耕地生态安全评价研究——以黑龙江省宁安市为例

徐 辉，雷国平，崔登攀，赵宏波

（东北农业大学 资源与环境学院，哈尔滨 150030）

耕地生态安全评价研究
——以黑龙江省宁安市为例

徐 辉，雷国平，崔登攀，赵宏波

（东北农业大学 资源与环境学院，哈尔滨 150030）

耕地生态安全关系到可持续发展和粮食安全，以黑龙江省宁安市为研究区，从自然因素、经济因素和社会因素3方面构建了影响耕地生态安全的评价指标体系。运用组合赋权法确定其指标权重，采用多因素综合评价法，对宁安市2000－2009年耕地生态安全进行定量评价及分析。结果表明：2000－2009年宁安市耕地生态安全水平处于“较安全－敏感－风险－敏感”的“U”型发展阶段，且总体上耕地生态安全程度相对较低，其中2000－2001年宁安市的耕地生态安全处于较安全状态，2002－2003年处于敏感水平，2004－2006年处于风险水平，2007－2009年耕地生态安全状况有所回升，但仍处于敏感水平。依据分析结果，提出了提高宁安市耕地生态安全水平的相关建议。

耕地生态安全；组合赋权法；评价指标体系；综合评价模型；宁安市

耕地资源作为最宝贵的土地资源，是人类生存和发展的基础，事关粮食安全，也是影响区域可持续发展的关键问题。近年来，随着我国人口、资源、环境之间矛盾的不断增大，诸如耕地数量不断减少、耕地质量持续下降和耕地生态环境不断恶化等影响耕地生态安全的问题变得日益突出［1－3］。

生态安全的概念最早由莱斯特·R·布朗于1977年提出［4］，一般指生物与环境的相互作用不会导致个体或系统受到侵害和破坏，从而保障生态系统可持续发展的一种动态过程［5］。耕地生态安全是生态安全的一个重要方面，当前国内学者对耕地生态安全的研究主要有：赵其国［6］认为影响耕地资源生态安全的主要因素是人口增长、社会经济发展、土地利用方式以及土地利用技术水平等因素；张传华［7］认为地形地貌和自然灾害是影响耕地资源生态安全的重要因素，耕地生态安全是指人类赖以生存和发展的耕地资源所处的生态环境，处于一种不受或少受威胁与破坏的健康、平衡状态；朱红波［8－9］认为耕地资源生态安全是指耕地资源生态系统处于保持自身正常功能结构并能满足社会经济可持续发展需要的状态，影响因素可以分为直接、间接和社会经济因素。但由于研究对象的复杂性和特殊性，人们对其内涵认识不足，在评价指标体系和研究方法上还没有形成共识，多为宏观和静态研究，因而耕地生态安全评价研究滞后。

研究黑龙江省宁安市耕地生态安全具有极好的典型性和借鉴启示作用，旨在为科学的评价和衡量人类活动对区域耕地生态安全的影响提供一种有效的方法和理论支持，为政府制定耕地管理政策提供依据，促进耕地资源的可持续利用。

1 研究区概况

宁安市位于黑龙江省东南部，距哈尔滨市320 km，市辖土地总面积为35.2万hm2，2009年全市人口44万人，其中市属人口37.8万人。地区生产总值为43.7亿元，同比增长10.6%，农业财政支出比重为10.23%，农民年人均纯收入达到4 785元。耕地面积14.5万hm2，其中水田、水浇地面积1.9万hm2，旱地面积12.6万hm2，旱地占耕地比例从2000年的87.40%下降到2009年的86.65%。近几年，随着宁安市社会经济的不断发展，工业化进程的日益加快，耕地生态安全状况不容乐观，一方面，农药使用量、化肥施用量呈连年增加的趋势，2009年单位耕地面积农药使用量为8.24kg/hm2，农药利用率仅为30%左右，70%残留在耕地土壤中，对耕地资源生态安全造成严重威胁。化肥施用量达到130.57kg/hm2，化肥施用量的持续增加和氮肥施用量偏高等造成耕地质量急剧退化，土壤结构变差、土壤产出能力和抗灾能力明显下降；另一方面，生活污水、工业废水和工业废气排放量呈逐年增长的趋势，在2009年达到65.38t/hm2、37.28t/hm2、28.37万 m3/hm2，耕地受污染严重；同时，宁安市又受到低温冷害、旱灾、洪涝等自然灾害的影响，加之水土流失，致使耕地生态环境恶化和地力下降。

2 资料来源与数据处理

2.1 资料来源

原始数据来源于《宁安市统计年鉴》（2000－2009年）、《宁安市国民经济和社会发展统计公报》（2000－2009年）、《宁安市土地利用总体规划（2006－2020年）》、《黑龙江省统计年鉴》（2000－2009年）及宁安市国土部门、统计部门和规划部门的相关资料。

2.2 数据处理

对初始数据进行无量纲化（或标准化）处理，是评价宁安市耕地生态安全的基础。指标值越大对耕地生态安全越有利时，采用正向指标计算公式进行标准化处理；指标值越小对生态安全越好时，采用负向指标计算公式进行标准化处理。计算公式具体为：

式中：xij——第i年第j指标的原值；Zij——第i年第j指标标准化后的数值；max（xj）和 min（xj）——第j指标的最大值、最小值。

3 研究思路与方法

本文尝试结合宁安市生态环境和土地利用结构特点，从自然、经济和社会3个角度构建耕地生态安全评价指标体系，运用最优组合赋权法确定权重，建立耕地生态安全综合评价模型，对2000－2009年宁安市耕地生态安全状况进行动态评价和分析，最后从耕地资源可持续利用的角度，提出提高宁安市耕地生态安全水平的对策。

3.1 评价指标体系的构建

本文认为耕地生态安全是指在一定时间和空间尺度内，能够保证自然、经济和社会系统相互协调作用下，耕地生态系统有稳定、均衡、充裕的自然资源可供利用。结合研究区实际情况，在借鉴国内外其他学者研究成果的基础上［10］，依据科学性、全面性、代表性和可操作性原则，基于自然因素、经济因素和社会因素3方面建立影响研究区耕地生态安全的指标体系。将评价体系分为目标层、准则层和指标层3个层面，其中耕地生态安全为目标层；自然因素、经济因素和社会因素为准则层；选取19个评价指标为指标层，构建了宁安市耕地资源安全评价指标体系（表1）。

3.2 指标权重值确定

为了使指标权重更能符合实际情况，本文指标权重确定采用的是最优组合赋权法，即将主观赋权法与客观赋权法相结合的综合评价方法，该方法突破单一方法确定权重的局限，将主观赋权法（本文采用层次分析法）和客观赋权法（本文采用熵值法）这两种方法所得到的权重系数按照最优组合赋权法结合起来，客观地反映各指标层对目标层的影响程度。

（1）确定主观权重向量。层次分析法确定的指标权重向量为：W1＝（W1，W2，…，W19）T。

（2）确定客观权重向量。熵值法确定指标权重向量为：W2＝（W1＊，W2＊，…，W1＊9）T。

（3）确定组合权重向量。设最优组合权系数为：WC＝（WC1，WC2…，WC19）T；令：WC＝θ1W1＋θ2W2。

式中：θ1，θ2——组合权系数向量的线性表出系数，θ1，θ2≥0，且满足单位化约束条件：θ21＋θ22＝1。组合权重确定的指标权重值及标准化值如表2所示。

表1 宁安市耕地生态安全评价指标体系

表2 综合评价参数表

3.3 评价模型

考虑到耕地生态安全影响因素的多样性，本研究采用多因素综合评价的方法对宁安市耕地生态安全进行综合评价。即设计指标体系、求取各指标的权重和指标值，然后对各指标进行无量纲化处理后，通过加权评分求取评价对象的耕地生态安全水平。其计算公式为：

式中：F——耕地生态安全水平；Wi——指标i的综合权重；Pi——指标i的标准化值。

3.4 评价标准

在耕地生态安全评价指标体系中，每项指标都可从不同侧面反映耕地生态安全状况，为全面反映耕地资源生态系统的总体安全状况，采用综合评价法，逐层逐项对各指标进行加权评分，得到区域耕地生态安全综合指数F如表3所示，将F取值范围0～1分为5个区间，并依次对应5个等级，对系统特征进行描述［11］。

表3 耕地生态安全分级和系统标准

表4 2000－2009年宁安市耕地生态安全评价值

4 评价结果与分析

根据已构建的指标体系和前述方法，对宁安市2000－2009年耕地生态安全的相关数据进行收集和整理。通过计算，得到宁安市2000－2009年耕地生态安全的评价值（表4）。

以上数据表明，在2000－2009年宁安市耕地生态安全水平处于“较安全－敏感－风险－敏感”的“U”型发展阶段。

4.1 2000－2001年耕地生态较安全

2000－2001年由于人们的活动对耕地生态环境影响较小，虽然耕地生态环境受到一定的干扰，但是耕地生态系统结构尚完整，功能尚好；耕地有机质含量较高，使土壤肥力保持在一个较高的水平；人们对耕地化肥、农药和农用塑料薄膜使用量比较少，农业污染程度低，这一时期的水土协调性好，耕地生态问题不显著，处于较安全水平。

4.2 2002－2003年耕地生态安全处敏感水平

2002－2003年由于人口增长较快，加之年降水量的下将，旱地面积的比重增加和盐碱化程度的提高，使得土地压力大大提高；还有单位耕地面积农用塑料薄膜使用量和单位耕地面积农药施用量都有不同程度的提高，从而导致耕地土壤肥力的下降。宁安市单位耕地面积农药施用量从2000年的3.21kg/hm2增加到2003年的3.78kg/hm2，而耕地有机质含量从2000年的11.32%下降到2003年的10.55%。总之，这段时期内受人类活动干扰，耕地生态系统结构有恶化趋势，耕地污染严重，耕地肥力不足，土地压力加大，生态问题显现，耕地生态安全处敏感水平。

4.3 2004－2006年耕地生态安全处风险水平

2004－2006年耕地生态环境受到较大破坏，耕地生态系统结构恶化较大，功能不全，生态问题较大。这是由于在这一时期，大部分农民加大对耕地在农药、化肥及农用塑料薄膜使用量的投入，片面追求经济价值而忽略了耕地自身的调节能力，导致耕地内部环境遭到破坏，农民大多采用重产出、轻投入的掠夺式经营方式，在耕作上重化肥轻有机肥，导致地力不断下降，部分农田有机质含量逐年降低。有些农民一味在肥力低、耕作层浅薄、酸度大的旱地上种植豆类等作物，造成水土流失侵蚀农田，工业废水污染农田，工业废渣侵占土地，导致农田质量下降，土地资源破坏，农作物产量相对偏低，耕地潜力未充分发挥；这一时期的自然灾害也是耕地生态安全遭到破坏的原因，2005年6月，黑龙江宁安市沙兰镇沙兰河上游山区突降暴雨，瞬间形成洪峰，引发泥石流，导致水土流失，水土流失最大的危害在于导致耕地减少、土层变薄、肥力下降，地质生态环境变差，因水土流失导致土壤中的氮、磷、钾纯量损失严重，致使耕地土壤资源质量不断退化，严重影响耕地生态安全。

4.4 2007－2009年耕地生态安全又处于敏感水平

这一时期较2004－2006年耕地生态安全系数有一些提高，但还是处于敏感水平。这是由于人们意识到耕地生态安全问题已经影响到耕地的产出水平，政府加大了对耕地生态环境的投入，宁安市在追求经济效益的同时，更加注重对耕地生态环境的保护。这一时期，加强了对泥石流等自然灾害的控制；同时，宁安市政府在沙兰镇玄武岩台地的土地整理工程也收到了一定的成效，使宁安市的粮食生产能力大大加强。虽然这一时期政府加大了对耕地生态环境管制，但是由于宁安市城市建设进度的加快，新增建设用地占用了一部分的优质耕地，面积上实现了“占一补一”，可是补充耕地的质量难以达到被占用耕地的质量，“占优补劣”问题仍然存在，使耕地存量隐性减少；农业生态环境由于受气候、水分、自然灾害等的影响，非旱即涝，灾害频繁，虽说近几年加强了对水土流失的综合治理，但是仍有一些水利设施陈旧老化，造成山塘、水库、灌溉渠道淤积，影响灌溉效益的发挥。由于各地挖矿采石、挖屋基、修建公路、铁路等基础设施建设以及农民开发丘陵山地种茶种果时，没有完成配套工程，造成局部水土流失加剧。另外，环境污染加重，工业化和城镇化导致大量的工业废水、重金属元素等排入水体和土壤，造成耕地肥力下降，为农产品安全带来较大隐患。

从总体上看，2000－2009年宁安市耕地生态安全水平多数年份较低，但有很大提升空间。而近几年其生态安全水平在逐步回升，说明人们意识到了耕地生态安全的重要性，采取了多种措施保护耕地质量，稳定粮食产量，不断协调影响耕地生态安全的自然、经济和社会因素，从而提高耕地生态安全水平。

5 结论与讨论

本文在总结国内外有关理论研究的基础上，结合实际情况，从影响耕地生态安全水平的自然、经济、社会3方面选取19个指标，构建适合宁安市耕地生态安全水平的评价体系，运用组合权重法和综合评价法对宁安市2000－2009年间的耕地生态安全水平进行评价，研究结果表明，2000－2009年间宁安市耕地生态安全水平处于“较安全－敏感－风险－敏感”的“U”型发展阶段。宁安市耕地生态安全水平存在一定的差异，且总体上耕地生态安全程度相对较低，表现为：（1）2000－2001年宁安市耕地生态安全水平处于较安全状态；（2）2002－2003年宁安市耕地生态安全变化情况为耕地生态安全水平处于敏感水平；（3）2004－2006年宁安市耕地生态安全变化情况为耕地生态安全水平处于风险水平；（4）2007－2009年宁安市耕地生态安全变化情况较2004－2006年耕地生态安全系数有一些提高，但还是处于敏感水平。

鉴于以上分析结果，本文提出应从加大环境污染治理与生态环境保护的力度，加快生态退化区、脆弱区的生态建设和恢复，搞好城市绿化和景观生态建设；推进宁安市土地整治建设，提高土地利用率，建设高效农田生态复合系统，补偿和恢复土地的生态功能，减少水土流失；合理使用农药、化肥，减少对土壤的污染，运用生物和化学方法对土壤进行改良；加强农业基础设施的建设，改善农业生产条件，改进耕作制度；强化耕地保护意识，提高人口素质，控制人口数量等几个方面来逐步提高宁安市耕地生态安全水平。只有因地制宜的采取合理措施才能确保宁安市耕地利用生态安全整体水平快速而稳定的发展。

耕地生态安全是一个复杂的系统和一个动态变化的过程，随着社会经济的发展，耕地生态安全水平也会随之变化。本文对研究区10a间的耕地生态安全进行研究，时间序列仍较短，而宁安市耕地生态安全变化是一个长期演化的过程，因而在今后的研究工作中，应拉长研究的时间序列，以便得到更加合理的评价结果，使研究结果更具指导意义。同时，还应根据研究区域经济发展的不同阶段对指标进行修正和调整，选择合适的方法进行评价、分析和判断，以便更好地指导土地利用行为。

［1］封志明.中国未来人口发展的粮食安全与耕地保障［J］.人口研究，2007，31（2）：15－29.

［2］陈百明.中国土地资源生产能力及人口承载力研究［M］.北京：中国人民大学出版社，2001：9－16.

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［4］莱斯特·R·布朗.建设一个持续发展的社会［M］.北京：科学技术文献出版社，1984.

［5］王振祥，朱晓东，石磊，等.安徽省沿淮地区生态安全评价模型和指标体系［J］.应用生态学报，2006，17（12）：2431－2435.

［6］赵其国，周炳中，杨浩，等.中国耕地资源安全问题及相关对策思考［J］.土壤，2002（6）：293－302.

［7］张传华.耕地生态安全评价研究：以重庆三峡库区为例［D］.重庆：西南大学，2006.

［8］朱红波.我国耕地资源生态安全的特征与影响因素分析［J］.农业现代化研究，2008，29（2）：194－197.

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［10］王军.石家庄市耕地动态变化与生态安全评价研究［D］.石家庄：河北师范大学，2009.

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Study on Evaluation for Ecological Security of Cultivated Land－A Case Study of Ning'an City in Heilongjiang Province

XU Hui，LEI Guo－ping，CUI Deng－pan，ZHAO Hong－bo
（College of Resources and Environment，Northeast Agricultural University，Harbin150030，China）

The ecological security of cultivated land is related to sustainable development and food security.Ning'an City in Heilongjiang Province was chosen as study area in this paper.Evaluation index system which affects cultivated land ecological security was constructed based on natural factors，economic factors and social factors.The optimal combination weighting method was used to determine index weights and multi－factor comprehensive evaluation method was adopted to quantitatively evaluate and analyze ecological security of cultivated land in Ning'an City from 2000to 2009.The results show that：the level of the cultivated land ecological security in Ning'an City is the‘U'－type development stage of the‘relatively safe－sensitive－risksensitive'，and the cultivated land ecological security degree is relatively low in general，among which the cultivated land ecological security of Ning'an City was at a relatively safe state in 2000－2001；the cultivated land ecological security was at a sensitive level in 2002－2003；the cultivated land ecological security was at the level of risk in 2004－2006；the cultivated land ecological security have a certain increase during 2007－2009，but still at a sensitive level.According to the analysis results，this paper proposes some related suggestions to increase the level of ecological security of cultivated land of Ning'an City.

cultivated land ecological security；combination weighting method；evaluation index system；multi－factor comprehensive evaluation model；Ning'an City

F323.22

A

1005－3409（2011）06－0180－05

2011－04－12

2011－05－24

国家科技支撑计划项目（2008BAD96B02）

徐辉（1986－），男，河南周口人，硕士，研究方向为土地利用与土地生态。E－mail：xuhui469＠163.com

雷国平（1963－），男，辽宁沈阳人，博士，教授，研究方向为土地利用与土地规划。E－mail：guopinglei＠126.com