基于系统动力学的循环农业动态评价研究

38 卷 4 期
李莎莎等
基于系统动力学的循环农业动态评价研究
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费， 严格控制外部有害物质的投入和农业废弃物的产生， 最 同时实现农业生产各个 大程度地减轻环境污染和生态破坏， 实现生态的良性循环与农 环节的价值增值和生活环境优美， 村建设的和谐发展
［ 17］
架构， 是一种分析、 综合系统内外反馈信息、 非线性特点和时 间延迟影响的整体动态思考方法。它描述了复杂系统的互 动关系及其变化形态， 帮助更清楚地看清隐含在复杂事件背 “稻谷产量 ” 、“污染量” “总 后运作的简单结构。因此， 以 和 为主要变量， 建立丘陵地区循环农业 SD 仿真模型， 观 收入” 察和分析这 3 个变量在系统中的运行态势， 为评价结果做 准备。 2 2. 1 丘陵地区循环农业 SD 仿真模型 丘陵地区农业特点分析
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， 但是没有明确将该方法运用
于循环农业研究， 没有深入分析该方法对于农业系统评价的
。这种方法的缺点采用的是横截面数据， 不具有动态
n
王永龙在建立了计量评价模型 CAe 性。为了解决这个问题， = Wi Wj X ij ′的基础上建立了基于时间序列的跨期指数模
i =1 i =1 N
2
。对循环农业的评价应从经济和生态
效益 2 个方面进行， 同时考虑到我国人口众多的国情， 粮食 粮食是一种具有战略意义 安全一直是政府高度关注的问题， 的特殊商品， 是国家安全战略的重要组成部分， 也是国家经 笔者选取农民收入、 环境质量和粮食 济发展的基础。因此， 安全 3 个 1 级指标评价循环农业运行状况。 1 级指标的确定是构建评价模型的基础， 笔者采用乘积 运用系统动力学方法建立动态评价模型（ 图 1 ） 。在 式结构， 这样的结构下， 评价结果由评价变化量确定， 同时评价结果 自身对评价变化量有反馈。这样评价结果的得出就不仅仅 而是其自身的反馈会对结果起到 是由 3 个 1 级指标决定的， 从而使得最终评价结果的得出是因反馈而具有动 影响作用， “稻谷产量” 、 “污染量 ” 态性。设计 表征粮食安全 表征环境 、 “总收入 ” 质量 表征农民收入， 建立它们与评价结果的 SD 模型。其中， 总收入的变化源于稻谷收入、 生猪收入、 生猪加 蔬菜收入、 沼气收入、 养鱼收入、 食用菌收入及荒地 工收入、 造林收入的变化量得到。稻谷产量除了受到管理和技术因 子的影响外， 还有污染治理效果的作用。而污染量都来自养 一方面是生猪粪便发酵得到的沼气， 没有使用 殖业的产物， 另一方面是因发酵沼气而产生的沼液， 而向大气排放的量， 没有被农田吸收而直接排放的量。
“循环经济发展战略 ” 自 2004 年国家正式提出实施 以 来， 循环经济思想已深入到经济发展的各个领域， 特别是把 其理念运用于农业生产之中。循环农业在我国最早是 2002 年提出的。一些学者认为根据循环经济有关理论和中国的 实际国情， 遵循循环经济的原则， 借鉴循环经济在工业发展 我国农业在生态农业的基础上应向循环农业 中取得的经验， 发展
理论基础上发展的一种全新的理念和策略， 是针对人口、 资 源、 环境相互协调发展的农业经济增长新方式 。 其核心 是运用可持续发展思想、 循环经济理论与产业链延伸理念， 调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构， 提高农业系 统物质能量的多级循环利用， 最大程度地利用农业生物质能 资源， 利用生产中每一个物质环节， 倡导清洁生产和节约消
［ 12］
。学术界对循环经济的研究， 从产业经济（ 如农业经
［ 2 － 5］
目 济） 和区域经济（ 如省域经济） 的角度所进行的定量分析， 前仍处于相对薄弱状态 。文献分析表明， 尽管国内理论 但是， 界和政策层面对于循环农业给予了相当程度的关注， 有关循环农业模式设计及其发展评价问题的深入研究， 实际 其 上仍相对处于零散状态。要更好地推动循环农业的发展， 尤其是 前提是需要对当前循环农业经济发展状况进行评价， 在区域间社会、 经济发展不平衡以及自然条件存在差异的情 况下， 更需要了解区域之间农业循环经济发展过程中存在的 异同。基于此， 笔者基于系统动力学建模方式探讨了循环农 业动态评价问题。 1 1. 1 循环农业动态评价模型 关于循环农业的评价， 循环农业动态评价研究现状
［ 13］
。这较好地考虑
了农业系统中各个组成部分之间的相互关系， 但是构造的农 业经济系统缺乏加工业。运用系统动力学研究农业和生态 学的还有其他一些学者 作用。 1. 2 循环农业动态评价 SD 模型 循环农业是从循环经济
［ 16］ ［ 14 － 15］
一些学者做过研究， 他们对于循环农业的评价方法都是构建 指标体系和评价模型， 然后根据所评价对象的历史数据进行 评价， 所不 同 的 是 指 标 选 取 的 差 别 和 评 价 模 型 建 立 的 区 别
国家自然科学基金（ 70861004 ） ； 教育部人文社科重点研究 基地南昌大学中国中部经济发展研究中心资助 。 作者简介 李莎莎（ 1986 － ） ， 女， 重庆綦江人， 硕士研究生， 研究方向： 决策规划与计算机信息系统 。* 通讯作者， 博士， 教授。 1013 收稿日期 2009基金项目
Journal of Anhui Agri. Sci. 2010 ， 38 （ 4 ） ： 2088 － 2092 ， 2117 安徽农业科学，
责任编辑
马卫鹏
责任校对
况玲玲
基于系统动力学的循环农业动态评价研究
李莎莎， 郭艳清， 邓群钊
* （ 南昌大学中部经济发展研究中心管理科学与工程系， 江西南昌 330031 ）
， 这种方法既可以对不同时段循环经济建
Hale Waihona Puke Baidu
设的状况进行纵向比较分析， 也可以对不同区域循环经济建 评 设的状况进行横向比较。其不足是这是一种相对评价法， 价的结果是评价对象与目标的差距， 而不是绝对评价， 不能 得出评价对象本身的发展状态。 邓群钊关于循环农业的研究体现了系统思考的理念， 他 “猪 － 沼 － 粮” 们构造了兰坡村 农业经济生态系统， 并运用系 统动力学原理和方法建立了系统的模型
［ 1］
型和基于区域差异的发展评价模型 2 个子模型
［ 10］
。这个评
价模型虽然满足跨期的要求， 但是这种简单的采用时间序列 并且这种方法没有考虑到循环 的方法不能称为具有动态性， 农业内部各个子系统之间的相互影响关系。 韩泽将全生命周期评价法运用于循环农业控制
［ 11］
， 这
种方法在一定程度上把循环农业作为一个有机的系统进行 分析， 并考虑到了农业系统和环境的相互影响， 但是该方法 数据需求量大， 同时对系统的要求高， 针对性很强， 步骤多， 因此操作性低。 黄贤金运用多级灰色关联度分析法对江苏南通循环农 业进行了评价
摘要 基于系统动力学建模方法分析了循环农业动态评价问题， 建立了循环农业模式的系统动力学动态评价模型。根据系统思考理 将评价指标放入一个循环农业模式系统中进行分析， 基于流程再造理论设计丘陵地区的循环农业流程， 以此为据建立其 SD 仿真模 论， 型， 分析该循环农业模式的合理性。根据丘陵地区循环农业 SD 模型中稻谷产量、 总收入和污染量 3 个主要变量的分析结果， 运行循环 仿真得到评价结果， 进而表明构建的丘陵地区循环农业流程合理可行， 且运用系统动力学方法动态评价 农业系统动力学动态评价模型， 循环农业科学有效。 关键词 循环农业； 动态评价； 评价模型； 系统动力学 中图分类号 F 303 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2010） 04 － 02088 － 04 Study on the Dynamic Estimation of Circular Agriculture Based on System Dynamics LI Shasha et al （ Department of Management Science and Engineering，Economic Development Research Center of Central China ，Nanchang University， Nanchang，Jiangxi 330031 ） Abstract Based on system dynamics，the dynamic evaluation pommels of circular agriculture were analyzed. The system dynamic estimation model of circular agriculture model was established. All the evaluation indices were put into a circular agriculture model system according to the system thought theory. The circular agriculture flow of upland was designed based on flow reconstruction theory. On this basis，SD simulation model was set up and the rationality of the circular agriculture model was analyzed. According to the analysis results of three main variatotal income and pollutant amount） in SD model， the dynamic estimation model of circular agriculture system was run. And bles （ paddy yield， the evaluation results were obtained. The research showed that the circular agriculture mode of upland was reasonable and feasible. And the estimation of circular agriculture with system dynamic estimation model was scientific and effective. Key words Circular agriculture； Dynamic estimation； Evaluation model； System dynamics
中国南部丘陵山区总面积大
2 约 310 万 km ， 耕地约 0. 34 亿 hm （ 其中旱地约占 1 /2 ） ， 草 2 2［ 18］ 。 地、 山坡约 0. 67 亿 hm ， 人口 4 亿多， 人均耕地 0. 067 hm
丘陵地区耕地资源严重短缺， 人多地少， 而且农产品结构单 种植业产品以稻谷生产为主， 养殖业产品以猪肉为主。 一， 这一地区的农业生产系统以种植业和养殖业为主导产业， 其 生猪规模养殖收入是农民在农 中养殖业又以生猪养殖为主， 业生产领域增加收入的一条重要途径。如江西省委明确提 出发展农业， 后劲在畜。以井冈山西部萍乡市湘东区排上镇 兰坡村为例， 生猪规模养殖收入占农民全部收入的 90% 以 是该村农民农业收入的主要来源， 但是生猪养殖产生的 上， 大量粪便对环境造成了极大污染。虽然近些年在政府的引 但是 导下一般生猪规模养殖户都实施了粪尿沼气开发工程， 沼气工程又会产生大量沼液， 同样对稻田和环境造成很大 污染。 兰坡村农业问题的改善可以依据现代农作制度理论进 行。依 照 国 际 农 作 制 度 协 会 （ AFSRE ） 的 解 释， 农作制度 （ Farming System） 是主要研究农业生产技术， 以及这些技术 应用与推广， 以满足人类社会对食物品质和生存质量不断提 高的需求， 同时研究资源利用方式及其效率， 推动全球农业 可持续发展。农作制度包含了种植、 养殖、 加工及要素的合 理配置。农作制度重视各种技术之间的关联性以及技术在 生产系统中应用时要素间的协调性， 发挥技术优化组合和促 进系统要素更合理地配置是农作制度的最显著特征。因此， 要在兰坡村的农业系统中加入加工业， 同时构架整个生产系 统中各要素的关联性， 进行兰坡村农业系统流程再造。 2. 2 丘陵地区循环农业流程 根据上述井冈山西部萍乡市 湘东区丘陵地区的农业特征， 以及长期产业发展和市场需 求， 该地区同时具有养殖业和种植业， 并且长期以来这 2 个 但是现在规模养殖更有利于实现农民增 产业共同经营发展， 收。因此， 设计兰坡村循环农业流程以养殖业为主（ 图 2） 。 同时， 根据现代农作制度理论， 该流程包含了种植业、 林 业、 渔业和加工业。整个流程以养殖业的产物生猪和猪粪便 的流向为构建基础， 将规模养殖、 水稻种植、 蔬菜种植和生猪 同时开发荒地造林、 渔业及食用菌培养， 增加 加工联合发展， 农民收入来源。另外将沼气生态农业工程向两头延伸， 上连 对猪的排泄物进行无害化处理， 下连种植业， 将沼液 养殖业， 沼渣加工成有机肥满足生产绿色农产品的需要（ 图 2 ） 。此 流程将单纯的农产品生产活动升级为集生产、 加工和流通于 一体的产业体系， 向综合效益转化。 流程中的猪深加工系统分解为屠宰零售、 冷鲜肉和肉制 品 3 个部分。猪粪干湿分离系统指的是运用相关农业技术，