摘要：基于多維度的耕地生態(tài)安全評價(jià)尤其是動(dòng)態(tài)評價(jià)，已成為近年來研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。圍繞糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評價(jià)開展研究，構(gòu)建了初步指標(biāo)體系，應(yīng)用了多種評價(jià)模型，精準(zhǔn)地模擬了生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢，提出了不同地域和生態(tài)系統(tǒng)類型的耕地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評價(jià)方法、發(fā)展決策支持系統(tǒng)、改進(jìn)數(shù)據(jù)收集和處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)安全；動(dòng)態(tài)評價(jià)；耕地；糧食主產(chǎn)區(qū)；進(jìn)展

中圖分類號(hào)：X826 " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " "文章編號(hào)：1674-1161（2024）01-0011-02

國家“十四五”規(guī)劃提出要“加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境共保聯(lián)治，著力構(gòu)筑生態(tài)安全屏障”[1]。糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地生態(tài)安全一直是糧食安全和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。隨著人口增長、氣候變化和農(nóng)業(yè)活動(dòng)擴(kuò)張，耕地生態(tài)系統(tǒng)面臨著日益嚴(yán)重的威脅?，F(xiàn)有的耕地生態(tài)安全評價(jià)方法主要集中在靜態(tài)評價(jià)上，然而其往往無法反映出生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化和未來趨勢。由于耕地生態(tài)系統(tǒng)具有高度的動(dòng)態(tài)性，因此動(dòng)態(tài)評價(jià)方法的發(fā)展成為當(dāng)前耕地生態(tài)安全研究的一個(gè)重要方向。探究耕地生態(tài)安全的動(dòng)態(tài)評價(jià)方法，并結(jié)合指標(biāo)體系來建立適合不同時(shí)間尺度的評價(jià)模型，以用于捕捉耕地生態(tài)安全的動(dòng)態(tài)變化，從而為糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)田管理和生態(tài)保護(hù)提供更具前瞻性的工具和方法，同時(shí)也為全球糧食安全和可持續(xù)發(fā)展問題貢獻(xiàn)新的視角和解決途徑。

1 研究方法分析

1.1 動(dòng)態(tài)評價(jià)方法

1.1.1 短期動(dòng)態(tài)評價(jià)方法 在短期時(shí)間尺度內(nèi)，關(guān)注焦點(diǎn)是生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)性和年度變化。一是時(shí)序遙感監(jiān)測。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)來實(shí)時(shí)監(jiān)測植被覆蓋、土壤濕度等重要指標(biāo)的變化，可為我們提供有關(guān)季節(jié)性生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的關(guān)鍵信息。二是氣象數(shù)據(jù)分析。氣象數(shù)據(jù)可用于研究季節(jié)性降水、溫度變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響，有助于理解生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)性動(dòng)態(tài)。三是土壤監(jiān)測。定期的土壤監(jiān)測可提供土壤健康和質(zhì)量信息，其對短期風(fēng)險(xiǎn)評估至關(guān)重要。

1.1.2 中期動(dòng)態(tài)評價(jià)方法 在中期時(shí)間尺度內(nèi)，關(guān)注焦點(diǎn)是10 a內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)趨勢。一是時(shí)間序列分析。利用不同年度的遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，可識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)的周期性變化和中期趨勢，有助于進(jìn)一步了解土地覆蓋和植被變化。二是土壤侵蝕建模。利用土壤侵蝕模型，可模擬土壤侵蝕的中期影響，有助于了解土地退化的可能性。三是水質(zhì)監(jiān)測。對水資源質(zhì)量的監(jiān)測有助于評估生態(tài)系統(tǒng)對污染的響應(yīng)，同時(shí)可了解中期水資源的健康狀況。

1.1.3 長期動(dòng)態(tài)評價(jià)方法 在長期時(shí)間尺度內(nèi)，需要考慮幾十年甚至更長時(shí)間范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)演變。一是歷史遙感分析。通過分析長期遙感數(shù)據(jù)，可了解土地利用和植被的變化趨勢。二是土地退化監(jiān)測。多年的土壤質(zhì)量監(jiān)測可識(shí)別土地退化的跡象和趨勢。三是長期生態(tài)模型。建立長期生態(tài)模型，可模擬生態(tài)系統(tǒng)的長期變化，包括植被生長、土壤質(zhì)量等。

1.1.4 數(shù)據(jù)整合和模型應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評價(jià)需要整合不同時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)以建立全面評價(jià)，而動(dòng)態(tài)模型在此過程中可起到關(guān)鍵作用。這些模型可整合數(shù)據(jù)，模擬生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，并提供全面的評價(jià)結(jié)果。模型可根據(jù)不同時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)生成預(yù)測結(jié)果，能幫助決策者更好地理解未來可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

1.2.1 選擇關(guān)鍵指標(biāo) 指標(biāo)體系的構(gòu)建始于選擇合適的關(guān)鍵指標(biāo)，這些指標(biāo)應(yīng)覆蓋生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括植被、土壤、水資源、氣象等[2]。在短期評價(jià)中，可能需要更強(qiáng)調(diào)季節(jié)性變化的指標(biāo)，如植被覆蓋度和降雨分布；但在中期和長期評價(jià)中，土壤質(zhì)量和水資源等穩(wěn)定性指標(biāo)可能更重要。

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重和關(guān)聯(lián) 每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重應(yīng)根據(jù)其在生態(tài)系統(tǒng)中的重要性來分配，這就需要專業(yè)意見和多元參與以確保權(quán)重分配的合理性。此外，指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性也需要被考慮到，例如植被覆蓋度和土壤濕度可能具有相關(guān)性，這些關(guān)聯(lián)性應(yīng)在權(quán)重分配和數(shù)據(jù)分析中被納入。

1.2.3 空間分辨率 評價(jià)的空間分辨率十分關(guān)鍵。短期評價(jià)可能需要高分辨率的數(shù)據(jù)以便捕捉小尺度的生態(tài)變化；中期和長期評價(jià)可采用較低分辨率的數(shù)據(jù)以減少數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性。但值得注意的是，分辨率的選擇應(yīng)與評價(jià)的目標(biāo)和實(shí)際數(shù)據(jù)的可獲得性相匹配。

1.2.4 時(shí)間尺度的適應(yīng)性 不同時(shí)間尺度下的評價(jià)需要適應(yīng)性的指標(biāo)體系，同時(shí)指標(biāo)的選擇和權(quán)重應(yīng)隨時(shí)間尺度的不同而變化。在短期評價(jià)中，指標(biāo)體系可能更注重季節(jié)性和年度變化；而在中期和長期評價(jià)中，則更側(cè)重中期趨勢和長期演變。

1.2.5 綜合指標(biāo) 除了單個(gè)指標(biāo)外，綜合指標(biāo)也非常重要。這些綜合指標(biāo)可以將各個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)整合在一起，進(jìn)而提供對整體生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的綜合評價(jià)。常見的綜合指標(biāo)包括生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，它們可以為政策制定者提供更直觀的決策支持。

1.2.6 數(shù)據(jù)來源和質(zhì)量 數(shù)據(jù)的來源和質(zhì)量對于評價(jià)的可靠性至關(guān)重要，不同時(shí)間尺度下的評價(jià)可能需要來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，如衛(wèi)星遙感、氣象站、土壤監(jiān)測等。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性對于評價(jià)結(jié)果的信任度也具有關(guān)鍵作用，因此數(shù)據(jù)的收集和處理過程應(yīng)嚴(yán)格把控。

1.2.7 定期更新 隨著時(shí)間的推移，指標(biāo)體系應(yīng)定期更新以反映生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。為確保信息的時(shí)效性和可操作性，不同時(shí)間尺度下的評價(jià)可能需要每年、每季或更頻繁地更新數(shù)據(jù)和評價(jià)結(jié)果。

1.2.8 專業(yè)意見和多元參與 在指標(biāo)體系的構(gòu)建過程中，專業(yè)意見和多元參與至關(guān)重要。為確保評價(jià)方法的全面性和可操作性，生態(tài)學(xué)家、農(nóng)業(yè)專家、政策制定者和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員等不同利益相關(guān)者的意見都可以為指標(biāo)體系的合理性和適用性提供重要參考。

1.3 評價(jià)模型建立

1.3.1 模型選擇 評價(jià)模型的選擇應(yīng)考慮不同時(shí)間尺度的評價(jià)需求。在短期評價(jià)中，可能需要時(shí)間序列分析模型以用于捕捉季節(jié)性變化；在中期評價(jià)中，土壤侵蝕模型和水質(zhì)模型可能更適用；在長期評價(jià)中，需要綜合性的生態(tài)系統(tǒng)模型，其可以模擬多年的變化趨勢。

1.3.2 數(shù)據(jù)整合 模型需要能夠整合不同時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)，包括遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)等，這就要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置和處理，從而確保數(shù)據(jù)的一致性和可比性。為反映生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，模型的輸入數(shù)據(jù)應(yīng)具備足夠的時(shí)空分辨率。

1.3.3 模型參數(shù)化 模型參數(shù)的設(shè)定需要基于現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)和專家意見。模型的參數(shù)化可根據(jù)不同時(shí)間尺度的評價(jià)需求來進(jìn)行調(diào)整，而參數(shù)化的關(guān)鍵是準(zhǔn)確地捕捉生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和變化，以便提供可信賴的評價(jià)結(jié)果。

1.3.4 模型驗(yàn)證 評價(jià)模型的驗(yàn)證是確保其可靠性的關(guān)鍵步驟，這可通過將模型的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來完成。模型的驗(yàn)證應(yīng)覆蓋不同時(shí)間尺度，從而確保模型在各種情況下的適用性。

2 討論

2.1 動(dòng)態(tài)評價(jià)方法

研究中采用了不同的時(shí)間尺度進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)，包括短期、中期和長期評價(jià)。這種多時(shí)間尺度的方法有助于更全面地了解生態(tài)系統(tǒng)的演變，然而時(shí)間尺度的選擇仍然是一個(gè)重要問題。不同的農(nóng)田管理決策需要不同時(shí)間尺度的信息，因此需要根據(jù)具體決策需求來選擇最適合的時(shí)間尺度。未來的研究可以探討如何根據(jù)決策背景和目標(biāo)來靈活選擇時(shí)間尺度，以此來平衡實(shí)用性和準(zhǔn)確性。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

研究中使用了植被覆蓋率、降雨量、土壤濕度和平均氣溫等指標(biāo)來評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，然而這是一個(gè)初步的指標(biāo)體系，還需要進(jìn)一步完善。未來的研究可以考慮包括更多的與生態(tài)系統(tǒng)健康相關(guān)的指標(biāo)，如土壤質(zhì)量、生物多樣性和土地覆蓋類型。此外，還可以研究如何為不同的地域和生態(tài)系統(tǒng)類型構(gòu)建適用的指標(biāo)體系，從而更好地滿足不同地區(qū)和環(huán)境的需求。

2.3 評價(jià)模型建立

研究中使用了不同的模型來評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，包括遙感模型、氣象模型和土壤水分模型。這些模型在不同時(shí)間尺度的評價(jià)中發(fā)揮了重要作用，然而模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。未來的研究可以進(jìn)一步改進(jìn)這些模型，提高它們的性能，從而使其能更精確地模擬生態(tài)系統(tǒng)的變化。

3 結(jié)論

3.1 建立了多時(shí)間尺度評價(jià)方法

建立了短期、中期和長期的評價(jià)方法，以用于支持農(nóng)田管理者根據(jù)不同的決策需求來評估生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。這種多時(shí)間尺度方法的建立為決策者提供了更靈活的工具，有助于更好地應(yīng)對生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化[3]。

3.2 初步構(gòu)建了指標(biāo)體系

提出了包括植被覆蓋率、降雨量、土壤濕度和平均氣溫在內(nèi)的初步指標(biāo)體系，以用于評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)。這為今后的研究和實(shí)際應(yīng)用提供了指導(dǎo)，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了指標(biāo)體系的靈活性和改進(jìn)需求。

3.3 開展了評價(jià)模型應(yīng)用

成功地應(yīng)用了遙感模型、氣象模型和土壤水分模型等模型以評估生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，這為研究提供了有力的工具，有助于更精確地模擬生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅海平，李卓雅，王佳鋮.基于PSR模型的中國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評價(jià)及障礙因素診斷[J].統(tǒng)計(jì)與信息論壇，2022，37（1）：22-33.

[2] 宋蕾，胡振琪，李峰.煤炭開采的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究，2006（10）：4-7+10.

[3] 黃俊樺.大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用價(jià)值[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2021（8）：126-127.

Research Progress on Dynamic Assessment of Cultivated Land Ecological Security in Major Grain Producing Areas

MA Liangliang

（Liaoning Agricultural Development Service Center， Shenyang 110033， China）

Abstract： Cultivated land ecological security evaluation based on multiple dimensions， especially dynamic evaluation， has become a hot and difficult research topic in recent years. The research focused on the dynamic evaluation of cultivated land ecological security in major grain producing areas， established a preliminary index system， applied a variety of evaluation models， accurately simulated the changing trend of the ecosystem， and put forward dynamic evaluation methods of cultivated land ecological security in different regions and ecosystem types， the development of decision support system， and the improvement of data collection and processing technology.

Key words： ecological security; dynamic evaluation; cultivated land; major grain producing area; progress