广州市耕地生态安全动态评价研究

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[摘要]耕地生态安全对生态环境保护和可持续发展有重要作用，本文以广州市为研究区域，分析了2000-2012年广州市耕地生态安全动态变化状况，从耕地压力、状态和响应三个方面构建耕地生态安全评价指标体系，运用熵权法确定指标权重，采用综合分析法进行耕地生态安全动态评价。结果表明：2000-2012年广州市耕地生态安全值主要介于敏感和恶化的状态，呈现"风险-敏感-风险-敏感"的发展水平，耕地生态安全值有上升趋势但情况不容乐观，今后需要通过大力开展土地整治活动，如建设高标准基本农田，完善农田基础设施建设等措施促进广州市耕地资源可持续发展。

[关键词]耕地资源 生态安全 评价指标体系 安全等级 广州市

[中图分类号] S341.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-352-1

耕地是土地资源中重要的组成部分，如何促进耕地资源可持续发展已成为了社会关注焦点[1]。目前关于耕地生态安全的研究还处于探索阶段，Beesley[2]等在研究中强调耕地生态安全的重要性;徐辉[3]等采用组合赋权法对黑龙江省宁安市耕地进行分析;禹洋春[4]基于生态足迹对重庆市耕地生态安全进行探究。通过分析得出，国外的相关研究主要集中在土地利用和耕地数量变化方面[5];而国内的研究大多偏重对耕地生态安全的概念辨析以及静态研究[6]。总体而言，现阶段对耕地生态安全的研究主要集中在宏观和静态分析，鲜有对耕地生态安全进行中小尺度下的动态多因素分析。本研究以广州市为研究区域，对耕地生态安全进行动态评价，对广州市保护耕地生态安全具有重要意义;同时该研究具有典型性和示范性，可为其他城市和地区提供一定的借鉴和参考[7]。

1研究区域概况

1.1区域概况

广州市位于广东省中东部，是珠三角的经济腹地和政治文化中心，是我国南方地区重要交通枢纽和对外交流的门户城市。市辖区总面积为7434.4 km2，辖有越秀、荔湾、天河、海珠、萝岗、白云、花都、黄埔、番禺、南沙、从化、增城等十二区。改革开放以来，广州市经济快速发展，但是耕地生态安全问题凸显。耕地面积从1990年的249479hm2减少至2012年的99086hm2，下降幅度达到60.29%。对广州市开展耕地生态安全评价研究可以促进广州市加强耕地保护实现可持续发展战略。

1.2数据来源及处理

本文主要数据来源主要是通过文献查阅法进行收集，其中数据包括了《广东省统计年鉴》（1990-2012年）、《广州市统计年鉴》（1990-2012年）、广州市历年土地利用变更调查统计数据和相应的统计公报、《广州城市总体发展战略规划（2010-2020）》以及通过政府以及相关部门网站公布的权威资料。

2耕地生态安全评价方法

2.1耕地资源安全评价指标体系构建

从保护耕地生态安全内容出发，结合前人研究成果和广州市耕地生态安全的实际情况，遵循选取指标因子的科学性、综合性和可操作性的原则，基于PSR模型建立广州市耕地生态安全评价指标体系。把广州市耕地生态安全指标体系分为目标层、准则层和指标层三个层面，并从耕地生态压力、状态和响应这三方面共选取了14个评价指标。在生态系统压力层选择5项指标，分别为：人口密度、人口自然增长率、人均耕地面积、地均产值、城镇化水平;在生态系统状态层选取5项指标，分别为：耕地面积、耕地复种指数、耕地安全系数、单位耕地面积农药负荷、单位耕地面积化肥负荷;在生态系统响应层选取4项指标，分别为：人均GDP、环境污染投入、农业机械总动力、灌溉系数。其中，人均耕地面积、地均产值、耕地面积、耕地复种指数、耕地安全系数、人均GDP、环境污染投入、农业机械总动力和灌溉系数为正向指标;人口密度、人口自然增长率、城镇化水平、单位耕地面积农药负荷、单位耕地面积化肥负荷为逆向指标。

2.2耕地资源安全评价指标权重值确定

耕地生态安全评价结果与指标权重息息相关，本文采用熵权法来确定广州市耕地生态安全的指标权重。其中，指标值之间数值差距越大，表明指标内容越丰富，相应权重值也会越大;指标值之间数值差距越小，相应权重值也会越小[8]，通过计算得出广州耕地生态安全指标权重值。

式中：k=1/nm;Yij为标准化后矩阵;wi代表的是熵权值;Hi代表是通过计算得到的熵值。

2.3 耕地资源安全评价标准与等级划分

为了更好地对广州市耕地生态安全进行评价，本研究采用综合评价模型对广州市耕地生态安全进行计算，得出耕地生态安全指数。公式如下所示。

式中F是指耕地生态安全指数;Wi为第i项指标综合权重;Pi指标i的标准化值。

同时，依据相关研究成果[9]和结合广州市实际耕地现状进行等级划分和评价。在指标体系中通过多角度反映耕地生态安全状况，采用综合评价法对每项指标进行加权评分从而得到耕地生态安全综合指数F，接着将F值取值范围划分为0-1区间并对应五个等级和相应的安全评分以及具体耕地生态特征，广州市耕地安全等级划分如下，F≥0.9（Ⅰ），等级为安全，生态结构完整，生态系统结构复杂，生态功能较强，生物多样性丰富;土壤健康且肥沃，指标覆盖率高;耕地生态环境受到较好保护，基本未受到破坏和污染，受到人类的干预能力较弱，生态系统的恢复能力较强，基本没有生态问题。0.7≤F0.9（Ⅱ），较安全，生态结构尚且保持完整，生态系统结构开始由复杂趋向简单，生态功能减弱，生物多样性减少;土壤肥力降低，有土地盐碱化、水土流失等生态问题;耕地生态环境受到较大干扰，生态系统受到破坏和污染，抵抗干预的能力下降，生态问题明显，生态系统出现不平衡。0.5≤F0.7（Ⅲ），等级为敏感，生态结构尚且保持完整，生态系统结构开始由复杂趋向简单，生态功能减弱，生物多样性减少;土壤肥力降低，有土地盐碱化、水土流失等生态问题;耕地生态环境受到较大干扰，生态系统受到破坏和污染，抵抗干预的能力下降，生态问题明显，生态系统出现不平衡。0.3≤F0.5（Ⅳ），等级为风险，耕地生态结构恶化，生态功能受到损害，耕地生态问题较为突出。生态系统结构较为简单而且生态功能不全，大部分功能受到损害后无法发挥;生物多样性锐减，土壤肥力急剧下降，土地荒漠化、盐碱化等问题突出;受外界干扰后恢复能力受到较为严重损害，生态功能恢复困难。F0.3（Ⅴ），等级为恶化，耕地生态结构受到严重损害，生态结构不完整，耕地生态问题十分突出。抗干扰能够非常弱，受干扰后恢复非常困难，基本丧失耕地生态能力，出现严重退化现象，面临的生态压力远远超出自身的恢复能力，急需投入力量予以重建和保护。

3评价结果分析

对2000-2012年广州耕地生态安全进行等级划分，分析耕地生态安全状况以及动态变化规律，以达到分析耕地生态安全状况以及了解耕地生态安全发展情况。研究结果表明：2000-2003年的广州市耕地生态安全状况处于耕地风险阶段，耕地生态安全不容乐观。一方面是处于经济快速发展时期，经济发展带来了建设用地的拓张和耕地数量下降，同时不合理的开发带来了一系列自然灾害从而导致耕地环境破坏和质量下降，使得这阶段耕地生态安全处于风险阶段。2004年耕地生态安全状况有所改善，耕地生态安全值有所上升，处于耕地生态安全的敏感阶段，但是这种状态持续的时间不长，2005年之后耕地生态安全从敏感阶段降到风险阶段，生态安全状况进一步恶化。主要是受到耕地数量和质量下降以及粗放型耕地种植和生产经营形式有关。随着城镇化进程加快和人口增加，耕地生态安全压力较大，耕地响应政策和措施暂时不能完全缓解耕地生态安全压力，使得整体耕地生态安全有下降趋势。政府及其相关部门已经意识到保护耕地的重要性，积极采取措施保护耕地数量和提高耕地质量，促进耕地资源可持续发展。2010-2012年，广州市耕地生态安全从风险阶段到敏感阶段，耕地生态安全状况有所提升（表1）。通过划定基本农田保护区、进行土地整理和修复、加强农田基础设施建设等形式改善耕地生态环境，促进耕地可持续发展。

4驱动力分析

耕地生态安全变化反映了耕地资源与自然、社会、经济等多方面的关系，是多因素综合影响的结果。广州市地势总体为东北高西南低，根据广州市地形情况进行分析和坡度分级，把全市分为5级，第一级为<2°的土地，占总面积的41.7%;第二级为2o～5o的土地占7.7%;第三级为5o～8o的土地占13.9%;第四级为8o～25o的土地占14.7%;第五级为>25o的土地占22.1%。全市耕地多分布在一级和二级坡度等级，集中在南沙区、番禺区等区域。从2000-2012年广州市地区生产总值从2000年的24927434万元到2012年的135512072万元，实现飞跃式的发展。同时，2000-2012年广州市人口密度呈逐年增长的态势，从2000年人口密度942人/km2上升到2012年的1106人/km2，人口压力逐年增加。经济增长、人口增加直接影响建设用地扩张范围和速度也不断加快，在土地总面积相对一定的情况下，建设用地的增加导致了耕地数量下降，给耕地生态安全带来巨大压力。政府及其相关部门积极采取行动，在政策制定方面重视对耕地资源进行保护和改善，在技术层面重视编制土地整治规划、高标准基本农田建设、耕地占补平衡落实、划定基本农田保护区等，继续坚持本地补充开发和易地补充开发相结合，缓解耕地与社会、经济发展之间矛盾。

5结论与讨论

耕地生态安全研究是我国当前关注焦点和研究热点问题，对其研究具有重要的现实意义。本文立足广州市耕地生态安全实际，选取14个指标建立基于PSR模型的耕地生态安全评价指标体系，运用熵权法确定指标权重，采用综合分析法进行耕地生态安全动态评价。研究结果表明：广州市耕地生态安全值有上升趋势，但是安全水平仍然较低。耕地生态安全的压力值和响应值都呈现上升趋势，耕地生态安全状态值有所下降，对耕地的保护水平有待提高。2000-2003年广州市耕地生态安全处于风险阶段，耕地生态安全不容乐观，社会经济发展带来的负面影响以及人口增加等多方面的压力导致耕地的压力不断增加，在耕地响应程度不高的情况下使得耕地生态安全总体处于风险阶段。2004年的耕地生态安全值有所提高，处于耕地生态安全的敏感阶段。2005-2009年的耕地生态安全处于风险阶段，生态安全状况进一步恶化。2010-2012年的广州市耕地生态安全得到了保护和完善，耕地生态安全总体处于敏感阶段，广州市耕地生态安全所面临的形势仍然严峻，今后需要进一步修复和提高。

保护耕地生态安全需要从多方面共同努力。一方面需要从经济和政策角度加强对耕地生态安全的经济投入和立法保护，减少经济发展给耕地资源带来的负面作用。同时，人口增长使得耕地生态安全压力增加，必须通过严格控制人口增长，保障耕地数量和质量的安全。还需要加强对高质量耕地的保护和耕地后备资源的建设，因地制宜地落实耕地占补平衡政策，实现城市发展和耕地保护共赢局面。耕地生态安全是一个复杂体系，需要对其进行深入的长期动态分析和研究。在今后，应该继续加强对耕地生态安全的跟踪研究和耕地生态预警机制的建立，保障广州市粮食安全和耕地生态安全。

基金项目：国家自然科学基金项目（41101078）、广东省自然科学基金项目（S2013010014526）、教育部人文社会科学研究一般项目（13YJA790074， 14YJA630083）、广东省教育厅特色创新项目（耕地生态安全评价模拟与多功能保护研究）、广州市属高校科研计划一般项目（2012A014）、广东省教育科研"十二五"规划2013年度研究项目（2013JK134）、广州市教育科学"十二五"规划（第2批）课题（12A037）、2014年度广东省教育厅省级大学生创新训练项目（201411078056， 201411078057）资助。

参考文献

[1]吴大放， 刘艳艳， 刘毅华， 等. 耕地生态安全评价研究展望[J]. 中国生态农业学报， 2015， 23（3）： 257-267.

[2]Beesley K B， Ramsey D. Agricultural land preservation / International Encyclopedia of Human Geography[J]. Oxford： Elsevier Press， 2009， 25（6）： 65-69.

[3]徐辉， 雷国平， 崔登攀， 等. 耕地生态安全评价研究--以黑龙江省宁安市为例[J]. 水土保持研究， 2011， 18（6）： 180-189.

[4]禹洋春， 刁承泰， 施开放， 等. 基于耕地生态足迹的重庆市耕地生态压力变化研究[J]. 广东农业科学， 2014， （4）： 227-236.

[5]Rasul G， Thapa G. Sustainability analysis of ecological and conventional agricultural systems in Bangladesh. World Development，2003，31（10）： 1721-1741.

[6]陆耀邦， 黄嫦慧， 梁自力， 等. 广西壮族自治区耕地利用现状与粮食安全问题研究[J]. 中国农业资源与区划， 2014， 35（5）： 66-72.

[7]Xiangbin Kong. China must rotect high-quality arable land[J]. Nature， 2014， 506（2）： 6.

[8]颜利， 王金坑， 黄浩. 基于PSR框架模型的东溪流域生态系统健康评价[J]. 资源科学， 2008， 30（1）： 107-113.

[9]宋戈， 王越， 雷国平. 松嫩高平原黑土区耕地利用系统安全影响因子作用机理研究--以黑龙江省巴彦县为例[J]. 自然资源学报， 2014， 29（1）： 23-26.

[作者简介]姚漪颖（1993～），女， 2012级资源环境与城乡规划管理专业本科生。