基于農戶視角的糧食主產縣耕地健康評價與診斷
——以湖南省湘陰縣為例

文高輝，張卿梅，胡賢輝，趙 京

（1.湖南師范大學 資源與環境科學學院，湖南 長沙410081；2.中南大學 公共管理學院，湖南 長沙410083；3.中南林業科技大學 林學院，湖南 長沙410004）

近年來，我國大力推進生態文明建設，耕地保護逐步向耕地數量、質量、生態“三位一體”保護的目標邁進［1］。然而，當前我國耕地仍然面臨著耕地退化、污染、重用輕養等諸多問題，不但嚴重威脅著耕地健康和農業可持續發展，而且影響到國家糧食安全和人類的健康。20 世紀40 年代，Leopold A［2］率先提出了“土地健康”的概念，認為健康的土地是指被人類占用而沒有使其功能受到破壞的狀況。鄖文聚［3］認為，耕地健康是健康的耕作土壤、可持續的耕地利用和穩定的耕地資源利用生態系統，耕地健康的本質內涵至少包括耕地本體健康、耕地母體健康、耕地受體健康和耕地系統健康等4 個方面。

學術界通常將耕地健康與耕地保護、耕地可持續利用緊密聯系在一起，認為耕地健康是耕地保護的目標，也是耕地可持續利用的基礎［4，5］。此外，Parlee B和Berkes F［6］認為健康的土地與健康的人之間存在著必然的密切聯系。Cheng Y 和Nathanail P C［7］基于耕地土壤污染視角探討了人類健康風險評價。近年來，隨著我國對生態文明建設和耕地保護的重視，關于耕地健康的研究又日漸豐富。陳志凡、李勤奮、趙燁［8］建立了基于熵權的模糊物元模型，評價了上海市各區縣農用地土壤健康狀況；李強、趙燁、嚴金明［9］在系統分析城市化驅動對城郊農用地影響的基礎上，從質量目標、產能目標、土壤環境3 個方面構建了農用地健康評價體系，并采用模糊評價模型評價了京津冀接壤區的城郊農用地健康狀況；李強、彭文英、王建強等［10，11］分別以生態 脆弱區、鄉鎮企業發達區為研究區域，構建了相應的耕地健康綜合評價模型；余慧敏和郭熙［12］則基于生態視角，從土壤肥力、耕地土壤環境污染性、有益性3 個方面構建了我國南方典型丘陵區耕地健康診斷體系，并診斷了江西省奉新縣耕地健康狀況。有學者進一步綜合評價了我國耕地健康產能狀況。如，趙瑞、吳克寧、張小丹等［13］基于“需求—功能—維度—要素—指標”框架構建了耕地健康產能評價指標體系，并運用綜合算法、“1 + X”累加模型法、圖層疊加法定量評價了河南省溫縣耕地健康產能；葉思菁、宋長青、程鋒等［14］以全國范圍65 個縣（市）作為研究對象，以土壤性狀等5 類指標評價了耕地健康狀況，以氣候條件等3 類指標評價了耕地產能水平。另外，有學者探討了土地利用系統健康的評價指標體系［15］和評價方法［16-18］。

綜上，目前學術界對耕地健康評價指標體系及方法進行了有益探討，但指標選取無統一的標準，忽視了耕地利用主體對耕地健康狀況的評價。此外，鮮有學者診斷當前耕地健康狀況的主要障礙因子。農戶是我國當前乃至相當長一段時間內最主要的耕地利用主體，農戶耕地利用行為直接影響著耕地健康狀態，同時耕地健康與否直接關系到農戶的農業收入，農戶對其耕地健康狀況最為關注。

洞庭湖平原是我國重要的糧食主產地區，但同時也是農田面源污染嚴重區域。基于此，本文基于農戶視角，依據PSR 模型構建了耕地健康評價指標體系，并以洞庭湖平原的糧食主產縣——湖南省岳陽市湘陰縣為例，采用層次分析法、TOPSIS 法和障礙度模型評價了該縣耕地健康狀況，診斷了制約該縣耕地健康程度的障礙因子，以期為改善耕地健康狀況提供參考依據。

1 耕地健康評價指標體系的構建

耕地具有生產、生活和生態等多重屬性，具有經濟、社會和生態等多種功能和價值，耕地健康與否直接影響到耕地功能價值的實現。健康的耕地生態系統既能為人類生存和發展持續穩定地提供物質資源，又能在利用過程中維持自身正常的結構功能。耕地健康評價是對某區域耕地生態系統一定時間內的自然生態、社會經濟屬性特征的綜合評價，并診斷出由外界干擾引起的耕地生態系統失衡，以便采取相應的措施。農戶是我國當前乃至相當長一段時間內最主要的耕地利用主體，農戶對其耕種的土地狀況最為了解，從農戶的視角出發，可較早地診斷出當前耕地健康狀況。基于此，本文依據PSR 模型構建了基于農戶視角的南方糧食主產區耕地健康評價指標體系（表1）。

表1 耕地健康評價指標體系

壓力—狀態—響應（Pressure - State - Response，PSR）模型最早是由經濟合作與發展組織（OECD）和聯合國環境規劃暑署（UNEP）用于評價世界環境狀況，現被廣泛用于評價土地資源的生態安全、健康和可持續性問題［16，19］。①壓力（Pressure）反映了人類活動對耕地生態系統造成的影響和脅迫。從農戶層面來看，耕地資源受到人類活動的影響和脅迫主要為化肥農藥投入強度和水土污染，故選取單位播種面積化肥施用量、單位播種面積農藥施用量、田塊受周圍田塊施用農藥化肥的影響程度、灌溉水源受污染程度、生活污染排放至耕地的狀況等5 個指標作為耕地健康的壓力指標。②狀態（State）反映了耕地生態系統在脅迫的作用下呈現出的狀態。從農戶層面來看，耕地生態系統表現出的狀態主要有耕地肥力、灌溉和產出等情況，故選取土壤肥力、耕作層厚度、耕地平坦程度、灌溉保證率、糧食單產、復種指數等6 個指標作為耕地健康的狀態指標。③響應（Response）反映了個人和社會為控制和預防人類活動對耕地生態系統的負面影響所采取的措施。從農戶層面來看，農戶為保護耕地生態環境、可持續利用耕地所采取的措施主要有施用有機肥、輪作休耕、深耕等，故選取單位播種面積有機肥施用量、輪作休耕、種植綠肥、深耕整地、秸稈還田等5 個指標作為耕地健康的響應指標。

2 研究方法

2.1 層次分析法

確定權重的方法眾多，其中層次分析法較為常用。層次分析法（AHP 法）是指將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定量與定向相結合的決策分析方法。該方法較適合于具有分層交錯評價指標的目標系統，且目標值又難于定量描述的決策問題。13 位本領域的專家對指標體系間的相對重要性進行了評判，取其均值確定指標權重（表1）。通過計算，所有專家的指標評分均通過了一致性的檢驗。

2.2 TOPSIS法

TOPSIS法是一種常用的綜合評價方法，它利用數據規范化矩陣，找出多個目標中的最優目標和最劣目標，計算各評價對象與正理想解和負理想解的距離，獲得各評價對象與正理想解的貼近度，以此作為評價對象優劣的依據［20］。該方法現已廣泛應用于耕地健康［18］、耕地生態安全［21］等方面的評價。因此，本文采用TOPSIS法來評價湖南省岳陽市湘陰縣耕地健康狀況。

采用極值標準化法對評價指標原始數據進行規范化處理：

式中，xij為第i個農戶第j個指標實際值；xjmax和xjmin分別為第j 個指標的最大值和最小值；rij為xij的標準化值。

建立關于加權規范化值的加權規范化決策矩陣：

式中，0≤Ci≤1。Ci值越大，表明第i 個農戶的耕地健康程度越高。當Ci＝0 時，表明耕地健康程度最低；當Ci＝1 時，表明耕地健康程度最高。

2.3 耕地健康等級劃分

耕地健康涉及許多不易量化的因素，健康與否是一個相對概念［11］，沒有對耕地健康評價的統一標準。本文借鑒已 有 的 研 究 成 果［9，11，22］，采用“均 分 原則”，將貼近度C 劃分為5 等級，對應相應的耕地健康等級（表2）。

表2 耕地健康等級劃分

2.4 障礙度模型

本文在耕地健康評價的基礎上，采用障礙度模型診斷出制約耕地健康的障礙因子。障礙度模型主要包括因子貢獻度、指標偏離度、障礙度等3 個指標。其中，因子貢獻度（Uj）為單因子對總目標的權重（wj），指標偏離度（Ij）為單指標標準化值與耕地健康目標值（即100%）之間的差距，障礙度（Yj，yj）分別為分類指標和單指標對耕地健康程度的影響程度［20］。計算公式為：

式中，Iij＝1- rij；rij為Xij的標準化值。

3 研究區域與數據來源

3.1 研究區域概況

洞庭湖平原位于湖南省東北部，主要由長江通過松滋、太平、藕池、調弦四口輸入的泥沙和洞庭湖水系的湘江、資江、沅江、澧水等帶來的泥沙沖積而成，整個平原總面積1.878 萬km2。洞庭湖平原是我國重要的商品糧基地，但同時也是農田面源污染的嚴重區域，洞庭湖平原的耕地生態健康狀況關系著我國糧食安全和社會穩定等重大問題。湖南省岳陽市湘陰縣是洞庭湖平原重要的糧食主產縣，是四化兩型、長江經濟帶、洞庭湖生態經濟區等國家和區域經濟發展戰略的重要節點和支撐點，故選擇湘陰縣作為研究區域具有代表性和重要的參考價值。2018年，湘陰縣的人均地區生產總值為4.232 萬元，居民人均可支配收入為2. 414 萬元；全縣耕地面積4.23×104hm2，糧食播種面積8.41 × 104hm2，全年實現農林牧漁總產值83.45 億元。

3.2 數據來源

根據湘陰縣的地貌特征和各鄉鎮到縣城的距離，選擇鶴龍湖鎮、湘濱鎮和南湖洲鎮3 鎮作為調查區域。2019 年3 月，課題組對上述3 鎮農戶進行了問卷調查，每個鎮根據各村到集鎮的距離選擇2 個樣本村，每個樣本村隨機調查30 戶農戶。為了確保調查數據的可信度，調查對象均為長期從事農業生產活動的戶主或家庭主要農業勞動力，他們對耕地和農業生產情況非常了解。此次問卷調查共收回有效樣本186 份，其中鶴龍湖鎮66 份、湘濱鎮61 份、南湖洲鎮59 份。

4 結果及分析

4.1 評價指標描述性分析

調查結果顯示，對于耕地健康壓力層，湘陰縣戶均單位播種面積化肥施用量為1088.86 kg/hm2，戶均單位播種面積農藥施用量為750.01 元/hm2，田塊受相鄰田塊施用農藥化肥的影響程度較小，灌溉水源受污染程度較輕，很少有生活污染排放至耕地。對于耕地健康狀態層，農戶認為當地耕地平坦程度較高甚至很高，灌溉保證率較高，但是土壤肥力一般，耕作層厚度介于一般至較厚間，耕地的復種指數為199.23%，糧食單產為6042.89kg/hm2。對于耕地健康響應層，僅有2.69%的抽樣農戶在水稻生產中施用過有機肥，戶均單位播種面積有機肥分別為9.27kg/hm2，鮮有農戶對農田進行輪作休耕和種植綠肥，農戶每年都進行深耕整地，大部分秸稈進行了還田處理。由此可見，壓力、狀態、響應3 個層面均既有對耕地健康有利的因素，又有對耕地健康不利的因素。

湘陰縣耕地健康評價指標的描述性統一見表3。在負向指標中，南湖洲鎮P1、P4、P5的均值最小，鶴龍湖鎮P2、P3的均值最小；在正向指標中，南湖洲鎮S2、S6、R3、R5的均值最大，鶴龍湖鎮S1、S4、S5、R4的均值最大，湘濱鎮S3、R1、R2的均值最大。因此，無法判斷哪個鎮的耕地健康程度孰高孰低，需做進一步的分析。

表3 湘陰縣耕地健康評價指標的描述性統計

4.2 耕地健康評價

湘陰縣耕地健康評價結果見表4。從表4 中的耕地健康壓力指數來看，湘陰縣全縣耕地健康壓力指數為0.597，其耕地健康等級為中度亞健康。其中，南湖洲鎮的耕地健康壓力指數最高，為0.619，耕地健康等級為輕度亞健康；鶴龍湖鎮和湘濱鎮的耕地健康壓力指數分別為0.588、0.585，耕地健康等級均為中度亞健康。從耕地健康狀態指數來看，湘陰縣全縣的耕地健康狀態指數為0.526，其耕地健康等級為中度亞健康。其中，鶴龍湖鎮、湘濱鎮和南湖洲鎮的耕地健康狀態指數依次為0.551、0.513、0.512，耕地健康等級均為中度亞健康。從耕地健康響應指數來看，湘陰縣全縣的耕地健康響應指數為0.418，耕地健康等級為中度亞健康。其中，鶴龍湖鎮、湘濱鎮和南湖洲鎮的耕地健康響應指數依次為0.432、0.413、0.406，耕地健康等級均為中度亞健康。從耕地健康綜合指數來看，湘陰縣全縣耕地健康綜合指數為0.488，耕地健康等級為中度亞健康。其中，鶴龍湖鎮、湘濱鎮和南湖洲鎮的耕地健康狀態指數依次為0.498、0.481、0.484，耕地健康等級均為中度亞健康。由此可見，湘陰縣耕地健康狀況不容樂觀。

表4 湘陰縣耕地健康評價結果

4.3 耕地健康障礙因子診斷

本文利用障礙度模型計算得到湘陰縣耕地健康程度的主要障礙因子及其障礙度。

準則層障礙因子：從表5 可見，影響湘陰縣3 個抽查鎮耕地健康的首要因素是農戶響應（R），其次是耕地利用狀態（S），最后是耕地壓力（P）。由此可見，農戶響應是影響湘陰縣耕地健康的重要因素。因此，要改善湘陰縣耕地健康狀況，首先應鼓勵和引導農戶積極采取一些對耕地生態系統有益的響應舉措，改善耕地自然質量條件，同時減輕人類活動對耕地生態系統的脅迫，以提升耕地綜合產能和健康程度。

表5 湘陰縣耕地健康準則層障礙度（%）

指標層障礙因子：按照障礙度大小，列出障礙度排序前8 位（前50%）的因子。從表6 可見，影響湘陰縣耕地健康程度排序前三位的障礙因子依次為輪作休耕（R2）、種植綠肥（R3）、單位播種面積有機肥施用量（R1）。調查顯示，幾乎所有受訪農戶都是種植兩季水稻，鮮有農戶采取輪作休耕方式，也鮮有農戶在農田中種植綠肥和施用有機肥，而種植綠肥和施用有機肥恰恰是提高土壤肥力的重要手段。障礙度第四位的因子是糧食單產（S5）。受訪農戶糧食單產在3750.00—8486.84kg/hm2之間，全縣戶均糧食單產僅為6042.88kg/hm2，表明湘陰縣糧食單產還有較大提升空間。糧食單產與土壤肥力顯著相關，因此可通過提高土壤肥力來提升糧食產量。障礙度第五位的因子是耕作層厚度（S2）。受訪農戶雖然表示當地農田耕作層厚度介于一般至較厚間，但是當地農戶有著良好的深耕整地習慣，應繼續保持，有利于保護農田耕作層的肥力。障礙度第六位的因子是單位播種面積化肥施用量（P1）。受訪農戶單位播種面積化肥投入量在0—1875.00kg/hm2之間，戶均單位播種面積化肥投入量高達1088.86kg/hm2，說明當地農戶在農業生產中比較依賴增加化肥投入以提高糧食單產產量，未來應逐步減施化肥、增施有機肥來提高土壤肥力，以改善耕地健康狀況。障礙度第七位的因子是灌溉保證率（S4），僅有32.26%的受訪農戶表示隨時有水灌溉，67.74%的受訪農戶表示有時或偶爾無水灌溉。

表6 湘陰縣耕地健康指標層主要障礙因子及其障礙度（%）

5 結論、建議與討論

5.1 結論

本文基于農戶視角，利用洞庭湖平原糧食主產縣 湖南省岳陽市湘陰縣農戶調查數據，采用層次分析法、TOPSIS法和障礙度模型對耕地健康評價及其障礙因子診斷進行了實證研究，得到以下主要結論：①農戶是耕地的直接利用者，農戶對耕地狀況非常了解，其耕地利用行為直接關系到耕地的健康狀況。基于農戶視角來評價耕地健康狀況，能夠快速診斷出當地耕地健康狀況及其障礙因子，可較真實地反映當地耕地的實際健康狀況。②湘陰縣耕地生態系統處于中度亞健康狀態。研究表明，湘陰縣耕地健康綜合指數為0.488，耕地健康等級為中度亞健康。從準則層來看，湘陰縣的耕地健康壓力指數為0.597，耕地健康等級為中度亞健康；耕地健康狀態指數為0.526，耕地健康等級為中度亞健康；耕地健康響應指數為0.418，耕地健康等級為中度亞健康。③從準則層因素障礙度來看，影響湘陰縣耕地健康的首要障礙因素是農戶響應，其次是耕地利用狀態和耕地壓力。從指標層因子障礙度來看，影響湘陰縣耕地健康排序前7 位的障礙因子依次為輪作休耕、種植綠肥、單位播種面積有機肥施用量、糧食單產、耕作層厚度、單位播種面積化肥施用量、灌溉保證率。

5.2 建議

基于以上研究結論，為改善湖南省岳陽市湘陰縣的耕地健康狀況，本文提出以下對策建議：①全面實施測土配方施肥技術，減量施用化肥與農藥，防治農田面源污染，采取經濟、行政、技術等手段統籌保護耕地，建立農田面源污染防治長效機制。如對農戶減量施用化肥與農藥給予適當的經濟補償，構建耕地保護經濟補償長效機制。②加大耕地保護宣傳力度，鼓勵農戶采用生態環境友好型技術進行耕地經營活動，如深耕征地、種植綠肥、施用生物有機肥、嚴控焚燒秸稈、秸稈還田、發展循環生態農業。③對于地力較差的耕地，實施生態型農地整治項目，改善農田水利設施條件，適當實施輪作休耕制度，提高土壤肥力。

5.3 討論

農戶是當前乃至未來很長一段時間內我國耕地主要的利用主體，本文嘗試從農戶視角出發，依據PSR模型構建了耕地健康評價指標體系。本文與現有文獻最大的不同之處在于，耕地健康評價指標體系更加關注農戶為保護耕地生態環境、可持續利用耕地所采取的積極響應措施，這是因為農戶的耕地利用行為直接影響到耕地健康狀態的未來趨勢。但本文也存在著一些不足之處，如耕地健康狀況農戶評價結果具有一定的模糊性，對耕作層厚度、土壤肥力等指標的衡量沒有采用專業的技術手段進行測量。為了盡可能確保數據的可信度，本課題組選擇的受訪對象為長期從事農業生產活動的戶主或家庭主要農業勞動力，農戶通過他們豐富的耕地經營經驗進行判斷。