秦安县农业生态安全评价与分析1.doc

秦安县农业生态安全评价与分析王亚敏 张勃（西北师范大学地理与环境科学学院，甘肃兰州730070）摘要：本文基于压力状态响应概念模型，构建秦安县农业生态安全评价指标体系。采用熵权法客观地对各评价指标赋权，应用生态不安全指数评价的数学模型对秦安县1992年2006年农业生态安全进行综合评价。结果表明在19922006年之间，秦安县农业生态安全均处于“很不安全”状态。进一步阐明了秦安县农业生态较不安全的主要原因并提出其稳定发展的对策。关键词：秦安县；农业生态安全；不安全指数；熵值法；综合评价 全球性环境恶化已经威胁到很多地区人类的生存和发展，对生态安全的研究和追求已成为全球的共识，农业可持续发展是国际社会关注的热点研究领域之一，生态安全研究是区域可持续发展研究的前沿课题 1-5。农业可持续发展的生态安全是指农业赖以发展的自然资源、生态环境处于不受威胁、无危险的健康、平衡状态，包括农业自然资源安全和农业生态环境安全，是区域农业可持续发展追求的目标，也是国家安全的重要基础 6。本文借鉴联合国经济开发署（OECD）建立的压力状态响应（PressureStateResponse，PSR）框架模型，结合秦安县的自然人文环境特征，构建了秦安县农业生态安全评价体系，对秦安县的农业生态安全状态、程度和水平做了定量评价。在分析其生态安全变化成因的基础上，提出了秦安县农业可持续发展的生态安全对策，对指导秦安县农业生态环境建设，实现农业的可持续发展提供了科学依据和指导，具有重要理论意义和实践意义 7、8。1 研究区概况秦安县位于甘肃省东南部，天水市北部。地处105.20106.02E， 34.4435.11N之间，东接清水县和张家川回族自治县，南邻天水市麦积区，西连甘谷县和通渭县，北靠静宁县和庄浪县。东西长约65km，南北宽约50km，总面积1601.13km2。属典型的黄土梁、沟壑和河谷地貌特征，葫芦河自北而南，纵贯秦安县中部。县境内海拔1120m-2020m，属陇中南部温和半湿润季风气候区，年平均气温10.4，无霜期年平均174d。全县年平均降水量507.3mm。总耕地面积99400hm2，有效灌溉面积5837.2 hm2，林草地9560 hm2，2006年全县生产总值167756万元，其中第一产业49756万元，三产业结构为30：23：47。2 评价方法与过程2.1 评价指标的选取和指标体系的构建从秦安县农业与农村发展的主要因素分析入手，基于联合国经济合作开发署（OECD）建立的压力状态响应（PSR）框架模型，参考了吴国庆、肖薇薇、王根绪等对PSR 生态安全评价指标的发展以及徐中民Impacts可持续性评价模型6、9、10、11，结合秦安县农业资源环境现状及社会经济发展特点，从系统状态、系统压力、系统响应三方面选取24个指标，构建了秦安县农业可持续发展的生态安全评价指标体系（图1）。区 域 生 态 安 全 系 统 （O）A1系统状态B1 年均降水量()B2 年10积温()B3 森林覆盖率（）B4 水资源保障率()A2系统压力B5 人均耕地面积（hm2人）B6 人均水资源占有量（m3人）B7 人口自然增长率B8 人口密度(人/ hm2)B9 单位耕地面积化肥负荷（thm2）B10 单位耕地面积农药负荷（thm2）B11 单位耕地面积农膜负荷（thm2）B12 农作物受灾面积成灾率()B13 耕地有效灌溉面积比()图1 秦安县农业生态安全评价指标体系Fig.1 The assessment index system of agricultural ecological safety in QinanA3系统响应B14 水土流失治理率()B15 人均生产总值元B16 一产生产总值占生产总值比重（）B17 单位面积粮食产量（kghm2）B18 农业投资占全社会固定资产投资比重（）B19 农民人均纯收入(元)B20 单位耕地面积农业机械总动力（kwhm2）B21 非农业人口比率()B22 农村居民恩格尔系数B23 每百万人口中小学生人数B24 每个农村劳动力负担人数- 9 -2.2 熵值法确定指标权重熵值法是在客观条件下由评价指标值构成的判断矩阵来确定指标权重的一种方法。它通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重。应用客观赋权方法可以减少评价者的主观成分，具有更大的客观性和科学性。其计算步骤如下：构建m个方案n个评价指标的判断矩阵R(Xij)mn(i1,2,.,m; j1,2,.,n)利用模糊隶属度函数将判断矩阵做归一化处理：XijXjXminXmaxXmin (1)XijXmaxXjXmaxXmin (2)其中Xj为第j项指标值，Xmax为第j项指标的最大值，Xmin为第j项指标的最小值，Xij为标准化值。若所用指标为效益型指标（指标值越大越好），用公式(1)，若所用指标为成本型指标（指标值越小越好），则用公式(2)。根据熵的定义，m个评价方案n个评价指标，可以确定评价指标的熵为： ,;, (3)其中， (4)为使lnfij有意义，一般需要假定当fij=0时，fij lnfij=0，但当fij=1时，lnfij也等于零，与熵的含义相悖，故需对fij加以修正，将其定义为： (5)计算评价指标的熵权W： , , (6)2.3 秦安县农业生态安全评价模型区域农业可持续发展的生态安全评价要立足于安全，以“不安全指数”来评价安全程度6。由于评价对象只有一个，因此采用以下数学模型计算：对于越大越安全的指标： 若以安全值为标准，则：0 (XiXSi)P(Bi ) 1XiXSi100 (XiXSi) (7) 若以不安全值为标准，则：1 (XiXSi)P(Bi ) XSiXi100 (XiXSi) (8)对于越小越安全的指标： 若以安全值为标准，则：0 (XiXSi)P(Bi ) 1XSiXi100 (XiXSi) (9) 若以不安全值为标准，则：1 (XiXSi)P(Bi ) XiXSi100 (XiXSi) (10)式中，X为第i个评价指标的值，P(Bi)为第i个指标的不安全指数，XSi为评价指标的标准值。安全值即指标要达到的基本目标水平，不安全值即指标为目前勉强能接受的水平。不安全指数越大，区域农业可持续发展的“生态安全度”则越低9。根据秦安县19922006年的统计资料（来源于19922006年甘肃统计年鉴、秦安县统计年鉴)，以及国际公认或全国平均以及甘肃省平均数据为依据确定每个指标的标准值（表1）。本文采用综合评分法对秦安县农业可持续发展的生态安全状况进行综合评分。用“生态不安全度”来表示生态不安全状况。设P(A)为农业生态不安全度，则： (i1,2,26) (11)式中，Wi为各指标权重，P(Bi )为系统不安全指数。P(A)的值为01之间，P(A)越大，则表明区域农业生态安全性越差，系统越不稳定。将P(A)拟分4个区间作为生态不安全性评价标准9，即：稍不安全：0.00P(A)0.25；较不安全：0.25P(A)0.50；很不安全：0.50P(A)0.75；极不安全：0.75P(A)1.00。根据公式（11），计算结果表2：表1 秦安县农业生态安全指标权重及标准值Tab.1 Index weight and standard value of agricultural ecological safety in Qinan指标代码指标归一化值信息熵(Hi)指标权重(Wj)标准值标准值确定依据199620012006安全不安全B10.8220.6520.7630.1530.0390500半湿润区平均B20.3670.8410.0000.1600.03893000半湿润区平均B30.0150.0150.0000.1930.038218.212006年全国平均B40.4190.3390.3710.1760.0386100作者自定B50.3550.8371.0000.1610.03890.08国际公认值B60.4750.8221.0000.1560.03901000国际公认值B70.4170.7120.9630.1590.03895.282006年全国平均B80.6690.2340.0000.1680.03871362006年全国平均B90.5190.3920.2780.1690.03870.222006年全省平均B100.9990.9930.9580.1390.03930.012006年全省平均B110.4680.2130.2120.1730.03860.022006年全省平均B120.9810.9790.0000.1390.0393100作者自定B130.0000.9770.9700.1390.0393100作者自定B140.2950.6511.0000.1650.0388100作者自定B150.2420.2351.0000.1770.038687572006年全省平均B160.9790.5870.1670.1670.03870.152006年全省平均B170.7330.6031.0000.1580.038931092006年全省平均B180.3010.2520.8470.1740.03865.592006年全省平均B190.4810.5831.0000.1650.038821342006年全省平均B200.0000.9510.9040.1400.03934.262006年全省平均B210.9960.9480.0000.1470.039131.092006年全省平均B220.0601.0000.0450.2110.037941.412006年全省平均B230.9790.9600.9350.1400.03930.192006年全省平均B240.8920.8620.0240.1480.03930.522006年全省平均表2 秦安县农业生态安全综合评价结果Tab.2 The comprehensive assessment result of agricultural ecological safety of Qinan指标代码权重(Wj)不安全指数P(Bi )不安全度P(A)199620012006199620012006B10.03900.0000.0000.0000.4580.4600.470B20.03890.0630.0000.1320.4570.4590.469B30.03820.2380.2380.2400.4490.4510.461B40.03860.0000.0000.0000.4540.4560.465B50.03890.3820.3260.3040.4570.4590.469B60.03900.0000.0000.0000.4580.4600.470B70.03891.0001.0001.0000.4570.4590.469B80.03871.0001.0001.0000.4550.4570.467B90.03871.0001.0001.0000.4550.4570.467B100.03930.2140.3441.0920.4620.4640.474B110.03860.5790.7290.7300.4540.4560.465B120.03930.7020.7130.6790.4620.4640.474B130.03930.3330.9210.9170.4620.4640.474B140.03880.6020.5020.4040.4560.4580.468B150.03860.8810.8830.6840.4540.4560.465B160.03870.7040.6330.5060.4550.4570.467B170.03890.4300.4860.3160.4570.4590.469B180.03861.0001.0001.0000.4540.4560.465B190.03880.5220.4630.2220.4560.4580.468B200.03930.6640.0000.0000.4620.4640.474B210.03910.0000.0000.0000.4600.4620.471B220.03790.6230.7290.7030.4460.4470.457B230.03930.0000.0140.1680.4620.4640.474B240.03930.8190.8240.9590.4620.4640.4743 农业生态安全评价图2 秦安县农业可持续发展生态安全指数的动态变化Fig.2 Dynamic variation of systematic index of ecological security ofagriculture sustainable development in Qinan根据上述区域农业可持续发展生态安全评价指标体系和评价模型，得出了秦安县农业可持续发展生态安全各分类评价指标的指标数值，结果见图2。12（1）系统状态：从表2可以看出，反映系统状态的农业生态不安全指数由1992年的0.043上升到2006年的0.093，上升幅度达5%，年均上升0.33%，相应的农业生态安全度呈下降趋势，其下降幅度不大。主要是年降水量及年积温的变化不大，而森林覆盖率及水资源保障率的下降趋势较小。秦安县地处黄土高原的沟壑地形使得耕地主要以山地为主，农业属旱作农业区，耕地面积以旱山地面积为主，农业生产主要依靠自然降水。13由于处于半湿润地区，年降水量及年积温的变化不大。全县的森林覆盖面积少且变化不大。（2）系统压力：从表2看出，反映系统压力的农业生态不安全指数由1992年的0.648上升到2006年的0.802，上升幅度达15.4%，年均上升1.02%。主要原因是自然灾害频繁，耕地中有效灌溉面积比很低，人均耕地面积逐年减少，化肥、农药、农膜的使用量的快速增长。如农作物受灾面积成灾率在6080之间，效灌溉面积平均不到10，人均耕地面积由1992年的0.14 hm2人降到2006年的0.12 hm2人，单位面积化肥、农药、农膜的使用量分别由1992年的0.38 thm2、0.002 thm2、0.005 thm2增长到2006年的0.76 thm2、0.011 thm2、0.015 thm2，分别增长了1.99倍、5.39倍、2.77倍。（3）系统响应：从表2看出，反映系统响应的农业生态安全指数由1992年的0.528下降到2006年的0.451，下降幅度达7.6%，年均下降0.5%。主要有：人均国民生产总值增长较快，一产生产总值占生产总值比重增加，农业机械化投入增加。其中人均国民生产总值由1992年的487元增加到2006年的2756元。一产生产总值占生产总值比重由1992年的26.03上升到2006年的29.66。单位耕地面积农业机械总动力由1992年的1.13 kwhm2到2006年的2.23 kwhm2。说明农业生态安全度有所上升，但上升幅度较小。4 结论与讨论（1）根据生态安全评价模型，对秦安县19922006年的数据进行农业可持续发展的生态安全评价，评价结果见表2和图3。从表2和图3可看出，秦安县1992年2006年总体生态安全指数为0.4820.557之间，秦安县的农业生态安全变化较为稳定，生态安全度在0.4500.520之间（除1997年外，其余生态安全度都0.50）一直为“很不安全状态”。农业生态安全没有明显的改善。其中，19921997年生态安全呈上升趋势，生态安全度从0.450上升到0.520；19972004年生态安全呈明显下降趋势，生态安全度从0.530下降到0.469。 图3 秦安县农业生态安全综合评价结果Fig.3 The comprehensive assessment result of agricultural ecological safety of Qinan（2）秦安县是典型的以农业为主的县域，要实现秦安县的农业可持续发展，就得找到合适的途径和对策，以保障秦安县农业可持续发展的生态安全。首先，秦安县农业为典型的雨养农业，水资源在农业上的利用率低，耕地有效灌溉比低于10%。因此要提高水资源的利用效率，构建合理的水资源利用系统。要突出节水环节，集约经营，提高土地的生产能力。通过建设引水提水工程，加强农业基本建设，改变灌溉方式，高水的利用率。14其次，农业生态安全的本质是资源永续利用和环境健康发展，而人力资源是其中的重要因素，因此，提高人力资本的安全是整个系统的必要条件 15。秦安县人口自然增长率2006年达6.99，较全省平均水平偏高，劳动者文化素质较低，从事农业生产人员受教育水平低，农村青壮年劳动力外出打工者逐年增长，每个农村劳动力负担的人数由1992年的0.417增加到2006年的0.499，农业科技人员的缺乏和农村科技投入的贫乏，这些因素严重制约着农村的可持续发展15 。因此，应加强对农业科技的投入，加快对农业技术人员的培养，提高农村劳动力的素质。第三，秦安县人口密度的增加、人均水资源保障率的减少以及人均耕地面积的下降，说明人口对自然环境的压力较大。应严格控制人口增长，有效地缓解人口对自然资源的压力，改善生态环境。树立人口、资源与环境的整体观念，任何一个地方削弱了都会影响全局的可持续的发展观念16。第四，由于秦安县梁、沟壑和河谷穿插分布的地形，农业生产条件不同。因此，要因地适宜的选择好农业资源持续发展模式，山地以育林和修造梯田为主，川地以发展果林为主。实现农业资源高效节约的可持续发展。最后，秦安县由于地处黄土沟壑地区，水土流失严重，因此，要构建森林绿色屏障系统。加大封山育林和退耕还林的力度，提高森林覆盖率，协调好生态林和经济林间的比例，提高森林的生态功能，保护水土 15。要以退耕还林还草为主要方向, 防止水土流失和土地沙化, 建立以灌木为主, 乔灌草结合的农田防护林体系, 改善农业生产的条件, 以饲料加工为龙头, 提高饲料和其它植物的利用率, 增加畜产品的产出14。总之，通过上述措施以提高农业可持续发展的生态安全度。从而提高农业自然资源和农业生态安全环境的安全性，以保障秦安县农业生态系统的良性健康循环和稳定持续发展。参考文献：1 N.J. 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