劉 銳,李 濤

(1.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.巢湖學(xué)院旅游管理學(xué)院，安徽 合肥 238000；3.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101)

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)地球環(huán)境有非常重要的生態(tài)服務(wù)功能，經(jīng)過人類長期干預(yù)，耕地生態(tài)系統(tǒng)逐漸演變?yōu)楦叨锐詈系淖匀?社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)[1-2]。隨著耕地開發(fā)進(jìn)程的深入，出現(xiàn)了耕地資源的數(shù)量降低、耕地的投入產(chǎn)出效率偏低和耕地周圍的生態(tài)環(huán)境惡化等一系列影響耕地生態(tài)安全的問題[3]。因此，科學(xué)準(zhǔn)確地開展區(qū)域耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)，優(yōu)化區(qū)域耕地生態(tài)安全的改善路徑，對(duì)于提高耕地利用效率、支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境及實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有較高的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義[4]。通過梳理已有相關(guān)文獻(xiàn)，耕地生態(tài)安全研究主要涉及如下方面：(1)從不同角度和不同尺度對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。張?jiān)斄x[5]、吳大放[6]、聶艷[7]、郭榮中[8]等分別對(duì)河北省肥鄉(xiāng)縣、廣州市、湖北省、長株潭地區(qū)等進(jìn)行了研究。(2)依據(jù)可持續(xù)發(fā)展理論，注重從多維度視角構(gòu)建耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。張?jiān)斄x[5]、聶艷[7]等以自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等要素分別對(duì)河北省肥鄉(xiāng)縣、湖北省耕地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)；賈書楠[9]、張銳[10]、李政[11]等分別基于能值理論、PSR模型、DPSIR模型構(gòu)建耕地生態(tài)安全指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。(3)運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法定量化反映耕地生態(tài)安全狀態(tài)，形成較為系統(tǒng)的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究方法。主要包括量子遺傳投影尋蹤模型[7]、熵權(quán)物元模型[5]、改進(jìn)生態(tài)足跡模型[12]、熵權(quán)TOPSIS法[11]、耗散結(jié)構(gòu)理論[13]、集對(duì)分析法[14]等方法。(4)耕地生態(tài)安全影響因素與調(diào)控策略。國內(nèi)學(xué)者對(duì)耕地生態(tài)安全影響因素的研究大多從單一視角出發(fā)，缺乏全面性和系統(tǒng)性，且注重理論分析，缺乏實(shí)證分析[15-16]。因此，以耕地生態(tài)安全作為耕地資源可持續(xù)利用研究的切入視角，對(duì)評(píng)價(jià)不同時(shí)空尺度和研究對(duì)象均具代表性。耕地生態(tài)安全研究是復(fù)雜、系統(tǒng)的科學(xué)問題，然而，耕地生態(tài)安全研究存在指標(biāo)權(quán)重確定的主觀性和框架模型設(shè)置包容性不足等問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)與完善。一方面，運(yùn)用熵權(quán)法可以根據(jù)指標(biāo)間的離散程度來確定權(quán)重，避免了權(quán)重確定的主觀性，在一定程度上改善和提高了評(píng)價(jià)的質(zhì)量；另一方面，PSR概念模型從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)角度綜合測(cè)度不同系統(tǒng)對(duì)耕地生態(tài)系統(tǒng)的反應(yīng)與響應(yīng)結(jié)果并整合為耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型，可更加客觀、準(zhǔn)確地反映西北地區(qū)耕地生態(tài)安全特征及形成過程。鑒于此，基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)(PSR)模型，在構(gòu)建耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，運(yùn)用熵權(quán)法和集對(duì)分析理論，建立耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型，對(duì)西北地區(qū)耕地生態(tài)安全水平和障礙因子進(jìn)行差異比較分析，旨在為耕地生態(tài)安全評(píng)估提供一種新思路，也為西北地區(qū)合理利用耕地資源及保護(hù)生態(tài)安全提供理論和技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

中國西北地區(qū)屬溫帶大陸性氣候，為資源型缺水區(qū)，光熱資源豐富，干燥少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，晝夜溫差大，植被覆蓋稀疏，主要以草原、荒漠為主。該區(qū)域位于大興安嶺以西，長城和昆侖山—阿爾金山—六盤水以北，介于31°32′～49°10′N，73°15′～111°15′E之間，包括青海省、甘肅省、陜西省、寧夏回族自治區(qū)和新疆維吾爾自治區(qū)，總面積達(dá)310萬km2，約占全國總面積的32.3%。西北地區(qū)由于所處地理位置特殊，不僅是全球氣候變化響應(yīng)最敏感的地帶、生態(tài)環(huán)境變化最脆弱的地區(qū)[17]，也是我國耕地資源富集的地區(qū)。當(dāng)前耕地已成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要約束性稀缺資源，因此研究西北地區(qū)耕地生態(tài)安全對(duì)實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要實(shí)踐意義[3]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

文中采用的數(shù)據(jù)主要來源于2003、2009和2017年的《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》、《甘肅統(tǒng)計(jì)年鑒》、《寧夏統(tǒng)計(jì)年鑒》、《青海統(tǒng)計(jì)年鑒》和《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》等并整理計(jì)算得到。

2 研究方法

2.1 集對(duì)分析法

集對(duì)分析法是通過結(jié)合確定性和非確定性問題以進(jìn)行同異反定量分析的方法[18]。本研究運(yùn)用集對(duì)分析方法計(jì)算耕地生態(tài)安全指數(shù)，將具有緊密聯(lián)系的2個(gè)集合看成一個(gè)集對(duì)，通過引入同異反聯(lián)系度來分析集合之間的聯(lián)系程度，以便統(tǒng)一處理隨機(jī)、模糊、中介和信息不完全所致的不確定性[19]。具體公式表示如下：

μ=a+bi+cj

(1)

式中，μ表示2個(gè)集合之間的同異反聯(lián)系度，a、b、c分別表示同一度、差異度和對(duì)立度，且滿足歸一化條件a+b+c=1；i、j分別為差異度系數(shù)和對(duì)立度系數(shù)，i∈[-1,1]，j一般情況下取-1[20]。同一度和差異度主要用來描述集合之間的確定性關(guān)系，差異度主要用來描述其不確定性關(guān)系。

根據(jù)集對(duì)分析基本原理，設(shè)西北地區(qū)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為集合A，耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)為集合B。設(shè)Im代表要素層評(píng)價(jià)指標(biāo)，Imq代表指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)，Imq的觀測(cè)值為tmq。評(píng)價(jià)等級(jí)為五級(jí)，有4個(gè)臨界值分別表示為amq1、amq2、amq3、amq4，從而可以建立指標(biāo)層、要素層和目標(biāo)層的耕地生態(tài)安全復(fù)雜系統(tǒng)評(píng)價(jià)的五元聯(lián)系數(shù)，并通過均分原則確定耕地生態(tài)安全等級(jí)[21-22]。具體步驟如下：

(1)指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)五元聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式

耕地生態(tài)安全指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)Imq的五元聯(lián)系數(shù)為：

μmq=rmq1+rmq2i1+rmq3i2+rmq4i3+rmq5j

(2)

式中，rmql∈[0,1]是指標(biāo)層指標(biāo)Imq相對(duì)于評(píng)價(jià)等級(jí)Bl的聯(lián)系度分量；μmq為指標(biāo)層指標(biāo)Imq的五元聯(lián)系數(shù)，其計(jì)算公式如表1。

(2)要素層和目標(biāo)層的五元聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式

要素層綜合評(píng)價(jià)五元聯(lián)系數(shù)為：

μm=rm1+rm2i1+rm3i2+rm4i3+rm5j

(3)

(4)

式中，μm為要素層評(píng)價(jià)指標(biāo)Im的五元聯(lián)系數(shù)；ωmq為要素層評(píng)價(jià)指標(biāo)Im的權(quán)重；km為素層評(píng)價(jià)指標(biāo)Im包含的指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)Imq的個(gè)數(shù)。

表1 指標(biāo)層指標(biāo)Imq的綜合評(píng)價(jià)五元聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式

目標(biāo)層綜合評(píng)價(jià)五元聯(lián)系數(shù)為：

μ=r1+r2i1+r3i2+r4i3+r5j

(5)

(6)

式中，μ為目標(biāo)層的五元聯(lián)系數(shù)；ωm為指標(biāo)Im的權(quán)重；i1，i2，i3表示安全等級(jí)的不確定性差異度系數(shù)，j=-1，為對(duì)立度系數(shù)?？傮w評(píng)價(jià)聯(lián)系數(shù)隨著耕地生態(tài)安全狀況不斷好轉(zhuǎn)而不斷發(fā)展變化。

(3)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)各級(jí)指標(biāo)的五元聯(lián)系數(shù)主值

根據(jù)公式(6)，由于μ∈[-1,1]，按照“均分原則”，將[-1,1]區(qū)間4等分得4個(gè)子區(qū)間，當(dāng)i1，i2，i3從左至右依次取i1=0.5，i2=0，i3=-0.5及j=-1時(shí)，可得五元聯(lián)系數(shù)主值的主值μ=r1+r2i1+r3i2+r4i3+r5j。

(4)耕地生態(tài)安全的評(píng)價(jià)等級(jí)確定

根據(jù)“均分原則”，將[-1,1]區(qū)間分為5等分，分別為(0.6～1.0)、(0.2～0.6)、(-0.2～0.2)、(-0.6～-0.2)、(-1.0～-0.6)，該5個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)依次為“安全”、“較安全”、“臨界安全”、“較不安全”、“不安全”。將得出的μ值與各個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的區(qū)間范圍進(jìn)行對(duì)比，得到耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)，μ值越大，說明評(píng)價(jià)等級(jí)越高，耕地生態(tài)安全狀況越好[14，23-24]。

2.2 熵權(quán)法

2.3 障礙因素診斷

通過因子貢獻(xiàn)度、指標(biāo)偏離度和障礙度三個(gè)指標(biāo)診斷阻礙耕地生態(tài)安全的障礙因子及其影響程度大小。因子貢獻(xiàn)度(Yn)表示因子對(duì)總目標(biāo)的貢獻(xiàn)度；指標(biāo)偏離度(Pn)表示單項(xiàng)指標(biāo)與最大目標(biāo)之間的差距設(shè)為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值與1之間的差距；障礙度(an)表示指標(biāo)n對(duì)耕地生態(tài)安全的影響[26]。其計(jì)算公式為：

(7)

(8)

3 結(jié)果與分析

3.1 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

耕地生態(tài)安全是指一定時(shí)空尺度背景下，耕地生態(tài)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)維持其正常功能結(jié)構(gòu)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展而應(yīng)達(dá)到的一種狀態(tài)[27]。耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的目標(biāo)是全面掌握耕地生態(tài)安全狀況，揭示影響耕地生態(tài)安全的限制性因素，評(píng)估耕地生態(tài)安全水平，為耕地可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。壓力(Pressure)—狀態(tài)(State)—響應(yīng)(Response)模型是由聯(lián)合國OECD和UNEP共同提出，目前該模型被廣泛應(yīng)用于人地關(guān)系、資源利用與可持續(xù)發(fā)展等研究領(lǐng)域[28]。本研究借鑒PSR概念模型作為耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基本框架，耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架由3個(gè)層次構(gòu)成，即目標(biāo)層、要素層和指標(biāo)層。目標(biāo)層反映耕地生態(tài)安全的總體態(tài)勢(shì)和總體效果，要素層是診斷生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)性、剖析人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境之間內(nèi)在的因果關(guān)系，指標(biāo)層是評(píng)價(jià)耕地生態(tài)安全水平的具體量度。依據(jù)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基本框架，遵循科學(xué)性、主導(dǎo)性、區(qū)域性、可測(cè)度性和動(dòng)態(tài)性等原則，在借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上[5-10]，遴選基于PSR模型的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表2)。各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其涵義為：x1～x6為壓力指標(biāo)，表征人口增長、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展給耕地生態(tài)系統(tǒng)帶來一定的壓力。其中：x1人均耕地面積=耕地面積/總?cè)丝?x2單位耕地化肥負(fù)荷=化肥施用量/耕地面積；x3單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷=農(nóng)藥施用量/耕地面積；x4土地墾殖率=耕地面積/土地面積；x5人口密度=總?cè)丝?土地面積；x6城市化水平=城鎮(zhèn)人口/總?cè)丝?；x7～x11為狀態(tài)指標(biāo)，表征人類不斷開發(fā)利用土地資源，通過人類活動(dòng)向耕地生態(tài)系統(tǒng)排放污染，改變了耕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。其中，x7森林覆蓋率=森林面積/土地面積；x8單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平=農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力/耕地面積;x9災(zāi)害指數(shù)=成災(zāi)面積/農(nóng)作物播種面積;x10單位耕地糧食產(chǎn)量糧食總產(chǎn)量/耕地面積;x11人均水資源量=水資源總量/總?cè)丝冢粁12～x16為響應(yīng)指標(biāo)，表征耕地生態(tài)系統(tǒng)在壓力條件下對(duì)原有狀態(tài)的反應(yīng)并反饋人類社會(huì)的過程，在此基礎(chǔ)上，人類通過政策、環(huán)保投入等措施進(jìn)行響應(yīng)，從而改善耕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。其中，x12灌溉保證率=耕地有效灌溉面積/耕地面積；x13第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重=第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值/GDP；x14農(nóng)民人均純收入=農(nóng)民純收入/農(nóng)村人口；x15農(nóng)業(yè)從業(yè)人員投入=農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量/耕地面積；x16環(huán)保污染治理投資占GDP比重=環(huán)保污染治理投資額/GDP。

耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定，為科學(xué)合理地反映西北地區(qū)耕地生態(tài)系統(tǒng)的安全狀況，通過參考國家、行業(yè)及國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并借鑒前人的研究成果[14,29-31]將耕地生態(tài)安全評(píng)級(jí)指標(biāo)劃分為5級(jí)，即安全、較安全、臨界安全、較不安全、不安全。具體標(biāo)準(zhǔn)見表3。

3.2 西北地區(qū)耕地生態(tài)安全狀況分析

在分析西北地區(qū)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值(表2)，依據(jù)集對(duì)分析原理，計(jì)算耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)聯(lián)系數(shù)主值，并確定安全等級(jí)(表4)。由表4可知，2002年西北地區(qū)耕地生態(tài)安全聯(lián)系數(shù)主值均小于0.2，安全等級(jí)均為“臨界安全”，2008年新疆、甘肅、寧夏安全等級(jí)較2002年沒有發(fā)生變化，青海、陜西聯(lián)系數(shù)主值分別為0.2334、0.2019，接近“較安全”等級(jí)下限，2016年新疆安全等級(jí)較2008年出現(xiàn)較大幅度提升，聯(lián)系數(shù)主值由0.0499提升為0.2692，安全等級(jí)提升為“較安全”，甘肅、寧夏聯(lián)系數(shù)主值較2008年略微增加，但安全等級(jí)未發(fā)生改變，仍然處于“臨界安全”等級(jí)，而青海、陜西聯(lián)系數(shù)主值出現(xiàn)微降微升的狀態(tài)，安全等級(jí)仍然為“較安全”。從各省耕地生態(tài)安全的時(shí)序變化來看，2002—2016年期間，甘肅、寧夏安全等級(jí)一直處于“臨界安全”，青海、陜西安全等級(jí)處于穩(wěn)步提升狀態(tài)，由2002年的“臨界安全”提升為2008年和2016年的“較安全”等級(jí)，新疆則在2008年后安全狀況有所提升，由之前的“臨界安全”提升為“較安全”等級(jí)。

表2 西北地區(qū)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表3 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4 西北地區(qū)2002—2016年目標(biāo)層的五元聯(lián)系數(shù)、主值及安全等級(jí)

3.3 障礙因子診斷

運(yùn)用障礙度模型，從要素層診斷西北地區(qū)耕地生態(tài)安全障礙因子(圖1)。西北地區(qū)耕地生態(tài)安全系統(tǒng)中要素層3個(gè)指標(biāo)的安全障礙度程度與變化情況分別不同。從不同年份要素層障礙度變化情況來看，西北地區(qū)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)障礙度均值由2002年的52.434、21.296、26.270變化為2016年的38.479、44.168、17.353，壓力和響應(yīng)呈下降趨勢(shì)，而狀態(tài)呈上升趨勢(shì)。從要素層障礙度多年均值來看，2002年和2016年兩個(gè)年份西北地區(qū)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)障礙度均值分別為45.457、32.732、21.811，壓力一直是西北耕地生態(tài)安全系統(tǒng)最大的障礙因子，其次是狀態(tài)，最后是響應(yīng)。西北地區(qū)自然環(huán)境條件惡劣，要提高耕地生態(tài)安全水平，就要制定支農(nóng)政策，強(qiáng)化耕地占補(bǔ)平衡，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，改進(jìn)耕作技術(shù)，積極推進(jìn)土地整理、復(fù)墾，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)耕地質(zhì)量，協(xié)調(diào)好耕地利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。計(jì)算西北地區(qū)耕地生態(tài)安全聯(lián)系數(shù)主值與壓力、狀態(tài)、響應(yīng)障礙度的相關(guān)系數(shù)，得出2002年相關(guān)系數(shù)分別為-0.226、0.120、0.055,2016年分別為-0.830、0.851、-0.661，可見西北地區(qū)耕地生態(tài)安全水平與要素層障礙度密切相關(guān)。新疆、青海和陜西耕地生態(tài)安全等級(jí)提升一方面與壓力障礙度降低有關(guān)，另一方面與狀態(tài)障礙度大幅度增加有關(guān)，表明依賴農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)以提高土地集約化利用程度及加大土地投入以提高單位面積糧食產(chǎn)量可以顯著提高耕地生態(tài)安全水平。

根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)障礙度大小，列出2002年和2016年西北地區(qū)耕地生態(tài)安全主要障礙因子(表5)。2002年阻礙西北地區(qū)耕地生態(tài)安全水平的障礙要素主要集中在壓力、響應(yīng)方面，主要包括人均耕地面積(x1)、單位耕地化肥負(fù)荷(x2)、人口密度(x5)、城市化水平(x6)、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重(x13)、農(nóng)民人均純收入(x14)、農(nóng)業(yè)從業(yè)人員投入(x15)等；而2016年阻礙西北地區(qū)耕地生態(tài)安全水平的障礙要素主要集中在壓力、狀態(tài)方面，主要包括人均耕地面積(x1)、單位耕地化肥負(fù)荷(x2)、單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷(x3)、土地墾殖率(x4)、人口密度(x5)、災(zāi)害指數(shù)(x9)、單位耕地糧食產(chǎn)量(x10)、人均水資源量(x11)等。從單向指標(biāo)變化趨勢(shì)分析可知，新疆和青海耕地生態(tài)安全值上升的主要原因是人均水資源量的大幅度增加。陜西耕地生態(tài)安全值上升得益于農(nóng)業(yè)科研投入和環(huán)境治理投資的增加，提高了耕地生產(chǎn)率和耕地環(huán)境，但城市建成區(qū)的擴(kuò)張、固定資產(chǎn)投資的增加和水資源的短缺制約了生態(tài)安全等級(jí)提升。甘肅、寧夏耕地生態(tài)安全維持等級(jí)不變，是由于耕地?cái)?shù)量的減少和耕地質(zhì)量的下降沒有明顯改善，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)條件的落后、農(nóng)田施肥等原因致使耕地負(fù)荷嚴(yán)重，威脅生態(tài)安全。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié) 論

(1)2002—2016年西北地區(qū)耕地生態(tài)安全總體水平不斷提高，但安全等級(jí)在地區(qū)內(nèi)部存在差異，表現(xiàn)為甘肅、寧夏維持“臨界安全”等級(jí)不變，新疆、青海、陜西則由2002年的“臨界安全”升級(jí)為2016年的“較安全”等級(jí)。

圖1 2002年和2016年西北地區(qū)耕地生態(tài)安全要素層障礙度Fig.1. Obstacle values of cultivated land ecologicalelements layer security in the northwest region in 2002 and 2016

表5 2002和2016年西北地區(qū)耕地生態(tài)安全障礙因子及障礙度

(2)2002—2016年西北地區(qū)要素層障礙度變化表現(xiàn)為壓力和響應(yīng)呈下降趨勢(shì)，狀態(tài)呈上升趨勢(shì)。從2002年和2016年障礙度均值來看，影響西北地區(qū)耕地生態(tài)安全水平障礙因子排序依次為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)。新疆、青海和陜西耕地生態(tài)安全等級(jí)提升與狀態(tài)障礙度大幅度增加有關(guān)。

(3)新疆和青海耕地生態(tài)安全值上升的主要原因是人均水資源量的大幅度增加。陜西耕地生態(tài)安全值上升得益于農(nóng)業(yè)科研投入和環(huán)境治理投資的增加，提高了耕地生產(chǎn)率和耕地環(huán)境，但城市建成區(qū)的擴(kuò)張、固定資產(chǎn)投資的增加和水資源的短缺制約了生態(tài)安全等級(jí)提升。甘肅、寧夏耕地生態(tài)安全維持等級(jí)不變，是由于耕地?cái)?shù)量的減少和耕地質(zhì)量的下降沒有明顯改善，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)條件的落后、農(nóng)田施肥等原因致使耕地負(fù)荷嚴(yán)重，威脅生態(tài)安全。

4.2 建 議

耕地是糧食生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，維持耕地生態(tài)安全關(guān)系到糧食安全和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。西北地區(qū)總體耕地生態(tài)安全水平不高，結(jié)合耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表3)分析，從主要障礙因子出發(fā)提出現(xiàn)階段各地區(qū)耕地生態(tài)安全水平的提升對(duì)策。

(1)新疆要持續(xù)完善耕地可持續(xù)利用的激勵(lì)機(jī)制，積極做好防災(zāi)減災(zāi)工作。長期以來新疆積極的支農(nóng)激勵(lì)政策導(dǎo)致耕地開墾嚴(yán)重，今后應(yīng)注重在耕地資源開發(fā)利用中兼顧保護(hù)和開發(fā)。2016年新疆排名前五的耕地生態(tài)安全障礙因子中災(zāi)害指數(shù)(x9)為8.14%，位于第4安全等級(jí)，今后需要積極做好災(zāi)害預(yù)警與應(yīng)對(duì)工作，建立政府農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)政策，實(shí)現(xiàn)耕地的可持續(xù)利用。

(2)甘肅和寧夏應(yīng)著力加大農(nóng)田水利建設(shè)，積極推進(jìn)土地整理和復(fù)墾政策，加強(qiáng)耕地質(zhì)量監(jiān)控。2016年排名前五位的耕地生態(tài)安全障礙因子中土地墾殖率(x4)分別為12.62%和19.41%，位于第4和第3安全等級(jí)，人均水資源量(x11)分別為和646.40 m3·P-1和143.00 m3·P-1，均屬于第5安全等級(jí)，且寧夏單位耕地糧食產(chǎn)量(x10)生態(tài)安全為第4等級(jí)，僅為2 875.62 kg·hm-2，因此兩地區(qū)目前面臨的共性問題是耕地?cái)?shù)量的減少和人均水資源量的短缺，今后應(yīng)采取措施嚴(yán)格控制非農(nóng)占地，注重土地深度開發(fā)與集約利用，加大農(nóng)業(yè)投入力度，完善農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；針對(duì)寧夏單位耕地糧食產(chǎn)量較不安全的情況，還應(yīng)積極改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提升耕地質(zhì)量。

(3)青海應(yīng)持續(xù)加大水土保持生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目力度，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)耕地占補(bǔ)平衡。2008年以來，青海耕地生態(tài)安全屬于“較安全”等級(jí)，排名前五的障礙因子安全等級(jí)較高，均為第2等級(jí)以上，其中人均水資源量的大幅度上升是生態(tài)安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變的主要影響因素，但青海土地墾殖率(x4)為0.85%，單位耕地糧食產(chǎn)量(x10)僅為1 755.17 kg·hm-2，究其原因，青海耕地大多分布于社會(huì)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的黃河流域和湟水河兩岸，耕地占補(bǔ)平衡矛盾大，水土流失面積占比位居全國第四位，近年來通過落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)政策，持續(xù)推進(jìn)坡耕地水土流失綜合治理工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了耕地占補(bǔ)平衡，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高了糧食產(chǎn)量，增加了農(nóng)民收入。

(4)陜西應(yīng)加大農(nóng)業(yè)投入力度和農(nóng)田水利建設(shè)，改善耕地環(huán)境，提升耕地質(zhì)量。陜西排名第4的障礙因子單位耕地糧食產(chǎn)量(x10)為3 078.83 kg·hm-2，雖然高于西北其他地區(qū)，但仍然位于第4安全等級(jí)，人均水資源量(x11)位于第5安全等級(jí)，僅為713.90 m3·P-1。此外，隨著退耕還林政策的推進(jìn)、人口的增加和城市化的快速發(fā)展在一定程度上也導(dǎo)致了耕地的減少，可見退耕還林政策推進(jìn)、固定資產(chǎn)投資增加和水資源短缺制約了陜西生態(tài)安全等級(jí)提升，現(xiàn)階段應(yīng)加快土地開發(fā)與整理復(fù)墾，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，加大農(nóng)田水利建設(shè)的投入，合理開發(fā)和有效利用水資源。