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基于数学思维的退耕还林工程(草)综合效益评价

2020-06-03成六三时伟宇

科学与信息化 2020年9期
关键词:数学思维

成六三?时伟宇

摘 要 退耕还林工程是我国投资最大,涉及区域最广、工序最复杂的生态植被建设工程,工程成效如何成为当前国内研究的热点。近年来工程的效益评价取得了较快进展。为了全面认识与分类总结国内外工程综合效益评价的现状与成果,本论文在综合国内外大量文献基础上,运用数学思维方式,从工程综合效益评价的系统认识上提出工程综合效益评价的数学概念模型,并分类论述了综合效益评价的现状与方法,总结了退耕还林工程综合效益评价存在的主要问题,并且在此基础上提出了今后开展退耕还林工程效益评价研究建议,为科学地开展退耕还林工程效益评价提供一种思路指导。

关键词 退耕还林工程;综合效益评价;数学思维

The Progress Of Assessment Integrate Benefits Of Grain Gor Green Project By Mathematical Thinking Model

Liusan Cheng 1; Yuwei Shi2

1.School of Geology engineering Geomatics in ChongQing institute of engineering, ChongQing 402260, China;

2.Chongqing Key Laboratory of Karst Environment, School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China

Abstract It is the largest investment, involving the broadest areas and processes the most complex for Grain for Green Project in China, how to assess integrate benefits of the project is a hotspot in current studying for the government and scholar. In recent years, the researches have made rapid progress in benefit evaluation. The current status and the results of benefit evaluation in Grain for Green Project have been collected and identified by classifying with mathematical thinking model, a new model of mathematical concepts of integrate benefits in Grain for Green project has been presented. On the basis of this and taking, the article has described the status of integrate benefits and it's evaluation methods ,  and summarized some main problems existing in the benefit evaluation in Grain for Green Project, at last, the paper has proposed the further research orientations of importance., in order to provide a way to learn from model of mathematical concepts of integrate benefits in Grain for Green project.

Keywords Grain for Green project; integrate benefit evaluation; mathematical thinking model

退耕還林工程实施20年来,已累计造林超过1780万公顷,投资总量达4300多亿元,涉及1亿以上农民,在我国现代林业3大体系中地位举足轻重,取得了令人瞩目的辉煌成就,为我国生态状况的改善和国家的经济建设做出了突出贡献,对培育森林资源,增加农民收入,促进农业和农村经济发展,发挥了越来越重要的作用,取得了显著的阶段性成果。当前,退耕还林工程的综合效益评价成为政府和学者共同关心热点之一。

自1999年工程实施以来,很多学者和政府开展了大规模的工程效益评价实践,并取得了重要的进展,其表现主要借鉴森林生态的效益评价参考体系,效益指标选取不统一,主观性强,对工程的综合效益评价在认识比较模糊,其建立的效益评价体系普遍存在各种形式不统一,不能真实、客观的反映工程取得综合效益。针对上述的主要问题,本文在借鉴大量国内外研究成果的基础上,运用数学思维整理分类我国在退耕还林工程效益评价的研究内容和方法,归纳总结了初步成果和存在问题,并对以后研究重点发展方向提出几点思考与建议。

1数学思维下工程综合效益概念模型

假设一个区域的集合A={生态系统};B={经济系统};C={社会系统}, 国家实施退耕还林工程对三大系统产生了不同效应,即生态A、经济B和社会C效应,对于退耕还林工程的综合效益的评价有两种综合效益评价系统认识模式,即A∪B∪C或A∩B∩C,但是生态-经济-社会是一个复杂开放复合系统,相互之间有千丝万缕的联系,故实施退耕还林工程必然引起各个子系统组成要素内一小部分发生大的变化,所以退耕还林工程的综合效益评价应该是系统认识概念模型。则有退耕还林工程的综合效应D={A∩B∩C}和其他六个部分的效应,即D1={A∩B-D},D2={A∩C-D}, D3={B∩C-D},D4={A-D-D1-D2},D5={B-D-D1-D3},D6={C-D-D2-D3}。其中,A=D1+D2+D4+D, B=D1+D3+D6+D, C=D2+D3+D。以下进行各个方面效应评价进展。

2退耕还林(草)工程效益评价研究现状

2.1 国外研究

在国外以美國的CRP工程为代表,其CRP工程效益评价主要表现在生态效益A、经济效益B、生态社会A∩C效益和社会经济B∩C效益。1990年,美国发动多个部门开始建立一个综合的指标体系,即环境受益指数(EBI),用于筛选农民的退耕申请,随后检验EBI的准确性和执行效果成为广大学者的重点研究内容。

生态效益A评价主要集中在土壤侵蚀减少、生物多样性、植被、水质、湿地、土壤质量恢复等方面[1-3]。研究的方法大多采取对比的方法,通过对比来研究CRP工程的生态效益。

美国的CRP工程与中国的退耕还林工程实施的目的不同,但都增加了森林植被资源,其两国的植被建设恢复的强度和程度完全不同的,评价的对象会有所不同。没有对生态效益进行生态经济计量评价的专门研究。

在经济效益B评价方面,基本上采用成本-效益的模型来评价农民经济收入变化以及土地资源利用的效益,评价的对象比较集中,只和CRP工程相关的经济行为进行评价[4]。

在生态社会A∩C效益评价主要对土地生产力、粮食价格和农户属性与CRP实施之间的关系的研究[5]。在社会经济B∩C效益评价方面,主要研究农村剩余劳动力对经济收入的贡献[6]。

从美国CRP工程效益评价的思路来分析,首先确定了生态经济A∩B∩C效益评价指标体系EBI,然后对其统一开展效益评价。EBI指标的确定通过多个部门联合确定了,评价思路值得我们借鉴。

2.2 国内研究

(1)单项效益评价

单项效益的评价主要对生态、经济和社会单方面进行评价,即对A、B和C集合的各自组成元素进行评价,或对一些组成集合要素进行函数映射,即所谓模型评价,或通过典型的集合要素来体现集合的特性。国内很多研究者[7-9]对退耕还林工程生态的植被、土壤、水文和生物多样性进行研究;也有一部分学者[10-12]对退耕还林工程的经济农民收入结构、农业产业结构、GDP以及后续产业发展等方面进行研究;同时也有很多学者[13-15]也对工程社会效应的产业结构、劳动力、贫困人口、社会公平、劳动力专业、社会福利、儿童入学率以及民族等方面的研究。从集合A、B和C研究基本上包含了生态、经济和社会的各个子系统,每个子系统自身演变规律受退耕还林工程的影响究竟有多大,评价内容目前存在不同学科的统一的认识,其研究的结果客观、真实性受到怀疑。研究方法基本上定性的或定性和定量相结合的方法,同时也有评价研究指标采用的成分分析法、层次分析法、专家咨询法等方法,在模型方面有生态线性回归、经济的成本-效益等。

(2)双项效益评价

从集合A、B和C数学运算有3中运算结果,即A∩B(生态与经济),B∩C(社会与经济) 和A∩C(生态与社会)。在退耕还林工程A∩B生态经济效益评价方面,一般是在退耕还林生态效益物理量指标计量评价的基础上, 运用生态经济分析方法找到森林生态效益的货币转换参数 ,进行工程生态效益的货币计量评价。目前研究主要存在两方面的问题:①哪些生态效益能够被生态经济法客观真实的反映出来,即A∩B(生态与经济)的区域大小问题,即生态效益有很多种类,比如涵养水源、固土保肥、固碳制氧、保护生物多样性、改善局部小气候、旅游休憩、净化空气等,不同区域生态建设,特别退耕还林工程,生态演变发展变化规律以及具有的生态功能发挥在时间上比较复杂系统[16,17]。不同于20年以上森林生态系统功能表达,故退耕还林工程生态经济效益评价的种类要有客观、真实性;② 生态经济方法的选取或改善,生态效益的货币转换实物参数,多运用几种成熟方法的加权平均,以提高可信度,目前的能值理论是一个比较好方法,但是区域单位能值难以确定,限制尺度的转换应用。

在退耕还林工程B∩C(社会与经济)效益评价方面,目前基本采用社会和经济指标进行层次分析法、专家咨询法、半访谈,农户参与式等方法定性和定量相结合来进行评价。目前主要存在评价指标选取的问题,主要是指标涉及社会和经济范围较广和烦琐,退耕还林工程对一个区域经济和社会产生多大影响,哪些指标能直接或间接的反映工程对它的影响,只能从农户为中心的经济收入结构的相关研究中来,比如农林牧渔业产值变化,人均收入变化等。

在退耕还林工程A∩C生态与社会效益评价方面,主要涉及退耕还林工程的规模与粮食安全的问题。目前研究主要从单产和粮食总产量的角度分析了工程对粮食安全的影响,为开展下一步研究提供了基础数据。但是目前研究停留在退耕还林工程与粮食产量之间的简单数量关系,尚未充分考虑到人口、耕地和粮食之间耦合协调发展关系以及随着时间的推移,工程对粮食安全产生的动态影响。

(3)综合效益评价

目前对退耕还林工程进行综合效益评价的研究较少,其中大部分以建立评价指标,但没有进行综合效益评价,选取的评价指标很不统一;评价的方法采用层次分析法、专家咨询法等,其综合效益评价认识论基于的A∪B∪C,那么评价指标之间的相互独立性原则,使其评价指标会远离退耕还林工程影响的那部分指标,综合效益评价之间是有某种关联的,从认识评价的综合效益可能出现不客观真实反映工程的综合效益。虽然有研究者从系统动力角度研究了工程的综合效益,目前没有好的方法来确定三大系统叠加综合效益那部分指标,但我们通过数学思维和综合效益评价模型,层次分析法不适合退耕还林工程综合效益评价的,目前应采取灰色关联方法来评价退耕还林工程综合效益评价。

3退耕还林(草)工程综合评价研究存在的问题

从以上总结分析,当前退耕还林(草)工程主要存在以下几个的问题: ①生态效益种类的合理性问题;②经济社会效益指标的客观、真实性问题;③生态社会效益的定量化问题;④综合效益评价的方法科学性问题;⑤评价数据获取难度大问题;⑥评价尺度的问题。

4对退耕还林工程(草)综合效益评价的建议

(1)退耕还林工程生态经济效益种类不斷扩展评价是今后发展的必然趋势,退耕区域植被覆盖大幅度上升,就形成阶段性植被资源,这种植被资源会随着时间与森林资源生态系统的功能会越来越叠加。建立多种退耕生态经济效益的评价是今后很长一段时间发展的必然趋势。

(2)退耕还林工程经济社会效益评价今后加强开展农村剩余劳动力资源与阶段性植被资源或区域性资源结合方面的研究。这方面结合不仅是简单相加,需要以高科技为支撑,以高效、优质的产业服务于地方经济,比如陕北榆林孟岔村红枣示范基地模式。

(3)退耕还林工程生态社会效益评价主要对退耕粮食补贴、生态补偿等政策完善方面进行研究,具体表现在数量、形式、操作等方面。

(4)退耕还林综合效益评价开展区域阶段性效益评价指标的选取、探索一种更为科学、合理的评价方法体系。可借鉴美国的EBI环境效益指数模式。

(5)建立多区域生态、社会和经济效益定位监测体系,同时创新生态经济方法以及定量化研究社会经济、生态经济和生态社会,增加评价结果向科学性、可信度方向发展。

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作者简介

成六三 (1977-),男,学历:博士,环境工程工程师,研究方向:生态工程效益评价。

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