中部农村规模养殖生态系统管理策略的系统动力学仿真分析

农村规模养殖生态系统是一个由养殖业、种植业、能源、环境和管理构成的复杂系统,对养殖废弃物的有效管理是该系统安全与可持续发展的保障.以地处中国中部的江西省萍乡地区兰坡村规模养殖生态系统为例,基于系统动力学反馈仿真分析理论,运用相应的主导基模,分别对2002~2015年系统实施沼气能源利用、沼液与灌溉水分流、冬闲田与旱地沼液蔬菜种植三项策略工程后的系统状况进行情景仿真,定量论证实施三项策略工程的必要性及其产生的经济、生态效益.模拟结果同时揭示出系统内土地等自然资源的有限,导致以循环利用为前提的养殖废弃物污染治理能力有限,因此建议农村规模养殖控制适度的发展规模.三项策略工程已付诸实施,对系统内规模养殖二次污染的治理已见成效.     

农户参与生猪规模养殖生态能源系统的行为演化

针对生猪规模养殖生态能源系统出现的新问题,在前期研究和系统动力学基模分析的基础上,构建演化博弈模型对系统的主要行为主体农户的行为演化过程进行分析,并由演化博弈动态复制系统构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型对德邦牧业规模养殖生态能源系统开展情景模拟仿真。结果显示,农户参与生猪规模养殖生态能源系统收益的提高和成本的降低、劣势农户份额占比的提升及博弈双方相对收益与其绝对收益之差的相关系数的降低有利于生猪规模养殖生态能源系统农户行为收敛于"参与"的合作策略,进而促进生态能源系统的稳定运行,并提出了相关政策建议。     

反馈系统发展对策生成的顶点赋权反馈图法——-以鄱阳湖区德邦生态能源经济反馈系统发展为例

德邦规模养殖生态能源经济区是国家战略《鄱阳湖生态经济区规划》农业产业区,是要求实现规模养殖和种植循环经济的开发区,是要求实现开发沼气能源减少污染物排放(节能减排) 的低碳生态产业区,是由大学、公司、农户、地方政府等共同参加建设的有普遍意义的创新基地.此规模养种循环与节能减排系统是一个反馈复杂系统, 对此,创建系统动力学三步顶点赋权反馈图的管理对策生成法进行研究. 首先,通过对德邦牧业实地发展进行深入分析,建立了两个增长正反馈环和一个制约负反馈环构成的2005-2009年五个规模养殖生态能源经济区增长制约顶点赋权反馈图,定量揭示现行系统发展的优势和存在的问题. 其次,围绕五个顶点赋权反馈图中两个增长正反馈环和一个制约负反馈环的内涵再提出系统可持续发展实现规模养种循环与节能减排的3条管理对策.最后, 通过五个顶点赋权反馈图顶点值的反馈变化规律,证明了系统发展中必须实施以猪尿资源为原料养殖场开发沼气工程并周边养种结合开发沼液资源,必须实行以养殖场的猪粪资源为原料促进全乡户用沼气池开发且全乡实施沼液种植,必须加大投入实施规模经营改变生产方式3条管理对策的正确性.此三步顶点赋权反馈图法及研究结果有重要理论和普遍实际意义,且为后续定量仿真管理对策未来实施效应评价中仿真方程的建立提供了积累.     

系统动力学演化博弈流率基本人树模型的构建及应用——基于生猪规模养殖生态能源系统稳定性的反馈仿真

规模养殖生态能源系统是猪粪尿资源化综合开发利用防治环境污染的规模养殖和沼气能源综合开发利用系统.针对该系统及其主体出现的影响系统区域环境"超载"、沼气能源利用率低和沼气工程建管不协调的这些系统稳定性新问题;课题紧扣问题的系统结构复杂和系统主导主体的行为复杂这两个特性,结合问题多学科交叉的特点;利用研究系统结构复杂性的系统动力方法和研究系统行为动态复杂性的博弈分析方法,在分别进行系统反馈分析和系统博弈合作机理分析的基础上;抓住演化博弈动态复制系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由演化博弈动态复制系统构建系统动力学流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统行为博弈复杂性的系统稳定性问题的综合研究.得出:任意的演化博弈动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型.进而构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型,并对江西德邦生猪规模养殖生态能源系统稳定性进行了反馈调控仿真研究,得出了系统稳定性运行的调控对策,调控对策为国家规模养殖环境污染防治及国家沼气工程战略制定提供决策依据.     

系统动力学演化博弈流率基本入树模型的构建及应用——基于生猪规模养殖生态能源系统稳定性的反馈仿真

规模养殖生态能源系统是猪粪尿资源化综合开发利用防治环境污染的规模养殖和沼气能源综合开发利用系统.针对该系统及其主体出现的影响系统区域环境"超载"、沼气能源利用率低和沼气工程建管不协调的这些系统稳定性新问题；课题紧扣问题的系统结构复杂和系统主导主体的行为复杂这两个特性，结合问题多学科交叉的特点；利用研究系统结构复杂性的系统动力方法和研究系统行为动态复杂性的博弈分析方法，在分别进行系统反馈分析和系统博弈合作机理分析的基础上；抓住演化博弈动态复制系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性，开展由演化博弈动态复制系统构建系统动力学流率基本入树模型的理论集成研究，实现对具有系统结构复杂性和系统行为博弈复杂性的系统稳定性问题的综合研究.得出：任意的演化博弈动态复制系统均能建立以流率变量为根，以流位变量为尾，且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型.进而构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型，并对江西德邦生猪规模养殖生态能源系统稳定性进行了反馈调控仿真研究，得出了系统稳定性运行的调控对策，调控对策为国家规模养殖环境污染防治及国家沼气工程战略制定提供决策依据.     

规模养殖循环经济增长上限系统反馈分析

基于系统动力学反馈分析理论和学习型组织理论创始人彼得·圣吉博士的成长上限理论,提出定性与定量紧密结合的增长上限顶点赋权图模型分析法.以地处井冈山西域的兰坡村规模养殖废弃物综合利用系统为例,对规模养殖循环经济系统进行反馈分析,利用该系统的增长上限顶点赋权图模型,定量地分析以沼气工程为纽带的规模养殖废弃物生物质能源开发利用、污染治理模式运行中蕴含的四条增长正反馈环、四条制约负反馈环的反馈力度和反馈规律,揭示阻碍其有效运行的上限子系统存在的原因.依据＂促进增长上限系统发展的杠杆解是消除制约因素＂的管理方针,基于系统内现有的资源条件,提出建立扩充沼气用户工程、沼液与灌溉用水分流工程、旱地与冬闲田蔬菜种植综合开发工程及政府建立配套政策等四条对策建议,形成有效的杠杆解.这一杠杆解及其分析方法在兰坡村规模养殖循环经济系统得到了成功的应用,对于我国农村目前广泛存在的种植业和养殖业相对不分离、有一定的土地消纳废弃物的养殖方式具有普遍的实用性.     

反馈系统发展规划的对策实施效应仿真评价

德邦规模养殖生态经济区是国家战略《鄱阳湖生态经济区规划》产业区, 此生态经济系统是一个生态能源经济复杂反馈系统, 系统发展问题具有普遍性, 对其管理对策未来实施对规划目标实现的未来效应进行仿真评价. 首先, 基于反馈系统发展规划目标和对策, 使用变量因果链倒推方法确定评价指标体系. 接着, 用评价指标体系用逐步缩小法建立流位流率系, 对实际系统变量进行相关分析, 建立流位流率系下因果关联关系的流率基本入树基本模型.再次, 依据系统历史年数据及基本规划值, 系统变量基本计算公式, 应用系统动力学的表函数、选择函数、阶跃等函数, 建立七棵流率基本入树的仿真方程, 建立仿真模型. 最后, 进行对策实施调控仿真, 分析对策实施对系统规划目标实现的定量促进效应, 进行仿真评价, 定量论证了所制定的管理对策的正确性, 为系统发展提供决策依据.     

系统自组织演化流率基本人树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象,课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化,结合问题多学科交叉的特点,利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论,在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上,抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究,得出:任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型,即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究,得出:提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

系统自组织演化流率基本入树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象，课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化，结合问题多学科交叉的特点，利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论，在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上，抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性，开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究，实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究，得出：任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根，以流位变量为尾，且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型，即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究，得出：提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

技术效率、资本规模对产业空间布局优化的影响

本文以区域产业项目迁移为背景,融合产业资本规模异质性,建立区域产业空间布局调整优化模型,利用离散随机变量仿真方法预测迁移项目的空间分布;以产业经济效益,能耗特征对产业进行分类,设定不同类型的产业技术效率发展方式,借助生产函数法和产业污染投影系统,仿真分析不同技术效率发展方式下的迁移产业产出和污染排放的空间分布规律,并利用环境基尼系数对迁移项目空间布局的经济、生态均衡性进行评价.结果表明,产业资本规模异质性会有效缓解区域经济发展和环境污染间的矛盾;相对于注重低能耗产业发展的技术进步,单纯注重经济效益的产业技术发展方式会加剧区域经济、生态的非均衡性;在短期内,相比于低能耗产业技术水平的提升,产业的规模化建设对区域整体的经济、生态均衡性影响更加显著.     

系统发展对策生成的子系统流位反馈环结构分析法——以银河杜仲经济生态系统现代农业区建设为例

系统反馈环结构分析是生成促进系统良性发展对策的一个有效方法. 针对反馈环构建及其运行规律分析缺乏规范方法的问题，建立系统发展对策生成的子系统流位反馈环结构分析法：首先，采用流率基本入树建模法构建系统整体流图，用树枝向量行列式计算出流图全部反馈环；接着，根据系统目标划分子系统，确定各子系统流位变量，构建子系统的流位反馈环结构图；分析确定子系统各反馈环的关键变量，及影响关键变量的调控变量和调控因果链，揭示政策作用的杠杆点；最后，依据杠杆点和调控因果链、遵循整体对策生成原则，确定系统发展对策. 全文以银河杜仲经济生态系统现代农业区建设为实例，演示子系统流位反馈环结构分析方法的基本步骤，生成4项发展对策，对策实施效果证明了该方法的可行性和有效性.     

北京山地旱作区节水农作制发展模式研究

山地旱作区农业生产在整个京郊农业中一直占有重要地位。以延庆县为案例,采用资料收集与实地调查研究相结合的方法,重点对延庆县农业用水特征和水资源利用中存在的问题进行了分析研究,认为在满足水源保护和生态涵养要求的前提下,发挥区域特色自然资源和环境优势,重点发展有机农业、特种种养业和干果业,建立以高效雨养旱作和现代节水灌溉为核心的综合节水技术体系是当地节水农作制发展的方向。在此基础上,提出了当地适宜发展的4种节水农作制模式,即以控制水土流失和土地沙化为核心的节水林业发展模式、以提高降水利用效率为核心的现代雨养旱作发展模式、以发展特色作物种植为核心的节水灌溉发展模式、以开发优质特色畜产品为核心的农牧结合型节水发展模式。图1,表3,参8。     

基于AHP层次分析法的东北农业可持续发展能力的动态评价及分区预警

在原来农业可持续发展模型基础上加以改进,运用动态评价和动态预警方法,分5方面对东北农业可持续发展能力进行了多时段和多地域的评价预警,确定出东北37个地市农业可持续发展能力、农业资源、农业环境、农业基础和农业生产的强弱区域及其演化走势,揭示出资源减少和生态恶化的驱动机制,提出保持和提高农业可持续发展能力的宏观调控对策与农业产业布局方案。图11,参9。     

东北地区农业现代化水平及比较优势分析

东北地区作为我国重要的农业生产基地,在国家粮食安全战略中发挥着重大作用。对现阶段东北农业现代化水平和比较优势进行科学的分析与评价,对于东北农业发展战略与对策的制定和加速推进东北地区的农业现代化进程具有重要意义。评价结果表明,东北地区的农业现代化水平高于全国平均水平,处于起步阶段的中期。具有比较优势的农业产业是种植业和畜牧业,具有比较优势的农产品是玉米、豆类、甜菜、牛肉、牛奶、绵羊毛和禽蛋。图2,表2,参10。     

我国农业水资源可持续利用研究进展

农业水资源的可持续利用是农业可持续发展的前提和保障。可持续发展思想在农业水资源利用与农业发展研究领域已有所渗透和体现,已从不同侧面提到了农业水资源可持续利用的协调性本质,但对协调性的量化表征研究有待加强,指标体系是量化表征人地需水关系协调度的良好工具。目前,农业用水估算方法、节水与高效用水等农业水资源可持续利用技术与方法研究较多,但对农业水资源的内涵界定及其可持续利用量化表征、农业用水估算方法、生态需水、外调水、土壤水、"农转非"、农业水资源管理等问题关注不够,有待深入探讨和系统总结。图1,参33。     

东北地区农业地域结构类型划分研究

基于东北地区农业生产的结构和功能特征,建立农业地域结构类型划分的指标体系。以185个县级行政区域为统计单元,运用因子聚类和GIS空间分析方法,依据农林牧渔等主要部门的构成比例和不同组合,将东北地区划分为农牧类、种植业类、牧农类、农牧渔类、林牧类和渔业类等6种类型;在此基础上,根据主要农作物结构、牲畜种类构成以及林系特征等进行识别,划分出24种亚类,为区域农业发展宏观决策和政策制定提供较为科学的依据。图2,表3,参12。     

SD模型的系统极小反馈基模集入树组合删除生成法——以德邦规模养种系统发展为例

反馈基模是社会经济复杂系统分析的有效工具,在穷举可能经嵌运算生成极小基模的入树组合原则下,给出了三个入树组合删除法则,利用法则可删除大量不能生成极小基模的入树组合,从而实现简单有效计算一个确定复杂系统极小基模集的目的.根据二阶反馈环中流位变量、流率变量的关联特征,给出二阶极小基模生成步骤;根据入树组合删除法则,给出三到n阶极小基模生成步骤.由此,得到规范化的系统极小反馈基模集生成的步骤.以德邦牧业规模养种生态能源反馈系统为例,建立了含八棵入树的流率基本入树模型,利用此方法计算出系统八个极小基模构成的系统极小反馈基模集.此八个极小基模可有效刻画养殖废弃物污染制约系统发展、厌氧发酵产出物二次污染制约系统发展、场户合作低碳循环农业模式促进系统发展三个不同阶段的系统主导结构,并基于极小基模分析生成促进系统发展的三条管理对策.建立了德邦牧业规模养种生态能源反馈系统模型仿真方程,仿真分析三条管理对策的实施效应,实现了定性至定量综合集成分析,此实证分析效果揭示极小基模集入树组合删除生成法为系统进行反馈环分析提供了一种新的方法.     

生鲜电商众筹预售与众包生产联合决策

顺应消费者参与消费体验追求产品质量安全保障,论文构建了社区化消费者与组织化生产者通过电商平台进行点对点的生鲜农产品供应链纵向一体化众筹预售与众包生产联合决策模型及机制.研究表明,与过去分散决策相比,联合决策对扩大网购需求,提高供应链收益有显著协同效应,而决策机制可确保参与者的利益诉求在联合决策中公平表达.研究成果对促进我国生鲜农产品以销定产,消费者参与质量安全监督和农产品流通"最初一公里"与"最后一公里"问题解决及生鲜电商发展有参考价值.     

不同农药残留标准下家庭农场种植行为选择

文章建立了政府与家庭农场农户之间的博弈模型,探讨在不同农药残留标准下政府如何对生态种植行为进行激励.研究表明,在宽松的农药残留标准下,政府可通过征收农药税等方式提高农药成本来激励农户选择生态种植,生态补贴及超标罚款的效果不明显;在严格的农药残留标准下,当农产品抽查难度较大时,政府可选择降低检查概率,同时大幅度提高农药价格来增加农户使用生态种植的动机;当政府对农药成本控制力较低或农药价格增量的边际效益较小时,政府应提高其检查概率,同时提高对于农药残留超标的罚款及生态种植的补贴来激励农户使用生态种植.