耕地生態安全評價研究——以黑龍江省寧安市為例

徐 輝，雷國平，崔登攀，趙宏波

（東北農業大學 資源與環境學院，哈爾濱 150030）

耕地生態安全評價研究
——以黑龍江省寧安市為例

徐 輝，雷國平，崔登攀，趙宏波

（東北農業大學 資源與環境學院，哈爾濱 150030）

耕地生態安全關系到可持續發展和糧食安全，以黑龍江省寧安市為研究區，從自然因素、經濟因素和社會因素3方面構建了影響耕地生態安全的評價指標體系。運用組合賦權法確定其指標權重，采用多因素綜合評價法，對寧安市2000－2009年耕地生態安全進行定量評價及分析。結果表明：2000－2009年寧安市耕地生態安全水平處于“較安全－敏感－風險－敏感”的“U”型發展階段，且總體上耕地生態安全程度相對較低，其中2000－2001年寧安市的耕地生態安全處于較安全狀態，2002－2003年處于敏感水平，2004－2006年處于風險水平，2007－2009年耕地生態安全狀況有所回升，但仍處于敏感水平。依據分析結果，提出了提高寧安市耕地生態安全水平的相關建議。

耕地生態安全；組合賦權法；評價指標體系；綜合評價模型；寧安市

耕地資源作為最寶貴的土地資源，是人類生存和發展的基礎，事關糧食安全，也是影響區域可持續發展的關鍵問題。近年來，隨著我國人口、資源、環境之間矛盾的不斷增大，諸如耕地數量不斷減少、耕地質量持續下降和耕地生態環境不斷惡化等影響耕地生態安全的問題變得日益突出［1－3］。

生態安全的概念最早由萊斯特·R·布朗于1977年提出［4］，一般指生物與環境的相互作用不會導致個體或系統受到侵害和破壞，從而保障生態系統可持續發展的一種動態過程［5］。耕地生態安全是生態安全的一個重要方面，當前國內學者對耕地生態安全的研究主要有：趙其國［6］認為影響耕地資源生態安全的主要因素是人口增長、社會經濟發展、土地利用方式以及土地利用技術水平等因素；張傳華［7］認為地形地貌和自然災害是影響耕地資源生態安全的重要因素，耕地生態安全是指人類賴以生存和發展的耕地資源所處的生態環境，處于一種不受或少受威脅與破壞的健康、平衡狀態；朱紅波［8－9］認為耕地資源生態安全是指耕地資源生態系統處于保持自身正常功能結構并能滿足社會經濟可持續發展需要的狀態，影響因素可以分為直接、間接和社會經濟因素。但由于研究對象的復雜性和特殊性，人們對其內涵認識不足，在評價指標體系和研究方法上還沒有形成共識，多為宏觀和靜態研究，因而耕地生態安全評價研究滯后。

研究黑龍江省寧安市耕地生態安全具有極好的典型性和借鑒啟示作用，旨在為科學的評價和衡量人類活動對區域耕地生態安全的影響提供一種有效的方法和理論支持，為政府制定耕地管理政策提供依據，促進耕地資源的可持續利用。

1 研究區概況

寧安市位于黑龍江省東南部，距哈爾濱市320 km，市轄土地總面積為35.2萬hm2，2009年全市人口44萬人，其中市屬人口37.8萬人。地區生產總值為43.7億元，同比增長10.6%，農業財政支出比重為10.23%，農民年人均純收入達到4 785元。耕地面積14.5萬hm2，其中水田、水澆地面積1.9萬hm2，旱地面積12.6萬hm2，旱地占耕地比例從2000年的87.40%下降到2009年的86.65%。近幾年，隨著寧安市社會經濟的不斷發展，工業化進程的日益加快，耕地生態安全狀況不容樂觀，一方面，農藥使用量、化肥施用量呈連年增加的趨勢，2009年單位耕地面積農藥使用量為8.24kg/hm2，農藥利用率僅為30%左右，70%殘留在耕地土壤中，對耕地資源生態安全造成嚴重威脅。化肥施用量達到130.57kg/hm2，化肥施用量的持續增加和氮肥施用量偏高等造成耕地質量急劇退化，土壤結構變差、土壤產出能力和抗災能力明顯下降；另一方面，生活污水、工業廢水和工業廢氣排放量呈逐年增長的趨勢，在2009年達到65.38t/hm2、37.28t/hm2、28.37萬 m3/hm2，耕地受污染嚴重；同時，寧安市又受到低溫冷害、旱災、洪澇等自然災害的影響，加之水土流失，致使耕地生態環境惡化和地力下降。

2 資料來源與數據處理

2.1 資料來源

原始數據來源于《寧安市統計年鑒》（2000－2009年）、《寧安市國民經濟和社會發展統計公報》（2000－2009年）、《寧安市土地利用總體規劃（2006－2020年）》、《黑龍江省統計年鑒》（2000－2009年）及寧安市國土部門、統計部門和規劃部門的相關資料。

2.2 數據處理

對初始數據進行無量綱化（或標準化）處理，是評價寧安市耕地生態安全的基礎。指標值越大對耕地生態安全越有利時，采用正向指標計算公式進行標準化處理；指標值越小對生態安全越好時，采用負向指標計算公式進行標準化處理。計算公式具體為：

式中：xij——第i年第j指標的原值；Zij——第i年第j指標標準化后的數值；max（xj）和 min（xj）——第j指標的最大值、最小值。

3 研究思路與方法

本文嘗試結合寧安市生態環境和土地利用結構特點，從自然、經濟和社會3個角度構建耕地生態安全評價指標體系，運用最優組合賦權法確定權重，建立耕地生態安全綜合評價模型，對2000－2009年寧安市耕地生態安全狀況進行動態評價和分析，最后從耕地資源可持續利用的角度，提出提高寧安市耕地生態安全水平的對策。

3.1 評價指標體系的構建

本文認為耕地生態安全是指在一定時間和空間尺度內，能夠保證自然、經濟和社會系統相互協調作用下，耕地生態系統有穩定、均衡、充裕的自然資源可供利用。結合研究區實際情況，在借鑒國內外其他學者研究成果的基礎上［10］，依據科學性、全面性、代表性和可操作性原則，基于自然因素、經濟因素和社會因素3方面建立影響研究區耕地生態安全的指標體系。將評價體系分為目標層、準則層和指標層3個層面，其中耕地生態安全為目標層；自然因素、經濟因素和社會因素為準則層；選取19個評價指標為指標層，構建了寧安市耕地資源安全評價指標體系（表1）。

3.2 指標權重值確定

為了使指標權重更能符合實際情況，本文指標權重確定采用的是最優組合賦權法，即將主觀賦權法與客觀賦權法相結合的綜合評價方法，該方法突破單一方法確定權重的局限，將主觀賦權法（本文采用層次分析法）和客觀賦權法（本文采用熵值法）這兩種方法所得到的權重系數按照最優組合賦權法結合起來，客觀地反映各指標層對目標層的影響程度。

（1）確定主觀權重向量。層次分析法確定的指標權重向量為：W1＝（W1，W2，…，W19）T。

（2）確定客觀權重向量。熵值法確定指標權重向量為：W2＝（W1＊，W2＊，…，W1＊9）T。

（3）確定組合權重向量。設最優組合權系數為：WC＝（WC1，WC2…，WC19）T；令：WC＝θ1W1＋θ2W2。

式中：θ1，θ2——組合權系數向量的線性表出系數，θ1，θ2≥0，且滿足單位化約束條件：θ21＋θ22＝1。組合權重確定的指標權重值及標準化值如表2所示。

表1 寧安市耕地生態安全評價指標體系

表2 綜合評價參數表

3.3 評價模型

考慮到耕地生態安全影響因素的多樣性，本研究采用多因素綜合評價的方法對寧安市耕地生態安全進行綜合評價。即設計指標體系、求取各指標的權重和指標值，然后對各指標進行無量綱化處理后，通過加權評分求取評價對象的耕地生態安全水平。其計算公式為：

式中：F——耕地生態安全水平；Wi——指標i的綜合權重；Pi——指標i的標準化值。

3.4 評價標準

在耕地生態安全評價指標體系中，每項指標都可從不同側面反映耕地生態安全狀況，為全面反映耕地資源生態系統的總體安全狀況，采用綜合評價法，逐層逐項對各指標進行加權評分，得到區域耕地生態安全綜合指數F如表3所示，將F取值范圍0～1分為5個區間，并依次對應5個等級，對系統特征進行描述［11］。

表3 耕地生態安全分級和系統標準

表4 2000－2009年寧安市耕地生態安全評價值

4 評價結果與分析

根據已構建的指標體系和前述方法，對寧安市2000－2009年耕地生態安全的相關數據進行收集和整理。通過計算，得到寧安市2000－2009年耕地生態安全的評價值（表4）。

以上數據表明，在2000－2009年寧安市耕地生態安全水平處于“較安全－敏感－風險－敏感”的“U”型發展階段。

4.1 2000－2001年耕地生態較安全

2000－2001年由于人們的活動對耕地生態環境影響較小，雖然耕地生態環境受到一定的干擾，但是耕地生態系統結構尚完整，功能尚好；耕地有機質含量較高，使土壤肥力保持在一個較高的水平；人們對耕地化肥、農藥和農用塑料薄膜使用量比較少，農業污染程度低，這一時期的水土協調性好，耕地生態問題不顯著，處于較安全水平。

4.2 2002－2003年耕地生態安全處敏感水平

2002－2003年由于人口增長較快，加之年降水量的下將，旱地面積的比重增加和鹽堿化程度的提高，使得土地壓力大大提高；還有單位耕地面積農用塑料薄膜使用量和單位耕地面積農藥施用量都有不同程度的提高，從而導致耕地土壤肥力的下降。寧安市單位耕地面積農藥施用量從2000年的3.21kg/hm2增加到2003年的3.78kg/hm2，而耕地有機質含量從2000年的11.32%下降到2003年的10.55%。總之，這段時期內受人類活動干擾，耕地生態系統結構有惡化趨勢，耕地污染嚴重，耕地肥力不足，土地壓力加大，生態問題顯現，耕地生態安全處敏感水平。

4.3 2004－2006年耕地生態安全處風險水平

2004－2006年耕地生態環境受到較大破壞，耕地生態系統結構惡化較大，功能不全，生態問題較大。這是由于在這一時期，大部分農民加大對耕地在農藥、化肥及農用塑料薄膜使用量的投入，片面追求經濟價值而忽略了耕地自身的調節能力，導致耕地內部環境遭到破壞，農民大多采用重產出、輕投入的掠奪式經營方式，在耕作上重化肥輕有機肥，導致地力不斷下降，部分農田有機質含量逐年降低。有些農民一味在肥力低、耕作層淺薄、酸度大的旱地上種植豆類等作物，造成水土流失侵蝕農田，工業廢水污染農田，工業廢渣侵占土地，導致農田質量下降，土地資源破壞，農作物產量相對偏低，耕地潛力未充分發揮；這一時期的自然災害也是耕地生態安全遭到破壞的原因，2005年6月，黑龍江寧安市沙蘭鎮沙蘭河上游山區突降暴雨，瞬間形成洪峰，引發泥石流，導致水土流失，水土流失最大的危害在于導致耕地減少、土層變薄、肥力下降，地質生態環境變差，因水土流失導致土壤中的氮、磷、鉀純量損失嚴重，致使耕地土壤資源質量不斷退化，嚴重影響耕地生態安全。

4.4 2007－2009年耕地生態安全又處于敏感水平

這一時期較2004－2006年耕地生態安全系數有一些提高，但還是處于敏感水平。這是由于人們意識到耕地生態安全問題已經影響到耕地的產出水平，政府加大了對耕地生態環境的投入，寧安市在追求經濟效益的同時，更加注重對耕地生態環境的保護。這一時期，加強了對泥石流等自然災害的控制；同時，寧安市政府在沙蘭鎮玄武巖臺地的土地整理工程也收到了一定的成效，使寧安市的糧食生產能力大大加強。雖然這一時期政府加大了對耕地生態環境管制，但是由于寧安市城市建設進度的加快，新增建設用地占用了一部分的優質耕地，面積上實現了“占一補一”，可是補充耕地的質量難以達到被占用耕地的質量，“占優補劣”問題仍然存在，使耕地存量隱性減少；農業生態環境由于受氣候、水分、自然災害等的影響，非旱即澇，災害頻繁，雖說近幾年加強了對水土流失的綜合治理，但是仍有一些水利設施陳舊老化，造成山塘、水庫、灌溉渠道淤積，影響灌溉效益的發揮。由于各地挖礦采石、挖屋基、修建公路、鐵路等基礎設施建設以及農民開發丘陵山地種茶種果時，沒有完成配套工程，造成局部水土流失加劇。另外，環境污染加重，工業化和城鎮化導致大量的工業廢水、重金屬元素等排入水體和土壤，造成耕地肥力下降，為農產品安全帶來較大隱患。

從總體上看，2000－2009年寧安市耕地生態安全水平多數年份較低，但有很大提升空間。而近幾年其生態安全水平在逐步回升，說明人們意識到了耕地生態安全的重要性，采取了多種措施保護耕地質量，穩定糧食產量，不斷協調影響耕地生態安全的自然、經濟和社會因素，從而提高耕地生態安全水平。

5 結論與討論

本文在總結國內外有關理論研究的基礎上，結合實際情況，從影響耕地生態安全水平的自然、經濟、社會3方面選取19個指標，構建適合寧安市耕地生態安全水平的評價體系，運用組合權重法和綜合評價法對寧安市2000－2009年間的耕地生態安全水平進行評價，研究結果表明，2000－2009年間寧安市耕地生態安全水平處于“較安全－敏感－風險－敏感”的“U”型發展階段。寧安市耕地生態安全水平存在一定的差異，且總體上耕地生態安全程度相對較低，表現為：（1）2000－2001年寧安市耕地生態安全水平處于較安全狀態；（2）2002－2003年寧安市耕地生態安全變化情況為耕地生態安全水平處于敏感水平；（3）2004－2006年寧安市耕地生態安全變化情況為耕地生態安全水平處于風險水平；（4）2007－2009年寧安市耕地生態安全變化情況較2004－2006年耕地生態安全系數有一些提高，但還是處于敏感水平。

鑒于以上分析結果，本文提出應從加大環境污染治理與生態環境保護的力度，加快生態退化區、脆弱區的生態建設和恢復，搞好城市綠化和景觀生態建設；推進寧安市土地整治建設，提高土地利用率，建設高效農田生態復合系統，補償和恢復土地的生態功能，減少水土流失；合理使用農藥、化肥，減少對土壤的污染，運用生物和化學方法對土壤進行改良；加強農業基礎設施的建設，改善農業生產條件，改進耕作制度；強化耕地保護意識，提高人口素質，控制人口數量等幾個方面來逐步提高寧安市耕地生態安全水平。只有因地制宜的采取合理措施才能確保寧安市耕地利用生態安全整體水平快速而穩定的發展。

耕地生態安全是一個復雜的系統和一個動態變化的過程，隨著社會經濟的發展，耕地生態安全水平也會隨之變化。本文對研究區10a間的耕地生態安全進行研究，時間序列仍較短，而寧安市耕地生態安全變化是一個長期演化的過程，因而在今后的研究工作中，應拉長研究的時間序列，以便得到更加合理的評價結果，使研究結果更具指導意義。同時，還應根據研究區域經濟發展的不同階段對指標進行修正和調整，選擇合適的方法進行評價、分析和判斷，以便更好地指導土地利用行為。

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［2］陳百明.中國土地資源生產能力及人口承載力研究［M］.北京：中國人民大學出版社，2001：9－16.

［3］倪紹祥，譚少華.江蘇省耕地安全問題探討［J］.自然資源學報，2002，17（3）：307－312.

［4］萊斯特·R·布朗.建設一個持續發展的社會［M］.北京：科學技術文獻出版社，1984.

［5］王振祥，朱曉東，石磊，等.安徽省沿淮地區生態安全評價模型和指標體系［J］.應用生態學報，2006，17（12）：2431－2435.

［6］趙其國，周炳中，楊浩，等.中國耕地資源安全問題及相關對策思考［J］.土壤，2002（6）：293－302.

［7］張傳華.耕地生態安全評價研究：以重慶三峽庫區為例［D］.重慶：西南大學，2006.

［8］朱紅波.我國耕地資源生態安全的特征與影響因素分析［J］.農業現代化研究，2008，29（2）：194－197.

［9］朱紅波.我國耕地資源生態安全的時空差異研究［J］.長江流域資源與環境，2007，16（6）：754－758.

［10］王軍.石家莊市耕地動態變化與生態安全評價研究［D］.石家莊：河北師范大學，2009.

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Study on Evaluation for Ecological Security of Cultivated Land－A Case Study of Ning'an City in Heilongjiang Province

XU Hui，LEI Guo－ping，CUI Deng－pan，ZHAO Hong－bo
（College of Resources and Environment，Northeast Agricultural University，Harbin150030，China）

The ecological security of cultivated land is related to sustainable development and food security.Ning'an City in Heilongjiang Province was chosen as study area in this paper.Evaluation index system which affects cultivated land ecological security was constructed based on natural factors，economic factors and social factors.The optimal combination weighting method was used to determine index weights and multi－factor comprehensive evaluation method was adopted to quantitatively evaluate and analyze ecological security of cultivated land in Ning'an City from 2000to 2009.The results show that：the level of the cultivated land ecological security in Ning'an City is the‘U'－type development stage of the‘relatively safe－sensitive－risksensitive'，and the cultivated land ecological security degree is relatively low in general，among which the cultivated land ecological security of Ning'an City was at a relatively safe state in 2000－2001；the cultivated land ecological security was at a sensitive level in 2002－2003；the cultivated land ecological security was at the level of risk in 2004－2006；the cultivated land ecological security have a certain increase during 2007－2009，but still at a sensitive level.According to the analysis results，this paper proposes some related suggestions to increase the level of ecological security of cultivated land of Ning'an City.

cultivated land ecological security；combination weighting method；evaluation index system；multi－factor comprehensive evaluation model；Ning'an City

F323.22

A

1005－3409（2011）06－0180－05

2011－04－12

2011－05－24

國家科技支撐計劃項目（2008BAD96B02）

徐輝（1986－），男，河南周口人，碩士，研究方向為土地利用與土地生態。E－mail：xuhui469＠163.com

雷國平（1963－），男，遼寧沈陽人，博士，教授，研究方向為土地利用與土地規劃。E－mail：guopinglei＠126.com