湖南省耕地資源環(huán)境承載力評價研究

□ 張怡然

（中南林業(yè)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(fā)展的基礎。隨著工業(yè)發(fā)展、人口增長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的日益復雜，農(nóng)業(yè)污染源已經(jīng)成為第一大污染源，根據(jù)2020年《第二次全國污染源普查公報》數(shù)據(jù)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(zhì)量下降、耕地污染嚴重、土地生態(tài)低效等嚴峻挑戰(zhàn)［1］。因此，開展耕地資源環(huán)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(xiàn)實意義。

目前，關于耕地資源環(huán)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(qū)域；從研究內(nèi)容上看，大多側(cè)重于研究土地資源與環(huán)境承載力的聯(lián)系，進而測算在一定時期［3］和區(qū)域范圍內(nèi)的耕地可持續(xù)供養(yǎng)人口數(shù)量；從指標選擇看，構(gòu)建指標體系主要從自然——經(jīng)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(quán)重量化的方法主要由綜合評價法和系統(tǒng)模型法組成，如主觀賦權(quán)法、灰色系統(tǒng)模型、多元回歸模型、客觀賦權(quán)法等。

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

二、研究區(qū)域概況和數(shù)據(jù)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(nóng)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(jīng)濟健康持續(xù)發(fā)展（數(shù)據(jù)來源：中國統(tǒng)計年鑒）。但隨著全省人口規(guī)模增長和工業(yè)化的快速發(fā)展，受能源資源短缺、可開發(fā)空間有限、耕地生態(tài)環(huán)境脆弱等因素制約，全省面臨耕地資源緊張、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題仍較為明顯，開展耕地資源環(huán)境承載力評價對推進人地關系協(xié)調(diào)和生態(tài)文明戰(zhàn)略的實施具有重要意義。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文主要通過《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》和《湖南統(tǒng)計年鑒》獲取湖南省2005-2020年總?cè)丝凇⒓Z食產(chǎn)量、耕地面積、有效灌溉面積等指標所需的基礎數(shù)據(jù)。

三、研究方法

（一）評價指標體系的構(gòu)建

指標體系是耕地資源環(huán)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(qū)自然、經(jīng)濟和社會之間相互作用和協(xié)調(diào)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(tài)——響應”模型，建立湖南省耕地資源環(huán)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(shù)量耕地資源環(huán)境 耕地糧食單產(chǎn)（kg／hm2） 糧食產(chǎn)量／耕地面積狀態(tài)系統(tǒng)（S） 人均水資源量（m3／人） 水資源總量／總?cè)丝谕恋貕ㄖ陈剩?） 耕地面積／土地總面積耕地資源環(huán)境 農(nóng)業(yè)機械化水平（kW／hm2）農(nóng)業(yè)機械化總動力／耕地面積響應系統(tǒng)（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(quán)重確定

在對耕地資源環(huán)境承載力各指標權(quán)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(tài)——響應）中的各項指標權(quán)重，得出湖南省耕地資源環(huán)境承載力評價指標體系權(quán)重值（見表2），分析湖南省耕地資源環(huán)境承載力變化狀態(tài)。具體計算過程如下：

表2 耕地資源環(huán)境承載力評價指標權(quán)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(huán)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(huán)境承載力綜合指數(shù)，可以直觀地反映耕地資源環(huán)境承載力的實際水平。具體公式如下：

四、結(jié)果與分析

（一）耕地資源環(huán)境承載力評價結(jié)果

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

表3 2005-2020年間湖南省耕地資源環(huán)境承載力綜合值

（二）耕地資源環(huán)境承載力結(jié)果分析

1.耕地資源環(huán)境壓力分析

湖南省耕地資源環(huán)境承載力的壓力主要來自于人口密度與農(nóng)藥施用量，人口密度權(quán)重為0.14，單位耕地農(nóng)藥施用量權(quán)重為0.223；壓力指數(shù)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(xiàn)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(huán)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(tài)環(huán)境的壓力變化平穩(wěn)，略有下降態(tài)勢。

2.耕地資源環(huán)境狀態(tài)分析

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

3.耕地資源環(huán)境響應分析

湖南省耕地資源環(huán)境承載力響應中，有效灌溉面積比權(quán)重為0.125，農(nóng)業(yè)機械化水平權(quán)重為0.13，說明農(nóng)業(yè)機械化水平對耕地資源環(huán)境承載力的響應程度較大；2005-2020年間耕地資源環(huán)境響應總體呈現(xiàn)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(nóng)戶對于耕地資源環(huán)境的重視程度加深且保護措施增加，耕地生態(tài)環(huán)境的響應力度有所加強。

4.綜合評價結(jié)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(huán)境承載力對應的壓力、狀態(tài)、響應指數(shù)值和綜合指標值。根據(jù)表2可以看出湖南省耕地資源環(huán)境壓力系統(tǒng)所占權(quán)重最大，為0.527，而耕地資源環(huán)境狀態(tài)系統(tǒng)和耕地資源環(huán)境響應系統(tǒng)僅為0.214和0.255；壓力指數(shù)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(tài)指數(shù)和響應指數(shù)則呈現(xiàn)上升趨勢，響應指數(shù)2020年較2005年增長0.02，其增長幅度略大于狀態(tài)指數(shù)的增長幅度。耕地資源環(huán)境承載力綜合值呈現(xiàn)出先下降再上升的趨勢，具體為2005-2013年耕地資源環(huán)境承載力綜合值呈現(xiàn)下降趨勢，2014-2020年耕地資源環(huán)境承載力綜合值為上升態(tài)勢。

五、結(jié)論與建議

（一）主要結(jié)論

2005-2020年間，湖南省耕地資源環(huán)境承載力水平逐漸提高，生態(tài)功能有所改善，綜合耕地資源環(huán)境承載力值經(jīng)歷了下降再上升的變化過程。耕地資源環(huán)境狀態(tài)和環(huán)境響應呈現(xiàn)上升態(tài)勢，耕地資源環(huán)境壓力有所下降，其中，人口密度、單位耕地農(nóng)藥的施用、農(nóng)業(yè)機械化水平等是制約湖南省耕地資源環(huán)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(nóng)民收入水平隨之提升，購買農(nóng)藥對于農(nóng)民的經(jīng)濟負擔明顯降低，為有效殺滅害蟲，保證糧食產(chǎn)量和收入，農(nóng)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(nóng)民進城務工人數(shù)逐年上升，農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移，農(nóng)民對于耕地資源變化的關注度逐漸降低，大多數(shù)農(nóng)民將耕地流轉(zhuǎn)，甚至拋荒，對耕地資源環(huán)境承載力產(chǎn)生較大影響。

湖南省耕地資源環(huán)境承載力提升潛力較大。隨著湖南省農(nóng)業(yè)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(huán)境綜合承載力值自2018年來不斷上升，耕地環(huán)境有所改善。此外，湖南省有著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥農(nóng)藥施用量，積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。

（二）建議

1.優(yōu)化農(nóng)業(yè)發(fā)展的空間格局，促進區(qū)域均衡發(fā)展。充分考慮不同農(nóng)作物生長習性和對耕地土壤環(huán)境的要求，合理利用耕地資源，注重提高農(nóng)業(yè)科技水平和創(chuàng)新水平，建立完善的基礎設施，從而維持農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)。

2.構(gòu)建施藥安全體系。研究結(jié)果顯示目前制約湖南省耕地資源環(huán)境承載力提升的主要因子包括單位耕地的農(nóng)藥施用強度。為此，湖南省應當針對農(nóng)產(chǎn)品過量施用農(nóng)藥的問題，建立合理科學的用量標準，降低農(nóng)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(tài)友好型耕種方式。

3.強化耕地資源環(huán)境保護監(jiān)管。實證結(jié)果顯示，湖南省耕地資源環(huán)境系統(tǒng)仍不夠穩(wěn)定，耕地資源環(huán)境監(jiān)管亟待加強。針對不同區(qū)域土壤特性采取多樣化的土壤污染防治對策，規(guī)范制定耕地質(zhì)量標準，根據(jù)實際情況，科學制定可實施的監(jiān)管措施，嚴禁“一刀切”，充分發(fā)揮人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術，構(gòu)建實時自動監(jiān)控體系，切實改善農(nóng)村耕地生態(tài)環(huán)境。