湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性分析

摘 要 從敏感性和適應(yīng)性兩方面綜合評(píng)估了2001—2022年湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性。通過(guò)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型和指標(biāo)體系，計(jì)算敏感性指數(shù)和適應(yīng)性指數(shù)，分析湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性水平及其成因。研究發(fā)現(xiàn)，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性和適應(yīng)性存在明顯差異，且大部分縣（市、區(qū)）呈現(xiàn)中度到高度脆弱狀態(tài)。此次研究結(jié)果為長(zhǎng)江中下游地區(qū)其他省份的水稻生產(chǎn)應(yīng)對(duì)氣候變化提供了一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 氣候變化；水稻生產(chǎn)；脆弱性；湖北省

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.16.009

氣候變化已成為全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重大挑戰(zhàn)，特別是對(duì)依賴水稻生產(chǎn)的地區(qū)影響尤為明顯。湖北省作為我國(guó)主要的水稻種植區(qū)，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性直接關(guān)系到區(qū)域糧食安全和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定。筆者采用綜合指數(shù)法，綜合考察2001—2022年湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性及其成因。通過(guò)計(jì)算敏感性指數(shù)和適應(yīng)性指數(shù)，分析湖北省水稻生產(chǎn)的脆弱性水平，并探討其成因，對(duì)制訂應(yīng)對(duì)氣候變化的措施具有重要參考價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

為全面評(píng)估湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性，選擇多種關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估。氣候敏感類指標(biāo)選擇水稻生長(zhǎng)季節(jié)的積溫變化、降水變率、干燥指數(shù)和暴雨日數(shù)等，這些指標(biāo)反映了氣候變化對(duì)水稻生長(zhǎng)的直接影響。土地利用類指標(biāo)選擇森林覆蓋率和墾殖指數(shù)等，這些指標(biāo)反映了土地資源利用狀況對(duì)水稻生產(chǎn)的間接影響。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類指標(biāo)選擇人均耕地面積、稻谷單位面積產(chǎn)量等，這些指標(biāo)衡量了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)力水平。社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)選擇人均地區(qū)生產(chǎn)總值、農(nóng)民人均收入和恩格爾系數(shù)等，這些指標(biāo)反映了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化的支撐能力。上述指標(biāo)的選取基于其對(duì)水稻生產(chǎn)影響的顯著性和數(shù)據(jù)的可獲得性，以確保評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性和全面性。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

此次研究所使用的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家氣象局的相關(guān)資料。氣候敏感類指標(biāo)的數(shù)據(jù)包括溫度、降水量、暴雨日數(shù)等，由國(guó)家氣象局提供；土地利用類指標(biāo)的數(shù)據(jù)包括森林覆蓋率、墾殖指數(shù)等，由國(guó)家統(tǒng)計(jì)局提供；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類和社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)的數(shù)據(jù)包括人均耕地面積、稻谷單位面積產(chǎn)量、人均地區(qū)生產(chǎn)總值等，由國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供。

1.3 研究方法

1.3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

在評(píng)價(jià)水稻生產(chǎn)脆弱性時(shí)，需要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[1]。研究將指標(biāo)分為正指標(biāo)和逆指標(biāo)，正指標(biāo)數(shù)值越大，影響越大；逆指標(biāo)數(shù)值越大，影響越小[2]。根據(jù)指標(biāo)的不同特性采用不同的隸屬函數(shù)將其標(biāo)準(zhǔn)化，公式為

正指標(biāo)：（1）

逆指標(biāo)：（2）

式中：Pij為第i縣第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Cij為第i縣第j個(gè)指標(biāo)的原始值；Cmin和Cmax分別為第i縣第j個(gè)指標(biāo)的最小值和最大值。通過(guò)這種標(biāo)準(zhǔn)化方法，各縣（市、區(qū)）的指標(biāo)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為0～100的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)了不同指標(biāo)的統(tǒng)一比較和分析，從而更準(zhǔn)確地反映湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性。

1.3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

此次研究采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）確定水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性各指標(biāo)的權(quán)重。為了構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)，研究將水稻生產(chǎn)脆弱性設(shè)為最高層（A層），其下為一級(jí)指標(biāo)層（B層），包括B1和B2。B層進(jìn)一步細(xì)分為二級(jí)指標(biāo)層（C層），涵蓋C1至C4，而C層再細(xì)分為三級(jí)指標(biāo)層（D層），包括D1至D16。為確保權(quán)重的合理性，研究首先檢驗(yàn)了判斷矩陣的一致性，結(jié)果顯示一致性比率均小于0.1，表明判斷矩陣具有一致性。各具體指標(biāo)的遞階層次結(jié)構(gòu)及其權(quán)重如表1所示。

1.3.3 敏感性指數(shù)、適應(yīng)性指數(shù)、脆弱性綜合指數(shù)計(jì)算

在標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)重計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算湖北省各縣（市、區(qū)）的敏感性指數(shù)（Relative Strength Index，RSI）和適應(yīng)性指數(shù)（Relative Autonomy Index，RAI），

進(jìn)而計(jì)算水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性綜合指數(shù)（Risk Index of Cities，RIC）。由于RSI和RAI對(duì)脆弱性的貢獻(xiàn)方向不同，RSI為正向指標(biāo)，值越大，脆弱性越高；RAI為逆向指標(biāo)，值越大，脆弱性越低，因此在進(jìn)行RIC評(píng)價(jià)前，需要對(duì)RSI和RAI進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以確保評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。

各指數(shù)計(jì)算公式分別為

（3）

（4）

（5）

式中：IRS為敏感性指數(shù)；IRA為適應(yīng)性指數(shù)；IRC為脆弱性綜合指數(shù)；Wj為第j個(gè)三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性分析

湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性可分為5個(gè)級(jí)別：一般敏感區(qū)、低度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)和極度敏感區(qū)。2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性指數(shù)如表2所示。

由表2可知，2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性最大的為云夢(mèng)縣，其敏感度指數(shù)為85.20，而敏感性最小的為咸豐縣，其敏感度指數(shù)為10.87。根據(jù)敏感性指數(shù)，將湖北省各縣（市、區(qū)）分為不同的敏感性級(jí)別。2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性分級(jí)情況如表3所示。

由表3可知，低度敏感區(qū)和中度敏感區(qū)的縣（市、區(qū)）數(shù)量最多，分別占總數(shù)的38.6%和35.3%。這表明湖北省大部分區(qū)域在應(yīng)對(duì)氣候變化方面具有一定的適應(yīng)能力，但仍需要警惕和采取適當(dāng)措施以減小氣候變化帶來(lái)的負(fù)面影響。

一般敏感區(qū)包括利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、鄖西縣、竹山縣、竹溪縣及房縣等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域降水變率、日照時(shí)數(shù)變率及干燥指數(shù)都較小。低度敏感區(qū)包括黃石港區(qū)、西塞山區(qū)、下陸區(qū)、棗陽(yáng)市、宜城市、老河口市、南漳縣、?？悼h、谷城縣、枝江市、當(dāng)陽(yáng)市、夷陵區(qū)及西陵區(qū)等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域大部分生態(tài)環(huán)境良好，森林覆蓋率高[3]。中度敏感區(qū)包括嘉魚(yú)縣、通城縣、曾都區(qū)、隨縣、廣水市、崇陽(yáng)縣、通山縣、赤壁市、咸安區(qū)、遠(yuǎn)安縣、興山縣、秭歸縣、長(zhǎng)陽(yáng)縣、大冶市及陽(yáng)新縣等縣（市、區(qū)）。部分區(qū)域如嘉魚(yú)縣、通城縣、曾都區(qū)等縣（市、區(qū)），土地利用情況一般，但氣候變化不穩(wěn)定，敏感度較高。另外一些區(qū)域如廣水市、崇陽(yáng)縣、通山縣、赤壁市、咸安區(qū)等縣（市、區(qū)），土地利用不合理，森林覆蓋率低，墾殖指數(shù)高，氣候變化也不穩(wěn)定。高度敏感區(qū)主要包括沙市區(qū)、江陵縣、公安縣、孝昌縣、大悟縣、應(yīng)城市、安陸市、漢川市、京山縣、沙洋縣及鐘祥市等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域主要位于漢江流域，氣候變化異常，降水變化差異較大。極度敏感區(qū)只有云夢(mèng)縣。云夢(mèng)縣積溫變化、降水變率、日照時(shí)數(shù)變率及干燥指數(shù)都較大，墾殖指數(shù)也較高。這些因素綜合作用，使得云夢(mèng)縣的水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化極度敏感。

2.2 水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的適應(yīng)性分析

在氣候變化日益明顯的背景下，水稻生產(chǎn)的適應(yīng)性成為確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過(guò)分析適應(yīng)性評(píng)價(jià)指數(shù)，可以更加清晰地理解不同地區(qū)水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的適應(yīng)能力。2001—2022年，湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的適應(yīng)性指數(shù)如表4所示。

根據(jù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指數(shù)，研究將湖北省各縣（市、區(qū)）分為不同的適應(yīng)性級(jí)別。2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性分級(jí)情況如表5所示。由表5可知，低度適應(yīng)區(qū)和中度適應(yīng)區(qū)占據(jù)了絕大部分區(qū)域。這與湖北省的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和農(nóng)村居民生活水平密切相關(guān)。

由表6可知，2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）之間適應(yīng)性指數(shù)存在明顯差異。一般適應(yīng)區(qū)主要包括黃石港區(qū)、西塞山區(qū)、下陸區(qū)、棗陽(yáng)市、宜城市、老河口市、南漳縣及?？悼h等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高，農(nóng)村居民的生活水平和收入較高，從而具備較強(qiáng)的適應(yīng)能力[4]。低度適應(yīng)區(qū)包括利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、鄖西縣、竹山縣、竹溪縣及房縣等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域的耕地資源較少，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展不均衡，糧食生產(chǎn)力不高，稻谷產(chǎn)量和人均產(chǎn)量相對(duì)較低。中度適應(yīng)區(qū)包括嘉魚(yú)縣、通城縣、曾都區(qū)、隨縣、廣水市、崇陽(yáng)縣、通山縣、赤壁市、咸安區(qū)、遠(yuǎn)安縣、興山縣、秭歸縣、長(zhǎng)陽(yáng)縣、大冶市、陽(yáng)新縣、谷城縣、枝江市、當(dāng)陽(yáng)市、夷陵區(qū)及西陵區(qū)等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較好，有效灌溉面積較大，水稻單位面積產(chǎn)量和人均產(chǎn)量較高，應(yīng)對(duì)氣候變化的能力較強(qiáng)。高度適應(yīng)區(qū)主要包括云夢(mèng)縣、沙市區(qū)、江陵縣、公安縣、孝昌縣、大悟縣、應(yīng)城市、安陸市、漢川市、京山縣、沙洋縣及鐘祥市等縣（市、區(qū)）。這些區(qū)域的適應(yīng)能力較強(qiáng)，主要得益于良好的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?？傮w來(lái)看，湖北省水稻生產(chǎn)適應(yīng)度的分布具有明顯的區(qū)域性差異。這種差異不僅與各縣（市、區(qū)）的自然地理?xiàng)l件有關(guān)，更與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況密切相關(guān)。

2.3 水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性分析

湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性分析主要基于前述的敏感性指數(shù)和適應(yīng)性指數(shù)。通過(guò)對(duì)這些指數(shù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得出各縣（市、區(qū)）的水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性綜合指數(shù)。2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性綜合指數(shù)如表6所示。

根據(jù)脆弱性評(píng)價(jià)指數(shù)，研究將湖北省各縣（市、區(qū)）分為不同的脆弱性級(jí)別。2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性分級(jí)情況如表7所示。

由表7可知，2001—2022年，湖北省各縣（市、區(qū)）之間水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性存在明顯差異。未出現(xiàn)極度脆弱區(qū)，表明盡管湖北省部分區(qū)域脆弱性較高，但總體情況尚不至于達(dá)到極端脆弱的程度。高度脆弱區(qū)包括云夢(mèng)縣、沙市區(qū)、江陵縣、公安縣、孝昌縣、大悟縣、應(yīng)城市、安陸市、漢川市、京山縣、沙洋縣和鐘祥市等12個(gè)縣（市、區(qū)），占研究區(qū)域總面積的13.54%。中度脆弱區(qū)涵蓋了湖北省大部分區(qū)域，占總面積的76.24%。低度脆弱區(qū)則分布在少數(shù)區(qū)域，占總面積的10.22%。

從空間分布上看，湖北省水稻生產(chǎn)的高度脆弱區(qū)主要集中在漢江流域。這些區(qū)域的脆弱性與其地形地貌密切相關(guān)，由于多湖泊和低洼地帶，極易受到洪水的侵襲，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重破壞[5]。此外，這些區(qū)域的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)薄弱，農(nóng)村居民生活水平較低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，導(dǎo)致其適應(yīng)氣候變化的能力較差。中度脆弱區(qū)分布較為廣泛，覆蓋了湖北省的大部分地區(qū)。這些區(qū)域的水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的敏感性和適應(yīng)性相對(duì)均衡，但仍需要提高農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施水平和增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以提高其應(yīng)對(duì)氣候變化的能力。低度脆弱區(qū)主要分布在湖北省的邊緣地帶。這些區(qū)域的自然條件較好，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，森林覆蓋率高，土地利用合理，氣候變化的影響相對(duì)較小。

通過(guò)對(duì)2001—2022年湖北省各縣（市、區(qū)）水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化脆弱性的綜合評(píng)價(jià)，可以發(fā)現(xiàn)各縣（市、區(qū)）的脆弱性主導(dǎo)因素有所不同。部分區(qū)域由于氣候敏感性較高，易受到氣候變化的影響；部分區(qū)域則由于適應(yīng)性較低，在面對(duì)氣候變化時(shí)恢復(fù)能力不足。針對(duì)這些不同的脆弱性成因，湖北省應(yīng)采取有針對(duì)性的政策措施。例如，對(duì)于高度脆弱區(qū)，應(yīng)優(yōu)先加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高水稻生產(chǎn)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力；對(duì)于土地利用不合理的區(qū)域，應(yīng)推行科學(xué)的土地利用規(guī)劃；對(duì)于適應(yīng)性較低的區(qū)域，應(yīng)加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐，提高農(nóng)村居民的收入水平。

3 結(jié)論與建議

整體上，湖北省水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的脆弱性較大。具體而言，高度脆弱區(qū)集中在漢江流域，這些區(qū)域?qū)夂蜃兓拿舾行暂^高且適應(yīng)能力較弱，導(dǎo)致其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極易受到氣候波動(dòng)的影響。中度脆弱區(qū)遍布湖北省各地，盡管其敏感性和適應(yīng)性較為均衡，但仍需要通過(guò)提升農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來(lái)增強(qiáng)其應(yīng)對(duì)氣候變化的能力。低度脆弱區(qū)主要分布在湖北省內(nèi)生態(tài)環(huán)境良好、土地利用合理的區(qū)域，這些區(qū)域的脆弱性相對(duì)較低，但仍需要持續(xù)關(guān)注生態(tài)保護(hù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?？傮w來(lái)看，為提高水稻生產(chǎn)對(duì)氣候變化的適應(yīng)能力，湖北省需要針對(duì)不同區(qū)域的具體脆弱性成因，采取有針對(duì)性的政策措施，以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

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（責(zé)任編輯：張春雨）