廣州市耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)研究

姚漪穎　吳大放　劉艷艷　劉毅華

（1廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院廣東廣州510006；2廣州市民用建筑科研設(shè)計(jì)院廣東廣州510055）

廣州市耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)研究

姚漪穎1吳大放1劉艷艷2劉毅華1

（1廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院廣東廣州510006；2廣州市民用建筑科研設(shè)計(jì)院廣東廣州510055）

耕地生態(tài)安全對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展有重要作用，本文以廣州市為研究區(qū)域，分析了2000-2012年廣州市耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化狀況，從耕地壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三個(gè)方面構(gòu)建耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，采用綜合分析法進(jìn)行耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：2000-2012年廣州市耕地生態(tài)安全值主要介于敏感和惡化的狀態(tài)，呈現(xiàn)"風(fēng)險(xiǎn)-敏感-風(fēng)險(xiǎn)-敏感"的發(fā)展水平，耕地生態(tài)安全值有上升趨勢(shì)但情況不容樂(lè)觀，今后需要通過(guò)大力開(kāi)展土地整治活動(dòng)，如建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，完善農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等措施促進(jìn)廣州市耕地資源可持續(xù)發(fā)展。

耕地資源生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系安全等級(jí)廣州市

耕地是土地資源中重要的組成部分，如何促進(jìn)耕地資源可持續(xù)發(fā)展已成為了社會(huì)關(guān)注焦點(diǎn)[1]。目前關(guān)于耕地生態(tài)安全的研究還處于探索階段，Beesley[2]等在研究中強(qiáng)調(diào)耕地生態(tài)安全的重要性；徐輝[3]等采用組合賦權(quán)法對(duì)黑龍江省寧安市耕地進(jìn)行分析；禹洋春[4]基于生態(tài)足跡對(duì)重慶市耕地生態(tài)安全進(jìn)行探究。通過(guò)分析得出，國(guó)外的相關(guān)研究主要集中在土地利用和耕地?cái)?shù)量變化方面[5]；而國(guó)內(nèi)的研究大多偏重對(duì)耕地生態(tài)安全的概念辨析以及靜態(tài)研究[6]。總體而言，現(xiàn)階段對(duì)耕地生態(tài)安全的研究主要集中在宏觀和靜態(tài)分析，鮮有對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行中小尺度下的動(dòng)態(tài)多因素分析。本研究以廣州市為研究區(qū)域，對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，對(duì)廣州市保護(hù)耕地生態(tài)安全具有重要意義；同時(shí)該研究具有典型性和示范性，可為其他城市和地區(qū)提供一定的借鑒和參考[7]。

1　研究區(qū)域概況

1.1區(qū)域概況

廣州市位于廣東省中東部，是珠三角的經(jīng)濟(jì)腹地和政治文化中心，是我國(guó)南方地區(qū)重要交通樞紐和對(duì)外交流的門(mén)戶城市。市轄區(qū)總面積為7434.4 km2，轄有越秀、荔灣、天河、海珠、蘿崗、白云、花都、黃埔、番禺、南沙、從化、增城等十二區(qū)。改革開(kāi)放以來(lái)，廣州市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但是耕地生態(tài)安全問(wèn)題凸顯。耕地面積從1990年的249479hm2減少至2012年的99086hm2，下降幅度達(dá)到60.29%。對(duì)廣州市開(kāi)展耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究可以促進(jìn)廣州市加強(qiáng)耕地保護(hù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本文主要數(shù)據(jù)來(lái)源主要是通過(guò)文獻(xiàn)查閱法進(jìn)行收集，其中數(shù)據(jù)包括了《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990-2012年)、《廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990-2012年)、廣州市歷年土地利用變更調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)公報(bào)、《廣州城市總體發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃(2010-2020)》以及通過(guò)政府以及相關(guān)部門(mén)網(wǎng)站公布的權(quán)威資料。

2　耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法

2.1耕地資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

從保護(hù)耕地生態(tài)安全內(nèi)容出發(fā)，結(jié)合前人研究成果和廣州市耕地生態(tài)安全的實(shí)際情況，遵循選取指標(biāo)因子的科學(xué)性、綜合性和可操作性的原則，基于PSR模型建立廣州市耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。把廣州市耕地生態(tài)安全指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三個(gè)層面，并從耕地生態(tài)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)這三方面共選取了14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在生態(tài)系統(tǒng)壓力層選擇5項(xiàng)指標(biāo)，分別為：人口密度、人口自然增長(zhǎng)率、人均耕地面積、地均產(chǎn)值、城鎮(zhèn)化水平；在生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)層選取5項(xiàng)指標(biāo)，分別為：耕地面積、耕地復(fù)種指數(shù)、耕地安全系數(shù)、單位耕地面積農(nóng)藥負(fù)荷、單位耕地面積化肥負(fù)荷；在生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)層選取4項(xiàng)指標(biāo)，分別為：人均GDP、環(huán)境污染投入、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、灌溉系數(shù)。其中，人均耕地面積、地均產(chǎn)值、耕地面積、耕地復(fù)種指數(shù)、耕地安全系數(shù)、人均GDP、環(huán)境污染投入、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和灌溉系數(shù)為正向指標(biāo)；人口密度、人口自然增長(zhǎng)率、城鎮(zhèn)化水平、單位耕地面積農(nóng)藥負(fù)荷、單位耕地面積化肥負(fù)荷為逆向指標(biāo)。

2.2耕地資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值確定

耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果與指標(biāo)權(quán)重息息相關(guān)，本文采用熵權(quán)法來(lái)確定廣州市耕地生態(tài)安全的指標(biāo)權(quán)重。其中，指標(biāo)值之間數(shù)值差距越大，表明指標(biāo)內(nèi)容越豐富，相應(yīng)權(quán)重值也會(huì)越大；指標(biāo)值之間數(shù)值差距越小，相應(yīng)權(quán)重值也會(huì)越小[8]，通過(guò)計(jì)算得出廣州耕地生態(tài)安全指標(biāo)權(quán)重值。

式中：k=1/nm；Yij為標(biāo)準(zhǔn)化后矩陣；wi代表的是熵權(quán)值；Hi代表是通過(guò)計(jì)算得到的熵值。

2.3耕地資源安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與等級(jí)劃分

為了更好地對(duì)廣州市耕地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，本研究采用綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)廣州市耕地生態(tài)安全進(jìn)行計(jì)算，得出耕地生態(tài)安全指數(shù)。公式如下所示。

式中F是指耕地生態(tài)安全指數(shù)；Wi為第i項(xiàng)指標(biāo)綜合權(quán)重；Pi指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)化值。

同時(shí)，依據(jù)相關(guān)研究成果[9]和結(jié)合廣州市實(shí)際耕地現(xiàn)狀進(jìn)行等級(jí)劃分和評(píng)價(jià)。在指標(biāo)體系中通過(guò)多角度反映耕地生態(tài)安全狀況，采用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評(píng)分從而得到耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)F，接著將F值取值范圍劃分為0-1區(qū)間并對(duì)應(yīng)五個(gè)等級(jí)和相應(yīng)的安全評(píng)分以及具體耕地生態(tài)特征，廣州市耕地安全等級(jí)劃分如下，F(xiàn)≥0.9(Ⅰ)，等級(jí)為安全，生態(tài)結(jié)構(gòu)完整，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生態(tài)功能較強(qiáng)，生物多樣性豐富；土壤健康且肥沃，指標(biāo)覆蓋率高；耕地生態(tài)環(huán)境受到較好保護(hù)，基本未受到破壞和污染，受到人類的干預(yù)能力較弱，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力較強(qiáng)，基本沒(méi)有生態(tài)問(wèn)題。0.7≤F﹤0.9(Ⅱ)，較安全，生態(tài)結(jié)構(gòu)尚且保持完整，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開(kāi)始由復(fù)雜趨向簡(jiǎn)單，生態(tài)功能減弱，生物多樣性減少；土壤肥力降低，有土地鹽堿化、水土流失等生態(tài)問(wèn)題；耕地生態(tài)環(huán)境受到較大干擾，生態(tài)系統(tǒng)受到破壞和污染，抵抗干預(yù)的能力下降，生態(tài)問(wèn)題明顯，生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡。0.5≤F﹤0.7(Ⅲ)，等級(jí)為敏感，生態(tài)結(jié)構(gòu)尚且保持完整，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開(kāi)始由復(fù)雜趨向簡(jiǎn)單，生態(tài)功能減弱，生物多樣性減少；土壤肥力降低，有土地鹽堿化、水土流失等生態(tài)問(wèn)題；耕地生態(tài)環(huán)境受到較大干擾，生態(tài)系統(tǒng)受到破壞和污染，抵抗干預(yù)的能力下降，生態(tài)問(wèn)題明顯，生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡。0.3≤F﹤0.5 (Ⅳ)，等級(jí)為風(fēng)險(xiǎn)，耕地生態(tài)結(jié)構(gòu)惡化，生態(tài)功能受到損害，耕地生態(tài)問(wèn)題較為突出。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單而且生態(tài)功能不全，大部分功能受到損害后無(wú)法發(fā)揮；生物多樣性銳減，土壤肥力急劇下降，土地荒漠化、鹽堿化等問(wèn)題突出；受外界干擾后恢復(fù)能力受到較為嚴(yán)重?fù)p害，生態(tài)功能恢復(fù)困難。F﹤0.3(Ⅴ)，等級(jí)為惡化，耕地生態(tài)結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p害，生態(tài)結(jié)構(gòu)不完整，耕地生態(tài)問(wèn)題十分突出。抗干擾能夠非常弱，受干擾后恢復(fù)非常困難，基本喪失耕地生態(tài)能力，出現(xiàn)嚴(yán)重退化現(xiàn)象，面臨的生態(tài)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出自身的恢復(fù)能力，急需投入力量予以重建和保護(hù)。

3　評(píng)價(jià)結(jié)果分析

對(duì)2000-2012年廣州耕地生態(tài)安全進(jìn)行等級(jí)劃分，分析耕地生態(tài)安全狀況以及動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，以達(dá)到分析耕地生態(tài)安全狀況以及了解耕地生態(tài)安全發(fā)展情況。研究結(jié)果表明：2000-2003年的廣州市耕地生態(tài)安全狀況處于耕地風(fēng)險(xiǎn)階段，耕地生態(tài)安全不容樂(lè)觀。一方面是處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了建設(shè)用地的拓張和耕地?cái)?shù)量下降，同時(shí)不合理的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一系列自然災(zāi)害從而導(dǎo)致耕地環(huán)境破壞和質(zhì)量下降，使得這階段耕地生態(tài)安全處于風(fēng)險(xiǎn)階段。2004年耕地生態(tài)安全狀況有所改善，耕地生態(tài)安全值有所上升，處于耕地生態(tài)安全的敏感階段，但是這種狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng)，2005年之后耕地生態(tài)安全從敏感階段降到風(fēng)險(xiǎn)階段，生態(tài)安全狀況進(jìn)一步惡化。主要是受到耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量下降以及粗放型耕地種植和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形式有關(guān)。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快和人口增加，耕地生態(tài)安全壓力較大，耕地響應(yīng)政策和措施暫時(shí)不能完全緩解耕地生態(tài)安全壓力，使得整體耕地生態(tài)安全有下降趨勢(shì)。政府及其相關(guān)部門(mén)已經(jīng)意識(shí)到保護(hù)耕地的重要性，積極采取措施保護(hù)耕地?cái)?shù)量和提高耕地質(zhì)量，促進(jìn)耕地資源可持續(xù)發(fā)展。2010-2012年，廣州市耕地生態(tài)安全從風(fēng)險(xiǎn)階段到敏感階段，耕地生態(tài)安全狀況有所提升（表1）。通過(guò)劃定基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、進(jìn)行土地整理和修復(fù)、加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等形式改善耕地生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)耕地可持續(xù)發(fā)展。

表1　廣州市耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化

4　驅(qū)動(dòng)力分析

耕地生態(tài)安全變化反映了耕地資源與自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多方面的關(guān)系，是多因素綜合影響的結(jié)果。廣州市地勢(shì)總體為東北高西南低，根據(jù)廣州市地形情況進(jìn)行分析和坡度分級(jí)，把全市分為5級(jí)，第一級(jí)為<2°的土地，占總面積的41.7%；第二級(jí)為2o～5o的土地占7.7%；第三級(jí)為5o～8o的土地占13.9%；第四級(jí)為8o～25o的土地占14.7%；第五級(jí)為>25o的土地占22.1%。全市耕地多分布在一級(jí)和二級(jí)坡度等級(jí)，集中在南沙區(qū)、番禺區(qū)等區(qū)域。從2000-2012年廣州市地區(qū)生產(chǎn)總值從2000年的24927434萬(wàn)元到2012年的135512072萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)飛躍式的發(fā)展。同時(shí)，2000-2012年廣州市人口密度呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，從2000年人口密度942人/km2上升到2012年的1106人/km2，人口壓力逐年增加。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口增加直接影響建設(shè)用地?cái)U(kuò)張范圍和速度也不斷加快，在土地總面積相對(duì)一定的情況下，建設(shè)用地的增加導(dǎo)致了耕地?cái)?shù)量下降，給耕地生態(tài)安全帶來(lái)巨大壓力。政府及其相關(guān)部門(mén)積極采取行動(dòng)，在政策制定方面重視對(duì)耕地資源進(jìn)行保護(hù)和改善，在技術(shù)層面重視編制土地整治規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)、耕地占補(bǔ)平衡落實(shí)、劃定基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等，繼續(xù)堅(jiān)持本地補(bǔ)充開(kāi)發(fā)和易地補(bǔ)充開(kāi)發(fā)相結(jié)合，緩解耕地與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間矛盾。

5　結(jié)論與討論

耕地生態(tài)安全研究是我國(guó)當(dāng)前關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)其研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文立足廣州市耕地生態(tài)安全實(shí)際，選取14個(gè)指標(biāo)建立基于PSR模型的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，采用綜合分析法進(jìn)行耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：廣州市耕地生態(tài)安全值有上升趨勢(shì)，但是安全水平仍然較低。耕地生態(tài)安全的壓力值和響應(yīng)值都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，耕地生態(tài)安全狀態(tài)值有所下降，對(duì)耕地的保護(hù)水平有待提高。2000-2003年廣州市耕地生態(tài)安全處于風(fēng)險(xiǎn)階段，耕地生態(tài)安全不容樂(lè)觀，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面影響以及人口增加等多方面的壓力導(dǎo)致耕地的壓力不斷增加，在耕地響應(yīng)程度不高的情況下使得耕地生態(tài)安全總體處于風(fēng)險(xiǎn)階段。2004年的耕地生態(tài)安全值有所提高，處于耕地生態(tài)安全的敏感階段。2005-2009年的耕地生態(tài)安全處于風(fēng)險(xiǎn)階段，生態(tài)安全狀況進(jìn)一步惡化。2010-2012年的廣州市耕地生態(tài)安全得到了保護(hù)和完善，耕地生態(tài)安全總體處于敏感階段，廣州市耕地生態(tài)安全所面臨的形勢(shì)仍然嚴(yán)峻，今后需要進(jìn)一步修復(fù)和提高。

保護(hù)耕地生態(tài)安全需要從多方面共同努力。一方面需要從經(jīng)濟(jì)和政策角度加強(qiáng)對(duì)耕地生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)投入和立法保護(hù)，減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展給耕地資源帶來(lái)的負(fù)面作用。同時(shí)，人口增長(zhǎng)使得耕地生態(tài)安全壓力增加，必須通過(guò)嚴(yán)格控制人口增長(zhǎng)，保障耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量的安全。還需要加強(qiáng)對(duì)高質(zhì)量耕地的保護(hù)和耕地后備資源的建設(shè)，因地制宜地落實(shí)耕地占補(bǔ)平衡政策，實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展和耕地保護(hù)共贏局面。耕地生態(tài)安全是一個(gè)復(fù)雜體系，需要對(duì)其進(jìn)行深入的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)分析和研究。在今后，應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)耕地生態(tài)安全的跟蹤研究和耕地生態(tài)預(yù)警機(jī)制的建立，保障廣州市糧食安全和耕地生態(tài)安全。

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S341.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-352-1

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101078)、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(S2013010014526)、教育部人文社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目(13YJA790074,14YJA630083)、廣東省教育廳特色創(chuàng)新項(xiàng)目(耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模擬與多功能保護(hù)研究)、廣州市屬高校科研計(jì)劃一般項(xiàng)目(2012A014)、廣東省教育科研"十二五"規(guī)劃2013年度研究項(xiàng)目(2013JK134)、廣州市教育科學(xué)"十二五"規(guī)劃(第2批)課題(12A037)、2014年度廣東省教育廳省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201411078056,201411078057)資助。

姚漪穎（1993～），女，2012級(jí)資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)本科生。