王政強(qiáng) 唐世斌 黃宇超,2 許瑋,2 黃小華,2 左德坤

（1. 廣西大學(xué)林學(xué)院 廣西南寧 530004；2. 廣西壯族自治區(qū)國(guó)有七坡林場(chǎng) 廣西南寧 530225；3. 東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150006）

農(nóng)業(yè)生態(tài)安全作為中國(guó)生態(tài)安全的重要組成部分，是指農(nóng)業(yè)自然資源和生態(tài)環(huán)境處于一種健康、平衡、不受威脅的狀態(tài)[1]，生態(tài)安全是城市生態(tài)文明建設(shè)的主要目標(biāo)，也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的根本基礎(chǔ)[2]。近年來(lái)，鑒于城鎮(zhèn)建設(shè)和人類(lèi)活動(dòng)的無(wú)序擴(kuò)張，城市資源環(huán)境約束力不斷加大[3]，農(nóng)業(yè)用地面臨著環(huán)境破壞、資源短缺、生態(tài)惡化等問(wèn)題，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性構(gòu)成極大威脅。隨著國(guó)土空間規(guī)劃及北部灣城市群建設(shè)“十四五”方案的實(shí)施，南寧市作為北部灣城市集群的中心城市，無(wú)序的城市建設(shè)規(guī)模擴(kuò)增必然會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生制約，農(nóng)業(yè)生態(tài)安全問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，因而，對(duì)南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有助于推動(dòng)區(qū)域綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)問(wèn)題一直是各相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者研究的熱點(diǎn)。目前，學(xué)者們對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的研究多著眼于對(duì)策研究[4]、生態(tài)安全指數(shù)[5]、土地利用[6]等方面，生態(tài)安全評(píng)價(jià)的現(xiàn)有研究?jī)?nèi)容、空間尺度十分廣泛，研究體系十分完整，各領(lǐng)域的學(xué)者研究主要集中在指標(biāo)體系構(gòu)建[7-9]、影響因子分析[10-13]、多尺度視角[14-17]、模型方法構(gòu)建[18-20]等方面。

南寧市作為北部灣城市集群的重要生態(tài)空間[21]，隨著黨的十九大生態(tài)文明建設(shè)和國(guó)家生態(tài)安全屏障戰(zhàn)略的提出，為南寧市農(nóng)業(yè)發(fā)展以及轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了難得的機(jī)遇。鑒于此，本文采用PSR—熵權(quán)TOPSIS模型對(duì)2000—2020年南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，審視南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全演變情況并進(jìn)行障礙因素分析，以期為南寧市實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和加快農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究區(qū)概況南 寧 市（22°12′-24°2′N(xiāo),107°18′-109°38′E）位于廣西壯族自治區(qū)南部，是廣西首府和北部灣城市群核心城市，下轄12個(gè)區(qū)（縣），總面積22 112 km2，地形是以邕江延伸的廣大河谷為中心的盆地形態(tài)，南、北、西3個(gè)方向均有山地圍繞。南寧屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候濕潤(rùn)、日照充足，年均溫度為21.6℃，水系發(fā)達(dá)，是傳統(tǒng)的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)以及國(guó)家重要的亞熱帶水果基地、糧食基地。2020年，南寧市全年地區(qū)總產(chǎn)值為4 726.34億元，年末常住人口875.85萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率達(dá)到68.79%，人均GDP為59 729元，農(nóng)林業(yè)發(fā)展水平較高，其中農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為577.44億元，農(nóng)作物播種面積達(dá)97.61萬(wàn)hm2，全年糧食產(chǎn)量209.28萬(wàn)t。

1.1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源本研究涉及土地、資源、人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等數(shù)據(jù)。相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2010—2020年的《南寧統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》，2010—2020年南寧市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、南寧市環(huán)境狀況公報(bào)、南寧市農(nóng)業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)等作為補(bǔ)充。

1.2 方法

1.2.1 指標(biāo)體系（1） 指標(biāo)體系構(gòu)建 采用PSR模型[22]，并根據(jù)以往學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系的研究為參考[23-25]，從農(nóng)業(yè)生態(tài)安全壓力、農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀態(tài)、農(nóng)業(yè)生態(tài)安全響應(yīng)3個(gè)方面，選取具有代表性的22個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)構(gòu)建南寧農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

表1 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理 采用極差法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。計(jì)算公式為：

式中，xij指第j項(xiàng)指標(biāo)第i年的指標(biāo)值；x’ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值，maxxij和minxij分別表示第i個(gè)樣本的第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值和最小值。

（3）指標(biāo)權(quán)重確定 采用熵權(quán)法[26]進(jìn)行計(jì)算以確定指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算公式為：

式中，Pij表示待求的第j個(gè)影響因子向量中的第i個(gè)值所占該影響因子的概率，其中Pij=xij/Σxij；ej為第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值，ln為自然對(duì)數(shù)；dj為第j項(xiàng)指標(biāo)的差系數(shù)其中（dj=1-ej），其中Wj為各指標(biāo)的權(quán)重，m為指標(biāo)總數(shù)。

1.2.2 熵權(quán)TOPSIS模型運(yùn)用TOPSIS法[27]計(jì)算目標(biāo)與正、負(fù)理想解的偏離和靠近度來(lái)研究生態(tài)安全變化趨勢(shì)，為增強(qiáng)矩陣客觀性，結(jié)合熵權(quán)法對(duì)TOPSIS模型進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全進(jìn)行測(cè)度評(píng)價(jià)。相關(guān)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)公式（5）～（10）。

（1）基于熵權(quán)的評(píng)價(jià)矩陣構(gòu)建：

（2）正負(fù)理想解確定

令Y+為最偏好的方案（正理想解），Y?為最不偏好方案（負(fù)理想解），計(jì)算公式為：

（3）距離計(jì)算 選用歐式距離法，分別計(jì)算每個(gè)指標(biāo)向量到正理想解的距離Dj+和負(fù)理想解的距離計(jì)算公式為：

（4）與理想解的貼近度計(jì)算：

依據(jù)本研究，指標(biāo)貼進(jìn)度值越大，該年份地農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀況越好，反之則越差，其中0

表2 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 障礙因子診斷模型采用障礙因子診斷模型[31]，分別對(duì)準(zhǔn)則層與指標(biāo)層指標(biāo)進(jìn)行障礙度測(cè)算，分析南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀況的主要障礙因素。計(jì)算公式如下：

式中，F(xiàn)ij為因子貢獻(xiàn)度，即wj*v，其中wj為各項(xiàng)指標(biāo)層權(quán)重，v為準(zhǔn)則層權(quán)重；Pij表示指標(biāo)偏離度，即Pij=1?xij；Oij為指標(biāo)層障礙度；Uij為準(zhǔn)則層障礙度。

2 結(jié)果與分析

2.1 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全現(xiàn)狀分析

2.1.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)安全整體狀況根據(jù)以上數(shù)據(jù)和方法，計(jì)算出2010—2020年南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指數(shù)及生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（表3）。從圖1可以看出，農(nóng)業(yè)生態(tài)安全等級(jí)基本上都處于Ⅱ級(jí)，生態(tài)安全為較危險(xiǎn)狀態(tài)，僅有2010、2011年指標(biāo)貼進(jìn)度高于0.4，處于Ⅲ級(jí)。整體上，2010—2015年農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指數(shù)由0.477 3下降至0.301 3，由臨界安全狀態(tài)降至較危險(xiǎn)狀態(tài)；2016—2020年呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，但整體上仍處于較危險(xiǎn)狀態(tài)，且2018年生態(tài)安全指數(shù)呈現(xiàn)極低值0.250 7。

表3 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全綜合指數(shù)

2.1.2 各子系統(tǒng)變化狀況（1）農(nóng)業(yè)生態(tài)安全壓力變化 由圖1~3可知，整體來(lái)看，2010—2020年南寧市壓力層面農(nóng)業(yè)生態(tài)安全整體狀況呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。具體來(lái)看，D+數(shù)值波動(dòng)增加，偏離正理想解，D?數(shù)值逐漸減少，趨近負(fù)理想解，指標(biāo)貼近度T由2010年的0.731 3下降為2020年的0.245 8，壓力層面農(nóng)業(yè)生態(tài)安全等級(jí)由Ⅳ級(jí)降為Ⅱ級(jí)，生態(tài)安全狀況由較安全下降至較危險(xiǎn)。2000—2015年壓力指數(shù)層處于下降狀態(tài)，評(píng)價(jià)指數(shù)由較安全下降為臨界狀態(tài)最后至較危險(xiǎn)狀態(tài)；2016—2020年指數(shù)雖然有上下波動(dòng)，但整體上仍然處于下降狀態(tài)，基本位于較危險(xiǎn)等級(jí)。這一階段南寧市人口密度一直處于較高的水平，由301.26人/km2增至395.82人/km2人地矛盾加劇，并且伴隨南寧市經(jīng)濟(jì)建設(shè)力度與城市規(guī)模加大，建設(shè)用地不斷擴(kuò)張、城鎮(zhèn)化率逐年增加以及農(nóng)藥施用強(qiáng)度等指標(biāo)增大了農(nóng)業(yè)生態(tài)安全所承受的壓力。

（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀態(tài)變化 由圖1~3可知，2010—2020年南寧市狀態(tài)層面農(nóng)業(yè)生態(tài)安全整體狀況呈現(xiàn)波動(dòng)式下降趨勢(shì)，其中，正理想距離D+數(shù)值先上升后下降，向正理想解先偏離后靠攏，負(fù)理想距離D?數(shù)值增大，遠(yuǎn)離負(fù)理想解。指標(biāo)貼近度由2010年的0.450 9下降至2020年的0.340 8，狀態(tài)層面農(nóng)業(yè)生態(tài)安全等級(jí)由Ⅲ級(jí)降為Ⅱ級(jí)，生態(tài)安全狀況由臨界安全下降至較危險(xiǎn)。2000—2015年?duì)顟B(tài)指數(shù)層呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后穩(wěn)步下降狀態(tài)，評(píng)價(jià)指數(shù)臨界狀態(tài)下降至較危險(xiǎn)狀態(tài)；2016—2020指數(shù)層出現(xiàn)3個(gè)變化，2016—2017年指數(shù)有反彈上升趨勢(shì)，但2018年又呈現(xiàn)出極低值，2019—2020年則呈現(xiàn)出較為穩(wěn)步的上升趨勢(shì)，但生態(tài)狀態(tài)等級(jí)基本處于臨界安全狀態(tài)。主要是因?yàn)槟蠈幨斜旧砩鷳B(tài)基底良好，森林資源豐富，森林覆蓋率達(dá)45%以上。但一方面由于城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展，出現(xiàn)建設(shè)用地掠奪農(nóng)業(yè)用地，又會(huì)在城市其余地方將占用的農(nóng)用地給補(bǔ)回來(lái)的情況，因而有效灌溉面積、單位面積糧食產(chǎn)量和土地墾殖率均會(huì)有所變化；另一方面受自然災(zāi)害的影響，農(nóng)作物成災(zāi)率不穩(wěn)定，致使農(nóng)業(yè)生態(tài)安全處于波動(dòng)變化狀態(tài)。

圖1 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全指數(shù)動(dòng)態(tài)變化

（3）農(nóng)業(yè)生態(tài)安全響應(yīng)變化。由圖1~3可知，2010—2020年南寧市響應(yīng)層面農(nóng)業(yè)生態(tài)安全整體狀況呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢(shì)，其中，正理想距離D+數(shù)值先上升后下降，逐漸傾近于正理想解，負(fù)理想距離D?數(shù)值增大，逐漸脫離負(fù)理想解。指標(biāo)貼近度由2010年的0.176 9上升至2020年的0.516 4，響應(yīng)層面農(nóng)業(yè)生態(tài)安全等級(jí)由Ⅰ級(jí)升為Ⅲ級(jí)，生態(tài)安全狀況由危險(xiǎn)上升至臨界安全。該階段經(jīng)濟(jì)朝向高質(zhì)量高水平方向發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷完善，減少了農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)土地的過(guò)度損耗以及工業(yè)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染破壞；另一方面，“十四五規(guī)劃”制定以來(lái)，南寧市生態(tài)文明建設(shè)和三農(nóng)工作成效顯著，南寧市農(nóng)民人均純收入由5 005元增至16 130元，建成區(qū)綠化覆蓋率由40.36%增至41.1%，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度也不斷提高，截至2020年農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力達(dá)到495萬(wàn)kW。

2.2 障礙因子診斷分析

根據(jù)障礙因素診斷計(jì)算，得出南寧市2000—2020年農(nóng)業(yè)生態(tài)安全準(zhǔn)則層障礙度及障礙因子，按照大小順序篩選出主要指標(biāo)，具體如圖4、表4所示。

圖2 正理想距離D+動(dòng)態(tài)變化

圖3 負(fù)理想距離D?動(dòng)態(tài)變化

南寧市準(zhǔn)則層3個(gè)子系統(tǒng)對(duì)其農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的阻礙度略有不同（圖4），2010—2012年南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境壓力系統(tǒng)的障礙度呈現(xiàn)波動(dòng)性上升趨勢(shì)，并于2012年達(dá)到峰值35.2%，2013—2020年障礙度偶有波動(dòng)但整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境狀態(tài)系統(tǒng)的障礙度，由2010年30.87%上升至2020年51.98%，整體呈現(xiàn)波動(dòng)式上升。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境響應(yīng)系統(tǒng)的障礙度分為2個(gè)階段，2010—2017呈現(xiàn)上升狀態(tài)，2017年達(dá)到峰值44.42%后陡然下降至2020年的22.86%?！笆濉彪A段，整體上響應(yīng)系統(tǒng)障礙度>狀態(tài)系統(tǒng)障礙度>壓力系統(tǒng)障礙度，說(shuō)明對(duì)南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的威脅性逐步減弱，“十三五”后狀態(tài)系統(tǒng)的障礙度逐步成為主導(dǎo)因素。

圖4 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全準(zhǔn)則層障礙度變化趨勢(shì)

選取每年障礙度排名前10的指標(biāo)作為南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的主要障礙因子（表4）。

表4 南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全障礙因素排序 單位：%

其中，第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重在2010—2017年一直占據(jù)障礙因子主要位置，2018年退至第8位，而后逐漸退出主要障礙因子行列，人口密度與城鎮(zhèn)化率在2010—2015基本保持在8、9位，2016年以后不再作為主導(dǎo)因子，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值與農(nóng)民人均純收入均出現(xiàn)類(lèi)似情況，說(shuō)明十三五規(guī)劃以后，南寧市作出相應(yīng)一系列農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展政策的調(diào)整，經(jīng)濟(jì)因素逐漸不再是影響農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的主要障礙因素。人均耕地面積在2016年以后逐漸成為主要障礙因子，化肥施用強(qiáng)度和耕地復(fù)種指數(shù)在研究期間內(nèi)基本處于前10，農(nóng)作物成災(zāi)率和年均降水量則在整個(gè)期間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)，說(shuō)明農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境所面對(duì)的壓力是屬于長(zhǎng)期存在的障礙因子，需要采取持續(xù)性的措施加以解決。有效灌溉面積在整個(gè)研究期間內(nèi)基本處于前3的位置，2018—2020年才開(kāi)始有下降的趨勢(shì)，2010—2020年，單位面積糧食產(chǎn)量和土地墾殖率等指標(biāo)的阻礙度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍然位于前10位，說(shuō)明“十二五”以來(lái)，南寧市加快了集約型經(jīng)濟(jì)的步伐，但是對(duì)土地資源利用仍然不合理，致使土地資源利用程度較低。因此，要在保持南寧市農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，減少對(duì)環(huán)境的破壞，并要不斷調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

人與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展一直是研究熱點(diǎn)話(huà)題。本研究選取2010—2020年的南寧市作為研究對(duì)象，結(jié)合城市建設(shè)發(fā)展特征分析農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀況，為國(guó)土空間規(guī)劃、區(qū)域綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供理論依據(jù)，對(duì)農(nóng)業(yè)安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要理論意義和借鑒價(jià)值。同時(shí)農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)是項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及較多方面的因素，考慮到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可獲得性以及可操作性，構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)未能納入部分指標(biāo)，因而并不能完全反映南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境狀況，研究結(jié)果可能會(huì)存在一定的誤差，有待進(jìn)一步優(yōu)化；適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間跨度，能更準(zhǔn)確地反映農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的變化趨勢(shì)；研究方法上還需深入探討出更科學(xué)合理的系統(tǒng)方法。

3.2 結(jié)論

本研究采用PSR模型構(gòu)建南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合熵權(quán)法和TOPSIS模型分析了2010—2020年南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全變化狀況，并結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)建障礙因子模型判定影響南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的主要障礙因素。結(jié)論如下：2010—2020年農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指數(shù)由0.477 3下降至0.365 8，其生態(tài)安全等級(jí)由臨界安全至較危險(xiǎn)；從子系統(tǒng)來(lái)看，壓力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)、響應(yīng)系統(tǒng)的安全指數(shù)，2010—2018年期間整體呈現(xiàn)下降狀態(tài)，2019以后才略有上升趨勢(shì)，表明南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀況不容樂(lè)觀。

從因子障礙度來(lái)看，第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、農(nóng)民人均純收入、化肥施用強(qiáng)度、耕地復(fù)種指數(shù)、有效灌溉面積、農(nóng)作物成災(zāi)率和土地墾殖率等是影響南寧市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全的主要障礙因子，從子系統(tǒng)障礙度來(lái)看，狀態(tài)準(zhǔn)則層和響應(yīng)準(zhǔn)則層的障礙度總體呈上升趨勢(shì)，阻礙程度逐漸增強(qiáng)，這表明南寧市生態(tài)治理雖取得了一定的成效，生態(tài)環(huán)境得到改善。但是，農(nóng)業(yè)生態(tài)安全狀況并未取得顯著成效，仍需從源頭入手，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力，南寧市以后應(yīng)合理利用土地資源、調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技力量和生態(tài)建設(shè)力度。