基于熵值法的常德市耕地生態(tài)安全評價研究

黃瑤

[摘要]耕地生態(tài)安全評價對保障糧食安全、實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?；赑SR-EES模型，從壓力（P）、狀態(tài)（S）、響應(yīng)（R）以及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會方面構(gòu)建選取與常德市耕地資源生態(tài)安全評價緊密相關(guān)的22個指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，采用綜合指數(shù)模型對2015年整個常德市的耕地生態(tài)安全狀況做定量研究。結(jié)果表明，常德市2015年耕地生態(tài)安全水平處于Ⅱ（較安全）- Ⅲ（臨界安全）之間，具體表現(xiàn)為鼎城區(qū)、漢壽縣、桃源縣、石門縣處于較安全級別，安鄉(xiāng)縣、臨澧縣、澧縣、武陵區(qū)、津市市處于臨界安全級別。

[關(guān)鍵詞]常德市；耕地生態(tài)安全；PSR模型

[中圖分類號]F321.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 引言

耕地作為最寶貴的自然資源之一，是土地的精髓，也是農(nóng)業(yè)活動中最基本的生產(chǎn)資料。耕地具有生產(chǎn)生育、涵養(yǎng)水源、維持生物多樣性等多種功能，其安全狀況不但會影響國家的糧食安全，而且對整個社會的穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展致使耕地生態(tài)系統(tǒng)受到極大的威脅。因此，對耕地生態(tài)安全進(jìn)行評價不僅可以及時掌握耕地演變動態(tài)，保證耕地的可持續(xù)利用與發(fā)展，而且對構(gòu)建環(huán)境友好型社會，保證國家糧食安全同樣具有重要意義。

耕地生態(tài)安全是指在一定時空范圍內(nèi)，在能夠保證自然系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)三者相互協(xié)調(diào)發(fā)展的前提下，耕地所在的生態(tài)環(huán)境處于不受或少受威脅且生態(tài)系統(tǒng)本身既能保持自身功能結(jié)構(gòu)的完整性又能滿足社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要的穩(wěn)定狀態(tài)。國外的專家學(xué)者在生態(tài)安全研究方面開展較早，主要是將耕地生態(tài)安全與可持續(xù)利用相結(jié)合進(jìn)行研究，國內(nèi)的研究學(xué)者分別從國家、區(qū)域、省域、城市等不同尺度對耕地生態(tài)安全開展研究，探討了耕地生態(tài)安全的含義、構(gòu)建了耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，采用不同的評價方法，如：生態(tài)足跡法、能值分析法、投影尋蹤法、物元分析法、綜合指數(shù)法等，進(jìn)行耕地生態(tài)安全預(yù)警研究或?qū)Ω厣鷳B(tài)安全時空演變格局進(jìn)行分析，以上研究既有利于保持耕地總量動態(tài)平衡，保障糧食安全、又對實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 研究區(qū)概況

常德市位于湖南省西北部，是江南有名的“魚米之鄉(xiāng)”，境內(nèi)東部為沅、澧水及洞庭湖平原區(qū)，中部多為紅巖丘陵區(qū)，西南部由雪峰山余脈組成中山區(qū)。地貌大致由“三分丘崗、兩分半山、四分半平原和水面”構(gòu)成。地理坐標(biāo)介于東經(jīng)110°28′10″～112°17′22″、北緯28°24′31″～30°07′53″之間，東西跨度177.35km，南北總長190.80km。常德市行政區(qū)面積為18189.82km2，含9縣（市、區(qū)）。2014年年末，常德市總?cè)丝?83.09萬人，GDP值為2514.15億元，耕地面積為504849hm2，占土地總面積的27.75%，人均耕地面積為0.086hm2，低于全國人均耕地面積0.09hm2的水平。在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快的背景下，常德市經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展致使耕地生態(tài)安全在一定程度上收到影響，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：其一，農(nóng)藥、化肥、農(nóng)用塑料薄膜施用量呈逐年上升趨勢，耕地中殘留并未消耗的部分導(dǎo)致耕地土壤結(jié)構(gòu)有所改變，土地質(zhì)量下降；其二，工業(yè)“三廢”排放量呈逐年增加，耕地生態(tài)環(huán)境直接或間接被污染，在一定程度上影響耕地生態(tài)安全。因此，對常德市各縣（市）的耕地生態(tài)安全進(jìn)行評價分析對保障糧食安全與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

3 耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系構(gòu)建

評價結(jié)果的科學(xué)性與否與評價指標(biāo)的選取密切相關(guān)。耕地生態(tài)安全系統(tǒng)是一個具有高度耦合性的環(huán)境-社會-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，因此在選取評價指標(biāo)時既要數(shù)量適度，同時考慮與研究區(qū)域?qū)嶋H情況。本文的研究將從常德市耕地生態(tài)安全的實(shí)際出發(fā)，在遵循科學(xué)性、可行性、全面性、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，綜合考慮國內(nèi)學(xué)者已有的研究成果，在基于壓力、狀態(tài)、響應(yīng)（P-S-R）的基礎(chǔ)上從環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)因素和社會因素3方面遴選和構(gòu)建3個準(zhǔn)則層9個因子層22個指標(biāo)的耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，見表1。

4 資料來源與數(shù)據(jù)處理

4.1 數(shù)據(jù)來源與標(biāo)準(zhǔn)化處理

數(shù)據(jù)來源于《湖南省統(tǒng)計年鑒（2015）》、《湖南省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒（2015）》和常德市各縣（市、區(qū)）2015年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展公報。

4.2 指標(biāo)權(quán)重值確定

4.3 評價模型

4.4 評價標(biāo)準(zhǔn)

在參考國內(nèi)外生態(tài)安全等級劃分標(biāo)準(zhǔn)和借鑒相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，將耕地生態(tài)安全水平劃分為5個等級，即安全、較安全、臨界安全、較不安全、不安全，如表3所示。

5 結(jié)果與分析

通過收集、整理常德市耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)中相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用熵值法計算各個評價指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)綜合指數(shù)模型公式（7），計算出2015年常德市各個縣（區(qū)）的耕地生態(tài)安全評價值（表4）以及分類指標(biāo)水平（見圖1）。

以上評價結(jié)果反應(yīng)了2015年常德市耕地生態(tài)安全狀態(tài)，表3和圖1表明2015年常德市的耕地生態(tài)安全狀況大體上處于安全水平，安全分級在Ⅱ～Ⅲ之間，其中鼎城區(qū)的生態(tài)安全水平最高，武陵區(qū)和津市市的較低。如圖2所示，鼎城區(qū)、漢壽縣、桃源縣、石門縣處于較安全狀態(tài)，武陵區(qū)、臨澧縣、澧縣、安鄉(xiāng)縣、津市市處于臨界安全狀態(tài)。

從空間布局上來看，耕地生態(tài)安全狀況綜合評分與耕地的空間分布呈正相關(guān)；從流域來看，澧水干流、支流以及沅江流域耕地安全得分高；從地域上分析，市域東部、南部安全得分高，中部武陵區(qū)和北部津市市得分相對較低。

從耕地生態(tài)安全壓力指數(shù)上來看，鼎城區(qū)、桃源縣、石門縣得分較高，單位耕地面積化肥負(fù)荷代表耕地受污染程度、由于津市市、安鄉(xiāng)縣、鼎城區(qū)的氮磷鉀肥等不可更新工業(yè)輔助能投入較大，而這些地區(qū)的降雨量相對較小，導(dǎo)致耕地系統(tǒng)的環(huán)境承載率偏高，耕地環(huán)境系統(tǒng)的壓力加大，耕地生態(tài)安全壓力指數(shù)偏高。

從耕地生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)上來看，漢壽縣、桃源縣、鼎城區(qū)、安鄉(xiāng)縣得分較高。桃源縣、鼎城區(qū)、漢壽縣的耕地面積較大，占整個區(qū)域耕地的50%，人均耕地面積分別為0.1102、0.1061和0.0865hm2，加上三地水資源相對較充足，地勢較為平坦，土壤質(zhì)地好，在一定程度上增加了耕地生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)得分。

從耕地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)來看，津市市得分最低。其次是臨澧縣、桃源縣、澧縣。森林覆蓋率、人均公園綠地面積代表城市綠化水平以及城市生態(tài)建設(shè)中的投入力度。桃源縣、石門縣、鼎城區(qū)森林覆蓋率偏高，鼎城區(qū)、石門縣、武陵區(qū)人均公園綠地面積高。工業(yè)廢水處理率越低說明污水對耕地生態(tài)環(huán)境的破壞會越大、人均GDP越高代表耕地環(huán)保投入能力越強(qiáng)，津市市污水處理率、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平等指標(biāo)得分較低，因此耕地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)得分最低。

6 結(jié) 論

在參考借鑒國內(nèi)學(xué)者關(guān)于耕地生態(tài)安全研究成果的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，采用客觀賦權(quán)法熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，使得評價符合實(shí)際。運(yùn)用綜合評價模型計算了常德市市所轄9縣（市、區(qū)）的耕地生態(tài)安全綜合得分，通過定量的計算得出常德市各縣域單元的耕地生態(tài)安全狀況為：鼎城區(qū)、漢壽縣、桃源縣、石門縣處于較安全級別，武陵區(qū)、安鄉(xiāng)縣、臨澧縣、澧縣、津市市處于臨界安全級別。

文章不足之處在于研究時序過短，僅分析2015年的耕地生態(tài)安全水平，未能體現(xiàn)常德市耕地生態(tài)安全水平在時間序列上的變化。在后續(xù)研究中，應(yīng)增加研究年份，使評價結(jié)果更全面合理。同時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平和社會發(fā)展變化適時的選取指標(biāo)進(jìn)行評價、分析，以期為耕地利用提供合理指導(dǎo)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 吳大放，劉艷艷，劉毅華，等.耕地生態(tài)安全評價研究展望[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2015，23（3）：257-267.

[2] Beesley K B，Ramsey D.Agricultural Land Preservation [J].International Encyclopedia of Human Geography，2009，25（6）：65-69.

[3] Rasul G，Thapa G.Sustainability Analysis of Ecological and Conventional Agricultural System in Bangladesh[J].World Development，2003，31（6）：1721-1741.

[4] 王楓，湯惠君.中國耕地資源安全研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（03）：471-475.

[5] 宋偉，陳百明，張英.中國耕地資源安全預(yù)警系統(tǒng)探討[J].水土保持研究，2013，20（06）：192-196.

[6] 趙宏波，馬延吉.東北糧食主產(chǎn)區(qū)耕地生態(tài)安全的時空格局及障礙因子—以吉林省為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2014，25（02）：515-524.

[7] 趙宏波，馬延吉.東北糧食主產(chǎn)區(qū)耕地生態(tài)安全的時空格局及障礙因子—以吉林省為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2014，25（02）：515-524.

[8] 馮艷芬.廣東省近20年耕地生態(tài)安全探析[J].環(huán)境保護(hù)，2006（17）：53-57.

[9] 常勝.基于生態(tài)足跡的湖北省耕地安全研究[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，26（04）：461-464.

[10]楊秋，謝保鵬，蔡立群，等.甘肅省耕地資源生態(tài)安全評價[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，47（04）：122-126.

[11]張秋霞，張合兵，劉文鍇，等.新鄭市耕地生態(tài)安全動態(tài)預(yù)警研究[J].水土保持研究，2017，24（01）：256-264.

[12]彭文君，舒英格.喀斯特山區(qū)縣域耕地景觀生態(tài)安全及演變過程[J].生態(tài)學(xué)報，2018，38（03）：852-865.