陳 靜， 周靜平， 李存軍， 王迎春， 淮賀舉， 胡海棠， 史磊剛

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100086； 2.北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京 100097； 3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃研究所，北京 100086)

生態(tài)脆弱性是生態(tài)系統(tǒng)在特定時(shí)空尺度中相對(duì)于外界擾動(dòng)影響具有的敏感性和恢復(fù)能力，它是系統(tǒng)自身固有的屬性，在外界影響因素的擾動(dòng)下表現(xiàn)出來(lái)[1]。自從提出生態(tài)過(guò)渡帶的概念之后，評(píng)價(jià)生態(tài)脆弱性始終是脆弱生態(tài)環(huán)境研究的主要內(nèi)容之一[2]，是診斷區(qū)域環(huán)境問(wèn)題[3]、識(shí)別關(guān)鍵脆弱環(huán)境因子的重要手段[4]。很多學(xué)者對(duì)高原高寒生態(tài)系統(tǒng)[5]、森林生態(tài)系統(tǒng)[6]、濕地生態(tài)系統(tǒng)[7]、流域生態(tài)系統(tǒng)[8]、巖溶生態(tài)系統(tǒng)[9]、山地河谷生態(tài)系統(tǒng)[10]等自然生態(tài)系統(tǒng)以及城市生態(tài)系統(tǒng)等人工生態(tài)系統(tǒng)[11-12]的脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合指數(shù)法是脆弱性評(píng)價(jià)最主要的方法之一[13]，針對(duì)不同類型生態(tài)系統(tǒng)的特征建立生態(tài)脆弱性評(píng)估指標(biāo)體系，運(yùn)用主成分分析[10，14-15]、層次分析(analytic hierarchy process，簡(jiǎn)稱AHP)[5，7-8]等方法確定指標(biāo)權(quán)重或者綜合主成分分析和層次分析等多種方法確定指標(biāo)權(quán)重[16]，最后結(jié)合建立的模型計(jì)算脆弱性綜合指數(shù)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一類自然-人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，是介于自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)之間的一種特殊生態(tài)形式[17]，具有食物生產(chǎn)功能，與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)緊密相關(guān)的食物安全直接關(guān)系著國(guó)家安全[18]。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不僅能維持人類生存，同時(shí)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的維護(hù)發(fā)揮著重要的作用。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性是指某一地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)氣候、環(huán)境變化等敏感因素反應(yīng)的強(qiáng)弱以及當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、生態(tài)等環(huán)境要素對(duì)氣候變化影響可能適應(yīng)性的綜合不穩(wěn)定反應(yīng)[19]，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外部壓力的敏感性及自身適應(yīng)能力的函數(shù)[20]。脆弱的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，產(chǎn)生食物安全問(wèn)題等[21]。相對(duì)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的評(píng)價(jià)研究較少，趙艷霞等以典型的農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱區(qū)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶為研究對(duì)象，探討了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氣候脆弱性的綜合定量評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建了氣候敏感類、環(huán)境敏感類、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類、社會(huì)經(jīng)濟(jì)類4類共17項(xiàng)指標(biāo)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氣候脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但由于這是針對(duì)小區(qū)域的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，沒(méi)有考慮海拔、自然災(zāi)害等因素對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的影響[22]。何磊等采用相似指標(biāo)體系對(duì)內(nèi)蒙古通遼市各旗(縣)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了脆弱性評(píng)價(jià)[23]。周松秀等對(duì)湘中丘陵盆地、三峽庫(kù)區(qū)(重慶段)進(jìn)行了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)[14，16]。也有一些學(xué)者側(cè)重于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、食物安全和生物安全，進(jìn)行了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)方法和實(shí)證研究[17，24-25]。

縣域或省域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法無(wú)法直接應(yīng)用到全國(guó)范圍。本研究探討全國(guó)尺度下的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法，分析不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)的空間分布，以期為保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供決策參考。2015年5月，農(nóng)業(yè)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科技部、財(cái)政部、國(guó)土資源部、環(huán)境保護(hù)部、水利部和國(guó)家林業(yè)局等八部委聯(lián)合發(fā)布了《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015—2030年)》，將全國(guó)劃分為3個(gè)一級(jí)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)和8個(gè)二級(jí)亞區(qū)(表1、圖1)，本評(píng)價(jià)結(jié)果擬為全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展分區(qū)提供重要參考依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)方法

1.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的影響因素和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性不同于自然生態(tài)系統(tǒng)或人工生態(tài)系統(tǒng)，它是一個(gè)開放性的自然-人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，許多能量與物質(zhì)的輸入與輸出不但受自然規(guī)律的控制，也受經(jīng)濟(jì)規(guī)律的制約[24]。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性是生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)人的利用性而言的，不可利用的和不承受人類活動(dòng)的生態(tài)系統(tǒng)就沒(méi)有脆弱性可言[26]，自然因素和人為因素是脆弱生態(tài)系統(tǒng)形成的2個(gè)基本條件，沒(méi)有自然環(huán)境“先天的”不穩(wěn)定和人類活動(dòng)“后天的”超負(fù)荷干擾，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱性就無(wú)從談起。

表1 全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展分區(qū)基本情況

影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的因素首先是自然因素，地形、地貌、氣候、自然災(zāi)害等自然因素都會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性產(chǎn)生影響；其次，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性在很大程度上受人類活動(dòng)的調(diào)控與影響，如使用農(nóng)藥化肥超量與使用不當(dāng)引起的環(huán)境污染，土地過(guò)墾引起的土壤退化、水土流失以及人口增長(zhǎng)下其他用地類型占用引起的耕地流失等。因此，對(duì)于這種復(fù)雜系統(tǒng)僅選擇單個(gè)指標(biāo)無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其脆弱性，只有綜合自然指標(biāo)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)建立一套指標(biāo)體系，才能全面反映農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性狀態(tài)。在全面考察農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性影響因子的基礎(chǔ)上，根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的定義以及評(píng)價(jià)目標(biāo)，遵循主導(dǎo)因素原則、系統(tǒng)性原則和可操作性原則，依據(jù)生態(tài)問(wèn)題—影響因子—評(píng)價(jià)指標(biāo)的途徑，以農(nóng)業(yè)生態(tài)敏感性、農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)力和農(nóng)業(yè)生態(tài)干擾性為準(zhǔn)則，本研究篩選設(shè)計(jì)9個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和16個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)(表2)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

農(nóng)業(yè)生態(tài)敏感性指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于北京師范大學(xué)全球陸表特征參量產(chǎn)品生成與應(yīng)用研究網(wǎng)、中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)、第二次全國(guó)土地調(diào)查(2009年)和《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒2005—2014年》。通過(guò)下載、查閱及計(jì)算上述數(shù)據(jù)，利用專業(yè)分析軟件ArcGIS 10.1對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，獲得全國(guó)數(shù)字高程模型(digital elevation model，簡(jiǎn)稱DEM)、坡度、葉面積指數(shù)(leaf area index，簡(jiǎn)稱LAI)等16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。所有的指標(biāo)數(shù)據(jù)均通過(guò)ArcGIS 10.1軟件轉(zhuǎn)換成1 km×1 km的柵格數(shù)據(jù)。

地形因子：選取海拔和坡度作為代表性指標(biāo)。海拔取自我國(guó)空間分辨率為1 km的DEM數(shù)據(jù)，坡度是以該DEM為數(shù)據(jù)源，利用ArcGIS 10.1軟件的空間分析工具(spatial analyst tools)計(jì)算而得。

地表因子：選取植被豐度作為代表性指標(biāo)。選用我國(guó)2011年空間分辨率為1 km的平均葉面積指數(shù)來(lái)反映植被豐度。數(shù)據(jù)源自北京師范大學(xué)全球陸表特征參量產(chǎn)品生成與應(yīng)用研究網(wǎng)，選取2013年時(shí)間間隔為8 d的共計(jì)37期LAI數(shù)據(jù)，利用ArcGIS 10.1軟件，使用其空間分析模塊中地圖代表(map algebra)里的柵格計(jì)算(raster calculator)工具通過(guò)求取平均值而得。

氣象因子：選取平均太陽(yáng)年總輻射。以平均降水量和 ≥0 ℃ 連續(xù)積溫為代表性指標(biāo)。數(shù)據(jù)源自中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)的站點(diǎn)逐日觀測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，并利用ArcGIS10.1軟件進(jìn)行空間插值處理而得。

農(nóng)業(yè)資源因子：選取人均耕地面積和土壤肥力水平作為代表性指標(biāo)。其中人均耕地面積根據(jù)第二次全國(guó)土地調(diào)查結(jié)果獲得各省耕地面積(2009年)，根據(jù)《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒：2014》獲得2013年各省的人口，由各省耕地面積除以人口求得人均耕地面積。土壤肥力數(shù)據(jù)源自1980年全國(guó) 1 ∶400 萬(wàn)土壤肥力綜合質(zhì)量分布圖。根據(jù)不同土壤肥力水平對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)，按照好、較好、一般、較差、差分別賦值0.2、0.4、0.6、0.8、1.0，數(shù)值越大說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力越弱，脆弱性越高。

農(nóng)業(yè)災(zāi)害因子：選取受災(zāi)率和成災(zāi)率作為代表性指標(biāo)。根據(jù)《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒2005—2014年》獲得2004至2013年全國(guó)各省的旱災(zāi)、洪澇災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、冷凍災(zāi)和臺(tái)風(fēng)災(zāi)的受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、耕地面積，由各類自然災(zāi)害的受災(zāi)面積除以耕地面積獲得每年的受災(zāi)率，計(jì)算10年受災(zāi)率的平均值作為指標(biāo)值；每年各類自然災(zāi)害的成災(zāi)面積除以受災(zāi)面積為每年的成災(zāi)率，計(jì)算10年成災(zāi)率的平均值作為指標(biāo)值。

農(nóng)業(yè)污染因子：選取化肥施用強(qiáng)度和農(nóng)藥施用強(qiáng)度作為代表指標(biāo)。根據(jù)《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒：2014》獲得2013年各省化肥、農(nóng)藥使用量和農(nóng)作物播種面積，由化肥、農(nóng)藥使用量除以農(nóng)作物播種面積求得化肥和農(nóng)藥使用強(qiáng)度指標(biāo)值。

農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)力指標(biāo)：選取植被凈初級(jí)生產(chǎn)力為代表性指標(biāo)。數(shù)據(jù)源自Modis數(shù)據(jù)凈初級(jí)生產(chǎn)力(net primary productivity，簡(jiǎn)稱NPP)產(chǎn)品，空間分辨率為1 km，將2009年不同地區(qū)多景NPP產(chǎn)品拼接合成全國(guó)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)干擾性指標(biāo)。①社會(huì)活動(dòng)干擾。選取人口密度為代表性指標(biāo)。根據(jù)第二次全國(guó)土地調(diào)查結(jié)果獲得各省土地面積，根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒：2014》獲得各省人口，人口除以土地面積獲得人口密度。②經(jīng)濟(jì)活動(dòng)干擾：選取GDP密度和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占地區(qū)總產(chǎn)值比重為代表性指標(biāo)。根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒：2014》獲得各省GDP和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，GDP除以土地面積求得GDP密度，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值除以GDP求得農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占地區(qū)總產(chǎn)值比重。

表2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)模型

1.3.1 數(shù)據(jù)歸一化處理 參評(píng)因子量綱及其物理意義不盡相同，必須采用統(tǒng)一的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的數(shù)據(jù)有2種類型：(1)連續(xù)數(shù)據(jù)，如平均降水量等；(2)不連續(xù)數(shù)據(jù)，如土壤肥力等。本研究評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中除土壤肥力外，其他均為連續(xù)數(shù)據(jù)，對(duì)于連續(xù)數(shù)據(jù)采用極值法對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，將不同量綱、不同取值范圍的所有指標(biāo)統(tǒng)一到(0，1)之間；對(duì)于不連續(xù)數(shù)據(jù)土壤肥力，采用等差法直接賦值至(0，1)之間。對(duì)于符合脆弱性總體評(píng)價(jià)目標(biāo)的正向指標(biāo)，直接采用歸一化之后的數(shù)值；對(duì)于反向指標(biāo)，則利用1減去歸一化之后的數(shù)值，獲得符合總體評(píng)價(jià)目標(biāo)的因子得分(各指標(biāo)的正反向相關(guān)性如表2所示)。所有的指標(biāo)數(shù)據(jù)均通過(guò)ArcGIS 10.1專業(yè)軟件轉(zhuǎn)換成1 km×1 km的柵格數(shù)據(jù)。

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)模型 考慮到16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間可能存在著相關(guān)性，采用主成分分析方法剔除冗余數(shù)據(jù)，提取主成分，獲得指標(biāo)權(quán)重，然后進(jìn)行脆弱性評(píng)價(jià)[15]，計(jì)算公式如下：

Vi=∑Wj×Yij。

式中：Vi表示評(píng)價(jià)單元i的脆弱性指標(biāo)，指標(biāo)值越大，說(shuō)明農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境越脆弱；Yij表示i評(píng)價(jià)單元的主成分j的值；Wj表示主成分j的權(quán)重，這里取主成分j的特征根的開方值。上述主成分分析以及脆弱性的計(jì)算均在ArcGIS 10.1中實(shí)現(xiàn)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)值經(jīng)過(guò)主成分分析后各主成分的特征值、貢獻(xiàn)率與累積貢獻(xiàn)率如表3所示。利用主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率≥85%的方法確定主成分?jǐn)?shù)為6個(gè)[27]，選取前6個(gè)主成分及其特征根進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，計(jì)算農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度。

2 結(jié)果與分析

2.1 全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性空間分布

基于全國(guó)生態(tài)因子數(shù)據(jù)和生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)模型，利用ArcGIS 10.1軟件計(jì)算并生成我國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度柵格圖，通過(guò)自然斷點(diǎn)(natural breaks)分級(jí)法，將全國(guó)所有的柵格按照農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度的大小分成微度、輕度、中度、重度和極度脆弱5個(gè)不同等級(jí)的脆弱區(qū)(圖2)，不同等級(jí)脆弱區(qū)面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。微度和輕度脆弱區(qū)主要分布在我國(guó)的東部和中部，是我國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中最為穩(wěn)定的區(qū)域，是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)區(qū)，與前人研究獲得的我國(guó)食物供應(yīng)能力最高的地區(qū)[19，28]相吻合，這部分地區(qū)要重視保護(hù)耕地資源，充分利用自然資源，合理增大技術(shù)要素投入的力度，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平。中度、重度和極度脆弱區(qū)主要分布在我國(guó)西部地區(qū)，是我國(guó)自然生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)，是我國(guó)乃至亞洲的重要生態(tài)屏障[29]。極度和重度脆弱區(qū)主要以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為前提發(fā)展農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)重視對(duì)植被覆蓋的保護(hù)，減少水土流失，促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

表3 生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)主成分分析結(jié)果

表4 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

注：研究區(qū)域不包括港澳臺(tái)地區(qū)。

土地資源、氣候資源、水資源等各種自然要素是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)[30]，自然生態(tài)系統(tǒng)的脆弱程度直接影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性?？傮w來(lái)說(shuō)，本研究評(píng)價(jià)結(jié)果表明的全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)分布特征與2011年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》中全國(guó)生態(tài)脆弱區(qū)分布的南部、中部較穩(wěn)定、西部脆弱的總體趨勢(shì)基本一致，但由于土壤肥力、化肥農(nóng)藥使用強(qiáng)度、受災(zāi)率、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)比例等農(nóng)業(yè)特色因子的影響，內(nèi)蒙古東部、陜西、貴州和廣西等局部地區(qū)的脆弱程度低于全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃的生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1.1 微度、輕度脆弱區(qū) 微度脆弱區(qū)的面積為 189.46萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的20.50%，是全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中最為穩(wěn)定的區(qū)域。主要分布在我國(guó)的東部地區(qū)，從地理上看主要包括東北平原、華北平原、浙閩和兩廣丘陵3個(gè)部分。不同地理區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度低的原因有所不同，東北平原主要由于其土壤肥沃、人口密度低、人均耕地面積多、土地平坦、化肥和農(nóng)藥使用強(qiáng)度較低；華北平原主要由于地勢(shì)平坦、受災(zāi)和成災(zāi)率較低、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力和≥0 ℃的積溫均較高；浙閩和兩廣丘陵則主要是由于植被凈初級(jí)生產(chǎn)力和植被豐度高、≥0 ℃積溫均較高、年均降水量高。

輕度脆弱區(qū)的面積為290.93萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的31.47%，為5個(gè)脆弱等級(jí)中比例最大的1個(gè)等級(jí)，主要分布于我國(guó)的中部地區(qū)。地理區(qū)域主要包括內(nèi)蒙古高原、長(zhǎng)江中下游平原、江南丘陵、云貴高原、四川盆地和準(zhǔn)噶爾盆地6個(gè)部分。這6個(gè)地理區(qū)域中，內(nèi)蒙古高原主要由于人口密度低、太陽(yáng)輻射較強(qiáng)、人均耕地面積較多、農(nóng)藥使用強(qiáng)度低，所以表現(xiàn)為輕度脆弱性；準(zhǔn)噶爾盆地則主要是因其地勢(shì)平坦，人口密度低， ≥0 ℃ 積溫、農(nóng)業(yè)比例和土壤肥力均較高，農(nóng)藥使用強(qiáng)度較低。而其他4個(gè)區(qū)域表現(xiàn)較好的因子比較相似，主要包括植被凈初級(jí)生產(chǎn)力和植被豐度、≥0 ℃積溫、土壤肥力、降水量均較高，且農(nóng)業(yè)所占比例較高，均為比較重要的農(nóng)業(yè)地區(qū)。除了這些相似因子，各地區(qū)的穩(wěn)定因素也存在一些差異，長(zhǎng)江中下游地區(qū)地勢(shì)相對(duì)平坦，江南丘陵地區(qū)太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，云貴高原人口密度較低，而四川盆地的化肥和農(nóng)藥使用強(qiáng)度較低，這些因素共同影響著各地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱程度。

2.1.2 中度、重度、極度脆弱區(qū) 中度脆弱區(qū)的面積為 220.52萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的23.86%，主要分布在我國(guó)的西北部。地理區(qū)域主要包括塔里木盆地和黃土高原2個(gè)部分。這2個(gè)區(qū)域各項(xiàng)指標(biāo)值基本處于中等水平，其中塔里木盆地各指標(biāo)值與準(zhǔn)噶爾盆地相似，但由于土壤肥力低，降水量低，植被凈初級(jí)生產(chǎn)力和植被豐度較低，加大了其生態(tài)系統(tǒng)脆弱性。黃土高原地區(qū)海拔相對(duì)較高、降水量少、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力和植被豐度較低、人均耕地較少、化肥施用強(qiáng)度較高，總體表現(xiàn)為中度脆弱。

重度脆弱區(qū)的面積為122.70萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的13.27%，地理區(qū)域主要包括柴達(dá)木盆地、青海高原和昆侖山脈3個(gè)部分。這3個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵脆弱因子相似，以自然因素為主，包括海拔高、≥0 ℃積溫低、降水量較少。

極度脆弱區(qū)的面積最小，為100.76萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的10.90%，是全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)最脆弱的地區(qū)。地理區(qū)域主要包括青藏高原、藏南谷地2個(gè)部分。這2個(gè)部分農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)極度脆弱的關(guān)鍵因子與重度脆弱區(qū)相似，主要是海拔高、≥0 ℃積溫低、降水量少，并且這些問(wèn)題比重度脆弱區(qū)更為嚴(yán)峻，其中青藏高原土壤比較貧瘠，加重了其生態(tài)脆弱度。

2.2 不同農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展區(qū)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性

將農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度評(píng)價(jià)結(jié)果與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃一級(jí)和二級(jí)分區(qū)空間數(shù)據(jù)疊加進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照5個(gè)脆弱度等級(jí)由低到高分別賦值1、2、3、4、5，折合5分制計(jì)算每個(gè)一級(jí)分區(qū)和二級(jí)分區(qū)的脆弱度，對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。總體來(lái)看，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱度排序?yàn)楸Ｗo(hù)發(fā)展區(qū)>適度發(fā)展區(qū)>優(yōu)化發(fā)展區(qū)，二級(jí)分區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度排序?yàn)榍嗖貐^(qū)>西北及長(zhǎng)城沿線區(qū)>黃淮海區(qū)>西南區(qū)>長(zhǎng)江中下游區(qū)>華南區(qū)>東北區(qū)，其中適度發(fā)展區(qū)中的西南區(qū)總體脆弱度得分較優(yōu)化發(fā)展區(qū)中的長(zhǎng)江中下游區(qū)略高，但是西南區(qū)中存在重度和極度脆弱區(qū)域，在開發(fā)強(qiáng)度上西南區(qū)應(yīng)重視重度和極度脆弱區(qū)域的生態(tài)保護(hù)，進(jìn)行適度發(fā)展。

表5 農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展區(qū)脆弱度等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)

注：本研究區(qū)域不包括港澳臺(tái)地區(qū)?！?”表示保護(hù)發(fā)展區(qū)除海洋漁業(yè)區(qū)外僅余青藏區(qū)一個(gè)二級(jí)區(qū)，因此青藏區(qū)與保護(hù)發(fā)展區(qū)小計(jì)結(jié)果相同。脆弱度采用5分制。

2.2.1 優(yōu)化發(fā)展區(qū) 優(yōu)化發(fā)展區(qū)是我國(guó)大宗農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，其中93.92%為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)微度和輕度脆弱區(qū)，整體來(lái)說(shuō)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定，處于微度與輕度脆弱之間。其中，東北區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)最為穩(wěn)定，微度脆弱區(qū)占81.31%，沒(méi)有重度和極度脆弱地區(qū)：黃淮海區(qū)微度、輕度和中度脆弱區(qū)比例相當(dāng)，均為30%左右，同樣沒(méi)有重度和極度脆弱地區(qū)；長(zhǎng)江中下游區(qū)以輕度脆弱區(qū)為主，占87.32%，無(wú)重度和極度脆弱地區(qū)；華南區(qū)主要是微度和輕度脆弱區(qū)，共占99.91%，幾乎沒(méi)有中度、重度和極度脆弱區(qū)。4個(gè)二級(jí)分區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度均較低，其中黃淮海區(qū)和長(zhǎng)江中下游區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)脆弱度稍高，其主要原因可能是北京、天津、上海等大城市繁榮的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的干擾[15]。

2.2.2 適度發(fā)展區(qū) 適度發(fā)展區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特色鮮明，但生態(tài)環(huán)境較脆弱，以輕度和中度脆弱區(qū)為主，共占79.93%，另外分別有10%左右的微度和重度脆弱區(qū)，總體介于輕度和中度脆弱之間。其中西北及長(zhǎng)城沿線區(qū)以中度脆弱區(qū)為主，占 50.59%，其次為輕度脆弱區(qū)，占32.15%，重度脆弱區(qū)占 10.85%。西南區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)于西北及長(zhǎng)城沿線區(qū)更為穩(wěn)定，微度和輕度脆弱區(qū)占全區(qū)的77.36%，其中輕度脆弱區(qū)面積更大，重度和極度脆弱面積較少。西北及長(zhǎng)城沿線區(qū)由于自然災(zāi)害、農(nóng)牧交錯(cuò)、水資源短缺[31]等導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)較西南區(qū)更為脆弱。

2.2.3 保護(hù)發(fā)展區(qū) 保護(hù)發(fā)展區(qū)在生態(tài)保護(hù)與建設(shè)方面具有特殊重要的戰(zhàn)略地位，除海洋發(fā)展區(qū)外僅余青藏區(qū)，青藏區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，重度和極度脆弱區(qū)占85.27%，中度脆弱區(qū)占13.08%，而微度和輕度脆弱區(qū)面積極少，總體處于極度和重度脆弱之間。與于伯華等研究結(jié)果[5]相似，海拔高、高寒、降水稀少、植被稀疏等是該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度極高的主要原因。

3 結(jié)論與討論

全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性呈現(xiàn)東部和中部地區(qū)以微度和輕度脆弱區(qū)為主，西部地區(qū)以中度、重度和極度脆弱區(qū)為主的特點(diǎn)，全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃中優(yōu)化發(fā)展區(qū)、適度發(fā)展區(qū)和保護(hù)發(fā)展區(qū)分區(qū)與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱等級(jí)相匹配。本研究在分析農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性影響因素的基礎(chǔ)上，以農(nóng)業(yè)生態(tài)敏感性、農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)力和農(nóng)業(yè)生態(tài)干擾性為準(zhǔn)則，綜合自然和人文因子，篩選設(shè)計(jì)9個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和16個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱度及其空間分布特征，評(píng)價(jià)分析結(jié)果與實(shí)際情況基本相符，說(shuō)明該指標(biāo)體系可用于評(píng)價(jià)全國(guó)范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱狀態(tài)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，在實(shí)踐中可能還有其他指標(biāo)，特別是不同層次或不同類型的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，在選取指標(biāo)、度量方法與度量標(biāo)準(zhǔn)上存在一定的差異，可根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

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