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    農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)過程的資源影響分析

    2011-02-28 08:36:00以河北省邢臺市為例
    水科學(xué)與工程技術(shù) 2011年3期
    關(guān)鍵詞:資源農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

    ——以河北省邢臺市為例

    趙文雙1,姜 亮2,商彥蕊3

    (1.武警北京指揮學(xué)院,北京 100012;2.武警北京總隊,北京 100020;3.河北師范大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,石家莊 050016)

    農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)過程的資源影響分析

    ——以河北省邢臺市為例

    趙文雙1,姜 亮2,商彥蕊3

    (1.武警北京指揮學(xué)院,北京 100012;2.武警北京總隊,北京 100020;3.河北師范大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,石家莊 050016)

    水資源和社會資源是影響區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)災(zāi)后恢復(fù)的主要因素。以河北省邢臺市為例,利用對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較的方法,通過分析水資源和社會資源對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)恢復(fù)過程中的作用及影響,提出了恢復(fù)過程中資源利用的優(yōu)化方式。認(rèn)為在旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)中科學(xué)合理地利用各種資源,采取綜合減災(zāi)策略,達(dá)到各種資源投入的平衡,是實現(xiàn)和諧減災(zāi)的重要途徑。

    旱災(zāi)系統(tǒng);恢復(fù)性;影響分析;綜合減災(zāi)策略

    邢臺市位于華北平原西部邊緣,自西向東為山地、丘陵、平原,地形類型完整,屬溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)。邢臺市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受干旱影響嚴(yán)重,近20a來,年平均干旱成災(zāi)面積約占災(zāi)害總成災(zāi)面積的70%。以邢臺市為例對研究灌溉區(qū)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)過程的資源影響具有一定的代表性。

    1 水資源對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)的影響及優(yōu)化

    1.1 水資源的影響分析

    灌溉水資源量是旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)過程的重要影響因素。灌溉是滿足農(nóng)作物生長需要、保證作物產(chǎn)量的主要途徑,農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)過程中,對水資源的合理有效利用,是科學(xué)綜合減災(zāi)的關(guān)鍵。

    灌溉能力是影響農(nóng)業(yè)系統(tǒng)恢復(fù)的主要因素之一。由邢臺市各縣綜合灌溉能力與平均灌溉能力的比較圖(如圖1)可以看出,地處山丘區(qū)的邢臺縣、臨城縣、內(nèi)丘縣和沙河市中,沙河市綜合灌溉能力高于全市平均水平,其他3縣明顯低于平均水平;而13個平原縣中的8個縣高于平均水平,約超出區(qū)域總數(shù)的89%。由此可見,平原地區(qū)的灌溉能力明顯高于山丘地區(qū),平原地區(qū)開發(fā)水利工程和利用灌溉設(shè)備較便利,開采地下水相對容易。

    圖1 邢臺市各縣綜合灌溉與平均灌溉能力比較圖

    但是,綜合灌溉能力與區(qū)域旱災(zāi)恢復(fù)性之間不存在正相關(guān)關(guān)系。第1個恢復(fù)評價期評價中(如圖2),柏鄉(xiāng)、任縣和寧晉是恢復(fù)性值最低的縣域,隆堯、南和、清河和臨西的恢復(fù)性值也較低,而此7縣區(qū)的綜合灌溉能力均高于平均灌溉能力;第2個恢復(fù)評價期的評價中(如圖3),柏鄉(xiāng)、南和、寧晉仍是整個邢臺市恢復(fù)性評價值較低區(qū)域,而在綜合灌溉能力較差的8個區(qū)域中,有臨城、巨鹿、新河、廣宗、平鄉(xiāng)5個縣區(qū)的恢復(fù)性評價值較高。由此可見,綜合灌溉能力強(qiáng),反而恢復(fù)性值相對較低。

    圖2 第1個恢復(fù)評價期(1997~1998年)邢臺市農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)性評價圖

    圖3 第2個恢復(fù)評價期(2002~2003年)邢臺市農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)性評價圖

    邢臺市農(nóng)業(yè)灌溉用水很大程度上依賴于對地下水資源的過度開采,破壞了資源平衡,制約了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,直接影響到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的災(zāi)后恢復(fù)過程。邢臺市位于溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū),地表水資源不足,往往難以滿足作物需水,因此地下水成為灌溉的主要來源。1990~2010年,邢臺市地下水灌溉占農(nóng)業(yè)灌溉用水的75%以上,其中,1993年達(dá)到95%以上。地下水常年過度利用,又缺乏及時補(bǔ)給,造成地下水環(huán)境失衡。農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)性指數(shù)與地下水超采程度呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系(如圖4),相關(guān)系數(shù)約為-0.7,地下水超采嚴(yán)重的區(qū)域,恢復(fù)性指數(shù)低(如地下水超采嚴(yán)重的柏鄉(xiāng)、隆堯和寧晉),而超采程度較輕的巨鹿和臨西,恢復(fù)性值較高。

    圖4 地下水超采程度與農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)性值關(guān)系圖

    由以上分析可知,超采地下水進(jìn)行灌溉,雖然短期內(nèi)可以在一定程度上緩解旱情,但從較長時間尺度上考慮,則削弱了農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)并破壞了區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,使區(qū)域水資源壓力持續(xù)累積,長此以往將導(dǎo)致農(nóng)業(yè)系統(tǒng)環(huán)境的逆向演化,使農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險系數(shù)增大。因此,傳統(tǒng)的竭澤而漁的灌溉方式已不能適應(yīng)人與自然和諧發(fā)展的要求,不應(yīng)一味強(qiáng)調(diào)區(qū)域灌溉能力,忽略農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的整體平衡與協(xié)調(diào),而應(yīng)調(diào)整水資源利用方式,因地制宜,根據(jù)區(qū)域水環(huán)境和生態(tài)狀況,進(jìn)行科學(xué)灌溉,實現(xiàn)和諧減災(zāi)。

    1.2 水資源利用方式的優(yōu)化

    水資源利用方式優(yōu)化的主要指導(dǎo)思想是:充分考慮農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和水資源承載力,調(diào)整人們在旱災(zāi)發(fā)生后的行為,合理灌溉、科學(xué)減災(zāi),發(fā)揮資源的最大效益。

    旱災(zāi)的發(fā)生是由于作物生長需水與實際供水不平衡造成的。灌溉區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)生旱災(zāi)后可通過地下水灌溉緩解旱情,平衡水資源供需關(guān)系。然而我國大部分灌區(qū)普遍存在地下水超采問題,在旱災(zāi)發(fā)生后,只考慮滿足農(nóng)作物生長需水,忽略因地下水超采帶來的資源環(huán)境負(fù)效應(yīng),致使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的逆向演化,加大了系統(tǒng)應(yīng)對旱災(zāi)的脆弱性,加劇了旱災(zāi)風(fēng)險。因此需兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系,科學(xué)決策,在取得最大的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)效益的同時付出最小的資源環(huán)境代價。

    式中:ρx為水箱體材料密度;Vx為水箱體材料體積;Lxo為水箱體重心到鉸接軸中心的距離;φx為水箱體重心到鉸接軸中心連線與水平方向夾角;φf為水箱體所受浮力重心到鉸接軸中心連線與水平方向夾角.

    鑒于地下水資源環(huán)境現(xiàn)狀認(rèn)為:

    (1)根據(jù)區(qū)域地形建設(shè)水庫或蓄水池,是有效存儲地表水、優(yōu)化水資源利用方式的重要途徑。水庫和蓄水池可將雨季降水有效儲存,在一定程度上規(guī)避由季節(jié)性降水不平衡造成的旱災(zāi)風(fēng)險,還可以改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,有利于動植物生存生長,保證生物多樣性,提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)抵抗旱災(zāi)風(fēng)險的能力。

    (2)渠系防滲和節(jié)水灌溉是提高水資源利用效率的重要保證。不僅可以有效緩解旱災(zāi),促進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的恢復(fù),而且能夠節(jié)約水資源,充實生活和生態(tài)用水。

    (3)改良作物品種和種植結(jié)構(gòu),是減少農(nóng)作物需水量的主要方式。通過降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源量的需求,從根本上緩解供需矛盾,從較長時間尺度上提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的旱災(zāi)恢復(fù)性。

    單純依靠水資源利用優(yōu)化的方式緩解農(nóng)業(yè)旱災(zāi),不能完全解決農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)的整體恢復(fù),應(yīng)采取綜合減災(zāi)策略[2],通過資源與社會行為綜合調(diào)控,降低系統(tǒng)風(fēng)險,提高系統(tǒng)恢復(fù)能力。

    2 社會資源對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)的影響及優(yōu)化

    2.1 社會資源對旱災(zāi)恢復(fù)過程的影響分析

    自然災(zāi)害是自然界與人類社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物,其既具有自然屬性又具有社會屬性[3]。農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)條件、區(qū)域人口狀況、農(nóng)業(yè)技術(shù)、農(nóng)業(yè)政策等是影響農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)的社會因素。

    農(nóng)戶在滿足生活基本需求的基礎(chǔ)上,根據(jù)其經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行恢復(fù)生產(chǎn)和抵御災(zāi)害投入。對一個區(qū)域來說,人均純收入越高,用于農(nóng)業(yè)投入資金越多,減災(zāi)的積極性也就越高,農(nóng)業(yè)旱災(zāi)恢復(fù)能力越強(qiáng)。同時,影響農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)的因素還有農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)儲備,它關(guān)系著農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的恢復(fù)速度和恢復(fù)程度,而且農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)儲備對旱災(zāi)恢復(fù)過程的影響具有持續(xù)性和累積性,是農(nóng)戶對抵御旱災(zāi)風(fēng)險,維持農(nóng)業(yè)生活的根本保證。

    由表1看出,戶均年收入平原地區(qū)最高,為16761元/a;人均收入平原地區(qū)最高,為3898元/a;而農(nóng)業(yè)收入占總收入的比例最低,為42.4%;人均支出平原地區(qū)最高,為2474元,丘陵地區(qū)次之,山區(qū)最低。農(nóng)戶人均收入可反映地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平,計算得出農(nóng)戶人均收入水平同農(nóng)業(yè)恢復(fù)性之間的相關(guān)性系數(shù)約為0.78,呈現(xiàn)出較為明顯的正相關(guān)關(guān)系。因此,區(qū)域人均收入可影響農(nóng)業(yè)生活系統(tǒng)的恢復(fù)。戶均農(nóng)業(yè)收入、人均收入、人均支出和農(nóng)業(yè)支出均呈現(xiàn)出由平原、丘陵地、山區(qū)依次減少的趨勢,與不同地形區(qū)域的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)旱災(zāi)恢復(fù)性值的空間分布一致。

    表1 分地形區(qū)農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)狀況 單位:元/a

    農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)支出構(gòu)成可影射出在農(nóng)業(yè)旱災(zāi)發(fā)生后農(nóng)民對旱災(zāi)恢復(fù)行為的積極程度。從分地形農(nóng)民支出構(gòu)成 (如圖5)可知,平原地區(qū)農(nóng)業(yè)支出最高,丘陵與山地相近。通過實地調(diào)查,平原農(nóng)戶多種經(jīng)營主要是運輸、食品加工等行業(yè),具有較為穩(wěn)定和多樣的收入來源;由于自然條件和地形的限制,丘陵地區(qū)多種經(jīng)營投入比重較低,主要來源于外出打工收入;而山區(qū)農(nóng)戶人均耕地少,收入較為單一。在農(nóng)業(yè)旱災(zāi)發(fā)生時,平原地區(qū)農(nóng)戶會采取一定措施來加大對旱災(zāi)恢復(fù)的投入,而且由于其生產(chǎn)的多樣性和收入水平較高,也有相對較強(qiáng)的實力進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的恢復(fù)。

    圖5 邢臺市分地形農(nóng)民經(jīng)濟(jì)支出構(gòu)成圖

    區(qū)域平均教育水平和科技投入也影響農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的恢復(fù)能力。接受教育能夠使農(nóng)戶意識到減災(zāi)行為對旱災(zāi)恢復(fù)的重要意義,從而愿意采取一定的資源、技術(shù)投入,選擇較為科學(xué)的耕作方式。節(jié)水灌溉技術(shù)和農(nóng)田管理技術(shù)可降低旱災(zāi)風(fēng)險,提高減災(zāi)效率。

    2.2 社會資源投入驅(qū)動優(yōu)化

    恢復(fù)性本質(zhì)上要求團(tuán)體和社會具有在提高穩(wěn)定性范圍內(nèi)的自我調(diào)節(jié)、管理資源和制定決策的能力[4]。社會資源對旱災(zāi)系統(tǒng)的影響體系,是在旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)過程中,由層遞擴(kuò)展的空間尺度及連續(xù)延展的時間尺度上各要素融合而成。因此,社會資源在恢復(fù)過程中難以按照時間或空間尺度分界,是一個復(fù)雜的體系,可按照旱災(zāi)承災(zāi)體范圍大小進(jìn)行社會資源的優(yōu)化分析。

    2.2.1 基于農(nóng)戶的社會資源優(yōu)化

    其主要受到農(nóng)戶可支配收入、收入結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、經(jīng)驗和受教育程度影響。旱災(zāi)發(fā)生后,在采取合理灌溉仍不能恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活的情況下,為減輕旱災(zāi)帶來的損失,農(nóng)戶可改變收入結(jié)構(gòu)、從單一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多元經(jīng)營,提高應(yīng)對災(zāi)害風(fēng)險的能力。農(nóng)戶的技術(shù)水平和經(jīng)驗則在很大程度上決定了旱災(zāi)發(fā)生后,農(nóng)戶可能采取何種行為來適應(yīng)災(zāi)害、恢復(fù)旱災(zāi)系統(tǒng)。技術(shù)水平高、生產(chǎn)經(jīng)驗足的農(nóng)戶更容易接受新品種或新種植結(jié)構(gòu),也更容易在旱災(zāi)發(fā)生后合理灌溉、利用節(jié)水設(shè)施緩解災(zāi)害影響。而受教育程度較高的農(nóng)戶更愿意采取系統(tǒng)的、科學(xué)的減災(zāi)方式,能夠全面、協(xié)調(diào)地兼顧資源和生產(chǎn)的關(guān)系,能夠兼顧眼前利益和長遠(yuǎn)利益。因此,應(yīng)鼓勵農(nóng)戶多種經(jīng)營、普及農(nóng)業(yè)技術(shù)、提高農(nóng)民受教育水平,從短時間尺度到較長時間尺度上加強(qiáng)農(nóng)戶的恢復(fù)能力。

    2.2.2 基于地方和區(qū)域的社會資源優(yōu)化

    其強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)政策、保險、經(jīng)濟(jì)水平等農(nóng)業(yè)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)的社會環(huán)境保障。合理的農(nóng)業(yè)政策不僅能夠鼓勵農(nóng)民在旱災(zāi)發(fā)生后采取積極的行動應(yīng)對,而且可推動農(nóng)業(yè)技術(shù)、農(nóng)業(yè)設(shè)施、灌溉水利的建設(shè)和發(fā)展,從根本上影響農(nóng)戶的恢復(fù)水平。大力發(fā)展農(nóng)業(yè)保險,可有效降低旱災(zāi)對農(nóng)業(yè)生活的打擊程度,同時能夠提高農(nóng)戶嘗試新品種、更新種植結(jié)構(gòu)、多種經(jīng)營的積極性,轉(zhuǎn)移旱災(zāi)風(fēng)險,從較長時間尺度上減少農(nóng)業(yè)系統(tǒng)應(yīng)對旱災(zāi)的脆弱性。地區(qū)經(jīng)濟(jì)多元化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高,提高增加農(nóng)業(yè)投入,推動農(nóng)業(yè)科技普及、保證教育投入增長,為人力資本的積累奠定基礎(chǔ)。同時大型水利設(shè)施建設(shè)在大范圍地域空間內(nèi)對水資源進(jìn)行再分配[5],緩解區(qū)域旱災(zāi)災(zāi)情。

    3 綜合減災(zāi)策略與和諧減災(zāi)

    綜合減災(zāi)策略是在旱災(zāi)恢復(fù)過程中,協(xié)調(diào)農(nóng)戶、地區(qū)、區(qū)域等不同承災(zāi)體對資源支配的行為,合理配置自然資源與社會資源,兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的短期效益和農(nóng)業(yè)生態(tài)資源的長期效應(yīng),利用科學(xué)減災(zāi)方式實現(xiàn)水資源、社會資源利用的優(yōu)化。其主旨是保證農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。災(zāi)害發(fā)生后,各承災(zāi)體響應(yīng)行為的目的是趨利避害,但實際效果卻因響應(yīng)行為是否得當(dāng)而大不相同[6]。若仍采取傳統(tǒng)的單一的減災(zāi)方式,或局限于依賴灌溉,單純強(qiáng)調(diào)水利工程建設(shè),最大限度開采和利用水資源來緩解旱災(zāi),雖然可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的短期恢復(fù),但是卻破壞了農(nóng)業(yè)資源環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào),旱災(zāi)脆弱性不斷累積,引發(fā)水土流失和生態(tài)退化等風(fēng)險。因此,采取綜合性、系統(tǒng)性的旱災(zāi)減災(zāi)策略,不僅能夠提高系統(tǒng)的整體恢復(fù)水平和抵御風(fēng)險能力,降低農(nóng)業(yè)系統(tǒng)脆弱性,而且能保證使可持續(xù)發(fā)展在一個比較穩(wěn)固的平臺上展開[7]。

    綜合減災(zāi)策略應(yīng)通過優(yōu)化水資源投入、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營投入、農(nóng)業(yè)科技、環(huán)境代價等多種因素,采取多種措施實現(xiàn)。包括:按照農(nóng)作物適水性原則,調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和改良作物品種;推廣節(jié)水灌溉知識和技術(shù);倡導(dǎo)生態(tài)農(nóng)業(yè);培訓(xùn)農(nóng)民種植技術(shù);增加非農(nóng)項目開發(fā);加強(qiáng)水資源綜合管理;完善農(nóng)業(yè)災(zāi)害保險;制定農(nóng)業(yè)資助、救助和整治政策等。

    和諧減災(zāi)是通過綜合減災(zāi)策略,實現(xiàn)減輕旱災(zāi)損失、恢復(fù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)功能,同時保證資源與環(huán)境的可持續(xù)利用,達(dá)到人類生產(chǎn)生活與自然的和諧,是建設(shè)和諧社會的重要組成部分,也是對綜合減災(zāi)的更高要求。為保證生態(tài)與社會經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展,需減少收益或增加投資,以短期的損失換取長遠(yuǎn)利益,調(diào)和農(nóng)戶生產(chǎn)生活與自然資源的矛盾,調(diào)和各部門利益之間的矛盾,做到“和”;同時應(yīng)協(xié)調(diào)各部門各層級在災(zāi)害恢復(fù)過程中步調(diào)一致、科學(xué)有序地進(jìn)行,做到“諧”,從而實現(xiàn)旱災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)的理想狀態(tài)。

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    [7]中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中國地理學(xué)會.2006~2007地理科學(xué)學(xué)科發(fā)展報告[D].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,2007.

    Analyses of Resources Influence of Agricultural Drought Restoration Process——Taking Xingtai City of Hebei Province as an Example

    ZHAO Wen-shuang1,JIANG Liang2,SHANG Yan-rui3
    (1.Beijing Command Academy of People’s Armed Police Force,Beijing 100012, China;
    2.People’s Armed Police Force of Beijing,Beijing 100020, China;
    3.Hebei Normal University Resources and Environment Department, Shijiazhuang 050016; China)

    Taking the Xingtai City as an example,the paper analyses the driving for resilience to drought mainly comes from water resources and social resource,which carried out by the adjusting mode and ratio by human beings when using kinds of resources.The notion of driving balance was taken out,and strategies of agricultural drought disaster reduction should be instructed by the notion of integrated risk management,and it is necessary to carry out the integrated disaster reduction pattern instead of the traditional ways.

    drought system;restoring ability;influence analysis;integrated disaster reduction pattern

    X43;P338+.6

    A

    1672-9900(2011)03-0024-03

    2011-04-21

    國家自然科學(xué)基金項目(40671003)

    趙文雙(1982—),女(漢族),河北滄州人,助教,主要從事地理學(xué)教育工作,(Tel)13811692241。

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