国外农业生态系统可持续发展定量评价的研究进展

时间：2006-11-10 来源： 作者：

1．引言

    作为人类生存支撑系统的农业生态系统发展良性与否，对于人类生存与发展的影响尤为重要。如何达到系统发展与持续的统一，达到资源开发与更新、经济生产和环境保护的统一，以及提高生态安全水平，都是当前众多学者研究的重点，并且已取得了很多的研究成果。本文对以往研究作一综述，为进一步深入把握其概念和建立较优量化方法提供参考，为国内对农业生态系统可持续发展的深入研究提供更多的研究角度和研究范围。

2．国外农业生态系统可持续发展定量评价研究

目前对于农业生态系统可持续发展比较公认的观点是1991年由联合国粮农组织在“登博斯宣言”中定义的即：管理和保护自然资源措施，调整技术和机制变化的方向，以便确保获得并持续满足目前和今后世世代代人们的需要 [1]。不同的研究学者由于背景差异、研究重心不同等原因，对农业生态系统的含义有较多的见解，这并未阻碍这方面的研究发展[2～4]。

可持续发展研究在经历过初期定性化研究阶段后，开始有更多学者对这一领域进行多层次、不同研究领域的定量化研究，使科学研究与实际相结合，从而促进生态系统健康和良性发展。

2.1主要层次

农业生态系统是一个多时空的复杂多变系统，具有不确定性，需要研究人员从不同层次、不同时空来分析系统状态。农业生态系统在空间层次上可以分为农田水平（Field  Level）、农户水平(Farming Level)、区域水平(Regional Level)和国家水平(National Level)等。

目前，国外对于系统定量研究主要集中在农田和农户水平上[5～10]。在农户水平的生态系统，研究重点主要是农业生产方式对生态环境的影响以及经济投入产出状况。通过农作方式、畜牧生产方式等各方面条件的改变，分析适合当地农业发展的最佳模式。在这个水平中，生态、环境、经济和政策有很大的决定作用。但是由于生产的必须性，如何使农户参与到这个系统中，也是研究人员考虑的一个重点。因而在创建评价系统过程中，易测性和直观性是指标因子选择的一个标准。Halberg[8]在3年中，通过测定磷、铜和氮元素含量、单位农畜产品能量消耗、农场小生境、未喷灌面积、害虫治理率、作物与杂草比等指标因子，对Danish地区20个农场进行了不同耕作方式下农场指标变化的对比研究。Derk等[6]通过采用环境、生态、经济、社会和文化等方面的标准来将规模不同的2个有机农场与周围农场作比较。

区域水平和国家水平的农业生态系统更注重的是整个系统在经济、环境和社会这3个方面及其之间相互协调发展的研究[11，12]。在这样宏观的系统层次中，通过应用高科技手段如GIS、GPS等技术，将信息转化为可以定量评价的系统情况，将是今后研究的主要趋势。

2.2 指示因子

农业生态系统的可持续发展必然包括生态、经济和社会这三方面的可持续性[6，13]。表示系统状况的指标可分为生态可持续因子、经济可持续因子和社会可持续因子。由于研究对象、研究目的的差异，不同学者对指示因子的选择往往也有一些差异，但是他们对于大部分指示因子是没有异议的。

量化生态可持续的指标因子主要有土壤质量、水分、生物多样性、空气质量、生物杀虫剂的使用和自然资源的变化等等[8，10，14～16]。其中土壤质量主要是指土壤的物理、化学和生物完整性，即保水保肥能力、抗酸碱化能力、抗侵蚀能力、有机质含量和营养元素的比值等。土壤中的微生物生物量目前也成为对于土壤评价的一个指标因子[17]。经济可持续发展的指标因子主要有生产力、利润、投入/产出比、绿色GDP等[18～20]。社会可持续发展指标因子则包括人口素质、人口数量和结构、社会保障体制等[21，22]。

无论在研究的哪一层次，指示因子的选择均需从其研究对象、研究目的和研究手段等方面来充分考虑选择。这是目前人们所研究的一个热点，充分体现了指标因子对于评价结果的影响。同样，也说明采用何种指示因子是研究中的一个难点[21]。必须首先了解研究对象即系统的特点，其次根据研究的需要总结所需解决的问题，最后根据问题所在来确定指示因子。

2.3 研究方法

由于研究对象的特异性，对于不同层次的农业生态系统进行研究时，在采用的研究方法上也有很大的不同，需从对象的特性、研究手段实现的可能性、数据的可靠性、分析方法的可信度等方面来考虑。

    农田和农户水平的研究是研究学者通过实验设计和进行得到的研究结果，数据具有较强的可信度。通过结合目前的高科技手段如GIS和农户的配合等，可以获得较为全面、细致、深入、长期的实验数据，从而使在这样尺度上的长期动态研究成为可能[5～10]。而在区域水平和国家水平上的研究并不如此，此时研究对象更为复杂多变。由于对象的特异性，往往并不是利用研究学者进行实验的结果，更多的是借助于统计部门、环境保护部门等政府部门的统计数据或采用高科技手段如GIS等获取的数据，从而降低了数据的可信度。不同地区、国家的统计口径有所差异，在进行横向比较时也增加了研究的难度。由于研究对象的相对复杂和多变性，面临的问题也需要更多交叉学科的学者共同来解决，研究学者的多学科融合就显得日益重要。

目前对于获得的数据如何进行量化研究仍然处在一个探索的阶段，不同领域的研究学者提出了各自的量化方法，为可持续发展提供了更多更全面的理解[7，13，23，24]。

建立评价体系的框架，然后通过此框架进行分步研究的方法得到了广大学者的认可。例如通过四步判断法来建立评价体系框架。首先，表述系统要达到何种可持续发展状态；其次，这个目标达到时需要哪些指标因子（生态、经济、社会）来表示；然后，对这些数据进行量化；最后，根据量化结果来对这个系统的发展提出建议。Goal-oriented  Concept方法是其中的代表。该体系通过定义目标、建立指标因子子集、量化指标因子和提出管理建议，从而完成对一个特殊案例的研究。Wirén[22]认为这种评价体系框架方法的建立，缩小了以往理论和实践之间的距离，可以在不同领域、不同层次得到应用。

    模型也是目前研究的一个重点。通过模型的模拟来预测、分析系统过去、现在、将来的状态，从而为政策制定、系统结构和功能的改善等提供参考。目前研究过程中较多应用的是联合国可持续发展委员会驱动力（Driving  Force）—状态（State）—响应（Response）概念模型。该模型设定了驱动力、状态和响应3个层次的不同指标体系对系统状态进行监控，在此基础上可以形成系统的警戒指标体系，具有较强的逻辑性，可以很好地反映区域和国家水平农业生态系统可持续发展的状态。Cornelissen等[3]应用模糊子集理论来建立2个理论模型，并应用于实际，从而预测发展的过程及其结果。应用模糊子集理论建立了人类对可持续发展的期望和一个数学模型之间的联系。Hansen和Jones[3]认为可持续发展可以简单地定义为“一个系统延续至将来的能力”或“一特定目标下和一特定将来时段内能达到可持续状态的概率”。基于此，他们利用一个系统框架来模拟系统发展的过程。由于模型可以较好地模拟系统的发展趋势，从而可为研究复杂多变的系统提供较多的理论参考。这种研究方法的应用将成为未来研究的一个重要方面。

3  定量化研究的复杂性及目前研究的不足之处

    可持续发展的研究是一个较有争议的研究领域，不同的学者有不同的见解和研究方法，这是与其特性密切相关的。可持续发展并不是一个过程的终点，而是代表它自身发展的过程。这个过程是以目前生态、社会、经济问题和信息为基础的动态发展过程。因而这个过程是一个复杂多变，有许多不确定因素的过程，这使研究遇到了许多困难。

    目前，对可持续发展过程的研究的主要难点有：

⑴指示因子的选择问题。由于系统发展是一个动态、变化的过程，用少量、静止的指示因子往往并不能很好地反映系统发展过程。这样必然造成了研究有难度及影响可信度。如何从众多因素中选择能很好表现系统状态的指标因子是其中一个较难把握的问题[21]。

⑵ 指示因子往往并不都是以数字形式表现的，很多情况下是一种状态、过程的表述。量化这些因子也是目前研究的一个重点。

⑶ 指示因子数据的获得性及可靠性。一般在农户、农田水平，这个问题是不突出的；但是在区域、景观及国家水平的研究中，必须考虑数据的获得难易程度及获得数据的可信度。因而采用高科技手段将成为研究中一种较为普遍的方法[12]。

⑷ 采用何种方法来模拟这个系统的过程在目前仍然处于研究阶段。采用模型是目前使用较多的方法，如何建立较为广泛接受的模型是今后研究的主要方向。

4  对于我国农业生态系统可持续发展研究的借鉴之处

    随着经济的发展，我国农业生态系统环境与发展的问题日益突出，也更加引起人们的重视。如何改善系统目前的环境恶化和生态破坏的问题、如何保障生态安全、如何建立生态农业、如何加强食品安全的研究等都是学者研究的热点。但是由于研究起步晚于国外，在研究方法、研究成果及研究内容等方面还需要借鉴国外以往的经验，这样才能可以加速研究进程。

    目前国内的研究主要集中于评价指标体系建立的问题，在这一方面也取得了很多进展。但是对于系统整体的认识及研究层次上，并没有达到全面、深入的研究。如何对多层次、多维度的系统开展研究是我们可以深入探讨的领域。对国外研究状况进行全面了解，从而可对国内研究提出新的研究方向。如建立应用框架体系评价系统的判断方法，采用不同的研究方法如建立模型模拟系统在未来的发展趋势，应用遥感技术与实验研究相结合等。

    如何使农民也加入到农业政策、措施的制定过程中，是目前国外研究人员研究的一个热点，而我们在这方面却并未引起重视[27]。这方面的研究对农业生态系统可持续发展有着较为重要的作用。要实现这一系统的良性发展，必须让其中的主要参与者参与到这个过程的研究工作中来。