湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性分析

摘 要 從敏感性和適應性兩方面綜合評估了2001—2022年湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性。通過構建綜合評價模型和指標體系，計算敏感性指數和適應性指數，分析湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性水平及其成因。研究發現，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的敏感性和適應性存在明顯差異，且大部分縣（市、區）呈現中度到高度脆弱狀態。此次研究結果為長江中下游地區其他省份的水稻生產應對氣候變化提供了一定的參考和借鑒。

關鍵詞 氣候變化；水稻生產；脆弱性；湖北省

中圖分類號：S511 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.16.009

氣候變化已成為全球農業生產面臨的重大挑戰，特別是對依賴水稻生產的地區影響尤為明顯。湖北省作為我國主要的水稻種植區，其農業生產對氣候變化的脆弱性直接關系到區域糧食安全和經濟穩定。筆者采用綜合指數法，綜合考察2001—2022年湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性及其成因。通過計算敏感性指數和適應性指數，分析湖北省水稻生產的脆弱性水平，并探討其成因，對制訂應對氣候變化的措施具有重要參考價值。

1 數據來源與研究方法

1.1 指標體系構建

為全面評估湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性，選擇多種關鍵指標進行綜合評估。氣候敏感類指標選擇水稻生長季節的積溫變化、降水變率、干燥指數和暴雨日數等，這些指標反映了氣候變化對水稻生長的直接影響。土地利用類指標選擇森林覆蓋率和墾殖指數等，這些指標反映了土地資源利用狀況對水稻生產的間接影響。農業生產類指標選擇人均耕地面積、稻谷單位面積產量等，這些指標衡量了農業生產條件和生產力水平。社會經濟類指標選擇人均地區生產總值、農民人均收入和恩格爾系數等，這些指標反映了社會經濟發展水平及其對農業生產適應氣候變化的支撐能力。上述指標的選取基于其對水稻生產影響的顯著性和數據的可獲得性，以確保評估結果的科學性和全面性。

1.2 數據來源

此次研究所使用的數據主要來源于國家統計局和國家氣象局的相關資料。氣候敏感類指標的數據包括溫度、降水量、暴雨日數等，由國家氣象局提供；土地利用類指標的數據包括森林覆蓋率、墾殖指數等，由國家統計局提供；農業生產類和社會經濟類指標的數據包括人均耕地面積、稻谷單位面積產量、人均地區生產總值等，由國家統計局和湖北省農業農村局提供。

1.3 研究方法

1.3.1 指標標準化

在評價水稻生產脆弱性時，需要對各項指標進行標準化處理[1]。研究將指標分為正指標和逆指標，正指標數值越大，影響越大；逆指標數值越大，影響越小[2]。根據指標的不同特性采用不同的隸屬函數將其標準化，公式為

正指標：（1）

逆指標：（2）

式中：Pij為第i縣第j個指標的標準化值；Cij為第i縣第j個指標的原始值；Cmin和Cmax分別為第i縣第j個指標的最小值和最大值。通過這種標準化方法，各縣（市、區）的指標數據被轉換為0～100的數值，實現了不同指標的統一比較和分析，從而更準確地反映湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的脆弱性。

1.3.2 指標權重確定

此次研究采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）確定水稻生產對氣候變化的脆弱性各指標的權重。為了構建遞階層次結構，研究將水稻生產脆弱性設為最高層（A層），其下為一級指標層（B層），包括B1和B2。B層進一步細分為二級指標層（C層），涵蓋C1至C4，而C層再細分為三級指標層（D層），包括D1至D16。為確保權重的合理性，研究首先檢驗了判斷矩陣的一致性，結果顯示一致性比率均小于0.1，表明判斷矩陣具有一致性。各具體指標的遞階層次結構及其權重如表1所示。

1.3.3 敏感性指數、適應性指數、脆弱性綜合指數計算

在標準化和權重計算的基礎上，計算湖北省各縣（市、區）的敏感性指數（Relative Strength Index，RSI）和適應性指數（Relative Autonomy Index，RAI），

進而計算水稻生產對氣候變化的脆弱性綜合指數（Risk Index of Cities，RIC）。由于RSI和RAI對脆弱性的貢獻方向不同，RSI為正向指標，值越大，脆弱性越高；RAI為逆向指標，值越大，脆弱性越低，因此在進行RIC評價前，需要對RSI和RAI進行標準化處理，以確保評價結果的準確性和一致性。

各指數計算公式分別為

（3）

（4）

（5）

式中：IRS為敏感性指數；IRA為適應性指數；IRC為脆弱性綜合指數；Wj為第j個三級指標的權重。

2 結果與分析

2.1 水稻生產對氣候變化的敏感性分析

湖北省水稻生產對氣候變化的敏感性可分為5個級別：一般敏感區、低度敏感區、中度敏感區、高度敏感區和極度敏感區。2001—2022年，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的敏感性指數如表2所示。

由表2可知，2001—2022年，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的敏感性最大的為云夢縣，其敏感度指數為85.20，而敏感性最小的為咸豐縣，其敏感度指數為10.87。根據敏感性指數，將湖北省各縣（市、區）分為不同的敏感性級別。2001—2022年，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的敏感性分級情況如表3所示。

由表3可知，低度敏感區和中度敏感區的縣（市、區）數量最多，分別占總數的38.6%和35.3%。這表明湖北省大部分區域在應對氣候變化方面具有一定的適應能力，但仍需要警惕和采取適當措施以減小氣候變化帶來的負面影響。

一般敏感區包括利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、鄖西縣、竹山縣、竹溪縣及房縣等縣（市、區）。這些區域降水變率、日照時數變率及干燥指數都較小。低度敏感區包括黃石港區、西塞山區、下陸區、棗陽市、宜城市、老河口市、南漳縣、?？悼h、谷城縣、枝江市、當陽市、夷陵區及西陵區等縣（市、區）。這些區域大部分生態環境良好，森林覆蓋率高[3]。中度敏感區包括嘉魚縣、通城縣、曾都區、隨縣、廣水市、崇陽縣、通山縣、赤壁市、咸安區、遠安縣、興山縣、秭歸縣、長陽縣、大冶市及陽新縣等縣（市、區）。部分區域如嘉魚縣、通城縣、曾都區等縣（市、區），土地利用情況一般，但氣候變化不穩定，敏感度較高。另外一些區域如廣水市、崇陽縣、通山縣、赤壁市、咸安區等縣（市、區），土地利用不合理，森林覆蓋率低，墾殖指數高，氣候變化也不穩定。高度敏感區主要包括沙市區、江陵縣、公安縣、孝昌縣、大悟縣、應城市、安陸市、漢川市、京山縣、沙洋縣及鐘祥市等縣（市、區）。這些區域主要位于漢江流域，氣候變化異常，降水變化差異較大。極度敏感區只有云夢縣。云夢縣積溫變化、降水變率、日照時數變率及干燥指數都較大，墾殖指數也較高。這些因素綜合作用，使得云夢縣的水稻生產對氣候變化極度敏感。

2.2 水稻生產對氣候變化的適應性分析

在氣候變化日益明顯的背景下，水稻生產的適應性成為確保農業可持續發展的關鍵因素。通過分析適應性評價指數，可以更加清晰地理解不同地區水稻生產對氣候變化的適應能力。2001—2022年，湖北省水稻生產對氣候變化的適應性指數如表4所示。

根據適應性評價指數，研究將湖北省各縣（市、區）分為不同的適應性級別。2001—2022年，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的脆弱性分級情況如表5所示。由表5可知，低度適應區和中度適應區占據了絕大部分區域。這與湖北省的農業基礎設施、經濟發展水平和農村居民生活水平密切相關。

由表6可知，2001—2022年，湖北省各縣（市、區）之間適應性指數存在明顯差異。一般適應區主要包括黃石港區、西塞山區、下陸區、棗陽市、宜城市、老河口市、南漳縣及保康縣等縣（市、區）。這些區域的農業基礎設施較為完善，經濟發展水平相對較高，農村居民的生活水平和收入較高，從而具備較強的適應能力[4]。低度適應區包括利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、鄖西縣、竹山縣、竹溪縣及房縣等縣（市、區）。這些區域的耕地資源較少，農業基礎設施發展不均衡，糧食生產力不高，稻谷產量和人均產量相對較低。中度適應區包括嘉魚縣、通城縣、曾都區、隨縣、廣水市、崇陽縣、通山縣、赤壁市、咸安區、遠安縣、興山縣、秭歸縣、長陽縣、大冶市、陽新縣、谷城縣、枝江市、當陽市、夷陵區及西陵區等縣（市、區）。這些區域的農業基礎設施較好，有效灌溉面積較大，水稻單位面積產量和人均產量較高，應對氣候變化的能力較強。高度適應區主要包括云夢縣、沙市區、江陵縣、公安縣、孝昌縣、大悟縣、應城市、安陸市、漢川市、京山縣、沙洋縣及鐘祥市等縣（市、區）。這些區域的適應能力較強，主要得益于良好的農業基礎設施和較高的經濟發展水平?？傮w來看，湖北省水稻生產適應度的分布具有明顯的區域性差異。這種差異不僅與各縣（市、區）的自然地理條件有關，更與當地的經濟發展水平、農業基礎設施建設和社會經濟狀況密切相關。

2.3 水稻生產對氣候變化的脆弱性分析

湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性分析主要基于前述的敏感性指數和適應性指數。通過對這些指數進行加權計算，得出各縣（市、區）的水稻生產對氣候變化的脆弱性綜合指數。2001—2022年，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的脆弱性綜合指數如表6所示。

根據脆弱性評價指數，研究將湖北省各縣（市、區）分為不同的脆弱性級別。2001—2022年，湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化的脆弱性分級情況如表7所示。

由表7可知，2001—2022年，湖北省各縣（市、區）之間水稻生產對氣候變化的脆弱性存在明顯差異。未出現極度脆弱區，表明盡管湖北省部分區域脆弱性較高，但總體情況尚不至于達到極端脆弱的程度。高度脆弱區包括云夢縣、沙市區、江陵縣、公安縣、孝昌縣、大悟縣、應城市、安陸市、漢川市、京山縣、沙洋縣和鐘祥市等12個縣（市、區），占研究區域總面積的13.54%。中度脆弱區涵蓋了湖北省大部分區域，占總面積的76.24%。低度脆弱區則分布在少數區域，占總面積的10.22%。

從空間分布上看，湖北省水稻生產的高度脆弱區主要集中在漢江流域。這些區域的脆弱性與其地形地貌密切相關，由于多湖泊和低洼地帶，極易受到洪水的侵襲，對農業生產造成嚴重破壞[5]。此外，這些區域的農業基礎設施相對薄弱，農村居民生活水平較低，經濟發展滯后，導致其適應氣候變化的能力較差。中度脆弱區分布較為廣泛，覆蓋了湖北省的大部分地區。這些區域的水稻生產對氣候變化的敏感性和適應性相對均衡，但仍需要提高農業基礎設施水平和增強經濟發展，以提高其應對氣候變化的能力。低度脆弱區主要分布在湖北省的邊緣地帶。這些區域的自然條件較好，生態環境優越，森林覆蓋率高，土地利用合理，氣候變化的影響相對較小。

通過對2001—2022年湖北省各縣（市、區）水稻生產對氣候變化脆弱性的綜合評價，可以發現各縣（市、區）的脆弱性主導因素有所不同。部分區域由于氣候敏感性較高，易受到氣候變化的影響；部分區域則由于適應性較低，在面對氣候變化時恢復能力不足。針對這些不同的脆弱性成因，湖北省應采取有針對性的政策措施。例如，對于高度脆弱區，應優先加強農業基礎設施建設，提高水稻生產的抗風險能力；對于土地利用不合理的區域，應推行科學的土地利用規劃；對于適應性較低的區域，應加快經濟發展步伐，提高農村居民的收入水平。

3 結論與建議

整體上，湖北省水稻生產對氣候變化的脆弱性較大。具體而言，高度脆弱區集中在漢江流域，這些區域對氣候變化的敏感性較高且適應能力較弱，導致其農業生產極易受到氣候波動的影響。中度脆弱區遍布湖北省各地，盡管其敏感性和適應性較為均衡，但仍需要通過提升農業基礎設施和經濟發展水平來增強其應對氣候變化的能力。低度脆弱區主要分布在湖北省內生態環境良好、土地利用合理的區域，這些區域的脆弱性相對較低，但仍需要持續關注生態保護和農業可持續發展。總體來看，為提高水稻生產對氣候變化的適應能力，湖北省需要針對不同區域的具體脆弱性成因，采取有針對性的政策措施，以確保農業生產的穩定性和可持續性。

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（責任編輯：張春雨）