祝錦霞，潘 藝，張艷彬，邱樂豐，徐保根，蘭德舉

（1.浙江財經(jīng)大學土地與城鄉(xiāng)發(fā)展研究院，浙江 杭州 310018；2. 浙江省八八戰(zhàn)略研究院，浙江 杭州 310018；3. 浙江省國土整治中心，浙江 杭州 310000；4. 浙江財經(jīng)大學公共管理學院，浙江 杭州 310018）

1 引言

耕地作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可替代的重要生產(chǎn)資料，是土地資源的精華。耕地系統(tǒng)兼具自然、社會雙重屬性,包含以耕地資源為主體的自然生態(tài)系統(tǒng)和以人類活動為主體的社會經(jīng)濟系統(tǒng)，不斷進行自然演化接受人類的改造[1]。近年來，在種糧效益低下、工商資本逐利、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化格局的形成等諸多因素影響下，農(nóng)民種糧積極性不高，南北方均存在食物性生產(chǎn)的“非糧化”現(xiàn)象[2]，治理難點多、風險大、成本高。長期以來中國的耕地保護都采取自上而下的剛性、單一化法律與行政手段，不同主體間耕地保護目標的博弈與矛盾日趨激烈[3]。不加分類、“一刀切”地將“非糧化”耕地恢復調(diào)整為耕地，容易治理過度，引發(fā)基層隱患，造成資源浪費[4]，同時也無法真正解決糧食生產(chǎn)、比較效益和耕地保護的內(nèi)在矛盾，無法激發(fā)微觀主體保護耕地的主觀能動性。因此，如何結合國家重大戰(zhàn)略需求開展耕地“非糧化”適應性治理是現(xiàn)階段亟需解決的重要問題，需要從新發(fā)展理念出發(fā)探究存量“非糧化”耕地的剛性管制與韌性調(diào)控機制。

當前，“非糧化”背景下耕地系統(tǒng)變化的研究主要集中在“非糧化”對耕地質(zhì)量的影響分析。一方面，研究認為蔬菜、油料等經(jīng)濟作物種植對耕作層基本沒有影響，采取合理的水旱輪作、用養(yǎng)結合一定程度上能促進耕地質(zhì)量的提升[5]，種植煙葉的耕地復耕后下一年的水稻產(chǎn)量高于往年[6]，根系較小、較短的果樹對耕作層的影響較小[2]；另一方面，研究認為種植旱生林果木類經(jīng)濟作物如茶葉、水果等對土壤結構及理化特征有一定的影響，但糧食生產(chǎn)能力能較快恢復，尤其是在灌排等農(nóng)田基礎設施比較齊全的區(qū)域能快速恢復糧食生產(chǎn)能力[6-7]。同時，也有研究明確提出耕地種植林木，如南方桉樹、北方楊樹，速生楊、速生桉等根系發(fā)達類經(jīng)濟林木，耕地耕作層容易被破壞造成土壤退化[2，6]；“蝦稻共生”種養(yǎng)模式容易損毀耕地，挖塘養(yǎng)魚徹底破壞耕作層[4，6]。綜上，現(xiàn)有的研究多從靜態(tài)視角研究“非糧化”過程耕地質(zhì)量的差異，較少考慮“非糧化”擾動下耕地系統(tǒng)表現(xiàn)出的與原自然系統(tǒng)完全不同的抗擊能力及應對不確定風險的能力，忽略了復雜系統(tǒng)要素變動與系統(tǒng)狀態(tài)躍遷之間存在的聯(lián)系和反饋[7-9]。

耕地系統(tǒng)韌性是一個與外界擾動沖擊相匹配、不斷主動變化的適應過程，為耕地系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究提供新的視角。作為復雜的社會—生態(tài)系統(tǒng)，耕地系統(tǒng)韌性變化的過程分析一直是研究的熱點。較多學者關注耕地系統(tǒng)韌性在空間上的評價與變化趨勢分析，如孟麗君等[10]將耕地利用系統(tǒng)分為3個發(fā)展階段，認為耕地系統(tǒng)高效提升階段的表象韌性高于前兩個階段，潛在韌性最低；肖秀英[11]認為土地整治后青浦區(qū)耕地生態(tài)恢復力有一定程度的提升；李窚琪等[12]研究得到昆明市2001—2017年耕地系統(tǒng)韌性空間差距逐漸縮小，呈平穩(wěn)上升狀態(tài)，但總體水平較低；屈雪冰[13]認為大興區(qū)耕地系統(tǒng)從2001—2009年實現(xiàn)弱彈性狀態(tài)到彈性狀態(tài)的過渡；王雅琪[14]研究得到2008—2015年山東省耕地系統(tǒng)生態(tài)彈性先升后降，逐步趨于平緩，地區(qū)差異顯著。也有少部分學者分析耕地系統(tǒng)韌性變化的關鍵時間節(jié)點，如趙華甫等[15]認為2010年、2056年為我國耕地彈性變形階段、塑性變形階段和非穩(wěn)定態(tài)變形階段的重要時間節(jié)點。但現(xiàn)有研究對于耕地系統(tǒng)韌性等級的劃分、耕地系統(tǒng)韌性演變的關鍵時間節(jié)點的研判較為定性，如常用的劃分標準法[13]、非等間距法[14]和耕地彈性變形判別系數(shù)[15]等，缺乏對耕地系統(tǒng)韌性變化關鍵時間節(jié)點和關鍵閾值的定量化分析。

根據(jù)已有研究成果，本文以浙江省麗水市松陽縣扦插茶葉為例，引入社會生態(tài)系統(tǒng)理論和韌性理論，構建耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)的多維評價體系，探究種植類型變化下耕地系統(tǒng)韌性變化的全過程，厘清耕地系統(tǒng)相對穩(wěn)定和韌性變形、塑性變形、非穩(wěn)定態(tài)變形等階段特征及演變過程、系統(tǒng)韌性的關鍵時間節(jié)點和關鍵閾值，為存量“非糧化”耕地的剛性管制和韌性調(diào)控構建適應性治理路徑，為協(xié)調(diào)糧食安全與農(nóng)民增收關系提供科學依據(jù)。

2 種植類型變化下耕地系統(tǒng)韌性變化研究的理論框架

2.1 耕地系統(tǒng)恢復力評價體系

恢復力是所有耕地系統(tǒng)都具有的一種特征，是在外界擾動下保持本底質(zhì)量保證生產(chǎn)，在更大擾動前仍可保證糧食安全、正常生產(chǎn)生活需求的能力[11,16-17]。耕地系統(tǒng)種植類型變化產(chǎn)生的效應分“內(nèi)部”和“外部”兩個層面[10]。內(nèi)部效應是耕地系統(tǒng)本身所體現(xiàn)出來的糧食生產(chǎn)等功能的集合，是耕地系統(tǒng)本身屬性的反映，體現(xiàn)耕地系統(tǒng)本底保障耕地產(chǎn)出的能力。同時，“外部”影響主要集中在外界環(huán)境資源對耕地系統(tǒng)的支撐，耕地利用必須在資源有效支撐的范圍內(nèi)[10]。因此，本文從“內(nèi)部”本底質(zhì)量的保障和“外部”資源環(huán)境的支撐兩個方面構建耕地系統(tǒng)恢復力評價指標體系。

耕地系統(tǒng)“內(nèi)部”恢復力評價標準定義為系統(tǒng)受到外界沖擊時緩沖外界干擾以保障耕地產(chǎn)出的穩(wěn)定能力，體現(xiàn)耕地系統(tǒng)本底保障耕地產(chǎn)出的能力。適應干擾—穩(wěn)定產(chǎn)出能力（LR）主要反映耕地系統(tǒng)產(chǎn)出的穩(wěn)定增長，選擇土壤質(zhì)地、耕層厚度、pH、有機質(zhì)、土壤養(yǎng)分元素、畝均產(chǎn)值表示耕地生產(chǎn)能力的高低和耕地產(chǎn)出水平的穩(wěn)定；適應干擾—高效利用能力（ER）反映耕地系統(tǒng)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性、耕地生產(chǎn)條件的改善，選擇景觀破碎度、景觀多樣性、距交通干道的距離、距農(nóng)居點的距離等表示高效利用耕地系統(tǒng)適應外界環(huán)境干擾的能力；抵抗干擾—科學管理能力（SR）反映耕地系統(tǒng)的工程利用技術、科學健康施肥的推廣，選擇灌溉能力、排水能力、化肥施用量等表示科學管理耕地資源抵抗外界干擾的能力?！巴獠俊被謴土υu價標準定義為外部資源環(huán)境對耕地系統(tǒng)的支撐能力，耕地的利用離不開自然資源的支撐與保障，在一定的人口承載力水平下耕地資源的供給能表現(xiàn)出對耕地系統(tǒng)的資源支撐?！巴獠俊被謴土χ饕挚垢蓴_—資源支撐能力（QR），反映在耕地系統(tǒng)發(fā)展的可持續(xù)上，選擇人均耕地面積來表示資源對耕地系統(tǒng)的有效支撐。

如圖1所示，耕地系統(tǒng)在理論上近似一個狀態(tài)空間的虛擬體，由四維向量構成的狀態(tài)空間軸組成[18]。耕地系統(tǒng)穩(wěn)定態(tài)是一定空間和時間內(nèi)兩者共同作用下恢復力的空間穩(wěn)定狀態(tài)（CR）。在狀態(tài)空間中，由適應干擾—穩(wěn)定產(chǎn)出能力、適應干擾—高效利用能力、抵抗干擾—科學管理能力、抵抗干擾—資源支撐能力組合形成恢復力狀態(tài)點，再由點構成耕地系統(tǒng)恢復力的穩(wěn)定態(tài)曲面SS1和SS2（圖1）。

2.2 基于恢復力指數(shù)的耕地系統(tǒng)韌性分析的理論框架

耕地系統(tǒng)是一個具有自組織特征的系統(tǒng)，有一定的自我調(diào)節(jié)和恢復能力?！胺羌Z化”擾動下，在內(nèi)部要素和外部環(huán)境的共同作用下，耕地系統(tǒng)恢復力發(fā)生顯著變化[15]。本文所指的耕地系統(tǒng)韌性是指當外界干擾力量不超過某一限度時，耕地系統(tǒng)恢復力發(fā)生變化但仍能恢復其原來的生產(chǎn)、生態(tài)、服務、社會保障等功能，系統(tǒng)保持正常運轉而不崩潰。種植類型變化擾動下基于恢復力指數(shù)變化的耕地系統(tǒng)韌性演變包括以下4個階段（圖2）。

相對穩(wěn)定階段：當內(nèi)外擾動或壓力不超過某種限度時，在耕地系統(tǒng)自組織特征條件下，經(jīng)過一段時間的內(nèi)部自我調(diào)節(jié)可恢復到原來的平衡狀態(tài)；韌性變形階段：耕地系統(tǒng)在受到相對較大的外界擾動時，耕地系統(tǒng)恢復力發(fā)生較大程度的降低，在一段時間的自我調(diào)節(jié)后耕地系統(tǒng)恢復力有所提升，但無法恢復到原有水平；塑性變形階段：當外界對耕地系統(tǒng)施加的作用力接近系統(tǒng)恢復力極限時，耕地系統(tǒng)恢復能力迅速降低幾乎不能維持正常工作；非穩(wěn)定態(tài)變形階段：當外界對耕地系統(tǒng)施加的作用力超過恢復力閾值時，系統(tǒng)處于無序狀態(tài)，耕地系統(tǒng)恢復力退化幾近崩潰[19-20]。

如圖3所示，CR1和CR2分別代表耕地種植類型變化前后的耕地系統(tǒng)恢復力狀態(tài)。狀態(tài)空間軸中的狀態(tài)點（A，B）分別代表恢復力向量，若干個狀態(tài)點構成耕地系統(tǒng)恢復力的穩(wěn)定態(tài)曲面種植類型發(fā)生變化時，耕地系統(tǒng)在自身調(diào)節(jié)和恢復能力的反作用下耕地系統(tǒng)恢復力發(fā)生變化。如CR1→CR2代表耕地系統(tǒng)由穩(wěn)定態(tài)曲面躍遷到穩(wěn)定態(tài)曲面

圖3 基于恢復力指數(shù)的耕地系統(tǒng)穩(wěn)定態(tài)變化圖Fig.3 A changed state status based on the resilience index of cultivated land system

3 研究區(qū)域概況

3.1 研究區(qū)域

松陽縣位于浙江省西南部，地處119°10′～119°42′E、28°14′～28°37′N，以中、低山丘陵地帶為主。中部是松古平原，為縣內(nèi)主要產(chǎn)糧區(qū)。松陽縣茶園面積占浙江省茶園總面積的4%，茶葉產(chǎn)量占浙江省茶葉總產(chǎn)量的8%，茶葉產(chǎn)值占浙江省茶葉總產(chǎn)值的7%。全縣40%的人口從事茶產(chǎn)業(yè)，50%的農(nóng)民收入、60%的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值均來自茶產(chǎn)業(yè)，是“浙江生態(tài)綠茶第一縣”“中國最大的茶園”。但松陽縣缺少平整的耕地，“非糧化”后糧食種植面積不斷減少。加之茶葉種植后土壤酸化，對松陽縣耕地資源的可持續(xù)利用產(chǎn)生一定的影響。在糧食安全視域下，如何協(xié)調(diào)短期經(jīng)濟效益與長期糧食安全之間的矛盾是松陽縣存量“非糧化”耕地治理的關鍵，對其開展剛性管制與韌性調(diào)控意義重大。

3.2 數(shù)據(jù)來源與處理

考慮到種植類型變化下耕地系統(tǒng)韌性的演變規(guī)律，本文將2006—2019年劃分成2006—2013年和2013—2019年兩個階段，探討耕地系統(tǒng)恢復力的變化過程。選擇2006—2019年“水稻—茶葉”137對樣本作為研究對象。其中，土壤質(zhì)地主要來源于松陽縣土壤圖；灌溉能力、排水能力來源于2013年耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)庫和2019年耕地質(zhì)量分類成果數(shù)據(jù)庫；耕層厚度、有機質(zhì)含量、pH值、有效磷、速效鉀等來源于歷年土壤肥力監(jiān)測點田間記載、化驗結果和測土配方施肥土壤采樣點化驗數(shù)據(jù)；2006年和2013年的土地利用數(shù)據(jù)來源于松陽縣2006年、2013年的土地變更數(shù)據(jù)庫，2019年的土地利用數(shù)據(jù)來源于松陽縣第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)庫；距交通干道距離和距農(nóng)居點距離是以2003年、2016年和2019年耕地利用數(shù)據(jù)為基礎，基于相關規(guī)程與標準計算；137對樣本的景觀破碎度根據(jù)每個村的耕地斑塊數(shù)量除以耕地圖斑總面積計算；景觀豐富度選擇耕地斑塊數(shù)量所占比例為內(nèi)涵的香濃多樣性指數(shù)計算。

3.3 指標量化及權重設置

選擇標準分級打分法和極差無量綱法處理基礎數(shù)據(jù)[19-21]。其中，土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量、pH值、耕層厚度、土壤養(yǎng)分元素、灌溉能力、排水能力等參考《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測評價規(guī)范》并結合專家咨詢，采用0～100分打分法（表1）。人均耕地面積、耕地景觀破碎度、耕地景觀豐富度、化肥施用量、距農(nóng)居點距離、距交通干道距離等采用無量綱法，對指標進行標準化處理。其中，扦插茶葉茶苗根系約20～30 cm，松陽縣犁底層位置在土層以下45 cm，茶樹根系并未深入犁底層，該指標均為滿分。

表1 耕地系統(tǒng)恢復力評價指標及其屬性特征Tab.1 Indexes for the resilience of cultivated land system and its attribute characteristics

采用專家咨詢打分法和層次分析法結合的方式確定指標權重（表2）。首先，向相關專業(yè)專家發(fā)放權重征詢表，由各專家獨立打分。然后，采用層次分析法分析耕地系統(tǒng)適應干擾—穩(wěn)定產(chǎn)出能力、適應干擾—高效利用能力、抵抗干擾—科學管理能力、抵抗干擾—資源支撐能力兩兩之間的重要性程度，確定約束層評價指標的權重。最后，各判斷矩陣通過一致性檢驗得到每個評價指標的權重。

表2 種植類型變化下耕地系統(tǒng)恢復力評價權重表Tab.2 Weights of assessment on the resilience of cultivated land system under planting changes

4 研究方法

4.1 基于狀態(tài)空間的耕地系統(tǒng)恢復力測度

選擇狀態(tài)空間模型中原點與耕地系統(tǒng)恢復力狀態(tài)點所構成的矢量模的大小表征耕地系統(tǒng)恢復力狀態(tài)[18，22]。狀態(tài)空間原點與耕地系統(tǒng)恢復力狀態(tài)點所構成的矢量模計算如下：

式（1）中：Xi為不同的適應干擾—穩(wěn)定產(chǎn)出能力、適應干擾—高效利用能力、抵抗干擾—科學管理能力、抵抗干擾—資源支撐能力標準化的值；Qi為各指標因素所對應的權重。m為因子的個數(shù)，m= 14，n為樣本個數(shù)，n= 137。耕地系統(tǒng)恢復力狀態(tài)點臨界穩(wěn)定的矢量模為：

評價結果值越接近1，表征耕地系統(tǒng)狀況越優(yōu)良，所以將理想狀態(tài)指數(shù)均賦為1。

4.2 基于非參數(shù)統(tǒng)計分析的耕地系統(tǒng)韌性的關鍵閾值

閾值是耕地系統(tǒng)恢復力穩(wěn)定域的臨界值，反映耕地系統(tǒng)在一段時間內(nèi)經(jīng)歷逐漸的變化并保持穩(wěn)定的水平。以2006年耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)最小值為起始閾值，最大值為結束閾值，以0.01為循環(huán)步長設置假設閾值，以此篩選2006—2013年、2013—2019年兩兩配對的樣本對（2006年耕地恢復力指數(shù)≤假設閾值）。同步開展2006—2013年、2013—2019年兩兩配對樣本對Wilcoxon符號秩檢驗和符號檢驗并分析是否出現(xiàn)P值跳躍關鍵點（P≥0.05到P＜0.05變化），由此判斷種植類型變化后配對樣本對的耕地系統(tǒng)韌性是否產(chǎn)生變化。如果兩兩配對樣本對Wilcoxon符號秩檢驗和符號檢驗出現(xiàn)P值跳躍關鍵點，則種植類型變化后對應樣本對的耕地系統(tǒng)恢復力發(fā)生穩(wěn)定態(tài)躍遷，耕地系統(tǒng)經(jīng)歷韌性變形、塑性變形或非穩(wěn)定態(tài)變形等階段；如果沒有出現(xiàn)P值跳躍關鍵點，則種植類型變化后耕地系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定。最后根據(jù)P值跳躍關鍵點對應的2006年耕地恢復力指數(shù)作為種植類型變化對耕地系統(tǒng)韌性影響的關鍵閾值。

5 結果與討論

5.1 種植類型變化后耕地系統(tǒng)恢復力的動態(tài)變化

耕地系統(tǒng)不是一成不變的靜態(tài)系統(tǒng)。2006—2019年耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)的平均變化率為-10.97%，變化率范圍為-27.42%～1.61%。第一階段（2006—2013年）松陽縣耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)顯著下降（-22.65%～11.75%），平均變化率為-5.92%。第二階段（2013—2019年），松陽縣耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)變化率趨于平緩（-12.53%～4.19%），平均變化率-3.85%（圖4）。

圖4 種植類型變化后耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)的變化Fig.4 The change of the resilience indexes of cultivated land system under planting changes

對2006—2013年、2013—2019年和2006—2019年137對樣本進行Wilcoxon符號秩檢驗和符號檢驗，顯著性水平均為0.000，即種植類型變化前后耕地系統(tǒng)恢復力差異顯著（表3）。其中2006—2013年、2006—2019年分別有119個、135個配對樣本的耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)顯著下降。第一階段（2006—2013年）耕地系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，恢復力指數(shù)顯著下降。第二階段（2013—2019年）耕地系統(tǒng)恢復力變化趨緩。結果表明，種植類型變化后耕地系統(tǒng)恢復力的變化具有典型的階段性，這與羅必良等[23]研究得到的農(nóng)業(yè)種植類型調(diào)整導致的“非糧化”具有階段性的特征相一致。

表3 2006年、2013年和2019年配對樣本W(wǎng)ilcoxon符號秩檢驗和符號檢驗顯著性分析Tab.3 Significance analysis of paired samples by the use of Wilcoxon signed rank test and signed test in 2006, 2013 and 2019

5.2 種植類型變化后耕地系統(tǒng)韌性的關鍵閾值

以2006年松陽縣耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)（0.68～0.74）為基礎篩選2006—2013年配對樣本對（S1樣本對），其Wilcoxon符號秩檢驗不顯著（P＞0.05）。這個階段種植類型變化對耕地系統(tǒng)恢復力（S1樣本對）的壓力累積不超過系統(tǒng)自身的調(diào)整和恢復能力，可通過耕地系統(tǒng)的自我修復不斷調(diào)節(jié)，保持系統(tǒng)內(nèi)在秩序的良好運行（AB韌性階段）。耕地系統(tǒng)（S1樣本對）不突破恢復臨界點B（2006年耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)=0.74），能較快恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，但不一定能回到最高值、也不一定與擾動前完全一致（圖5）。

圖5 種植類型變化后耕地系統(tǒng)韌性變化的Wilcoxon符號秩檢驗P值分布圖Fig.5 Maps of P-value of Wilcoxon-test of the resilience of cultivated land system under planting changes

以2006年松陽縣耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)（0.74～0.75）為基礎篩選2006—2013年配對樣本（S2樣本對），其Wilcoxon符號秩檢驗顯著（P＜0.05），S2樣本對在種植類型變化前后耕地系統(tǒng)恢復力發(fā)生顯著性變化（BC塑性變形階段）。這個階段種植類型變化對耕地系統(tǒng)（S2樣本對）恢復力的壓力累積超過系統(tǒng)自身的恢復極限，耕地系統(tǒng)由韌性變形階段（恢復臨界點B）轉入塑性變形階段（韌性突破點C，2006年耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)為0.75）。該階段是韌性變形階段的延伸，性能降低，可能出現(xiàn)階段性的生產(chǎn)力下降等狀態(tài)，但此時耕地系統(tǒng)（S2樣本對）塑性變形狀態(tài)不穩(wěn)定，人工的干預能促使耕地系統(tǒng)重新回歸正常運轉（韌性狀態(tài)）。

以2006年松陽縣耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)（≥0.75）為基礎篩選2006—2013年配對樣本（S3樣本對），其Wilcoxon符號秩檢驗顯著（P＜0.05），在種植類型變化前后耕地系統(tǒng)（S3樣本對）恢復力發(fā)生顯著變化，超出自身限度（韌性突破點C），耕地系統(tǒng)反作用力不足逐漸退化，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)（非穩(wěn)定態(tài)變形階段）。即扦插茶葉種植7年左右耕地系統(tǒng)將逐漸處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，應在7年左右適時退出茶葉種植，復耕后通過人工干預促使耕地系統(tǒng)重新回歸正常運轉。

2013—2019年S1、S2、S3樣本對的Wilcoxon符號秩檢驗均顯著（P＜0.05），即2013—2019年S1、S2、S3樣本對在種植類型發(fā)生變化后耕地系統(tǒng)處于非穩(wěn)定態(tài)變形階段（圖5，表4）。

表4 2006—2019年耕地種植類型變化后耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)Wilcoxon符號秩檢驗結果Tab.4 Results of Wilcoxon signed rank test of the resilience index changes of cultivated land system under planting changes from 2006 to 2019

5.3 種植類型調(diào)整后影響耕地系統(tǒng)韌性的關鍵少數(shù)指標

根據(jù)非參數(shù)檢驗的P值分析，2006年恢復力指數(shù)0.74是耕地系統(tǒng)在2006—2013年可恢復能復耕的關鍵閾值，以此為參考點將2013年137個配對樣本標記為耕地系統(tǒng)韌性和耕地系統(tǒng)非韌性狀態(tài)。耕地種植茶葉后影響耕地系統(tǒng)韌性的關鍵少數(shù)變量涉及土壤pH值、景觀指數(shù)、灌溉與排水能力等，主要受自然與人類活動因素的雙重影響，這與蘇浩[24]提出的結論相一致。

種植類型變化后土壤物理、化學特性的變化影響耕地系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和產(chǎn)出水平，耕地系統(tǒng)的適應干擾—穩(wěn)定產(chǎn)出的能力發(fā)生變化。如松陽縣自然土壤pH值約為5.5～6.0，種植茶葉后pH值約為4.5，茶葉種植給當?shù)貛砹送寥浪峄娘L險，種植類型變化后土壤pH值平均降低1～2個單位，如赤壽鄉(xiāng)、葉村鄉(xiāng)、望松鄉(xiāng)、三都鄉(xiāng)、象溪鎮(zhèn)土壤中交換性酸顯著增加；種植類型變化后耕地系統(tǒng)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性發(fā)生改變，使得耕地系統(tǒng)適應干擾—高效利用資源的能力發(fā)生變化。如不合理的溝渠建設、交通運輸線路、灌溉工程以及輔助工程的修建等，破壞耕地系統(tǒng)原有的自然景觀格局，導致景觀破碎度過高，影響耕地系統(tǒng)的環(huán)境協(xié)調(diào)性[19,25-26]；種植類型變化后耕地系統(tǒng)的田間管理能力發(fā)生一定的改變，使得耕地系統(tǒng)抵抗干擾—科學管理能力發(fā)生變化。如茶葉種植的灌排技術較為成熟，灌排渠、田間道路基礎設施較為完備，科學的工程利用技術合理的調(diào)控生長環(huán)境（四都鄉(xiāng)、西屏鎮(zhèn)、望松鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)措施不完善，部分茶園排水能力較差）；政府給予有機肥施用補貼，農(nóng)戶在茶葉種植過程中施餅肥，科學健康施肥的推廣使得化肥施用量下降明顯。其中，2006年種植水稻的化肥施用量340 kg/hm2，2013年改種茶葉后化肥施用量362.3 kg/hm2，2019年茶葉的化肥施用量是301.25 kg/hm2。

本文中耕層厚度不是耕地系統(tǒng)韌性變化的關鍵少數(shù)變量，主要是因為種植類型變化前后耕層厚度這一指標沒有發(fā)生顯著變化，可能是由于茶樹第一次翻耕15～20 cm，第二次翻耕40 cm，整個過程茶樹根系并未深入到犁底層（土層下45 cm），耕作層沒有被破壞。

5.4 種植類型變化下耕地系統(tǒng)韌性的適應性治理政策

（1）“非糧化”治理與藏糧于地協(xié)同推進：合理管控“非糧化”，監(jiān)測監(jiān)管保持系統(tǒng)韌性。在保證耕地質(zhì)量、保障糧食供應的前提下分類協(xié)調(diào)糧食作物與經(jīng)濟作物種植，協(xié)同推進耕地“非糧化”治理與“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略。建議優(yōu)先治理已達到或即將達到耕地系統(tǒng)恢復臨界點（0.74）的存量”非糧化”耕地，加強該部分耕地的監(jiān)測監(jiān)管及預警，避免耕地系統(tǒng)惡化進入穩(wěn)固不可逆轉的塑性狀態(tài)。

（2）剛性管制與韌性調(diào)控相結合[27]：適應性治理“非糧化”，協(xié)調(diào)糧食生產(chǎn)與農(nóng)民增收關系。當耕地系統(tǒng)恢復力大于韌性突破點0.75時，耕地系統(tǒng)由簡單的數(shù)量變化轉化為質(zhì)的突變，不再恢復到原有的平衡點。建議對已達到或超過耕地系統(tǒng)恢復臨界點（0.74）但尚未達到耕地系統(tǒng)韌性突破點（0.75）的存量“非糧化”耕地及時開展復耕。本文中扦插茶葉復耕應在種植7年左右，可以有效避免不切實際的硬性時限要求，并保證農(nóng)戶能及時退出茶葉種植，快速恢復糧食生產(chǎn)。通過實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，扦插茶葉對復耕糧食作物影響不大，鏟除茶樹清理根系即可種植水稻；種植水稻兩年后土壤pH值恢復原狀，復耕糧食作物產(chǎn)能達到正常水平；總體復耕成本不高，人工費每畝需要3 000元左右，茶葉賠償5 000～20 000元；修復時間較短，1～2年即可實現(xiàn)原耕地的正常糧食生產(chǎn)能力。

6 結論與展望

本文將耕地系統(tǒng)看做一個由四維向量構成的虛擬體，由若干個狀態(tài)點構成耕地系統(tǒng)恢復力的穩(wěn)定態(tài)曲面。種植類型發(fā)生變化時，耕地系統(tǒng)在自身調(diào)節(jié)和恢復能力的反作用下，可能處于相對穩(wěn)定、韌性變形、塑性變形以及非穩(wěn)定狀態(tài)的變化。構建的基于耕地系統(tǒng)恢復力指數(shù)的韌性變化理論框架拓寬了耕地系統(tǒng)變化研究的視野，具有一定的創(chuàng)新性。提出的基于Wilcoxon符號秩檢驗和符號檢驗P值判斷恢復力指數(shù)出現(xiàn)跳躍的關鍵點（P≥0.05到P＜0.05），由此選擇韌性變化的關鍵閾值，突破了傳統(tǒng)定性研究的局限。本文較準確地反映耕地系統(tǒng)變化的全過程，并揭示存量“非糧化”剛性管制與彈性調(diào)控的關鍵時間（7年左右）及關鍵閾值（韌性突破點0.75），最大限度地提升經(jīng)濟作物和糧食作物生產(chǎn)的協(xié)同性，有利于實現(xiàn)對存量“非糧化”耕地的差異性管控。

但本文只分析了耕地種植茶葉這一單個種植類型變化對耕地社會生態(tài)系統(tǒng)韌性的影響，且現(xiàn)有的耕地社會—生態(tài)系統(tǒng)面對擾動時系統(tǒng)的變化只是單一的縣級尺度；人文因素如農(nóng)戶土地利用行為、政策及耕作制度仍未考慮；缺乏關鍵因子交互作用對耕地系統(tǒng)韌性變化的影響程度分析；如何深入分析多種種植類型改變帶來的擾動影響、不同時空尺度及尺度問題下的不同層次之間的相互關系都是未來需要重點研究的問題。