专业镇,大隗镇被誉为全国造纸第一镇。随着经济的发展,新密市的生态环境问题也越来越突出,主要河流双洎河水质功能类别为Ⅳ类,综合评价水质类别为Ⅴ类,主要超标物质为溶解氧高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、挥发酚、铅。由此可知,其已超出其水质功能类别,严重影响了水资源利用和周边人民的身心健康。同时,由于地下水超采,地下水位下降,形成大范围降落漏斗,已被污染的地表水下渗很容易引起地下水污染。

本文选取新密市1998-2005年的指标进行计算,计算所得结果见表2。

总体来看,新密市农村生态环境状况中等,生态化程度较高的乡镇是刘寨镇、袁庄乡、尖山乡(Ⅱ级),可以重点发展旅游业、生态农业;生态化程度一般的乡镇是城关镇、牛店镇、平陌镇、白寨镇、岳村镇、来集镇、米村镇、曲梁乡(Ⅲ级),应调整产业结构,减少环境污染;生态化程度较低的乡镇是超化镇、苟堂镇、大隗镇(Ⅳ级),应限制污染行业的发展,调整产业结构,限制企业排污,走集约化发展道路。

表2 各级指标权重值

5 结论

(1)农村生态环境系统是复杂的系统,是一个多属性、多层次的子组织系统,其指标体系的建立在科学上属于复杂系统的多属性评判问题。它的影响因素包括自然因素、经济因素和社会因素,利用层次分析法,从农村生态系统的空间结构、生态功能和协调度三个方面来构建指标体系;构建了一个三层次的生态环境评价指标结构的框架,一级指标有结构、功能和协调度三方面组成;二级指标是根据前述评价指标选择原则,选择若干因子所组成;三级指标又是在二级指标下选择若干因子组成整个评价指标体系;制定评价标准值,其综合指标为生态环境综合指数,设计了一个五级分级标准,并给出相应的分级评语,用以评价农村地区的生态化程度。

(2)以新密市1998-2005年为例,采用主成分分析法确定指标的权重,并计算各乡镇的生态环境综合指标等级;14个乡镇中3个为Ⅱ级,3个为Ⅳ级,8个为Ⅲ级;新密市农村生态环境状况中等。利用评价结果,探讨了各乡镇提高生态化程度的方向。

[1]翟浩辉.紧紧围绕提高农业综合生产能力努力推进新时期的农村水利工作[N].http://www.mwr.gov.cn,2004-12-24.

[2]魏薇.新农村建设示范地区土地利用变化及生态服务价值变化研究[D].重庆:西南大学,2008.

[3]曲环.农业面源污染控制的补偿理论与途径研究[D].北京:中国农业科学院,2007.

[4]胡习英,李海华,陈南祥.城市生态环境评价指标体系与评价模型研究[J].河南农业大学学报,2006,40(3):207-210.

[5]金晓斌,张鸿辉,周寅康.农用地定级综合评价中权重系数确定方法探讨[J].南京大学学报:自然科学版,2008,44(4):447-456.

[6]高向军,王志刚.农用地分等定级估价理论与实践[M].北京:地质出版社,2004:82-88.