農戶對氣候變化的適應能力評價及限制因子：基于青藏高原典型農業區調查數據

張 亮，魏彥強，周 強，劉峰貴，陳 瓊，楊登興，趙 佩，侯志瑞

（1.青海師范大學 地理科學學院，青海 西寧 810008；2.中國科學院西北生態環境資源研究院 甘肅省遙感重點實驗室，甘肅 蘭州 730000）

政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布的第五次氣候變化評估報告指出，氣候系統變暖是毋庸置疑的[1]，1880-2012年，全球地表平均氣溫升高了0.85 ℃左右，近30年變暖幅度明顯加快[2]。20世紀70年代國際科學界提出氣候變化對人類社會可能產生影響，對其的研究由預防和阻止策略轉移到減緩和應對，目前以適應氣候變化為主要研究方向。IPCC報告中將適應作為人類應對全球氣候變化的核心概念和途徑。目前學術界還未對適應性有一個統一而明確的定義，適應性指“人類社會和自然生態系統面對氣候變化帶來的影響或機遇，為降低自身的脆弱性，增強人類的適應能力而采取的一系列措施，是針對全球變化的響應，同時合理利用現存資源和環境，達到趨利避害所做出的調整與應對過程”[3-4]。

目前，氣候變化的研究尺度從全球(global)逐漸細化到地方(local)，由社會(social)和組織(organization)逐漸細化到社區(community)甚至個人(individual)，研究方向涉及人類對氣候變化的感知、適應策略、適應能力等方面。對適應能力的研究國內外學者已有大量的成果，Nelson等[5]、Chen等[6]對適應能力的概念、特點和影響因子進行研究。眾多學者對適應能力評價的具體方法、理論框架和計算模型進行研究，目前依舊缺乏統一、公認的研究方法、框架和模型，如Pandey等[7]基于可持續生計框架，提出了農戶適應能力評估框架。尹莎等[8]借鑒Pandey構建的評估框架，對民勤綠洲地區農戶適應能力進行定性評價。郭秀麗等[9]構建了適合于杭錦旗農戶的適應能力評價指標體系，采用主成分分析法，對適應能力進行定量評價。王婷等[10]對隴中干旱區不同類型農戶適應能力進行評價，并分析其影響因子。陳鳳臻等[11]建立了適合我國北方農牧交錯地帶適應能力評價模型。田素妍和陳嘉燁[12]基于可持續生計方法(sustainable,SLA)和資本法(capitals approach)，分析并提出增強農戶適應能力的有效途徑。Li等[13]基于可持續生計 框 架 (sustainable livelihoods framework, SLF)， 運用實證研究方法和標準化回歸系數(SRC)構建了我國黃高原地區適應能力的評估框架。Tinch等[14]以ATEAM (advanced terrestrial ecosystem analysis and modelling)為框架評估適應能力綜合指數。綜合國內外相關研究成果可知，國外關于適應能力的實證研究較為廣泛，從國家、地方、社區以及個人不同角度研究適應能力，已有豐富的理論框架和研究方法，但國內從農戶微觀尺度評價適應能的相對較少，更鮮見對青藏高原典型農業區的研究，而如何科學地定量評價高寒脆弱區農戶對氣候變化的適應能力，有效提高農戶自身適應能力，日益成為氣候變化研究領域的熱點問題。

湟水流域地處青藏高原和黃土高原過渡地帶，是青藏高原典型河谷農業區、高寒生態脆弱區以及高原高山氣候、溫帶大陸性氣候和溫帶季風氣候區的交錯區，成為氣候變化感應器和敏感區。氣候變化影響下，氣溫升高，蒸發量增大，導致農作物減產、品質下降；降水減少以及時空變化，導致春旱、夏旱、病蟲害等災害頻發，給農戶帶來嚴重的挑戰。農戶適應能力的高低，直接關系到農戶抵御自然災害的能力和生計問題。當前關于青藏高原農業區農戶適應能力的評價研究相對較少，如何科學評價農戶對氣候變化的適應能力，提高農戶自身適應能力，日益成為氣候變化研究領域的熱點問題。因此，本研究以青藏高原東北緣湟水中下游為例，基于可持續生計框架和適應能力評估框架，構建當地農戶對氣候變化適應能力評價指標體系，通過適應能力指數模型和障礙度模型，定量評價農戶的適應能力，并分析適應能力的主要限制因子，為提高農戶自身的適應能力，采取有效的適應策略和管理決策提供一定的依據。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

湟水河地處青藏高原東北緣，是青海省東北部主要河流之一。其地理位置為 36°02′-37°28′ N 和100°42′-103°04 ′ E，屬于黃河上游的一級支流。流域面積約為 162.4 萬hm2，湟水干流全長374 km，青海省境內全長336 km，主要流經海晏、湟源、湟中、西寧等8個縣(市)。地勢西北高東南低，地貌類型復雜多樣。受地形、氣溫、降水等自然條件的綜合作用，當地根據地形、氣候、土壤、植被及農業特點不同分為3種地貌單元，即腦山區、淺山區和川水區[15]。氣候類型以高原干旱、半干旱大陸性氣候為主，多年平均氣溫2.5～7.5 ℃，多年平均降水量350～454 mm，降水主要集中在6-9月。

湟水中下游，海拔在1 750-2 350 m 的河谷地帶，耕地集中分布于水熱條件良好的兩岸河谷階地，是青藏高原典型河谷農業區。近50年湟水流域年均溫呈上升趨勢，降水變化較小，由于氣溫上升，蒸發量增加，導致氣候呈現暖干化態勢。該區域地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，成為典型的氣候變化響應邊界區，便于開展農戶對氣候變化適應能力的實證分析。

1.2 數據來源

問卷調查易于量化并反映實際情況。因此，本研究基于青藏高原典型農業區入戶調查數據，進行農戶適應能力研究。基于社會認知模型[16-17](model of private proactive adaptation to climate change,MPPACC)，結合調研實際情況、與村干部和農戶的訪談以及相關政府部門資料的收集，設計了湟水河谷地農戶氣候變化感知與生計策略調查問卷。調查樣點沿湟水干流分布(圖1)，受訪農戶多且分布集中，主要從事農業生產活動，可以反映研究區基本情況。調查采取分層隨機抽樣法來選取訪問農戶，14個樣點村中共選取450戶，最終收回有效問卷435份，問卷有效率達96%。

圖1 研究區及調查樣點分布圖Figure 1 Map of the study area and distribution of samples

問卷調查內容：1)農戶家庭成員基本情況，包括性別、民族、年齡、健康狀況、文化程度、目前從事的工作及類型及年收入狀況；2)農戶對氣候變化的感知，包括農戶對氣候變化認同度、近年來氣候變暖變冷、近年來氣候變干變濕；3)農戶生計能力，包括自然能力、經濟能力、社會能力、個人能力；4)農戶對氣候變化的適應，主要包括影響農戶適應的因素、農戶適應意愿、農戶適應行為。

依據國家氣象信息中心網提供的站點資料，研究區內的氣象站點只有3個，考慮到將這3個站點數據插值到空間上時誤差較大，本研究選取環境分析中心(CEDA)的長序列再分析數據CRUTS 4.01(http://catalogue.ceda.ac.uk/intro)，該數據集包括1900年至2016年底日均氣溫、日降水量、日總輻射等氣候數據，數據范圍覆蓋全球中低緯度，空間分辨率為 0.5° × 0.5°，能較好地滿足本研究的趨勢分析。

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標體系建立

鑒于可持續生計框架和適應能力評估框架，結合研究區實際情況，在堅持評價指標選取的科學性、整體性、代表性、可量化性和獲取性等原則的前提下，構建適應能力評價指標體系(表1)。

指標體系中，自然能力表示農戶擁有自然資源的稟賦程度，以及掌握和利用自然資源的能力；經濟能力表示農戶經濟收入能力與損失承受能力；社會能力代表農戶人脈的儲備程度；個人能力表示農戶接受、學習、及時獲得和準確理解氣候變化信息的能力。

1.3.2 評價指標權重確定

基于國內外學者對農戶氣候變化感知與適應的研究，通過“主觀經驗賦權法”[18-19]與“熵權法”[20]來確定評價指標的權重。

首先，本研究應用“主觀經驗賦權法”，并結合問卷調查實際情況，將農戶適應能力評價的各項指標賦予權重值Nj。

其次，通過“熵權法”計算各評價指標的客觀權重值，具體步驟如下：

1)標準化處理:

式中：Pij為第i樣本第j個評價指標標準化后的變量數據，Xij為第i個樣本第j個評價指標的量化值，Xmax為研究樣本中j指標的最大值，Xmin為研究樣本中j指標的最大值。

3)根據熵的定義，計算第j項指標的熵值，公式如下：

4)根據上述熵值，計算各項指標的權重：

式中：1 -Hj為信息熵冗余度。

1.3.3 適應能力指數計算

農戶適應能力的高低用適應能力指數ACI(adaptive capacity index)表示，計算公式如下[8, 9, 21-22]：

式中：ACI表示i個樣本農戶的適應能力指數；Wj表示第j個評價指標的權重值；Pij表示第i個樣本第j個評價指標的標準化值；

某一區域農戶對氣候變化的適應能力指數是該區域樣本農戶的平均值。參考趙躍龍和張玲娟[23]的劃分原則，將湟水流域農戶的適應能力劃分為低適應能力 (0.200 ≤ ACI ＜ 0.240)、較低適應能力(0.240 ≤ ACI ＜ 0.280)、 較 高 適 應 能 力 (0.280 ≤ACI ＜ 0.320)、高適應能力 (0.320 ≤ ACI ＜ 0.360) 4個等級。

表1 農戶對氣候變化適應能力評價指標體系Table 1 Evaluation index system of the adaptability of farmers to climate change

續表 1Table 1 (Continued)

1.3.4 評價指標障礙度計算

本研究引入障礙度模型[24-25]，識別提高農戶適應能力的限制性因子。障礙度(Oij)表示單項評價指標和維度指標對農戶適應能力的影響值，其值越大，表示對農戶適應能力的限制性越大，計算公式如下：

式中：Dij= 1 -Xij為指標偏離度；n為評價指標個數；Wj表示第i個樣本第j項評價指標的權重值；Xij表示第i個樣本第j項評價指標的標準化值；

2 結果與分析

2.1 氣候變化趨勢及農戶感知準確性

本研究采用CEDA長序列再分析數據CERUTS 4.01，分別計算了1960s(1961-1970)和2010s(2010-2016)的年平均氣溫(圖2)和年總降水量，并利用兩個階段的差值來分析氣候變化的絕對量[26]。研究區年均溫增加0.2～0.7℃，降水量增加0.1～2.0mm，自西向東，隨著海拔的降低，增溫趨勢較為明顯，降水呈減少趨勢。總體表明近50年間，研究區內氣溫上升，暖化趨勢明顯，蒸發量增加，氣候變化總趨勢以暖干化為主。

感知是適應的基礎，調查結果顯示，94.89%的農戶對氣候變化已發生變化持同意觀點，受心理、文化水平、社會等多因素的影響，5.11%的農戶人持相反觀點；98%的農戶感知到氣溫變暖，其中45.11%的農戶對增溫較為敏感。農戶對降水減少感知較弱，其中只有24.44%的農戶認為降水減少，氣候明顯變干。農戶對降水的感知通過農業活動間接感知，因此存在一定的滯后性。總體而言，農戶明顯感知到近50年來氣溫明顯上升，降水減少，氣候變干。說明農戶對氣候變化的感知與實際氣候暖干化趨勢相符合，感知總體較為準確，與已有研究結果相一致[15, 27]。

在一定程度上，這種現象是法官基于其理性進行風險規避的必然結果。在處理侵犯集體財產權的案件時，法官可能面臨以下風險：(1)由于無直接依據可資援引，法官需要造法裁判，但農民與法官之間緊張的信任關系容易引發強烈的質疑和反彈；(2)造法裁判意味著法官要主動審查政府的相關涉農政策，大多數情況下要面對行政力量的干擾，可能造成司法權與行政權的直接沖突；(3)由于推行辦案質量終身負責制和錯案責任倒查問責制等，法官判決越多則風險越高。法官也是風險規避者，自然很難采取積極能動的審判姿態。因此，立法需要明確有關的具體規則，使法官更少地依賴自由裁量和能動司法，更多地依據法律規定進行裁判。

2.2 農戶適應能力評價結果及等級劃分

圖2 2010s年平均氣溫與 1960s年平均氣溫 T (a)和平均降水量 P (b)的差值Figure 2 Mean temperature (a) and mean precipitation increasing maps (b) were generated from the differences between the two periods (Mean T/P2010-2016-Mean T/P1961-1970)

適應能力指數模型計算結果(圖3)表明，湟水中下游地區14個樣本村農戶對氣候變化的適應能力指數均為正值，其中松樹村適應能力最高(0.354)，吧浪村最低(0.217)，均值為0.293。自東向西，隨著海拔的升高，樣本村農戶適應能力總體呈現下降趨勢。被訪435戶農戶中，65戶為低適應能力，64戶為較低適應能力，186戶為較高適應能力，180戶為高適應能力，低、較低、較高和高適應能力的農戶分別占14.94%、14.71%、42.76%、27.59%。總體上，湟水中下游農戶對氣候變化的適應能力處于較高狀態。

圖3 農戶適應能力指數及等級劃分Figure 3 Indexes and grades of the adaptability of farmers to climate change

2.3 農戶適應能力限制因子識別

障礙度表示各因子對農戶對氣候變化適應能力的限制性大小。本研究主要從維度層和指標層兩個方面來識別具體限制性因子。

維度層結果表明，農戶適應能力的高低主要受自然能力和經濟能力的限制(圖4)。14個樣點村中，馬聚垣村、晁馬家村、黃灘村、下寨村、上莊村、三十里鋪村、白馬村和吧浪村農戶適應能力的高低主要受自然能力的限制，而經濟能力主要影響松樹村、西門村、長里村和大堡子村農戶適應能力，自然能力和經濟能力對米拉灣村農戶適應能力的障礙度值均為0.41。指標層結果顯示，排序前6的因子依次為耕地質量、經濟收入多元性、獲得現金幫助的途徑、家庭年收入、農作物需水量緊缺度和勞動力受教育水平(圖5)，本研究將其作為主要限制因子進行分析。

圖4 維度層障礙度Figure 4 Obstacle degrees of different adaptation aspects

2.4 農戶氣候變化適應能力限制因子分析

2.4.1 自然因子

自然因子主要涉及耕地質量、人均耕地面積、農作物需水量緊缺度(圖6)。其中耕地質量為研究區域主要的限制因子，對吧浪村限制性最高(障礙度0.269)，吧浪村自2000年以來，逐漸退耕還林，補償標準較低，其中未退還耕地，用于出租和發展溫室大棚農業。調查發現，近年來農業生產成本增加，農作物售價較低，使農業收入下降，依靠農業種植難以維持家庭生計，大部分農戶選擇退耕還林、出租耕地、縮小種植規模、擴建溫室大棚。家庭旱地面積多、人均水澆地面積占比大、距離水源地較遠、依靠水渠灌溉和靠天吃飯的地區，農業用水緊缺且灌溉不及時，水資源成為第二自然限制因子。

2.4.2 經濟因子

經濟因子主要涉及家庭年總收入、經濟收入多元性、農戶購買保險的種類(圖6)。其中經濟收入多元性對農戶適應能力影響較大。經濟收入是應對氣候變化影響的經濟基礎，經濟收入的單一化成為農村家庭首要經濟限制因子。該因子對大堡子村影響顯著(障礙度0.264)。調查發現，大堡子村鄰近西寧市，受城鎮化影響較大，傳統的農業收入無法滿足家庭的正常開支，因此選擇撂荒、耕地出租，勞動力進城打工。打工收入單一，并且沒有穩定打工周期，嚴重影響農戶的收入。通過問卷調查和訪談發現，家庭年總收入的高低受耕地質量、經濟收入來源、勞動力受教育水平、農業政策等因子的影響，家庭收入越高，農戶經濟能力越強[28]。

圖5 指標層障礙度Figure 5 Obstacle degrees of each indicator

圖6 研究區各村主要限制因子障礙度圖Figure 6 Scores of the major limiting factors of each village in the study area

2.4.3 社會因子

2.4.4 個人因子

個人因子主要包括農戶務農經驗、勞動力受教育水平、是否參加過農業部門相關培訓(圖6)。其中受教育程度對農戶適應能力限制性最高。勞動力學歷越高，對氣候變化的適應越積極，對技術采納具有積極影響[30-32]，學習農業新技術的速度越快，對相關農業政策的認知更為準確，生計選擇也趨于多元化。農戶務農經驗、是否參加過農業部門相關培訓對農戶適應能力有一定的影響，豐富的務農經驗，增加農戶采用適應氣候變化措施的概率[33-34]，規避風險，減少損失；積極參加農業相關部分培訓，有利于農戶了解學習農業生產技術、病蟲害的防御，增強農戶的個人適應能力。

3 討論與結論

3.1 討論

區域尺度的適應能力限制性因素研究結果表明，經濟水平、自然資源、人力資源、技術資源、社會網絡信息、基礎設施、政策制度管理等因子影響適應能力的動態變化[35-37]。針對個體尺度上農戶的適應能力研究，有學者基于生計分析框架，將農戶適應能力與五大資本(自然資本、人力資本、金融資本、物質資本、社會資本)結合起來，認為五大資本的擁有量可以提高農戶對氣候變化的適應能力[38]，但目前尚未形成統一的以家庭為單位的適應能力評價框架和適應能力關鍵限制性因子觀點。

不同區域農戶對氣候變化的適應能力存在一定的差異[9-21]。研究區自東向西，隨著海拔的升高，樣本村農戶適應能力總體呈現下降趨勢。由于海拔的升高，自然能力的限制逐漸增強，成為高原河谷農業區的重要限制因子。實際調查和訪談中得知，研究區適應能力限制因子之間存在一定的關聯性，其中勞動力受教育水平的高低、務農經驗、相關農業培訓等，影響著耕地質量的改良與有效利用；耕地質量的高低，制約農作物需水量的高低、農戶生計方式的選擇、經濟收入多元性，最終影響到家庭年收入。較高的家庭年收入，有利于提高農戶適應氣候變化的積極性，降低獲得現金幫助、借貸等因子的障礙度；有利于農戶發展溫室大棚農業，降低耕地質量、農作物需水的限制性；有利于增強農戶適應氣候變化的自信，增強農戶對管理層的信任度。

因此，湟水中下游地區農戶適應能力高低的核心因子為農戶家庭年收入。主要制約因子為耕地質量、經濟收入多元性、獲得現金幫助的途徑、農作物需水量緊缺度和勞動力受教育水平。

3.2 結論

本研究基于可持續生計框架和適應能力評估框架，構建湟水中下游地區農戶對氣候變化適應能力評價指標體系，應用適應能力指數模型，對農戶的適應能力進行定量評價，通過障礙度模型，識別分析農戶適應能力區的主要限制性因子，得出如下結論：

1)湟水中下游地區農戶對氣候變化感知較為準確。

2)其適應能力處于較高狀態，以適應能力0.280 ≤ ACI ＜ 0.320 的農戶為主體。研究區自東向西，隨著海拔的升高，樣本村農戶適應能力總體呈現下降趨勢。

3)維度層表明，自然能力和經濟能力對農戶適應能力的影響較大。指標層表明，耕地質量、經濟收入多元性、獲得現金幫助的途徑、家庭年收入、勞動力受教育水平和農作物需水量緊缺度為主要限制性因子。

4)湟水中下游地區農戶適應能力高低的核心因子為農戶家庭年收入[39]。

3.3 不足與建議

評價指標體系是評價者對客觀評價對象的描述，有一定的主觀性。本研究從自然能力、經濟能力、社會能力和個人能力4個維度構建指標體系，指標選取的全面性仍需進一步驗證。研究區域未涉及湟水流域農牧交錯區、純牧區。研究主體，以農戶為主，未涉及農牧戶、純牧戶。后續研究將擴大研究區域與主體的范圍，嘗試探討氣候變化背景下不同區域差異性、主體異質性、區域適應能力時空演變，以及適應行為的有效性研究，為進一步提高農戶適應能力，提供合理有效的建議。

提高農戶適應行為的有效性，增強適應能力，依賴于農戶自身的適應、學習和管理層提供準確的信息、正確引導、落實惠農政策、完善農業基礎設施建設、加大對農民的教育投入以及適應氣候變化的制度設置[40]。建設溫室大棚、增加地膜覆蓋面積、有效使用有機肥、完善蓄水灌溉設施等措施降低耕地質量和灌溉水源的限制，增強農戶自然能力；改變傳統單一的農業生產方式、開拓收入來源、購買相關保險，增加家庭收入，以此增強農戶經濟能力和社會能力；了解氣候變化相關信息、主動參加農業部門的相關生產培訓、學習農業生產新技術，增強農戶的個人能力。

致謝：本論文在寫作期間得到中國科學院西北生態環境資源研究院甘肅省遙感重點實驗室博士董磊磊、韋海寧、趙宏宇和青海師范大學陳強強、茍照君、劉飛、才項措毛等的支持與幫助，在此深表感謝！