李 政，何 偉，吳冬林，劉晉希

(四川師范大學(xué)西南土地資源評(píng)價(jià)與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川成都610068)

耕地資源屬于寶貴的自然資源，是人類的生存之本，具有生產(chǎn)、環(huán)保、空間承載等功能，經(jīng)人類長期的經(jīng)營與開發(fā)，耕地系統(tǒng)逐漸演變成為具有高度耦合性的社會(huì)－經(jīng)濟(jì)－生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)［1］。21世紀(jì)以來，伴隨著工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化以及城市化進(jìn)程的加快，耕地利用等生態(tài)問題逐漸凸顯。一方面建設(shè)用地快速擴(kuò)張導(dǎo)致耕地稀缺性增強(qiáng);另一方面為追求糧食高產(chǎn)而大量施用化肥和農(nóng)藥導(dǎo)致土壤污染嚴(yán)重，這些都對(duì)我國耕地資源的保護(hù)與糧食安全的保障提出了巨大的挑戰(zhàn)，引起政府部門與學(xué)者的廣泛關(guān)注［2－3］。因此，開展耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究，認(rèn)識(shí)當(dāng)前耕地生態(tài)安全狀況，是保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、協(xié)調(diào)人地關(guān)系的必要前提。

國外學(xué)者在耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方面，成果頗豐，其中與可持續(xù)利用相結(jié)合的研究占絕大部分。Rasul等將生態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合，分析了孟加拉國耕地的可持續(xù)利用［4］;Beesley等將耕地可持續(xù)利用與生態(tài)安全相結(jié)合進(jìn)行了系統(tǒng)的研究［5］。我國對(duì)耕地的生態(tài)安全研究也不乏亮點(diǎn)，鄭華偉等在進(jìn)行四川省耕地生態(tài)安全診斷時(shí)，將壓力 －狀態(tài) －響應(yīng)(pressure－state－response，簡稱PSR)模型與集對(duì)分析相結(jié)合，從整體與局部剖析耕地生態(tài)安全的內(nèi)在關(guān)系［6］。張銳等在評(píng)價(jià)我國耕地生態(tài)安全狀況時(shí)注重方法創(chuàng)新，將PSR模型與物元分析法相結(jié)合［7］?？傮w來看，耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)目前還處于初級(jí)階段，定性分析較多，定量分析較少;理論支撐不夠;指標(biāo)多集中于資源、環(huán)境狀況，而人類活動(dòng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素往往被忽視。本研究將四川省21個(gè)市(州)作為研究對(duì)象，構(gòu)建基于PSR模型的耕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)指數(shù)模型、綜合指數(shù)法、ArcGIS 10.2軟件平臺(tái)地理信息系統(tǒng)(geographic information system或，簡稱GIS)空間分析模塊對(duì)2004—2014年四川省耕地生態(tài)安全進(jìn)行時(shí)間與空間格局的分析，并運(yùn)用生態(tài)阻力模型對(duì)影響四川省以及各地區(qū)的阻力因子進(jìn)行分析。旨在響應(yīng)國家“藏糧于地、藏糧于技”的口號(hào)，為四川省耕地資源的合理利用與可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)安全提供參考和理論依據(jù)。

1 研究地區(qū)概況、技術(shù)路線、數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

四川省地處西南腹地，位于 97°21'～108°31'E，26°03'～34°19'N，東臨重慶市，西達(dá)西藏自治區(qū)，北接陜西、甘肅、青海等省，南抵貴州、云南等地區(qū)，地域面積約為48.5萬km2，位列全國第5，總?cè)丝诩s8 800萬人，位列全國第4，是西部第一大省。地勢西高東低，地形類型多樣，中部東部以平原、丘陵為主，西部以山地和高原為主。盆地中廣布著有機(jī)質(zhì)含量較高的紫色土。氣候以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹鳎募靖邷囟嘤?，冬季溫暖濕潤，適宜居住，可以種植多種作物。如此優(yōu)越的地理?xiàng)l件使得四川省成為我國重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)，糧食、油料、棉花等農(nóng)作物產(chǎn)量高居全國前列。近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地的急劇增加與耕地的不斷減少，以及土壤污染加劇導(dǎo)致耕地生態(tài)安全受到了極大的沖擊，亟待改善。

1.2 技術(shù)路線

在熟悉耕地生態(tài)安全概念、理論以及國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，對(duì)比相關(guān)研究方法的基礎(chǔ)上，梳理論文研究思路并確定評(píng)價(jià)方法，本研究主要分為3個(gè)部分:數(shù)據(jù)的搜集與處理、評(píng)價(jià)模型的建立與耕地生態(tài)安全等級(jí)的劃分、時(shí)空序列與生態(tài)阻力分析，具體技術(shù)路線如圖1所示。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)主要參考《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2004—2014年)、四川省各地區(qū)的統(tǒng)計(jì)年鑒、國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2004—2014年)以及四川省農(nóng)業(yè)部門、國土部門、氣象部門的相關(guān)資料等。

2 研究方法

2.1 PSR評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建與指標(biāo)的選取

PSR模型是由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(organization for economic co－operation and development，簡稱 OECD)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(united nations environment programme，簡稱UNEP)共同提出的一種測度環(huán)境狀況的評(píng)價(jià)框架，揭示了環(huán)境保護(hù)的“作用－反饋－作用”的循環(huán)機(jī)制，體現(xiàn)了過程與結(jié)果之間的互動(dòng)關(guān)系，被廣泛運(yùn)用于土地質(zhì)量、生態(tài)安全評(píng)價(jià)等方面［8］。對(duì)于四川省耕地生態(tài)評(píng)價(jià)而言，由于人口不斷增長、城市化進(jìn)程加快、化肥農(nóng)藥大量使用，導(dǎo)致耕地生態(tài)系統(tǒng)承受了巨大的壓力;在此情況下，耕地生態(tài)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和功能呈現(xiàn)出一定的狀態(tài);人們?yōu)榱烁淖兡壳案氐臓顩r做出了一定的響應(yīng)，采取了一系列的措施，使之朝著可持續(xù)的方向發(fā)展［9］。

耕地生態(tài)安全是指耕地資源生態(tài)系統(tǒng)能夠基本保持自身正常功能運(yùn)轉(zhuǎn)、滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要［10］。本研究在PSR模型的評(píng)價(jià)框架指導(dǎo)下，遵從指標(biāo)選取的科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性等原則，結(jié)合四川省的實(shí)際情況，以及數(shù)據(jù)的可獲得性共選取了17個(gè)正項(xiàng)指標(biāo)，7個(gè)負(fù)向指標(biāo)，共24個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建四川省耕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體情況如表1所示。

2.2 評(píng)價(jià)方法

2.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化 為了使各指標(biāo)之間具有可比性，本研究運(yùn)用最大離差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除不同量綱的影響。

(1)正向指標(biāo)計(jì)算公式:

式中:xij、Xij分別為標(biāo)準(zhǔn)化前、標(biāo)準(zhǔn)化后的值;xjmax、xjmin分別為第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值、最小值;m、n為系統(tǒng)包含的指標(biāo)數(shù)。

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定 目前確定指標(biāo)權(quán)重的方法有很多，例如 Delphi法、層次分析法(the analytic hierarchy process，簡稱AHP法)、熵值法等，本研究為了消除人為因素的影響，使權(quán)重的確定更具有客觀性與科學(xué)性，因此采用熵值法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，其具體步驟如下:

(1)計(jì)算i地第j項(xiàng)指標(biāo)值的比值:

(2)負(fù)向指標(biāo)計(jì)算公式:

(2)計(jì)算指標(biāo)的信息熵:

式中:k ＞0，k=1/ln(n);ej≥0。

(3)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù):

式中:dj為差異性系數(shù)。

(4)計(jì)算權(quán)重:

表1 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.2.3 耕地生態(tài)安全指數(shù)的計(jì)算 本研究采用更為直接的綜合指數(shù)法對(duì)四川省以及21個(gè)市(州)耕地生態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其公式為

式中:F為耕地生態(tài)安全綜合指數(shù);wi為第i子系統(tǒng)的權(quán)重;Xij為標(biāo)準(zhǔn)值。F越趨近于1，表示耕地生態(tài)越安全。

2.2.4 耕地生態(tài)安全等級(jí)動(dòng)態(tài)模型 為了更好地分析耕地生態(tài)安全類型對(duì)區(qū)域生態(tài)安全的影響，本研究運(yùn)用耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)等級(jí)模型來描述耕地生態(tài)安全等級(jí)的變化速度，從而提出可行性的措施［11］。公式如下:

式中:V為2個(gè)時(shí)間段內(nèi)耕地生態(tài)安全等級(jí)動(dòng)態(tài);Ua、Ub分別為研究初期、末期某種耕地生態(tài)安全等級(jí)的數(shù)量;T為研究時(shí)間［12］。

2.2.5 耕地生態(tài)安全阻力值計(jì)算 為了有效改善耕地的環(huán)境質(zhì)量，提高其生態(tài)安全水平，有必要對(duì)單項(xiàng)和分類指標(biāo)的阻力進(jìn)行診斷，找出阻礙因子，阻力值計(jì)算采用阻力診斷模型［13］，其公式為

式中:Zj為阻力值;pij=1－Xij;Xij為單項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;wij為單項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重;wj為評(píng)價(jià)指標(biāo)的總權(quán)重［14］。

3 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

不同的研究對(duì)象，其評(píng)價(jià)的結(jié)果通常以級(jí)別的方式體現(xiàn)。在計(jì)算出耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)(F)后，參照王燕輝等的研究成果［15］，結(jié)合四川省當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級(jí)，最終將其分為5個(gè)等級(jí):風(fēng)險(xiǎn)級(jí)、敏感級(jí)、臨界安全級(jí)、一般安全級(jí)、比較安全級(jí)，具體分級(jí)情況見表2。

表2 耕地生態(tài)安全分級(jí)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

4 四川省耕地生態(tài)安全時(shí)空演變特征分析

4.1 耕地生態(tài)安全時(shí)間序列分析

在構(gòu)建基于PSR模型耕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，經(jīng)過最大離差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除不同量綱的影響后，運(yùn)用綜合指數(shù)法計(jì)算得到四川省2004年、2009年、2014年的耕地生態(tài)安全綜合值與各子系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)值。

4.1.1 各子系統(tǒng)分析

4.1.1.1 耕地壓力系統(tǒng) 由圖2可知，研究期間，壓力指數(shù)先增后減，呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢。2004—2009年壓力指數(shù)由0.492上升到0.627;2009—2014年壓力指數(shù)由0.627下降到0.332。表明四川省耕地所面臨的壓力在先減小后加增大，自2009年以來，隨著四川省人口的增加、單位耕地化肥負(fù)荷的加大，特別是污水的大量排放，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受到一定程度的污染和破壞，耕地壓力隨即上升。

4.1.1.2 耕地狀態(tài)系統(tǒng) 由圖2可知，狀態(tài)指數(shù)呈“V”字形的變化趨勢，由2004年的0.586下降到2009年的0.279再上升到2014年的0.493。2004—2009年為下降時(shí)期，該時(shí)期四川省自然災(zāi)害頻發(fā)，特別是2008年汶川大地震對(duì)四川省的自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境造成了巨大的破壞，使得部分地區(qū)耕地生態(tài)系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)，糧食單產(chǎn)下降。同時(shí)由于這一時(shí)期四川省大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，忽視了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，導(dǎo)致污水未經(jīng)處理而大量排放，污水處理率下降到最低點(diǎn)，僅為67.47%。在2009年之后，耕地狀態(tài)開始有所好轉(zhuǎn)，該時(shí)期政府加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村的投資，農(nóng)田基本設(shè)施逐步完善，以及企業(yè)重視環(huán)境的保護(hù)，使得狀態(tài)指數(shù)逐年提升。

4.1.1.3 耕地響應(yīng)系統(tǒng) 由圖2可知，響應(yīng)指數(shù)呈持續(xù)上漲的趨勢，2 個(gè)時(shí)間段分別上漲 0.101、0.584，因此 2004—2009年為上升期，2009—2014年為快速上升期。這與該時(shí)期四川省大力發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)業(yè)的投入、加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)、注重發(fā)展教育培養(yǎng)高科技人才、完善社會(huì)保障制度、積極治理被污染的耕地、推行土地的集約利用政策等密不可分，全面帶動(dòng)了四川省耕地生態(tài)安全響應(yīng)機(jī)制的發(fā)展。在多種響應(yīng)措施下，四川省人均GDP由7 771.57元上升到32 937.48元，農(nóng)村居民人均純收入約增長6 223元，人民生活水平逐年提高。

4.1.2 耕地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià) 由圖2可知，耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈“V”字形的變化趨勢，安全等級(jí)經(jīng)歷了一般安全級(jí)－臨界安全級(jí)－比較安全級(jí)的過程，呈現(xiàn)出好轉(zhuǎn)的趨勢。綜合指數(shù)由2004年的0.43下降到2009年的0.40再上升到2014年的0.57，出現(xiàn)波動(dòng)的原因在于2004年以來，伴隨著城市化進(jìn)程加快、城市人口增加、一些因人類不良活動(dòng)(如化肥的大量使用、污水的大量排放、農(nóng)藥的大量)等所帶來的環(huán)境問題，加之2008年汶川地震和一些自然災(zāi)害對(duì)生態(tài)與社會(huì)系統(tǒng)的破壞，導(dǎo)致了耕地生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重受損。在此以后，政府加大對(duì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、教育的投入，同時(shí)將經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境相協(xié)調(diào)，一定程度上促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的好轉(zhuǎn)。四川省耕地生態(tài)安全水平提升速度緩慢，2004—2014年期間共增長了0.14，剛好達(dá)到比較安全的等級(jí)，但仍有較大的提升空間，這就須要繼續(xù)加大對(duì)耕地生態(tài)的保護(hù)力度。

4.1.3 變化速度特征 由表3可知，高水平安全等級(jí)數(shù)量以相對(duì)較高的變化速度在增加，中水平安全等級(jí)的數(shù)量以相對(duì)較高的速度在減少，低水平安全等級(jí)數(shù)量基本保持不變，四川省耕地生態(tài)總體水平在逐年提高。2004—2009年，四川省耕地生態(tài)安全等級(jí)動(dòng)態(tài)中，敏感級(jí)以20%的年速度快速增長，一般安全級(jí)以12%的年增長速度緊隨其后，比較安全級(jí)則以13.3%的年速度減少;2009—2014年，比較安全級(jí)則以40%的年速度增長，臨界安全級(jí)以20%的速度在減少。

表3 2004—2014年四川省耕地生態(tài)安全等級(jí)動(dòng)態(tài)變化率

4.2 四川省耕地生態(tài)安全的空間演變特征

4.2.1 空間類型的演變 在2004—2014年間選取2004年、2009年、2014年作為關(guān)鍵的時(shí)間點(diǎn)來研究耕地生態(tài)安全的空間演變特征。由表4可知，全省耕地生態(tài)安全總體水平在逐年提升。2004年、2009年臨界安全級(jí)的地區(qū)數(shù)量占比較大，均在50%左右;比較安全級(jí)和臨界安全級(jí)的地區(qū)數(shù)量在遞減;一般安全級(jí)、敏感級(jí)的地區(qū)數(shù)量在遞增;沒有出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)地區(qū)。2009—2014年，比較安全級(jí)和一般安全級(jí)的地區(qū)數(shù)量在增加，其中一般安全級(jí)增幅較大，增加到52.4%;臨界安全級(jí)的地區(qū)數(shù)量則減少了5個(gè);敏感級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)級(jí)的地區(qū)數(shù)量則沒有變化。

表4 2004—2014年四川省耕地生態(tài)安全等級(jí)空間類型的演變

4.2.2 空間格局的演變 運(yùn)用 ArcGIS 10.2中的空間分析工具，對(duì)四川省2004年、2009年、2014年這3年的地區(qū)耕地生態(tài)安全等級(jí)進(jìn)行分析，得到其空間分布圖。由圖3可知，研究期間，四川省耕地生態(tài)安全水平空間分布格局差異明顯，敏感級(jí)主要分布在四川省西部的阿壩藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州，一般安全級(jí)和比較安全級(jí)多分布在四川盆地的中部平原與東部的低山丘陵地帶，臨界安全級(jí)呈環(huán)狀分布于四川盆地的邊緣地區(qū)。耕地生態(tài)安全水平自盆地中部向周邊地區(qū)遞減。2004年，四川省耕地生態(tài)評(píng)價(jià)水平空間分布格局大致呈環(huán)狀，自內(nèi)向外依次為比較安全級(jí)、一般安全級(jí)、臨界安全級(jí)，敏感級(jí)分布在川西高原。2009年，敏感級(jí)向東部延伸，四川省東北部地區(qū)出現(xiàn)了一般安全級(jí)，比較安全級(jí)范圍在縮小，總體變化不大。2014年，環(huán)狀分布的格局被打破，耕地生態(tài)安全水平呈片狀分布，西部和西北部依然是敏感級(jí)分布區(qū)，中部平原為比較安全級(jí)，臨界安全級(jí)分布在四川省南部和四川省東北部，一般安全級(jí)則向東突圍，占據(jù)了大片低山丘陵地區(qū)，面積大增。表明近年來，四川省耕地保護(hù)措施與環(huán)境治理措施有一定成效，耕地生態(tài)水平得到進(jìn)一步提升。

4.2.3 空間自相關(guān)分析 運(yùn)用Geoda 10.0軟件的全局空間自相關(guān)功能求出四川省耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)的Moran's I指數(shù)，從而判斷其空間集聚程度。2004年、2009年、2014年生態(tài)安全綜合指數(shù)的 Moran's I值分別為 0.118 560、0.071 655、0.128 075。說明2014年空間集聚格局分布最為明顯，2004年相對(duì)明顯，2009年最不明顯。通過Moran散點(diǎn)圖能夠清楚地定性各區(qū)域與周邊區(qū)域某地理現(xiàn)象或某一屬性值的相互關(guān)系。Moran散點(diǎn)圖4個(gè)象限中的屬性值分別代表不同的關(guān)聯(lián)性，HH為高－高空間關(guān)聯(lián)區(qū)，LH為低－高空間關(guān)聯(lián)區(qū)，LL為低－低空間關(guān)聯(lián)區(qū)，HL為高－低空間關(guān)聯(lián)區(qū)。其中，落入HH、LL象限的屬性值存在較強(qiáng)的空間正相關(guān)，具有均質(zhì)性;落入LH、HL象限的屬性值則存在較強(qiáng)的空間負(fù)相關(guān)，具有異質(zhì)性。由圖4可知，2004年耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)位于HH、LL象限的地區(qū)數(shù)量達(dá)樣本總數(shù)的66.6%，位于LH、HL象限的占33.4%，存在較強(qiáng)正相關(guān)的地區(qū)主要分布在成都市、綿陽市、樂山市、眉山市、資陽市以及四川省東北部和東南部的部分市域。2009年耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)位于HH和LL、LH和HL的地區(qū)數(shù)量分別占52.4%、47.6%，存在較強(qiáng)正相關(guān)的地區(qū)主要分布在四川省中部的成都市、綿陽市、樂山市、德陽市以及四川省東北部的南充市、巴中市和四川省西部地區(qū)。2014年耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)位于HH和LL、LH和HL的地區(qū)數(shù)量分別占66.7%、33.3%，存在較強(qiáng)正相關(guān)的地區(qū)主要分布在四川省中部的成都市、綿陽市、德陽市，以及四川省東北部、東南部的部分市域。綜上所述，2004—2014年四川省耕地生態(tài)安全在省域內(nèi)具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性，空間集聚格局明顯，存在較強(qiáng)正相關(guān)的地區(qū)主要分布在成都平原及平原偏東地區(qū)，存在較強(qiáng)負(fù)相關(guān)的地區(qū)主要分布在內(nèi)江市、遂寧市、阿壩藏族羌族自治州、涼山彝族自治州等地區(qū)。

5 四川省及其各地區(qū)耕地安全阻力分析

5.1 四川省耕地生態(tài)安全阻力分析

為提高耕地生態(tài)安全水平，有必要找出影響它的主要因素，本研究通過阻力診斷模型計(jì)算得到四川省耕地生態(tài)安全的阻力因子，再根據(jù)阻力值的大小選取排名前6的主要阻力因子作為分析對(duì)象。由表5可知，污水排放量、單位耕地化肥負(fù)荷、人均糧食占有量、耕地減少率、旱地占比、有效灌溉面積占比等是影響耕地生態(tài)安全的主要因子，占據(jù)主導(dǎo)作用。近年來，四川省人口增加、城市化進(jìn)程加快，一方面大量耕地被占用，導(dǎo)致耕地面積逐年減少，糧食減產(chǎn)，人均糧食占有量減少，在糧食需求的巨大壓力下人們?yōu)樽非蟾氐母弋a(chǎn)出而大量使用化肥、農(nóng)藥，對(duì)耕地生態(tài)環(huán)境造成了巨大的壓力;另一方面，工業(yè)廢水未經(jīng)完全處理而大量排放，導(dǎo)致耕地污染嚴(yán)重。這一系列的惡性循環(huán)成為重要的限制因素。農(nóng)村居民人均純收入、糧食單產(chǎn)、耕地產(chǎn)出率、農(nóng)村投資強(qiáng)度等是影響耕地生態(tài)安全的不穩(wěn)定因子，僅出現(xiàn)在2004年前后。該時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低，政府投入不足，導(dǎo)致農(nóng)田水利設(shè)施落后，農(nóng)業(yè)發(fā)展緩慢，耕地產(chǎn)出與糧食單產(chǎn)下降，但隨著科技的進(jìn)步、政府部門投入的加大，這些因素之后并沒有成為阻礙耕地生態(tài)安全的主要阻力因子。

表5 四川省耕地生態(tài)安全的阻力因子排序及阻力值

2個(gè)時(shí)期的主要阻力因子變化趨勢具有明顯的差異。2004—2009年，僅有有效灌溉面積比沒有變化，其余的因子各不相同;2009—2014年，污水排放量、人均糧食占有量、旱地占比、耕地減少率均無變化，僅少量因子出現(xiàn)變化。這說明，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些原本是主要阻力的因子逐步得到改善，但仍然有一些因子沒有得到解決，這些因子是制約目前生態(tài)安全水平提高的主要阻力，也是今后亟待解決的中心問題。因此，要改善耕地生態(tài)安全水平，須要從提高人均糧食占有量、改進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作的技術(shù)和方法、加大農(nóng)業(yè)水利設(shè)施建設(shè)、合理分配水田和旱地的占比、減少工業(yè)廢水的排放等方面進(jìn)行實(shí)施。

5.2 不同地區(qū)阻力因素的差異

通過分析四川省耕地生態(tài)安全的阻力，得到影響各地區(qū)生態(tài)安全前6位的阻力因子(表6)。對(duì)各地區(qū)3年的阻力因子進(jìn)行對(duì)比分析，不僅能夠得到每年主要的阻力因子，還能提取出各地區(qū)一直都存在的主要阻力因子，為進(jìn)一步改善耕地生態(tài)環(huán)境政策的調(diào)整提供了重要依據(jù)。由表6可知，大部分地區(qū)主要阻力因子相同。自貢市、綿陽市、廣元市、遂寧市、內(nèi)江市、樂山市、眉山市、宜賓市、南充市、廣安市、達(dá)州市、資陽市、涼山彝族自治州、巴中市、甘孜藏族自治州、阿壩藏族羌族自治州等的耕地生態(tài)安全阻力因子主要有農(nóng)電集約度(C18)、單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力(C19)、人均GDP(C20)等，表明這些市、州須要提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，增加人民的收入，同時(shí)須要大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械。

極少數(shù)地區(qū)的主要阻力因子不同，例如成都市、瀘州市等。成都市的耕地生態(tài)安全阻力因子主要有單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力(C19)、農(nóng)村投資強(qiáng)度(C22)、人均糧食占有量(C12)等，表明成都市須要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)投入，改進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作的技術(shù)與方法從而提高糧食產(chǎn)量;瀘州市的耕地生態(tài)安全阻力因子主要有城市人口比例(C3)、人均GDP(C20)、單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力(C19)等，表明瀘州市須要在挖掘和利用耕地資源的基礎(chǔ)上提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平。

不同時(shí)期的主要阻力因子變化不大。通過對(duì)比分析四川省21個(gè)地區(qū)2004—2009年、2009—2014年2個(gè)時(shí)期耕地生態(tài)主要的阻力因子，可以發(fā)現(xiàn)影響各地區(qū)的生態(tài)安全阻力因子具有穩(wěn)定性，即不同時(shí)間段各地區(qū)的主要阻力因子中存在諸多因子是沒有變化的。這表明各地區(qū)在耕地生態(tài)的治理中，主要問題沒有得到很好地解決，這是制約耕地生態(tài)水平的關(guān)鍵。因此，只有因地制宜地解決好各地區(qū)的主要生態(tài)阻力因子，才能促進(jìn)四川省整體耕地生態(tài)水平的提高。

6 結(jié)論與討論

基于PSR模型，綜合考慮自然、社會(huì)、人類活動(dòng)因素，建立了以24個(gè)指標(biāo)為基礎(chǔ)的耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系。在時(shí)間尺度上，2004—2014年四川省耕地生態(tài)安全壓力指數(shù)先上升后降低，狀態(tài)和響應(yīng)指數(shù)先降低后上升，綜合指數(shù)呈現(xiàn)“V”字形趨勢，表明在壓力和狀態(tài)的影響下，四川省積極采取應(yīng)對(duì)措施，使得耕地生態(tài)安全有所好轉(zhuǎn)。在研究區(qū)域內(nèi)，高水平安全等級(jí)的地區(qū)數(shù)量以相對(duì)較高的變化速度在增加，中水平安全等級(jí)的地區(qū)數(shù)量以相對(duì)較高的速度在減少，低水平安全等級(jí)的地區(qū)數(shù)量基本保持不變，表明四川省耕地生態(tài)水平逐年提高。在空間尺度上，四川省耕地生態(tài)安全空間分布格局由環(huán)狀向片狀變化，其中一般安全級(jí)向川東地區(qū)延伸，且地區(qū)數(shù)量增長最多。耕地生態(tài)安全在省域內(nèi)具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性，空間集聚格局明顯。阻礙四川省耕地生態(tài)安全狀況改善的阻力因子主要包括單位耕地面積化肥負(fù)荷、旱地占比、有效灌溉面積占比、污水排放量、人均糧食占有量、耕地減少率等。就地區(qū)而言，主要的阻力因子因地域差異而不同，但也存在著共性，大部分地區(qū)的共同阻力因子包括農(nóng)電集約度、單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力、城市人口比例、人均GDP等。因此，政府部門不僅要從全局出發(fā)還要依據(jù)各地區(qū)的個(gè)體差異制定出相應(yīng)的解決措施，從而全面提升四川省的耕地生態(tài)安全水平。

表6 2004—2014年四川省耕地生態(tài)安全各地區(qū)排名前6的阻力因子

耕地生態(tài)安全問題是復(fù)雜的、系統(tǒng)的，科學(xué)全面地構(gòu)建指標(biāo)體系、選擇合理的方法是研究的基礎(chǔ)。由于數(shù)據(jù)的可獲得性、連續(xù)性以及研究方法自身的局限性等因素導(dǎo)致本研究并不完善。四川省作為我國重要的農(nóng)業(yè)大省、人口大省以及西部第一大省，在保障國家糧食安全方面具有重要的戰(zhàn)略地位，因此，研究四川省耕地生態(tài)安全問題是當(dāng)下和以后重要的使命。