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进入20世纪90年代以来,我国农田生态系统不断恶化,给粮食生产带来了巨大的压力。农田生态系统是保障我国粮食安全和农产品供应的重要基石,也是我国绝大多数农民赖以生存的物质基础。在资源、环境、人口等多重压力之下,提高我国农田生态系统的持续生产能力,对于国家粮食安全建设具有重大的战略意义。
加强农田生态系统动态变化,分析生产力变化格局特征,研究农田生态系统的稳定性,对探索农田生态系统的可持续优化模式具有重要意义。
而生产力的稳定性评价是研究农田生态系统历史、现实各个时期生产力的一种科学的比较评估,具有探索规律,调整策略的实践意义。因此,本研究以河北省雄县为例对农田生产力稳定性的评价研究做尝试性探索。
2 材料与方法:
2.1资料来源:
农田生态系统是最大的人工生态系统,具有独特的物质转化和能量流动过程。人类建立良好的农田生态系统的根本目的就是获得更多的物质产品。从而增大系统内的能量流动和物质转化与积累,最终达到增大系统的生产量。因为获取最大化的生产力是经营农田生态系统的目的之一,只有具有一定的生产力的系统才可能是稳定的,所以农田生态系统生产力稳定性可以用粮食生产力的稳定性来评价。
本文选用平均粮食产量,即通过分析评价粮食生产力水平的稳定性来评价整个农田生态系统生产力的稳定性,粮食产量较高且在长时间内比较稳定,或区域间处于相近水平则反映农田生产力处于稳定状态。
本文采用从1973年到1992年20年间雄县十七个乡镇 (在1995年前雄县为十七个乡镇,后来合并为现在的九个乡镇)的粮食平均产量及平均耕地面积。数据引自《河北省雄县国民经济统计资料汇编(1949——1992)》。
2.2分析评价的内容及方法:
本文分别用方差分析和回归分析法对各区域间生产力稳定性和不同时间内的生产力稳定性分别进行分析比较,同时又通过聚类法分析比较生产力稳定性,从而对农田生产力稳定性做出评价。
2.2.1粮食生产力水平的分类:
采用系统聚类中的最小距离法,首先以各乡镇各年的粮食平均产量作为粮食生产力指标,对各年份的粮食生产力水平进行分类评价。然后,以各乡镇的粮食平均产量作为生产力指标,对各乡镇的粮食生产力水平进行分类评价。
2.2.2农田生产力稳定性分析:
采用Finaly和Wilkison (1963)模型分别分析各乡镇与各年度粮食生产力的稳定性。利用回归系数值是否大于或小于1辨别他们的稳定性。在分析各乡镇粮食生产力稳定性时,将每一年度所有参加分析的各乡镇的总平均生产力作为该年度生产力的环境指数(自变量x),然后计算每一年度每一乡镇的生产力(依变量y回归于相应年度的环境指数的回归系数bi)。
其中bi表示第i个乡镇的回归系数;yij表示第i镇在第j年的平均粮食生产力;xj表示第j年的环境指数;L表示年份(环境)数,在这里L等于20。
在分析年度粮食生产力稳定性时,只要将环境指数(自变量x)改为每一乡镇所有年份的平均粮食生产力,相应的以同样的方法就可计算年度生产力的回归系数bj 。这是L指的是地区个数,17个乡镇,所以L等于17。
3 结果与分析
3.1 各乡镇农田生产力水平的分类
3.1.1 不同年分间农田生产力稳定性聚类分析
采用系统聚类的最小距离法,对17个乡镇的1973年—1992年共20年的粮食生产力水平进行了分类。聚类过程绘制成聚类图如图1所示。
从图1可以看出,当类间最小距离为5.0—6.0时,17个乡镇20年的粮食生产力水平可归聚成5类:第一类为19,20,17,18,15,14共六个年份,即1985年,1986年和1988年—1991年,该类的生产力水平平均为414.9 kg/亩,明显高于生产力的平均水平;第二类为1992年,此类的生产力水平519.3 kg/亩,明显高于平均生产力水平293.6 kg/亩;第三类为3与13两年即1974年和1984年,其平均生产力水平低于298.7 kg/亩,接近平均生产力水平;第四类为5,6,8,9,10,2,12,7,11,4共十个年份,从1975年—1983年及1973年,其生产力水平为216.4 kg/亩,比平均生产力水平低将近80 kg/亩;第五类为1987年,平均生产力水平尽为274.6 kg/亩。
当类间最小距离为6.5—10.0时17个乡镇20年粮食生产力水平可归为三类,将上述的四五两类合并成一类,其生产力水平为204 kg/亩,将一二合并成一类,其生产力水平约320.7 kg/亩.其它与前面的第三、五类相同.从图1可以看出,以分成三类较为合理,此时类间生产力水平差异较为明显,因此将其分为三类。
3.1.2 不同区域间农田生产力稳定性聚类分析
采用系统聚类的最小距离法,对17个乡镇的粮食生产力水平进行了分类。聚类过程绘制成聚类图如图2所示。
从图2可以看出,当类间最小距离为3.5—6.5时,17个乡镇的粮食生产力水平可归聚成4类:第一类为3,8,10,15,16,4,9,2,11,12,17,5,14共十三个乡镇,分别为十里铺,朱各庄,暂岗,大营,东阳,杨西楼,孤庄头,城关,米北,板东,北沙,龙湾,张岗,该类的生产力水平平均为295kg/亩; 接近于17个乡镇的总平均水平293.6 kg/亩.第二类为7与18小步村和西暂乡两个乡镇,此类的生产力水平平均为234.8 kg/亩,远低于总平均水平,第三类为13,双堂乡镇,其平均生产力水平高于293.6 kg/亩;第四类为6戈各庄乡镇,其生产力水平为380.6 kg/亩.远远高于17个乡镇的总平均水平。
3.2粮食生产力的稳定性分析
3.2.1年度间粮食生产力的稳定性分析
将各地生产条件作为影响年度生产力稳定性的环境因素,在此基础上对年度粮食生产力进行稳定性分析。方差分析表明,参加分析的各年度的粮食生产力水平间不存在显著差异,即各乡镇在不同年度上农田生产力是稳定的。而方差分析结果表明,年度间粮食生产力稳定差异不显著,即年度间生产力比较稳定。从稳定性参数bi来看,有两年生产力水平低于平均生产力水平,其中1973年显著低于平均生产力水平。其余年份均高于平均粮食生产力水平,其中1977年显著高于平均生产力水平。
3.2.2地区间粮食生力的稳定性分析
将各年度的生产条件作为影响地区生产力的环境条件,对地区粮食生产力稳定性进行分析。结果表明:各乡镇的粮食生产力不存在极显著差异。
由上述结果表明,雄县十七个乡镇间粮食生产力差异不显著,即不存在明显差异,在这20年中粮食生产力也不存在显著差异,这表明雄县农田生态系统生产力稳定性较好。从稳定性参数b的大小来看,17个乡镇中有十个乡镇的粮食生产力水平低于平均生产力水平,七个乡镇的粮食生产力水平高于平均粮食生产力水平。
4 结论
利用作物生产力稳定性分析模型,评价以乡镇为单位的地区农田生产力或年度生产力的稳定性,可从整体上来衡量某一地区农田生态系统生产力的稳定性,并能为农业生产的稳定持续发展提供一定的决策。
正如上述结果中方差分析结果表明,雄县地区粮食生产力水平无显著差异,年度间生产力水平也无显著差异,这正好与雄县各地区间生产力条件基本相似一致。
本文只从粮食生产力稳定性的角度来衡量农田生态系统生产力的稳定性,未对其他影响农田生态系统生产力的因素进行考虑,有可能不适合用来评价某些特殊地区农田生态系统生产力的稳定性 职称论文发表网http://www.issncn.com
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