武漢都市農業生態安全評價

羅 平

（華中農業大學經濟管理學院，湖北 武漢 430070）

武漢都市農業生態安全評價

羅 平

（華中農業大學經濟管理學院，湖北 武漢 430070）

本文在“壓力-狀態-響應”（PSR）模型的基礎上構建了武漢都市農業生態安全評價指標體系，通過對生態安全總體狀態、安全等級和障礙因素的分析，筆者發現武漢市都市農業生態安全由改善中的不安全系統向安全系統轉變，主要障礙因素是資源環境壓力和資源環境狀態因素，生態環境保護整治能力的障礙度逐漸下降。武漢市應該以“兩型社會”建設為契機，繼續推進環境保護的相關政策，以緩解武漢都市農業的資源環境壓力，提高生態環境保護整治能力，使資源環境狀態的惡化趨勢得以扭轉，從而保證武漢都市農業生態安全穩定良好發展。

生態安全；都市農業；評價；武漢

Abstract:This paper constructs the ecological security index system of Wuhan urban agriculture according to the PSR model.Analyzing general state,security degree and obstacle factors of the ecological security,we get several conclusions as follows.Ecological security of Wuhan urban agriculture changes from insecurity of amelioration to security;Pressure and state of resource and environment are the main obstacles to ecological security;its obstacles to response capability is descending.Taking chance of“Two-Oriented Society”construction,Wuhan should carry out environment protection policies to ease resource and environment pressure,improve response capability,and raise the stable development of the eco-security.

Key words:ecological security;urban agriculture;evaluation;Wuhan

農業是對自然資源環境的影響和依賴最大的產業部門。由于都市農業通常處在城市內部或緊鄰城市，即城鄉交接帶，容易受到城市擴張、環境污染、日照不足等生態環境惡化的影響［1］。因此，都市農業屬于生態脆弱型農業，需要特別關注其生態環境狀況。

本文對武漢市都市農業生態安全狀況進行評估，就是為了弄清楚武漢市都市農業面臨的環境壓力，自身的資源環境狀況，是否具有緩解資源環境壓力的能力；分析武漢都市農業的生態安全隨時間演變的情況，深入了解武漢都市農業生態環境的安全程度，分析其主要障礙因素，從而為武漢市生態安全管理決策和制定“兩型社會”發展的相關政策提供依據和指導，對促進武漢都市農業可持續發展和“兩型社會”建設具有重要的理論意義和實踐意義。

國內學者主要從農業可持續發展的視角出發，開展了農業生態安全概念、特點、評估等方面的研究。這些研究主要集中在對農村地區的分析上，還沒有對都市農業生態安全的研究。雖然上海財經大學現代都市農業經濟研究中心（2009）構建了都市農業生態環境評價指標體系，對2000—2006年上海市都市農業的生態環境發展水平進行了評價。但是筆者認為這種評估是靜態層面的研究，無法反映都市農業生態環境的發展趨勢，以及都市農業對外界壓力的響應程度等許多動態層面的因素。所以，要全方位的評估都市農業的生態環境狀況，就必須運用評價生態安全的PSR模型進行分析。

1 都市農業生態安全的內涵

都市農業生態安全是指都市農業生態系統的完整和健康水平，其功能是否正常，是否穩定和可持續，是否能夠維持其組織結構和自治，保持對脅迫的恢復力。它具有兩重含義：一是都市農業生態系統自身是否安全，自身結構是否受到破壞；二是都市農業生態系統能否提供相應的服務以滿足城市居民的需要，并對城市的可持續發展提供安全保障。對都市農業生態安全進行評價，包括都市農業生產開發利用的生態后果、都市農業生態環境質量變化以及生態環境與社會經濟協調發展的評價。

都市農業生態系統屬于自然—人工復合生態系統，是區域生態安全的一部分。它與區域農業生態安全有所不同，城市工業和居民的生活對都市農業生態安全的影響更加顯著。城市經濟越發達，越追求高質量的生態環境，對都市農業的投入也會越高，都市農業生態安全狀況就會越好。同時，都市農業生產本身也會對城市資源環境產生或好或壞的影響，如農產品的生長會改善空氣質量，而化肥農藥會污染水資源。都市農業生態安全是城市生態安全的一個重要組成部分，它是城市生態安全的基礎。沒有都市農業的生態安全，都市農業就不可能順利發展，其環境保護功能就會削弱，城市生態安全就會受到威脅。所以，都市農業的生態安全不單純是農業自身的生態環境問題，也關系到整個城市的生態安全。

2 都市農業生態安全評價指標的選取

2.1 指標選取的理論依據

1990年，經濟合作與發展組織 （OECD）根據1989年七國首腦會議的要求，啟動了生態環境指標研究的項目，提出了“壓力—狀態—響應”（PSR）模型的概念框架。該模型用來衡量生態環境承受的壓力，這種壓力給生態環境帶來的影響及社會對這些影響所做出的響應等。PSR概念模型從人類與資源環境系統的相互作用與影響出發，對環境指標進行組織分類，具有較強的系統性［2］。其中壓力指標表征人為經濟活動對生態環境所造成的壓力，狀態指標表征生態環境現狀及其變化的趨勢，響應指標表征社會對造成生態環境狀況變化的壓力所做出的反應。

2.2 數據來源

由于武漢都市農業的發展是從1999年開始的，而規劃建設工作是從2001年開始的，所以筆者選擇2000—2007年的相關數據來分析武漢都市農業的生態安全。主要指標數據來自歷年的 《武漢統計年鑒》。另外，IV類水以上湖泊（河流）的數量、COD排放量、SO2年均值、NO2年均值、可吸入顆粒物年均值、森林覆蓋率、酸雨頻率等數據來自武漢市環保局公布的歷年《武漢市環境狀況公報》。人均水資源占有量、農業用水量、工業用水量等數據來自歷年的《湖北省水資源公報》。

有部分指標沒有直接可用的數據，筆者根據可以查到的數據計算得出，如萬元農業GDP用水量、萬元工業增加值用水量、IV類水以上湖泊（河流）的比例、COD排放強度等。

2.3 評價指標體系

根據PSR模型建立了都市農業生態安全評價指標體系，該指標體系由目標層（O）、準則層（A）、因素層（B）和指標層（C）組成。準則層包括都市農業資源環境壓力（A1）、都市農業資源環境狀態（A2）和都市農業生態環境保護整治能力（A3）等三個方面。這三方面的評價指標不容易區分，特別是資源環境壓力和資源環境狀態。有的文獻中列為資源環境壓力的指標，在其他文獻中被列為資源環境狀態或者響應指標。為了使評價更具嚴謹性，筆者采取一一對應的方法選擇這三個方面的指標。通俗的說，“壓力—狀態—響應”就是資源環境問題的“原因—現狀（結果）—對策”，筆者就從這個角度來選擇指標。本文共選擇了31個指標來評價武漢市都市農業的生態安全（見圖 1）。

3 指標數據的標準化和權重的確定

3.1 評價指標基準值的確定

由于生態安全評價的指標類型多樣，單位不統一，不利于對各指標值進行加總以進行綜合評價。所以，需要確定各個指標的基準值，以對指標數據進行標準化處理。本文選擇的都市農業生態安全評價指標的標準值包括以下幾種：

（1）國家規定的標準。國家標準是指國家已發布的相關評價標準，如《環境空氣質量標準》（GB3095-1996）、《生態縣、生態市、生態省建設指標（試行）》（環發［2加3］91號）、《中國農村全面小康社會評價標準》、《中國全面建設小康社會統計監測指標體系》等。凡已有國家標準的指標，盡量采用規定的閾值。

（2）國際或國內公認值。例如國際公認的嚴重缺水警戒線是人均水資源1700立方米。

（3）環境背景基準。以武漢市所屬的湖北省區域生態環境背景值或本底值作為評價基準，如城市人口密度、單位水資源廢水負荷、IV類水以上湖泊（河流）的比例等。

（4）類比基準。以未受人類嚴重干擾的相似地區，或類似條件的生態因子和功能作為類比基準。通常以全國平均水平作為參考標準，例如農業從業者人均耕地、每萬元GDP工業固體廢棄物產生量、單位耕地面積農膜（農藥）負荷等。

（5）通過科學研究已判定的生態效應。通過當地或相似條件下科學研究已判定的指標體系，如專家認為工業廢水排放達標率應為100%。

3.2 標準化處理方法

生態安全評價各指標間存在著量綱與類型的不同，為了消除這種差異，可通過一定的數學變換把量綱、性質不同的指標統一轉化到［0，1］區間內。對于正向指標取指標下限為安全閾值，對于逆向指標取指標上限為安全閾值。單指標生態安全指數公式如下：

式中：xij為第 i年第 j項指標的實際值；zj為第j項指標的安全閾值；rij為第i年第 j項指標的標準化值（見表1）。

3.3 指標權重的確定

本文運用客觀賦權法中的信息熵原理計算各指標的權重。按照信息論基本原理的解釋，信息是系統有序程度的一個度量，熵是系統無序程度的一個度量。如果指標的信息熵越小，該指標提供的信息量越大，在綜合評價中所起作用理當越大，權重就應該越高。對某一項指標而言，評價指標值間的差距越大，說明指標在綜合評價中所起的作用越大，如果差異為零，表明該指標在綜合評價中不起作用［3］。據此原理，采用信息熵計算各指標的權重（見表1）。

4 都市農業生態安全的綜合評價

4.1 生態安全總體狀況分析

由于都市農業生態安全的復雜性和層次性，都市農業生態安全的每一項指標只從某一側面反映了都市農業的生態安全狀況。為全面反映都市農業的生態安全狀況，需要運用各指標權重計算出生態安全綜合指標，即：

其中，Si為第i年的都市農業生態安全綜合指數，rij為第i年第j項單指標的生態安全指數，wj為第j項指標的權重。

圖2是根據式（3）計算出的武漢都市農業生態安全指標體系的目標層和準則層指標值，顯示出武漢市都市農業生態安全的變化情況。

由圖2可以看出，武漢都市農業生態安全、資源環境壓力和生態環境保護整治能力這三個指標值呈上升趨勢，而資源環境狀態呈下降趨勢。說明武漢都市農業生態安全逐漸好轉，其中，資源環境壓力逐漸緩解，生態環境保護整治能力逐漸提高，而資源環境狀態逐漸惡化。筆者認為，這是由于都市農業資源環境狀態存在滯后性。在前期較大的資源環境壓力和較低水平的環境保護整治能力的情況下，武漢都市農業資源環境狀態在2003年急劇下滑，指標值由2000—2002年的0.86左右下跌到2003年0.615。雖然武漢都市農業資源環境壓力指數和生態環境保護整治能力指數從2002年開始上升，也沒能阻止資源環境狀態的繼續惡化。武漢都市農業資源環境狀態在2003年之后連續三年繼續保持下跌的趨勢，2006年是歷史最低點，指標值只有0.504，2007年才開始有所好轉，回升到0.54。

在對武漢都市農業資源環境壓力、資源環境狀態和生態環境保護整治能力進行綜合之后，資源環境狀態的惡化并沒能阻止都市農業生態安全指數的上升趨勢，這是因為另外兩個準則層指標都呈現上升趨勢。尤其是2007年在環境保護整治能力大幅提高的帶動下，武漢都市農業生態安全明顯提升。

4.2 生態安全等級的確定

對于生態安全等級的劃定，一般是分為四個或五個等級。由于安全是一個相對的概念，在安全與不安全之間以及不同的等級之間存在著模糊的界限，因此本文應用模糊數學的方法進行生態安全等級的確定［4］。本研究設置了4個安全等級，即安全級（S-security）、較安全級（RS-relatively security）、較不安全級 （RI-relatively insecurity） 和不安全級 （I-insecurity），由此可以確定武漢都市農業生態安全評價等級序列（見表2）。

從表2可以看出，武漢市都市農業生態安全的評價指標都是動態變化的。為了更好的對其做出評價，這里運用在Δt內生態安全評價值變化的斜率K （Δt）判斷其發展趨勢。K（Δt）＞0表明生態安全向好的方向發展，K （Δt）＜0表明生態安全向不好的方向發展。設S（t）為都市農業生態安全的狀態變量，K（Δt）為都市農業生態安全的趨勢變量，則可用二元組（S（t），K（Δt））來評價都市農業生態安全狀況，評價結果有以下幾種情況［2］：

（1）S（t）處于安全或較安全級別，且 K（Δt）＞ 0，判定系統為安全系統。

（2）S（t）處于安全或較安全級別，且 K（Δt）＜ 0，判定系統為不穩定的安全系統。

（3）S（t）處于不安全或較不安全級別，且 K（Δt）＞0，判定系統為改善中的不安全系統。

（4）S（t）處于不安全或較不安全級別，且 K（Δt）＜0，判定系統為惡化的不安全系統。

表3的顯示，結果進一步印證了對圖2的分析，只有資源環境狀態是惡化的，說明資源環境狀態是滯后于資源環境壓力和生態環境保護整治能力的。以2007年為例，資源環境壓力和資源環境狀態仍屬于不安全系統，生態環境保護整治能力和生態安全為安全系統。

4.3 都市農業生態安全的障礙因素診斷

為了更好地促進都市農業的生態安全，有必要找出阻礙生態安全的主要障礙因素，以及各障礙因素的阻礙作用大小。從而可以有的放矢地針對各障礙因素進行城市環境和都市農業的行為與策略調整。鑒于此，筆者對武漢都市農業生態安全進行了病理診斷分析，具體方法是采用“因子貢獻度”、“指標偏離度”、“障礙度”3個指標來進行診斷。其中，因子貢獻度（F）為單因素對總目標的影響程度，即單因素對總目標的權重；指標偏離度（I）表示單項指標與都市農業生態安全指標之間的差距，為單項指標標準化值與100%之差；障礙度（O）表示單項指標對都市農業生態安全的影響值，該指標是都市農業生態安全障礙診斷的目的和結果［5］。其計算原理如下：

式中，rj為各單項指標的標準化值。

其中，Fj為第j個單項指標相對應的權重。通過對障礙度指標Oj排序，可以確定各障礙因子對都市農業生態安全的障礙作用大小。

表4說明，武漢市都市農業生態安全的主要障礙因素隨著時間而不斷變化。其中，城市生活污水集中處理率、工業SO2去除率、COD排放強度、城市居民人均住宅建筑面積、SO2排放強度和城鎮居民人均可支配收入對武漢都市農業生態安全的障礙度逐漸下降，萬元工業增加值用水量、人均水資源占有量、農村投資占全社會固定資產投資的比重、單位水資源廢水負荷、IV類水以上的湖泊比例、單位面積耕地農藥負荷與森林覆蓋率對武漢都市農業生態安全的障礙度增強。從整體上看，生態環境保護整治能力對生態安全的障礙度降低，而都市農業資源環境狀態和資源環境壓力對都市農業生態安全的障礙度增強。

其中，水資源的數量、質量和整治能力一直是武漢都市農業生態安全的重要障礙因素，占到主要障礙因素的一半以上。其中，水資源保護整治能力逐漸提高，對都市農業生態安全的阻礙作用有所下降；水資源數量和質量的阻礙程度增強。這說明雖然武漢市境內的河流湖泊廣泛分布，是武漢都市農業發展的天然優勢。但是，如果不注重保護和對污染的整治，就會使優勢轉變為劣勢，嚴重影響武漢都市農業的生態安全。

根據上述分析，武漢市應該以“兩型社會”建設為契機，繼續推進環境保護的相關政策，尤其要重視對水資源的保護和污染整治工作；將都市農業的生態建設納入“兩型社會”發展規劃中；加強都市農業生態安全體系建設和生態安全管理，建立政府為主導的都市農業生態安全監測預警系統；發展先進農業生產技術，推廣生態農業生產模式，大力發展無公害農業和生態農業。使工農業生產和人民生活向著“資源節約型和環境友好型”的方向發展，以繼續緩解武漢都市農業的資源環境壓力，提高生態環境保護整治能力，使資源環境狀態的惡化趨勢得以扭轉，從而保證武漢都市農業生態安全穩定相好發展。

［1］吳方衛，陳凱，賴涪林等.都市農業經濟分析［M］.上海：上海財經大學出版社，2007.17-18.

［2］ 張虹波，劉黎明，張軍連等.黃土丘陵區土地資源生態安全及其動態評價［J］.資源科學，2007，29（4）：193-200.

［3］許月卿，崔麗.小城鎮土地生態安全評價研究——以貴州省貓跳河流域為例［J］.水土保持研究，2007，14（5）：345-348.

［4］ Verbruggen,H.B.,Zimmermenu,H.J.Fuzzy Algorithms for Control［M］.Boston:Kluwer Academic Publishers,1999.325-338.

［5］姚成勝,朱鶴健.區域農業可持續發展的生態安全評價———以福建省為例［J］.自然資源學報，2007，22（3）：380-388.

（責任編輯 遲鳳玲）

Eco-security Evaluation of Wuhan Urban Agriculture

Luo Ping
（School of Economics and Management,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China）

S188

A

2009-12-25

羅平（1967-），女，湖北監利人，華中農業大學經濟管理學院在讀博士，高級講師；研究方向：都市農業經濟。