陳 磊, 田雙清, 張 寬, 陳文寬

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院, 成都 611130; 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院, 成都 611130)

基于耗散結(jié)構(gòu)理論的四川省耕地生態(tài)安全測(cè)度分析

陳 磊1, 田雙清1, 張 寬2, 陳文寬1

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院, 成都 611130; 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院, 成都 611130)

耕地生態(tài)安全直接關(guān)系到糧食生產(chǎn)，糧食生產(chǎn)是關(guān)系到社會(huì)和諧發(fā)展的重大政策問(wèn)題，研究四川省耕地生態(tài)安全狀況，為保護(hù)區(qū)域糧食安全、促進(jìn)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論指導(dǎo)和決策參考。以我國(guó)西部重要商品糧基地四川省為研究區(qū)，基于耗散結(jié)構(gòu)理論，運(yùn)用數(shù)學(xué)量化模型分析了該省2000—2013年耕地生態(tài)安全級(jí)別和演變趨勢(shì)，并探討其影響因素。結(jié)果表明：(1) 四川省近14 a間耕地生態(tài)安全級(jí)別總體較安全；(2) 2000—2008年四川省耕地生態(tài)安全逐年得以改善，2008—2013年四川省耕地生態(tài)狀況略呈下降趨勢(shì)；(3) 影響四川省耕地生態(tài)安全狀況的因素是社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力因素、農(nóng)業(yè)科技因素和生態(tài)環(huán)境因素。因此提出繼續(xù)加強(qiáng)耕地保護(hù)宣傳力度，提高農(nóng)民生態(tài)保護(hù)意識(shí)；實(shí)施耕地生態(tài)安全恢復(fù)工程；結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”建立覆蓋全省的耕地生態(tài)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系的對(duì)策建議。

耕地生態(tài)安全; 耗散結(jié)構(gòu)理論; 級(jí)別; 影響因素; 四川省

我國(guó)正處于新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的加速時(shí)期，耕地資源日益成為工業(yè)建設(shè)、城市建設(shè)等相關(guān)建設(shè)的基礎(chǔ)用地，同時(shí)受水土流失、工業(yè)廢氣物排放、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化肥農(nóng)藥不合理施用等因素的影響，已導(dǎo)致我國(guó)及其各地區(qū)耕地?cái)?shù)量不斷減少，耕地質(zhì)量不斷下降。我國(guó)在2014年土壤普查中發(fā)現(xiàn)，土壤污染超標(biāo)率最高的是耕地，超標(biāo)率高達(dá)19.4%，且南方重于北方。同年，四川省首次土壤狀況調(diào)查顯示，全省土壤總點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)28.7%，其中耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)34.3%，僅次于草地，位居全省第二，遠(yuǎn)高于全國(guó)水平。而耕地是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資源，主要是用于糧食生產(chǎn)，糧食生產(chǎn)是涉及誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)的大問(wèn)題[1]。因此，在面對(duì)嚴(yán)峻的耕地資源現(xiàn)狀，加強(qiáng)耕地保護(hù)已成為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。耕地生態(tài)安全是耕地保護(hù)的基本內(nèi)容，從系統(tǒng)科學(xué)角度看，耕地安全系統(tǒng)的保障功能在于耕地為人類(lèi)提供社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)服務(wù)價(jià)值[2]，可在該保障功能的基礎(chǔ)上分析耕地生態(tài)安全狀況。

目前，耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者施開(kāi)放等[3]通過(guò)改進(jìn)SPA法研究發(fā)現(xiàn)永川區(qū)自2005年起耕地占補(bǔ)平衡生態(tài)安全整體上呈現(xiàn)出由Ⅱ級(jí)向Ⅳ級(jí)上升的趨勢(shì)；劉圣歡等[4]借助AHP法研究表明江漢平原耕地生態(tài)安全總體十分安全；烏云嘎等[5]借助DPSIR模型研究表明湖北省耕地生態(tài)安全整體處于上升態(tài)勢(shì)；趙宏波等[6]基于PSR-EES模型研究表明吉林省耕地生態(tài)安全空間分布差異大；任平等[7]借助GIS分析了長(zhǎng)江上游農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)耕地生態(tài)安全，表明該區(qū)耕地生態(tài)安全整體處于較差狀態(tài)，且較差區(qū)域呈現(xiàn)“集中連片”的分布態(tài)勢(shì)；張安等[8]運(yùn)用GIS技術(shù)開(kāi)展了遼寧省凌源市縣域尺度的耕地生態(tài)環(huán)境安全評(píng)價(jià)研究發(fā)現(xiàn)該市耕地生態(tài)安全狀況總體良好。國(guó)外學(xué)者諸如Beesley[9]、Rasul[10]等在不同區(qū)域土地生態(tài)安全和土地可持續(xù)利用相結(jié)合的視角下研究了耕地生態(tài)安全狀況。已有研究表明，耕地生態(tài)安全仍是研究熱點(diǎn)。本文在國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，從理論角度和系統(tǒng)科學(xué)角度出發(fā)，運(yùn)用理論研究方法構(gòu)建數(shù)理量化模型對(duì)耕地生態(tài)安全狀況進(jìn)行分析。

四川省作為我國(guó)西部重要的商品糧基地，在一定程度上直接關(guān)系到該省乃至我國(guó)的糧食安全狀況，而糧食生產(chǎn)離不開(kāi)耕地，耕地狀況又直接影響到糧食生產(chǎn)，二者相輔相成。因此，本文以四川省為實(shí)證研究區(qū)，通過(guò)數(shù)學(xué)量化模型分析該省耕地生態(tài)安全級(jí)別及演變趨勢(shì)，并探討其影響因素，以期為該省耕地保護(hù)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展決策提供理論指導(dǎo)，這對(duì)如何妥善處理好四川省社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

1.1.1 耗散結(jié)構(gòu)理論 耗散結(jié)構(gòu)理論指一個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng)，通過(guò)與外界各種物質(zhì)、能量交換，當(dāng)外界狀況演化達(dá)到一定閾值時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)從原本混亂的狀態(tài)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樵跁r(shí)間、空間或者功能上有序的狀態(tài)[11]。一個(gè)系統(tǒng)若要處于耗散結(jié)構(gòu)，必須滿(mǎn)足四個(gè)基本條件，即開(kāi)放性、遠(yuǎn)離平衡態(tài)、非線(xiàn)性狀態(tài)、“漲落”現(xiàn)象。

1.1.2 耕地“耗散結(jié)構(gòu)理論”的引入 土地是一個(gè)“自然—經(jīng)濟(jì)”綜合體[12]，土地系統(tǒng)本身就是一個(gè)耗散結(jié)構(gòu)，因此耕地系統(tǒng)也是一個(gè)耗散結(jié)構(gòu)，應(yīng)滿(mǎn)足該理論相關(guān)要求。具體表現(xiàn)為：(1) 開(kāi)放性：耕地在某種程度上屬于獨(dú)立個(gè)體，時(shí)刻與外界各要素相互作用；同時(shí)耕地利用必須通過(guò)生物要素以及非生物要素與其他要素之間進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換，表現(xiàn)為一種熵變現(xiàn)象(圖1)；(2) 遠(yuǎn)離平衡態(tài)：從耕地自身狀況來(lái)看，耕地具有自我調(diào)節(jié)功能；從外界因素來(lái)看，國(guó)家政策、經(jīng)濟(jì)水平等制約耕地利用，并隨之不斷變化，遠(yuǎn)離平衡態(tài)；(3) 非線(xiàn)性狀態(tài)：耕地系統(tǒng)擁有多個(gè)子系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間以及子系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間相互作用，彼此之間呈現(xiàn)出非線(xiàn)性關(guān)系；(4) “漲落”現(xiàn)象：耕地系統(tǒng)內(nèi)部各要素不是一成不變的，而是隨著外部因素的影響不斷變化，引起內(nèi)部要素的“漲落”。

圖1 耕地系統(tǒng)熵變現(xiàn)象

1.1.3 測(cè)度耕地生態(tài)安全狀況的數(shù)學(xué)量化模型建立 耗散結(jié)構(gòu)理論中，一個(gè)系統(tǒng)只要通過(guò)自身與外部各種因素不斷地交換，增加該系統(tǒng)的負(fù)熵流，就會(huì)使熵總不斷減小，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)逐步向有序方向發(fā)展。一個(gè)系統(tǒng)的有序程度通常用“熵”(S)來(lái)表達(dá)。這種有序程度集中體現(xiàn)在耕地系統(tǒng)開(kāi)放性之中，即在開(kāi)放狀態(tài)下的熵變現(xiàn)象。而熵變現(xiàn)象決定著系統(tǒng)狀況，通常用熵總(dS總)表示。因此，耕地系統(tǒng)的熵總就是“熵產(chǎn)生”(dS1)和“熵流”(dS2)之和，即dS總=dS1+dS2，且dS總=dS1+dS2<0。

“熵”是一個(gè)物理學(xué)概念，美國(guó)數(shù)學(xué)家Claude Elwood Shannon早先在信息論中就已經(jīng)引入了“熵”的概念，他將“熵”定義為信息熵，主要用于描述一個(gè)系統(tǒng)演變方向是否有序。結(jié)合耗散結(jié)構(gòu)理論，可用信息熵的概念定量分析耕地生態(tài)安全狀況，運(yùn)用信息熵的分析方法可得到測(cè)度耕地生態(tài)安全狀況的指標(biāo)信息熵和年份信息熵。其中，指標(biāo)信息熵用于確定指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)而得到耕地生態(tài)安全綜合測(cè)度值，該測(cè)度值用于描述耕地生態(tài)安全級(jí)別；年份信息熵用于分析耕地生態(tài)安全演變趨勢(shì)。因此，可建立數(shù)學(xué)量化模型來(lái)分析四川省14 a間耕地生態(tài)安全級(jí)別和演變趨勢(shì)。數(shù)學(xué)量化模型建立步驟如下：

通常，對(duì)n個(gè)測(cè)度指標(biāo)進(jìn)行m年的耕地生態(tài)安全狀況測(cè)度，首先應(yīng)對(duì)原始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，Zij表示標(biāo)準(zhǔn)化值(1)，其中，i表示(指標(biāo))原始數(shù)據(jù)(i=1，2，3，…，n)，j表示年份(j=1，2，3，…，m)。采用線(xiàn)性比例變換法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式為：

在距陣X=(xij)nm中,

(1)

① 耕地生態(tài)安全級(jí)別。耕地生態(tài)安全級(jí)別主要由綜合測(cè)度值來(lái)描述。首先，由指標(biāo)信息熵Ei來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重Wi，公式為：

(2)

其次，基于指標(biāo)權(quán)重Wi和標(biāo)準(zhǔn)化值Zij得出綜合測(cè)度值D，公式為：

(3)

式中：綜合測(cè)度值D的取值范圍由0～1劃分為5個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)于5個(gè)具體等級(jí)，在已有研究成果和四川省耕地系統(tǒng)自身狀況的基礎(chǔ)上，具體劃分等級(jí)為：0

② 耕地生態(tài)安全演變趨勢(shì)。耕地生態(tài)安全演變趨勢(shì)主要由年份信息熵來(lái)體現(xiàn)。耕地系統(tǒng)“熵產(chǎn)生”和“熵流”的計(jì)算主要針對(duì)不同年份的信息熵，年份信息熵Sj的公式為：

(4)

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《四川統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2014)，四川省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2000—2013年)，其中水土流失治理面積、土壤有機(jī)質(zhì)含量、農(nóng)藥施用量等原始數(shù)據(jù)來(lái)源于四川省農(nóng)業(yè)廳的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2 四川省耕地安全測(cè)度

在耗散結(jié)構(gòu)理論中，支配其他變量變化，并控制系統(tǒng)整體演化過(guò)程的參數(shù)量叫做序參量，其大小決定著系統(tǒng)有序程度的高低，可用序參量來(lái)表示系統(tǒng)的演變狀況[13]。耕地系統(tǒng)的各項(xiàng)功能主要表現(xiàn)為糧食生產(chǎn)功能、生態(tài)服務(wù)功能等方面，因此，本文認(rèn)為耕地生態(tài)安全是指耕地系統(tǒng)在自身正常功能的基礎(chǔ)上，能滿(mǎn)足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)“三位一體”協(xié)調(diào)發(fā)展的一種狀態(tài)。本文基于耗散結(jié)構(gòu)理論，結(jié)合四川省耕地現(xiàn)狀，選用生態(tài)變化引起耕地系統(tǒng)熵變(簡(jiǎn)稱(chēng)“生態(tài)熵變”)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展引起耕地系統(tǒng)熵變(簡(jiǎn)稱(chēng)“社會(huì)經(jīng)濟(jì)熵變”)兩大方面作為宏觀序參量，同時(shí)結(jié)合徐輝[14]、陳文寬[15]、陳磊[16]、李春華[17]等相關(guān)研究，考慮指標(biāo)的重要程度和數(shù)據(jù)的可得性，并根據(jù)耕地系統(tǒng)熵變現(xiàn)象中“熵產(chǎn)生”和“熵流”的復(fù)雜程度，分別從生態(tài)熵變方面和社會(huì)經(jīng)濟(jì)熵變方面各選取6個(gè)測(cè)度指標(biāo)。通常，正向指標(biāo)表示向上(或向前)發(fā)展(或增加)的指標(biāo)，負(fù)向指標(biāo)表示向下(或向后)發(fā)展(或減小)的指標(biāo)，故本文把能促使耕地系統(tǒng)熵增產(chǎn)生的正向指標(biāo)定義為耕地系統(tǒng)的“熵產(chǎn)生”，把能促使耕地系統(tǒng)熵減產(chǎn)生的負(fù)向指標(biāo)定義為耕地系統(tǒng)的“熵流”，“熵產(chǎn)生”和“熵流”共同作用于耕地生態(tài)安全狀況。指標(biāo)體系詳見(jiàn)表1。

根據(jù)該指標(biāo)體系和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)量化模型計(jì)算出2000—2013年耕地生態(tài)安全測(cè)度指標(biāo)權(quán)重(表1)、指標(biāo)年份信息熵(表2)和綜合測(cè)度值(表3)。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地生態(tài)安全測(cè)度分析

3.1.1 耕地生態(tài)安全級(jí)別分析 通過(guò)綜合測(cè)度狀況來(lái)把握耕地生態(tài)安全級(jí)別。由表3可知，2000—2013年，四川省除2000年耕地生態(tài)狀況處于臨界安全(0.6≤D=0.6882<0.7)外，其余年份該省耕地生態(tài)狀況均為較安全(0.7≤D<0.9)，因此，2000—2013年四川省耕地生態(tài)狀況總體較安全。這是因?yàn)閲?guó)家連續(xù)聚焦耕地保護(hù)問(wèn)題，四川省加強(qiáng)耕地保護(hù)，切實(shí)落實(shí)相關(guān)工作，具體表現(xiàn)為：2000—2013年，雖然社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)耕地生態(tài)安全狀況造成了一定的影響，其中最為凸顯的影響之一是為了滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，以及受客運(yùn)量增加等因素的影響，四川省加大了交通道路及相關(guān)設(shè)施建設(shè)，而交通建設(shè)用地多為耕地，特別是占用部分優(yōu)質(zhì)耕地，造成耕地壓力增大，但由于四川省近14 a間加強(qiáng)水土流失治理工作，全面改良農(nóng)業(yè)受災(zāi)土地，使得水土流失治理面積逐年增加，農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積逐年減少，并通過(guò)增施有機(jī)肥、綠肥、實(shí)施秸稈還田等方式使得耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年增加，耕地生態(tài)安全狀況略有提高；此外，隨著單位面積農(nóng)機(jī)總動(dòng)力的增加，以及化肥農(nóng)藥施用量的減少，在一定程度上促使了耕地生態(tài)安全狀況得以改善。

表1 耕地生態(tài)安全熵變模型指標(biāo)體系及權(quán)重

表2 耕地生態(tài)安全測(cè)度指標(biāo)年份信息熵

表3 耕地生態(tài)安全綜合測(cè)度值及安全級(jí)別

綜上可知，近14 a間四川省在滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的同時(shí)也加強(qiáng)了耕地修復(fù)等耕地恢復(fù)和保護(hù)工作，使得耕地系統(tǒng)與社會(huì)需求協(xié)調(diào)發(fā)展，耕地生態(tài)狀況總體較安全。

3.1.2 耕地生態(tài)安全演變趨勢(shì)分析 基于耗散結(jié)構(gòu)理論，判斷耕地生態(tài)安全演變趨勢(shì)，主要通過(guò)熵總的變化來(lái)體現(xiàn)。根據(jù)表2繪制出四川省2000—2013年耕地生態(tài)安全狀況熵總變化趨勢(shì)圖(圖2)。

由圖2可知，四川省2000—2013年耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)大致為倒“U”型發(fā)展趨勢(shì)，其變化趨勢(shì)以2008年為拐點(diǎn)，2000—2008年處于上升趨勢(shì)，2008—2013年處于下降趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為：2000—2008年熵總在逐年上升，表明四川省耕地系統(tǒng)在逐年有序發(fā)展，耕地生態(tài)安全逐年改善。由于水土流失、農(nóng)業(yè)受災(zāi)土地以及化肥農(nóng)藥施用等土壤污染的治理具有后制性且恢復(fù)的可逆性較差，使得耕地生態(tài)狀況在短時(shí)間內(nèi)變化緩慢，因此，此階段耕地生態(tài)安全狀況逐年改善的主要原因是隨著GDP的增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，促使農(nóng)業(yè)財(cái)政、農(nóng)業(yè)科技投入增加，農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r得到改善，同時(shí)農(nóng)民人均純收入也隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升而不斷增加，農(nóng)民有能力增加耕地地力修復(fù)投入，耕地地力得以?xún)?yōu)化，耕地生態(tài)安全狀況向有序方向發(fā)展。2008—2013年熵總逐年下降，表明四川省耕地系統(tǒng)逐年向無(wú)序方向發(fā)展，耕地生態(tài)安全狀況隨之下降。此階段影響耕地生態(tài)安全狀況的主要原因是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷推進(jìn)，使得人口密度、復(fù)種指數(shù)等增加造成耕地自身狀況不斷變化，耕地壓力增大，加之汶川大地震災(zāi)毀耕地，以及災(zāi)后重建占用大量耕地(特別是優(yōu)質(zhì)耕地的占用)，耕地生態(tài)安全狀況呈現(xiàn)出無(wú)序方向發(fā)展的趨勢(shì)。

圖2耕地生態(tài)安全狀況熵總變化趨勢(shì)

總之，2000—2008年四川省耕地生態(tài)安全狀況在逐年改善，2008—2013年四川省耕地生態(tài)狀況雖然處于較安全階段，但安全狀況略呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。若要使四川省耕地生態(tài)安全狀況處于有序發(fā)展?fàn)顟B(tài)或更加有序發(fā)展，就要增加負(fù)熵，降低熵總。

3.2 影響耕地生態(tài)安全狀況的因素分析

耕地生態(tài)安全狀況主要取決于耕地系統(tǒng)中生態(tài)熵變和社會(huì)經(jīng)濟(jì)熵變的綜合影響，而這兩大方面又受到指標(biāo)層各項(xiàng)影響因子的影響。因此，為把握影響四川省耕地生態(tài)安全狀況的具體因素，就應(yīng)重點(diǎn)對(duì)影響該省耕地生態(tài)安全狀況的各項(xiàng)影響因子進(jìn)行研究。考慮到各項(xiàng)影響因子的復(fù)雜程度，及其相互之間的關(guān)聯(lián)程度，本文采用因子分析法，該方法能有效地把各項(xiàng)影響因子化繁為簡(jiǎn)，減弱各項(xiàng)影響因子之間的關(guān)聯(lián)程度。利用SPSS 17.0軟件對(duì)本文指標(biāo)體系中12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行因子分析，分析結(jié)果如下：

通過(guò)KMO和Bartlett的檢驗(yàn)結(jié)果顯示(表4)，KMO統(tǒng)計(jì)量為0.652>0.5，同時(shí)，Bartlett球形檢驗(yàn)，拒絕單位相關(guān)陣的原假設(shè)，p=0.000<0.001，因此適合采用因子分析法?；诖说贸鼋忉尩目偡讲?表5)。

表4 KMO 和Bartlett 的檢驗(yàn)

表5 解釋的總方差

由表5可知，前2個(gè)主成分的特征值大于1，兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.313%>70%，達(dá)到了因子分析法的要求。由此進(jìn)一步得出成分矩陣(表6)，根據(jù)0.5原則，各項(xiàng)指標(biāo)在各類(lèi)因子上的解釋不明顯，為了更好地解釋各項(xiàng)因子的意義，需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)成分矩陣(表6)。

由表6可知，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后，旋轉(zhuǎn)成分矩陣中，第一主成分中C2，C3，C5，C6，C7，C9，C11，C12具有較大的載荷，包括以C7，C9，C12為主的社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力因素，以C5，C11為主的農(nóng)業(yè)科技因素和以C2，C3，C6為主的生態(tài)環(huán)境因素。第二主成分中C1，C4，C10具有較大的載荷，包括以C1，C4為主的生態(tài)環(huán)境因素和以C8，C10為主的社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力因素。因此，影響四川省耕地生態(tài)安全的因素主要是社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力因素、農(nóng)業(yè)科技因素和生態(tài)環(huán)境因素。

3.2.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力因素 2000—2013年，四川省GDP增長(zhǎng)率、人口密度和復(fù)種指數(shù)有所增加，但增幅較小。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，農(nóng)民人均純收入由2000年的1 915元/人增加到2013年的7 895元/人，增加了75.74%；客運(yùn)量由2000年的143 072人增加到2013年的291 749人，增加了50.96%。因此，客運(yùn)量增加無(wú)疑會(huì)增加耕地壓力，影響耕地生態(tài)狀況，但不足以對(duì)全省耕地生態(tài)安全狀況造成威脅，加之農(nóng)民收入水平的不斷增加，一方面農(nóng)民有能力增加耕地地力投入，另一方面部分農(nóng)民不再靠土地生存，從土地中脫離出來(lái)從事非農(nóng)工作，耕地閑置間接促使耕地休耕，耕地地力恢復(fù)，耕地生態(tài)安全狀況得以改善。

表6 成分矩陣與旋轉(zhuǎn)成分矩陣

注：提取方法：主成分分析法；a.已提取了2個(gè)成分。旋轉(zhuǎn)法：具有Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化的四分旋轉(zhuǎn)法；b.旋轉(zhuǎn)在3次迭代后收斂。

3.2.2 農(nóng)業(yè)科技因素 農(nóng)業(yè)科技因素主要體現(xiàn)在單位面積農(nóng)機(jī)總動(dòng)力和土壤有機(jī)質(zhì)含量的逐年提高，其中，單位面積農(nóng)機(jī)總動(dòng)力由2000年的3.85 kW/hm2增加到2013年的9.86 kW/hm2，增加了60.95%；土壤有機(jī)質(zhì)含量由2000年的2.46增加到2013年的2.77，增加了11.19%。這是因?yàn)殡S著農(nóng)業(yè)科技的提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入就會(huì)增加，表現(xiàn)之一為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入增加有助于加大耕地改良，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高耕地肥力，保障耕地生態(tài)安全。

3.2.3 生態(tài)環(huán)境因素 生態(tài)環(huán)境因素主要包括化肥施用量、農(nóng)藥施用量、農(nóng)業(yè)成災(zāi)面積和水土流失治理面積，其中化肥、農(nóng)藥施用量增幅不大。耕地生態(tài)安全狀況主要表現(xiàn)為，四川省近14 a間通過(guò)合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、退耕還林(草)等方式加大水土流失治理，以及通過(guò)土地復(fù)墾、土地整理等工程技術(shù)措施修護(hù)災(zāi)毀耕地，使得四川省水土流失治理面積由2000年的391.80萬(wàn)hm2增加到2013年的779.21萬(wàn)hm2，增加了49.72%；農(nóng)業(yè)成災(zāi)面積由2000年的251.30萬(wàn)hm2減少到2013年的125.80萬(wàn)hm2，減少了99.76%，耕地生態(tài)安全狀況有所改善。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

本文以我國(guó)西部重要商品糧基地四川省為研究區(qū)，基于耗散結(jié)構(gòu)理論，運(yùn)用數(shù)學(xué)量化模型分析該省2000—2013年耕地生態(tài)安全級(jí)別和演變趨勢(shì)，并探討其影響因素，得出以下結(jié)論：

(1) 2000—2013年四川省耕地生態(tài)安全級(jí)別為耕地生態(tài)狀況總體較安全。具體表現(xiàn)為：除2000年該省耕地生態(tài)狀況處于臨界安全外，2001—2013年該省耕地生態(tài)狀況一直較安全，其安全級(jí)別狀況總體比較樂(lè)觀。

(2) 2000—2013年四川省耕地生態(tài)安全演變趨勢(shì)為2000—2008年四川省耕地生態(tài)安全逐年得以改善，2008—2013年四川省耕地生態(tài)安全狀況略呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為：2000—2008年四川省耕地系統(tǒng)熵總逐年上升，熵總值由2000年的-13.330 5上升至2008年的-12.089 9，表明該省耕地系統(tǒng)在逐年有序發(fā)展，耕地生態(tài)安全狀況也在逐年改善；2008—2013年四川省耕地系統(tǒng)熵總逐年下降，熵總值由2008年的-12.089 9下降至2013年的-12.830 5，表明該省耕地系統(tǒng)呈現(xiàn)出無(wú)序發(fā)展的趨勢(shì)，雖然此段年限四川省耕地生態(tài)較安全，但其安全狀況略呈下降趨勢(shì)。

(3) 影響因素分析表明：四川省耕地生態(tài)安全狀況主要受社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力因素、農(nóng)業(yè)科技因素和生態(tài)環(huán)境因素的影響。

4.2 討 論

(1) 實(shí)證研究表明：四川省2000—2013年耕地生態(tài)狀況總體較安全，但從2008年后其安全狀況略呈下降趨勢(shì)。因此，四川省應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)耕地保護(hù)，特別應(yīng)注重耕地生態(tài)安全保護(hù)，在重點(diǎn)完善當(dāng)前各項(xiàng)有效政策的基礎(chǔ)上，從實(shí)際情況入手，因地制宜，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與耕地生態(tài)安全保護(hù)的關(guān)系。一方面，要繼續(xù)加強(qiáng)耕地保護(hù)宣傳力度，提高農(nóng)民耕地生態(tài)安全保護(hù)意識(shí)，進(jìn)一步引導(dǎo)農(nóng)民合理施用農(nóng)藥化肥，并通過(guò)施用農(nóng)家肥等方式主動(dòng)進(jìn)行土壤肥力培育；另一方面，實(shí)施耕地生態(tài)安全恢復(fù)工程，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和空間布局，嚴(yán)格實(shí)施“占補(bǔ)平衡”，并通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼耕地地力保護(hù)資金；此外，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”，建立覆蓋全省的耕地生態(tài)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，嚴(yán)格監(jiān)控耕地生態(tài)安全狀況。

(2) 耕地生態(tài)保護(hù)是糧食安全的基礎(chǔ)，糧食安全是關(guān)系到社會(huì)和諧發(fā)展的重大政策問(wèn)題。四川省是我國(guó)西部重要的商品糧基地，研究該省耕地生態(tài)安全狀況直接關(guān)系到區(qū)域糧食安全，這具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從研究?jī)?nèi)容來(lái)看，本文主要從時(shí)序角度分析了四川省耕地生態(tài)安全狀況，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討其影響因素，僅僅把握了該省耕地生態(tài)安全總體狀況。下一步還需著重從空間角度研究該省耕地生態(tài)安全空間變化狀況，通過(guò)對(duì)該省21個(gè)市州耕地生態(tài)安全狀況進(jìn)行分析，以期為該省相關(guān)主管部門(mén)在耕地保護(hù)方面的決策管理提供參考，確保耕地生態(tài)保護(hù)政策及措施的有效實(shí)施。

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AnalysisontheEcologicalSecurityMeasureofCultivatedLandinSichuanProvinceBasedontheDissipativeStructureTheory

CHEN Lei1, TIAN Shuangqing1, ZHANG Kuan2, CHEN Wenkuan1

(1.CollegeofManagement,SichuanAgricultureUniversity,Chengdu611130,China;2.CollegeofEconomics,SichuanAgricultureUniversity,Chengdu611130,China)

The ecological security of cultivated land is directly related to grain production, and food production is a major policy issue related to the harmonious development of society. In order to provide theoretical guidance and decision-making reference for the regional food security and promoting the coordinated development of the regional grain production, the study on the ecological security of cultivated land in Sichuan Province was carried out. We took the Sichuan Province as the study area of the important commodity grain base in Western China. Based on the dissipative structure theory, the mathematical model was used to analyze the ecological security level and evolution trend of cultivated land in the period from 2000 to 2013 in Sichuan Province, and to explore its influencing factors. The results show that: (1) the ecological security level of cultivated land in Sichuan Province is more secure in 14 years; (2) the ecological security situation of cultivated land in the period from 2000 to 2008 was in the trend of improving year by year, and the security situation of cultivated land in the period from 2008 to 2013 slightly decreased; (3) the main influencing factors are the socioeconomic pressure factors, the agricultural science and technology factors and the ecological environment factors. So, it is necessary to enhance the publicity of cultivated land protection and the farmers′ consciousness in ecological protection, to carry out the ecological safety restoration for cultivated land, and to establish a monitoring network system on ecological safety of cultivated land based on the internet plus.

ecological security of cultivated land; dissipative structure theory; level; influencing factors; Sichuan Province

2016-06-22

：2016-07-03

四川省社會(huì)科學(xué)規(guī)劃重大項(xiàng)目“四川農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略研究”(SC14ZD09);四川省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地四川省農(nóng)村發(fā)展研究中心重點(diǎn)項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移”(CR1603);國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“空心村綜合整治關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2014BAL01B00);四川省科技支撐項(xiàng)目“農(nóng)田有機(jī)質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用與推廣”(13ZC2570);四川省社會(huì)科學(xué)高水平研究團(tuán)隊(duì)“四川農(nóng)村資源市場(chǎng)化研究團(tuán)隊(duì)”

陳磊(1990—),男,四川德陽(yáng)人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)橥恋亟?jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。E-mail:263665102@qq.com

陳文寬(1959—),男,四川蒼溪人,院長(zhǎng),教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。E-mail:wkc9889@163.com

F301.21

：A

：1005-3409(2017)02-0307-07