農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性綜合評價分析
——以云南省施甸縣為例*

鄧 嵐，馬 箐，王 俊，王志強

（1.民政部／教育部減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京師范大學(xué)，北京100875；2.民政部國家減災(zāi)中心／民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心，北京100124；3.民政部災(zāi)害評估與風(fēng)險防范重點實驗室，北京100124；4.北京師范大學(xué)教育學(xué)部，北京100875；5.中國人民財產(chǎn)保險股份公司農(nóng)業(yè)保險事業(yè)部／三農(nóng)保險部，北京100022）

農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性綜合評價分析
——以云南省施甸縣為例*

鄧 嵐1，2，3，馬 箐3，4，王 俊1，5，王志強2，3

（1.民政部／教育部減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京師范大學(xué)，北京100875；2.民政部國家減災(zāi)中心／民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心，北京100124；3.民政部災(zāi)害評估與風(fēng)險防范重點實驗室，北京100124；4.北京師范大學(xué)教育學(xué)部，北京100875；5.中國人民財產(chǎn)保險股份公司農(nóng)業(yè)保險事業(yè)部／三農(nóng)保險部，北京100022）

農(nóng)業(yè)旱災(zāi)是對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最大的災(zāi)害之一，不同區(qū)域的旱災(zāi)成災(zāi)過程有所差異，如何定量評價旱災(zāi)發(fā)生過程中承災(zāi)體對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的適應(yīng)能力，一直是旱災(zāi)研究中的重點和難點?；谕队皩ほ櫾u價模型（PPE），能夠?qū)⒏呔S數(shù)據(jù)投影到低維子空間里，并基于改進(jìn)的遺傳算法（RAGA）優(yōu)化投影方向，最終實現(xiàn)多指標(biāo)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)能力分類以及等級評價。由“災(zāi)前規(guī)避風(fēng)險－災(zāi)中降低風(fēng)險－災(zāi)后轉(zhuǎn)移風(fēng)險”的不同成災(zāi)過程，并考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活系統(tǒng)的差異，從而對我國西南典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)性、過程性的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評價單元，結(jié)果表明研究區(qū)域的整體適應(yīng)能力是不斷增強的，且存在一定的區(qū)域差異，其中中部壩區(qū)以及南部山區(qū)適應(yīng)能力較強，北部山區(qū)相比較弱。模型計算結(jié)果基本與實地考察情況基本一致，最后對該地區(qū)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)情況進(jìn)行分析，并提出有效的適應(yīng)措施和建議。

農(nóng)業(yè)旱災(zāi)；適應(yīng)性評價；投影尋蹤；云南省施甸縣

由于全球極端天氣的發(fā)生頻率不斷增大，帶來各種災(zāi)害頻繁發(fā)生。而在眾多災(zāi)害中，干旱仍然作為主要的自然災(zāi)害之一，對我國的糧食產(chǎn)量以及農(nóng)業(yè)活動持續(xù)造成影響。干旱具有普遍性、季節(jié)性、連續(xù)性和地域性等多樣特征，近年來全球氣候變暖導(dǎo)致重特大旱災(zāi)頻發(fā)，防災(zāi)減災(zāi)工作面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著需求的增長、有限的供給以及氣候變化的影響，干旱將會變得越來越頻繁和嚴(yán)重［1］。我國農(nóng)村人口占人口總量的50%以上，眾多的農(nóng)業(yè)人口由于收入水平較低，生產(chǎn)生活條件較差，因此抵御和應(yīng)對自然災(zāi)害的能力較弱。在最基本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)戶是受農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的直接影響對象以及政府采取各項減災(zāi)措施的直接響應(yīng)對象［2］。而旱災(zāi)作為一種漸發(fā)、累進(jìn)式的災(zāi)害，從增強適應(yīng)能力的角度可以更好地應(yīng)對旱災(zāi)從而降低災(zāi)害風(fēng)險。隨著災(zāi)害學(xué)研究領(lǐng)域?qū)τ凇罢{(diào)整適應(yīng)”觀點的引入，適應(yīng)性研究更加注重人類在經(jīng)歷災(zāi)害打擊以后，通過長期調(diào)整自身行為，從而在下次災(zāi)害中盡可能規(guī)避風(fēng)險，降低風(fēng)險和轉(zhuǎn)移風(fēng)險，從而減少損失［3］。在自然環(huán)境不斷變化的過程中，干旱事件的發(fā)生規(guī)律也在改變，人類應(yīng)該主動調(diào)整自身行為適應(yīng)這些變化。

2009年底到2010年，我國西南五?。ㄊ校丛颇?、四川、貴州、重慶以及廣西發(fā)生特大旱災(zāi)，在這場秋冬春三季連旱的災(zāi)害中，受旱耕地面積近7 000萬hm2，并造成兩千多萬人飲水困難。云南自古就是干旱頻發(fā)且分布廣泛的地區(qū)［4］，本文以云南省施甸縣為例，通過實地調(diào)查詳細(xì)了解該地區(qū)的干旱情況，并在此基礎(chǔ)上建立農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價指標(biāo)體系，進(jìn)一步采取投影尋蹤法構(gòu)建評價模型進(jìn)行農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價。研究結(jié)果有利于西南地區(qū)更好地進(jìn)行防災(zāi)工作，尋求合理有效的防災(zāi)減災(zāi)對策，為區(qū)域旱災(zāi)適應(yīng)策略提出建議參考，從而降低農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險。

1 基于加速遺傳算法（RAGA）的投影尋蹤評價模型

1.1 投影尋蹤評價模型（PPE）

投影尋蹤是處理高維數(shù)據(jù)，尤其是高維非正態(tài)數(shù)據(jù)的一類統(tǒng)計方法，其基本思想是將高維數(shù)據(jù)投影到低維子（一般1～3維）空間里，從而尋找能夠反映原來數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)或特征的投影，以達(dá)到研究和分析高維數(shù)據(jù)的目的［5－7］。在農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性的評價中引入投影尋蹤評價模型（Projection Pursuit Evaluation Model，簡稱PPE模型）可以有效解決多指標(biāo)綜合評價問題，還可以合理評價各種指標(biāo)對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性的影響程度，具有研究的現(xiàn)實意義。

投影尋蹤評價模型（PPE）建模步驟如下［8－11］。

1.1.1 評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化

其中正向影響指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化選用式（1），負(fù)向影響指標(biāo)選用式（2）。式中：xmax（j）和xmin（j）分別為第j個指標(biāo)的初始最大值和最小值，x（i，j）為指標(biāo)特征值的標(biāo)準(zhǔn)化值。

1.1.2 線性投影

所謂投影實質(zhì)上就是從不同的角度去觀察數(shù)據(jù)，尋找最能充分挖掘數(shù)據(jù)特征的最優(yōu)投影方向。可在單位超球面中隨機抽取若干個初始投影方向α＝（α1，α2，…，αm），計算其投影指標(biāo)的大小，根據(jù)指標(biāo)選大的原則，最后確定最大指標(biāo)對應(yīng)的解為最優(yōu)投影方向。

設(shè)α＝（α1，α2，…，αm）為m維單位向量，也即為各指標(biāo)在各投影方向上的方向向量，則第i個樣本在一維線性空間的投影特征值z（i）的表達(dá)式為：

1.1.3 構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)

在綜合投影指標(biāo)值時，要求投影值z（i）的散布特征為局部投影點盡可能密集，最好凝聚成若干個點團(tuán)，而在整體上投影點團(tuán)之間盡可能分散開來。

為了將樣本間的干旱脆弱性程度區(qū)分開，可以用分類指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)：

式中：Sz為樣本投影值z（i）的標(biāo)準(zhǔn)差；Dz為投影值z（i）的局部密度。類間距離用樣本序列的投影特征值方差計算。

式中：z為序列｛z（i）｜i＝1，2，…，n｝的均值，Sz愈大，散布愈開。

設(shè)投影特征值間的距離rij＝｜zi－zk｜（i，k＝1，2，…，n），則為一階單位階躍函數(shù)，t≥0時，其值為1；t＜0時，其值為0。在此，R為估計局部散點密度的窗寬參數(shù)，按寬度內(nèi)至少包括一個散點的原則進(jìn)行選定，其取值與樣本數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)相關(guān)，可基本確定其合理取值的范圍為rmax＜R≤2 m，其中，rmax＝max（rik）（i，k＝1，2，…，n）。類內(nèi)密度d（α）愈大，分類愈顯著。

1.1.4 優(yōu)化最優(yōu)投影

當(dāng)評價指標(biāo)的樣本值給定時，投影指標(biāo)函數(shù)Q（α）只隨投影方向α的變化而變化。不同的投影方向反映不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，最佳投影方向就是最大可能暴露高維數(shù)據(jù)某類特征結(jié)構(gòu)的投影方向。

因此，可通過求解投影指標(biāo)函數(shù)最大化問題來估計最佳投影方向，即：

這是以αj為優(yōu)化變量的復(fù)雜非線性優(yōu)化問題，如果使用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法進(jìn)行處理較難實現(xiàn)。因此，本文應(yīng)用模擬生物優(yōu)勝劣汰與群體內(nèi)部染色體信息交換機制的基于實數(shù)編碼的加速遺傳算法（RAGA）來解決高維全局尋優(yōu)的問題。

1.2 基于實數(shù)編碼的加速遺傳算法（RAGA）

遺傳算法是由美國密執(zhí)安大學(xué)的Holland教授提出的，是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法。主要包括選擇（selection）、交叉（crossover）和變異（mutation）等操作［12］。例如求解如下最優(yōu)化問題，其中目標(biāo)函數(shù)為max：f（X），約束條件為，αj≤xj≤bj具體步驟如下：

（1）在各個決策變量的取值變化區(qū)間隨機生成N組均勻分布的隨機變量；

（2）計算目標(biāo)函數(shù)值，并從大到小排列；

（3）計算基于序的評價函數(shù)（用eval（V）表示）；

（4）進(jìn)行選擇操作，產(chǎn)生新的種群；

（5）對步驟4產(chǎn)生的新種群進(jìn)行交叉操作；

（6）對步驟5產(chǎn)生的新種群進(jìn)行變異操作；

（7）進(jìn)化迭代；

（8）上述7個步驟構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法（SGA）。由于SGA不能保證全局收斂性，在實際應(yīng)用中常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離全局最優(yōu)點的地方，SGA即停滯尋優(yōu)工作。為此，可采用第一次、第二次進(jìn)化迭代產(chǎn)生的優(yōu)秀個體的變量變化區(qū)間作為變量新的初始變化區(qū)間，算法進(jìn)入步驟1，重新運行SGA，形成加速運行，則優(yōu)秀個體區(qū)間將逐漸縮小，與最優(yōu)點的距離越來越近。直到最優(yōu)個體的優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)值小于某一設(shè)定值或算法運行達(dá)到預(yù)定加速次數(shù)，結(jié)束整個算法運行。

此時，將當(dāng)前群體中最佳個體指定為RAGA的結(jié)果。上述的8個步驟就構(gòu)成了基于實數(shù)編碼的加速遺傳算法（RAGA）。

1.3 基于RAGA的PPE模型分類評價

將PPE模型中投影指標(biāo)函數(shù)Q（α）求最大值作為目標(biāo)函數(shù)，各個指標(biāo)的投影α（j）作為優(yōu)化變量，運行RAGA的上述步驟，便可求得最佳投影方向α*（j）及相應(yīng)的投影值z（j），從而求得分類結(jié)果。同時將適應(yīng)性等級評價標(biāo)準(zhǔn)按照上述步驟建立PPE模型，并得出最佳投影方向下的投影值Z（i），比較z（i）與Z（i）之間的距離，距離最近的即為樣本的歸屬等級。

2 農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價指標(biāo)體系

2.1 評價指標(biāo)體系

干旱是一種漸發(fā)性的自然災(zāi)害，在自然、社會環(huán)境以及經(jīng)濟發(fā)展的綜合作用下發(fā)展而成，在時空分布上具有普遍性。適應(yīng)則是一種動態(tài)的發(fā)展過程，人類行為在干旱形成致災(zāi)的過程中隨自然環(huán)境的變化而改變，采取的適應(yīng)措施多變且多樣。農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的適應(yīng)則是在長期的環(huán)境變化中，面對自然災(zāi)害風(fēng)險采取的應(yīng)對策略，比如規(guī)避風(fēng)險、轉(zhuǎn)移風(fēng)險、自我調(diào)整等措施［13］。同樣的，適應(yīng)性也反映了承災(zāi)體應(yīng)對災(zāi)害的主觀能動性，特別是普通農(nóng)戶的基礎(chǔ)抗旱能力，包括防災(zāi)能力、抗旱救災(zāi)能力和恢復(fù)重建能力［14－15］。區(qū)域災(zāi)害系統(tǒng)中［16］，承災(zāi)體是人類及其活動組成的社會系統(tǒng)，孕災(zāi)環(huán)境以及致災(zāi)因子的變化可能導(dǎo)致社會系統(tǒng)的變化。由于不同尺度承災(zāi)體受旱災(zāi)影響因素有所不同，本文選擇施甸縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為評價單元，對小區(qū)域尺度承災(zāi)體的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)能力進(jìn)行評價。

災(zāi)害發(fā)生過程分為災(zāi)前－災(zāi)中－災(zāi)后三個階段，由于不同階段造成的災(zāi)害影響有所不同，因此通過“災(zāi)前規(guī)避風(fēng)險－災(zāi)中降低風(fēng)險－災(zāi)后轉(zhuǎn)移風(fēng)險”進(jìn)行農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價。從系統(tǒng)性、過程性兩個方面研究農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性，同時考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活系統(tǒng)的差異，對不同發(fā)展階段進(jìn)行過程性評價。對于旱災(zāi)的時空發(fā)展階段——災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后，分別以自然環(huán)境、人文環(huán)境以及經(jīng)濟條件為主要的階段性影響因素選取適當(dāng)?shù)脑u價指標(biāo)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性綜合評價指標(biāo)體系（圖1）。

圖1 農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性綜合評價指標(biāo)體系

2.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價指標(biāo)選定以后，需要對指標(biāo)進(jìn)行適應(yīng)等級值的劃分，才能對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性進(jìn)行評價。但是目前還沒有統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)典型區(qū)域的自然環(huán)境情況以及社會發(fā)展，采取如表1所示的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)等級劃分，選取不同的評價指標(biāo)進(jìn)行適應(yīng)性評價。

文中基于研究區(qū)域1991－2011年數(shù)據(jù)，分析施甸縣20多年的統(tǒng)計資料，綜合考慮該地區(qū)的人口自然增長變化、自然環(huán)境改變、城鎮(zhèn)化以及退耕還林等因素，確定研究區(qū)域的土地資源承載力的標(biāo)志值；根據(jù)多年以來國家政策、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展以及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素，推算出該地區(qū)作物產(chǎn)量的標(biāo)志值；結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平，畜牧業(yè)發(fā)展條件等，確定該地區(qū)載畜能力的標(biāo)志值。在以上自然社會經(jīng)濟發(fā)展條件的基礎(chǔ)之上，提出了施甸縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價參考標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

表1 農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價標(biāo)準(zhǔn)

3 施甸縣農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價結(jié)果與分析

3.1 施甸縣概況

施甸縣位于云南省西部，保山地區(qū)東南部，地理坐標(biāo)98.55°～99.21°E，24.16°～24.59°N，處于橫斷山脈的南延部份。境內(nèi)海拔最低點560 m，最高2 895.4 m，海拔相對高差2 335.4 m。屬高原高山亞熱帶季風(fēng)氣候，是南亞熱帶季風(fēng)影響區(qū)，境內(nèi)氣候溫和，年均溫17.0℃，四季溫差較小。境內(nèi)多為丘陵山地，整個地勢北高南低，地貌以怒江、勐菠蘿河、施甸河及東西兩列山地夾施甸壩子的“三江二山一壩”為主要特征。地形特征為山高谷深，氣候垂直地帶性顯著，因此形成三種不同類型的氣候區(qū)域，分別是溫涼山區(qū)和半山區(qū)、中亞熱帶氣候區(qū)和南亞熱帶氣候區(qū)，素有“一山分四季，十里不同天”的說法，受南亞熱帶季風(fēng)影響，全年雨季、干季十分明顯。季風(fēng)氣候造成了云南干旱災(zāi)害發(fā)生的必然性，不穩(wěn)定的季風(fēng)活動又造成了云南干旱災(zāi)害發(fā)生的隨機性［17］。

3.2 農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價模型

根據(jù)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價等級標(biāo)準(zhǔn)（表1），利用以上所介紹的基于RAGA的PPE模型建立評價步驟，構(gòu)建云南典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性等級評價模型。

首先選定農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性等級評價標(biāo)準(zhǔn)，將等級作為樣本（5級），從綜合評價指標(biāo)體系（圖1）中選取旱地比重（A1）、人均耕地面積（A2）、人均糧食產(chǎn)量（A3）、經(jīng)濟作物合計產(chǎn)量（A4）、人均大牲畜（A5）五項指標(biāo)構(gòu)建鄉(xiāng)鎮(zhèn)評價指標(biāo)體系，按照其綜合性狀建立標(biāo)準(zhǔn)樣本的PPE模型。鄉(xiāng)鎮(zhèn)評價模型的計算結(jié)果見表2，從評價等級標(biāo)準(zhǔn)RAGA-PPE模型計算及誤差可以看出，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價RAGA-PPE模型的精度較高（表2）。

表2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性等級標(biāo)準(zhǔn)PPE模型計算及誤差

利用PPE評價模型，計算實際樣本投影值，然后將投影值代入RAGA－PPE模型，求得各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性等級計算值，再判斷樣本與標(biāo)準(zhǔn)等級之間的距離，即可判定該樣本的歸屬級。

首先可得最佳投影方向α*1＝（0.006 7，0.003 1，0.558 9，0.584 3，0.588 4），將α*1代入式（2）后即得各適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)的投影值Z（i）＝（0.009 8，0.340 7， 0.687 9，0.955 1，1.731 6），建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性等級評價的投影尋蹤模型（PPE）：y*1＝－0.845 6z21＋3.860 8z1＋0.884 7，R2＝0.992 3。

以1991年、2007年的數(shù)據(jù)結(jié)果為例，得出各樣本投影值分別為：

z（i）＝（0.452 5，0.615 2，0.134 5，0.439 1，0.308 4，1.203 7，0.298，0.308 8，0.317 8，0.308 8，0.799 6，1.1924，0.568）；

z（j）＝（1.042 1，1.382 2，0.566 6，1.040 3，0.822 3，0.566 6，0.587 8，0.878 1，1.189 3，1.559 6，1.368 6，1.607 1，1.041 5）。分別比較z（i）、z（j）與z（i）、z（j）之間的距離，從而分別判定樣本的歸屬等級（表3）。從表3中可以看出，相比2007年，1991年各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的適應(yīng)等級基本上較低，只有舊城鄉(xiāng)的適應(yīng)等級高于2007年。

表3 1991年、2007年農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價結(jié)果及其等級劃分

3.3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)等級

選取1991年、1996年、2002年、2007年的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性數(shù)據(jù)制作等級分布空間圖（圖2）。從圖中可以看出，2000年以前該地區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的旱災(zāi)適應(yīng)等級明顯低于2000年以后。隨著社會的發(fā)展，大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)能力呈現(xiàn)不斷增強的趨勢。

基于上述鄉(xiāng)鎮(zhèn)適應(yīng)性評價指標(biāo)體系和模型，利用研究區(qū)域1991－2011年的數(shù)據(jù)，對研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明：隨著施甸縣人口的不斷增加，同期耕地面積卻呈現(xiàn)減少的趨勢，人多地少帶來人地矛盾日益突出。而善洲林場的建成從很大程度上改善當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，植樹造林3 733 hm2，林場林木覆蓋率達(dá)97%以上，直到2009年，施甸縣的森林覆蓋率提高到了44.8%，可以有效涵養(yǎng)水源并降低暴雨影響。

由于施甸縣南北地形、地勢的差異，不同地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)適應(yīng)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的能力也有所差別，從圖3可以看出，位于中部壩區(qū)的甸陽鎮(zhèn)以及南部山區(qū)的舊城鄉(xiāng)的適應(yīng)性指數(shù)較高。施甸河流經(jīng)甸陽鎮(zhèn)，提供較好的水熱條件，且甸陽鎮(zhèn)是縣城所在地，社會經(jīng)濟條件以及地理區(qū)位良好，所以旱災(zāi)適應(yīng)能力較強；舊城鄉(xiāng)與勐菠蘿河相臨，且位于施甸縣南部，氣候條件以及水熱環(huán)境較好，適于種植熱帶水果以及蔬菜，經(jīng)濟作物的大規(guī)模種植為舊城鄉(xiāng)帶來較好的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收入。

圖2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)等級空間分布圖

圖3 典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)適應(yīng)等級年際變化

進(jìn)一步分析，由圖3中各鄉(xiāng)鎮(zhèn)適應(yīng)性指數(shù)的三年滑動平均曲線可以看出，太平鎮(zhèn)和萬興鄉(xiāng)的年際變化較平穩(wěn)，處于波動且呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢。相比之下，甸陽鎮(zhèn)和舊城鄉(xiāng)的年際變化較大，甸陽鎮(zhèn)在20世紀(jì)以前處于不斷增大的趨勢，增幅較大，20世紀(jì)以后趨于平穩(wěn)，且適應(yīng)性指數(shù)較大，適應(yīng)能力較強。舊城鄉(xiāng)的適應(yīng)性指數(shù)一直處于波動變化過程，2007年以后增幅明顯，之后一直處于較高適應(yīng)等級。

3.4 施甸縣農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)分析

根據(jù)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性評價模型，最優(yōu)投影方向向量a*相當(dāng)于各指標(biāo)的權(quán)重，1991年的最優(yōu)投影方向向量a*＝（0.246 8，0.044 0，0.709 7，0.653 2，0.082 4），2000年的最優(yōu)投影方向向量a*＝（0.599 4，0.049 7，0.752 8，0.255 2，0.080 3），2010年為a*＝（0.037 7，0.041 3，0.255 9，0.783 4，0.563 7），對應(yīng)的指標(biāo)分別為旱地比重（A1）、人均耕地面積（A2）、人均糧食產(chǎn)量（A3）、經(jīng)濟作物合計產(chǎn)量（A4）、人均大牲畜（A5）?？傮w來看，2000年以后旱地比重以及人均糧食產(chǎn)量指標(biāo)權(quán)重與2000年以前相比明顯降低；人均耕地面積指標(biāo)權(quán)重基本不變，權(quán)重值較??；經(jīng)濟作物合計產(chǎn)量指標(biāo)權(quán)重處于波動變化的過程，而人均大牲畜指標(biāo)權(quán)重大幅度升高?？梢钥闯?，2000年以前旱地比重、人均糧食產(chǎn)量以及經(jīng)濟作物合計產(chǎn)量指標(biāo)對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性分級影響較大；2000年以后人均糧食產(chǎn)量、經(jīng)濟作物合計產(chǎn)量以及人均大牲畜指標(biāo)對農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性分級具有較大影響。

1990年以后，隨著干旱事件發(fā)生的風(fēng)險增加，加之人口劇增，人均土地占有量驟減，致使農(nóng)民不得不采取新的種植方式。施甸縣人口與耕地的一增一減，使得依靠土地產(chǎn)出的農(nóng)副產(chǎn)品總量少，難以形成量的區(qū)域優(yōu)勢，總量優(yōu)勢逐漸被削弱，調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)則成為重點。21世紀(jì)初期，該地經(jīng)濟作物種植形成初步規(guī)模，烤煙、甘蔗等經(jīng)濟作物已經(jīng)進(jìn)行大面積種植。另外，農(nóng)戶通過外出務(wù)工增加非農(nóng)收入，即使旱情嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量，也可保障基本的生產(chǎn)生活，從而轉(zhuǎn)移旱災(zāi)風(fēng)險，提高農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)能力。

除此以外，該地區(qū)的生活用水主要來自天然水源和地下水，但是水資源有限帶來飲水困難。隨著國家對農(nóng)村改革發(fā)展政策的不斷完善，施甸縣政府引進(jìn)項目投資，修建規(guī)格為24 m3的水窖以保障生產(chǎn)生活用水，目前全縣多數(shù)受旱嚴(yán)重地區(qū)可以保障戶均1口水窖。但是施甸縣地形復(fù)雜，交通不便帶來材料運費較高等問題（每一口水窖需要花費4 500～5 000元），所以當(dāng)?shù)厮褦?shù)量相對較少。因此大力發(fā)展水利工程能夠為旱情嚴(yán)重的地區(qū)提供一定的保障，并且可以有效解決飲水問題從而增強適應(yīng)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的能力。善洲林場的建成從很大程度上改善當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，植樹造林3 733 hm2，林場林木覆蓋率達(dá)97%以上，直到2009年，施甸縣的森林覆蓋率提高到了44.8%，能夠有效涵養(yǎng)水源并降低暴雨影響。然而人口持續(xù)增長帶來資源承載力下降，生態(tài)環(huán)境對于維持和發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的重要作用不可忽視。退耕還林工程的實施使施甸縣的泥石流、山體滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生頻率明顯下降，農(nóng)戶意識到森林破壞帶來的水源枯竭等惡劣問題，積極落實坡改梯政策，增加退耕還林面積。

4 結(jié)論與討論

通過深入了解施甸縣的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)情況，環(huán)境變化與農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)之間的關(guān)系得到進(jìn)一步驗證。在全球氣候變暖的大背景之下，人類可以通過改變自身行為的方式改變區(qū)域內(nèi)的自然條件，例如退耕還林、小型水利工程等項目的實施能夠降低旱災(zāi)風(fēng)險。雖然當(dāng)?shù)啬昴旮珊?，但是政府在?yīng)對旱災(zāi)的過程中很好地發(fā)揮了指導(dǎo)功能，在沒有出現(xiàn)重特大旱災(zāi)的情況下，仍然能夠正常開展生產(chǎn)活動。在人類的發(fā)展歷程中，人們因為生產(chǎn)生活壓力所迫，不得不開始改造自然、利用自然，這個過程對自然環(huán)境造成的影響是巨大且較難恢復(fù)的，而自然環(huán)境的變化同樣會直接影響人類社會活動。由于孕災(zāi)環(huán)境不斷發(fā)生變化，所以環(huán)境變化是研究人地關(guān)系和災(zāi)害系統(tǒng)的基本要求和原動力。短時間內(nèi)的自然環(huán)境變化并不明顯，而人文環(huán)境的變化則可能對孕災(zāi)環(huán)境造成較大的影響。為了能夠適應(yīng)干旱氣候帶來的影響，人們則需要尋找維持平衡發(fā)展的方法和途徑。本文通過對施甸縣農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性的研究，得出以下兩點結(jié)論：

（1）通過運用PPE模型，并基于改進(jìn)的遺傳算法（RAGA）優(yōu)化投影方向，最終實現(xiàn)多指標(biāo)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)能力分類，建立了區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性等級評價的PPE模型。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性評價中，主要運用專家打分法、層次分析法（AHP）等確定評價指標(biāo)的權(quán)重大小，主觀因素影響較大。而PPE模型能夠定量評價農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性，投影值大小即為農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性指數(shù)。

（2）采取農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性投影尋蹤評價模型，并從“災(zāi)前規(guī)避風(fēng)險－災(zāi)中降低風(fēng)險－災(zāi)后轉(zhuǎn)移風(fēng)險”的不同發(fā)生階段，從系統(tǒng)性、過程性兩個方面研究農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性，并考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活系統(tǒng)的差異對進(jìn)行過程性的評價。研究結(jié)果表明施甸縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)能力處于波動上升的趨勢，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)由于其氣候環(huán)境、地形地貌、地理區(qū)位等不同造成農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)等級的差異性。評價結(jié)果顯示，2000年以前旱地比重、人均糧食產(chǎn)量以及經(jīng)濟作物合計產(chǎn)量指標(biāo)影響較大，而2000年以后旱地比重的影響明顯減小，這與該地區(qū)退耕還林政策以及作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整等有關(guān)。隨著環(huán)境的不斷變化，政府和農(nóng)戶應(yīng)適時采取適當(dāng)?shù)拇胧┻m應(yīng)環(huán)境變化，未來的10年或20年，現(xiàn)在可行的退耕還林、經(jīng)濟作物種植結(jié)構(gòu)等適應(yīng)措施可能不再適用，這就需要根據(jù)環(huán)境的變化情況而及時有效地采取措施適應(yīng)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)，才能夠真正實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

在環(huán)境演變的過程中，自然環(huán)境和人文環(huán)境同時改變，只有通過不斷的發(fā)展和自身的改變才能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境、應(yīng)對未來災(zāi)害。政府和農(nóng)戶需要采取多樣化的措施和方法適應(yīng)旱災(zāi)，只有不斷適應(yīng)環(huán)境變化才能不斷發(fā)展進(jìn)步。

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Com prehensive Assessment and Analysis on Agricultural Drought Adaptability——Taking Shidian County of Yunnan Province as an Example

Deng Lan1，2，3，Ma Qing3，4，Wang Jun1，5，Wang Zhiqiang2，3
（1．Academy of Disaster Reduction and Emergency Management，Ministry of Civil Affairs＆Ministry of Education，the People’s Repubic of China，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；2．National Disaster Reduction Center／Satellite Application Center for Disaster Reduction of the Ministry of Civil Affairs，Beijing 1000124，China；3．Key Laboratory of Integrated Disater Assessment and Risk Governance of the Ministry of Civil Affairs，Beijing 1000124，China；4．Faculty of Education，Beijing Normal University，Beijing 1000875，China；5．Agricultural Insurance Department，PICC Property and Casualty Company Limited，the People’s Insurance Company（Group）of China Limited，Beijing 100022，China）

Agricultural drought is one of the disasters that havemajor impact on the agricultural production of China.Due to different disaster-causing processes in different regions，it has been a major focus and difficulty in drought research as to how tomake quantitative evaluation on the adaptability of disaster-bearing bodies to agricultural drought in the process of drought disaster.Based on Projection Pursuit Evaluation（PPE）model，which could project high-dimensional data onto low-dimensional subspace，and based on the optimized projecting direction of the improved genetic algorithm（RAGA），classifications and classified evaluation on the multi-index agricultural drought adaptability are realized at last.According to the different disaster-causing process of Avoiding Risks before Disaster-Reducing Risks during Disaster-Shifting Risks after Disaster and taking into consideration the differences in agricultural production and living system，systematic and process-based evaluation on the agricultural drought adaptability of some representative rain-fed agricultural regions in southwest China are made.Taking villages and towns as the evaluation unit，the study showed that the overall adaptability of the studied regionswas improvingwith certain regional differences，amongwhich the central dam area and southernmountain area took on relatively strong adaptability while the northernmountain area presented relatively weak adaptability.As the result calculated by the model is consistent with on-spot investigation，analysis on the agricultural drought adaptability of the regions is made finally and effective adaptabilitymeasures and suggestions are proposed.

agricultural drought hazard；adaptability assessment；projection pursuit；Shidian County of Yunnan

S423；X4

A

1000－811X（2014）02－0102－07

10.3969／j.issn.1000－811X.2014.02.021

鄧嵐，馬箐，王俊，等.農(nóng)業(yè)旱災(zāi)適應(yīng)性綜合評價分析——以云南省施甸縣為例［J］.災(zāi)害學(xué)，2014，29（2）：102－108.［Deng Lan，Ma Qing，Wang Jun，et al.Comprehensive Assessment and Analysis on Agricultural Drought Adaptability——Taking Shidian County of Yunnan Province as an Example［J］.Journal of Catastrophology，2014，29（2）：102－108.］*

2013－08－29 修回日期：2013－10－13

國家自然科學(xué)基金資助（41001059）

鄧嵐（1969－），女，云南昆明人，副研究員，主要從事自然災(zāi)害風(fēng)險研究.E-mail：denglan69＠sohu.com

馬箐（1990－），女，重慶石柱人，碩士研究生，主要從事自然災(zāi)害風(fēng)險研究.

E-mail：201221010062＠m(xù)ail.bnu.edu.cn