王立業(yè), 師春春, 張文信, 劉艷芳, 劉耀林,3, 關(guān) 梅

(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 武漢 430079; 2.山東省國土空間規(guī)劃院, 濟南 250014; 3.武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點實驗室, 武漢 430079)

耕地一直是維持人類社會生存和發(fā)展的重要生產(chǎn)資料，是保證糧食安全的基礎(chǔ)，耕地數(shù)量的多少、質(zhì)量的高低關(guān)系著我國的國家安全與社會的和諧穩(wěn)定，是社會主義和諧社會建設(shè)不可或缺的一環(huán)，也是實現(xiàn)共同富裕的重要組成部分。耕地資源具有稀缺性，隨著城市化的加快以及人口增長，耕地面臨著來自多方面的壓力，人地矛盾更加凸顯[1]。一方面建設(shè)用地的不斷擴張占用了大量的耕地，造成了耕地數(shù)量的下降[2]，同時建設(shè)用地周邊的耕地，具有較高的生產(chǎn)力，一般來講，建設(shè)用地擴張模式較多的是蔓延式(攤大餅式)擴張[2]，通過轉(zhuǎn)變其周邊的高生產(chǎn)力的耕地來達(dá)到面積增加的目的，因此建設(shè)用地擴張導(dǎo)致耕地總體質(zhì)量的降低[3]；另一方面，城市化帶來了社會經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增長、飲食結(jié)構(gòu)提升，進一步擴大了人們對糧食的需求[4]。同時，根據(jù)已發(fā)表的相關(guān)數(shù)據(jù)得知，2017年我國約有2.6×105km2的耕地已經(jīng)受到農(nóng)藥或重金屬污染，因此，耕地生態(tài)安全問題受到國家和社會的廣泛關(guān)注。

作為分布最多、最廣的人造地類，耕地生態(tài)安全成為學(xué)術(shù)界十分重要的議題。國外學(xué)者有關(guān)于耕地生態(tài)安全的研究，一般主要是從土地利用變化的角度，對耕地的生態(tài)安全的威脅[5]，耕地擴張或耕地集約化利用對氣候[6]、土壤[7]、生物多樣性[8]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[9]、自然棲息地流失等[10]。如Zabel等[8]對全球2030年的耕地擴張和集約利用進行了預(yù)測，并分析了耕地的未來利用對生物多樣性的影響；Nzabarinda等[11]評估了非洲各國耕地集約利用對自然植被的影響程度；Ngoma等[12]對贊比亞的耕地利用所導(dǎo)致的森林退化問題進行了討論。國內(nèi)學(xué)者主要從關(guān)注單一方面的因素對耕地生態(tài)安全產(chǎn)生影響發(fā)展到關(guān)注綜合因素對耕地生態(tài)安全的影響。單一方面的因素包括耕地數(shù)量[13]、質(zhì)量[14]、生態(tài)等[15]因素的改變分析耕地安全狀況，耕地綜合安全的關(guān)注點在于耕地資源的綜合評價[16]、耕地系統(tǒng)的整體安全評估[17]以及有關(guān)驅(qū)動機制等[18]方面，如匡麗花等[17]從資源稟賦、經(jīng)濟發(fā)展、社會因素、本底質(zhì)量、耕作條件、自然因素、環(huán)境因素、其他8個方面對整個耕地系統(tǒng)的安全狀況做出了評估；李楠等[16]基于突變計數(shù)法評價了遼寧省的耕地資源安全狀況。又如文高輝等[19]基于DPSIR與TOPSIS模型討論了洞庭湖地區(qū)的耕地生態(tài)安全；袁零等[20]以甘肅省環(huán)縣為例分析了生態(tài)退化區(qū)的耕地生態(tài)安全狀況。學(xué)者們也采用了不同的方法和指標(biāo)體系來評價耕地生態(tài)安全，主要包括加權(quán)分析法[21]、熵值法[22]、生態(tài)足跡模型[23]、隨機森林模型[24]、TOPSIS模型[17]、物元分析法等[25]。

2021年8月25日，第三次全國國土調(diào)查(簡稱“三調(diào)”)數(shù)據(jù)公布，全國耕地數(shù)量達(dá)1.278 6×106km2，比第二次全國土地調(diào)查(簡稱“二調(diào)”)時1.353 8×106km2略有降低。“三調(diào)”數(shù)據(jù)公布后，除耕地數(shù)量變化外，2019年耕地生態(tài)安全的情況如何？相比較2009年有哪些變化？影響耕地生態(tài)安全的障礙因子是否出現(xiàn)變化？這些關(guān)鍵問題有待解決。因此，借鑒前人研究，以農(nóng)業(yè)大省——山東省為例，基于“三調(diào)”和“二調(diào)”數(shù)據(jù)，結(jié)合PSR模型，構(gòu)建指標(biāo)體系，系統(tǒng)地評估山東省2009—2019年的耕地生態(tài)安全變化情況，同時利用障礙度模型，對影響山東省耕地生態(tài)安全的障礙因子進行識別，以期為山東省耕地的合理利用、耕地生態(tài)安全的保障和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

山東省位于北緯34°22.9′—38°24.01′，東經(jīng)114°47.5′—122°42.3′，華北平原東部、黃河下游，半島地區(qū)北靠渤海、東臨黃海，內(nèi)陸地區(qū)自南而北分別與江蘇省、安徽省、河南省和河北省接壤。山東省地勢呈現(xiàn)出“一中多極”的分布格局：“一中”是指山東省中部丘陵地區(qū)，“多極”是指東北部、東南部、東部分布的部分山地與丘陵，山地、丘陵和平原在省內(nèi)占比分別達(dá)到15.5%，13.2%，55%。山東省是我國著名的農(nóng)業(yè)大省，根據(jù)第三次國土調(diào)查數(shù)據(jù)，山東省耕地面積為6.462×106hm2，占土地總面積的40.87%，2020年農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值達(dá)10 190.6億元，成為全國第一個農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值突破萬億的省級行政區(qū)，連讀多年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值位于全國第一，耕地的作用在山東省顯得尤為重要。生態(tài)安全是國家或區(qū)域安全的重要組成部分，是一個區(qū)域生態(tài)水平的重要表征，是人類能夠生存、發(fā)展的必要條件，在耕地分布如此廣泛的山東省，耕地生態(tài)安全是山東省生態(tài)安全的重要組成部分。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所需數(shù)據(jù)主要包括兩類：山東省土地利用數(shù)據(jù)與社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)為山東省第三次國土調(diào)查和第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)，為矢量數(shù)據(jù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自《2020年山東省統(tǒng)計年鑒》以及各市、縣2020年統(tǒng)計年鑒。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

科學(xué)的評價指標(biāo)體系是耕地生態(tài)安全評價的基礎(chǔ)，是評價結(jié)果是否準(zhǔn)確、可靠、科學(xué)的先決條件[17]。不同區(qū)域具有不同的自然資源，其對于土地的利用水平和方式與其自然環(huán)境和社會經(jīng)濟的發(fā)展態(tài)勢具有較強的相關(guān)性，因此，耕地生態(tài)安全是一個相對的概念，反映區(qū)域內(nèi)耕地生態(tài)相對安全的程度。指標(biāo)的選取要具有針對性，要結(jié)合研究區(qū)的特點，既要體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)耕地生態(tài)的現(xiàn)狀，又要具有前瞻性，體現(xiàn)未來耕地生態(tài)的發(fā)展，同時要表征社會經(jīng)濟發(fā)展對其的影響過程[20]。當(dāng)前，對于土地生態(tài)安全的評價模型層出不窮，自聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(United Nations Environment Programme，UNEP)和經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Co-operation and Development，OECD)提出“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(Pressure-State-Response，PSR)模型以來，因其邏輯清晰、綜合性強、操作簡單等特性，同時能夠融入人與環(huán)境之間的交互，被廣泛的作為指標(biāo)選取的框架[19-21]。

運用PSR模型構(gòu)建耕地生態(tài)安全評價的基本框架是：耕地生態(tài)環(huán)境由于人類活動對其施加的影響而發(fā)生了一定變化，表征為壓力(P)，壓力的來源有人口增長、耕地數(shù)量減少、社會發(fā)展等；耕地作為一種自然資源，其本身具有一定的狀態(tài)(S)，其狀態(tài)可以從產(chǎn)出、面積、質(zhì)量等方面來進行識別；對耕地施加影響后，耕地為減輕其受到的壓力和影響會做出一定的變化，人類社會會識別或感受到這種變化，同時會針對這種變化做出一定的改變，成為響應(yīng)(R)，響應(yīng)主要來源于人類的政策，例如加大農(nóng)用投資、耕地投入、改善耕地環(huán)境等[19,21,25]。壓力、狀態(tài)、響應(yīng)三者相互促進、相輔相成，如當(dāng)耕地生態(tài)壓力增加時，會影響改變耕地生態(tài)狀態(tài)，而耕地生態(tài)狀態(tài)的改變會促進人們對于耕地生態(tài)的響應(yīng)，即采取措施、行動來緩解耕地生態(tài)壓力、改善耕地狀態(tài)；耕地生態(tài)狀態(tài)的改善和響應(yīng)政策的提出使得耕地又能夠承擔(dān)更大的生態(tài)壓力，促進人口增長和社會發(fā)展。

以前人的研究成果為基礎(chǔ)，基于PSR模型，遵循評價指標(biāo)選取的全面性、科學(xué)性和可操作性的基礎(chǔ)上，把生態(tài)安全的主要的構(gòu)成要素作為出發(fā)點，構(gòu)建耕地生態(tài)安全評價的指標(biāo)體系(表1)。

表1 山東省耕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

壓力(P)表征的是人類活動或社會經(jīng)濟發(fā)展對耕地生態(tài)安全產(chǎn)生的直接影響。選擇城市化水平來反映城鎮(zhèn)人口和經(jīng)濟活動對耕地減少的壓力，選擇二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重表征區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和勞動人口比重對于耕地過度開墾或者勞動力減少的壓力，選擇廢水排放量、單位耕地化肥超出閾值量以及25°以上耕地面積比例作為外界環(huán)境對于耕地生態(tài)環(huán)境壓力[17]。

狀態(tài)(S)是指在目前耕地生態(tài)安全的現(xiàn)狀。從糧食作物單位面積產(chǎn)量、農(nóng)村居民人均可支配收入、單位耕地農(nóng)業(yè)用水總量、耕地連片度、耕地平均海拔、復(fù)種指數(shù)以及全年日照時數(shù)7個指標(biāo)來衡量耕地資源的利用現(xiàn)狀，即耕地生態(tài)狀態(tài)[1,16]。

響應(yīng)(R)是指人類為了耕地生態(tài)安全的實現(xiàn)，所采取的措施與政策。從人類對于耕地灌溉、農(nóng)業(yè)機械投入、固體廢棄物、生活垃圾4個方面選取與之相對應(yīng)的4個指標(biāo)表示人類對維持耕地生態(tài)安全所進行的調(diào)整，指標(biāo)分別為：有效灌溉面積比重增幅、單位耕地農(nóng)業(yè)機械動力增幅、工業(yè)固體廢物綜合利用率增幅、生活垃圾無害化處理率增幅[18-20]。

2.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于各指標(biāo)所衡量的方面和角度存在差異，需要消除各個指標(biāo)之間的量綱、數(shù)量級的影響，同時指標(biāo)之間正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)對于研究問題的影響也存在差異，因此，采用標(biāo)準(zhǔn)差法對指標(biāo)值做標(biāo)準(zhǔn)化，見公式(1)：

(1)

2.3 指標(biāo)權(quán)重確定

由于指標(biāo)體系中各指標(biāo)所涉及的方面較廣，不同指標(biāo)對生態(tài)安全水平變化的敏感度不同，因此為了能夠準(zhǔn)確評估山東省耕地生態(tài)安全水平，需要科學(xué)地確定各指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重[16,19]。變異系數(shù)法(Coefficient of variation method，CVM)具有可觀性強、操作簡單等優(yōu)點，不受決策者主觀意識的影響[26]。CVM是根據(jù)各個指標(biāo)在所有被評價對象上數(shù)值的變異程度大小來對其賦權(quán)。變異包括橫向和縱向兩方面內(nèi)容，即時間序列數(shù)據(jù)和截面數(shù)據(jù)均可作為確定權(quán)重依據(jù)。CVM對指標(biāo)權(quán)重賦值原理主要是：對于數(shù)值變異程度大的指標(biāo)，說明其不穩(wěn)定性較大，給予較大的權(quán)重，反之則賦予較小的權(quán)重。CVM的計算公式如下：

(2)

(3)

式中:Wj為指標(biāo)j的權(quán)重;Vj為指標(biāo)j的變異系數(shù)。

2.4 耕地生態(tài)安全評價計算

本文中，耕地生態(tài)安全評價涉及到兩個方面的評價，一是壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個子系統(tǒng)的綜合評價，二是耕地生態(tài)安全的綜合評價。因此兩者計算方式略有不同。

3個子系統(tǒng)的綜合評價方式如下：

(4)

式中:Fn為子系統(tǒng)的綜合得分分值(壓力、狀態(tài)、響應(yīng));m為該子系統(tǒng)所具有的指標(biāo)個數(shù);Wj，Mij的含義如上文所示。

耕地生態(tài)安全的綜合評價得分的計算方式如公式(5)所示。

(5)

2.5 耕地生態(tài)安全障礙因子分析

障礙度模型是基于綜合評價模型的基礎(chǔ)上，是對事物或目標(biāo)造成影響的障礙因子進行診斷的數(shù)學(xué)模型[17,19]?；诰C合評價模型的結(jié)果利用障礙度模型診斷并發(fā)現(xiàn)對耕地生態(tài)安全影響的主要障礙因子，從而可以科學(xué)地、有針對性地提出改進策略，進而達(dá)到提高耕地生態(tài)安全的作用。障礙度的分析主要根據(jù)因子貢獻度、指標(biāo)和子系統(tǒng)3個方面進行判斷，其計算公式如下：

Fij=∑Pij

(6)

(7)

式中:Fij為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個子系統(tǒng)對耕地生態(tài)安全的障礙度;Pij為單項指標(biāo)對該年份耕地生態(tài)安全的障礙度;Jij=1-Mij為指標(biāo)偏離度;Ij為因子貢獻度,即其權(quán)重。

3 研究結(jié)果

3.1 山東省耕地生態(tài)安全指數(shù)演變

從圖1可以看出，2009—2019年山東省耕地生態(tài)安全指數(shù)略有下降，由0.27降至0.14，下降幅度為48%，說明山東省整體耕地生態(tài)安全水平狀況一定程度上有所惡化。從各子系統(tǒng)指數(shù)變化來看，山東省壓力等級指數(shù)上升，說明耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力有所減弱。狀態(tài)等級指數(shù)在2009—2019年下降，說明在此期間耕地的生態(tài)狀態(tài)惡化。響應(yīng)等級指數(shù)在2009—2019年由0.10降至0.02，說明該段時期山東省在耕地保護方面有所松懈，沒有發(fā)揮響應(yīng)政策應(yīng)有的作用，進而影響了山東省耕地生態(tài)狀態(tài)。

圖1 耕地生態(tài)安全壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)、響應(yīng)指數(shù)和綜合指數(shù)的變化

3.2 山東省耕地生態(tài)安全指數(shù)時空演變格局

3.2.1 耕地生態(tài)安全壓力指數(shù)時空演變格局 由表2可知，2009—2019年山東省多數(shù)城市的耕地生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)提高，其中威海市、棗莊市、淄博市和青島市的壓力指數(shù)增幅較大，通過觀察壓力指標(biāo)變化值，發(fā)現(xiàn)上述4個城市在2009—2019年耕地化肥施用量均大幅減少，因此耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力有明顯的降低。此外，有8個地級市的壓力指數(shù)降低，說明在2009—2019年這8個城市的耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力提升，耕地生態(tài)安全保護難度加大，壓力指數(shù)降幅較大的地區(qū)有菏澤市和東營市。從地區(qū)差異角度來看，2019年各市壓力等級指數(shù)方差和極差比起2009年均增加，反映出全省各地區(qū)之間面臨的耕地保護壓力差異性有所擴大。

表2 2009-2019年山東省各市耕地壓力子系統(tǒng)指數(shù)結(jié)果

3.2.2 耕地生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)時空演變格局 由表3可知，2009—2019年山東省各市狀態(tài)等級指數(shù)極差和方差基本保持穩(wěn)定，說明全省各地區(qū)之間耕地生態(tài)系統(tǒng)安全狀況差異基本保持原狀。具體城市來看，日照、臨沂、聊城、濱州和菏澤市狀態(tài)等級指數(shù)不斷增加，說明其耕地生態(tài)安全狀況越來越好；而濟南、煙臺、濰坊的狀態(tài)等級指數(shù)不斷降低，其耕地生態(tài)安全狀況堪憂，需要進一步改善。

由表3可知，2009—2019年山東省多數(shù)城市的耕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)提高，其中日照市、煙臺市的狀態(tài)指數(shù)增幅較大，通過觀察狀態(tài)指標(biāo)變化值，發(fā)現(xiàn)這兩個地區(qū)在2009—2019年耕地復(fù)種指數(shù)、農(nóng)民人均可支配收入均有大幅提高，因此耕地生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)明顯得到改善。此外，有8個地級市的狀態(tài)指數(shù)降低，說明在2009—2019年這8個城市的耕地生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)有所惡化，需要采取措施進一步改善。其中，狀態(tài)指數(shù)降幅較大的地區(qū)有濟南市、泰安市、青島市和淄博市。從地區(qū)差異角度來看，2019年各市狀態(tài)等級指數(shù)方差和極差比起2009年均減小，反映出全省各地區(qū)的耕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的差異呈縮小趨勢。

表3 2009-2019年山東省各市耕地狀態(tài)子系統(tǒng)指數(shù)結(jié)果

3.2.3 耕地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)時空演變格局 由表4可知，2009—2019年山東省多數(shù)城市的耕地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)指數(shù)有所提高，其中德州市、濟寧市和菏澤市的響應(yīng)指數(shù)增幅較大，通過觀察響應(yīng)指標(biāo)變化值，發(fā)現(xiàn)上述地區(qū)在2009—2019年單位耕地農(nóng)業(yè)機械動力均大幅提高，因此耕地生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)程度提高。此外，有8個地級市的響應(yīng)指數(shù)降低，說明在2009—2019年這些地區(qū)對保護耕地生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)措施沒有發(fā)揮相應(yīng)的作用，還有較大提升空間。其中，響應(yīng)指數(shù)降幅較大的地區(qū)有棗莊市、濰坊市和煙臺市。從地區(qū)差異角度來看，2019年各市響應(yīng)等級指數(shù)方差和極差比起2009年均減小，反映出全省各地區(qū)的對保護耕地生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)的差異呈縮小趨勢。

表4 2009-2019年山東省各市耕地響應(yīng)子系統(tǒng)指數(shù)結(jié)果

3.2.4 耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)時空演變格局 從表5可以看出，2009—2019年山東省地市間耕地生態(tài)安全水平指數(shù)極差由0.545 0增至0.933 4，方差由0.027 8增至0.045 0，表明該段時期各地市間耕地生態(tài)系統(tǒng)安全狀況內(nèi)部差異逐漸擴大，存在兩極分化趨勢。根據(jù)研究區(qū)域的地域特點，按照耕地生態(tài)安全在2009—2019年的變化率(Q)進行分類，將山東省各市分為5大類，即快速下降區(qū)(Q<-20%)、慢速下降區(qū)(-20%≤Q<-5%)、基本穩(wěn)定區(qū)(-5%≤Q≤5%)、慢速上升區(qū)(5%20%)。從圖2可以看出，2009—2019年山東省耕地生態(tài)安全空間格局變化較大，全省16個地級市有2個為耕地生態(tài)安全指數(shù)快速下降區(qū)，即東營市和菏澤市，此外還有2個快速上升區(qū)即威海市和日照市。從所選指標(biāo)探究耕地生態(tài)安全指數(shù)下降的原因，發(fā)現(xiàn)東營和菏澤在2009—2019年，廢水排放量增加以及工業(yè)固體廢物綜合利用率增幅、生活垃圾無害化處理率增幅降低。由此推測，隨著全省的工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展，產(chǎn)生的廢水、固體廢物和生活垃圾均大幅增加，其利用率和處理率不高，導(dǎo)致自然資源被污染、浪費，耕地生態(tài)平衡狀態(tài)遭破壞。觀察威海市和日照市的各項指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)單位耕地農(nóng)業(yè)機械動力增幅有所增加，說明兩市對于農(nóng)業(yè)的扶持政策發(fā)揮了作用，其耕地空間結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，農(nóng)民的耕作條件也更好，均有利于耕地生態(tài)安全的加強。

表5 2009-2019年山東省各市耕地生態(tài)安全水平指數(shù)結(jié)果

圖2 2009-2019年山東省各市耕地生態(tài)安全時空變化格局

3.3 山東省耕地生態(tài)安全障礙因子分析

3.3.1 準(zhǔn)則層障礙因子分析 由圖3可知，2009年山東省首位障礙度為狀態(tài)障礙度，2019年轉(zhuǎn)為壓力障礙度，2009—2019年，壓力障礙度和響應(yīng)障礙度均有所增加，狀態(tài)障礙度下降，山東省耕地資源面臨的生態(tài)壓力增強成為制約全省耕地生態(tài)安全水平提升的關(guān)鍵因素，耕地生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)對生態(tài)安全水平的障礙逐漸較少，響應(yīng)障礙度略有增加，反映出10 a來山東省耕地生態(tài)安全狀態(tài)有所改善，但仍需要采取有效的耕地生態(tài)保護措施和增加耕地生態(tài)保護投入，全省耕地生態(tài)安全水平仍有較高提升空間。

圖3 2009-2019年山東省耕地生態(tài)安全水平障礙因子均值變化

由表6可知，2009—2019年以壓力為首位障礙度的城市由8座增加至12座，以狀態(tài)為首位障礙度的城市由8座減少至4座，沒有以響應(yīng)為首位障礙度的城市。濟南、青島、淄博、煙臺、濰坊、濟寧、德州在2009—2019年壓力障礙度一直都是首位障礙度，說明上述地區(qū)應(yīng)更加重視減輕耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的社會經(jīng)濟壓力和自然條件壓力。威海、日照、臨沂在2009—2019年狀態(tài)障礙度一直都是制約本地耕地生態(tài)安全水平的首位障礙度，反映了其耕地安全狀態(tài)有一定提升空間。

表6 2009-2019年山東省各市首位障礙因子分布情況

3.3.2 指標(biāo)層障礙因子分析 運用公式(7)計算2009—2019年指標(biāo)層障礙度，由于指標(biāo)較多，在此選取前7個障礙度較大的指標(biāo)為主要障礙因子(累計障礙度超過69%)，結(jié)果見表7?？梢园l(fā)現(xiàn)，二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重(C3)、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(C2)、農(nóng)村居民人均可支配收入(C8)、耕地平均海拔(C11)和復(fù)種指數(shù)(C12)均為不止一個年份的主要障礙因子。其中，2009年、2019年的首要障礙因子都是二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重。

表7 2009-2019年山東省主要障礙因子障礙度

(1) 2009—2019年，二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重的障礙度從13.90%增至25.09%，說明該因子對山東省耕地生態(tài)安全的制約程度有所增加。據(jù)此推測，隨著全省經(jīng)濟發(fā)展，由于二三產(chǎn)業(yè)的收入更高，人們在選擇就業(yè)方向時更偏向于二三產(chǎn)業(yè)的工作，導(dǎo)致務(wù)農(nóng)人數(shù)減少，耕地缺乏勞動力耕作和打理，因此二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重逐漸成為制約山東省耕地生態(tài)安全水平的首要原因。

(2) 2009—2019年，二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的障礙度從12.35%降至9.68%，說明該因子對山東省耕地生態(tài)系統(tǒng)安全的制約程度有所減弱。隨著農(nóng)村工業(yè)化和鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，工業(yè)用地和建設(shè)用地大量增加，耕地的供給和需求矛盾尖銳，嚴(yán)重影響了耕地資源可持續(xù)發(fā)展，制約了耕地生態(tài)安全的改善。雖然10 a間其制約程度逐漸減弱，但仍有較高提升空間，需要對二三產(chǎn)業(yè)侵占耕地現(xiàn)象進行進一步整治。

(3) 2009—2019年，農(nóng)村居民人均可支配收入的障礙度從12.56%降至6.79%。10 a間，隨著山東省經(jīng)濟發(fā)展，農(nóng)村居民人均可支配收入大幅提高，從2009年的6 119元增至2019年的18 753元，農(nóng)民生活水平有了明顯提高。同時，由于山東省政府一系列農(nóng)業(yè)補貼政策的實施，鼓勵享受補貼的農(nóng)民做到不撂荒、地力不下降、不露天焚燒等，推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進綠色發(fā)展，增加農(nóng)民收入，因此收入對耕地生態(tài)安全的制約逐漸減弱。

(4) 2009—2019年，耕地平均海拔的障礙度從8.21%降至6.81%。10 a間，山東省耕地平均海拔由74.02 m降至66.76 m，一部分耕地轉(zhuǎn)移至海拔較低的地方，地勢變得平坦開闊，更有利于耕種，因此海拔對耕地生態(tài)安全的制約逐漸減弱。

(5) 2009—2019年，復(fù)種指數(shù)的障礙度從6.69%降至6.33%。10 a間，山東省大力推進高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，節(jié)約集約利用耕地，耕地復(fù)種指數(shù)由0.94增至1.46，土地利用結(jié)構(gòu)得到有效改善。因此復(fù)種指數(shù)對耕地生態(tài)安全的制約有所減弱。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié) 論

(1) 2009—2019年，山東省耕地生態(tài)安全總體上呈現(xiàn)出下降的態(tài)勢。壓力、狀態(tài)、響應(yīng)子系統(tǒng)的具體表現(xiàn)為耕地生態(tài)壓力增加，生態(tài)狀態(tài)下降，響應(yīng)水平降低。城市化水平、二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重是制約山東省耕地生態(tài)安全的重要原因。

(2) 山東省不同地級市耕地生態(tài)安全狀態(tài)變化特征存在差異。16個地級市中有12個地級市位于基本穩(wěn)定區(qū)、慢速上升區(qū)與慢速下降區(qū)，僅有2個地級市位于快速上升區(qū)，分別為威海和日照，說明農(nóng)業(yè)扶持政策有較大成效，單位耕地農(nóng)業(yè)機械動力增幅兩市均有所增加，同時有2個地級市位于快速下降區(qū)，分別東營和菏澤，這兩市主要是由于廢水排放量增加以及工業(yè)固體廢物綜合利用率增幅、生活垃圾無害化處理率增幅降低等問題所導(dǎo)致耕地生態(tài)安全出現(xiàn)較大幅度下降。

(3) 不同年份影響山東省耕地生態(tài)安全的準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的障礙因子存在差異。從準(zhǔn)則層來看，2009山東省的首位障礙度為狀態(tài)，2019年轉(zhuǎn)為壓力，各地級市的首位障礙度主要為壓力，在2009—2019年，壓力為首位障礙度的城市由8座增加至12座；從指標(biāo)層來看，二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、農(nóng)村居民人均可支配收入、耕地平均海拔和復(fù)種指數(shù)在2009—2019年是影響耕地生態(tài)安全的主要障礙因子，其中二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重在兩個時期內(nèi)均為制約耕地生態(tài)安全的最主要障礙因子。

4.2 建 議

(1) 調(diào)整二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員和二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重，緩解城鄉(xiāng)二元差距。不斷擴大的城鄉(xiāng)二元收入差距是造成二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重失調(diào)和影響耕地生態(tài)安全的深層次原因，協(xié)調(diào)推進新型城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)，縮小城鄉(xiāng)差距，增加農(nóng)業(yè)創(chuàng)收。

(2) 加強耕地污染治理是耕地生態(tài)安全保證的必要環(huán)節(jié)。工業(yè)“三廢”、生活垃圾、農(nóng)業(yè)污染是影響耕地生態(tài)安全的重要禍端，必須加強污染治理。加強生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，減少化肥、農(nóng)藥的施用量，加強秸稈還田力度，增加生物有機肥料施用量，農(nóng)用薄膜回收制度，降低農(nóng)膜殘留，從而提高耕地生態(tài)狀態(tài)。