耕地生態(tài)安全評價研究——以黑龍江省寧安市為例

徐 輝，雷國平，崔登攀，趙宏波

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

耕地生態(tài)安全評價研究
——以黑龍江省寧安市為例

徐 輝，雷國平，崔登攀，趙宏波

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

耕地生態(tài)安全關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展和糧食安全，以黑龍江省寧安市為研究區(qū)，從自然因素、經(jīng)濟(jì)因素和社會因素3方面構(gòu)建了影響耕地生態(tài)安全的評價指標(biāo)體系。運(yùn)用組合賦權(quán)法確定其指標(biāo)權(quán)重，采用多因素綜合評價法，對寧安市2000－2009年耕地生態(tài)安全進(jìn)行定量評價及分析。結(jié)果表明：2000－2009年寧安市耕地生態(tài)安全水平處于“較安全－敏感－風(fēng)險－敏感”的“U”型發(fā)展階段，且總體上耕地生態(tài)安全程度相對較低，其中2000－2001年寧安市的耕地生態(tài)安全處于較安全狀態(tài)，2002－2003年處于敏感水平，2004－2006年處于風(fēng)險水平，2007－2009年耕地生態(tài)安全狀況有所回升，但仍處于敏感水平。依據(jù)分析結(jié)果，提出了提高寧安市耕地生態(tài)安全水平的相關(guān)建議。

耕地生態(tài)安全；組合賦權(quán)法；評價指標(biāo)體系；綜合評價模型；寧安市

耕地資源作為最寶貴的土地資源，是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，事關(guān)糧食安全，也是影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。近年來，隨著我國人口、資源、環(huán)境之間矛盾的不斷增大，諸如耕地數(shù)量不斷減少、耕地質(zhì)量持續(xù)下降和耕地生態(tài)環(huán)境不斷惡化等影響耕地生態(tài)安全的問題變得日益突出［1－3］。

生態(tài)安全的概念最早由萊斯特·R·布朗于1977年提出［4］，一般指生物與環(huán)境的相互作用不會導(dǎo)致個體或系統(tǒng)受到侵害和破壞，從而保障生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的一種動態(tài)過程［5］。耕地生態(tài)安全是生態(tài)安全的一個重要方面，當(dāng)前國內(nèi)學(xué)者對耕地生態(tài)安全的研究主要有：趙其國［6］認(rèn)為影響耕地資源生態(tài)安全的主要因素是人口增長、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、土地利用方式以及土地利用技術(shù)水平等因素；張傳華［7］認(rèn)為地形地貌和自然災(zāi)害是影響耕地資源生態(tài)安全的重要因素，耕地生態(tài)安全是指人類賴以生存和發(fā)展的耕地資源所處的生態(tài)環(huán)境，處于一種不受或少受威脅與破壞的健康、平衡狀態(tài)；朱紅波［8－9］認(rèn)為耕地資源生態(tài)安全是指耕地資源生態(tài)系統(tǒng)處于保持自身正常功能結(jié)構(gòu)并能滿足社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要的狀態(tài)，影響因素可以分為直接、間接和社會經(jīng)濟(jì)因素。但由于研究對象的復(fù)雜性和特殊性，人們對其內(nèi)涵認(rèn)識不足，在評價指標(biāo)體系和研究方法上還沒有形成共識，多為宏觀和靜態(tài)研究，因而耕地生態(tài)安全評價研究滯后。

研究黑龍江省寧安市耕地生態(tài)安全具有極好的典型性和借鑒啟示作用，旨在為科學(xué)的評價和衡量人類活動對區(qū)域耕地生態(tài)安全的影響提供一種有效的方法和理論支持，為政府制定耕地管理政策提供依據(jù)，促進(jìn)耕地資源的可持續(xù)利用。

1 研究區(qū)概況

寧安市位于黑龍江省東南部，距哈爾濱市320 km，市轄土地總面積為35.2萬hm2，2009年全市人口44萬人，其中市屬人口37.8萬人。地區(qū)生產(chǎn)總值為43.7億元，同比增長10.6%，農(nóng)業(yè)財政支出比重為10.23%，農(nóng)民年人均純收入達(dá)到4 785元。耕地面積14.5萬hm2，其中水田、水澆地面積1.9萬hm2，旱地面積12.6萬hm2，旱地占耕地比例從2000年的87.40%下降到2009年的86.65%。近幾年，隨著寧安市社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的日益加快，耕地生態(tài)安全狀況不容樂觀，一方面，農(nóng)藥使用量、化肥施用量呈連年增加的趨勢，2009年單位耕地面積農(nóng)藥使用量為8.24kg/hm2，農(nóng)藥利用率僅為30%左右，70%殘留在耕地土壤中，對耕地資源生態(tài)安全造成嚴(yán)重威脅。化肥施用量達(dá)到130.57kg/hm2，化肥施用量的持續(xù)增加和氮肥施用量偏高等造成耕地質(zhì)量急劇退化，土壤結(jié)構(gòu)變差、土壤產(chǎn)出能力和抗災(zāi)能力明顯下降；另一方面，生活污水、工業(yè)廢水和工業(yè)廢氣排放量呈逐年增長的趨勢，在2009年達(dá)到65.38t/hm2、37.28t/hm2、28.37萬 m3/hm2，耕地受污染嚴(yán)重；同時，寧安市又受到低溫冷害、旱災(zāi)、洪澇等自然災(zāi)害的影響，加之水土流失，致使耕地生態(tài)環(huán)境惡化和地力下降。

2 資料來源與數(shù)據(jù)處理

2.1 資料來源

原始數(shù)據(jù)來源于《寧安市統(tǒng)計年鑒》（2000－2009年）、《寧安市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》（2000－2009年）、《寧安市土地利用總體規(guī)劃（2006－2020年）》、《黑龍江省統(tǒng)計年鑒》（2000－2009年）及寧安市國土部門、統(tǒng)計部門和規(guī)劃部門的相關(guān)資料。

2.2 數(shù)據(jù)處理

對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化（或標(biāo)準(zhǔn)化）處理，是評價寧安市耕地生態(tài)安全的基礎(chǔ)。指標(biāo)值越大對耕地生態(tài)安全越有利時，采用正向指標(biāo)計算公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；指標(biāo)值越小對生態(tài)安全越好時，采用負(fù)向指標(biāo)計算公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。計算公式具體為：

式中：xij——第i年第j指標(biāo)的原值；Zij——第i年第j指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；max（xj）和 min（xj）——第j指標(biāo)的最大值、最小值。

3 研究思路與方法

本文嘗試結(jié)合寧安市生態(tài)環(huán)境和土地利用結(jié)構(gòu)特點，從自然、經(jīng)濟(jì)和社會3個角度構(gòu)建耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，運(yùn)用最優(yōu)組合賦權(quán)法確定權(quán)重，建立耕地生態(tài)安全綜合評價模型，對2000－2009年寧安市耕地生態(tài)安全狀況進(jìn)行動態(tài)評價和分析，最后從耕地資源可持續(xù)利用的角度，提出提高寧安市耕地生態(tài)安全水平的對策。

3.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文認(rèn)為耕地生態(tài)安全是指在一定時間和空間尺度內(nèi)，能夠保證自然、經(jīng)濟(jì)和社會系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)作用下，耕地生態(tài)系統(tǒng)有穩(wěn)定、均衡、充裕的自然資源可供利用。結(jié)合研究區(qū)實際情況，在借鑒國內(nèi)外其他學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上［10］，依據(jù)科學(xué)性、全面性、代表性和可操作性原則，基于自然因素、經(jīng)濟(jì)因素和社會因素3方面建立影響研究區(qū)耕地生態(tài)安全的指標(biāo)體系。將評價體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個層面，其中耕地生態(tài)安全為目標(biāo)層；自然因素、經(jīng)濟(jì)因素和社會因素為準(zhǔn)則層；選取19個評價指標(biāo)為指標(biāo)層，構(gòu)建了寧安市耕地資源安全評價指標(biāo)體系（表1）。

3.2 指標(biāo)權(quán)重值確定

為了使指標(biāo)權(quán)重更能符合實際情況，本文指標(biāo)權(quán)重確定采用的是最優(yōu)組合賦權(quán)法，即將主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法相結(jié)合的綜合評價方法，該方法突破單一方法確定權(quán)重的局限，將主觀賦權(quán)法（本文采用層次分析法）和客觀賦權(quán)法（本文采用熵值法）這兩種方法所得到的權(quán)重系數(shù)按照最優(yōu)組合賦權(quán)法結(jié)合起來，客觀地反映各指標(biāo)層對目標(biāo)層的影響程度。

（1）確定主觀權(quán)重向量。層次分析法確定的指標(biāo)權(quán)重向量為：W1＝（W1，W2，…，W19）T。

（2）確定客觀權(quán)重向量。熵值法確定指標(biāo)權(quán)重向量為：W2＝（W1＊，W2＊，…，W1＊9）T。

（3）確定組合權(quán)重向量。設(shè)最優(yōu)組合權(quán)系數(shù)為：WC＝（WC1，WC2…，WC19）T；令：WC＝θ1W1＋θ2W2。

式中：θ1，θ2——組合權(quán)系數(shù)向量的線性表出系數(shù)，θ1，θ2≥0，且滿足單位化約束條件：θ21＋θ22＝1。組合權(quán)重確定的指標(biāo)權(quán)重值及標(biāo)準(zhǔn)化值如表2所示。

表1 寧安市耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

表2 綜合評價參數(shù)表

3.3 評價模型

考慮到耕地生態(tài)安全影響因素的多樣性，本研究采用多因素綜合評價的方法對寧安市耕地生態(tài)安全進(jìn)行綜合評價。即設(shè)計指標(biāo)體系、求取各指標(biāo)的權(quán)重和指標(biāo)值，然后對各指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理后，通過加權(quán)評分求取評價對象的耕地生態(tài)安全水平。其計算公式為：

式中：F——耕地生態(tài)安全水平；Wi——指標(biāo)i的綜合權(quán)重；Pi——指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)化值。

3.4 評價標(biāo)準(zhǔn)

在耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系中，每項指標(biāo)都可從不同側(cè)面反映耕地生態(tài)安全狀況，為全面反映耕地資源生態(tài)系統(tǒng)的總體安全狀況，采用綜合評價法，逐層逐項對各指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評分，得到區(qū)域耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)F如表3所示，將F取值范圍0～1分為5個區(qū)間，并依次對應(yīng)5個等級，對系統(tǒng)特征進(jìn)行描述［11］。

表3 耕地生態(tài)安全分級和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

表4 2000－2009年寧安市耕地生態(tài)安全評價值

4 評價結(jié)果與分析

根據(jù)已構(gòu)建的指標(biāo)體系和前述方法，對寧安市2000－2009年耕地生態(tài)安全的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理。通過計算，得到寧安市2000－2009年耕地生態(tài)安全的評價值（表4）。

以上數(shù)據(jù)表明，在2000－2009年寧安市耕地生態(tài)安全水平處于“較安全－敏感－風(fēng)險－敏感”的“U”型發(fā)展階段。

4.1 2000－2001年耕地生態(tài)較安全

2000－2001年由于人們的活動對耕地生態(tài)環(huán)境影響較小，雖然耕地生態(tài)環(huán)境受到一定的干擾，但是耕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尚完整，功能尚好；耕地有機(jī)質(zhì)含量較高，使土壤肥力保持在一個較高的水平；人們對耕地化肥、農(nóng)藥和農(nóng)用塑料薄膜使用量比較少，農(nóng)業(yè)污染程度低，這一時期的水土協(xié)調(diào)性好，耕地生態(tài)問題不顯著，處于較安全水平。

4.2 2002－2003年耕地生態(tài)安全處敏感水平

2002－2003年由于人口增長較快，加之年降水量的下將，旱地面積的比重增加和鹽堿化程度的提高，使得土地壓力大大提高；還有單位耕地面積農(nóng)用塑料薄膜使用量和單位耕地面積農(nóng)藥施用量都有不同程度的提高，從而導(dǎo)致耕地土壤肥力的下降。寧安市單位耕地面積農(nóng)藥施用量從2000年的3.21kg/hm2增加到2003年的3.78kg/hm2，而耕地有機(jī)質(zhì)含量從2000年的11.32%下降到2003年的10.55%?？傊?，這段時期內(nèi)受人類活動干擾，耕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有惡化趨勢，耕地污染嚴(yán)重，耕地肥力不足，土地壓力加大，生態(tài)問題顯現(xiàn)，耕地生態(tài)安全處敏感水平。

4.3 2004－2006年耕地生態(tài)安全處風(fēng)險水平

2004－2006年耕地生態(tài)環(huán)境受到較大破壞，耕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)惡化較大，功能不全，生態(tài)問題較大。這是由于在這一時期，大部分農(nóng)民加大對耕地在農(nóng)藥、化肥及農(nóng)用塑料薄膜使用量的投入，片面追求經(jīng)濟(jì)價值而忽略了耕地自身的調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致耕地內(nèi)部環(huán)境遭到破壞，農(nóng)民大多采用重產(chǎn)出、輕投入的掠奪式經(jīng)營方式，在耕作上重化肥輕有機(jī)肥，導(dǎo)致地力不斷下降，部分農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量逐年降低。有些農(nóng)民一味在肥力低、耕作層淺薄、酸度大的旱地上種植豆類等作物，造成水土流失侵蝕農(nóng)田，工業(yè)廢水污染農(nóng)田，工業(yè)廢渣侵占土地，導(dǎo)致農(nóng)田質(zhì)量下降，土地資源破壞，農(nóng)作物產(chǎn)量相對偏低，耕地潛力未充分發(fā)揮；這一時期的自然災(zāi)害也是耕地生態(tài)安全遭到破壞的原因，2005年6月，黑龍江寧安市沙蘭鎮(zhèn)沙蘭河上游山區(qū)突降暴雨，瞬間形成洪峰，引發(fā)泥石流，導(dǎo)致水土流失，水土流失最大的危害在于導(dǎo)致耕地減少、土層變薄、肥力下降，地質(zhì)生態(tài)環(huán)境變差，因水土流失導(dǎo)致土壤中的氮、磷、鉀純量損失嚴(yán)重，致使耕地土壤資源質(zhì)量不斷退化，嚴(yán)重影響耕地生態(tài)安全。

4.4 2007－2009年耕地生態(tài)安全又處于敏感水平

這一時期較2004－2006年耕地生態(tài)安全系數(shù)有一些提高，但還是處于敏感水平。這是由于人們意識到耕地生態(tài)安全問題已經(jīng)影響到耕地的產(chǎn)出水平，政府加大了對耕地生態(tài)環(huán)境的投入，寧安市在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時，更加注重對耕地生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。這一時期，加強(qiáng)了對泥石流等自然災(zāi)害的控制；同時，寧安市政府在沙蘭鎮(zhèn)玄武巖臺地的土地整理工程也收到了一定的成效，使寧安市的糧食生產(chǎn)能力大大加強(qiáng)。雖然這一時期政府加大了對耕地生態(tài)環(huán)境管制，但是由于寧安市城市建設(shè)進(jìn)度的加快，新增建設(shè)用地占用了一部分的優(yōu)質(zhì)耕地，面積上實現(xiàn)了“占一補(bǔ)一”，可是補(bǔ)充耕地的質(zhì)量難以達(dá)到被占用耕地的質(zhì)量，“占優(yōu)補(bǔ)劣”問題仍然存在，使耕地存量隱性減少；農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境由于受氣候、水分、自然災(zāi)害等的影響，非旱即澇，災(zāi)害頻繁，雖說近幾年加強(qiáng)了對水土流失的綜合治理，但是仍有一些水利設(shè)施陳舊老化，造成山塘、水庫、灌溉渠道淤積，影響灌溉效益的發(fā)揮。由于各地挖礦采石、挖屋基、修建公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及農(nóng)民開發(fā)丘陵山地種茶種果時，沒有完成配套工程，造成局部水土流失加劇。另外，環(huán)境污染加重，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化導(dǎo)致大量的工業(yè)廢水、重金屬元素等排入水體和土壤，造成耕地肥力下降，為農(nóng)產(chǎn)品安全帶來較大隱患。

從總體上看，2000－2009年寧安市耕地生態(tài)安全水平多數(shù)年份較低，但有很大提升空間。而近幾年其生態(tài)安全水平在逐步回升，說明人們意識到了耕地生態(tài)安全的重要性，采取了多種措施保護(hù)耕地質(zhì)量，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，不斷協(xié)調(diào)影響耕地生態(tài)安全的自然、經(jīng)濟(jì)和社會因素，從而提高耕地生態(tài)安全水平。

5 結(jié)論與討論

本文在總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際情況，從影響耕地生態(tài)安全水平的自然、經(jīng)濟(jì)、社會3方面選取19個指標(biāo)，構(gòu)建適合寧安市耕地生態(tài)安全水平的評價體系，運(yùn)用組合權(quán)重法和綜合評價法對寧安市2000－2009年間的耕地生態(tài)安全水平進(jìn)行評價，研究結(jié)果表明，2000－2009年間寧安市耕地生態(tài)安全水平處于“較安全－敏感－風(fēng)險－敏感”的“U”型發(fā)展階段。寧安市耕地生態(tài)安全水平存在一定的差異，且總體上耕地生態(tài)安全程度相對較低，表現(xiàn)為：（1）2000－2001年寧安市耕地生態(tài)安全水平處于較安全狀態(tài)；（2）2002－2003年寧安市耕地生態(tài)安全變化情況為耕地生態(tài)安全水平處于敏感水平；（3）2004－2006年寧安市耕地生態(tài)安全變化情況為耕地生態(tài)安全水平處于風(fēng)險水平；（4）2007－2009年寧安市耕地生態(tài)安全變化情況較2004－2006年耕地生態(tài)安全系數(shù)有一些提高，但還是處于敏感水平。

鑒于以上分析結(jié)果，本文提出應(yīng)從加大環(huán)境污染治理與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的力度，加快生態(tài)退化區(qū)、脆弱區(qū)的生態(tài)建設(shè)和恢復(fù)，搞好城市綠化和景觀生態(tài)建設(shè)；推進(jìn)寧安市土地整治建設(shè)，提高土地利用率，建設(shè)高效農(nóng)田生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)，補(bǔ)償和恢復(fù)土地的生態(tài)功能，減少水土流失；合理使用農(nóng)藥、化肥，減少對土壤的污染，運(yùn)用生物和化學(xué)方法對土壤進(jìn)行改良；加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，改進(jìn)耕作制度；強(qiáng)化耕地保護(hù)意識，提高人口素質(zhì)，控制人口數(shù)量等幾個方面來逐步提高寧安市耕地生態(tài)安全水平。只有因地制宜的采取合理措施才能確保寧安市耕地利用生態(tài)安全整體水平快速而穩(wěn)定的發(fā)展。

耕地生態(tài)安全是一個復(fù)雜的系統(tǒng)和一個動態(tài)變化的過程，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，耕地生態(tài)安全水平也會隨之變化。本文對研究區(qū)10a間的耕地生態(tài)安全進(jìn)行研究，時間序列仍較短，而寧安市耕地生態(tài)安全變化是一個長期演化的過程，因而在今后的研究工作中，應(yīng)拉長研究的時間序列，以便得到更加合理的評價結(jié)果，使研究結(jié)果更具指導(dǎo)意義。同時，還應(yīng)根據(jù)研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同階段對指標(biāo)進(jìn)行修正和調(diào)整，選擇合適的方法進(jìn)行評價、分析和判斷，以便更好地指導(dǎo)土地利用行為。

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Study on Evaluation for Ecological Security of Cultivated Land－A Case Study of Ning'an City in Heilongjiang Province

XU Hui，LEI Guo－ping，CUI Deng－pan，ZHAO Hong－bo
（College of Resources and Environment，Northeast Agricultural University，Harbin150030，China）

The ecological security of cultivated land is related to sustainable development and food security.Ning'an City in Heilongjiang Province was chosen as study area in this paper.Evaluation index system which affects cultivated land ecological security was constructed based on natural factors，economic factors and social factors.The optimal combination weighting method was used to determine index weights and multi－factor comprehensive evaluation method was adopted to quantitatively evaluate and analyze ecological security of cultivated land in Ning'an City from 2000to 2009.The results show that：the level of the cultivated land ecological security in Ning'an City is the‘U'－type development stage of the‘relatively safe－sensitive－risksensitive'，and the cultivated land ecological security degree is relatively low in general，among which the cultivated land ecological security of Ning'an City was at a relatively safe state in 2000－2001；the cultivated land ecological security was at a sensitive level in 2002－2003；the cultivated land ecological security was at the level of risk in 2004－2006；the cultivated land ecological security have a certain increase during 2007－2009，but still at a sensitive level.According to the analysis results，this paper proposes some related suggestions to increase the level of ecological security of cultivated land of Ning'an City.

cultivated land ecological security；combination weighting method；evaluation index system；multi－factor comprehensive evaluation model；Ning'an City

F323.22

A

1005－3409（2011）06－0180－05

2011－04－12

2011－05－24

國家科技支撐計劃項目（2008BAD96B02）

徐輝（1986－），男，河南周口人，碩士，研究方向為土地利用與土地生態(tài)。E－mail：xuhui469＠163.com

雷國平（1963－），男，遼寧沈陽人，博士，教授，研究方向為土地利用與土地規(guī)劃。E－mail：guopinglei＠126.com