湖南省耕地資源環境承載力評價研究

□ 張怡然

（中南林業科技大學商學院，湖南 長沙 410211）

一、引言

耕地是保證人類生存的根本命脈和維持社會發展的基礎。隨著工業發展、人口增長和農業生產活動的日益復雜，農業污染源已經成為第一大污染源，根據2020年《第二次全國污染源普查公報》數據顯示，總氮量（TN）排放量達到141.49萬噸，化學需氧量（COD）排放量達到1067.13萬噸，總磷量（TP）排放量達到21.2萬噸，多地普遍面臨耕地質量下降、耕地污染嚴重、土地生態低效等嚴峻挑戰［1］。因此，開展耕地資源環境承載力評價研究，對于保障國家糧食安全和耕地資源合理利用具有重要現實意義。

目前，關于耕地資源環境承載力的理論和研究已逐漸成熟。從研究范圍上看，大多以省［2］、市作為研究區域；從研究內容上看，大多側重于研究土地資源與環境承載力的聯系，進而測算在一定時期［3］和區域范圍內的耕地可持續供養人口數量；從指標選擇看，構建指標體系主要從自然——經濟——社會三個層面，利用DPSIR［4］、DRSIR-TOPSIS［5］等模型進行指標體系的建立；從量化方法看，指標權重量化的方法主要由綜合評價法和系統模型法組成，如主觀賦權法、灰色系統模型、多元回歸模型、客觀賦權法等。

湖南作為中國重要的商品糧基地，其耕地資源環境承載力的變化對全國的糧食安全態勢起著重要作用。本研究基于“壓力——狀態——響應”模型進行湖南省耕地資源環境承載力評價體系的構建，各指標權重利用熵值法進行確定，通過比較2005-2020年耕地資源環境壓力、耕地資源環境狀態、耕地資源環境響應數據，分析耕地資源環境承載力綜合值的變化趨勢，以期為當地耕地資源環境的合理利用提供參考。

二、研究區域概況和數據來源

（一）研究地域概況

湖南省土地面積為21.18萬平方公里，光照和熱量充足，年降雨量充沛，適宜稻谷、茶葉等多種農作物的生長。2020年，耕地灌溉面積為3192.9千公頃，森林覆蓋率49.69%、人均水資源量為3189.9m3，有力地支撐了全省社會經濟健康持續發展（數據來源：中國統計年鑒）。但隨著全省人口規模增長和工業化的快速發展，受能源資源短缺、可開發空間有限、耕地生態環境脆弱等因素制約，全省面臨耕地資源緊張、環境污染、生態破壞等問題仍較為明顯，開展耕地資源環境承載力評價對推進人地關系協調和生態文明戰略的實施具有重要意義。

（二）數據來源

本文主要通過《中國統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》和《湖南統計年鑒》獲取湖南省2005-2020年總人口、糧食產量、耕地面積、有效灌溉面積等指標所需的基礎數據。

三、研究方法

（一）評價指標體系的構建

指標體系是耕地資源環境承載力評價的重要基礎，可衡量時間尺度和空間尺度上某一地區自然、經濟和社會之間相互作用和協調的關系。本文在參考楊枝茂［6］、靳文娟［7］等學者已有相關研究和湖南省實際情況的基礎上，基于“壓力——狀態——響應”模型，建立湖南省耕地資源環境承載力評價指標體系（見表1）。

表1 評價指標體系

目標層 準則層 指標層 指標解釋人均耕地面積（hm2／人） 耕地面積／人口數量耕地資源環境 耕地糧食單產（kg／hm2） 糧食產量／耕地面積狀態系統（S） 人均水資源量（m3／人） 水資源總量／總人口土地墾殖率（%） 耕地面積／土地總面積耕地資源環境 農業機械化水平（kW／hm2）農業機械化總動力／耕地面積響應系統（R） 有效灌溉面積比（%） 有效灌溉面積／耕地面積

（二）評價指標的標準化處理與權重確定

在對耕地資源環境承載力各指標權重計算前先進行無量綱化處理，再利用熵值法計算三個方面（壓力——狀態——響應）中的各項指標權重，得出湖南省耕地資源環境承載力評價指標體系權重值（見表2），分析湖南省耕地資源環境承載力變化狀態。具體計算過程如下：

表2 耕地資源環境承載力評價指標權重

當指標為正向指標時：

當指標為負向指標時：

（三）耕地資源環境承載力評價模型

在表2的基礎上，采用累加模型計算耕地資源環境承載力綜合指數，可以直觀地反映耕地資源環境承載力的實際水平。具體公式如下：

四、結果與分析

（一）耕地資源環境承載力評價結果

根據公式（3），得出湖南省2005-2020年各年份的耕地資源環境壓力、耕地資源環境狀態和耕地資源環境響應分值以及各年份的耕地資源環境承載力綜合值，計算結果見表3。

表3 2005-2020年間湖南省耕地資源環境承載力綜合值

（二）耕地資源環境承載力結果分析

1.耕地資源環境壓力分析

湖南省耕地資源環境承載力的壓力主要來自于人口密度與農藥施用量，人口密度權重為0.14，單位耕地農藥施用量權重為0.223；壓力指數由2005年的0.232逐漸降低到2020年的0.184，其中，2005-2014年總體呈現下降趨勢，且下降幅度大，2014達到最低值0.086，隨后，2015-2020年間小幅度上升，耕地資源環境承載力面臨的壓力增大。總體上，2005-2020年間湖南省耕地生態環境的壓力變化平穩，略有下降態勢。

2.耕地資源環境狀態分析

湖南省耕地資源環境承載力狀態在本研究中包括耕地糧食單產、人均水資源量和土地墾殖率三個指標，耕地糧食單產權重為0.061，人均水資源量權重為0.065，土地墾殖率權重為0.088，顯然，土地墾殖率對于耕地資源環境承載力狀態的影響最大；2005-2020年間耕地資源環境承載力狀態整體呈上升改善趨勢，2020年狀態分值最高，達到0.19。

3.耕地資源環境響應分析

湖南省耕地資源環境承載力響應中，有效灌溉面積比權重為0.125，農業機械化水平權重為0.13，說明農業機械化水平對耕地資源環境承載力的響應程度較大；2005-2020年間耕地資源環境響應總體呈現上升趨勢，由2005年的0.038上升到2019年的0.155，表明了湖南省政府或農戶對于耕地資源環境的重視程度加深且保護措施增加，耕地生態環境的響應力度有所加強。

4.綜合評價結果分析

本研究以湖南省2005-2020年作為研究期，通過熵值法計算出2005-2020每年耕地資源環境承載力對應的壓力、狀態、響應指數值和綜合指標值。根據表2可以看出湖南省耕地資源環境壓力系統所占權重最大，為0.527，而耕地資源環境狀態系統和耕地資源環境響應系統僅為0.214和0.255；壓力指數16年間總體呈下降的趨勢，2020年的最終得分較2005年下降了0.048，狀態指數和響應指數則呈現上升趨勢，響應指數2020年較2005年增長0.02，其增長幅度略大于狀態指數的增長幅度。耕地資源環境承載力綜合值呈現出先下降再上升的趨勢，具體為2005-2013年耕地資源環境承載力綜合值呈現下降趨勢，2014-2020年耕地資源環境承載力綜合值為上升態勢。

五、結論與建議

（一）主要結論

2005-2020年間，湖南省耕地資源環境承載力水平逐漸提高，生態功能有所改善，綜合耕地資源環境承載力值經歷了下降再上升的變化過程。耕地資源環境狀態和環境響應呈現上升態勢，耕地資源環境壓力有所下降，其中，人口密度、單位耕地農藥的施用、農業機械化水平等是制約湖南省耕地資源環境承載力狀況的關鍵因素。主要原因是隨著改革開放的深入開展，農民收入水平隨之提升，購買農藥對于農民的經濟負擔明顯降低，為有效殺滅害蟲，保證糧食產量和收入，農民更傾向選擇見效快、成本低的各類殺蟲劑和除草劑。加之農民進城務工人數逐年上升，農村勞動力轉移，農民對于耕地資源變化的關注度逐漸降低，大多數農民將耕地流轉，甚至拋荒，對耕地資源環境承載力產生較大影響。

湖南省耕地資源環境承載力提升潛力較大。隨著湖南省農業面源污染治理的開展和測土配方肥等技術的推廣，耕地資源環境綜合承載力值自2018年來不斷上升，耕地環境有所改善。此外，湖南省有著農業生產中極為重要的水資源儲備，對于水資源的合理利用和污染防治應放在重中之重，在此基礎上，探尋綠色高效的耕地利用方式，嚴格把控農業生產中的化肥農藥施用量，積極發展生態農業。

（二）建議

1.優化農業發展的空間格局，促進區域均衡發展。充分考慮不同農作物生長習性和對耕地土壤環境的要求，合理利用耕地資源，注重提高農業科技水平和創新水平，建立完善的基礎設施，從而維持農業生態環境良性循環。

2.構建施藥安全體系。研究結果顯示目前制約湖南省耕地資源環境承載力提升的主要因子包括單位耕地的農藥施用強度。為此，湖南省應當針對農產品過量施用農藥的問題，建立合理科學的用量標準，降低農藥施用量的同時，配備技術人員推廣測土配方肥和有機肥等生態友好型耕種方式。

3.強化耕地資源環境保護監管。實證結果顯示，湖南省耕地資源環境系統仍不夠穩定，耕地資源環境監管亟待加強。針對不同區域土壤特性采取多樣化的土壤污染防治對策，規范制定耕地質量標準，根據實際情況，科學制定可實施的監管措施，嚴禁“一刀切”，充分發揮人工智能、大數據等信息技術，構建實時自動監控體系，切實改善農村耕地生態環境。