1、加拿大农业系统前沿研究现状及其对中国的管理启示农业系统通常被认为是在一定的自然条件和社会经济条件下，农业各部门或各种作物的生产要素按各种比例、采用不同方式结合而成的系统。JB丹特于 1995 年最先将生态、社会、经济因素同时纳人到农业系统的研究中，改变了以往研究只考虑部分因素的做法。J戴维则从风险视角指出过去农业系统研究对农业风险的估计偏大，主张将概率模型引入农业风险的研究中，以便更好地帮助农业生产者进行决策闭。B A基廷则将农业生产模拟模型用于农业系统的进一步研究中。珍菲利普从经济视角分析了农业系统各个部分的经济关系，探究了优化农业经济产出的高级方法。加拿大农业部的研究人员则在前人的研究基础
2、上将地理信息系统(GIs)用于农业系统的研究中，提高了农业资源优化的效率。而目前中国学术界尚未开展对农业系统的专门研究，特别是土地资源优化配置模型研究也仅停留在对国外研究的少量介绍上，因而介绍加拿大农业系统的前沿研究，对于促进相关研究和中国土地资源优化实践具有重要的借鉴意义。 一、加拿大农业系统研究概述加拿大农业系统研究(Farmi- ng Systems Research Project)是加拿大农业部(AAFC)下属研究所 ECOR(Eastern CeFeal and Oilseed Research Centre)承担的长期政府课题，笔者作为访问学者参与了这一课题研究。1加拿大农业系统
3、的划分标准关于农业系统的划分标准，世界上多数农业地理学者和农学者都是根据土地性质、气候、劳动力、资金、风险、经营方式和生产水平等因素进行划分。如美国的DS惠特尔西 1936 年提出的农业系统划分标准包括作物和牲畜的关系、土地利用的强度、农场产品的生产和分配方式、农场机械化方式和程度、有关的农业设施的形式及其联系等。而加拿大AAFC 将农业系统定义为拥有相似资源、企业模式、家庭生计和约束条件，以及相似的发展战略和调控方法的一个区域内的农业人口，整个农业系统可以包括几十甚至是成千上万个农业家庭嘲。2加拿大农业系统的研究内容加拿大的农业系统研究是指在了解在农业活动的不同区位、结构和活动方式基础上，建
4、模研究气候变化和极端天气事件以及其他变量对农业产业的影响。另外，还包括研究土地管理活动即通常被称为的土地管理体制(Field Management Regimes)对农业产业的影响，主要是指在已知土壤类型和气候的条件下，找到一种合理的农作物投入、产出水平和更优化的耕作制度。在一个农业系统中可以有一个或多个土地管理体制。3加拿大农业系统的研究目的在加拿大农业系统研究中，综合考虑气候变化以及空气、水和土壤质量变化对国土的利弊影响，将经济、社会、环境等因素纳入到农业系统中，即采用基于 GIS 的土地配置模型(Land Use Allo cation Model)，把农业生产和相关的环境因素用科学合理
5、的方法联系起来。运用该研究方法，使决策者在消极因素产生后，完善或改变原有的农业政策，帮助农业生产者应对环境因素消极变化的影响，最终达到在不断变化的环境下，增强政府和农业的最大化产出和社会效益的目的。ECOR 实验室利用海量数据库基础支撑，以及不断改进发展的 GIS 模型方法，科学有效地规划加拿大土地利用，继而实现从土地数量分配到土地数量和空间上的优化分配的转变，以及从土地利用系统效益最大化到生态、社会、经济多种优化目标利益最大化的转变。二、加拿大农业系统研究方法加拿大农业系统研究联合了土地分析、农业环境管理调查(Farm Environmental Management Survey)以及专项
6、调研，采用综合手段对土地层次的数据、遥感数据和农业普查数据进行统计分析。其中农业环境管理调查是指在整合来自航空测量或者卫星遥感的地球观察数据的基础上，将作物分布、土地肥力和肥料施用以及耕作手段建立标准的农业分类数据库，用于链接农业系统和农业管理调查(FEMS)。基于完善的农业管理调查，则进一步使用基于 GIS 的土地配置模型(LUAM)解决现实决策问题。1基于 GIS 的 LUAM 的简介 LUAM 采用线性规划法构建，在该模型中综合考虑了政策、市场、经济等因素对农业用地的影响，有针对性地对农业用地结构和布局进行调整，从而实现农业利润最大化。它具有求解多方面问题的能力，除了解决线性问题之外，还
7、可使用对数法等方法解决非线性问题。例如，“增加 10的牲畜的蓄有量”或“降低 20的氮肥使用量 ”等，这些决策变化都隐含了农业资源利用的变化，并且当这些变化渗透到不同的地区时，将涉及了决策变化和农业生物模型交汇的问题。即 LUAM 方法隐含了根据不同土壤条件、气候类型、现有农作物品种和农民家庭经济情况的不同，而采取不同农业资源利用方法的含义。标准的 LUAM 有两个不同的成分：一个是“目标”函数，用于优化农业生产的目标，比如最大化产量或者质量；另一个是“约束” 函数，用于在一定条件下减少可选择决策种类，达到在不同的土地上实施不同的农业策略的目的。AAFC 的 LUAM 原始模型是指在绝对约束下
8、，研究土地承载力和与之相关的能量输入、城镇化需求、森林的生产水平和农产品生产开发等变量之间关系的模型。该标准模型的输出结果良好，在 1999 年被运用到加拿大温室气体排放的研究中去。在 LUAM 基本模型的基础上， ECOR 的研究人员对其进行了改进，引入了 GIS 和遥感数据等方法。由于普通的土地资源优化配置的数学模型仅仅解决了土地资源数量上的优化，无法实现土地资源的空间优化配置。而随着地理信息系统技术的发展，为土地资源利用和决策过程中分析空间数据提供了重要的技术支撑。因此，ECOR 实验室的研究重点是将数学方法和 GIS 功能相结合，实现土地资源数量上和空间上的合理配置。在下一步的工作中，
9、ECOR 实验室将把基于 GIS 的 LUAM 研究在加拿大全境推广，为加拿大农业部(AAFC)提供桥接政策和生物学的模型，更好地解决经济和环境问题。与优点 ECOR 实验室采用基于 GIS 的土地资源配置方法，在经济学产出和农产品生物模型之间寻找科学合理的链接方式。目前，AAFC 的学者们一方面研究农产品生物模型，另一方面研究农业政策模型即农业政策对农业生产活动的影响，但这两个模型并没有在统一的范式下被研究，而是彼此割裂的。另外，使用基于 GIS 的 LUAM 方法的特点还包括：研究可能造成农业和土地使用变化的驱动力；将生物学模型的自然属性和政策制定者对农业区域的影响联系在一起；检验在土地使
10、用中的社会经济政策影响以及环境资源的使用情况。该方法的具体操作流程模型如图 1。要优点包括：政策模型和生物学模型都能够在各自的范围内发挥功效；模型方法有着良好的鲁棒性，可以解释不同的地区；使用 ARCGIS 和谷歌地球能够更好地分析结果并将结果可视化；该模型方法有着良好的国际合作潜力。三、加拿大农业系统研究对中国的管理启示中国作为发展中国家，其农业一直是弱质产业。针对不断改变的土地资源状况，如何优化农业生产，有效对抗自然灾害和气候变化，使农业生产安排更为合理和高效是中国农业发展亟待解决的问题。而加拿大作为传统的农业大国，其国土面积广袤以及国内不同地区农业基础条件差异较大等方面与中国此类状况存在
11、很大的相似性，从而其农业系统前沿研究对中国的农业生产具有较高借鉴意义。1加强农业基础数据的收集和调查中国农业用地面积大，同时地区之间的农业土地资源包括人口数量等存在很大差异。因此，既要建立包括地质图、地貌图、土壤图、气候图、陆地水文图、海洋图、地球物理图、动物地理图、植被图等自然地图，也要建立包括农业图、人口图等社会经济地图，并且只有将两者有效结合，才能为管理者运用相关模型决策提供全面支持。这就要求将农业研究、资源研究和社会研究综合起来，以省域甚至是地市级的更小的区域为基本元素，建立中国农业管理调查(FEMS)系统，为管理决策提供基础数据支持。2在全国范围内划分农业系统中国土地面积辽阔，土地资
12、源特征多，农业人口众多，需要细致地划分农业系统才能提升农业产业的规划水平。因此，在全国范围内，可将资源环境和人口条件相似的人群划分成不同的农业系统，以系统的眼光出发，对每个农业系统中的农业生产进行安排和优化，统一调度农业生产。3将气候变化视为环境变量很多农业研究都已表明，全球变暖不仅会给农业生产带来诸如极端天气和沙漠化等消极变化，相反也会改善某些地区的农业生产效率。比如，随着全球变暖，中国东北地区和俄罗斯的大片冻土将会解冻，适当的高温也将适宜某些喜高温农作物，并且高温融化冰雪，将为农作物提供水源。这充分说明，可将气候变化作为环境变量纳入到农业系统中，并不仅仅是单纯地预防自然灾害，而应在变化的气
13、候条件下寻求最优决策，根据这些变化调整农业生产。4构建完善的国土资源信息系统早在 1963 年加拿大就开始实施加拿大地理信息系统(cGIS)，直到 1971 年正式投入运行。该系统是通过处理加拿大土地调查获得的大量数据而建立起来的，被认为是国际上建立最早、较为完善并且被大量使用的地理信息系统，而且随着时间的推移，该系统一直处于被更新和完善状态。相比而言，中国城市部门的专业系统较多，但互不开放，资源难以共享，无法充分发挥地理信息系统的综合集成能力，也无法有效解决涉及多个部门或者需要行业间协同工作的问题。而且在面临海量数据综合管理、广泛的社会公众查询需求、智能化与网络化等实际问题时，中国城市部门的
14、专业系统亟待完善和改进。因此，构建完善的国土资源信息系统，对中国农业生产的优化有着重要的基础价值。GIS 可为决策者提供模拟决策的过程，并提供选择方案的决策支持环境，强调系统推理的有效性，能够帮助专家制定决策，继而改善决策质量。而随着北斗导航系统的建设以及一系列遥感卫星的发射，中国GIS 的建设可以站在更高的起点上不断改进和完善。5全面考虑中国的农业资源特质 关于建立有效的农业资源系统需要长期的规划和研究，既要学习加拿大等发达农业国家的系统研究和土地资源优化的先进经验，开展类似的研究和规划路径；又要全面考虑中国农业资源的特质，制定出适合中国农业系统研究和土地资源优化路线图，逐步实现土地资源和农业生产管理的数字化和科学化，增强中国农业的国际竞争力，提升农业生产的效率和农业生产者的收入水平。杜宇能 方冰世界农业 2011（1）
