康迪

摘 要 本研究選取了11個典型指標，采用主成分分析法（PCA）和層次分析法（AHP）相結(jié)合的方法對湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復合發(fā)展生態(tài)安全進行了綜合評價。結(jié)果表明，森林覆蓋率、年均降雨量、單位面積病蟲害發(fā)生率和土壤有機質(zhì)含量是影響區(qū)域農(nóng)林復合系統(tǒng)生態(tài)安全的主要因素;神農(nóng)架、房縣、鄖縣和竹山一帶生態(tài)安全指數(shù)較高;枝江、松滋、利川、始建、恩施、宜恩等地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)較低;湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復合發(fā)展生態(tài)安全格局整體呈現(xiàn)北高南低、西高東低的趨勢。

關(guān)鍵詞 秦巴山;武陵山;區(qū)農(nóng)林復合系統(tǒng);生態(tài)安全;綜合評價

中圖分類號：S181 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.17.087

農(nóng)林復合系統(tǒng)又稱為農(nóng)林復合生態(tài)系統(tǒng)、復合農(nóng)林業(yè)等，是人們?yōu)榱嗽趯崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時又兼顧一定生態(tài)服務(wù)功能而建立的綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式[1]。農(nóng)林復合系統(tǒng)建立的初衷和目的各有不同，但最終目標都是為了提高土地、水分、光照和肥力等資源的利用效率，增加土地生產(chǎn)力并提高生態(tài)效益[2]。農(nóng)林復合系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，具有環(huán)境友好、生產(chǎn)清潔、資源利用高效和可持續(xù)發(fā)展的特點，是我國乃至世界在生境脆弱區(qū)及重點生態(tài)保護區(qū)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要途徑[3-4]。湖北省從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看是我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)大省，據(jù)統(tǒng)計，截至2017年底，湖北省總耕地面積達5 240萬公頃，林業(yè)用地面積8 500萬公頃，森林覆蓋率38.4%，具有農(nóng)林復合發(fā)展的巨大潛力。

前人對于建立湖北省農(nóng)林復合系統(tǒng)展開過一些工作。然而，關(guān)于農(nóng)林復合發(fā)展過程中的生態(tài)安全問題仍然缺乏研究，尤其是針對湖北省西部山區(qū)這個重要的生態(tài)屏障區(qū)的有關(guān)研究成果至今未見報道。本研究對湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復合發(fā)展的主要縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)有關(guān)統(tǒng)計最新數(shù)據(jù)進行了收集，結(jié)合農(nóng)、林業(yè)生態(tài)安全影響的來源和作用方式，選取了影響當?shù)剞r(nóng)林復合系統(tǒng)發(fā)展的11個綜合評價指標，采用層次分析法（AHP）法確定因子權(quán)重，基于主成分分析法（PCA）降維后，構(gòu)建綜合評價模型對所研究區(qū)域的生態(tài)安全性進行了評價。該研究能夠為湖北省及我國其他類似區(qū)域的農(nóng)、林業(yè)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展以及區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的科學決策提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

湖北省西部山地位于東經(jīng)108°53′10″～112°42′0″，北緯29°17′24″～33°12′36″，海拔300～2 500 m，由西北部的秦巴山地東南角和西南部的武陵山組成。其中秦巴山片區(qū)多年平均氣溫15.4 ℃，多年平均降水量為769.6 mm，降雨量多集中在6—9月，表現(xiàn)為東南部略多于西北部。武陵山片區(qū)平均氣溫16.9 ℃，多年平均降雨量1 215.6 mm。

1.2 評價指標

本次選取了影響當?shù)剞r(nóng)林復合系統(tǒng)發(fā)展生態(tài)安全性的11個評價指標（人口密度、年均溫、降雨量、森林覆蓋率、光照、土壤有機質(zhì)、土層厚度、澇災(zāi)、土壤pH值、單位面積病蟲害暴發(fā)率和空氣優(yōu)良指數(shù)）構(gòu)成評價指標體系。指標選取理由如下：1）干擾因素分為人類活動干擾和自然災(zāi)害干擾兩大類，是生態(tài)安全不可回避的話題，人為干擾以人口密度（人/hm2）最具代表，而影響當?shù)剞r(nóng)、林發(fā)展生態(tài)安全比較常見的自然災(zāi)害為澇災(zāi)頻度（次）及單位面積病蟲害發(fā)生率（%）;2）降雨量（mm）、年均溫（℃）、光照（lx）和森林覆蓋率（%）為典型的農(nóng)、林業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)條件;3）土壤有機質(zhì)含量（g·kg-1）、土層厚度（cm）、土壤pH和空氣質(zhì)量指數(shù)這四個指標是農(nóng)林復合系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的體現(xiàn)。

1.3 評價方法與基本原理

系統(tǒng)工程理論中的AHP法是一種較好的權(quán)重確定方法，該法能充分考慮專家主觀意見，保證結(jié)果的正確性，且兩兩比較、即時一致性檢驗的打分方式又能避免直接打分所造成的主觀性過強的缺陷[5]。然而AHP法依然存在一定主觀性，為做改善，本研究采用PCA法對指標進行降維，結(jié)合AHP得出的權(quán)重進行分析，從而充分考慮數(shù)據(jù)本身的客觀規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 指標權(quán)重

指標權(quán)重結(jié)果如表1所示，可以看出，病蟲害、人口密度和澇災(zāi)被認為是威脅湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復合系統(tǒng)生態(tài)安全的主要因素。即自然災(zāi)害頻繁或人口密度較大的區(qū)域不宜發(fā)展農(nóng)林復合系統(tǒng)。另外，降雨量、病蟲害和土壤有機質(zhì)對農(nóng)林復合系統(tǒng)生態(tài)安全也影響較大，其中降雨量和土壤有有機質(zhì)代表了農(nóng)、林產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件，而病蟲害則是該地區(qū)農(nóng)林復合發(fā)展需要重點防治的對象。年均溫、土壤pH值和光照三個因子對湖北省西部山區(qū)生態(tài)安全影響十分有限。

2.2 生態(tài)安全綜合評價指數(shù)

生態(tài)安全綜合評價結(jié)果表明（圖1），神農(nóng)架、房縣、鄖縣和竹山縣一帶生態(tài)安全指數(shù)較高。該片區(qū)位于秦巴山區(qū)，擁有良好的自然條件和較高的次生林覆蓋，同時人口較少，是發(fā)展復合農(nóng)林業(yè)的優(yōu)勢區(qū)域。枝江縣、松滋縣位于漢江平原與武陵山交界處，農(nóng)業(yè)發(fā)展模式以傳統(tǒng)種植業(yè)為主且人口密度較大，因此生態(tài)安全指數(shù)低。武陵山域內(nèi)的利川、始建、恩施、宜恩等地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)較低。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，森林覆蓋率和降水量是提高區(qū)域生態(tài)安全綜合評價指數(shù)的主要因素，這是因為森林是體現(xiàn)農(nóng)林復合系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的核心，而降水量又是影響農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素[6]。相反，病蟲害、澇災(zāi)和人口密度則為導致局域生態(tài)安全綜合評價指數(shù)降低的主要因素。災(zāi)害會直接導致生物生產(chǎn)力降低，而區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也是與人口密度密切相關(guān)的。有研究結(jié)果顯示，人口密集地區(qū)農(nóng)業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施用地增加，林業(yè)用地極易受到壓縮，從而使其生態(tài)服務(wù)功能降低[7]。因此這些區(qū)域發(fā)展應(yīng)以滿足人類生存為主，盡量避免發(fā)展不適宜林業(yè)帶來高投入低產(chǎn)出現(xiàn)象。

湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復合發(fā)展生態(tài)安全格局整體呈現(xiàn)北高南低、西高東低的趨勢。神農(nóng)架、房縣、鄖縣和竹山縣一帶生態(tài)安全指數(shù)較高，該片區(qū)可通過農(nóng)林間作、循環(huán)農(nóng)業(yè)等新模式提高山區(qū)農(nóng)民收入，并減少傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式對生態(tài)環(huán)境的破壞[8]。枝江縣和松滋縣毗鄰漢江平原屬于城郊生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)安全指數(shù)較低，發(fā)展農(nóng)業(yè)應(yīng)以糧食、蔬菜、水果以及禽蛋肉類生產(chǎn)為主，近郊滿足城市人口需求，從而形成人口對山區(qū)的資源索取的屏障，同時可兼顧一定程度的林業(yè)建設(shè)，使之具有一定的凈化吸收和休閑娛樂功能[9]。利川、建始、恩施和宜恩等地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)較低，是因為這些地區(qū)受到澇災(zāi)和病蟲害的威脅嚴重，因此，這些區(qū)域農(nóng)林復合系統(tǒng)發(fā)展要以災(zāi)害防治為主。

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（責任編輯：劉昀）