岳思妤 楊林娟

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)財經(jīng)學(xué)院 甘肅 蘭州 730070）

農(nóng)業(yè)是生態(tài)產(chǎn)品的重要供給者，鄉(xiāng)村是生態(tài)涵養(yǎng)的主體區(qū)，生態(tài)是鄉(xiāng)村最大的發(fā)展優(yōu)勢［1］。習近平總書記在十九大報告中提出，農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民問題是關(guān)系國計民生的根本性問題，必須始終把解決好“三農(nóng)”問題作為全黨工作重中之重，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。加強農(nóng)村飲水保障和人居環(huán)境整治，治理農(nóng)業(yè)面源污染，保護與恢復(fù)農(nóng)村自然生態(tài)，有利于構(gòu)建人類與自然和諧共生的鄉(xiāng)村發(fā)展新格局。農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)是自然-人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，不僅發(fā)提供農(nóng)產(chǎn)品、滿足居民消費需求，而且具備凈化環(huán)境，傳承文化，維護穩(wěn)定等功能。健康的農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)具有良好的自我恢復(fù)和維持能力，對實現(xiàn)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展，保障糧食安全、食物安全及人類健康，促進城市乃至整個生態(tài)系統(tǒng)的健康有重要意義［2］。

目前，我國農(nóng)村經(jīng)濟雖取得一定成就，但隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題日益突出。農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜污染加劇，秸稈焚燒、生活垃圾亂倒、水資源和養(yǎng)殖業(yè)污染日益嚴重，農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量進一步惡化，這不僅威脅著農(nóng)民群眾的身體健康，而且制約著農(nóng)村經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展［3］。以建設(shè)“山川秀美新甘肅”為目標，甘肅省加快推進美麗鄉(xiāng)村示范村建設(shè)，扎實推進農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動，取得了階段性成果。2020 年10 月，中央改革辦對甘肅省農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動開展情況進行專項督查，給予充分肯定。本文通過構(gòu)建涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的PSR 模型，計算綜合評價指數(shù)，運用障礙度模型分析近年來流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的變化和影響因素，探討農(nóng)村環(huán)境健康狀況并提出改善措施。

1 文獻綜述

生態(tài)系統(tǒng)健康研究主要集中于對流域、濕地、森林、城市和農(nóng)業(yè)等不同類型的生態(tài)系統(tǒng)及健康狀況進行評價［4］。美國生態(tài)學(xué)家Rapport D J［5］認為生態(tài)系統(tǒng)健康指一個生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性和可持續(xù)性，即通過活力、組織結(jié)構(gòu)和恢復(fù)力等特征強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)本身具有自我維持和更新能力。農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康可定義為在遇到長期或突發(fā)自然和人為干擾情況下，能夠保證自然與人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)自身狀態(tài)健康，提供相應(yīng)服務(wù)功能［6］。

PSR模型反映了人與環(huán)境的相互作用，將自然屬性與人類屬性相結(jié)合，主要用于分析環(huán)境壓力、現(xiàn)狀與響應(yīng)之間的相互聯(lián)系，具有靈活性、邏輯性和綜合性等優(yōu)勢，是生態(tài)環(huán)境狀況評估的有效模型之一，得到廣泛應(yīng)用［7］。例如根據(jù)PSR 框架模型的評價思路與流域生態(tài)系統(tǒng)特征，提出因地制宜是PSR 框架模型流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法的生命力所在，并確定健康評價指標體系［8］。開展基于DPSIR-TOPSIS 模型對福建省的生態(tài)環(huán)境承載力及障礙因素研究［9］。目前，關(guān)于農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究甚少，本文利用PSR 評價模型、熵權(quán)法和健康綜合指數(shù)法對甘肅省涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)進行健康評價，以期為推進涇河流域農(nóng)村高質(zhì)量發(fā)展和鄉(xiāng)村振興提供理論參考。

2 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

甘肅省涇河流域位于六盤山以東，流經(jīng)平?jīng)龊蛻c陽兩市，主要構(gòu)成為涇河干流與馬蓮河水系，流域面積約30 979 km2，占全省國土總面積45.44萬km2的6.8%。該地區(qū)屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)和高原溝壑區(qū)，總體呈東、西、北部高，南部低的地勢，海拔為885~2 857 m。地處中緯度內(nèi)陸區(qū)，屬溫帶大陸性季風氣候，四季冷暖，干濕分明，冬夏溫差較大。流域內(nèi)地表大部分裸露，植被稀少，除平?jīng)隽P山山地、慶陽東部子午嶺山地侵蝕模數(shù)較小，大部分地區(qū)侵蝕模數(shù)在5 000~10 000 t/km2，為嚴重水土流失區(qū)。流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，在國家西部大開發(fā)和隴東能源基地建設(shè)的帶動下，工業(yè)發(fā)展迅速，對周邊農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康保障提出了較高的要求。

2.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于《甘肅農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》（2010-2019）、《甘肅發(fā)展年鑒》（2010-2019）、《中國統(tǒng)計年鑒》（2010-2019）。

3 評價指標體系與方法

如圖1 所示，采用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）概念模型作為甘肅省涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系的基本框架。

圖1 甘肅涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康評價框架

3.1 評價指標體系

生態(tài)系統(tǒng)是自然、社會、經(jīng)濟多個因素的復(fù)雜綜合體，基于科學(xué)性、綜合性、可量化等原則，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3 個角度選取相應(yīng)評價指標［10］。

壓力指標P反映生態(tài)系統(tǒng)受到自然、社會、經(jīng)濟方面的壓力程度。生態(tài)系統(tǒng)健康面臨的壓力來源于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部自然因素和外部人類活動的干擾。因此，在壓力層面選擇人口密度（人/萬km2）、水資源開發(fā)利用率（%）、人均水資源量（m3/人）、單位面積化肥施用量（kg）、單位面積農(nóng)藥施用量（kg）5 個指標，重在體現(xiàn)人類活動帶給涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。

狀態(tài)指標S反映環(huán)境、自然資源與生態(tài)系統(tǒng)的狀況，通常用活力、組織、恢復(fù)力等指標度量生態(tài)系統(tǒng)自身功能結(jié)構(gòu)。結(jié)合實際情況，綜合考慮自然、人類活動因素，選擇人均耕地面積（hm2）、森林覆蓋率（%）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值占GDP 比重（%）3個指標構(gòu)建狀態(tài)指標層。

響應(yīng)指標R表示個人、組織或政府部門針對生態(tài)環(huán)境問題的改善措施意見。選擇秸稈綜合利用率（%）、飲用水源地水質(zhì)均達標率（%）、農(nóng)村生活污水處理率（%）、畜禽糞便處理率（%）、環(huán)境保護投資占GDP 比例（%）、農(nóng)村居民人均可支配收入（元/人）、村鎮(zhèn)飲用水衛(wèi)生合格率（%）、農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率（%）8 個指標構(gòu)建響應(yīng)指標層，反映人類對生態(tài)系統(tǒng)變化做出的反饋活動（圖2）。

圖2 甘肅涇河流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系

3.2 指標權(quán)重確定

使用熵權(quán)法可有效減小主觀因素帶來的誤差，根據(jù)指標變異性大小確定客觀權(quán)重，熵越小，指標的變異度越大，信息的混亂程度越低，使用價值越大，在綜合評價中發(fā)揮作用越大，其權(quán)重也越大。

設(shè)有n個評價對象，每個評價對象有m個評價指 標，樣 本 值 為xij，其 中i=(1，2，…，n)，j=(1，2，…m)。形成原始數(shù)據(jù)矩陣。

采用極值法對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，得到標準化公式。

根據(jù)熵權(quán)法計算各個指標信息熵，第j個指標的信息熵計算方法為：

在指標信息熵確定后，根據(jù)公式計算第j個指標的權(quán)重wi。

3.3 綜合指數(shù)計算

通過查閱文獻資料，參考國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究評價標準，根據(jù)所研究區(qū)域具體特征和實際情況，將流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康情況劃分為很健康、健康、較健康、一般病態(tài)、病態(tài)5個等級（表1），采用綜合評價指數(shù)法計算出涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)（E），根據(jù)其分值最終確定該流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)2010～2019 年的健康狀況。

表1 涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)分級標準

式中，E表示流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)；wj表示各指標的權(quán)重；xij'表示各指標標準化后的值；m為評級指標數(shù)目。

3.4 障礙度模型

障礙度模型主要是對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量阻礙因子進行診斷和分析，可進一步明確農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平面臨的主要障礙因子，以及這些障礙因子對發(fā)展影響程度的強弱。該模型引入了因子貢獻度、指標偏離度和障礙度3大要素，主要對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響因素進行判斷識別。因子貢獻度：αj；指標偏離度：Rij= 1 -xij''；障礙度：其中：αj為具體指標權(quán)重；Rij為單項指標與總目標發(fā)展之間的差距；xij''為單項指標的標準化值，Αj反映各項指標對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的影響程度大小。

4 結(jié)果與分析

4.1 結(jié)果

表2 為2010～2019 年涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的各項指標綜合指數(shù)值。為了更清晰表達涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康變化趨勢，探討農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康，計算綜合后的PSR 框架下壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)和響應(yīng)指數(shù)（表3）。表3表明，甘肅省涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)2010～2014 年處于一般病態(tài)狀況；2015～2016 年處于較健康狀態(tài)；2017～2019 年為健康狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)活力較強，結(jié)構(gòu)比較合理，生態(tài)功能比較完善，外界壓力小，無生態(tài)異常情況出現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)尚穩(wěn)定，基本實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

表2 2010～2019年涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的各項指標綜合指數(shù)值

表3 2010～2019年涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價結(jié)果

4.2 生態(tài)系統(tǒng)變化情況

狀態(tài)指數(shù)反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)，該指數(shù)上升表明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量上升，反之則表明環(huán)境質(zhì)量下降。由圖3可知，2010～2012年狀態(tài)指數(shù)曲線有所下降，2012～2016 年保持平穩(wěn)狀態(tài)，2017～2019 年呈上升趨勢，但總體呈較平穩(wěn)的狀態(tài)，說明2010～2019 年，盡管壓力指數(shù)發(fā)生較大波動，但人類生產(chǎn)生活的影響，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)的變化程度相對較平穩(wěn)。響應(yīng)指數(shù)曲線逐年上升，狀態(tài)指數(shù)曲線較平穩(wěn)上升，人類社會針對環(huán)境狀態(tài)的變化做出的對策與措施對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的發(fā)展發(fā)揮了一定的作用，這也表明涇河流域農(nóng)村生態(tài)環(huán)境與人類活動的適應(yīng)度較為良好，發(fā)展前景樂觀［11］。

圖3 涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)變化情況

2010～2012 年，壓力指數(shù)總體呈上升趨勢，響應(yīng)指數(shù)大幅增加，意味著改善生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)措施在不斷增加；狀態(tài)指數(shù)有所下降，表明響應(yīng)措施未能解決外界帶來的壓力，反饋并未得到有效解決；通報個數(shù)說明響應(yīng)措施存在滯后效應(yīng)，為了改善生態(tài)環(huán)境狀況還需要持續(xù)不斷進行投入。2012～2015 年，壓力指數(shù)逐年下降，到2015 年達最低點；響應(yīng)指數(shù)呈明顯上升趨勢，而狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢。表明“十二五”期間，人類活動得到有效緩解，《重點流域水污染防治規(guī)劃（2011-2015 年》的實施，使甘肅省環(huán)境質(zhì)量基本保持穩(wěn)定，減排工作扎實推進，環(huán)境監(jiān)管能力進一步提升，自然生態(tài)建設(shè)和農(nóng)村環(huán)境保護工作都取得了較好的成績。2016～2019 年，壓力指數(shù)呈波動變化，響應(yīng)指數(shù)緩慢上升；狀態(tài)指數(shù)平穩(wěn)上升，表明總體上生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到顯著提升，在多種壓力下，環(huán)境對策措施的有效反饋對環(huán)境質(zhì)量的改善發(fā)揮了重要作用。

4.3 主要障礙因子分析

根據(jù)障礙度模型計算公式，對甘肅省涇河流域2010～2019 年農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)障礙度進行測算。圖4直觀反映出從壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)和響應(yīng)指數(shù)三方面障礙因子的趨勢差異，根據(jù)結(jié)果選出各年障礙度排名在前6名的指標值。

圖4 甘肅省涇河流域2010～2019年各準則層指標障礙因子趨勢圖

總體來看，涇河流域2010～2019 年生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)呈波動上升趨勢，狀態(tài)指數(shù)逐年下降，響應(yīng)指數(shù)呈先升后降的變化趨勢。從各準則層障礙度因子具體數(shù)值來看（表4），2010～2017 年，受壓力-狀態(tài)-響應(yīng)-指標值影響，2018、2019 年僅受到響應(yīng)-狀態(tài)的障礙影響，說明人類活動對自然環(huán)境的壓力減緩，整體環(huán)境質(zhì)量向良好趨勢發(fā)展。由圖4可看出，2010～2013年，壓力指數(shù)的障礙度最大，其次是狀態(tài)指數(shù)，響應(yīng)指數(shù)最低。2014～2019 年隨著狀態(tài)指數(shù)的逐漸下降，壓力指數(shù)仍為最大障礙因子，而響應(yīng)指數(shù)則高于狀態(tài)指數(shù)。根據(jù)每年障礙因子的最大影響指標分析，在涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康6大障礙因子中出現(xiàn)頻率最高4個因子依次是村鎮(zhèn)飲用水衛(wèi)生合格率（8次）、單位面積化肥施用量（7 次）、水資源開發(fā)利用率（6次）、農(nóng)村生活污水處理率（6 次）。2010～2017年，單位面積化肥施用量和水資源開發(fā)利用率分別占據(jù)第一障礙因子，可見在生態(tài)環(huán)境中這兩項指標的壓力影響所占比重較大。

表4 2010～2019年涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)指標障礙度排序表

5 結(jié)論及討論

5.1 結(jié)論

2010～2019 年，甘肅涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康整體處于較健康狀態(tài)，所受外界壓力適當，生態(tài)系統(tǒng)活力較高，生態(tài)環(huán)境具有一定自我恢復(fù)和自我調(diào)節(jié)能力。當?shù)馗鶕?jù)實際情況，實施各種治理措施，加大保障力度，增加投入，民眾環(huán)保意識增強，緩解生態(tài)系統(tǒng)的外在壓力，一定程度上減輕了系統(tǒng)的負擔，生態(tài)環(huán)境得到較大改善，在一定時間內(nèi)通過人為協(xié)助和自身調(diào)節(jié)能力恢復(fù)健康狀態(tài)［12］。

從障礙度因素結(jié)果分析，2010～2017 年，受壓力指數(shù)的障礙影響程度較大，其次是狀態(tài)指數(shù)、響應(yīng)指數(shù)，2018、2019 年，僅受到響應(yīng)-狀態(tài)兩方面的障礙影響。整體上生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)呈波動上升趨勢，狀態(tài)指數(shù)為逐年下降，響應(yīng)指數(shù)為先升后降的變化趨勢。從具體指標障礙度因子結(jié)果來看，影響涇河流域農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的主要障礙因子包括村鎮(zhèn)飲用水衛(wèi)生合格率、單位面積化肥施用量、水資源開發(fā)利用率和農(nóng)村生活污水處理率。

5.2 討論

近年來，生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展日益受到外界關(guān)注，如果外界壓力強度超過系統(tǒng)的承載力，則會出現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的破壞甚至退化。盡管當前涇河流域生態(tài)系統(tǒng)處于較健康狀態(tài)，仍需根據(jù)流域生態(tài)系統(tǒng)的實際情況，科學(xué)合理利用各種資源，加大農(nóng)村生態(tài)環(huán)保宣傳力度并落實到位，加大環(huán)境保護投入力度，提高人民群眾的環(huán)保意識，把社會效應(yīng)、經(jīng)濟效應(yīng)與生態(tài)環(huán)境相結(jié)合，保持農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)。