近30年珠海市耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及未來預(yù)測(cè)

李久楓，劉艷艷，吳大放，楊木壯，陳震霖

（1.廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院國(guó)土與城鎮(zhèn)規(guī)劃研究所，廣東 廣州 510006；

2.華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510631）

近30年珠海市耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及未來預(yù)測(cè)

李久楓1，2，劉艷艷1，吳大放1，楊木壯1，陳震霖1

（1.廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院國(guó)土與城鎮(zhèn)規(guī)劃研究所，廣東 廣州 510006；

2.華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510631）

開展耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)有利于耕地資源的可持續(xù)利用與國(guó)家糧食安全。為了解珠海市耕地生態(tài)安全狀況，構(gòu)建了基于PSR模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。運(yùn)用熵值法確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，定量分析1985—2014年珠海市耕地生態(tài)安全值，采用等間距法將耕地生態(tài)安全級(jí)別劃分為不安全、較不安全、臨界安全、較安全、安全5個(gè)等級(jí)，并引入灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)2015—2020年珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)，分析其驅(qū)動(dòng)因素。研究結(jié)果表明：1985—2014年珠海市耕地生態(tài)安全綜合值呈U型變化，安全等級(jí)經(jīng)歷了較安全-臨界安全-較安全-臨界安全-較不安全-臨界安全-較不安全-臨界安全的演變歷程，耕地生態(tài)安全等級(jí)于1999年之后顯著轉(zhuǎn)好；2015—2020年珠海市耕地生態(tài)安全綜合值呈上升趨勢(shì)，安全等級(jí)由臨界安全發(fā)展到較安全，未來耕地生態(tài)安全水平較為樂觀；人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的人地矛盾仍是影響耕地生態(tài)安全水平的關(guān)鍵因素。

耕地生態(tài)安全；PSR模型；灰色系統(tǒng)理論；珠海市

隨著國(guó)家“五位一體”戰(zhàn)略布局，生態(tài)安全評(píng)價(jià)愈來愈融入到區(qū)域建設(shè)的各個(gè)層面，生態(tài)安全評(píng)價(jià)也愈加關(guān)注耕地生態(tài)系統(tǒng)的安全性。耕地作為土地資源的精華，歷經(jīng)長(zhǎng)期的人為作用，形成了一個(gè)多功能、綜合性的生態(tài)系統(tǒng)［1］。耕地生態(tài)安全是指耕地相對(duì)于生態(tài)威脅來說的特殊功能狀態(tài)，它包括耕地資源環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的安全［2］。由于中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，人地矛盾不斷加劇，導(dǎo)致耕地生態(tài)安全壓力加大，表現(xiàn)為水土流失加劇、農(nóng)田生物多樣性豐度下降、耕地?cái)?shù)量減少及質(zhì)量下降［3］，進(jìn)而誘發(fā)國(guó)家糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)安全等問題，威脅社會(huì)穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展［4］。因此，開展耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究、認(rèn)識(shí)當(dāng)前耕地生態(tài)安全狀況、采取有效措施改善和加強(qiáng)耕地生態(tài)安全保護(hù)，對(duì)于維護(hù)國(guó)家糧食安全及走中國(guó)特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路具有重要意義。

自20世紀(jì)70年代提出生態(tài)安全概念以來，耕地生態(tài)安全研究不斷受到關(guān)注［5］。目前，國(guó)際上對(duì)耕地生態(tài)安全的研究主要側(cè)重在耕地生態(tài)安全與可持續(xù)利用，如Rasul等［6-7］分析了耕地持續(xù)利用與生態(tài)狀況的關(guān)系；Cassman等［8］研究了糧食安全與生態(tài)平衡的關(guān)系；Faber等［9-11］在土壤生態(tài)安全評(píng)價(jià)中引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)概念，改進(jìn)了傳統(tǒng)的生態(tài)安全評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)關(guān)于耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究成果豐碩，在評(píng)價(jià)模型與理論應(yīng)用上結(jié)合DPSIR模型［12-14］、PSR模型［15-16］、生態(tài)足跡法［17-19］、GIS空間分析技術(shù)［20-22］、生態(tài)學(xué)能值理論［23-25］等開展了四川盆地、長(zhǎng)江中下游平原、華北平原等耕地集中連片區(qū)的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)，另外部分學(xué)者將影響耕地生態(tài)安全的因素依據(jù)不同驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分類，如劉圣歡等［26-27］將影響耕地生態(tài)安全的因素分為直接因素、間接因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素3類，并通過構(gòu)建耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)江漢平原耕地生態(tài)安全水平進(jìn)行分析，得出江漢平原耕地生態(tài)總體上處于非常安全狀態(tài)；徐輝等［28-30］從自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)3個(gè)角度出發(fā)構(gòu)建了耕地生態(tài)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分別分析了黑龍江省寧安、哈爾濱、河北省肥鄉(xiāng)縣3地區(qū)耕地生態(tài)安全水平。

由現(xiàn)有研究可知，耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究主要集中于重要糧食產(chǎn)區(qū)，對(duì)東部尤其是東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的耕地生態(tài)安全狀況研究相對(duì)較少［31-32］?，F(xiàn)有研究多偏重于現(xiàn)狀分析，缺少動(dòng)態(tài)變化與模擬研究，且耕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系還不是很完善［2］，不能很好地體現(xiàn)東部城市現(xiàn)有耕地當(dāng)前的生態(tài)安全狀況及未來變化趨勢(shì)。同時(shí)耕地生態(tài)安全系統(tǒng)作為一個(gè)土地生態(tài)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，采取長(zhǎng)時(shí)間序列的變化研究更為重要，但是由于數(shù)據(jù)獲取的難度加大，很少有進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究。近30年來珠海市耕地資源總量減少速度快，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致耕地資源的大量流失，耕地資源質(zhì)量差，雖然耕地后備資源豐富，但開發(fā)利用難度較大［33］。其中1973—2008年珠海市耕地面積快速減少，凈減少17 358.99 hm2，下降幅度為32.13%，平均每年減少173.59 hm2，人均耕地面積減少84.85%［34］，其耕地生態(tài)安全狀況堪憂。為彌補(bǔ)現(xiàn)有研究不足，我們基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型并綜合自然經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素，選取19個(gè)影響耕地生態(tài)安全的指標(biāo)，構(gòu)建耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并結(jié)合珠海市1985—2014年的耕地生態(tài)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析，最后運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論建模，利用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)珠海市當(dāng)前耕地生態(tài)安全狀況進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力分析，利用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)珠海市未來耕地生態(tài)安全狀況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，以期為中尺度地域耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)提供理論支撐與決策參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

珠海位于廣東省珠江口西南部，地理坐標(biāo)處于21°48′～22°27′N、113°03′～114°19′E之間。區(qū)位優(yōu)越，東與香港隔海相望，南與澳門相連，西鄰新會(huì)、臺(tái)山市，北與中山市接壤。珠海市區(qū)內(nèi)陸部分地勢(shì)由西北向東南傾斜，地形多樣，以平原（占25．5%）、丘陵（占58．68%）為主，兼有低山、灘涂等。珠海市地處北回歸線以南，冬季風(fēng)與夏季風(fēng)交替明顯，終年氣溫較高，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，年日溫差較小，年均氣溫22.4℃，年均降水量1 985.8 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 947.3 h，平均相對(duì)濕度80%，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。自然植被以常綠季雨林和季風(fēng)性常綠闊葉林為主，人工植被包括木麻黃群落、臺(tái)灣相思群落和水松群落。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于1985—1990年《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒》、1990—2015年《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒》、2002—2015年《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒》、珠海市統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)、珠海市土地利用總體規(guī)劃和珠海市土地利用變更調(diào)查等資料，少量指標(biāo)數(shù)據(jù)通過原始數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系依據(jù)壓力-狀態(tài)-響應(yīng)指標(biāo)框架建立，其中人口增長(zhǎng)率等壓力與響應(yīng)因子參考張銳等［16］與趙宏波等［35］研究成果，糧食單產(chǎn)等狀態(tài)因子參考張銳等［16］與張冰潔等［36］研究成果，同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性，綜合自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)因素重點(diǎn)選取影響耕地生態(tài)安全的單位耕地化肥負(fù)荷、單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷、人均耕地面積、農(nóng)民人均純收入等19個(gè)指標(biāo)建立耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及綜合評(píng)價(jià)值的確定

采用熵值法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。熵值法是一種客觀賦權(quán)方法，它通過計(jì)算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)相對(duì)變化程度對(duì)系統(tǒng)整體的影響決定指標(biāo)的權(quán)重，相對(duì)變化程度大的指標(biāo)具有較大權(quán)重，此方法避免了人為決策帶來的主觀影響因素，保證了權(quán)重賦值的客觀性與科學(xué)性［37］。由于各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)均有差異，為消除因量綱不同對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，需要對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，最終結(jié)果見表1。

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)值的確定

式中，Xij為第i個(gè)年份的第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值（i=1，2，…m；j=1，2，…n）。Xmax為該項(xiàng)指標(biāo)最大值，Xmin為該項(xiàng)指標(biāo)最小值，為該項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值（表2）。

1.4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

式中，n為指標(biāo)個(gè)數(shù)，Pij為第j項(xiàng)指標(biāo)下第i年份指標(biāo)值占全部年份指標(biāo)值的比重，k為常數(shù)，eij為第j個(gè)指標(biāo)的熵值，dj為第j個(gè)指標(biāo)的差異性系數(shù)，Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

1.4.3 綜合評(píng)價(jià)值的確定

式中，T為綜合評(píng)價(jià)值。T值越接近1，表示耕地生態(tài)安全狀況越好。在借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上［37-38］，并結(jié)合珠海市耕地生態(tài)安全實(shí)際狀況，依據(jù)等距劃分原則，將耕地生態(tài)安全級(jí)別劃分為不安全（0～0.2）、較不安全（0.2～0.4）、臨界安全（0.4～0.6）、較安全（0.6～0.8）、安全（0.8～1）5個(gè)等級(jí)，其5個(gè)等級(jí)特征分別是生態(tài)問題嚴(yán)重、生態(tài)問題突出、生態(tài)問題不顯著、生態(tài)良好、生態(tài)優(yōu)異。

1.5 灰色系統(tǒng)理論

1.5.1 灰色預(yù)測(cè)模型 灰色系統(tǒng)理論是由鄧聚龍于20世紀(jì)80 年代在國(guó)際上首先提出來的一種新理論。灰色系統(tǒng)是介于內(nèi)部特征完全已知的白色系統(tǒng)和內(nèi)部特征完全未知的黑色系統(tǒng)之間，一部分信息已知，另一部分信息未知或不確定的系統(tǒng)?；疑到y(tǒng)理論將任何隨機(jī)變量

都看作是一定時(shí)空區(qū)域內(nèi)的灰色量，隨機(jī)過程是一定區(qū)域內(nèi)變化的與時(shí)間有關(guān)的灰色過程，這一理論在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面應(yīng)用十分廣泛［39-41］。GM（1，1）是最常用的灰色預(yù)測(cè)模型，其建模步驟一般為：

表1 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表2 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

（續(xù)表2）

（1）對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化得到數(shù)列x(0)，對(duì)數(shù)列x(0)作一次累加生成處理，得到數(shù)列x(1)。

（2）對(duì)數(shù)列x(1)的變化趨勢(shì)可以近似地用微分方程表示：

式中，a，u為參數(shù)，可通過最小二乘法擬合得到。

（3）構(gòu)造矩陣B，YM，計(jì)算

（4）求出時(shí)間響應(yīng)式與預(yù)測(cè)模型：

時(shí)間響應(yīng)式：

預(yù)測(cè)模型：

（5）利用后驗(yàn)差方法進(jìn)行精度檢驗(yàn)。

1.5.2 灰色關(guān)聯(lián)分析 灰色關(guān)聯(lián)分析法是基于灰色系統(tǒng)理論提出的，用以研究系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)看作一個(gè)變化發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對(duì)不同系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行量化比較分析?；疑P(guān)聯(lián)分析對(duì)數(shù)據(jù)樣本量及數(shù)據(jù)的典型分布規(guī)律要求不太嚴(yán)格，其中灰色綜合關(guān)聯(lián)度綜合表現(xiàn)了不同序列之間的相似程度，比較完整的表征了序列之間的緊密程度，因此較為實(shí)用。

設(shè)序列X0與Xi長(zhǎng)度相同，X0與Xi初始值不為零，ε0i和γ0i分別為X0與Xi的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度和灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度，θ∈[0，1]，則灰色綜合關(guān)聯(lián)度公式為：

式中，ρ0i為X0與X1的灰色綜合關(guān)聯(lián)度，θ一般取值為0.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 珠海市耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)

圖1 1985—2014年珠海市耕地生態(tài)安全值變化趨勢(shì)

2.1.1 1985 —2014年耕地生態(tài)安全值總體變化 由圖1可知，珠海市耕地生態(tài)壓力值與狀態(tài)值雙雙波動(dòng)下降，耕地生態(tài)響應(yīng)值持續(xù)上升。耕地生態(tài)壓力值由1985年的0.4819下降到2014年的0.1001，年均下降0.0127；耕地生態(tài)狀態(tài)值由1985年的0.0855下降到2014年的0.0454，年均下降0.0013；耕地生態(tài)響應(yīng)值由1985年的0.0385提高到2014年的0.2984，年均提高0.0087，積極變化最為顯著。珠海市耕地生態(tài)壓力值與狀態(tài)值呈下降趨勢(shì)的原因主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化水平不斷提高，人口自然增長(zhǎng)率下降，單位化肥與農(nóng)藥負(fù)荷減少，耕地生態(tài)壓力減小，但是由于城市化的快速擴(kuò)張，耕地面積的急劇減少，土地墾殖率及復(fù)種指數(shù)不斷下降，導(dǎo)致耕地生態(tài)狀態(tài)惡化。因此政府加強(qiáng)了耕地生態(tài)安全保護(hù)措施，通過提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，加大對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)，不斷增加農(nóng)民人均純收入，促進(jìn)了耕地生態(tài)響應(yīng)值的提升。

2.1.2 1985 —2014年耕地生態(tài)安全等級(jí)變化 由圖1可知，珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)變化較大，呈現(xiàn)先下降、后上升的趨勢(shì)。1985—1999年安全值不斷下降，1985年安全值為0.6059，1986-1993年安全值由0.5597下降到0.4077，1994—2003年安全值一直處于0.4以下；2004—2014年總體呈上升趨勢(shì)，2004—2014年安全值由0.4108上升到0.4493，安全等級(jí)經(jīng)歷較安全-臨界安全-較安全-臨界安全-較不安全-臨界安全-較不安全-臨界安全的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。珠海市于20世紀(jì)80年代中期實(shí)施的西區(qū)大開發(fā)戰(zhàn)略，大量耕地資源被征用，優(yōu)質(zhì)耕地面積急劇下降，西區(qū)大開發(fā)戰(zhàn)略對(duì)耕地生態(tài)造成了較大破壞，成為1985—2003年間珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)不斷下降的主要原因之一。隨著珠海市農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷調(diào)整，耕地生態(tài)保護(hù)愈加重要，嚴(yán)格保護(hù)耕地措施不斷加強(qiáng)。政府對(duì)農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)機(jī)械的支持力度加大，耕地生態(tài)響應(yīng)值持續(xù)上升，壓力值不斷下降，2004—2014年耕地生態(tài)安全等級(jí)不斷提升。

2.2 2015-2020年耕地生態(tài)安全等級(jí)預(yù)測(cè)

本研究以1985—2014年近30年的耕地生態(tài)安全壓力值、耕地生態(tài)安全狀態(tài)值、耕地生態(tài)安全響應(yīng)值做為樣本數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行灰色模擬預(yù)測(cè)，鑒于篇幅限制，計(jì)算過程不再贅述，具體步驟參考2.3，以下列出各預(yù)測(cè)模型：

2.2.1 灰色預(yù)測(cè)模型 （1）耕地生態(tài)壓力的GM（1，1）模型：

（2）耕地生態(tài)狀態(tài)的GM（1，1）模型：

（3）耕地生態(tài)響應(yīng)的GM（1，1）模型：

2.2.2 精度檢驗(yàn) 由表3可知，因?yàn)镃＜0.35，P＞0.95，所以耕地生態(tài)安全模型擬合很好，可以用于預(yù)測(cè)耕地生態(tài)安全等級(jí)。由表4可知，C顯然小于0.35；

表3 后驗(yàn)差檢驗(yàn)精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4 模型的精度檢驗(yàn)

由表5可知，2015—2020年珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)不斷上升，由臨界安全等級(jí)上升到較安全等級(jí)。其中耕地生態(tài)壓力值與耕地生態(tài)響應(yīng)值持續(xù)下降，耕地生態(tài)安全值由0.5029上升到0.6326，表明珠海市未來耕地生態(tài)安全狀況不斷改善，生態(tài)安全措施將不斷落實(shí)，到2020年全面建成小康社會(huì)之際，珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)將保持在較安全等級(jí)，且將持續(xù)上升，確保國(guó)家生態(tài)安全戰(zhàn)略的實(shí)施。研究發(fā)現(xiàn)，近年來珠海市不斷投入技術(shù)與資金，加大政策支持力度，積極推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展。如在耕地生態(tài)的保護(hù)與開發(fā)問題上，珠海建立了基本農(nóng)田保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制、飲用水源保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制和基本公共服務(wù)能力保障機(jī)制，先后出臺(tái)了《珠海市基本農(nóng)田保護(hù)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償辦法（暫行）》、《蓮洲鎮(zhèn)生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償財(cái)政轉(zhuǎn)移支付方案》、《珠海市飲用水源保護(hù)區(qū)扶持激勵(lì)辦法》、《珠海市財(cái)政生態(tài)保護(hù)轉(zhuǎn)移支付辦法》等制度［42］。同時(shí)《珠海市綜合發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)總體規(guī)劃（2011—2020）》的出臺(tái)極大推動(dòng)了對(duì)耕地生態(tài)的保護(hù)，有益于將珠海市農(nóng)業(yè)發(fā)展成為生態(tài)農(nóng)業(yè)。而耕地生態(tài)系統(tǒng)作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，保護(hù)其科學(xué)利用與開發(fā)對(duì)促進(jìn)國(guó)家生態(tài)城市建設(shè)具有重要作用。

表5 2015—2020年珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)預(yù)測(cè)

2.3 珠海市耕地生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)因素分析

灰色關(guān)聯(lián)度分析主要反映兩個(gè)因素之間變化態(tài)勢(shì)的一致性，相應(yīng)序列之間關(guān)聯(lián)度越高，一致性越強(qiáng)，聯(lián)系就越為緊密，反之越為松散。由表6可知，以絕對(duì)關(guān)聯(lián)度為標(biāo)準(zhǔn)，各影響因子與耕地生態(tài)安全值緊密程度由大到小為X8＞X6＞X19＞X16＞X7＞X5＞X13＞X3＞X2＞X17＞X11＞X4＞X15＞X1＞X18＞X12＞X10＞X14＞X9，第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重與耕地生態(tài)安全值發(fā)展態(tài)勢(shì)最為接近，年日照時(shí)數(shù)與耕地生態(tài)安全值發(fā)展態(tài)勢(shì)差別最大；以相對(duì)關(guān)聯(lián)度為標(biāo)準(zhǔn)，各影響因子與耕地生態(tài)安全值緊密程度由大到小為X1＞X11＞X18＞X4＞X13＞X2＞X15＞X10＞X7＞X5＞X9＞X12＞X6＞X8＞X17＞X14＞X3＞X16＞X19，人口自然增長(zhǎng)率相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率與耕地生態(tài)安全值最為接近，專業(yè)技術(shù)人員相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率與耕地生態(tài)安全值差別最大；以綜合關(guān)聯(lián)度為標(biāo)準(zhǔn)，各影響因子與耕地生態(tài)安全值緊密程度由大到小為X8＞X6＞X1＞X11＞X13＞X4＞X18＞X2＞X7＞X15＞X5＞X10＞X9＞X12＞X17＞X19＞X3＞X16＞X14，第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重與耕地生態(tài)安全值緊密程度最高，復(fù)種指數(shù)與耕地生態(tài)安全值緊密程度最差。綜合3個(gè)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算結(jié)果可知，影響耕地生態(tài)安全值的主要因素為第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重、人口自然增長(zhǎng)率、耕地面積、人均耕地面積、土地墾殖率、有效灌溉面積比、單位耕地化肥負(fù)荷、GDP增長(zhǎng)率、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力，即人口、經(jīng)濟(jì)、耕地保有量以及農(nóng)業(yè)科技。其中珠海市人口密度由1985年的248人/km2增加到2014年的936人/km2，增長(zhǎng)2.77倍，而珠海市耕地面積由1985年的37 720 hm2下降到2014年的18 103 hm2，減少了52%，極大增加了耕地的人口負(fù)擔(dān)，從而導(dǎo)致耕地的生態(tài)壓力越來越大。而管理者對(duì)耕地的經(jīng)濟(jì)投入不斷增加，農(nóng)業(yè)科技比例也在不斷上升，例如30年間農(nóng)業(yè)機(jī)械投入增加約1.36倍，專業(yè)技術(shù)人員增加約30倍。但是為提高耕地的產(chǎn)出量，導(dǎo)致耕地生態(tài)問題不容樂觀，如2014年糧食單產(chǎn)是1985年的1.32倍，但單位耕地化肥負(fù)荷卻是1985年的2.14倍。可見，人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的人地矛盾仍是制約耕地生態(tài)安全水平的最重要因素。因此純粹依賴對(duì)耕地的粗放投入是不可持續(xù)的，而是要建立耕地的生態(tài)保護(hù)屏障，從耕地的土壤質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量、管理質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)質(zhì)量［43］4個(gè)維度來提升耕地的生態(tài)質(zhì)量。

表6 各影響因子與耕地生態(tài)安全值關(guān)聯(lián)度

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本研究基于PSR模型構(gòu)建耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在定量評(píng)價(jià)1985—2014年珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)基礎(chǔ)上，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論構(gòu)建耕地生態(tài)安全灰色預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)2015— 2020年珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)，并從自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面分析其驅(qū)動(dòng)因素。研究結(jié)論如下：

（1）從研究區(qū)發(fā)展歷程來看，珠海市耕地生態(tài)安全水平處于較差水平，1985—2014年，珠海市耕地生態(tài)安全水平56.7%的年份處于臨界安全等級(jí)，36.7%的年份處于較不安全等級(jí)，6.6%的年份處于較安全等級(jí)；1985—2014年珠海市耕地生態(tài)安全等級(jí)發(fā)展趨勢(shì)呈U型變化，耕地生態(tài)安全等級(jí)經(jīng)歷了較安全-臨界安全-較不安全-臨界安全的演變歷程，其中耕地生態(tài)安全值于1999年最低，之后持續(xù)上升，這表明珠海市耕地生態(tài)安全狀況開始逐漸轉(zhuǎn)好。

（2）從研究區(qū)預(yù)測(cè)趨勢(shì)看，2015—2020年珠海市耕地生態(tài)安全預(yù)測(cè)值不斷上升，耕地生態(tài)安全水平處于較好水平，耕地生態(tài)安全等級(jí)由臨界安全等級(jí)發(fā)展到較安全等級(jí)，表明未來珠海市耕地生態(tài)安全狀況將不斷改善，耕地生態(tài)安全保護(hù)措施將嚴(yán)格落實(shí)，這與《珠海市綜合發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)總體規(guī)劃（2011—2020）》的規(guī)劃要求相符合。

（3）從珠海市耕地生態(tài)安全變化驅(qū)動(dòng)因素分析，人地矛盾仍是制約耕地生態(tài)安全系統(tǒng)改善的關(guān)鍵因素。因此珠海市應(yīng)該更加注重人口發(fā)展戰(zhàn)略，合理規(guī)劃城鎮(zhèn)人口規(guī)模，協(xié)調(diào)好人地關(guān)系，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展；繼續(xù)實(shí)施農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼政策，加大市級(jí)財(cái)政補(bǔ)貼力度，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平；加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施規(guī)劃，通過建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，完善農(nóng)田水利系統(tǒng)；積極促進(jìn)農(nóng)業(yè)科技下鄉(xiāng)，提高廣大農(nóng)業(yè)從業(yè)人員生產(chǎn)技術(shù)和管理水平，加大環(huán)境治理力度，改善耕地土壤生態(tài)，提高糧食產(chǎn)量，進(jìn)而提高耕地生態(tài)安全水平。

3.2 討論

（1）與相似區(qū)域或城市進(jìn)行對(duì)比研究。對(duì)比吳大放等［22］研究的同時(shí)期珠海市耕地生態(tài)安全狀況表明，評(píng)價(jià)等級(jí)劃分一致，珠海市耕地生態(tài)是逐漸趨好的。但吳大放等研究指示從1988年由耕地生態(tài)等級(jí)為臨界安全占總面積85.46%變化為2008年等級(jí)為較安全的占總面積80.63%，該結(jié)論與本研究不同，可能原因是其研究是基于空間角度的分析，而本研究主要是基于長(zhǎng)時(shí)間序列角度進(jìn)行的分析。對(duì)比黃鵬等［31］對(duì)廣州市耕地生態(tài)安全研究的評(píng)價(jià)來看，1995—2007年廣州市耕地生態(tài)安全等級(jí)由較安全向安全靠近，說明珠海市與廣州市耕地生態(tài)發(fā)展?fàn)顩r相似，可能由于其農(nóng)業(yè)區(qū)位相似。但本文相同時(shí)期耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)值低于廣州市，這可能是由于指標(biāo)體系構(gòu)建的差異，對(duì)比謝戈力研究的廣州市耕地資源生態(tài)安全狀況表明，廣州市耕地資源生態(tài)一直處在赤字狀態(tài)，有降低趨勢(shì)，其耕地資源處于不可持續(xù)利用狀態(tài)，急需改善和保護(hù)耕地資源安全狀況［32］，這表明東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的耕地生態(tài)狀況不容忽視。

（2）與其他學(xué)者運(yùn)用灰色理論的對(duì)比研究。對(duì)分析鄭華偉等［37，41，44］運(yùn)用灰色理論進(jìn)行預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)表明，筆者與其建立的預(yù)測(cè)模型的分布等級(jí)一致，皆處于一級(jí)等級(jí)。但本模型在C值精度上要優(yōu)于其他學(xué)者，可能的原因是本研究選取的樣本較為充足。

（3）傳統(tǒng)研究缺少耕地生態(tài)安全狀況的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)分析，而分析未來耕地生態(tài)安全狀況對(duì)于制定合理的農(nóng)業(yè)政策具有重要意義。研究嘗試將灰色系統(tǒng)理論引入耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基本達(dá)到預(yù)期研究目標(biāo)，一定程度上彌補(bǔ)了耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)在模擬與預(yù)測(cè)方面的不足。同時(shí)鑒于數(shù)據(jù)獲取的限制以及模型精度隨樣本而波動(dòng)的情況，需要對(duì)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)選取與模型適用性開展進(jìn)一步研究。由于此類研究較少，這為進(jìn)一步評(píng)價(jià)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)耕地生態(tài)安全狀況提供了實(shí)證分析與理論借鑒。

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（責(zé)任編輯 白雪娜）

Evaluation of cultivated land ecological security in Zhuhai city in recent 30 years and its future prediction

LI Jiu-feng1，2，LIU Yan-yan1，WU Da-fang1，YANG Mu-zhuang1，CHEN Zhen-lin1
（1.Institute of Land Resources and Urban-Rural Planning，School of Geographical Sciences，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China；2. School of Geography，South China Normal University，Guangzhou 510631，China）

The evaluation of cultivated land ecological security is conducive to the sustainable utilization of cultivated land resources and national food security. In order to understand the situation of cultivated land ecological security in Zhuhai City，the evaluation index system based on PSR model was constructed. Entropy method was used to determine the weight of every index，and then quantitatively analyzed Zhuhai ecological security of cultivated land value in 1985-2014，the cultivated land ecological security level was divided into five grades such as insecurity，less secure，criticality safety，relative safety，safety. In this paper，the grey system theory was introduced to predict cultivated land ecological security level in Zhuhai City in 2015-2020，analyzes the driving factors were analyzed. Results showed that，the Zhuhai ecological security of cultivated land comprehensive value showed a U-shaped curve in 1985-2014，safety - experienced relative safety - critical safety - relative safety - critical safety - less safety -critical safety - less safety - critical safety evolution. The cultivated land ecological security level was significantly improved after 1999. Zhuhai ecological security of cultivated land comprehensive value assumed the trend ofescalation in 2015-2020，security level from critical security development to relative safety，the future level of ecological security of cultivated land was more optimistic. The contradiction between population nature and economic development was still the key factor to influence the level of cultivated land ecological security.

cultivated land ecological security；PSR model；Grey system theory；Zhuhai city

F301.21

A

1004-874X（2017）01-0156-11

2016-10-08

國(guó)家自然科學(xué)基金 (41101078)；廣東省教育廳特色創(chuàng)新項(xiàng)目（2014KTSCX090）；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目（14YJA630083）；廣州市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目（15Q28）；廣東省教育廳省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（201511078019，CX2015025，201611078085）；廣州大學(xué)2015年示范性實(shí)驗(yàn)建設(shè)項(xiàng)目“地理信息系統(tǒng)在土地利用規(guī)劃中的應(yīng)用”

李久楓（1993-），男，在讀碩士生，E-mail：1970892598@qq.com

劉艷艷（1980-），女，博士，高級(jí)工程師，E-mail：sunnylyy08@163.com

李久楓，劉艷艷，吳大放，等.近30年珠海市耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及未來預(yù)測(cè)［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，44（1）：156-166.