区域农业经济系统动态仿真模型

　　21世纪中国农业发展的首要问题是实现现代化。农业现代化不仅是农业与农村经济发展的必然趋势，而且是整个国民经济实现现代化的基础。江泽民主席最近重申：“我国是个大国，有十几亿人口这样的基本国情决定了我国的农业尤其是粮食生产，在经济发展的任何阶段，都绝不能削弱，而只能加强，要高度重视农业生产，始终保持粮食生产的稳定増长。要把农业摆在国民经济的首位，粮食生产是重中之重。实际上这是我国国民经济发展的战略，不仅今天是这样，而且也是长远发展战略。研究农业经济系统对于探讨区域经济发展政策、提供决策支持具有重要意义。农业经济系统作为区域整个社会经济系统的重要组成部分，并不是孤立存在的，它与社会经济系统中的其他子系统相互影响、相互作用，因果关系复杂，彼此作用构成反馈机制[1。因其机理尚不太清晰，难以用纯粹的数学方法描述出来，这种被称之为系统中的“不良结构”部分，只能用半定量、半定性或定性的方法来处理。而系统动力学方法用于具有复杂时变、多重反馈回路的系统仿真非常有效。因此本文运用系统动力学2(SD)，采用定性和定量分析综合集成的方式，以江苏省镇江市为例，建立了区域农业经济系统动态仿真模型。它主要通过对系统外生调控变量的优化，利用计算机仿真实验系统进行模拟，实现“政策实验室”的功能，为正确决策提供科学依据。

　　1动态仿真模型的建立

　　11建模的目的

　　区域农业经济系统动态仿真模型主要是结合目前区域经济系统运行中农业劳动人数、耕地面积、农业生产费用、农业总产值等情况探讨2个问题:①研究并探讨区域农业经济系统存在的问题及其对未来系统行为可能产生的影响。②通过计算机仿真，探讨适合区域农业经济系统未来发展的行为模式，为制定区域经济发展规划提供决策支持，实现“政策实验室”的功能。

　　12因果关系分析

　　在明确建模目的的基础上，对农业经济系统进行因果关系的定性分析，将复杂问题作简洁而系统化的处理。系统动力学认为，系统的任何两个要素从因果关系看必然有正相关关系、负相关关系或无关系。在研究区域农业经济系统的可持续发展时，把区域农业经济系统中的经济、人口、资源和环境等视为密不可分的复合系统。农业经济系统影响其它子系统的主要因素有3个:农业劳动人数、农业生产费用和农业总产值，通过它们来揭示农业经济系统与其他系统的关系。农业经济系统的基本因果关系如下

　　1)农业与国民经济

　　农业经济是国民经济的基础，农业经济的健康发展有助于保持国民经济持续快速健康发展;国民经济发展了，对农业的投入也就増加了，国民经济的发展又能促进农业科学技术的发展，从而能够提高农业生产率，相对减少农业单位劳动人数，提高粮食单位产量，増加农业国民总产值。

　　2)农业与人口

　　农业经济的发展有助于提高人民生活水平，从而提高劳动力的数量和素质;而人口的増加一方面会导致劳动力人口的増加，另一方面也会降低人均享有的经济发展所形成的社会财富。如果农业的发展不能满足人口消费需要，就要产生一系列诸如贫困、饥饿、疾病等严重问题，甚至危及社会稳定，反过来又将影响人口的数量和质量，从而阻碍农业经济的发展，这是一个负反馈回路。人口过多会减少耕地面积，人口消费的物质财富的増加也会相对减少发展农业的投入，从而造成农业总产值的相对减少。

　　3)农业与环境

　　农业的发展会对环境产生一定的影响。农业经济的高速増长对环境的压力越来越大，经济的高増长要伴随着环境的高投入，环境投入要高过GNP的1%甚至1.5%才能有效控制环境污染。我国农业经济总体技术水平低，物料消耗高、流失大，对环境造成相当大的压力。农业生产中使用的农药、化肥对环境的污染问题要高度重视。所以我们要注重农业经济与环境的协调发展，发展农业经济的同时不忘环境保护，实现社会和经济的可持续发展。

　　4)农业与资源

　　我国人口众多，要解决粮食问题，发展农业经济需要消耗大量的土地资源和水资源，我国农业科技水平比较低，对土地和水资源的利用不够充分，很大程度上存在着资源浪费现象。资源是实现可持续发展的基本条件，我们要从长远、全局和社会、生态、经济综合效益来思考问题，増强持续发展意识，努力保护经济持续发展的基础条件。

　　13镇江市农业现状

　　1999年镇江市农业生产平稳发展，多种经营稳步増长，农业増加值为31.71亿元，増长3.0%。在农产品价格持续下跌和有自然灾害的情况下，全年粮食总产量是125.67万吨，比上年下降0.9%,棉花总产量是1372吨，比上年下降125.5%。多种经营生产稳定増长，主要农产品中:肉类总产量6.01万吨，比上年増长3.8%;禽蛋总产量1.49万吨，比上年下降8.9%;水产品总产量6.33万吨，比上年増长7.3%;蚕茧总产量2527吨，比上年下降33.0%;茶叶总产量1879吨，比上年増长66%。

　　农业生产条件的继续改善，全面推进了农业水利的基本建设，加大了改造中低产田的力度，农业现代化水平继续提高。1999年末全市拥有农业机械总动力11416万千瓦，比上年増长44%。大中型拖拉机有1612台，小型拖拉机有1.81万台，农用排灌动力机械为3448万千瓦。1999年农用化肥施用量(折纯)为10.05万吨，比上年下降2.7%。农村用电量为11.03亿千瓦小时，比上年下降1.2%。农田有效排灌面积为206.19万亩，改造中低产田计1.08万亩，年内造林面积计1.66万亩。

　　14绘制系统结构流图，编写DYNAMO方程

　　在定性分析系统反馈机制的基础上，对农业经济系统再进行定量研究。运用SD的专用语言——DYNAMO语言编写方程。DYNAMO方程中的变量主要有3种形式：即状态变量、速率变量和辅助变量，通过这3种变量就可以将结构流图中的反馈环用方程表示出来。状态变量用来描述系统中要素的状态，是一个积累变量，由输入和输出的速率变量共同决定;速率变量用来描述系统中随时间变化的活动状态，确定速率的结构是建模的核心，控制系统的行为主要通过改变系统的速率来进行;辅助变量是DYNAMO方程中经常使用的一种变量，作用在于简化速率变化的方程。根据区域农业经济系统的特点和建模的目的，在模型中设置农业劳动人数、农业生产费用、农业总产值、GNP、科技水平等状态变量，其余均为速率变量、辅助变量和常量。区域农业经济系统模型通过变量之间的耦合而相互联系。这种相互作用形成了模型的主要反馈回路。以因果链表示变量间的关系，这些因果链就构成了区域农业经济系统的基本反馈机制。由于这些变量和反馈回路面的相互影响与作用，产生了区域农业经济系统的复杂行为。

　　模型中各种参数的选取基本上是根据镇江市的统计数据综合计算而成(资料来源于5.9%，油麵产量是677万吨，比上年増长年歡对于极少数无统计数据支持的变量，采也取经验估计和模型调试结合的方法进行估计，模型己通过灵敏度检验，基本行为模拟与历史数据相吻合，因此可以利用模型进行政策分析，农业模型因果反馈图如图1所示。带有正号的箭头表示某变量的増长将导致该箭头所指变量的同时増长，带有负号的箭头表示某变量的増长将导致该箭头所指变量的减少。这里选择农业与国民经济子系统为主要政策分析对象，其它系统的行为作为内生变量，参与这几个系统模型的运行。通过对系统基本行为的模拟(技术装备的生产弹性为0.087等)，可以发现系统行为的模拟结果并不理想。通过改变外生政策调控参数，观察系统的运行，可以为制定政策提供一些参考。我们在基本行为模拟运行的基础上，对农业经济系统推荐一种为提高技术装备水平，将技术装备的生产弹性调整为012通过对其的调整，农业总产值可以得到较大幅度的提高。这样就必须提高农业生产过程中的技术水平和农民的科技素质，使科技成为促进农业经济増长的主导力量。用现代科技武装农业，使农业实现集约型増长。

　　系统模型用于分析我国农业生产与国民经济相关协调发展的影响因素时，可以通过改变模型中变量的参数值，根据实验前后的数据变化来分析各影响因素对农业生产与国民经济的影响程度。世界各国的经验证明：农业的发展速度与投资多少、如何投资密切相关。随着投资比例系数的増长和合理设置，农业发展率逐渐増大，对国民经济发展的促进作用也逐渐増强。因此，在动态模拟的程序设计上，设定了NGT为投资比例系数，即农业投资占国民经济投资的比重，以测试确定农业不同的发展方案。投资的多少直接影响到农业的发展速度和水平。

　　因镇江市耕地面积和第一产业吸纳劳动力的能力所限，对农业投资的重点投资不应放在扩大耕地面积和重复建设上，而应放在农业产业结构调整和农业科技的发展上，协调好与人口、资源、环境等的关系，实现农业的可持续发展。这里选择对农业各影响因素的投资作为决策变量，调整决策变量，可得到许多备选方案。现选定3个有代表性的方案，提供决策参考生产资料的投资额为NGTX30%收入的投资额为NGTX20%科技的投资额为NGTX30%。从模拟的结果来看，在这种投资比例的情况下，镇江市的农业经济发展没有大幅度的提高，国民收入増长缓慢。投资结构不合理，导致收入长期在低水平徘徊;由于劳动密集型产品受到市场容量的限制，吸纳劳动力的能力减弱，农村有大量的剩余劳动力需要转移;农业科技水平及其对整个国民收入的贡献提高不明显。从整体来说，农业的产业结构不够合理，严重阻碍了经济的发展。由于对生产资料的投资比与优化的作用还没有充分发挥出来。总之，在这种投资情况下，镇江市的人民生活水平没有大幅度提高，农业经济发展速度不令人满意。

　　方案2的模拟结果表明减少农业生产资料的投资比至20%会影响农业发展规模的提高和农业机械化的普及，农民收入的投资比太高，与现有经济发展规模不适应，科技的投资额也较小，国民经济总量。

　　方案3对生产资料的投资调整为NGTX25%收入和科技的投资分别为NGTX20%和NGTX35%。通过对比可以发现:在改进行为模拟中，増加科技投资特别是其中农业高科技产业的投资，国民经济总量比方案1模拟结果高出很多，提供的就业机会有较大幅度提高，经济发展态势良好，社会稳定。因此说方案3为较优方案。

　　3主要政策建议

　　通过对农业与经济、社会系统的基本行为模拟与改进行为模拟，我们对镇江市未来农业问题的规划提出以下建议：

　　1)农业经济的増长需要转变经济増长方式，即从粗放型向集约型转变。要提高经济整体素质和生产要素的配置效率，注重结构优化效益，依靠经济体制改革，形成有利于节约资源、増加效益的经营模式，有利于创新的技术进步机制，有利于市场竞争的经济运作机制。

　　2)必须把农业放在国民经济的首位，切实加强农业的基础地位，繁荣农村，致富农民，全面推进农业和农村现代化进程。以农业増效、农民増收为核心，进一步调整农业结构。

　　3)抢占现代农业的科技产业化制高点。科技进步与技术创新是现代农业发展的重要保障，科技是第一生产力的关键在于产业化，基本实现农业现代化最重要的指导思想之一就是以科技现代经济制高点，强化农业现代化的科技支撑体系与运作机制，全方位推进农业科技经济一体化进程。

　　4)强化现代农业的可持续发展能力建设。从现代农业可持续发展的战略高度，重视资源环境、基础设施、社会文化等可持续发展能力建设，特别是现代农业基础设施(交通、电气化、通信等)以及农业资源高效利用与生态建设等，是农业现施投入，继续抓好农业综合开发，才能加快农机化发展步伐，提高农机装备水平。

　　5)积极改善现代农业的外部经济环境。农业现代化建设是全方位的开放性建设，要多渠道引进外资、智力和先进技术成果为农业现代化建设创造良好的外部经济环境，寻求扩大开放的有效途径，特别是内部动力与外部环境相结合，培育富有活力的现代农业新増长点。