農業科技灰色關聯熵分析論文
１引言
農業的發展變化時刻受著農業科技的影響，探討農業科技發展變化的相關影響因素就顯得很重要。在這方面，國內的學者無論從理論上還是實踐上都進行了深入廣泛的研究，并取得了比較有意義的研究成果，肯定了農業發展進程中科技因素的重要性。目前的研究方法更多集中在農業科技的評價、測度，也通過建立相關指標來探究農業科技的發展情況，目前比較常用的評價農業科技發展情況方法有測算貢獻率的比較法、單一指標評價法以及總體評價方法，這些方法能比較全面的衡量某一時期農業科技的發展水平。劉明、王克林提出目前我國農業現代化進程測度的支撐技術———多指標綜合測度法的優化方案，來實現對農業現代化進程時空上動態特征的量化分析。盧亞麗、傅新紅提出了區域農業科技進步測度模型的設計的依據和應該遵循的原則，并構造了一個測度模型。以上研究僅從測度和評價的角度對農業科技的發展變化進行了研究，為了能更深入的研究農業科技的發展變化情況，本文將以系統思想為研究基礎，結合灰色系統理論來探討農業科技系統的發展變化狀況。
２基于灰關聯熵的農業科技系統演化方向判別模型
２．１農業科技系統的有序性分析
由于農業科技時刻都在發展進步中，因此整個農業科技系統充滿隨機和不確定性，在對農業科技系統分析的時候，把其看作是一類灰色系統，根據灰色系統理論中的關聯分析原理，來做定量描述分析，揭示農業科技發展水平和合理閾值之間的關聯程度，獲得的關聯系數越大，就表示系統的有序性越強，所以計算性越強。但由于農業科技系統的多目標性，所獲得的關聯系數也比較多，不能很好的反映農業科技系統整體的變化規律，為了解決這個問題，可以將這種關聯系數的變化規律用熵來表述，通過不同時段系統熵的變化來對其演化方向進行判別。
２．２農業科技系統的灰色關聯熵
（１）有關的模型。農業科技系統演化發展的灰色關聯系數：設時間序列為ｘｉ＝（ｘｉ（１），ｘｉ（２），…，ｘｉ（ｍ）），ｘｉ（ｍ）表示在第ｍ年第ｉ個指標的數值。首先：要獲得每個數列的初值像，令Ｘ′ｉ＝Ｘｉ／ｘｉ（１）＝（ｘ′ｉ（１），ｘ′ｉ（２），…，ｘ′ｉ（ｍ）），ｉ＝１，２，…，ｎ。第二步：獲得序列差的值。有Δｉ（ｋ）＝｜ｘ′ｏ（ｋ）－ｘ′ｉ（ｋ）｜，Δｉ＝（Δｉ（１），Δｉ（２），…，Δｉ（ｍ）），ｉ＝１，２，…，ｎ。第三步，來求兩極的最大差與最小差。因此，記Ｍ＝ｍａｘｉｍａｘｋΔｉ（ｋ），ｍ＝ｍｉｎｉｍｉｎｋΔｉ（ｋ）。最后，獲得所需要的關聯系數γｏｉ（ｋ）＝ｍ＋ζＭΔｉ（ｋ）＋ζＭ，ζ∈（０，１），ｉ＝１，２，…，ｎ；ｋ＝１，２，…，ｍ。（１）按照信息熵的概念做如下定義：定義１：設數列Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ），ｘｉ≥０，且叮ｉ＝１，稱函數叮睿ｉｌｏｇｘｉ為序列Ｘ的灰熵，ｘｉ為屬性信息。定義２：設Ｘ為比較列，Ｙ為參考列，Ｒｊ＝｛ζ（ｘ（ｋ），ｙ（ｋ））｝ｋ＝１，２，…，ｎ，則映射Ｍａｐ：Ｒｊ→Ｐｊ，Ｐｉ＝ζ（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ））／叮瞀疲ǎ（ｉ），ｙ（ｉ）），Ｐｉ海校輳ｉ＝１，２，…，ｎ為灰色關聯系數分布映射，映射值稱為分布的密度值。根據灰熵定義，以及灰關聯分布映射，灰關聯熵可以表示為：Ｓ（ｔ）＝－叮睿椋劍保校椋歟錚紓校椋ǎ玻┦街校櫻ǎ簦┪農業科技系統在第ｔ時段的灰色關聯熵，它表示此時刻農業科技系統的狀態，系統狀態發生變化，相應熵值也就發生變化。由于農業科技系統耗散性的特點，系統能量不會消失，與外界進行著物質與能量的交換，總熵有增有減，由熵的有序度聯系可知，農業科技系統的演變方向即可良性化，也可惡性化，這取決于系統熵的變化機制。為此，可以借助熵的變化理論建立農業科技系統演化方向的判別模型，作為檢驗和判斷系統演變規律的方法。ΔＳ＝Ｓ（ｍ）－Ｓ（ｎ）（３）其中，Ｓ（ｍ）為系統在ｍ時點的熵值，Ｓ（ｎ）為系統在ｎ時點的熵值，而兩者之差即為兩個時間段下農業科技系統與外界發生能量和物質交換所引起的熵變，根據熵變值ΔＳ的大小，即可判斷農業科技系統演化過程中所處的狀態以及演化的方向：當ΔＳ＞０時，系統出現了熵增，系統無序狀態增大，此時系統的演化循環處于惡性。當ΔＳ＜０時，系統出現了熵減，系統有序度狀態增強，此時系統的循環演化處于良性，并且此時系統最穩定。當ΔＳ＝０時，表明系統在某段時間間隔內熵無變化，此時系統狀態和初始狀態一致。
３實證研究
為了能更清楚的認識農業科技系統演化發展的狀況，就有必要通過實證分析來論證。由于農業科學技術一直在發展更新，因此整個農業科技系統的演化也在不斷進行。農業科學技術的進步有很多方面可以體現出來，為了論證的方便，本文選取兩個大的類別：農業機械技術和農業生物化學技術。能表征這兩方面技術發展水平的指標比較多，為了能較全面的反映農業科技演化的情況，本文從眾多的指標中選取有代表性的，同時參考以下幾個方面：（１）指標的選取必須盡量全面、完整，而且所選取的指標能根據不同的要求來考查。（２）要選取有代表性的和典型性的指標，對于表征的含義相同、相近或者具有較大關聯性的指標不予考慮，所選取的指標盡可能的含有更多的信息量，以此來反映問題的不同方面。（３）選取的指標應該具有實用性和可行性，能反映某一時期的農業科學技術水平，并且能有明確的含義，更易于量化分析和評價。根據以上幾點的要求，本文選取農業機械化、電氣化、水利化和生物化學化這四個方面來反映農業科技在某一時期的發展水平。具體而言，這四個方面分別指的是指的是農業機械總動力、農村用電量、化肥施用量和農藥施用量、有效灌溉面積。本文參考《河南省統計年鑒》（２００１－２００９年）獲得相關數據見表１。利用表征農業技術發展程度的農業機械總動力、農業的用電量、化肥施用量、農藥使用量、有效灌溉面積這五個指標作為比較數列Ｘｉ＝｛Ｘｉ（ｔ），ｔ｝＝１，２，…９，ｉ＝１，２，３，４，５，取農業總產值作為參考列Ｘ０＝｛Ｘ０（ｔ），ｔ＝１，２，…，９｝，計算Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５與Ｘ０之間的灰色關聯系數。由此得出Ｘ０與Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５間的關聯度為：γ０１＝０．７０８１，γ０２＝０．６３３２，γ０３＝０．６６９８，γ０４＝０．７６４４，γ０５＝０．６３５８。根據灰色關聯熵的相關理論可知，在系統的發展變化過程中，表征農業科技系統某一時期發展水平的值與某一合理閾值的關聯系數越大，則演化過程中系統的有序性就越強。根據所獲得的數據可以看出，河南省農業電氣化和農業化學化的發展相對于其他方面呈現出較強的有序性，農業機械化的發展過程中的有序性最弱。農業的現代化發展過程中，電力、農藥化肥、機械設備必不可少，由于河南人口眾多，農業的發展主要以家庭為單位，大規模機械化耕作不能實現。由于近幾年政府一直加大農村電網的改造，農村電力基礎設施日趨完善，有助于農業科技的發展。通過改善化肥的效用和農藥的功效，可以不斷的增加農業的產值。由于河南省人口眾多，加上不同地區的地貌差異比較大，山區農業機械化的推廣就要比平原地區難很多，個體農業耕種都會影響農業機械化的`使用效率，進而就會影響對農業科技系統的演化進程。另外，國家政策、農業發展資金、勞動力素質以及氣候等的原因，都會對農業科技系統的演化發展有影響。為更進一步了解農業科技系統演化的情況如何，本文根據熵變理論，把上述時間分為幾個時間段，求其不同時間段的灰關聯熵，以此來判定農業科技系統的演化方向。根據熵的變化理論，經過計算得出以上的灰關聯熵值，可以看出，所選取的五個反映農業科技發展水平的指標，隨著時間的發展，熵值都呈遞減趨勢，也反映了農業科技系統的演化發展是良性的。如果將三個時間段的數據相加可以得到ｓ１＝６．８１２２，ｓ２＝４．４９７８，ｓ３＝３．３２０４，可以看到熵值總體也在遞減，農業科技系統處于良性循環的演化發展過程中，也表明系統的功能處于一個穩定的狀態。
４結論
就本文選用的指標，根據所獲得的數據，可以看出，河南省農業科技系統演化的狀態是良性的，但是就單個反映農業科技發展水平的指標而言，部門之間還是有一定的差異的。根據上文的數據可知，農業產值與農業電氣化、生物化學化的關聯性更緊密一些，即這些部門的演化發展情況要好于其他部門。也表明在農業科技的發展過程中，對現代信息工業科學技術的利用還是明顯不足，無法推廣精準農業。而且化肥和農藥的大量使用，對環境是一個很大的潛在威脅，因此這就要求政府在考慮發展的時候，能加大對農業的科技投入，是發展更為和諧。由于選用指標的限制，本文還不能完全體現出整個農業科技系統的發展演化情況，本文的研究結果也僅僅以河南的農業發展情況為基礎，也比較符合河南省農業發展的實際，也為決策者提供一定的參考依據。
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