山東省農業(yè)旱災恢復力評估研究：基于社會受災體的脆弱性與恢復力的關系

李福奪， 楊興洪

(貴州大學 管理學院， 貴陽 550025)

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山東省農業(yè)旱災恢復力評估研究：基于社會受災體的脆弱性與恢復力的關系

李福奪*， 楊興洪

(貴州大學 管理學院， 貴陽 550025)

山東省是我國農業(yè)旱災的頻發(fā)區(qū)，該地區(qū)的旱災具有發(fā)生頻率高、持續(xù)時間長、影響范圍廣的特點，嚴重影響了當?shù)氐霓r業(yè)生產和經濟發(fā)展，在這種情況下，對該省農業(yè)災害相關問題展開深入研究對于制定防災減災策略意義重大.根據(jù)山東省農業(yè)系統(tǒng)脆弱性與災后恢復力的內在聯(lián)系，提出了一個適合本地實際的旱災恢復力評估模型，并以歷史數(shù)據(jù)為依托進行了恢復力指數(shù)的嘗試性構建.結果表明，“氣候”、“土地利用狀況”、“農戶收入”和“農業(yè)投入”4個指標是影響研究區(qū)旱災恢復力的關鍵因素，旱災恢復力在1980年～2013這30多年間總體來看比較平穩(wěn)，其中1983年、1987年、1994年、1998年和2002年恢復力水平較低，1984年、1990年、1996年和2005年恢復力水平較高.根據(jù)該模型構建的恢復力指數(shù)測算結果預測得出2014年山東省旱災綜合恢復力空間分布情況為青島市最高，聊城市最低.

山東??； 農業(yè)旱災； 恢復力評估； 脆弱性

山東省地處暖溫帶季風氣候區(qū)，是我國重要的糧、棉、水果、油料等的生產基地，但農業(yè)災害，特別是旱災頻發(fā)，且影響范圍極廣，是制約該省農業(yè)發(fā)展的主要因素之一.據(jù)統(tǒng)計，旱災是山東省發(fā)生年份最多，涉及面積最大的自然災害之一，常年遭受旱災面積在500～700萬畝之間，占全省所有災害面積的1/3還多.從不同地區(qū)來看，近百年的旱災統(tǒng)計表明，魯西北地區(qū)多于魯西南和魯東南地區(qū)，而魯西南、魯東南地區(qū)有多于半島地區(qū)；從歷史來看，1980年～2013這34年間，山東省有14個年份發(fā)生了比較嚴重的旱災，其中受災面積在500萬畝以上的有1992年、1993年、1997年、1998年、2003年共5個年份[1].通過對1980年～2013年山東省綜合災情和旱災受災面積的統(tǒng)計可以看出，該省旱災災情嚴重，發(fā)生頻率過高，在參加統(tǒng)計的30多年中，基本每年都有不同程度的自然災害發(fā)生，但旱災仍舊是影響農業(yè)穩(wěn)產、高產的主要因素.

盡管中國是世界上旱災災害發(fā)生最頻繁、遭受旱災損失最嚴重的國家之一，但有關旱災災后恢復力評估方法的研究在我國起步較晚，研究成果和研究深度都遠不如國外.目前我國在該方面的研究仍主要以定性評估為主，且側重研究災害恢復力的重要性和影響因素，以及如何增強災害恢復力，在定量評估方法方面的研究相對缺乏.本文將依據(jù)恢復力與脆弱性的內在聯(lián)系，提出適合山東省本地的旱災恢復力量化評估模型，并以歷史數(shù)據(jù)為依托進行恢復力指數(shù)的嘗試性構建，旨在探索促進旱災恢復力評估發(fā)展的有效途徑，從而為政府制定防災減災措施提供科學的參考依據(jù).

1 災害脆弱性與恢復力的關系綜述

恢復力原是一個力學概念，是指“材料在沒有斷裂或完全變形的情況下，因受外力而發(fā)生變形并存儲恢復勢能的能力”.1973年，Holling將這一概念引入生態(tài)學領域，認為生態(tài)恢復力是“生態(tài)系統(tǒng)在保持自身結構不變的前提下，通過調整系統(tǒng)的行為控制參數(shù)后系統(tǒng)能夠吸納的擾動量”[2].后來，Pimm又提出了生態(tài)恢復力的又一定義，他把生態(tài)恢復力定義為“系統(tǒng)在遭受擾動后恢復到原有平衡狀態(tài)的速度”[3].這兩個定義都關注系統(tǒng)的結構和功能的維護，不同之處在于前者強調系統(tǒng)能夠承受的擾動量，而不關心系統(tǒng)是否處于平衡狀態(tài)；后者則在平衡狀態(tài)的前提下，關注系統(tǒng)受到外界擾動后的抵抗和恢復能力.1996年，Handmer和Dovers兩位經濟學家創(chuàng)造性地把恢復力作為衡量災害系統(tǒng)的一個屬性引入災害學領域，首次提出了構建環(huán)境變化響應機制研究框架的基本思路，從此，災害學研究領域產生了“災害恢復力”的新概念[4].

在災害學研究中， 脆弱性的概念多種多樣，ISDR(國際減災戰(zhàn)略)把脆弱性定義為由經濟、社會、自然等共同決定的增強社區(qū)所面臨的災害敏感性的全部因素;UNU-EHS(環(huán)境和人類安全協(xié)會)曾為脆弱性給出一個較為全面和新穎的概念， 認為脆弱性是風險受體的內部特征， 由經濟、社會和自然環(huán)境等因素共同決定， 且隨時間發(fā)生改變，它決定了特定災害下的期望損失[5].由此可以說明， 不同研究領域對脆弱性展開研究的角度不同，側重也各異，社會科學側重研究脆弱性對經濟、社會的影響及其產生的因素，而自然科學更側重研究承災體或系統(tǒng)遭受沖擊的后果[6].

不管是自然科學還是社會科學，早期對災害脆弱性的研究中大部分都包含恢復力的因素，而最早對災害脆弱性和恢復力之間關系展開研究的是Timmerman(1981)，他率先把二者結合起來以綜合研究災害的破壞及補救措施[7].目前，學術界對災害脆弱性及恢復力的關系表述主要由以下兩種觀點：(1)Folke等學者認為災害的脆弱性和恢復力是同一硬幣的兩面：恢復力是承災體抵御和恢復的能力，它的反面是承災體被破壞的可能性，即脆弱性；如果承災體是脆弱的，那就同時反映了它的低恢復力，反之亦然[8].(2)Buckle等學者把恢復力和脆弱性都看做系統(tǒng)的一個屬性但遠不是全部，它們都由多個因子相互作用形成；他們認為增強系統(tǒng)的恢復力是一種積極的減災行為，而減少脆弱性只是由此產生的一種反應性結果[9].為了更清楚的界定恢復力和脆弱性之間的關系，Tirst和Mimin經過深入研究，認為必須從靜態(tài)和動態(tài)兩個方面來區(qū)分災害恢復力，靜態(tài)的災害恢復力是指系統(tǒng)經受致災因子打擊的能力，而動態(tài)的災害恢復力是指災后恢復的能力.只有在確定恢復后水平時，動態(tài)考慮災前水平在恢復的時間段內若以原來發(fā)展速度應達到的水平，而不是靜態(tài)的和災前水平進行比較，才能將脆弱性和恢復力的含義明確區(qū)分開來[10].換句話說，恢復力是災害的一個過程屬性，反映災害存在的情況下，社會系統(tǒng)經過自我調節(jié)消融損失并盡快恢復到正常的能力，所以恢復力研究主要是為災后重建計劃服務的；而脆弱性是災害的一個狀態(tài)屬性，反映災害發(fā)生時系統(tǒng)將致災因子打擊力轉換成直接損失的程度，所以脆弱性研究主要是用于災前的減災規(guī)劃，這也是脆弱性和恢復力的本質區(qū)別.

本文在繼承前人研究成果和對災害系統(tǒng)進行深入實地觀察和思考的基礎上，認為：任何地區(qū)在災害發(fā)生前都存在著潛在的致災因子，農業(yè)系統(tǒng)在面對致災因子時具有一定的脆弱性，而脆弱性又和災害風險直接相關，二者之間的關系可明確表述為：脆弱性越高的地區(qū)就意味著災害風險越大，災害發(fā)生時可能造成的損失也就越大，而恢復力大小決定了實際的災情，恢復力大的地區(qū)災情越輕，可能造成的損失也就越小，也就越容易從災害中恢復過來，恢復力小的地區(qū)則正好相反.此外，由于農業(yè)系統(tǒng)存在著調整、適應和學習能力，導致恢復力會對下一次災害產生積極影響，即能夠使得人們吸取上次災害的教訓，更好地更及時地做好防災響應和應急預案，從而進一步降低脆弱性，這就是恢復力對災害系統(tǒng)的正反饋機制.綜上所述，災害恢復力和脆弱性是承災體的兩個重要的品質屬性，二者相互影響、貫穿于災前災后各個環(huán)節(jié)，共同在避免和減少災害損失方面為管理者提供有效的科學依據(jù).

2 旱災恢復力評估模型的構建

本文依據(jù)恢復力與脆弱性的內在聯(lián)系，對山東省旱災恢復力量化評估模型設計如下：

1)把旱災恢復力定義為系統(tǒng)抵抗擾動的能力，其表達方式是測度農業(yè)系統(tǒng)在遭受到外界擾動后恢復到原有平衡態(tài)的時間和速度，即恢復的快速性，因為它是災害恢復力的內在本質屬性之一，也是災后恢復力提高的最終表現(xiàn).對于穩(wěn)定性，因其內涵和脆弱性相近，我們不予考慮.

2)充分吸收生態(tài)恢復力在關注農業(yè)系統(tǒng)偏離原有平衡態(tài)后適應狀況方面的理論優(yōu)勢，本文將利用恢復力和脆弱性的內在聯(lián)系，巧妙地避開災害經濟學中最富爭議的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)問題，首次提出用脆弱性的變化速度來表征農業(yè)系統(tǒng)的旱災恢復力水平(見圖1).之所以能這樣研究，是因為災害脆弱性反映了災害發(fā)生時農業(yè)系統(tǒng)將外部擾動量轉化為直接經濟損失的程度，而災害恢復力則反映了災情已經發(fā)生的情況下，農業(yè)系統(tǒng)通過自我調節(jié)和適應來降低經濟損失的能力，它是對災后人類響應程度的直接刻畫和有效量度.

圖1 旱災恢復力的二維模型

由以上分析可知，無論災害是否發(fā)生，恢復力和脆弱性都是客觀存在的，它們都是農業(yè)系統(tǒng)本身的內在屬性，都是對農業(yè)系統(tǒng)整體性能的刻畫，只是在災害發(fā)生時才表現(xiàn)的更加明顯.事實表明，脆弱性的提高在大多數(shù)情況下就意味著降低了農業(yè)系統(tǒng)的恢復力，因此恢復力越強就預示著它在單位時間內可降低的脆弱性就越多，反之亦然.按照這種思路可以把旱災恢復力定義為：

(1)

其中，R為旱災恢復力指數(shù)量化值；V為農業(yè)系統(tǒng)脆弱性，ΔV為脆弱性變化量；T為時間，ΔT為時間跨度.

因為(1)式是通過災害脆弱性來刻畫恢復力，因此可以依據(jù)目前對災害脆弱性評估比較成熟的方法和模型通過轉化來實現(xiàn)對旱災恢復力的評估.

采用Hoovering改進模型來計算山東省農業(yè)系統(tǒng)的脆弱性，具體計算方法為：

①設災害發(fā)生時刻的農業(yè)系統(tǒng)脆弱性為Vaov:

Vaov={Vaov1，Vaov2，…，Vaovn}，

Vaovi=ΔXi/ (Ei×Vbovi)(i=1，2，…，n)

(2)

其中，ΔXi為旱災底層評估指標損失數(shù)據(jù)，Ei為致災因子相關屬性值，Vbovi為脆弱性指數(shù).

(3)

之后再對M和Vaov進行多元回歸分析，得：

(4)

其中，M1={m1，m2，…，mp}，A={a1，a2，…，ap}為M1中各指標類相應權重.然后要根據(jù)M1篩選真正影響農業(yè)系統(tǒng)脆弱性的關鍵指標集X1，X1={x1，…，xs}(s<θ)，對應的權重為H，H={h1，h2，…，hs}，H的計算公式為：

(5)

3 旱災恢復力指數(shù)評估

3.1 研究區(qū)域概況

山東省位于東部沿海、黃河下游地區(qū)，東經114°19′～122°43′E、北緯34°22′～38°23′N之間，至北向南依次與河北、河南、安徽和江蘇接壤，面積15.78萬km2.山東省地形呈現(xiàn)中部凸起四周凹陷的面貌，其中西部北部是黃河沖積平原區(qū)，東部半島大都是起伏和緩的低矮波狀丘陵區(qū)，而中南部以山地丘陵為主.境內平原占到總陸地面積的55%左右，山地、丘陵分別占到15.5%和13.2%，其他地貌分布較少.山東省地處溫帶季風氣候區(qū)，具有顯著的季節(jié)變化和季風氣候特征，屬半干旱大陸性氣候，年干燥度為1.7～1.9之間.總的看，該省農業(yè)氣候資源較為豐富，適合種植多種農作物.年平均氣溫為13.1℃，1月份最冷，平均氣溫為-2.5℃；7月份最熱，平均氣溫為26.7℃.年平均降水量578.4mm，最多年降水量為1 004.7mm(信發(fā)，1961)，最少年降水量為 187.2mm(臨清，1992年)，降水分布東南部多于西北部.全年降水近70%集中在夏季，秋季雨量多于春季，春季干旱發(fā)生頻繁，有“十年九春旱”之說[10].

3.2 根據(jù)旱災恢復力影響因素確定評估指標

農業(yè)旱災恢復力是指農業(yè)系統(tǒng)遭受重大旱災打擊、受災體(農作物、農戶)遭受損失后，繼續(xù)抵抗并彌補損失，以便能夠快速恢復到原來生產、生活水平的能力[5].總體來看，農業(yè)旱災恢復力的影響因素可概括為以下兩類.

3.2.1 農業(yè)系統(tǒng)內部的因素 農業(yè)系統(tǒng)內部的因素包括農業(yè)系統(tǒng)受到旱災干擾之前系統(tǒng)本身的結構、功能等方面的因素.一般認為，農業(yè)系統(tǒng)自身的結構、功能越簡單，系統(tǒng)的恢復力就越弱，反之則越強.這與區(qū)域本身所處的自然地理位置、水文氣象條件有關，還與旱災發(fā)生持續(xù)時間長短，災害強度、災害損失有關，災害持續(xù)時間越長，強度越大，損失越大，農業(yè)系統(tǒng)的恢復能力就越弱.

3.2.2 農業(yè)系統(tǒng)的外部因素 農業(yè)系統(tǒng)的外部因素對于提高或者降低旱災災后恢復力起著至關重要的作用.這些因素包括社會經濟因素(人均GDP或人均純收入、國民經濟增長率等)、政府組織因素(災區(qū)重建計劃和政策、對農戶自身積極開展抗旱救災的鼓勵程度等)、社會援助因素(外部援助、災害保險等).遭受同樣災害后，經濟發(fā)達，政府組織管理合理，社會援助機制健全的地區(qū)，農業(yè)旱災恢復速度明顯快于落后地區(qū).

在依據(jù)旱災恢復力影響因素建立評價指標體系時，要注意遵循科學性、整體性、協(xié)調性、可操作性、獨立性的原則.一要綜合考慮指標選取的整體性、協(xié)調性、科學性和獨立性原則，不能僅憑某一項原則決定指標的取舍；另一方面，由于各項原則具有認識上的差異性和特殊性，因此對各項原則的把握標準，不能強求一致.

考慮到內部狀況、災害狀況和社會經濟綜合狀況對農業(yè)旱災恢復力的影響，根據(jù)指標選取的原則，選取自然環(huán)境指標(氣候條件、水文條件、地質地貌條件、土地利用狀況)，社會會經濟指標(農戶收入、勞動力數(shù)量與結構、生活支出情況、農業(yè)投入、水利設施)，政府組織指標(災區(qū)重建計劃和政策、對農戶自身積極開展抗旱救災的鼓勵程度)，社會援助指標(外部援助、災害保險)來研究農業(yè)系統(tǒng)發(fā)生旱災后的恢復力.利用多目標決策方法，構建如下多層次農業(yè)旱災恢復力評估指標體系，見表1．

表1 旱災災后恢復力評估指標體系

3.3 數(shù)據(jù)獲取與處理

3.3.1 數(shù)據(jù)來源 查閱《山東統(tǒng)計年鑒》、《山東減災四十年成就展望》及山東省情資料庫，并收集、查找自1980年至今的山東省各地《氣象志》、《縣志》和其他相關統(tǒng)計資料，搜集的數(shù)據(jù)內容包括山東省1980年～2013年的主要自然災害發(fā)生的時間、地點、頻次和災害損失等，數(shù)據(jù)搜集是進行災害恢復力研究的前提和基礎.由于歷史資料的記載往往會出現(xiàn)偏差，導致數(shù)據(jù)不準確，因此在利用搜集來的資料展開研究前必須反復比較、核對、核準，才能確保數(shù)據(jù)的準確無誤，這樣得出的結論才更可靠、更有說服力，也更具參考價值.

3.3.2 數(shù)據(jù)處理 本文通過分析比較，最終確定采用的是Hoovering改進模型來計算山東省農業(yè)系統(tǒng)的脆弱性[11]，具體方法為用經濟損失率來作為災情指標，用受災面積的平方根來表征農業(yè)系統(tǒng)的脆弱性，這樣就可以得到災害發(fā)生時的旱災脆弱性V0.然后再使用主成分分析法對研究區(qū)域的旱災災后恢復力評估指標體系X={x1，x2，x3，…,x13}進行降維處理，得到代表因子集M，M={m1，m2，m3，m4}，之后再對M和V0進行多元回歸分析，最終得到山東省農業(yè)系統(tǒng)的旱災脆弱性V與恢復力關系的度量方程：

(6)

統(tǒng)計檢驗結果顯示R等于0.948，R2為0.899，自相關檢驗值接近1.9，這就說明在殘差項間互相獨立的前提下，該方程的擬合優(yōu)度還是很高的.

由式(1)和式(2)就可以得到旱災恢復力指數(shù)的評估方程，可以表示為：

(7)

之后，本文利用SPSS軟件對山東省農業(yè)系統(tǒng)旱災恢復力評估指標體系(詳見表1)進行旱災恢復力指數(shù)擬合，同時通過尋找影響旱災恢復力變化的關鍵因素，從而確定評估指標體系與指數(shù)間的函數(shù)關系.擬合函數(shù)如下：

1.3 2 6x1+0.876x2+0.519x3+0.617x4+

1.4 6 5x5+0.772x6+1.304x7+1.669x8+

1.1 2 5x9+0.826x10+0.978x11+1.221x12+

0.5 3 7x13- 0.705=-(-R)-1/6=R-1/6.

(8)

殘差統(tǒng)計量見表2.

表2 殘差統(tǒng)計量

D.W.=1.98615，其值接近2，說明各殘差項間無相關關系，即各殘差項是相互獨立的.

統(tǒng)計檢驗結果顯示，R為0.912，R2為0.832，自相關檢驗值接近1.8，這說明在殘差項間互相獨立的前提要求下，該方程的擬合優(yōu)度很高.同時根據(jù)標準化殘差序列直方圖(圖2)，我們確定殘差序列接近正態(tài)分布；然后通過殘差概率序列和對應預測值序列的散點圖(圖3)發(fā)現(xiàn)，殘差序列點隨機分布在一條直線上下，由此可以證明殘差序列的隨機性.

圖2 標準化殘差序列直方圖

上圖中橫軸表示回歸標準化殘差，縱軸為回歸序列.

圖3 殘差概率散點序列

3.4 結果分析及模擬預測

通過建立旱災恢復力指數(shù)評估模型(式8)，本文估算得到了1980年～ 2013年這34年間山東省旱災恢復力綜合評估值，見表3.

表3 1980年～2013年山東省旱災恢復力綜合評估值

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)可以畫出1980年～2013年山東省旱災恢復力的動態(tài)變化曲線，詳見圖4.

由圖4可知，30多年間山東省旱災恢復力總體情況趨于平穩(wěn)，但其中1983年、1987年、1994年、1998年和2002年恢復力水平較低，而1984年、1990年、1996年和2005年恢復力水平較高.根據(jù)以上評估指標體系擬合函數(shù)表達式(4)可以發(fā)現(xiàn)，“氣候”、“土地利用狀況”、“農戶收入”和“農業(yè)投入”4個指標是影響山東省旱災恢復力的關鍵因子.利用以上關鍵因子，本文估算得到了山東省2014年旱災恢復力空間分布情況(見圖5)，結論為：青島市旱災恢復力最高，聊城市旱災恢復力最低，并且地域差異明顯，膠東半島地區(qū)明顯高于魯西和魯西南地區(qū).通過查閱相關資料以及赴山東省各地開展實地調研，本文所得上述結論與山東省2014年上半年真實的旱災恢復力空間分布情況基本相符，這說明預測具有一定的可信度，同時也在一定程度上驗證了本文所構建的旱災恢復力評估模型的準確性和精確性.此外根據(jù)以上分析，建議山東省旱災恢復力較低的聊城市、菏澤市、萊蕪市和棗莊市等可以通過加強農業(yè)氣候預測預警、優(yōu)化農村土地利用狀況、積極發(fā)展經濟增加農民收入和加大農業(yè)資源投入等措施來促進旱災恢復力建設.

圖4 1980年～2013山東省旱災恢復力的動態(tài)變化情況

圖5 山東省2014年旱災恢復力空間分布預測

4 討論與結論

本文在充分吸收生態(tài)恢復力在關注農業(yè)系統(tǒng)偏離原有平衡態(tài)后適應狀況方面理論優(yōu)勢的前提上，利用恢復力和脆弱性的內在聯(lián)系，巧妙地避開災害經濟學中最富爭議的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)問題，通過用脆弱性的變化速度來表征農業(yè)系統(tǒng)的旱災恢復力水平，構建起較為合理的、適合山東省實際情況的旱災恢復力指數(shù)評估模型，為今后災害恢復力評估提供了一個新的分析思路和計量方法，同時也把災害恢復力研究推廣到量化可操作層面.通過構建旱災恢復力指數(shù)評估模型并用該模型模擬山東省1980年～2013年這34年的農業(yè)系統(tǒng)旱災恢復力動態(tài)變化情況，推演預測了該省2014年的旱災恢復力空間分布格局，從而為政府決策提供科學的理論依據(jù)和可行的恢復力建設性方案.當然必須指出的是，由于研究條件所限，本文在對旱災恢復力進行評估時，同樣存在著樣本量不足、所取數(shù)據(jù)精確性難以確認等問題，這些都會影響研究結果的準確性，也是農業(yè)系統(tǒng)災害恢復力研究亟待突破之處，值得進一步深入研究.

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Evaluation on the and resilience of the agriculture to natural disasters in Shandong province: based on the relationship between the vulnerability and resilience of the affected objects

LI Fuduo， YANG Xinghong

(College of Management， Guizhou University, Guiyang 550025)

Shandong province is a drought-prone region in China， with the droughts of high frequency， lasting long and wide influence range， which have impacted the agricultural production and economic development. In this case， it is of great significance for us to evaluate the resilience of the agricultural system from drought in the province， since it can provide references for developing disaster mitigation strategies. This paper put forward a suitable model evaluating the resilience of agriculture to drought disaster on the basis of the intrinsic link of the vulnerability of the agricultural system with its resilience to drought， and then tried to build a resilience index by using historical data. The results show that: 1) climate， land use status， farmers’ income and input are the key factors influencing the regional resilience to drought; 2) the resilience to drought in the period from 1980 to 2013 has been relatively stable， but lower in 1983， 1987， 1994， 1998 and 2002， and higher in 1984， 1990， 1996 and 2005. 3) from the angle of space， the resilience will be highest in Qingdao and lowest in Liaocheng in 2014．

Shandong Province； agricultural drought disaster; resilience evaluation; vulnerability

2014-11-19.

貴州省教育廳基地項目(12JDO22).

1000-1190(2015)01-0153-07

F301;X43

A

*E-mail: lifuduo2010@163.com.