黄土高原地区农业环境地质状况及其系统状态评判体系研究
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摘要
人类农业文明的兴盛与发展是人类农事活动不断扩大它对农业地质环境要素占有的数量和占有程度的过程，这一过程中由人类农事活动和农业地质环境共同构成的农业环境地质系统也处在不断膨胀、内涵持续丰富的状态下，研究农业环境地质系统的构成、状态特征以及演化规律的科学就是农业环境地质学。
一切农业环境地质问题，包括水资源匮乏、土壤侵蚀、土地沙化与盐渍化，以及农业地质灾害等均是农业环境地质系统中的两大子系统——人类农事活动子系统与农业地质环境子系统间不能协调共进的结果。从性质上分，农业环境地质问题可分为因人类农业开发过程中遭遇到不利的地质变异时产生的原生农业环境地质问题和因人类的不当农业行为诱使原有隐含未发或新生的不良地质现象发生的人为(次生)农业环境地质问题。某一区域农业环境地质系统的自然演化过程往往是从原始的自然状态向人工系统状态最终向混沌状态的变化过程。这一过程存在两个分界，第一个是农业地质环境要素被人类农事活动依据其农事适宜性合理利用，系统趋于耗散稳定的阈值点，第二个则是区域农业地质环境要素被人类农事活动过度扰动，系统趋于崩溃和步入难以预知的混沌状态的极限容量阈值点。
黄土高原地区是我国北方农业文明的发祥地。论文将其农业环境地质系统的历史发展过程划分为夏商西周、春秋战国、秦及西汉、隋唐、宋辽西夏金、元明以及清与民国这七个时期，回顾了各个历史时期本区农牧业的发展概况，分析了相应的农业环境地质状况演变特点。研究认为，本区农业环境地质系统的发展因循的是从自然条件下的稳定系统状态到半人工和人工条件下的耗散稳定系统状态的路线。此过程中系统以频数日益增大、类型日益复杂的农业环境地质问题的发生作为正向反馈的方式，系统状态越来越逼近其在一定生产力水平下的某一阈限值。
论文提出以信息熵理论来表征这一状态变化过程的方法。基本思路是：对于黄土高原地区这样一个具有明确地理范围的区域来说，其农业地质环境的要素及要素中的具体构成类别在选定划分方案后就是固定的。人类农事活动扩张的实质是不断增加其对要素种类、要素中具体构成类型的种类以及各类型比例的占用程度过程。农事活动进占到相对容量较大的类型或对其占用比例较高时，产生的各类农业环境地质问题较少，农业环境地质状况表现良好；而占用到相对容量较小的类型或其占用比例较高时，则易产生各类农业环境地质问题，农业环境地质系统状态恶化。由此，黄土高原农业环境地质系统的状态变化完全可以由人类农事活动(以农牧业区的分布状况为指标)对农业地质环境要素及其构成类型的进占程度来描述。进占程度实质又是在一定时期内农牧区的分布中各农业地质环境要素的具体构成类型分占的面积比例，这样，经典信息熵定义就找到了完全适用的条件。
黄土高原地区农业环境地质状况及其系统状态评判体系研究
为使嫡值的计算与各要素中不同类型对农牧业生产的不同作用相符合，以农牧
业的适宜性为目标，用层次分析法确定了各要素中各构成类别的权数ai，由此，确
定了各要素信息嫡新的表达式及各要素的第一、第二分界点闭限嫡值求算公式。
在以上研究的基础上，论文选择黄土高原地区七个历史时期的农牧业分布图作
为基本资料，将该区的十个地质环境要素纳入农业环境地质系统中，将其类别分布
图与上述农牧业分布图进行叠加量测，结果代入要素系统嫡计算公式，求得了十个
农业地质环境要素在各个历史时期中的系统嫡，对每个历史时期的这十个嫡值求算
术平均值就获得了该历史时期黄土高原地区总的农业环境地质系统嫡。引入本区历
史时期干早(表征农业水资源匾乏)、黄河决溢(表征土壤侵蚀)、沙尘(表征土地
沙化)和地震(表征农业地质灾害)频数作为验证资料。结果发现，各类农业环境
地质问题的发生频率与所得农业环境地质系统墒具有基本一致的历史演变趋势。表
明农业环境地质系统嫡的计算思想和结果都是正确的，农业环境地质系统嫡能够概
括地反映区域农业环境地质系统的状态。
在黄土高原地区农业环境地质系统嫡历史研究的基础上，提出以嫡差作为判定
本区农业环境地质系统状态的依据，并由此初步构建了农业环境地质系统状态评判
与分级的评判体系。该体系以评判区域的尺度大小作为前导，按农业制图的基本规
范和要求，设计了各尺度区域评判中应采用的不同的农业地质环境要素指标，并对
评判的原则和程度进行了探讨。为进一步验证信息嫡理论在黄土高原地区区域农业
环境地质系统状态研究中的可行性，论证评判体系构建的正确性，论文以陕西省黄
土高原地区七大行政区域为例，对其农环地系统现状进行了评判分级，结果与农业
人口人均耕地指标的对照表明，相关程度较高，评判结果符合实际。
在以上研究的基础上，论文提出了黄土高原地区农业环境地质问题的应对策略，
认为加强农业环境地质状况调查工作，加强农业与地质学科工作者的联系，建立农
业开发前的地质影响评价程序等都是防治本区各类农业环境地质问题的根本要求。
同时，迫切需要建立起专门的农业环境地质?
Development and prosperous of human being's agriculture civilization is also a process of increasing occupying of mankind's agricultural active to the amount and degree of agro-geology environmental factors. In this process, agro-environment geological(AEG) system which is formed by mankind's agro-active and agro-geological environment expand continuously and its content enriched rapidly. And this, agro-environmental geology is aim at agro-environment geological system's construction, state characteristics and developing rules.
The discipline refer that all agro-environment geological problems, in eluding drought, soil and water errosion, farmland sandyfization and salifization and agro-geological calamities are caused from the incoordinate between two sub-system, agro-geology environmental system and human agricultural active system, of agro-environment geological system. According to their nature, these problems can be divided into two types, one type comes from meeting with "bad" geological factors during agricultural exploit, is named original agro-enviroment geological problem. The other, oringinated from human being's improper action, which leading to bad geological phenomenon that is hidden or taking place in a limited scale, happen in a large scale, is named second-hand problem. At any region, developing process of AEG system always follow below way, that is, from natural state to man-made state, finally into choax state. There are two boundary points in this process, the first one is a demarcation point of mankind agricult
ural action use all kinds of agro-geology environmental factors thoroughly and reasonable, making system going to dissipatation stablize state. The second demarcation point means, mankind's agricultural action disturb some region's agro-geology environmental factors execissively, making system going to break and will fell into a state of choax.
Loess Plateau Area is the original place of agricultural civilization in North China. This paper divide its historical development process of AEG system into Xiashang West Zhou, ChunQiu zhanGuo, Qin and west Han, Sui and Tang, Song Liao Jin and west Xia,
Yuan and Ming, Qing and Pre-liberation, seven periods, then, discussed developing situation and related AEG condition of this area in different periods. We suppose, AEG system of this area followed a same developing trail as former one. The system showed its reback way through increasing frequency, more complex type of AEG problems. State of the system go near and near to a demarcational value point related with certain productive level.
This paper advances a new train of thought: to express the process with information entropy theory. It is: to a certain area with clear graphical boundary like Loess Plateau Area, the factor and every factor's specific classification of its AGE system are certainty, so the essence of mankind agricultural action's expanding is presented as increasing its occupying rate to those factors and factors' specific component parts of it. When mankind's agricultural action go into a place with rather great environmental capacity and occupied more component parts, less AEG problems taking place, AEG condition is rather good. But when this kind of action come to a place with rather weak environmental capacity or occupy more this kind of component parts, more AEG problems appear and AEG condition become worse. Thus we find, development of AEG condition of Loess Plateau Area can be described with occupying proportion that mankind's agricultural action (taking distribution of agricultural and pastrol area as index) to agro-geology environmental factors and their component parts. Naturely, occupying rate equal to square proportion that all kinds of agro-geology environmental factor's component parts be included into distribution of agricultural and pastrol area during a certain period. By this way, classical conception of information entropy find its farourable condition.
Aimed at favourablity for agriculture and stock raising, with the Analytic Hierarchy Process,
一切农业环境地质问题，包括水资源匮乏、土壤侵蚀、土地沙化与盐渍化，以及农业地质灾害等均是农业环境地质系统中的两大子系统——人类农事活动子系统与农业地质环境子系统间不能协调共进的结果。从性质上分，农业环境地质问题可分为因人类农业开发过程中遭遇到不利的地质变异时产生的原生农业环境地质问题和因人类的不当农业行为诱使原有隐含未发或新生的不良地质现象发生的人为(次生)农业环境地质问题。某一区域农业环境地质系统的自然演化过程往往是从原始的自然状态向人工系统状态最终向混沌状态的变化过程。这一过程存在两个分界，第一个是农业地质环境要素被人类农事活动依据其农事适宜性合理利用，系统趋于耗散稳定的阈值点，第二个则是区域农业地质环境要素被人类农事活动过度扰动，系统趋于崩溃和步入难以预知的混沌状态的极限容量阈值点。
黄土高原地区是我国北方农业文明的发祥地。论文将其农业环境地质系统的历史发展过程划分为夏商西周、春秋战国、秦及西汉、隋唐、宋辽西夏金、元明以及清与民国这七个时期，回顾了各个历史时期本区农牧业的发展概况，分析了相应的农业环境地质状况演变特点。研究认为，本区农业环境地质系统的发展因循的是从自然条件下的稳定系统状态到半人工和人工条件下的耗散稳定系统状态的路线。此过程中系统以频数日益增大、类型日益复杂的农业环境地质问题的发生作为正向反馈的方式，系统状态越来越逼近其在一定生产力水平下的某一阈限值。
论文提出以信息熵理论来表征这一状态变化过程的方法。基本思路是：对于黄土高原地区这样一个具有明确地理范围的区域来说，其农业地质环境的要素及要素中的具体构成类别在选定划分方案后就是固定的。人类农事活动扩张的实质是不断增加其对要素种类、要素中具体构成类型的种类以及各类型比例的占用程度过程。农事活动进占到相对容量较大的类型或对其占用比例较高时，产生的各类农业环境地质问题较少，农业环境地质状况表现良好；而占用到相对容量较小的类型或其占用比例较高时，则易产生各类农业环境地质问题，农业环境地质系统状态恶化。由此，黄土高原农业环境地质系统的状态变化完全可以由人类农事活动(以农牧业区的分布状况为指标)对农业地质环境要素及其构成类型的进占程度来描述。进占程度实质又是在一定时期内农牧区的分布中各农业地质环境要素的具体构成类型分占的面积比例，这样，经典信息熵定义就找到了完全适用的条件。
黄土高原地区农业环境地质状况及其系统状态评判体系研究
为使嫡值的计算与各要素中不同类型对农牧业生产的不同作用相符合，以农牧
业的适宜性为目标，用层次分析法确定了各要素中各构成类别的权数ai，由此，确
定了各要素信息嫡新的表达式及各要素的第一、第二分界点闭限嫡值求算公式。
在以上研究的基础上，论文选择黄土高原地区七个历史时期的农牧业分布图作
为基本资料，将该区的十个地质环境要素纳入农业环境地质系统中，将其类别分布
图与上述农牧业分布图进行叠加量测，结果代入要素系统嫡计算公式，求得了十个
农业地质环境要素在各个历史时期中的系统嫡，对每个历史时期的这十个嫡值求算
术平均值就获得了该历史时期黄土高原地区总的农业环境地质系统嫡。引入本区历
史时期干早(表征农业水资源匾乏)、黄河决溢(表征土壤侵蚀)、沙尘(表征土地
沙化)和地震(表征农业地质灾害)频数作为验证资料。结果发现，各类农业环境
地质问题的发生频率与所得农业环境地质系统墒具有基本一致的历史演变趋势。表
明农业环境地质系统嫡的计算思想和结果都是正确的，农业环境地质系统嫡能够概
括地反映区域农业环境地质系统的状态。
在黄土高原地区农业环境地质系统嫡历史研究的基础上，提出以嫡差作为判定
本区农业环境地质系统状态的依据，并由此初步构建了农业环境地质系统状态评判
与分级的评判体系。该体系以评判区域的尺度大小作为前导，按农业制图的基本规
范和要求，设计了各尺度区域评判中应采用的不同的农业地质环境要素指标，并对
评判的原则和程度进行了探讨。为进一步验证信息嫡理论在黄土高原地区区域农业
环境地质系统状态研究中的可行性，论证评判体系构建的正确性，论文以陕西省黄
土高原地区七大行政区域为例，对其农环地系统现状进行了评判分级，结果与农业
人口人均耕地指标的对照表明，相关程度较高，评判结果符合实际。
在以上研究的基础上，论文提出了黄土高原地区农业环境地质问题的应对策略，
认为加强农业环境地质状况调查工作，加强农业与地质学科工作者的联系，建立农
业开发前的地质影响评价程序等都是防治本区各类农业环境地质问题的根本要求。
同时，迫切需要建立起专门的农业环境地质?
Development and prosperous of human being's agriculture civilization is also a process of increasing occupying of mankind's agricultural active to the amount and degree of agro-geology environmental factors. In this process, agro-environment geological(AEG) system which is formed by mankind's agro-active and agro-geological environment expand continuously and its content enriched rapidly. And this, agro-environmental geology is aim at agro-environment geological system's construction, state characteristics and developing rules.
The discipline refer that all agro-environment geological problems, in eluding drought, soil and water errosion, farmland sandyfization and salifization and agro-geological calamities are caused from the incoordinate between two sub-system, agro-geology environmental system and human agricultural active system, of agro-environment geological system. According to their nature, these problems can be divided into two types, one type comes from meeting with "bad" geological factors during agricultural exploit, is named original agro-enviroment geological problem. The other, oringinated from human being's improper action, which leading to bad geological phenomenon that is hidden or taking place in a limited scale, happen in a large scale, is named second-hand problem. At any region, developing process of AEG system always follow below way, that is, from natural state to man-made state, finally into choax state. There are two boundary points in this process, the first one is a demarcation point of mankind agricult
ural action use all kinds of agro-geology environmental factors thoroughly and reasonable, making system going to dissipatation stablize state. The second demarcation point means, mankind's agricultural action disturb some region's agro-geology environmental factors execissively, making system going to break and will fell into a state of choax.
Loess Plateau Area is the original place of agricultural civilization in North China. This paper divide its historical development process of AEG system into Xiashang West Zhou, ChunQiu zhanGuo, Qin and west Han, Sui and Tang, Song Liao Jin and west Xia,
Yuan and Ming, Qing and Pre-liberation, seven periods, then, discussed developing situation and related AEG condition of this area in different periods. We suppose, AEG system of this area followed a same developing trail as former one. The system showed its reback way through increasing frequency, more complex type of AEG problems. State of the system go near and near to a demarcational value point related with certain productive level.
This paper advances a new train of thought: to express the process with information entropy theory. It is: to a certain area with clear graphical boundary like Loess Plateau Area, the factor and every factor's specific classification of its AGE system are certainty, so the essence of mankind agricultural action's expanding is presented as increasing its occupying rate to those factors and factors' specific component parts of it. When mankind's agricultural action go into a place with rather great environmental capacity and occupied more component parts, less AEG problems taking place, AEG condition is rather good. But when this kind of action come to a place with rather weak environmental capacity or occupy more this kind of component parts, more AEG problems appear and AEG condition become worse. Thus we find, development of AEG condition of Loess Plateau Area can be described with occupying proportion that mankind's agricultural action (taking distribution of agricultural and pastrol area as index) to agro-geology environmental factors and their component parts. Naturely, occupying rate equal to square proportion that all kinds of agro-geology environmental factor's component parts be included into distribution of agricultural and pastrol area during a certain period. By this way, classical conception of information entropy find its farourable condition.
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