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辽宁省粮食主产区耕地生态安全评价与分析

2024-12-08 61 上传者：管理员

摘要：为了正确评价辽宁省粮食主产区近年来的耕地生态安全发展情况，以铁岭市为例对耕地生态安全的阻碍因素和相关政策进行了全面分析.利用障碍度诊断模型对影响耕地生态安全的各项因素的障碍程度进行综合排序.应用灰色预测模型对研究期内的耕地生态安全度进行了拟合，并对未来三年的安全度给出预测结果.障碍因素综合排序为：S2粮食播种面积、P1土地生产力、S1粮食单产.利用灰色预测模型预测铁岭市未来的耕地生态安全发展形势良好.综合分析结果，从提高农业现代化水平、增强农业基础设施、增加农民收入3个方面提出了针对性的建议措施.

关键词：
压力-状态-响应
生态安全
耕地
铁岭市
障碍度
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耕地作为农业作物生长的物质载体，是关系国计民生的最宝贵资源[1].耕地资源关乎人类的充足食物来源和长远生存发展，是保障国家粮食安全、维护社会稳定的基石[2-3].因此，开展耕地生态安全评价对于实现耕地资源可持续利用具有重要的现实意义[4].在耕地生态安全的研究领域中，国外学者较早地积累了丰富的经验.对耕地安全等级与障碍度因素的评价，通常是与可持续发展理念相结合[5].在耕地生态安全评价体系方面，压力-状态-响应(Pressure-State-Response, P-S-R)模型逐步得到了发展和完善[6-7].国内对耕地生态安全的研究大多集中在界定耕地生态安全的含义[8],厘清耕地生态安全障碍因素[9-10],优化、形成能够适用于实际情况的评价方法[11-12]等方面.国内对耕地生态安全方面的研究起步较晚[13].

本文根据辽宁省的粮食生产实际情况及数据的公开性、可获取性，建立了相应的耕地生态安全评价体系.选取辽宁省重要产粮区——铁岭市的耕地资源状况作为本文的研究对象，对铁岭市2014—2021年的耕地生态安全障碍因素和对应的障碍度进行了全面分析，并对未来的发展趋势进行了简单预测.

1、研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

铁岭市地处松辽平原中部，总面积12 985 km2,截至2021年末户籍总人口为282.7万人.得益于东、西辽河的充足水源、辽河平原肥沃的黑土层和现代化的耕作技术，铁岭成为著名的“辽北粮仓”,尤其以辽宁省第一产粮大县——昌图县最为著名.2021年，铁岭市粮食播种面积489.7千hm2,粮食总产量416.0万t,居全省第二.

1.2 数据来源

本次研究所使用的统计数据均来自辽宁省政府公开发行的2015—2022年《辽宁统计年鉴》和铁岭市政府公开发行的2021年《铁岭统计年鉴》.少部分数据根据年鉴中的相关统计数据计算得出，大部分数据直接从统计年鉴对应统计项中查询获取.

2、研究方法

2.1 评价指标权重

本研究结合铁岭市的实际情况选取12个指标组成了铁岭市耕地生态安全评价指标体系(表1).利用能够借鉴专家经验的层次分析法(AHP)和能够进行定量数学计算的熵值法(EM)[14],经组合赋权法综合后得出了耕地生态安全评价各指标的最终权重(表1).

表1基于PSR模型的耕地生态安全评价体系权重赋值

2.2 障碍度诊断模型

障碍度模型是用于判断影响事物发展的障碍因素及其阻碍程度的计算模型.耕地生态安全的障碍度，是指对耕地生态安全水平提升产生负面影响的因素的阻碍程度的大小.具体计算公式如下：

式(i)中：Uij为第i年各因素的耕地生态安全障碍度；Mj为因子贡献度，Mj=wj,即权重；Nij为指标偏离度[15].

2.3 灰色预测模型

灰色预测模型是指通过深入挖掘已知数据间的规律性，对事物的未来发展趋势作出科学预测的数学模型[16].具体计算步骤如下：

(1)设原始数据：X(0)={X

3、结果与分析

3.1 耕地生态安全障碍因素分析

通过加权TOPSIS模型计算得到的耕地生态安全结果，很难找出对耕地生态安全形成障碍的主要因素，难以直接抓住问题的主要矛盾.障碍度计算能够直观地对比出各指标因素之间阻碍程度大小，有效突破当前耕地生态安全保护工作的瓶颈.通过障碍度计算公式，得到铁岭市耕地生态安全各项指标的障碍度，如表2所示.

表2铁岭市耕地生态安全指标障碍度

表2中所展现的数据量较多，难以一目了然地比较出各指标的障碍程度.因此，利用障碍度分析结果，对每年中影响铁岭市耕地生态安全的指标层各项因素，进行了前5名的筛选和排序.筛选和排序结果如表3所示.通过排序结果可以非常直观、方便地挖掘出主要的障碍因素.

表3铁岭市耕地生态安全指标障碍度筛选和排序

通过表3的计算结果可以看出，8年中排在首位的障碍因素的出现次数为：S2粮食播种面积出现5次，S1粮食单产出现2次，P1土地生产力出现1次.排在第二位的障碍度因素出现次数为：P1土地生产力出现4次，S1粮食单产、S2粮食播种面积、S3机电井数、S4化肥施用量各出现1次.所以，最终确定铁岭市耕地生态安全的前3名障碍因素综合排序为：S2粮食播种面积、P1土地生产力、S1粮食单产.

利用铁岭市2014—2021年指标障碍度数据，计算得出准则层3个子系统的历年障碍度（表4），并制作了子系统障碍度变化趋势图（图1），来探究铁岭市耕地生态安全的主要限制因素．

通过表4和图1可以看出，状态层的影响因素除2021年外，都对铁岭市的耕地生态安全起到了最主要的障碍作用，且其平均值达到了54.93%．在2014、2015、2019的三年中，状态层的障碍影响更是都超过了70%．而响应层的影响因素所起到的障碍作用一直在10%上下波动．其障碍度平均值仅为8.99%，最大值也只有11.40%.压力层影响因素的障碍作用平均值为36.08%,且波动较大.其最大值达到了67.31%,最小值仅为18.10%.

表4铁岭市耕地生态安全准则层子系统障碍度分析表

综合以上分析可以认为，在2014—2021年间，影响铁岭市耕地生态安全的状态层各项指标因素，需要进行长期重点关注并采取必要的应对措施，以确保铁岭市的耕地生态安全稳定在良好的水平.而响应层的各项指标因素不需要投入太多精力进行关注.对于压力层各项影响因素的障碍作用也不能忽视，且需要对2021年份进行重点解析，以保证耕地生态安全不受个别因素剧烈变化的扰动.

3.2 耕地生态安全预测结果分析

利用TOPSIS模型，加入经组合赋权法综合后得到的最终权重(表1),计算得到铁岭市2014—2021年耕地生态安全状况评价结果，如表5(95页)所示.

根据表5数据结合灰色预测模型理论，利用公式计算得到铁岭市耕地生态安全拟合结果表(表6,95页)和拟合预测图(图2,95页).通过表6中的数值可以计算出，拟合结果的平均相对误差为21.32%,尤其2018年的相对误差达到了47.656%.这意味着模型拟合效果并不是十分理想.

通过表6和图2并结合铁岭市2014—2021年农业总产值和GDP发展情况(表7、图3,96页)可以分析出，研究期间铁岭市经济发展情况发生了剧烈变化，使得耕地生态安全评价得分波动较大.尤其是2017、2018两年的经济衰退，严重影响了预测模型的准确性，使得灰色预测模型在此次应用中效果不佳.

表5铁岭市2014—2021年耕地生态安全状况评价得分

表6铁岭市耕地生态安全模型拟合结果表

表7铁岭市2014—2021年农业总产值和GDP

但通过图2仍然可以看出，拟合线呈现出典型单调递增趋势，并且在2021年后的三年预测中，铁岭市的耕地生态安全预测值表现出稳步的线性单调增加.模型预测2022—2024年的生态安全评价结果分别为0.581、0.593、0.605,分别接近和达到了生态Ⅱ级较安全的水平.这说明，铁岭市的耕地生态安全状况在将来仍然是稳步上升的趋势，形势良好.

4、结论

本文根据PSR评价模型，经组合赋权确定12个指标因素的最终权重后，应用障碍度诊断模型分析了2014—2021年铁岭市耕地生态安全障碍度，并对指标层各项因素的障碍程度进行了排序.利用灰色预测模型，对铁岭市耕地生态安全进行了拟合，对未来三年的发展趋势进行了预测.具体结论如下：

(1)根据障碍度分析最终确定，铁岭市耕地生态安全的障碍因素综合排序为：S2粮食播种面积、P1土地生产力、S1粮食单产.

(2)受经济发展情况剧烈变化的影响，灰色预测模型在研究期内的拟合效果并不十分理想，但仍能预测铁岭市未来的耕地生态安全发展形势良好.

5、耕地生态安全应对措施

基于2022—2024年耕地生态安全计算结果、障碍度因素全面分析，结合铁岭市的实际情况，针对性地为其耕地生态系统安全发展提出以下措施建议：

5.1 提高农业现代化水平

状态层面的土地生产力、粮食单产指标的障碍作用非常明显，较大制约了铁岭市的耕地生态安全水平提高.因此，结合铁岭各区县的具体情况，引入国内外先进的农业生产技术和生产经营模式，是铁岭市当前实现农业现代化、提高土地生产力的首要目标.

5.2 增强农业基础设施

根据指标层障碍度分析结果可知，农业基础设施方面的障碍作用不可忽视.建设完善的现代化农业基础设施，可以显著提高粮食产量和耕地生态安全水平.因此，积极增加农业机械、水利工程等方面的财政投入，使用大型先进农业机械、兴修现代化农业灌溉工程，是完善农业基础设施的最直接有效办法.

5.3 增加农民收入

由分析统计年鉴数据变化可以看出，铁岭市的农民收入随时代发展逐渐增加，相应的障碍作用也呈明显下降趋势，但其障碍阻力仍不可忽视.农民增收问题不但影响农民从事农业的积极性，更直接制约着农业发展各方面的直接投入.因此，政府相关部门应积极出台进一步优化农业结构、引导农民发展特色产业，建立农业品牌效应等措施.通过提高农业产品、产业质量，促进农民不断增加农业收入.

参考文献:

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