安徽省农业生态环境质量评价及预测研究

潘紫媗， 朱家明， 张 腾

(安徽财经大学，安徽 蚌埠 233030)

农业经济是国民经济的重要组成部分，而农业生态环境质量的好坏直接影响地区农业经济发展，因此，建设健康的农业生态环境不仅能够促进农业的发展, 而且是实现区域可持续发展的重要基础。可见，对农业生态环境质量进行综合评价并预测其未来走势，对地区发展具有重要意义。

农业生态环境质量是农业发展的核心，许多学者对此进行了深入研究与探讨。从理论分析上看，张怀志等[1]采用比较研究法，选择了中国与欧盟农业环境评价研究成果,从评价指标、理论以及指数体系组成、评价模型等方面做了比较。闵继胜[2]提出，农业环境保护会引发经济危机，要从古典经济学的生态观,坚持以多维的视角看待农业环境。王彬彬等[3]在新形势下，从农业生态环境的功能入手,构建多方主体参与农业生态环境补偿机制。从实证研究上看，唐启飞[4]通过构建耦合协调评价体系,对湖北省农业生态环境、粮食生产和农业补贴的耦合协调关系进行分析，提出湖北省农业生态环境、粮食生产和农业补贴的耦合协调发展程度在波动中演进。黄婧轩等[5]利用江西省2 068份农户调查数据,运用多元线性回归模型进行实证分析，研究得出农户农业生态环境认知总体水平较高。李宗伟[6]运用灰色关联分析法，从内蒙古自治区农业经济与生态环境2个方面的指标,研究两者间的耦合关系。根据已有文献，发现大多学者是分析农业生态环境与经济的耦合关系，而单独从农业生态环境角度进行评价及预测的文献较少。

安徽省处于长江三角洲腹地，生态环境较为典型[7]，农业发展也处于中等偏上水平，因此，选取安徽省为研究区，对农业生态环境进行评价及预测。为深入分析安徽省农业生态环境质量影响因素和质量等级，首先从农业环境、生态资源、保护力度、农业发展度4个方面构建评价指标体系，利用熵值法计算权重及2005—2017年安徽农业生态环境质量的综合分数。然后以此划分质量等级，结合指标分数，分析各影响因素变化程度。最后基于时间序列的方法，对2018—2022年环境质量水平进行预测。

1 农业生态环境评价指标体系的构建

由于农业生态环境是复杂系统，涵盖自然资源，农业投入，人为治理等各个方面，且需有效反映具体环境质量变化，因此，结合数据的获得性及指标的动态性、有效性等，从农业环境情况、生态资源情况、保护力度、农业发展度4个方面建立评价指标体系，综合评价安徽农业生态环境质量[8-9]。关于指标体系的具体指标计算及说明见表1。

表1 农业生态环境质量评价指标体系

农业环境情况主要体现了农业发展各种化学物质的投入，如化肥、农药使用强度，自然灾害的损失程度，用农作物受灾面与播种面积的比值来衡量。生态资源情况主要反映地区原有的资源，如森林覆盖率，人均耕地面积和水资源量，指标数据越大代表当地物产资源越丰富，生态环境质量较好。保护力度代表人为保护环境的投入程度，比如环境治理资金投入，用环境保护支出与一般公共性支出的比率来衡量，建设自然保护区的面积以及森林虫害防治率，综合反映了人们对环境保护的重视程度，这对建设健康的农业生态环境保护具有极大益处。农业发展度代表一个地区农业产业各方面的发展程度，如经济、科技、产量等，分别用单位面积农业总产值、农业机械化率、粮食单产来衡量，指标数据越大，代表地区农业发展程度就越大，这有利于促进改善生态环境的质量。

2 数据来源与数据处理

2.1 数据来源

指标数据来源于《安徽统计年鉴》(2006—2018年)、《中国环境年鉴》(2006—2018年)，Easy Professional Superior(EPS)数据平台等。

2.2 数据处理

建立指标体系的基础上，将指标分为正指标与负指标，为了保证分析结果的准确性，需对2类指标进行如下处理:

(1)

(2)

(1)是正指标的数据处理，(2)是负指标的数据处理，式中，Yij是标准化后的指标值,xij为指标的原始数据,正指标的无量纲化是原始数据与最小值min(xij)差额比上数据中的最大差额，而负指标是最大值max(xij)与原始数据差额比上数据中的最大差额。指标的标准化处理有助于后续分析。

3 方法

3.1 基于熵值法对安徽农业生态环境的评价

在对安徽农业生态环境质量进行评价时，首先需确立指标权重。指标确定权重的方法有层次分析法[10-11],主成分分析法[12-14]，熵值法[15-16]等。在这些方法中，熵值法更具有客观性，因此，选此方法确立13个指标的权重，根据此权重，利用线性加权求和的方法计算出2005—2017年安徽农业生态环境质量的综合分数，并对此进行评价。

1)确定指标权重

假设有m个评价指标，第j个指标的信息熵为Hj，权重为Wj,n个被评价事物。权重计算过程是：

(3)

(4)

(5)

式中，yij是标准化值，代表第i个被评价事物的第j个指标。由于标准化后的数据存在0，且ln0无意义，因此，直接认定Pij=0时，PijlnPij=0。

2)计算综合分数

(6)

式中，Yij是标准化值，Wj是第j个指标的权重，E是农业生态环境质量水平的综合分数。综合分数越大，代表农业生态环境质量越优，综合分数越低，说明农业生态环境质量越差，等级具体划分[17]如图1所示。

图1 等级划分图

3.2 基于时间序列对安徽农业生态环境质量水平的预测

为探讨安徽农业生态环境质量发展的未来趋势，需根据现有数据进行预测。时间序列是同一事物在时间上的连续观察值排列而成的序列，包括平稳与非平稳2类[18]，SPSS24.0中分为传统时间序列和应用时间序列。通过时间序列分析法不仅可以得到现有趋势，也可预测未来趋势，且预测值会在一定的误差范围内，保证了预则值的准确性和可参考性。因此，该文选取时间序列分析法根据2005—2017年安徽农业生态环境质量水平的综合分数，在一定的误差水平下，预测2018—2022年综合分数的取值。

4 结果与分析

4.1 评价结果及分析

根据上述研究方法，首先计算2005—2017年安徽农业生态环境质量各指标权重(表2)。

表2 权重计算结果

根据计算结果可以看出，农业环境情况对农业生态环境质量的影响程度最大，超过0.4，而其二级指标中有效灌溉率权重最大，约为0.2。其次是生态资源情况，权重为0.214，而其人均水资源量占比较大。位列第3的是农业发展度，权重为0.205，二级指标权重分布的较为均匀，大致平均为0.7。占比最小的是保护力度，权重仅有0.154，其中，自然保护区权重最小，只有0.028。由此，可得农业生态环境质量水平主要由地区农业环境与自然资源决定，农业发展程度有一定影响，但人为保护对提高农业生态环境质量的作用微弱。

根据以上权重结果，利用公式6得到综合分数，并就综合分数以及等级划分标准得到2005—2017年安徽省农业生态环境质量等级(表3)。

表3 综合分数、质量等级和排名结果

由表3可知，安徽农业生态环境质量水平总体上不断提高。从综合分数和排名来看，整体具有波动性，2007，2009和2017与前1年相比，质量水平下降，其他年份处于提高状态。其中，2013和2016年综合提高程度较大，约为0.15和0.12。从质量等级来看，2005—2010年，安徽农业生态质量环境等级为劣，2011—2013年为差，2014—2015年为中，2016—2017年为良，总体来看质量等级从劣-差-中-良的方向不断增级，因此，可得出安徽省农业生态环境质量水平是不断提高的。

为了解各指标对安徽农业生态环境质量的具体影响，将综合分数拆分成各个一级指标的指标分数，根据指标分数，从不同层面具体分析各影响因素在2005—2017年的变化程度。指标分数计算结果见表4。

表4 各指标分数及排序等级结果

由表4可知，安徽城乡农业生态环境质量的各指标分数总体处于波动状态。农业环境的指标分数在2017年最大，表明该年安徽农业环境情况总体最好，而最差的为2013年，且2007—2012年农业环境情况总体呈下降趋势，其他年份环境质量有改善的趋势。生态资源情况的波动性最大，指标分数最高的1年为2016年，最低的为2006年，粗略来看具有波动式上升趋势。保护力度指标分数最低为2005年，最高为2013年，2005—2013年的指标分数差别较大，近4年的指标分数差别较小且有不断提高的优势。由此可得出，近年人们越发重视环境保护。农业发展度在2005—2014年指标分数逐年提高，从整体来看，农业发展具有上升趋势，这说明安徽省重视农业的发展，不论是经济，产量和科技水平都有明显的提高。由于4个指标分数整体上具有上升趋势，因此，总体的综合指标分数也会具有上升趋势，这与前面的综合分数分析结论相一致。

4.2 预测结果及分析

选取2005—2017年安徽省农业生态环境质量水平的综合分数，利用spss24.0进行时间序列分析。为保证精确程度，将综合分数扩大到[1,100]的范围，并设置模型置信区间宽度为95%，预测2018—2022年的质量水平。预测结果如图2，表5所示。其中，UCL代表置信区间的上限，LCL代表置信区间的下限[19]。

图2 时间预测图

表5 时间预测表

根据时间预测图可以看出，综合分数呈上升趋势，实际值曲线和拟合值曲线较为相近，拟合程度较好。整体预测曲线可分为3部分：2005—2010年，综合分数呈缓慢增长，这一阶段安徽农业经济发展较为缓慢，且人们保护环境意识比较薄弱，尤其是在农业投入的化学物质方面，对生态环境有一定的破坏，农业机械化也未普及，整体农业效率较低。2011—2017年，有显著上升趋势，这一阶段安徽农业经济快速发展，政府相继出台相关环境保护政策，如禁止焚烧秸秆等，人们保护环境意识也逐渐增强，农业机械化水平也不断提高，效率增大，产值也因此增大。2018—2022年，综合分数持续提高，数值不断接近于1，即未来安徽农业生态环境质量将不断提高与完善。上区间值和下区间值分别代表的是预测值的最高值和最低值，形成一个预测值的有效区间，其未来真实值可能会在此区间内波动。总体来说，安徽农业生态环境质量水平处于不断提高的趋势。

根据时间预测可以看出，质量等级处于增级趋势，且未来5年将可达到优。据2005—2017年的预测值与实际值的误差分析，个别年份误差较大，如2006、2009和2012年误差超过了0.1，但总体来说误差较小，因此，可以认为预测值有一定可靠性。质量等级从劣-差-中-良-优的增级趋势发展，从下区间值的数值均大于0.5可以看出，未来5年的质量等级至少可以达到中的状态，从预测值的质量等级看，2020—2022年将达到优,化肥农药的使用强度较弱，农业经济，产量，科技水平发展较好,生态系统结构完整,服务功能好，生态灾害发生也会得到有效控制与治理，达到经济-环境协调发展的理想状态。

5 结论

以安徽省作为研究区，评价其2005—2017年农业生态环境质量。首先，构建农业生态环境评价指标体系，给出农业环境情况、生态资源情况、保护力度、农业发展度4个1级指标，并筛选出13个2级指标.其次，基于熵值法计算各指标权重，利用线性加权求和计算出2005—2017年，安徽农业生态环境质量的综合分数，以此划分质量等级，并结合指标分数，分析各影响因素变化程度。最后，基于时间序列对安徽农业生态环境质量水平进行预测。2005—2017年，农业环境情况对农业生态环境质量影响程度最大，权重为0.428。2005—2017年安徽农业生态环境质量水平总体不断提高，质量等级从劣-差-中-良的方向不断增级。安徽农业生态环境质量的各指标分数处于波动状态，但整体呈上升趋势。2018—2022年的预测综合分数将继续提高，数值不断接近于1，即未来安徽农业生态环境质量将不断提高与完善。

为了有效提升农业生态环境质量水平，促进农业快速发展，提出以下建议。

1)制定专项农业生态环境保护法规，统筹自然资源的开发与管理，提高可持续资源利用强度，如太阳能，沼气，增强自然灾害的防治强度，为农业生态环境质量提供最有力的保障。

2)积极开展植树造林、退耕还林工作，提高植被覆盖率，增强生态系统的自我调节功能，防止水土流失，真正意义上解决环境退化问题。

3)加强农业环境保护宣传教育，树立保护环境意识，从自身做起，制止焚烧秸秆等污染环境事件发生，减少化肥农药等有害化学物质的使用。

4)提高农业发展水平，重视科技发展，培养高素质农民，农技人员，促进农业生态环境质量水平的有效提升。