廣州市耕地生態安全動態評價研究

姚漪穎　吳大放　劉艷艷　劉毅華

（1廣州大學地理科學學院廣東廣州510006；2廣州市民用建筑科研設計院廣東廣州510055）

廣州市耕地生態安全動態評價研究

姚漪穎1吳大放1劉艷艷2劉毅華1

（1廣州大學地理科學學院廣東廣州510006；2廣州市民用建筑科研設計院廣東廣州510055）

耕地生態安全對生態環境保護和可持續發展有重要作用，本文以廣州市為研究區域，分析了2000-2012年廣州市耕地生態安全動態變化狀況，從耕地壓力、狀態和響應三個方面構建耕地生態安全評價指標體系，運用熵權法確定指標權重，采用綜合分析法進行耕地生態安全動態評價。結果表明：2000-2012年廣州市耕地生態安全值主要介于敏感和惡化的狀態，呈現"風險-敏感-風險-敏感"的發展水平，耕地生態安全值有上升趨勢但情況不容樂觀，今后需要通過大力開展土地整治活動，如建設高標準基本農田，完善農田基礎設施建設等措施促進廣州市耕地資源可持續發展。

耕地資源生態安全評價指標體系安全等級廣州市

耕地是土地資源中重要的組成部分，如何促進耕地資源可持續發展已成為了社會關注焦點[1]。目前關于耕地生態安全的研究還處于探索階段，Beesley[2]等在研究中強調耕地生態安全的重要性；徐輝[3]等采用組合賦權法對黑龍江省寧安市耕地進行分析；禹洋春[4]基于生態足跡對重慶市耕地生態安全進行探究。通過分析得出，國外的相關研究主要集中在土地利用和耕地數量變化方面[5]；而國內的研究大多偏重對耕地生態安全的概念辨析以及靜態研究[6]。總體而言，現階段對耕地生態安全的研究主要集中在宏觀和靜態分析，鮮有對耕地生態安全進行中小尺度下的動態多因素分析。本研究以廣州市為研究區域，對耕地生態安全進行動態評價，對廣州市保護耕地生態安全具有重要意義；同時該研究具有典型性和示范性，可為其他城市和地區提供一定的借鑒和參考[7]。

1　研究區域概況

1.1區域概況

廣州市位于廣東省中東部，是珠三角的經濟腹地和政治文化中心，是我國南方地區重要交通樞紐和對外交流的門戶城市。市轄區總面積為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。改革開放以來，廣州市經濟快速發展，但是耕地生態安全問題凸顯。耕地面積從1990年的249479hm2減少至2012年的99086hm2，下降幅度達到60.29%。對廣州市開展耕地生態安全評價研究可以促進廣州市加強耕地保護實現可持續發展戰略。

1.2數據來源及處理

本文主要數據來源主要是通過文獻查閱法進行收集，其中數據包括了《廣東省統計年鑒》(1990-2012年)、《廣州市統計年鑒》(1990-2012年)、廣州市歷年土地利用變更調查統計數據和相應的統計公報、《廣州城市總體發展戰略規劃(2010-2020)》以及通過政府以及相關部門網站公布的權威資料。

2　耕地生態安全評價方法

2.1耕地資源安全評價指標體系構建

從保護耕地生態安全內容出發，結合前人研究成果和廣州市耕地生態安全的實際情況，遵循選取指標因子的科學性、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安全評價指標體系。把廣州市耕地生態安全指標體系分為目標層、準則層和指標層三個層面，并從耕地生態壓力、狀態和響應這三方面共選取了14個評價指標。在生態系統壓力層選擇5項指標，分別為：人口密度、人口自然增長率、人均耕地面積、地均產值、城鎮化水平；在生態系統狀態層選取5項指標，分別為：耕地面積、耕地復種指數、耕地安全系數、單位耕地面積農藥負荷、單位耕地面積化肥負荷；在生態系統響應層選取4項指標，分別為：人均GDP、環境污染投入、農業機械總動力、灌溉系數。其中，人均耕地面積、地均產值、耕地面積、耕地復種指數、耕地安全系數、人均GDP、環境污染投入、農業機械總動力和灌溉系數為正向指標；人口密度、人口自然增長率、城鎮化水平、單位耕地面積農藥負荷、單位耕地面積化肥負荷為逆向指標。

2.2耕地資源安全評價指標權重值確定

耕地生態安全評價結果與指標權重息息相關，本文采用熵權法來確定廣州市耕地生態安全的指標權重。其中，指標值之間數值差距越大，表明指標內容越豐富，相應權重值也會越大；指標值之間數值差距越小，相應權重值也會越小[8]，通過計算得出廣州耕地生態安全指標權重值。

式中：k=1/nm；Yij為標準化后矩陣；wi代表的是熵權值；Hi代表是通過計算得到的熵值。

2.3耕地資源安全評價標準與等級劃分

為了更好地對廣州市耕地生態安全進行評價，本研究采用綜合評價模型對廣州市耕地生態安全進行計算，得出耕地生態安全指數。公式如下所示。

式中F是指耕地生態安全指數；Wi為第i項指標綜合權重；Pi指標i的標準化值。

同時，依據相關研究成果[9]和結合廣州市實際耕地現狀進行等級劃分和評價。在指標體系中通過多角度反映耕地生態安全狀況，采用綜合評價法對每項指標進行加權評分從而得到耕地生態安全綜合指數F，接著將F值取值范圍劃分為0-1區間并對應五個等級和相應的安全評分以及具體耕地生態特征，廣州市耕地安全等級劃分如下，F≥0.9(Ⅰ)，等級為安全，生態結構完整，生態系統結構復雜，生態功能較強，生物多樣性豐富；土壤健康且肥沃，指標覆蓋率高；耕地生態環境受到較好保護，基本未受到破壞和污染，受到人類的干預能力較弱，生態系統的恢復能力較強，基本沒有生態問題。0.7≤F﹤0.9(Ⅱ)，較安全，生態結構尚且保持完整，生態系統結構開始由復雜趨向簡單，生態功能減弱，生物多樣性減少；土壤肥力降低，有土地鹽堿化、水土流失等生態問題；耕地生態環境受到較大干擾，生態系統受到破壞和污染，抵抗干預的能力下降，生態問題明顯，生態系統出現不平衡。0.5≤F﹤0.7(Ⅲ)，等級為敏感，生態結構尚且保持完整，生態系統結構開始由復雜趨向簡單，生態功能減弱，生物多樣性減少；土壤肥力降低，有土地鹽堿化、水土流失等生態問題；耕地生態環境受到較大干擾，生態系統受到破壞和污染，抵抗干預的能力下降，生態問題明顯，生態系統出現不平衡。0.3≤F﹤0.5 (Ⅳ)，等級為風險，耕地生態結構惡化，生態功能受到損害，耕地生態問題較為突出。生態系統結構較為簡單而且生態功能不全，大部分功能受到損害后無法發揮；生物多樣性銳減，土壤肥力急劇下降，土地荒漠化、鹽堿化等問題突出；受外界干擾后恢復能力受到較為嚴重損害，生態功能恢復困難。F﹤0.3(Ⅴ)，等級為惡化，耕地生態結構受到嚴重損害，生態結構不完整，耕地生態問題十分突出。抗干擾能夠非常弱，受干擾后恢復非常困難，基本喪失耕地生態能力，出現嚴重退化現象，面臨的生態壓力遠遠超出自身的恢復能力，急需投入力量予以重建和保護。

3　評價結果分析

對2000-2012年廣州耕地生態安全進行等級劃分，分析耕地生態安全狀況以及動態變化規律，以達到分析耕地生態安全狀況以及了解耕地生態安全發展情況。研究結果表明：2000-2003年的廣州市耕地生態安全狀況處于耕地風險階段，耕地生態安全不容樂觀。一方面是處于經濟快速發展時期，經濟發展帶來了建設用地的拓張和耕地數量下降，同時不合理的開發帶來了一系列自然災害從而導致耕地環境破壞和質量下降，使得這階段耕地生態安全處于風險階段。2004年耕地生態安全狀況有所改善，耕地生態安全值有所上升，處于耕地生態安全的敏感階段，但是這種狀態持續的時間不長，2005年之后耕地生態安全從敏感階段降到風險階段，生態安全狀況進一步惡化。主要是受到耕地數量和質量下降以及粗放型耕地種植和生產經營形式有關。隨著城鎮化進程加快和人口增加，耕地生態安全壓力較大，耕地響應政策和措施暫時不能完全緩解耕地生態安全壓力，使得整體耕地生態安全有下降趨勢。政府及其相關部門已經意識到保護耕地的重要性，積極采取措施保護耕地數量和提高耕地質量，促進耕地資源可持續發展。2010-2012年，廣州市耕地生態安全從風險階段到敏感階段，耕地生態安全狀況有所提升（表1）。通過劃定基本農田保護區、進行土地整理和修復、加強農田基礎設施建設等形式改善耕地生態環境，促進耕地可持續發展。

表1　廣州市耕地生態安全動態變化

4　驅動力分析

耕地生態安全變化反映了耕地資源與自然、社會、經濟等多方面的關系，是多因素綜合影響的結果。廣州市地勢總體為東北高西南低，根據廣州市地形情況進行分析和坡度分級，把全市分為5級，第一級為<2°的土地，占總面積的41.7%；第二級為2o～5o的土地占7.7%；第三級為5o～8o的土地占13.9%；第四級為8o～25o的土地占14.7%；第五級為>25o的土地占22.1%。全市耕地多分布在一級和二級坡度等級，集中在南沙區、番禺區等區域。從2000-2012年廣州市地區生產總值從2000年的24927434萬元到2012年的135512072萬元，實現飛躍式的發展。同時，2000-2012年廣州市人口密度呈逐年增長的態勢，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。經濟增長、人口增加直接影響建設用地擴張范圍和速度也不斷加快，在土地總面積相對一定的情況下，建設用地的增加導致了耕地數量下降，給耕地生態安全帶來巨大壓力。政府及其相關部門積極采取行動，在政策制定方面重視對耕地資源進行保護和改善，在技術層面重視編制土地整治規劃、高標準基本農田建設、耕地占補平衡落實、劃定基本農田保護區等，繼續堅持本地補充開發和易地補充開發相結合，緩解耕地與社會、經濟發展之間矛盾。

5　結論與討論

耕地生態安全研究是我國當前關注焦點和研究熱點問題，對其研究具有重要的現實意義。本文立足廣州市耕地生態安全實際，選取14個指標建立基于PSR模型的耕地生態安全評價指標體系，運用熵權法確定指標權重，采用綜合分析法進行耕地生態安全動態評價。研究結果表明：廣州市耕地生態安全值有上升趨勢，但是安全水平仍然較低。耕地生態安全的壓力值和響應值都呈現上升趨勢，耕地生態安全狀態值有所下降，對耕地的保護水平有待提高。2000-2003年廣州市耕地生態安全處于風險階段，耕地生態安全不容樂觀，社會經濟發展帶來的負面影響以及人口增加等多方面的壓力導致耕地的壓力不斷增加，在耕地響應程度不高的情況下使得耕地生態安全總體處于風險階段。2004年的耕地生態安全值有所提高，處于耕地生態安全的敏感階段。2005-2009年的耕地生態安全處于風險階段，生態安全狀況進一步惡化。2010-2012年的廣州市耕地生態安全得到了保護和完善，耕地生態安全總體處于敏感階段，廣州市耕地生態安全所面臨的形勢仍然嚴峻，今后需要進一步修復和提高。

保護耕地生態安全需要從多方面共同努力。一方面需要從經濟和政策角度加強對耕地生態安全的經濟投入和立法保護，減少經濟發展給耕地資源帶來的負面作用。同時，人口增長使得耕地生態安全壓力增加，必須通過嚴格控制人口增長，保障耕地數量和質量的安全。還需要加強對高質量耕地的保護和耕地后備資源的建設，因地制宜地落實耕地占補平衡政策，實現城市發展和耕地保護共贏局面。耕地生態安全是一個復雜體系，需要對其進行深入的長期動態分析和研究。在今后，應該繼續加強對耕地生態安全的跟蹤研究和耕地生態預警機制的建立，保障廣州市糧食安全和耕地生態安全。

[1]吳大放,劉艷艷,劉毅華,等.耕地生態安全評價研究展望[J].中國生態農業學報, 2015,23(3):257-267.

[2]Beesley K B,Ramsey D.Agricultural land preservation/International Encyclopedia of Human Geography[J].Oxford:Elsevier Press,2009,25(6):65-69.

[3]徐輝,雷國平,崔登攀,等.耕地生態安全評價研究--以黑龍江省寧安市為例[J].水土保持研究,2011,18(6):180-189.

[4]禹洋春,刁承泰,施開放,等.基于耕地生態足跡的重慶市耕地生態壓力變化研究[J].廣東農業科學,2014,(4):227-236.

[5]Rasul G,Thapa G.Sustainability analysis of ecological and conventional agricultural systems in Bangladesh.World Development，2003，31(10):1721-1741．

[6]陸耀邦,黃嫦慧,梁自力,等.廣西壯族自治區耕地利用現狀與糧食安全問題研究[J].中國農業資源與區劃,2014,35(5):66-72.

[7]Xiangbin Kong.China must rotect high-quality arable land[J].Nature,2014,506(2):6.

[8]顏利,王金坑,黃浩.基于PSR框架模型的東溪流域生態系統健康評價[J].資源科學,2008,30(1):107-113.

[9]宋戈,王越,雷國平.松嫩高平原黑土區耕地利用系統安全影響因子作用機理研究--以黑龍江省巴彥縣為例[J].自然資源學報,2014,29(1):23-26.

S341.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-352-1

國家自然科學基金項目(41101078)、廣東省自然科學基金項目(S2013010014526)、教育部人文社會科學研究一般項目(13YJA790074,14YJA630083)、廣東省教育廳特色創新項目(耕地生態安全評價模擬與多功能保護研究)、廣州市屬高校科研計劃一般項目(2012A014)、廣東省教育科研"十二五"規劃2013年度研究項目(2013JK134)、廣州市教育科學"十二五"規劃(第2批)課題(12A037)、2014年度廣東省教育廳省級大學生創新訓練項目(201411078056,201411078057)資助。

姚漪穎（1993～），女，2012級資源環境與城鄉規劃管理專業本科生。