農業干旱脆弱性測度及影響因素分析——以湖北省孝感市為例

程 靜

(1.孝感學院經濟與管理學院,湖北孝感432000;2.華中農業大學經濟與管理學院,湖北武漢430070)

伴隨著世界各國工業化和城鎮化的步伐,全球氣候面臨著嚴重的挑戰。特別是近年來全球氣候變暖加快,天氣急劇變動引發的農業自然災害頻發,旱災發生的頻度及破壞性程度呈愈演愈烈之勢。我國是一個干旱災害明顯的國度,特別是干旱持續時間長、范圍廣、旱情重等特點給農業生產造成很大影響。干旱災害是干旱風險和社會經濟脆弱性相互作用的結果。災害學理論認為,減災應從減小致災因子的風險性和降低災害脆弱性兩方面入手。因此,降低干旱脆弱性就成為減災的主要途徑,更是減災、防災和治災的根本。[1]6-17

現存的農業干旱脆弱性評估方法還處于一個非常初級的階段,脆弱性評估需要更為嚴格和正式的方法。國外眾多學者從不同的角度對脆弱性進行評估:一類基于農戶的微觀視角;一類基于國家、社會的宏觀視角,并且構建了相應的脆弱性指數(Elisabeth Simelton,2009[2]438-452;Luers et al,2003[3]255-267;Cesar Calvo,2008[4]1011-1020)。Joseph A lcamo等(2008)[5]137-149建立了一個比較和分析不同學科(經濟學、政治學、行為科學和環境心理學)估計干旱脆弱性的推理建模方法。Colin Polsky等(2007)[6]472-485提出了脆弱性評估的八步法,這八個步驟依次為:界定研究范圍與利益相關者;熟知事件的變遷;推測脆弱的主體;制定脆弱性因果模型;確定影響脆弱性的指標;探究脆弱性的可操作性模式;推測未來的脆弱性;創造性的交流脆弱性。Taenzler等(2008)[7]161-172從政治科學的視角評估政府對干旱的脆弱性,開發了一個便于產生量化指標的推理模型,使用案例研究區域的數據應用模糊理論進行脆弱性的評估。

目前,國內對于農業干旱脆弱性的研究主要采用定性和定量相結合的方法。如劉蘭芳(2002)采用數理統計方法評價了衡陽盆地及湖南省的農業旱災脆弱性[8]19-23。商彥蕊等(1999)采用定性分析與數理統計相結合的方法建立起災情-驅動數理模型,評價了保定市農戶旱災脆弱性和河北省區域農業旱災脆弱性。在一定的致災風險水平下,隨著脆弱性增加,風險區范圍也隨之擴大,并對旱災風險與脆弱性進行相關分析,發現二者存在復雜的正相關關系。[9]420-425

一、研究區概況與研究方法

1.研究區概況。孝感市位于湖北省中北部偏東,市域南北長188公里,東西寬122公里,市域國土總面積8910平方公里,占湖北省國土總面積的8%。全市轄三市(應城、安陸、漢川)三縣(孝昌、大悟、云夢)一區(孝南區)。孝感城區位于市域南部、孝南區西部,地處東經 113055’,北緯30056’。孝感地貌自南向北為平原、丘陵、山區,氣候兼有南北之優,土地肥沃,湖泊眾多,是重要糧棉油生產基地。全市國土面積中耕地面積30.062萬公頃,占總面積25%左右,基本農田29.2萬公頃,人均耕地約0.725畝,人口密度為569人/平方公里。2008年全市國內生產總值535.83億元,其中農業總產值131.42億元,占國內總產值的24.53%。洪澇、干旱成為全市主要的自然災害。[10]

2.數據來源。本文以《孝感市統計年鑒》的數據資料為基礎,根據指標選取原則,從經濟、社會及政治制度三個方面構建孝感市農業干旱脆弱性評價指標體系和評價模型,對孝感市農業干旱脆弱性進行評價。并且于2010年5月對湖北省孝感市所屬的7個縣市(區),10個鄉(鎮)進行調查。本次調查發出問卷300份,經過初步整理與分析,共得到有效問卷273份,其中云夢縣52份,孝昌縣39份,大悟縣30份,應城市27份,漢川市28份,安陸市25份,孝南區72份。調查采用隨機抽樣的方法對農戶干旱風險意識及保險意愿等情況進行了入戶訪談和問卷調查。

3.研究方法。

1)層次分析法。層次分析法(The Analysis Hierarchy Process,簡稱A HP)是美國運籌學家T·L·Saaty于20世紀70年代初提出的一種定量與定性相結合的多目標決策分析方法。這種方法的優點是具有高度的邏輯性、系統性、簡潔性和實用性,是一種通過逐層分解和比較來處理復雜問題的系統方法。[11]82-88

層次分析法是根據問題的性質和目標將問題分層,形成階梯形的、有序的層次結構模型;然后對模型中每一層次因素的相對重要性進行定量描述;再利用數學方法確定每一層次所有因素相對重要性順序的權重;最后通過綜合計算各層次因素相對重要性次序的組合權值,以此作為評價和選擇方案的依據。層次分析法將人的主觀判斷用數量形式表達,減少了人為的主觀性所帶來的弊端,使評價結果更加可信。但是由于事物的不確定性和模糊因素,專家很難對評價指標做出完全合理的判斷。

影響因素Vi對目標 u的重要性權數wi不同,將目標u的n個因素就其影響程度兩兩進行比較,其比較結果用矩陣A表示,即

A即為判斷矩陣。如果A滿足一致性條件,則通過解特征值Aw=λw得的w=(w1,w2,…,wn)T,經歸一化處理后就可以作為目標u的影響因素V1,V2,…,Vm的權重。

2)模糊綜合評價法。模糊綜合評價方法是由美國控制論專家扎德(LA.Zadeh)提出的一種定量的科學評價方法。它在全面考慮和盡量簡化評價基本因素的前提下,運用模糊數學方法進行推論和演算,將具有不同權重的各專家的評分結果綜合成一個總評定值,形成一個綜合性判斷,然后對評價對象做出優劣程度的等級區分。其應用的成功之處關鍵在于正確規定模糊評價的論域和合理構造模糊評價矩陣。應用這種評價方法,各指標的權重具有非常重要的地位,而模糊綜合評價法的權重通常是各專家根據經驗給出,難免帶有主觀局限性。

評價等級論域U確定干旱脆弱性的分級。設評價等級有 n個,其評價等級論域U可表示為:U=(u1,u2,…,un)。

假設有m個評價因素,評價因素論域V表示為:V=(V1,V2,…,Vm),規定好評價論域后,根據評價等級論域U和評價因素論域V之間存在的模糊關系建立模糊評價矩陣R。即:

然后,將模糊評價矩陣與各個因素的權值相乘,將其結果作為評價等級。

將模糊綜合評價方法應用于農業干旱脆弱性的評估,充分考慮了農業干旱脆弱性評價的模糊性與不確定性,能較好地消除脆弱性評價中的主觀性和隨意性,彌補了農業干旱脆弱性定量化研究的不足。并且結合層次分析法,通過層次分析法確定各目標權重,也在一定程度上克服了模糊綜合評價的主觀局限性。而且該方法簡單易行,具有較強的實用性與可操作性?？茖W地定量化評價農業干旱脆弱性,有利于干旱脆弱性的分區與旱災的防范,從而提高農業干旱風險管理水平。

二、層次分析法和模糊綜合評價在農業干旱脆弱性測度中的應用

1.確定評價指標體系和評價標準。運用層次分析法篩選出最重要的關鍵性評判指標,并根據它們之間的關系構造多層次指標體系。基于孝感市的實際情況,我們從經濟、社會及政治三個方面選取17個指標作為干旱脆弱性評價的指標體系(如表1所示)。

表1 評價指標體系

2.構造因素判斷矩陣。將影響農業干旱脆弱性的n個因素就其影響程度兩兩進行比較,構成判斷矩陣A。A中的元素表示某兩個影響因素對干旱脆弱性評價目標的相對重要性程度之比的賦值。判斷矩陣應由熟悉農業自然災害風險評價的專家學者獨立給出。判斷矩陣中元素的賦值標準見表2。

表2 判斷矩陣中元素的賦值標準[11]

3.評價因素和評價因子權重的確定。根據評價因素判斷矩陣進行層次單排序,進而確定評價因素和評價因子權重。層次單排序的權重值可通過解AW=λmaxW的特征值,求出正規化特征向量而得到。求判斷矩陣的最大特征根λmax及其對應的特征向量W,將W歸一化,可得同一層次中相應元素對于上一層次中的某個因素相對重要性的排序權值。

層次總排序是在層次單排序的基礎之上,計算針對上一層次而言下一層次所有元素的權重值。計算權重向量后需要對每個判斷矩陣進行一致性檢驗,計算它的一致性比例CR,以保證所得權重的合理性及正確性。定義

式中CI為判斷矩陣的一致性指標,RI為平均隨機一致性指標。對于1～9階判斷矩陣,RI值可參見表3。當CR＜0.1時,則認為判斷矩陣具有滿意的一致性,否則需要將判斷矩陣表反饋到專家手中重新調整,直到滿意為止。

表3 判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI

記A-U表示目標層對于準則層的判斷矩陣(如表4),Ui-C表示準則層的指標Ui對于方案層的判斷矩陣,i=1,2,3,4(如表 5、表 6、表 7)。下面給出各判斷矩陣,并求出最大特征值及權重向量。

表4 判斷矩陣A-U

表5 判斷矩陣U1-C

表6 判斷矩陣U2-C

表7 判斷矩陣U3-C

以上層次排序都具有滿意的一致性。將各層次間的重要性權值轉化為相對于總目標的綜合權重 ,如表 8。

表8 綜合權重

由表8可以看出,農業 GDP所占比例,耕地灌溉率,醫療衛生支出所占比例,教育支出所占比例,鄉村外出從業人員小學及以下程度所占比例,稅收收入,財政總支出,全社會固定資產投資等8個指標權重較大。這幾個指標涵蓋經濟、社會及政治3個方面,該結果能較好地反映出這8個指標對農業干旱脆弱性的影響程度,比較符合實際情況。

4.構造模糊評判矩陣,進行模糊矩陣的復合運算,確定評價等級。根據《孝感統計年鑒》中的相關數據構造模糊評判矩陣R,將農業干旱脆弱性評價指標權重W=(w1,w2,…,wn)及模糊評價矩陣R進行如下運算:

依據上述確定的指標體系及資料的獲得性,我們以縣域為評價單元,選取表9中的17個因子作為孝感市干旱脆弱性評價的因子,由此確定因子集U。

表9 孝感市2007年農業旱災脆弱性模糊評價數據表

為了計算的簡便,我們對表9中的原始數據進行數學處理。其中 C13、C15、C21、C24、C35 等指標與干旱脆弱性呈正相關,即數值越大,脆弱性越強,故采取公式xi=(/ximax)處理;而其他指標與干旱脆弱性呈負相關,因此處理的方法是xi=1-(/ximax),式中表示各因子數列中的每一項,這樣17個因子與干旱脆弱性的關系就一致了,將表9中數據處理后,其結果見表10。

表10 農業旱災脆弱性模糊評價數據處理表

5.確定各個參評對象權值總排序。將表10中的數據構成一個7行17列的矩陣R,將表9中的各指標權重構成一個列矩陣W,然后將R與W相乘得到各縣市的脆弱度,見表11:

表11 孝感市農業旱災脆弱性評價結果

根據計算得出2007年孝感市7個地區農業干旱脆弱性總排序為:大悟＞孝昌＞安陸＞孝南＞云夢＞應城＞漢川。根據相同的方法,對孝感市其他年份干旱脆弱度進行測度,其結果與孝感市最近幾年干旱災害發生與分布的情況基本相吻合,而且更能精確反映各評價指標的大小關系。由表11看出:孝感市農業干旱災害脆弱性存在明顯的差異性,7個評價單元中大悟的干旱脆弱性程度最高,這表示大悟縣干旱災害風險性最強,是干旱風險管理的重點區域。孝感市中部與北部為旱災脆弱區,這與該區中的北旱多于南旱且重于南旱的旱災地域性特征基本吻合,說明本文選擇的旱災脆弱性評價指標和數理模型有一定的可信性。

三、農業干旱脆弱性影響因素分析

農業旱災脆弱性是農業系統抵御旱災的能力或受損失的程度,在農業生態環境和社會經濟活動穩定的情況下,農業旱災脆弱性隨干旱強度增大而升高。而在干旱強度一定的情況下,農業旱災災情及其影響則與農業旱災脆弱性程度一致。農業干旱脆弱性不僅是由農業體系特點決定的內在屬性,更是農業體系外在風險積聚狀態的反映。

農業干旱脆弱性不僅是干旱等氣象因素本身的結果,更是與整個社會經濟系統密切相關。其影響因素既包括地貌特征、氣候條件、水文條件等自然條件;也包括社會經濟發展水平、產業結構、干旱意識及管理、科學技術研究及水利基礎灌溉設施等社會經濟因素。

表12 樣本農戶對干旱脆弱性影響因素的認識

四、緩解農業干旱脆弱性的政策建議

在本次調查中,當被問及“您認為影響干旱脆弱性的因素有哪些(可多項選擇)”時,回答“貧窮”的農戶占77.29%,69.23%的農戶認為水利基礎設施年久失修,沒有發揮應有作用,46.89%的人認為不規則降雨等氣象因素;其他影響因素依次為缺乏信貸和保險服務、地理位置的原因、政府政策不充分及缺乏氣象預測的信息等(如表12)。由此可見農戶經濟收入、基礎設施及農村金融等因素對農民的干旱脆弱性有著重要的影響,而不僅僅是干旱本身的因素。影響農業旱災脆弱性的因素錯綜復雜,因此孝感市農業旱災脆弱性有待今后做出進一步的研究。

農業干旱脆弱性水平受經濟、社會及政治制度等多重因素的影響。根據以上的調查研究,結合孝感市的實際情況,我們提出如下降低農業旱災脆弱性的措施。

1.經濟視角:轉變經濟增長方式,增加農民收入。從經濟的角度來看,金融資源擁有量、對農業部門的依賴度及農村基礎設施體系是影響農業干旱脆弱性的主要因素;財富的缺乏是農民脆弱的根本。因此,應轉變經濟增長方式,實現從粗放型向集約型的轉變;加快產業結構調整,減少對農業的依賴度;調整三大產業在國民經濟中的比例,大力發展第三產業,增加第三產業的就業機會。農民外出就業增加工資性收入,減少對農業的依賴度,同時財富的積累也能增強抗風險能力。

2.社會視角:加強教育和健康方面的支出,提高社會整體福利水平。健康狀況、受教育程度及性別平等程度是影響農民社會脆弱性的主要指標。因此,應該降低嬰兒死亡率和文盲率,提高社會在健康和教育方面的支出,提高女性勞動者的就業比例等。

3.政治制度視角:構建緩解干旱脆弱性的社會安全網。政府是干旱風險管理的主導者,如何適應社會經濟結構發展要求,尋求降低干旱脆弱性的策略是政府的職責。從短期來說,應在災害易發區建立風險基金,建立干旱應急管理方案并儲備一定的資金和建立制度支持,提高風險管理能力。從長期來看,干旱治理防大于治,政府應建立預防性的計劃風險管理制度;加大基礎設施的投入和維護力度;加大干旱風險研究的力量;提高科技水平提供及時準確的信息并做好災后重建的各種準備工作。同時政府應加大對農村的扶持力度及加快農村基礎設施建設,增強農業抗風險能力。防災減災是一項長期的復雜的工程,要不斷堅持。

總之,緩解干旱的脆弱性是一項復雜的系統工程,需要從經濟、社會及政治制度三個方面進行共同的努力。

[1] 史培軍.再論災害研究的理論與實踐[J].自然災害學報,1996(4).

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[10] 孝感市規劃局.孝感簡介[EB/OL].(2010-12-15)[2008-02-20].http://www.xgsghj.gov.cn/xgjj.asp.

[11] 許樹柏.層次分析法原理[M].天津:天津大學出版社,1988.