吳大放, 姚漪穎, 劉艷艷, 劉毅華, 吳嘉欣

廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化研究

吳大放1, 姚漪穎*, 劉艷艷, 劉毅華, 吳嘉欣

廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 廣州, 510006

耕地生態(tài)安全與糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定息息相關(guān), 以廣州市番禺區(qū)為例, 從耕地生態(tài)安全壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三方面結(jié)合自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等多角度選取了12個(gè)典型指標(biāo)來(lái)構(gòu)建廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)指標(biāo)體系, 采用客觀賦權(quán)法、綜合分析法等方法對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析以及安全等級(jí)劃分。研究結(jié)果表明: 2008—2013年廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全壓力值和響應(yīng)值都呈上升態(tài)勢(shì), 總體生態(tài)安全程度相對(duì)偏低, 呈現(xiàn)“敏感-風(fēng)險(xiǎn)-敏感”發(fā)展水平。其中2008年的耕地生態(tài)安全處于敏感水平, 2009—2011年處于風(fēng)險(xiǎn)水平, 2012—2013年耕地生態(tài)安全等級(jí)有所上升, 但仍處于敏感水平。建議今后需要通過(guò)保護(hù)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量安全, 加強(qiáng)耕地生態(tài)恢復(fù)和重建工作以及建立耕地生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)等措施加大對(duì)耕地資源的保護(hù)力度, 促進(jìn)耕地利用可持續(xù)發(fā)展。

耕地資源; 生態(tài)安全; 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系; 安全等級(jí); 番禺區(qū)

1 前言

生態(tài)安全一般是指國(guó)家或者地區(qū)擁有能夠持續(xù)滿足社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生態(tài)資源且社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中較少受到生態(tài)環(huán)境制約的環(huán)境[1]。近些年來(lái),隨著人口不斷增加, 環(huán)境不斷惡化, 資源不斷減少,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾不斷增加[2–3]。因此,生態(tài)安全的研究日益成為當(dāng)今社會(huì)的關(guān)注熱點(diǎn)以及研究的前沿問(wèn)題, 是當(dāng)今資源環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)[4–6]。許多專家和學(xué)者對(duì)此作出了有益探索,如郭永杰等[7]基于PSR模型對(duì)寧夏市生態(tài)安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè); 王耕等[8]在全面分析生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上基于能值－生態(tài)足跡模型計(jì)算了遼河流域的生態(tài)承載力; 余健等[9]通過(guò)物元分析法和熵權(quán)法對(duì)皖江地區(qū)9個(gè)市土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。

耕地是土地資源的精華, 是國(guó)家發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的重要物質(zhì)基礎(chǔ), 保護(hù)耕地生態(tài)安全也是保障糧食安全的重要舉措。隨著工業(yè)化不斷深入和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展, 耕地的數(shù)量不斷減少, 耕地的質(zhì)量不斷下降, 耕地生態(tài)安全狀況不容樂(lè)觀。因此, 如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和耕地生態(tài)安全的關(guān)系, 如何保護(hù)耕地生態(tài)環(huán)境促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為了土地資源研究的重點(diǎn)問(wèn)題[10]。朱紅波[11]對(duì)我國(guó)耕地資源安全保障體系進(jìn)行分析并且對(duì)耕地資源安全的空間分異規(guī)律進(jìn)行研究; 趙宏波[12]根據(jù)東北糧食主要產(chǎn)區(qū)的耕地生態(tài)安全現(xiàn)狀, 基于PSR-EES模型對(duì)吉林省耕地生態(tài)安全時(shí)空格局進(jìn)行分析; 王芳[13]對(duì)大城市郊區(qū)的耕地資源通過(guò)遺傳算法投影尋蹤(RAGA-PP)模型進(jìn)行生態(tài)安全評(píng)價(jià); 郜紅娟[14]研究了2000—2010年貴州省的耕地生態(tài)安全狀況進(jìn)行判定和分析。在已有的研究成果中, 主要集中在生態(tài)安全的整體研究而較少針對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行研究, 同時(shí)在對(duì)耕地生態(tài)安全的研究中多為靜態(tài)的大尺度研究, 而缺乏中小尺度和動(dòng)態(tài)變化分析。本研究以廣州市番禺區(qū)為例對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià), 對(duì)廣州市合理利用耕地資源具有重要意義; 同時(shí)可為其他城市和地區(qū)提供借鑒作用, 有利于促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

2 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1研究區(qū)概況

番禺區(qū)地處廣州市中南部, 地理位置十分優(yōu)越,是珠江三角洲的中心腹地, 北與廣州市中心區(qū)相接,南與南沙區(qū)相連, 東與東莞市隔江相望, 西與中山、順德相鄰。全區(qū)總面積786.15 km2, 轄9鎮(zhèn)10街, 戶籍人口83.6 萬(wàn)人, 外來(lái)人口119 萬(wàn)人, 圖1為2010年番禺區(qū)行政區(qū)劃圖(2012年行政區(qū)劃調(diào)整將欖核鎮(zhèn)、東涌鎮(zhèn)、大崗鎮(zhèn)劃入南沙區(qū))。自20世紀(jì)80年代以來(lái), 番禺區(qū)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展, 人口急速增加[15],對(duì)土地資源特別是耕地資源的壓力不斷加大[16]。以廣州市番禺區(qū)耕地資源作為研究對(duì)象, 從中尺度動(dòng)態(tài)化的角度對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行分析和研究, 對(duì)番禺區(qū)耕地生態(tài)安全的綜合判定和評(píng)價(jià)具有重要意義, 以期為廣州市耕地生態(tài)安全的綜合評(píng)定和政策措施的制定提供理論支持。

2.2數(shù)據(jù)來(lái)源

圖1 番禺區(qū)行政區(qū)劃圖Fig. 1 Panyu District administrative division map

本研究以2008年和2013年Landsat-TM影像作為數(shù)據(jù)源, 把廣州市土地利用現(xiàn)狀分類統(tǒng)計(jì)表, 廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2014年)、番禺區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2014年)、番禺區(qū)土地利用規(guī)劃圖、第二次全國(guó)土地調(diào)查報(bào)告以及相關(guān)的研究數(shù)據(jù)作為輔助資料, 人文、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等資料主要源于《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2008—2014年)、《廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2008—2014年) 以及番禺區(qū)統(tǒng)計(jì)資料(2008—2014年)和相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)公報(bào)。結(jié)合廣州市的區(qū)域特點(diǎn)并與根據(jù)遙感影像的清晰程度, 本文采用目視解譯和部分實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)等輔助資料建立了判讀標(biāo)志。輔助數(shù)據(jù)主要包括Google Earth提供的番禺區(qū)遙感圖、1︰5 萬(wàn)廣州市地形圖, 1︰25 萬(wàn)的中國(guó)矢量圖以及相關(guān)的研究資料。數(shù)據(jù)處理軟件為ArcInfo10.1、GIS10.1、ERDAS9.2、Excel2003。

3 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)

3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

耕地生態(tài)安全可以理解為在一定時(shí)間和空間尺度內(nèi), 耕地資源能夠保持自身運(yùn)行的正常狀態(tài)并且在保證資源、生態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)各方面協(xié)調(diào)作用情況下, 能夠穩(wěn)定的、充裕的和可持續(xù)的滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。在充分考慮廣州市番禺區(qū)實(shí)際情況以及借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果基礎(chǔ)上[17–20], 從自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三方面建立番禺區(qū)耕地生態(tài)安全體系[21], 其中耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)為目標(biāo)層; 準(zhǔn)則層從經(jīng)濟(jì)因素、自然因素和社會(huì)因素三方面進(jìn)行選擇并分為耕地生態(tài)壓力、耕地生態(tài)狀態(tài)和耕地生態(tài)響應(yīng); 體系選取了12個(gè)具有代表性的指標(biāo)并構(gòu)成了番禺區(qū)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

3.2評(píng)價(jià)方法

對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理, 達(dá)到消除不同量綱對(duì)結(jié)果影響的目的, 使得數(shù)據(jù)更有可比性和合理性。評(píng)價(jià)指標(biāo)有正向和逆向指標(biāo)兩種, 正向指標(biāo)是屬性值越大代表耕地生態(tài)安全越安全的指標(biāo)(公式1所示); 相反, 逆向指標(biāo)是屬性值越小相對(duì)而言是越好[22](公式2所示)。式中: Xij代表是標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值, xij代表的是標(biāo)準(zhǔn)化前的原始數(shù)值; xmin為標(biāo)準(zhǔn)化后最小的數(shù)值; xmax為標(biāo)準(zhǔn)化后最大的數(shù)值。

正向指標(biāo)公式:

本研究采用客觀賦權(quán)(熵值法)的方法確定廣州市番禺區(qū)耕地的指標(biāo)權(quán)重, 使得指標(biāo)權(quán)重能夠更加客觀地反映實(shí)際, 更科學(xué)地進(jìn)行耕地生態(tài)安全的評(píng)價(jià)[23]。根據(jù)熵權(quán)法公式3和公式4來(lái)計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵和熵權(quán)如表1。式中: k=1/1nm ; Yij為標(biāo)準(zhǔn)化的矩陣; Wi代表的是熵權(quán)的值; Hi代表的是通過(guò)計(jì)算得到的信息熵。

表1 耕地資源生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab. 1 The evaluation index system of ecological security of cultivated land resources

為了更好地進(jìn)行番禺耕地生態(tài)安全的分析, 綜合全面地考慮耕地生態(tài)安全各個(gè)因素, 本研究采用綜合評(píng)價(jià)模型(公式5)進(jìn)行耕地生態(tài)安全的計(jì)算。公式中: F為耕地生態(tài)安全指數(shù); Wi為第i項(xiàng)指標(biāo)綜合權(quán)重; Xij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的值。

通過(guò)建立耕地生態(tài)安全指標(biāo)體系, 計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重和指標(biāo)值并進(jìn)行無(wú)量綱化處理。最后通過(guò)加權(quán)評(píng)分對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行多因素綜合評(píng)價(jià)。表2為2008—2013年廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全的綜合評(píng)價(jià)參數(shù)表, 通過(guò)對(duì)耕地相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算和分析,得出耕地生態(tài)安全狀況, 以期更好地促進(jìn)番禺區(qū)耕地資源向可持續(xù)方向發(fā)展, 協(xié)調(diào)社會(huì), 經(jīng)濟(jì)和耕地生態(tài)安全之間的關(guān)系。

4 耕地資源的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析

4.1土地類型面積變化

根據(jù)2008年和2013年番禺區(qū)土地覆被景觀類型圖可得(圖2), 從2008到2013年耕地總體呈遞減的趨勢(shì)。所有土地利用類型中耕地減少幅度最大,共減少了50.57 km2。一方面隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展, 建設(shè)用地不斷擴(kuò)張, 在保持相對(duì)一致土地面積的基礎(chǔ)上, 建設(shè)用地占用耕地的情況較為突出,從圖2可以看到番禺區(qū)的建設(shè)用地和交通用地呈現(xiàn)不斷增加趨勢(shì); 另一方面是對(duì)于耕地保護(hù)力度不夠,耕地?cái)?shù)量急劇減少, 質(zhì)量不斷下降, 耕地生態(tài)環(huán)境惡化。番禺區(qū)南部和東北部為耕地主要集中區(qū)域,從中可以看到番禺南部大塊耕地以及東北部耕地隨著時(shí)間的推遲而日益破碎, 耕地面積不斷減少, 耕地狀況不容樂(lè)觀。因此, 我們有必要分析番禺區(qū)耕地現(xiàn)狀并且對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行更加深入的評(píng)價(jià)和分析。

表2 綜合評(píng)價(jià)參數(shù)表Tab. 2 Comprehensive evaluation parameter table

圖2 番禺區(qū)的土地覆被景觀類型Fig. 2 The landscape patterns of land use in Panyu

4.2土地利用的空間變化

土地利用的轉(zhuǎn)化情況可以通過(guò)馬爾可夫轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)描述[24]。它反映了在特定的時(shí)間間隔里, 一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)由一個(gè)T時(shí)刻到另一T+1時(shí)刻轉(zhuǎn)化的系列過(guò)程, 要求的T+1時(shí)刻狀態(tài)只跟T時(shí)刻相關(guān)。馬爾可夫轉(zhuǎn)移矩陣的分析可以反映土地利用類型之間的變化和轉(zhuǎn)化情況, 進(jìn)而更好了解該區(qū)域土地利用情況和時(shí)空演變規(guī)律。

把番禺區(qū)2008—2013年土地利用圖件進(jìn)行疊加,得到了番禺區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣, 通過(guò)轉(zhuǎn)化率定量分析土地利用各類用地間的轉(zhuǎn)化方向和轉(zhuǎn)化速度[25], 以期揭示番禺區(qū)在這個(gè)時(shí)期的各類土地利用類型之間相互轉(zhuǎn)化的時(shí)空變化, 為番禺區(qū)土地資源的合理利用及可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。通過(guò)計(jì)算可知, 2008—2013年番禺區(qū)耕地、林地、園地和灌草地呈減少趨勢(shì), 建設(shè)用地則是呈現(xiàn)呈增加趨勢(shì)。從耕地變化情況來(lái)分析, 耕地變化主要流向建設(shè)用地和綠化用地, 耕地轉(zhuǎn)出主要集中在建設(shè)用地和水體, 其中向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出了18.12 km2, 轉(zhuǎn)出率達(dá)到了9.88%, 以及向水體轉(zhuǎn)出了17.65 km2, 其轉(zhuǎn)出率達(dá)到了9.25%。城鎮(zhèn)用地轉(zhuǎn)入使得建設(shè)用地增加,增加來(lái)源主要由于耕地和綠化用地的減少, 耕地轉(zhuǎn)入面積為16.78 km2和綠地轉(zhuǎn)入面積為43.29 km2。說(shuō)明了建設(shè)用地是城市土地覆被類型的主要土地類型, 土地利用類型變化是人類活動(dòng)和自然環(huán)境演變之間共同作用的結(jié)果。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快, 人類活動(dòng)對(duì)耕地生態(tài)安全造成了較為強(qiáng)烈的干擾, 耕地被占用的現(xiàn)象頻發(fā), 生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重[26], 需要更好規(guī)范引導(dǎo)和對(duì)耕地資源合理保護(hù)。

總體來(lái)說(shuō), 番禺區(qū)依附于廣州, 屬于珠三角腹地中心, 隨著“南拓、北優(yōu)、東進(jìn)、西聯(lián)、中調(diào)”戰(zhàn)略提出, 番禺區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度大大加快, 使得建設(shè)用地急速增加。耕地向其他地類轉(zhuǎn)化以建設(shè)用地為主, 而城鎮(zhèn)用地迅速增加來(lái)源以耕地、園地以及綠地轉(zhuǎn)入為主。從增減總面積占全區(qū)土地利用變化面積比重進(jìn)行分析, 各用地之間土地利用增減面積比重大小順序依次為: 耕地＞建設(shè)用地＞水體＞交通用地＞綠色用地＞園地＞林地＞灌草地。

5 結(jié)果與分析

5.1番禺區(qū)耕地資源生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

通過(guò)基于P-S-R模型從耕地壓力-狀態(tài)-響應(yīng)這三方面對(duì)廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全進(jìn)行綜合分析和研究, 可以看到在2008—2013年番禺區(qū)耕地壓力值在波動(dòng)中呈上升的趨勢(shì)(如圖3所示); 耕地狀態(tài)值總體趨于平衡并有下降趨勢(shì); 耕地生態(tài)響應(yīng)值總體上升?；诟貕毫?狀態(tài)-響應(yīng)情況, 可以看到廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全值總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。耕地生態(tài)安全的狀況與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)以及政策措施等各方面的因素息息相關(guān), 本文綜合考慮耕地生態(tài)安全各影響因素, 通過(guò)較為全面科學(xué)的方式對(duì)廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和研究。

由表3可得, 番禺區(qū)耕地生態(tài)安全總體呈現(xiàn)波動(dòng)中上升趨勢(shì), 從2008年耕地生態(tài)安全值為0.6032上升到2013年的0.6833, 番禺區(qū)耕地生態(tài)安全狀況有好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。但是隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展, 耕地與經(jīng)濟(jì)和人口之間矛盾不斷加大, 人多地少矛盾增加。同時(shí), 加上對(duì)于耕地保護(hù)力度和強(qiáng)度仍然不能滿足現(xiàn)實(shí)需求, 導(dǎo)致了耕地生態(tài)安全水平不斷下降,耕地生態(tài)環(huán)境快速惡化, 使得番禺區(qū)耕地生態(tài)壓力值呈快速上升趨勢(shì), 由2008年的0.22急速上升到2013年的0.30。因此, 必須加大對(duì)耕地保護(hù)力度, 促進(jìn)耕地資源可持續(xù)利用和發(fā)展。從2008年到2013年耕地生態(tài)狀態(tài)值總體為下降的趨勢(shì), 其主要原因是耕地資源仍然處于粗放型開(kāi)發(fā)經(jīng)營(yíng)狀態(tài), 不科學(xué)開(kāi)發(fā)土地資源、隨意占用耕地、圍湖造田等一系列不合理的人類行為和活動(dòng)造成了土地資源破壞尤其是耕地資源的破壞日益嚴(yán)重[27]。同時(shí), 隨著社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展, 越來(lái)越多農(nóng)藥化肥投入到耕地開(kāi)發(fā)和種植上。大量的農(nóng)藥、化肥等化學(xué)物質(zhì)在一定程度上促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展, 但也給土地資源帶來(lái)了破壞。耕地土壤殘留的化學(xué)物質(zhì)數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)土地自身凈化能力, 使得土地肥力降低, 耕地資源質(zhì)量下降,耕地生態(tài)環(huán)境受到較為嚴(yán)重的破壞, 在眾多因素共同作用下, 耕地生態(tài)安全狀態(tài)值總體呈現(xiàn)了下降趨勢(shì)。人們也漸漸意識(shí)到保護(hù)耕地的重要性并且積極行動(dòng), 通過(guò)各種措施保護(hù)耕地資源, 緩解耕地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)之間壓力。通過(guò)調(diào)整耕地種植結(jié)構(gòu), 引進(jìn)新技術(shù)和保護(hù)耕地措施來(lái)保護(hù)耕地資源。政府以及相關(guān)部門出臺(tái)了一系列保護(hù)耕地資源政策和措施, 隨著廣州市城市戰(zhàn)略的實(shí)施, 番禺區(qū)更加重視土地利用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略, 積極協(xié)調(diào)耕地資源與建設(shè)用地之間矛盾, 通過(guò)市場(chǎng)引入制度、科學(xué)管理手段等方式提高耕地?cái)?shù)量和耕地質(zhì)量安全。通過(guò)對(duì)耕地保護(hù)外部性及其經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)难芯扛帽Ｗo(hù)耕地資源。在耕地質(zhì)量提高和耕地生態(tài)安全保護(hù)上, 加大了對(duì)退化耕地的修復(fù), 通過(guò)大力建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田, 不斷提高基本農(nóng)田的質(zhì)量和改善耕地生態(tài)環(huán)境, 加大對(duì)耕地生態(tài)安全的研究和分析, 促進(jìn)耕地資源走科學(xué)發(fā)展的道路[28]。

表3 2008—2013年廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全值Tab. 3 Ecological security of cultivated land value in Panyu District during 2008-2013

5.2耕地生態(tài)安全等級(jí)評(píng)價(jià)

為了更好的對(duì)廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全進(jìn)行分析, 本研究結(jié)合耕地生態(tài)安全值以及變化趨勢(shì)對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行等級(jí)劃分和評(píng)價(jià), 以達(dá)到促進(jìn)番禺區(qū)耕地生態(tài)安全可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。研究采用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)耕地生態(tài)安全指標(biāo)體系中的每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評(píng)分, 使之能夠更為全面科學(xué)的從不同側(cè)面評(píng)價(jià)耕地生態(tài)安全狀況, 以此為基礎(chǔ)為耕地生態(tài)安全保護(hù)和科學(xué)決策提供理論依據(jù)。通過(guò)計(jì)算得到廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)F,把F值的取值范圍(0—1)劃分為5個(gè)安全等級(jí)區(qū)間,分別代表安全、較安全、敏感、風(fēng)險(xiǎn)和惡化。不同耕地生態(tài)安全等級(jí)代表著不同耕地狀態(tài)下的表現(xiàn),以此把耕地生態(tài)安全進(jìn)行更加深入的了解和分析(如表4)。表5是對(duì)廣州市番禺區(qū)耕地安全等級(jí)進(jìn)行劃分情況。

圖3 2008—2013年廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全值變化趨勢(shì)Fig. 3 Change trend of Farmland ecological safety value in Panyu District during 2008-2013

5.2.1 2008年之前耕地生態(tài)處于敏感等級(jí)

耕地與其他用地尤其是與建設(shè)用地之間的矛盾隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展而有所加大, 人類對(duì)耕地干擾程度有所加強(qiáng), 耕地生態(tài)結(jié)構(gòu)尚不完善, 但土地肥力仍較高, 總體處于生態(tài)敏感的狀態(tài)。城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)以及人口增加促進(jìn)了建設(shè)用地的增加, 在一定土地資源前提下耕地資源數(shù)量不斷減少, 占用耕地的現(xiàn)象明顯。同時(shí), 耕地化肥使用量和農(nóng)藥使用量有所提高, 化肥供應(yīng)量從2008年8879.7 噸到2013年10785.3 噸, 增幅為21.5%, 大量地使用化肥等化學(xué)物質(zhì)在一定程度上使得耕地肥力下降和土壤質(zhì)量惡化。同時(shí), 人們不合理地開(kāi)發(fā)和利用耕地資源從而導(dǎo)致了耕地生態(tài)環(huán)境破壞和耕地壓力增加,使得番禺區(qū)耕地生態(tài)安全處于敏感階段。

表5 2008-2013年廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)值Tab. 5 Evaluation for ecological security of cultivated land in Guangzhou from 2000 to 2012

5.2.2 2009—2011年耕地生態(tài)安全處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

在2009—2011年番禺區(qū)耕地生態(tài)環(huán)境受到進(jìn)一步破壞, 耕地生態(tài)安全處于風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài), 急需解決耕地生態(tài)安全問(wèn)題。一方面耕地?cái)?shù)量急劇減少, 人均耕地面積從2009年的0.01881 hm2到2010年的0.018594 hm2, 再到2011年的0.018203 hm2, 人均的耕地面積逐年下降。同時(shí)耕地生態(tài)壓力也持續(xù)上升,耕地資源和生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重, 使得耕地質(zhì)量不斷下降和生態(tài)災(zāi)害嚴(yán)重, 急需得到政府和人們的重視和改善。在這個(gè)時(shí)期里, 大部分農(nóng)民都加大對(duì)耕地資源的投入, 但是不合理開(kāi)發(fā)和利用以及過(guò)量使用耕地資源使得原本處于敏感等級(jí)的耕地資源進(jìn)一步受到破壞。重開(kāi)發(fā)輕保護(hù)的耕地利用模式使得耕地質(zhì)量問(wèn)題突出, 耕地生態(tài)環(huán)境受到破壞, 耕地質(zhì)量不斷退化。同時(shí), 番禺區(qū)人口密度從2009年1271.06 人·km–2上升到2011年1291.94 人·km–2, 人地矛盾進(jìn)一步加大。另一方面, 番禺區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了一系列問(wèn)題, 尤其是耕地資源與建設(shè)用地之間的沖突。在經(jīng)濟(jì)利益杠桿的帶動(dòng)下, 許多農(nóng)民趨向于把耕地開(kāi)發(fā)成為其他土地用途以提高收入[29]。在盲目開(kāi)發(fā)下造成了大量的耕地變成了其他用地, 必須嚴(yán)格控制耕地資源的數(shù)量, 嚴(yán)格控制耕地生態(tài)紅線, 以保障糧食安全和社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。5.2.3 2012—2013年耕地生態(tài)安全處于敏感等級(jí)

在2012—2013年這個(gè)時(shí)期番禺區(qū)耕地生態(tài)系數(shù)較前段時(shí)期有所提高, 但是仍然處于生態(tài)安全敏感等級(jí)。耕地生態(tài)安全等級(jí)從風(fēng)險(xiǎn)到敏感階段的跨越是受到了多方面因素影響。一方面是政府制定了相應(yīng)政策以及積極開(kāi)展了保護(hù)耕地專題整治活動(dòng), 使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保護(hù)耕地生態(tài)安全之間能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一。番禺區(qū)土地整治和耕地保護(hù)工程也取得了一定的成效, 使得耕地生態(tài)壓力有所下降, 耕地生態(tài)安全響應(yīng)有所提高, 耕地資源總體向好的方向發(fā)展。雖然政府及其相關(guān)部門采取保護(hù)耕地的措施, 但是實(shí)施的效果仍有待加強(qiáng), 需要綜合各方面因素以更好提高耕地生態(tài)安全系數(shù)。耕地生態(tài)安全壓力受到人口增加、城鎮(zhèn)化水平加快、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張、單位面積耕地農(nóng)藥和化肥使用量過(guò)大、土地污染等多方面影響, 導(dǎo)致了耕地負(fù)荷加重和耕地退化等后果。因此, 必須采取多種保護(hù)耕地措施, 保護(hù)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量, 穩(wěn)定耕地產(chǎn)量, 提高耕地生態(tài)安全, 促進(jìn)耕地生態(tài)安全與社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展,真正達(dá)到保護(hù)耕地資源的目的。

6 結(jié)論與對(duì)策

6.1結(jié)論

本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上, 從中尺度動(dòng)態(tài)化的角度對(duì)廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全進(jìn)行分析。從耕地的壓力、狀態(tài)和響應(yīng)這三方面選取指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系, 通過(guò)客觀賦權(quán)法和綜合分析法等方法對(duì)番禺區(qū)2008—2013年耕地生態(tài)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 為政府保護(hù)耕地資源和制定相關(guān)政策提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)研究表明: 該區(qū)耕地生態(tài)安全程度較低, 目前仍處于不穩(wěn)定的敏感等級(jí), 需要加大對(duì)耕地資源保護(hù)力度。通過(guò)對(duì)2008—2013年番禺區(qū)耕地生態(tài)安全進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià), 可以得到期間的耕地生態(tài)安全水平處于“敏感-風(fēng)險(xiǎn)-敏感”的發(fā)展階段。其中, 在2008年耕地生態(tài)安全的評(píng)價(jià)值為0.6032,處于敏感的等級(jí), 耕地生態(tài)結(jié)構(gòu)有惡化趨勢(shì)。隨著時(shí)間的推移, 耕地生態(tài)安全狀況持續(xù)下降, 自2009年之后連續(xù)三年耕地生態(tài)安全處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。耕地生態(tài)安全問(wèn)題進(jìn)一步惡化, 生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重, 特別體現(xiàn)在番禺區(qū)耕地?cái)?shù)量不斷減少和質(zhì)量不斷下降。2012年之后政府及其相關(guān)部門加大對(duì)耕地生態(tài)安全的重視程度, 開(kāi)展了保護(hù)耕地的土地整治行動(dòng),促進(jìn)耕地資源合理利用。

6.2對(duì)策

本文從保護(hù)耕地生態(tài)安全, 加快耕地恢復(fù)和重建工作以及建立耕地生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)這三大方面提出意見(jiàn)和建議。一方面需要積極采取措施落實(shí)耕地保護(hù)內(nèi)容, 嚴(yán)控耕地資源數(shù)量, 嚴(yán)懲建設(shè)用地占用耕地的行為, 實(shí)現(xiàn)耕地保有量動(dòng)態(tài)平衡; 合理使用化肥和農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì), 減少耕地生態(tài)污染, 保持耕地生態(tài)健康; 提高耕地利用效率, 補(bǔ)償和恢復(fù)耕地生態(tài)功能, 建設(shè)耕地高效利用復(fù)合體系, 從源頭上保護(hù)耕地?cái)?shù)量和提高耕地質(zhì)量安全。另一方面需要加強(qiáng)耕地生態(tài)恢復(fù)和重建工作, 對(duì)不同等級(jí)耕地有針對(duì)性地采取不同措施以改善耕地生態(tài)安全。加強(qiáng)耕地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè), 恢復(fù)耕地土壤肥力, 使得耕地以及耕地環(huán)境更好恢復(fù)和重建; 同時(shí)需要政府積極監(jiān)督和管理, 有計(jì)劃的引導(dǎo)耕地生態(tài)恢復(fù)和重建, 確保廣州市番禺區(qū)耕地生態(tài)安全水平穩(wěn)定健康發(fā)展。結(jié)合耕地生態(tài)安全的現(xiàn)狀和根據(jù)不同的生態(tài)安全等級(jí)建立耕地生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)于處于安全和較為安全等級(jí)的耕地進(jìn)行更加完善的保護(hù)和建設(shè), 防止耕地資源惡化和受到人為性的破壞; 處于敏感等級(jí)的耕地資源, 需要進(jìn)一步詳細(xì)分析和評(píng)估耕地生態(tài)安全狀況, 發(fā)現(xiàn)耕地生態(tài)安全問(wèn)題并且有針對(duì)性的采取對(duì)應(yīng)的措施加以改善和提高耕地生態(tài)安全水平; 對(duì)于處于風(fēng)險(xiǎn)和惡化等級(jí)的耕地資源,需要盡快采取措施對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)和重建, 加大對(duì)耕地生態(tài)安全的投入力度, 積極引導(dǎo)其向可持續(xù)方向發(fā)展。同時(shí), 預(yù)警系統(tǒng)除了評(píng)估當(dāng)前耕地生態(tài)安全水平外, 還需要對(duì)耕地生態(tài)安全未來(lái)發(fā)展進(jìn)行合理預(yù)警, 為番禺區(qū)進(jìn)一步落實(shí)保護(hù)耕地的政策以及規(guī)劃未來(lái)城市的發(fā)展提供理論支持[30]。

耕地可持續(xù)發(fā)展對(duì)于一個(gè)城市甚至一個(gè)國(guó)家發(fā)展都具有重要意義, 因此必須把保護(hù)耕地放在重要位置。以廣州市番禺區(qū)為例, 從中小尺度多因素動(dòng)態(tài)的角度對(duì)耕地生態(tài)安全進(jìn)行研究和分析, 彌補(bǔ)了大尺度過(guò)于宏觀和抽象的不足, 使得研究結(jié)果更加有現(xiàn)實(shí)性和可靠性, 為制定政策提供理論支持基礎(chǔ)。同時(shí), 耕地生態(tài)安全是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng), 在今后的研究工作中應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)耕地生態(tài)安全的長(zhǎng)時(shí)間序列和典型案例耕地生態(tài)安全分析[4],加強(qiáng)區(qū)域之間的聯(lián)系和對(duì)比, 協(xié)調(diào)統(tǒng)一耕地生態(tài)安全與其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素之間的關(guān)系, 促進(jìn)耕地生態(tài)安全健康可持續(xù)發(fā)展。

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Study on the dynamic changes for ecological security of cultivated land in Panyu District of Guangzhou City

WU Dafang, YAO Yiying*, LIU Yanyan, LIU Yihua, WU Jiaxin
School of Geographical Sciences,Gugangzhou University,Guangzhou510006,China

Cultivated land ecological security has a close relationship with food security and social stability. This paper takes Guangzhou Panyu District as example and study from three aspects of cultivated land ecological safety pressure, state and response with the perspective of natural, social, economic and other aspects to select 12 typical indexes and construct the evaluation index system of cultivated land ecology. It used the objective weighting method, comprehensive analysis method to perform dynamic analysis of cultivated land ecological security of Panyu District and divide the safety grade. The results showed that in 2008-2013, pressure value and response value of ecological security of cultivated land were increased. The ecological security degree was relatively low in general and it presented the development level of "sensitive - risk -sensitive". The cultivated land ecological security was in a sensitive level in 2008; land ecological security at the level of risk in 2009-2011. Cultivated land ecological security level had a certain increase during 2012-2013 but still in sensitive level. We need to protect the cultivated land quantity and quality, and strengthen farmland ecological restoration and reconstruction work as well as set up the early warning system of cultivated land ecological security and other measures, in order to strengthen the protection of cultivated land resources and promote the sustainable development of cultivated land utilization.

cultivated land resources; ecological security; evaluation index system; the safety grade; Panyu District

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.05.022

F301.21

A

1008-8873(2016)05-160-09

吳大放, 姚漪穎, 劉艷艷, 等. 耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化研究——以廣州市番禺區(qū)為例[J]. 生態(tài)科學(xué), 2016, 35(5): 160-168.

WU Dafang, YAO Yiying, LIU Yanyan, et al. Study on the dynamic changes for ecological security of cultivated land in Panyu District of Guangzhou City [J]. Ecological Science, 2016, 35(5): 160-168.

2015-09-07;

2016-02-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101078); 廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(S2013010014526); “十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAJ13B01); 廣東省教育廳特色創(chuàng)新項(xiàng)目(2014KTSCX090); 廣州市屬高校科研計(jì)劃一般項(xiàng)目(2012A014); 廣東省教育科研“十二五”規(guī)劃2013年度研究項(xiàng)目(2013JK134);廣州市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題(15Q28); 廣州市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題(12A037); 廣東省教育廳省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201411078056, 201511078019, CX2015025)資助

吳大放(1981—), 男, 漢族, 湖南岳陽(yáng)人, 博士, 講師, 研究方向?yàn)橥恋刭Y源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù), E-mail: wudaf2004@163.com

*通信作者: 姚漪穎(1993—), 女, 漢族, 廣東廣州人, 2012級(jí)資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)本科生, E-mail: familyyaoyao@163.com