福建省耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及障礙因子分析*

劉艷芳，安 睿，曲勝秋，劉耀林

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430072）

0 引言

耕地是最基本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，是糧食生產(chǎn)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，是糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家長(zhǎng)治久安的重要保障[1]。生態(tài)安全的概念由“土地健康”引申而來，是指自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)不僅本體完整健康且與外部社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境有機(jī)耦合的良好狀態(tài)[2]。耕地生態(tài)安全不僅包括耕地生態(tài)系統(tǒng)自身的健康狀態(tài)，還應(yīng)考慮耕地的空間形態(tài)、區(qū)位及其與鄰域環(huán)境如水體和山地等外自然系統(tǒng)的關(guān)系，這直接決定耕地的綜合生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率[3]。人口與經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)導(dǎo)致耕地資源大量流失，快速擴(kuò)張的建設(shè)用地嚴(yán)重威脅耕地生態(tài)系統(tǒng)安全水平，間接影響耕地質(zhì)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和生態(tài)價(jià)值[4]。對(duì)此，2017年國(guó)家明確了“數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)”三位一體的耕地保護(hù)思路。2021年3月兩會(huì)審查通過的“十四五”規(guī)劃更是指出要實(shí)施嚴(yán)厲的耕地保護(hù)政策。因此以耕地生態(tài)安全水平為切入點(diǎn)開展耕地保護(hù)和可持續(xù)利用研究對(duì)嚴(yán)守糧食安全底線，落實(shí)耕地“三位一體”保護(hù)，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

針對(duì)耕地生態(tài)安全水平這一課題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在耕地生態(tài)安全理論[5,6]、耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法[7-9]、耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系構(gòu)建[10-12]和耕地生態(tài)安全預(yù)警[13]等方面開展了大量研究。在耕地生態(tài)安全理論研究上，學(xué)者們主要以系統(tǒng)理論、可持續(xù)發(fā)展理論、安全科學(xué)理論等為指導(dǎo)，如趙柯等[14]以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，將耕地視為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然高度耦合的半人工生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建評(píng)價(jià)體系測(cè)度2005—2014年寧波市耕地生態(tài)安全變化情況；王耕等[15]結(jié)合地理科學(xué)和安全科學(xué)理論，從災(zāi)害視角構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全“狀態(tài)—隱患”評(píng)價(jià)模型，探討了生態(tài)安全演變的隱患觸發(fā)與響應(yīng)控制機(jī)制。在生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法上近年來創(chuàng)新了狀態(tài)空間模型、隱患—狀態(tài)—免疫模型等新方法[16]，但仍以“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”模型和DPSIR模型最為成熟[17,18]。

目前學(xué)術(shù)界尚未形成統(tǒng)一的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)多是與自然、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境相關(guān)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，如鄭媛媛等[19]選取森林覆蓋率、人口密度、GDP增長(zhǎng)率等18個(gè)自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)指標(biāo)評(píng)價(jià)鄱陽湖地區(qū)耕地生態(tài)安全狀況；Wu等[20]選取作物多樣性指數(shù)、農(nóng)村土壤侵蝕率、綠色投資占GDP比重等指標(biāo)測(cè)度云南省玉溪市耕地生態(tài)狀況?，F(xiàn)有指標(biāo)體系雖然一定程度上可以反映耕地生態(tài)系統(tǒng)與人類社會(huì)的關(guān)系好壞，但局限在關(guān)注耕地生態(tài)系統(tǒng)自身的健康狀態(tài)，忽略了耕地的空間形態(tài)、區(qū)位以及與鄰域環(huán)境如水體和山地等外自然系統(tǒng)的關(guān)系[21,22]。然而耕地的空間形態(tài)和區(qū)位直接影響耕地生態(tài)系統(tǒng)的易損性和生態(tài)服務(wù)功能發(fā)揮效率，耕地與鄰域環(huán)境的關(guān)系也是影響耕地生態(tài)系統(tǒng)和外界的物質(zhì)與能量流動(dòng)狀態(tài)的關(guān)鍵因子，缺乏這兩方面的考量將直接影響耕地生態(tài)系統(tǒng)安全的評(píng)價(jià)結(jié)果；其次，現(xiàn)有研究在指標(biāo)量化上多采用統(tǒng)計(jì)年鑒的平均數(shù)據(jù)來代表研究單元內(nèi)全部耕地的狀態(tài)，量化尺度過粗且缺乏耕地本底數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不能很好地診斷耕地存在的生態(tài)安全問題并提出具有針對(duì)性的耕地保護(hù)響應(yīng)措施。

福建省是我國(guó)南方典型的山地丘陵地區(qū)[23]，是我國(guó)生態(tài)文明先行示范區(qū)。文章以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，基于“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”模型測(cè)度福建省耕地生態(tài)安全水平：（1）在考慮耕地生態(tài)系統(tǒng)自身健康狀態(tài)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化指標(biāo)量化方法，圍繞耕地生態(tài)系統(tǒng)自身健康狀態(tài)和耕地自身與鄰域系統(tǒng)的空間有序性兩方面構(gòu)建“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”評(píng)價(jià)體系，充分反映耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)性、自身的易損性和生態(tài)功能韌性；（2）依據(jù)指標(biāo)體系計(jì)算2005年、2010年和2015年福建省各縣區(qū)的耕地生態(tài)安全指數(shù)，探究2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全水平時(shí)空演變特征；（3）分級(jí)可視化“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”三大子系統(tǒng)時(shí)空分布特征，以2015年耕地生態(tài)安全本底為基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)劃分以“緩解耕地生態(tài)保護(hù)壓力、改善耕地現(xiàn)有生態(tài)狀態(tài)和加強(qiáng)耕地保護(hù)響應(yīng)措施”為首要任務(wù)的三大耕地保護(hù)格局，該研究在識(shí)別一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)的基礎(chǔ)上，利用障礙度模型識(shí)別影響區(qū)內(nèi)耕地生態(tài)安全的主要障礙因子[24]。研究揭示的耕地生態(tài)安全水平及障礙因子將為福建省更好地開展“生態(tài)省”建設(shè)，落實(shí)“三位一體”的耕地保護(hù)要求提供政策建議。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

如圖1福建省地處我國(guó)東南沿海，下轄9個(gè)地級(jí)市，陸地面積約12.4萬km2，近海資源豐富，陸地海岸線長(zhǎng)達(dá)3 752km。省內(nèi)水系發(fā)達(dá)，河川年徑流量達(dá)1 168億m3，土壤以紅壤和黃壤為主，年平均氣溫17～21℃，平均降雨量1 400～2 000mm，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候條件優(yōu)越，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了良好前景。但福建省境內(nèi)多山地丘陵，形成了“八山一水一分田”的地理分布格局。復(fù)雜的地貌導(dǎo)致全省耕地資源平原地少，坡耕地多，城鎮(zhèn)擴(kuò)張亦使得全省尤其是東部沿海地區(qū)耕地資源愈加緊張，2015年福建省耕地面積為204.42萬hm2，較2005年減少5.8萬hm2，降幅為2.8%，耕地生態(tài)安全日益受到威脅。

圖1 福建省地理位置與地形

1.2 數(shù)據(jù)來源

該文使用的空間數(shù)據(jù)包括福建省2000年、2005年、2010年和2015年4期土地利用數(shù)據(jù)（30m×30m），福建省DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)（30m×30m），福建省行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和福建省土壤數(shù)據(jù)（1km×1km）。土地利用數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)來自中科院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心，DEM數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)。

該文使用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括福建省統(tǒng)計(jì)年鑒（2001―2016年）、福建省各地市統(tǒng)計(jì)年鑒（2006―2016年）、中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒（2006年、2011年、2016年）和中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒（2006年、2011年、2016年）。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于福建省及其各地市統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)大數(shù)據(jù)研究平臺(tái)等。

2 研究方法

2.1 耕地生態(tài)安全的PSR指標(biāo)體系構(gòu)建

PSR模型由經(jīng)合組織（OECD）和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）于1996年提出，并率先應(yīng)用于土地質(zhì)量評(píng)估工作[16]，目前已發(fā)展成為生態(tài)安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域最成熟的模型之一，模型能較好反映經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境三者協(xié)調(diào)關(guān)系，表征地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況并識(shí)別驅(qū)動(dòng)生態(tài)安全變化的主要因素。PSR模型包含壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)準(zhǔn)則層，壓力是指威脅生態(tài)系統(tǒng)受損或滅亡的因素，狀態(tài)是指生態(tài)系統(tǒng)在壓力影響下表現(xiàn)出的健康狀態(tài)，響應(yīng)是指人們?yōu)橄鷳B(tài)系統(tǒng)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)和改善生態(tài)系統(tǒng)健康狀況所采取的政策措施。

耕地生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)人類活動(dòng)與自然調(diào)節(jié)高度耦合的生態(tài)系統(tǒng)[25]，耕地生態(tài)、生產(chǎn)、生活功能的實(shí)現(xiàn)不僅取決于耕地自身的好壞，還取決于人類的科學(xué)投入以及耕地與其他生態(tài)系統(tǒng)間的相互作用[26]。耕地生態(tài)安全水平是由耕地生態(tài)系統(tǒng)自身健康狀態(tài)和耕地自身與鄰域系統(tǒng)的空間有序性共同決定的，安全的耕地生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)趨近于更低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，更高的韌性、自主恢復(fù)能力和合理的資金管理投入，著重體現(xiàn)在耕地生態(tài)系統(tǒng)自身面臨的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)壓力、在內(nèi)外部壓力下當(dāng)前所處狀態(tài)以及在自我調(diào)節(jié)和人類協(xié)助下耕地恢復(fù)響應(yīng)三大方面。因而，該文認(rèn)為應(yīng)以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，基于PSR（壓力—狀態(tài)—響應(yīng)）模型構(gòu)建福建省耕地生態(tài)安全水平評(píng)價(jià)體系。

參考近年來已發(fā)表的耕地生態(tài)安全文獻(xiàn)[27-29]，結(jié)合福建省耕地和生態(tài)環(huán)境發(fā)展的實(shí)際特點(diǎn)，該文認(rèn)為：福建省耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力包括外部壓力和內(nèi)部壓力。外部壓力即耕地非農(nóng)化壓力，影響為加速耕地生態(tài)系統(tǒng)受損或消亡，包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)下的城鎮(zhèn)擴(kuò)張壓力、山地丘陵地區(qū)坡耕地退耕還林政策影響下的生態(tài)修復(fù)壓力等；內(nèi)部壓力即耕地生態(tài)系統(tǒng)健康惡化壓力，影響為降低耕地土壤肥力和生態(tài)功能，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)制品使用造成的環(huán)境污染壓力和經(jīng)營(yíng)不善以及勞動(dòng)力流失導(dǎo)致的耕地撂荒壓力等。據(jù)此在壓力層選取了20°～25°耕地面積比例、建設(shè)用地占用耕地強(qiáng)度等8個(gè)指標(biāo)[30,31]。

福建省耕地生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)的狀態(tài)分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)易損狀態(tài)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)即耕地利用情況，反映耕地生產(chǎn)條件好壞，包括坡度、斑塊面積、破碎程度、灌溉條件等耕地形態(tài)特征與自然環(huán)境特點(diǎn)；生態(tài)系統(tǒng)易損狀態(tài)即壓力影響下生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，反映耕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括耕地土壤質(zhì)量、使用頻次、糧食生產(chǎn)水平等耕地產(chǎn)出穩(wěn)定性和耕地轉(zhuǎn)移強(qiáng)度等耕地變化穩(wěn)定性。據(jù)此在狀態(tài)層選取了耕地轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)度、單位耕地糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)率等8個(gè)指標(biāo)。

為改善福建省耕地生態(tài)系統(tǒng)健康采取的響應(yīng)措施分為直接改善響應(yīng)措施和間接改善響應(yīng)措施。直接改善響應(yīng)措施即以耕地為改善對(duì)象的響應(yīng)措施，目的是提高耕地的生產(chǎn)效率和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，包括增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的科技投入和借助土地整理工程擴(kuò)大耕地地塊面積和連片度等；間接改善響應(yīng)措施即以其他要素為改善對(duì)象的響應(yīng)措施，目的是改善耕地生態(tài)系統(tǒng)與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)移的條件，包括為完善農(nóng)田水利設(shè)施、鄉(xiāng)間道路等增加的農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)投資和為治理土壤污染和地下水污染等增加的環(huán)境治理投資等。據(jù)此在響應(yīng)層選取了面積加權(quán)的平均形狀指數(shù)、耕地斑塊密度變化率等6個(gè)指標(biāo)[18]。

綜上，依據(jù)對(duì)福建省耕地生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)、響應(yīng)的內(nèi)涵剖析，并結(jié)合研究數(shù)據(jù)的可獲取性，該文在3個(gè)準(zhǔn)則層選取了20°～25°耕地面積比例、耕地轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)度和單位耕地面積農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力等22個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建了福建省耕地生態(tài)安全水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1。

表1 福建省耕地生態(tài)安全水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

此外，為了能夠準(zhǔn)確評(píng)估各個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)變化對(duì)生態(tài)安全水平的影響，該文對(duì)指標(biāo)歸一化后采用熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重，理由為：（1）熵權(quán)法是一種依靠指標(biāo)離散程度來定量計(jì)算指標(biāo)權(quán)重的客觀賦權(quán)方法；（2）熵權(quán)法避免了主觀賦權(quán)法的主觀盲目性，保證賦權(quán)結(jié)果可以客觀真實(shí)地反映各指標(biāo)對(duì)福建省耕地生態(tài)安全水平的影響程度[34]。具體指標(biāo)設(shè)置和權(quán)重賦值可見表2。

表2 福建省耕地生態(tài)安全水平評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.2 基于指標(biāo)偏離度的障礙度診斷模型

障礙度模型是一種根據(jù)建構(gòu)的指標(biāo)體系評(píng)價(jià)結(jié)果，致力于識(shí)別出限制該結(jié)果進(jìn)一步提升的關(guān)鍵障礙因子而引入的診斷措施[18]。目前在生態(tài)安全水平評(píng)價(jià)研究中，較為成熟的障礙度模型為基于指標(biāo)偏離度的障礙度診斷模型[24]，公式為：

式（3）（4）中Mj為指標(biāo)j的障礙度；Wj為指標(biāo)j的權(quán)重，Jj為指標(biāo)j的偏離度；X′j為指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。

3 研究結(jié)果

3.1 福建省耕地生態(tài)安全水平時(shí)空演變特征

初步匯總統(tǒng)計(jì)2005—2015年福建省70個(gè)縣區(qū)的耕地生態(tài)安全指數(shù)如圖2，指數(shù)平均值由0.406 1提升到0.442 2，中位數(shù)由0.382增加至0.394，極差和方差先降后升總體增加。可見研究時(shí)段內(nèi)全省耕地生態(tài)安全水平持續(xù)向好，但各縣區(qū)間兩極化趨勢(shì)加重，耕地生態(tài)健康程度差異增大；莆田市和平潭縣（福州市）可能是耕地生態(tài)安全保護(hù)最佳的區(qū)縣。

圖2 2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全水平變化

為進(jìn)一步可視化區(qū)縣間耕地生態(tài)安全水平的空間差異，采用降序排列的方式繪制各期生態(tài)安全指數(shù)圖3：2005—2015年福建省各縣區(qū)的耕地生態(tài)安全水平分布格局基本保持穩(wěn)定，空間上呈現(xiàn)“東西高中間低”的特點(diǎn)，具有顯著的空間異質(zhì)性。2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全指數(shù)排名前10位的縣區(qū)在地理上形成了“福州—莆田”和“廈門—漳州”兩個(gè)組團(tuán)，11～35位的縣區(qū)圍繞在前十縣區(qū)周圍，這些縣區(qū)地處沿海平原，水熱條件好，縣區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與環(huán)境治理具有穩(wěn)定的資金投入。全省耕地生態(tài)安全指數(shù)倒數(shù)后10位的縣區(qū)在分布上多集中在福建省中部和北部的城市交界地帶，如南平—寧德交界處、三明—南平交界處和三明—漳州—泉州的三角地帶，這些縣區(qū)多山地，地形復(fù)雜，耕作條件欠佳，加之城市交界地帶權(quán)責(zé)不清晰，為農(nóng)業(yè)設(shè)施更新和資本投入帶來不利影響。

圖3 2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全水平排名分布

結(jié)合圖4a，2005—2015年福建省各縣區(qū)的耕地生態(tài)安全演變可以分為持續(xù)惡化、持續(xù)改善、先惡化再改善和先改善再惡化4種類型，以持續(xù)改善型和先惡化再改善型為主。其中持續(xù)改善型包含縣區(qū)數(shù)量約占福建省縣區(qū)總數(shù)的40%，在空間上呈現(xiàn)“工”字形態(tài)，先惡化再改善區(qū)分布于持續(xù)改善型縣區(qū)周邊，反映出持續(xù)改善區(qū)具有較強(qiáng)的輻射帶動(dòng)能力，耕地生態(tài)保護(hù)投入表現(xiàn)出正的外部效應(yīng)；僅有寧德市中部4縣為持續(xù)惡化區(qū)，當(dāng)?shù)馗厣鷳B(tài)安全主要受限于坡耕地比例較大，研究時(shí)段內(nèi)暫未采取有效措施治理，水土流失的可能性高。如圖4b，雖然寧德市中部10年間耕地生態(tài)安全水平持續(xù)惡化，但惡化的程度不高，僅相對(duì)降低5%以內(nèi)，空間上除寧德市中部、南平市北部、三明市北部和漳州市南部小部分地區(qū)外，全省大部分縣區(qū)的耕地生態(tài)安全狀況得到顯著改善，增幅超5%?？梢娊陙戆殡S著政策支持和資金投入，耕地生態(tài)總體大幅向好，但應(yīng)注意不同縣區(qū)間的耕地生態(tài)保護(hù)工作實(shí)施成效不同。

圖4 2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全水平演變

3.2 福建省耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)PSR子系統(tǒng)時(shí)空演變特征

表3給出了2005―2015年福建省縣域尺度下的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)各子系統(tǒng)得分情況。2005―2015年福建省各縣區(qū)壓力子系統(tǒng)等級(jí)指數(shù)均值呈逐步下降的趨勢(shì)，降幅為5.67%，各縣區(qū)壓力子系統(tǒng)等級(jí)指數(shù)的方差有所提高；2005―2015年全省各縣區(qū)狀態(tài)子系統(tǒng)等級(jí)指數(shù)均值先降后升，2015年?duì)顟B(tài)等級(jí)指數(shù)均值較2005年水平略低0.057，狀態(tài)子系統(tǒng)得分的極差和方差均有所縮小，反映出全省各縣區(qū)耕地生態(tài)安全狀態(tài)逐步趨同；2005―2015年福建省各縣區(qū)響應(yīng)子系統(tǒng)等級(jí)指數(shù)均值持續(xù)提升，其中2010―2015年提升幅度最大，升幅達(dá)32.72%，極差和方差有所擴(kuò)大，說明全省各縣區(qū)響應(yīng)耕地生態(tài)保護(hù)的投入強(qiáng)度存在差異。

表3 2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全水平各子系統(tǒng)得分

按照J(rèn)enks自然斷點(diǎn)法將2005—2015年各子系統(tǒng)指數(shù)得分由高到低分成I、II、III級(jí)，福建省各縣區(qū)耕地生態(tài)安全水平子系統(tǒng)等級(jí)分布結(jié)果如圖5所示。壓力子系統(tǒng)方面，2005—2015年福建省西部和東部沿海地區(qū)耕地生態(tài)保護(hù)壓力最小，但隨時(shí)間發(fā)展西部最優(yōu)區(qū)范圍從6個(gè)縣區(qū)縮小到僅2個(gè)縣區(qū)，10年間福建省中部和北部地區(qū)耕地生態(tài)保護(hù)壓力最大，且在空間上由分散分布演變?yōu)榧羞B片分布；狀態(tài)子系統(tǒng)方面，2005—2015年全省耕地生態(tài)狀態(tài)最優(yōu)地區(qū)集中分布于福建省東南沿海，且最優(yōu)地區(qū)的覆蓋范圍略有擴(kuò)大，耕地生態(tài)狀態(tài)最差地區(qū)出現(xiàn)在福建省中部，但隨時(shí)間發(fā)展耕地生態(tài)狀態(tài)最差地區(qū)的范圍逐步縮??；響應(yīng)子系統(tǒng)方面，2005—2015年福建省響應(yīng)子系統(tǒng)分布格局變化較大，耕地生態(tài)保護(hù)響應(yīng)最差地區(qū)主要由福建省西北部和福建省東部地區(qū)向東和向南兩方向發(fā)展，最差區(qū)范圍呈擴(kuò)大趨勢(shì)，耕地生態(tài)保護(hù)最優(yōu)地區(qū)的范圍先縮小再擴(kuò)大，2015年全省耕地生態(tài)保護(hù)最優(yōu)區(qū)分布于福建省西部和東部沿海，空間上呈現(xiàn)“U”字格局。

圖5 2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全水平子系統(tǒng)等級(jí)分布

總體上2005—2015年福建省各縣區(qū)耕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)壓力持續(xù)加大，耕地生態(tài)安全狀態(tài)基本平穩(wěn)，但得益于各地區(qū)對(duì)耕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的投入力度不斷加強(qiáng)，未來福建省各縣區(qū)耕地生態(tài)安全水平仍然呈向好發(fā)展趨勢(shì)。空間上壓力和狀態(tài)子系統(tǒng)均在福建省東南沿海呈現(xiàn)最優(yōu)，在中部和北部較劣，研究時(shí)段內(nèi)該格局變化不大，響應(yīng)子系統(tǒng)較差的地區(qū)主要集中在西北部，并呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢(shì)。

3.3 福建省生態(tài)安全保護(hù)格局與障礙因子診斷

以2015年福建省各縣區(qū)的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)等級(jí)結(jié)果為依據(jù)，設(shè)置不同的首要保護(hù)任務(wù)，劃分出以緩解耕地生態(tài)保護(hù)壓力為首要任務(wù)、以改善耕地現(xiàn)有生態(tài)狀態(tài)為首要任務(wù)和以加強(qiáng)耕地保護(hù)響應(yīng)措施為首要任務(wù)的耕地保護(hù)格局。具體劃分方法：按照各子系統(tǒng)分級(jí)結(jié)果將福建省各縣區(qū)劃分成三大保護(hù)區(qū)域（一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)、二級(jí)耕地保護(hù)區(qū)、三級(jí)耕地保護(hù)區(qū)），首要任務(wù)對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)現(xiàn)狀為III級(jí)的縣區(qū)為一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)，首要任務(wù)對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)現(xiàn)狀為II級(jí)的縣區(qū)為二級(jí)耕地保護(hù)區(qū)，首要任務(wù)對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)現(xiàn)狀為I級(jí)的縣區(qū)為三級(jí)耕地保護(hù)區(qū)。

如表4，若以緩解耕地生態(tài)保護(hù)壓力為首要任務(wù)，福建省一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)包括壽寧縣等21個(gè)縣區(qū)，主要集中在省中心城市交界地帶（圖6a）。其中壽寧縣、政和縣等12個(gè)縣區(qū)的障礙度最高的兩項(xiàng)因子為20°～25°耕地面積比例和25°以上耕地面積比例，縣區(qū)主要面臨來自生態(tài)退耕和水土流失兩方面的耕地保護(hù)壓力，政府應(yīng)當(dāng)通過土地整理工程將坡耕地改造為梯田以降低水土流失風(fēng)險(xiǎn)[35]，在響應(yīng)生態(tài)退耕要求的同時(shí)在轄區(qū)內(nèi)開墾新耕地以保證耕地?cái)?shù)量平衡。永安市、大田縣等9個(gè)縣區(qū)的障礙度最高的兩項(xiàng)因子為20°～25°耕地面積比例和二三產(chǎn)業(yè)比重，縣區(qū)的耕地資源除面臨水土流失風(fēng)險(xiǎn)外，還主要面臨著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力流失和環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，政府在加快坡耕地改梯田的同時(shí)，應(yīng)支持村民開辦家庭農(nóng)場(chǎng)，鼓勵(lì)村民務(wù)農(nóng)興業(yè)，加強(qiáng)二三產(chǎn)業(yè)污染物排放管理以保護(hù)灌溉水域和土體質(zhì)量。

表4 不同首要任務(wù)下一級(jí)耕地保護(hù)縣區(qū)及障礙因子

若以改善耕地現(xiàn)有生態(tài)狀態(tài)為首要任務(wù)，福建省一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)包括將樂縣等25個(gè)縣區(qū)，自福建省西南部至東北部呈“人”字條帶分布（圖6b）。其中屏南縣、泰寧縣等16個(gè)縣區(qū)的障礙度最高的兩項(xiàng)因子為耕地平均坡度和耕地平均斑塊面積，縣區(qū)應(yīng)著重注意耕地資源所在坡度偏大易導(dǎo)致的水土流失，以及耕地單體面積小易導(dǎo)致的耕地資源穩(wěn)定性降低，政府應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有中高坡度坡耕地進(jìn)行梯田化改造，通過土地整理工程以提高耕地連片度，推動(dòng)農(nóng)業(yè)集約化和規(guī)?；a(chǎn)。光澤縣、順昌縣等9個(gè)縣區(qū)的障礙度最高的兩項(xiàng)因子為耕地平均斑塊面積和復(fù)種指數(shù)，縣區(qū)的耕地資源除具有耕地單體面積小的特征外，還存在復(fù)種指數(shù)偏低的問題，政府一方面應(yīng)采取工程手段提高單塊耕地面積，另一方面在保證科學(xué)休耕的同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)農(nóng)民應(yīng)季種植不同的農(nóng)作物，促進(jìn)農(nóng)民增收，保證耕地利用處于合理強(qiáng)度。

若以加強(qiáng)耕地保護(hù)響應(yīng)措施為首要任務(wù)，福建省一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)包括浦城縣等28個(gè)縣區(qū)，分為“一大三小”4部分（圖6c），其中浦城縣、福鼎市等11個(gè)縣區(qū)的障礙度最高的兩項(xiàng)因子為第一產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資和環(huán)境污染治理投資，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施不完善會(huì)降低耕地抗災(zāi)害能力，土壤和水環(huán)境污染會(huì)直接威脅農(nóng)作物安全，政府應(yīng)強(qiáng)化耕地保護(hù)意識(shí)，依托鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略制定興農(nóng)助農(nóng)投資計(jì)劃，此外還應(yīng)安排財(cái)政專項(xiàng)資金興修和完善排污治污設(shè)施，實(shí)施高污染企業(yè)的有序退出。松溪縣、建陽縣等17個(gè)縣區(qū)的障礙度最高的兩項(xiàng)因子為單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和環(huán)境污染治理投資，政府在持續(xù)增加環(huán)境治理投資的同時(shí)，還應(yīng)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶宣講改變傳統(tǒng)農(nóng)耕方式的必要性，提高農(nóng)民進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)的積極性，并提供一定額度的農(nóng)機(jī)使用補(bǔ)貼，組織農(nóng)技專家下鄉(xiāng)指導(dǎo)農(nóng)民開展農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)。

4 討論

自21世紀(jì)初我國(guó)開始施行耕地保護(hù)政策以來，我國(guó)耕地保護(hù)思路從只注重耕地?cái)?shù)量平衡發(fā)展到努力構(gòu)建“三位一體”的耕地保護(hù)格局[36]。開展耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)對(duì)于排查耕地生態(tài)安全隱患，了解耕地生態(tài)安全狀況，指導(dǎo)耕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)具有重要意義[12]。耕地生態(tài)安全研究不應(yīng)只關(guān)注耕地?cái)?shù)量、空間分布和景觀生態(tài)學(xué)上的變化，耕地個(gè)體屬性和所處自然環(huán)境的變化同樣不可忽視。因此，該文以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，基于PSR模型著重考慮空間鄰域因子構(gòu)建耕地生態(tài)安全水平指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，并結(jié)合時(shí)空統(tǒng)計(jì)分析、障礙度模型等方法探究福建省耕地生態(tài)安全水平演變特征及主要障礙因子，結(jié)論如下。

2005―2015年福建省各縣區(qū)的耕地生態(tài)安全狀況總體改善，但各縣區(qū)間耕地生態(tài)安全水平的差異性擴(kuò)大，空間上呈現(xiàn)“東西高中部低”的特點(diǎn)。其中福州—莆田地區(qū)、廈門—漳州地區(qū)和龍巖—三明西地區(qū)的耕地生態(tài)安全水平在全省處于領(lǐng)先地位，但中北部地區(qū)城市交界處的耕地生態(tài)安全狀況未能較好改善，如南平—寧德交界處和三明—南平交界處，這些地區(qū)10年間耕地生態(tài)安全狀況均存在波動(dòng)，可見耕地生態(tài)保護(hù)工作缺乏持續(xù)性[11]。10年間全省除寧德市的耕地生態(tài)安全水平略有惡化外，其余城市均不同程度改善，寧德市應(yīng)制定中長(zhǎng)期規(guī)劃加強(qiáng)耕地生態(tài)安全保護(hù)。分子系統(tǒng)看，雖然耕地保護(hù)響應(yīng)力度的顯著提高導(dǎo)致耕地生態(tài)安全水平總體趨正，各地市在落實(shí)耕地生態(tài)保護(hù)方面采取了有效措施；但近年來耕地生態(tài)安全壓力增加，現(xiàn)有耕地生態(tài)安全狀態(tài)僅基本維穩(wěn)。空間上壓力和狀態(tài)子系統(tǒng)基本穩(wěn)定，均呈現(xiàn)“東部沿海優(yōu)中西部較劣”，響應(yīng)子系統(tǒng)較差的地區(qū)主要集中在西北部并呈擴(kuò)大趨勢(shì)，這主要是由于東部沿海地區(qū)顯著增加了環(huán)保資金投入，加劇了地區(qū)間的差異所致。福建省今后開展耕地生態(tài)保護(hù)工作時(shí)，要從生態(tài)系統(tǒng)整體性出發(fā)，把耕地生態(tài)保護(hù)的“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”子系統(tǒng)結(jié)合起來綜合治理，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注西北薄弱地區(qū)，適當(dāng)實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼政策減弱地區(qū)間差異。

以緩解耕地生態(tài)保護(hù)壓力為首要任務(wù)的一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)共計(jì)21個(gè)縣區(qū)，多位于省中部城市交界地帶，地方政府應(yīng)著重注意坡度和二三產(chǎn)業(yè)比重因子的限制，確定各地永久基本農(nóng)田保護(hù)任務(wù)，嚴(yán)格保護(hù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田限制“耕地上山”，同時(shí)應(yīng)制定糧食扶持措施并完善補(bǔ)貼機(jī)制以提高農(nóng)民生產(chǎn)積極性[31]；以改善耕地現(xiàn)有狀態(tài)為首要任務(wù)的一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)共25個(gè)縣區(qū)，呈條帶狀分布，橫貫福建省西南部至福建省東北部地區(qū)，應(yīng)著重注意耕地斑塊面積、所在坡度和復(fù)種指數(shù)因子的限制，地方政府應(yīng)著手促進(jìn)耕地連片發(fā)展，提高單塊耕地面積；必要時(shí)實(shí)施“坡改梯”工程以緩解水土流失風(fēng)險(xiǎn)；科學(xué)安排耕地輪作休耕，提高耕地產(chǎn)出效率[18]；以加強(qiáng)耕地保護(hù)響應(yīng)措施為首要任務(wù)的一級(jí)耕地保護(hù)區(qū)分為“一大三小”4部分，包含28個(gè)縣區(qū)，地方政府應(yīng)著重注意第一產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資額、單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和環(huán)境污染治理投資因子的限制，按照“政府主導(dǎo)—金融扶持—農(nóng)戶參與”的思路，安排專項(xiàng)資金促進(jìn)環(huán)境治理同時(shí)興農(nóng)助農(nóng)；完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，提高耕作機(jī)械化率，落實(shí)好科技特派員下鄉(xiāng)制度，引導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)；開展土壤污染整治行動(dòng)，依托科技手段進(jìn)行土壤改良，加強(qiáng)耕地抗污染抗災(zāi)能力和自我調(diào)節(jié)能力。

該文在開展福建省耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)時(shí)，由于缺乏更好的數(shù)據(jù)源，暫利用耕地轉(zhuǎn)為草地比例來測(cè)度區(qū)域內(nèi)耕地撂荒的風(fēng)險(xiǎn)，雖然這種操作方法存在先例且具有一定科學(xué)性[29]，但是這種測(cè)度結(jié)果可能存在誤差；此外該文缺乏反映農(nóng)村空心化、農(nóng)民種糧收益和農(nóng)民耕作習(xí)慣等方面的數(shù)據(jù)，未能充分挖掘以農(nóng)民為主體開展耕地格局優(yōu)化與生態(tài)安全治理的方式方法。后續(xù)研究可嘗試用遙感分類與農(nóng)村入戶實(shí)地調(diào)研相結(jié)合的辦法更新該文的耕地撂荒數(shù)據(jù)，進(jìn)一步采取問卷調(diào)查或訪談探索農(nóng)民行為對(duì)耕地生態(tài)安全的影響以完善指標(biāo)體系，以期提出更多以農(nóng)民為主體的耕地保護(hù)建議。

5 結(jié)論

該文圍繞耕地生態(tài)系統(tǒng)自身健康狀態(tài)、易損性和生態(tài)功能韌性，耕地自身與鄰域系統(tǒng)的空間有序性和政策資金投入等方面構(gòu)建“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR模型）指標(biāo)體系，空間可視化討論福建省耕地生態(tài)安全水平演變特征及主要障礙因子。研究發(fā)現(xiàn)：（1）2005—2015年福建省耕地生態(tài)安全狀況整體改善，但全省耕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)內(nèi)部差異擴(kuò)大，空間上呈現(xiàn)出“東西高中部低”的特點(diǎn)；（2）全省耕地生態(tài)安全壓力子系統(tǒng)略有惡化，狀態(tài)子系統(tǒng)基本穩(wěn)定，近年來環(huán)保資金的大量投入使得響應(yīng)子系統(tǒng)顯著改善。（3）坡陡和一產(chǎn)投資稍欠是是降低耕地生態(tài)壓力的主要障礙因子、耕地圖斑破碎和輪作制度不規(guī)范限制耕地生態(tài)狀況改善、機(jī)械化生產(chǎn)顯弱及環(huán)保投資不足阻礙耕地生態(tài)響應(yīng)平衡。該研究建議在統(tǒng)籌考慮“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”三大子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，明確各階段全省耕地生態(tài)保護(hù)的首要任務(wù)，劃分耕地生態(tài)安全保護(hù)格局，針對(duì)不同地區(qū)的主要障礙因子因地制宜精準(zhǔn)施策。