为农村生态经济系统的管理、建设与恢复提供一些理论依据的建议
摘 要:以湖北省崇阳县为例,运用灰色系统理论,对农村生态经济系统内主要因子进行了动态仿真分析。为农村生态经济系统提供一种动态仿真分析的方法,并试图藉此为农村生态经济系统的管理、建设与恢复提供一些理论依据。图1,表2,参6。
关键词:农村生态经济系统 灰色系统模型 动态仿真 崇阳县
Abstract:Taking Chongyang county inHubei province as an example, and taking davantage of the Grey SystemTheory (GM),the author makes a dynamic emulation analysis and provides a dynamic emulation analysis method of the Rural Ecology-economySystem (REES), and makes some research on the theortical foundation of construction, management and restore of the REES.
Key words:http://www.51lunwen.org/ncjj/rural ecology-economy system; dynamic emulation; the Grey SystemTheory; Chongyang county
农村生态经济系统是由农村生态系统和农村经济系统相互作用、相互交织、相互渗透而构成的,具有一定结构和功能的复合巨系统[1]。该系统不仅有土壤、大气、岩层、水体等非生物要素和植物、动物、微生物等生物要素构成的生态系统,而且还有由多种经济要素组成的社会经济系统和文化教育、科学技术等形成的社会教育科技系统。农村生态系统有系统边界的模糊性、环境的难控性、生产的分散性、技术的依赖性和生产活动的单调性等特点[2]。掌握该系统的动态变化情况是对它进行管理和建设的基础。由于该系统的功能与演化受到系统内部众多因子的影响,在进行动态仿真分析时,要从系统的整体构成出发,充分考虑各因子之间的关联性,采用切合实际的方法进行。由邓聚龙教授创立的灰色系统理论为我们提供了一个很好的研究方法。
1 灰色动态仿真模型[3~5]
灰色系统建模思想是直接将时间序列转化为微分方程,从而建立的是抽象系统发展变化的动态模型,即Grey Dynamic Model,简记为GM。灰色动态模型GM (n, h)是n阶h个变量的微分方程,不同的n与h的GM模型,有不同的意义和用途,要求有不同的数据处理。
它反映h-1个变量对于因变量x1的一阶导数即变化率的影响,从而描述出它们之间的动态变化状况。
2 动态仿真模型框图设计
崇阳县地处湖北省东南隅幕阜山区,地貌独特,气候适宜,资源丰富,适合农、林、渔、牧各业的发展[6]。但是,由于农村产业结构、生产布局等长期处于一种无规划、无统筹的结构状态,资源的利用率和更新率不高,导致其生产力水平低下。最近几年来,崇阳县人均收入远远低于湖北省平均水平,其农村生态经济系统表现出极大的惰性。表1列入了该县1995~1999年的主要系统指标。崇阳县农村生态经济系统是个非常复杂的系统,这种系统是没有物理原形的抽象系统,我们很难弄清系统的全部因素与系统的作用机制,更难于对系统的关系、结构做出精确的描述。我们只能根据有限的信息,凭借逻辑推理,结合崇阳县的实际情况构造出由人口、耕地、生产(农村总产值)、收入、教育(初中入学率)和社会6个子模块构成的系统总体模型框图(图1)。
3 系统模型子块的建立
3·1 人口与劳动力模型人口是社会经济系统的主体。它的发展虽然受到社会经济、科学技术、文化教育等各种社会因素的制约,但我国当前人口发展主要是受到国家人口政策控制的。因而我们可以忽略其它因素的影响,建立GM (1, 1)模型:x1(t+1)=28 155 000e0·015 134 5t-27 726 530式中,x1指人口(下同)。劳动力是农村生产系统的主体。它的发展受到社会经济、人口政策、农民收入等诸多因素的影响。近年来,沿海地区经济的高速发展,吸引了众多的农村劳动力,使得农村劳动力有所下降,这从一个侧面映射出农民的收入低,社会经济欠发达,农村耕地下降等一系列的综合效应。建立GM (1, 1)模
型: 式中,x2指劳动力(下同)。
3·2 耕地模型耕地作为系统的立地之本,它不会产生剧烈的变化,但它的变化也是系统内所有因素综合作用的结果。结合系统实际情况,我们建立GM (1, 1) 模型: 式中,x3指耕地(下同)。
3·3 生产模型生产系统属于多因素输入的复杂系统,这些因素的性质差异很大,有的属于社会的,有的属于经济的,有的属于信息的,但不同性质的量对系统都起作用。根据在崇阳县的调查研究,结合具体的分析,对该系统归纳出农村劳动力、耕地面积等8个因素(见表2)。
为了保证在所建模中剔除次要因素,保留主要因素,简练又能达到要求精度,首先对上述8个输入因素与输出因素建立关联模型,进行关联分析[4,5],其关联序为:社会总投资(0·656 5) >非农业产值(0·489 6)>农业产值(0·391 2) >农村费用(0·325 9) >耕地(0·321 9) >劳动力(0·278 9) >初中入学率(0·274 5)下面根据表1的数据依照建立GM (1, 8)模型的方法建立生产模型,在建模前先对各项数据的数量均按2位数整理,用调整了量级的数据建模[4],其微分拟合方程为：
我们从方程右边可以看出劳动力和耕地的因素系数为-819 2和-204 8,这显然是不切实际的,劳动力和耕地对系统生产的作用不可能为负,并且我们从上面的关联度分析中可以看出,劳动力和耕地因素与系统关联性很小。因而,目前劳动力和耕地不是系统的限制因子后可以剔除出去,改建GM(1, 6)模型,其拟合方程如下：
我们再看方程两端,入学率的反馈系数为204 8,而投资项的反馈系数为-16,这显然是不合逻辑的,投资产生的负效应可能是因为过分夸大了入学率对系统的正反馈效应而形成的。结合上面的关联序,我们可知入学率与系统的关联性是最小的,说明并不构成系统的限制因子,可以剔除出去。改建GM (1, 5)模型,其拟合方程如下
依照以上的步骤,我们可以建立崇阳县农村生态经济系统的收入模型、教育模型和社会模型。
3·4 收入模型GM (1,5)
3·5 教育模型GM (1,4)
3·6 社会模型在考虑建立崇阳县农村生态经济系统的社会模型时,主要考虑了两个因素,一个是物价因素,另一个是农民消费因素。物价的高低不但在一定程度上反映了社会经济系统的情况,而且还能反映出社会的稳定度。消费因素可以反映出农民的社会购买力和社会繁荣程度。
4 总体动态模型仿真分析
我们把以上各模型综合起来,便得到了崇阳县农村生态经济系统的总体动态仿真模型:人口模型:
以上各模型都是在计算机上反复调整参数、多次筛选限制因子后确定的结果,所有模型均进行了回代检验和残差分析[4,5],误差都在8%以内,所以该系统模型能较好地反映崇阳县农村生态经济系统动态。以上系统模型,反映出崇阳县人口自然增长幅度(15·314 5‰)过高,这是山区农村经济难以发展起来的一块通病,所以降低人口数量是一个摆在崇阳人民面前迫切需要解决的问题。农村劳动力和耕地面积呈下降趋势。农村劳动力下降的主要原因是由于农村劳动力外出务工所致。若不考虑此因素,农村劳动力是不会下降的,这一点我们从农业人口在增加这一事实中可以看出来。同时从一个侧面反映出农村经济相对落后的事实。另外一个值得注意的问题就是:耕地面积的下降。从耕地模型来看,其下降的幅度(0·164 088 6‰)不大,但长此以往,势必造成大量的耕地流失。
究其原因,主要是毁地盖房建厂所致。笔者在白霓、大桥、路口等乡镇考察时,发现许多高产的水田被农民盖成房屋或者是建立砖瓦厂。该县高产水田仅占基耕地面积的2·9%。在大力鼓励工业发展的同时,我们也应该考虑有限资源的永续利用。笔者运用等维递补预测理论对崇阳县耕地面积进行预测时,发现到2015年时,其耕地面积为22 600 hm2,比1998年下降近1 000 hm2。这对于耕地资源紧缺的崇阳人民来说,应是一个值得警惕的问题。对于生产模型来说,有一个非常不可思议的地方,就是投资项的反馈系数(-12)小于0,按照常理来说,社会总投资不可能对系统产生负效应。笔者在计算机上试图把它作为非限制因子剔除掉,但所建立模型的拟合性很差。后来,结合崇阳县国民经济统计资料认真分析了社会总投资的资金流向,发现每年流入农村经济的资金极少,甚至只有0·055% (1998年)。而这些投资给农村经济系统带来了许多压力和不利影响。如为了发展某些工业进行的投资,不但占据了系统中的高产耕地,而且还占用一部分劳动力。这些投资的非农工业还会对农村生态经济系统生产效益产生其它的负面影响,如产品的资源使用、市场竞争等。
这样,就不难理解社会总投资项的反馈系数为什么是负的了。那么,是不是农村生态经济系统就不需投资了呢?回答是否定的,这一点我们从生产模型的农村费用反馈系数(3·875)可以明确地看出来,农村生产同农村费用是呈正相关的,说明农村生产是需要资金投入的。而实际上,这些资金的投入是农民自筹的,在无形之中加重了农民的负担;另外,社会投资的偏向导致人们思想观念的偏向,使人们不再重视农
