研究区域农业环境脆弱性评析

本文作者：周松秀 单位：衡阳师范学院资源环境与旅游管理系

农业生态环境脆弱性评价指标体系的构建

研究区概况湘中丘陵盆地为一连绵起伏的盆地，分布着许多次级的小起伏盆地，其中较大的盆地有长沙盆地、株洲盆地、攸县盆地、衡阳盆地、邵阳盆地等。衡阳盆地为较典型的丘陵盆地，具有代表性。衡阳盆地(111°32'16″～113°16'32″E，26°07'05″～27°28'24″N)位于湖南省中南部，湘江中游，总面积为15310km2。衡阳盆地地貌类型以岗、丘为主。气候为大陆性特征较为明显的亚热带湿润季风气候，全年雨量丰沛，但季节分配不均，4～6月降雨量占全年降水量的44%，且多暴雨;7～9月降雨较少，只占全年降水量20%，期间蒸散量均超过降雨量，常有规律性的干旱。旱涝灾害频繁发生，往往形成前涝后旱、周期交替、危害叠加的气象灾害。植被覆盖较差，森林覆盖率为43%，紫色土地区森林覆盖率仅为10%左右，远低于湖南省森林覆盖率55%的平均水平，土壤侵蚀严重，每遇暴雨易造成山洪地质灾害。衡阳盆地人类开发历史悠久，人口众多。《湖南统计年鉴2009》数据显示，2008年全区人均GDP为14858元，农民人均纯收入为5617元，农村居民恩格尔系数为52．9%，农村生活水平尚处于温饱状态。一方面，农业气象灾害和山洪地质灾害给研究区的农业生产造成巨大损失，影响农业产量和质量，使农业生产呈现出波动性和不稳定性。另一方面，该区农村生活水平落后，因其生存生活需要而对土地资源进行掠夺式开发利用，人类活动不断地对生态系统进行干预，使生态系统自我调节和自我恢复的能力逐渐减弱［17］，抵御自然灾害的能力减弱，农业灾害频繁。因而，该区是我国农业生态环境脆弱性较严重的地区之一。

评价指标的选取农业生态环境脆弱性包括由自然因素引起的结构型脆弱性和由人为因素引起的胁迫型脆弱性，两者相互作用，彼此叠加。在遵循科学性、可操作性和简练性等原则的基础上，根据衡阳盆地农业生态环境的构成因素，从自然、社会、经济子系统中选取对农业生态环境脆弱性具有驱动作用或指示作用的13个评价指标，构建脆弱性定量评价指标体系，分别是平均坡度X1(°)、多年平均降水量X2(mm)、7～9月干旱指数X3、暴雨日数X4、平均气温X5(℃)、森林覆盖率X6(%)、水田占耕地面积比重(%)、水库水塘密度X8(万m3/hm2)、人均耕地面积X9(hm2/人)、人口密度X10(人/km2)、人均GDPX11(元)、农民人均纯收入X12(元)、恩格尔系数X13(%)。农业生态环境脆弱性评价指标的选择不仅考虑了自然环境因素的影响，而且考虑了农村社会经济因素(如人均GDP、农民人均纯收入和恩格尔系数等因子)对脆弱性的影响。因为农业生态环境脆弱性表现为种植业产量的波动幅度和产品质量的安全情况，这些都直接影响农民的收入和生活水平。人均GDP、农民人均纯收入和恩格尔系数等不仅是经济系统指标，也是脆弱性结果表征指标，一方面脆弱性表征指标相对于其阈值的大小反映了外界压力导致的脆弱性的程度，另一方面农业脆弱性直接受经济系统指标的影响。例如，农业旱灾灾情与农业抗旱能力直接受到社会经济发展水平的影响［18］，人均GDP、农民人均纯收入越高，恩格尔系数越小，抗灾减灾能力越强，农业生态环境敏感性和易损性越小。

农业生态环境脆弱性评价

数据来源省辖市衡阳市城市化较突出，不以种植业为主，因此该研究选择的样本数据是研究区内各县域的数据。县域处于行政区划中承上启下的特殊位置，也是目前统计资料上经常采用的单元。衡阳盆地共有7个县域，其中常宁和耒阳属于县级市，其他5个都是县。为了方便起见，把它们统称为县域。通过对研究区内7个县域的91个基础信息数据进行分析，定量评价研究区农业生态环境脆弱性及其空间分布规律。平均坡度、多年平均降水量、7～9月干旱指数、暴雨日数和平均气温等气象数据来源于《衡阳市农业区划报告数据集》和衡阳市气象局资料;森林覆盖率数据来源于湖南省国土资源厅;水田占耕地面积比重、水库水塘密度、人均耕地面积、人口密度、人均GDP、农民人均纯收入和恩格尔系数等社会经济数据来源于《衡阳市志》和《湖南统计年鉴2009》。在这13项指标中，X1、X3、X4、X7、X10和X13等6项为正向指标，即其数值越大，脆弱性越大;X2、X5、X6、X8、X9、X11和X12等7项为逆向指标，即数值越大，脆弱性越小。

在数据处理时，对逆向指标先采取倒数法将其正向化，使其数值方向一致。评价方法生态环境脆弱性的定量评价常用的方法主要有专家打分法、统计平均值法、模糊逆方程法、层次分析(AHP)法、模糊综合评判法、综合指数法、主成分分析法、灰色关联法等诸多方法。由于生态环境脆弱性评价指标涉及脆弱生态环境成因和表现特征等方面［19］，因而评价指标数量较多且相关性较大。主成分分析法能够将原来的指标重新组合成一组新的互不相关的较少的综合指标，尽可能多地反映原来指标的信息，并且能够客观地确定评价指标的权重，从而避免主观随意性［20］。因此，笔者选择主成分分析法对研究区农业生态环境脆弱性进行定量评价。主成分分析是多元统计分析中的一种重要方法［21－22］，首先通过主成分贡献率的计算，得出主成分个数，然后计算主成分载荷值，求出各评价因子的权重值，进而计算各县域的脆弱度。由于各评价指标的量纲不一样，需对原始数据进行标准化处理，使其具有良好的可比性。主成分分析利用Matlab7．0计算得出相关系数矩阵、特征根、主成分贡献率、累计贡献率及主成分载荷(表1和2)。表1表明，根据累计贡献率大于80%的最小维数确定主成分个数。指标权重计算公式(7)中各指标的得分值除以指标的总得分值，即为各评价指标的权重［7］。

农民人均纯收入的权重值最大，为0．140;森林覆盖率第二，为0．137;多年平均降雨量第三，为0．125。这说明研究区的农业生态环境脆弱性是结构型脆弱性和胁迫型脆弱性共同影响的结果，尤其是人类活动的胁迫型脆弱性因子起着重要作用。因而提高农民人均纯收入是恢复农业生态环境的关键。脆弱度计算农业生态环境脆弱度的计算公式为:Pi=∑13j=1WijX*ij(i=1，2，…，7;j=1，2，…，13)(8)式中，Pi为第i个县域的农业生态环境脆弱度;Wij为第i个县域第j个评价指标的权重。根据等距划分的原则［7］，将衡阳盆地各县域农业生态环境的脆弱性情况划分为5类，即0．58＜P＜1．00为强度脆弱区，0．16＜P＜0．58为高度脆弱区，－0．26＜P＜0．16为中度脆弱区，－0．68＜P＜－0．26为轻度脆弱区，－1．10＜P＜－0．68为微度脆弱区。衡阳盆地农业生态环境以中度脆弱为主，强度脆弱区分布次之，轻度脆弱区和微度脆弱区也都有分布。另外，生态脆弱性外围低，中间高。中部的衡南县脆弱度最大，衡阳县次之，属于强度脆弱区，成为衡阳市各县域农业生态环境的脆弱中心;东南部耒阳市的脆弱度最小，为微度脆弱区。衡南县位于研究区的中心部位，脆弱度值最大。该县耕地中水田的比重高达90．7%，为研究区中的最大值，人均GDP仅为12351元，排名第六，说明衡南县农业生态环境受人类活动影响深刻，胁迫型脆弱性的叠加作用强，因而农业生态环境脆弱性最强。