农业测土配方施肥技术传播研究——基于农户决策的多主体模拟

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingdang19822003
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我国流域水环境面临着广泛的富营养化问题,农业种植化肥的过量施用是氮磷营养物质过量排放的主要来源之一。农业测土配方施肥技术自2005年试点推广以来,在全国范围内取得了较为显著的化肥控制效果。在此背景下,本研究针对粮食作物种植的农业生产形式,以从事农业生产的农户作为决策主体,运用多主体模拟(Multi-agent based simulation)的理论框架与技术方法,以NetLogo作为系统仿真的软件平台,基于实地调研的现实数据,模拟研究该测土配方施肥技术在农户群体中的传播过程,即农户决策主体对于该项技术的采纳的发展过程。在此基础上,通过模型参数的敏感性分析,探讨大户数量、大户规模、农户创新类别分布等三个重要参数对结果的影响,识别影响创新技术传播程度(绝对数量)和传播范围(相对数量)的核心要素,同时讨论补贴机制的加入和作物价格的提升对创新技术传播的促进作用,进而为进一步深化推广该项技术、加强流域富营养化物质的控制,提供重要的理论支撑与参考依据。  经过理论研究、模型设计、仿真模拟、分析讨论等四个紧密相连的研究阶段后,本研究形成如下研究结论:  (1)农户的决策模式  本研究中的“农户决策”仅指农户是否改变施肥习惯,并按照理论上测土配方施肥技术的推荐值,即作物亩产量最高时的氮肥施用强度,作为农户对于下一农事周期氮肥施用强度的选择结果。研究结果显示,我国粮食种植农户在面对测土配方施肥这样的新技术时,对于是否采纳要经历创新性判定和净收益判定两个主要的决策模式;农户种植耕地的规模对于农户决策的结果同样具有一定的影响。  (2)多主体模型的有效性  以梅李镇2003年开始试点测土配方施肥技术时的条件为基础设计基准情景,通过该情景10轮各10个周期的模拟得到的结果,与2012年底梅李镇该项技术的实际采纳情况进行比较,进而验证设计的NetLogo多主体模拟模型的有效性与准确性。对比分析的结果显示,模拟得到的结果与2012年底梅李镇的实际情况基本一致,约80%的大户农户和30%的散户农户采纳测土配方施肥技术。通过基准情景的模拟,证明了模型的准确性和模拟结果的有效性,一定程度上达到了模型验证的目的。  (3)大户农户数量的影响  三个不同大户数量情景的模拟研究的结果说明,在创新类别分布以及大户农户规模保持不变的前提下,一方面,大户农户数量的增加,将显著提升整个World中采纳测土配方施肥技术的耕地Patch总量(Patches Innovs)。另一方面,大户农户数量的增加对于创新技术的传播范围和覆盖面,具有较为显著的促进作用,尤其当大户数量足够大时(Scale130),采纳创新技术的耕地Patch占比(PatchesInnovs Ratio)将达到90%左右。  (4)大户农户规模的影响  三个不同大户农户规模情景的模拟研究的结果说明,在创新类别分布以及大户农户数量保持不变的前提下,一方面,大户规模的增加,将显著提升整个World中采纳测土配方施肥技术的传播程度,即更多的耕地Patch采纳该项创新技术(Patches Innovs)。另一方面,大户农户规模的增加将显著提高创新技术的传播范围,但与提升大户农户的数量相比,提升大户农户规模对于提高测土配方施肥技术传播范围的促进作用相对较低。  (5)创新类别分布的影响  三个不同创新类别分布情景的模拟研究的结果说明,在大户农户数量及其规模保持不变的前提下,一方面,由于三个情景中农户和耕地Patch的数量相同,因此情景间传播程度(绝对数量)的增减幅度,与传播范围(相对数量)的增加幅度完全相同。另一方面,农户群体创新程度的高低与测土配方施肥技术的传播程度呈现显著的正相关关系,农户群体创新程度越高,创新技术传播的程度和范围均越高;并且相较于Innovators而言,Laggards比例的变化对于创新技术在农户群体中的传播具有更为显著的影响。  (6)加入补贴机制的影响  一方面,补贴机制的加入对于提升采纳测土配方施肥技术的传播具有促进作用,在补贴标准低(例如500 Yuan/hm2)时几乎没有影响,但在补贴标准较高(例如2000 Yuan/hm2)时更为明显。另一方面,补贴机制的加入对于减少采纳决策改变的农户、稳固测土配方施肥技术采纳决策的效果具有非常明显的作用。  (7)提升作物价格的影响  一方面,作物售卖价格的提升对于采纳测土配方施肥技术的传播具有明显的抑制作用,尤其在价格第一次上升(由1.2 Yuan/kg提升至1.3 Yuan/kg)时这样的下降非常明显,随后的影响基本可以忽略不计。另一方面,作物价格提升对于大户农户采纳创新技术的抑制作用显著高于散户农户,这与大户农户“负责”的耕地Patch数量更多、因而经济效益更为敏感密切相关。
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