干旱区耕地安全压力测试及时空演变特征研究——以新疆为例

孙德华，刘维忠，盛 洋

（1.新疆农业大学a.经济管理学院b.干旱区农村发展研究中心，新疆 乌鲁木齐 830052；2.中国科学院 新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011）

0 引言

耕地是特殊的自然资源，也是重要的基础性农业生产资料，耕地安全关乎粮食安全。干旱区作为国家重要的粮棉林果生产基地和生态安全屏障，其耕地安全对我国农业可持续发展和粮食安全至关重要。由于特殊的地理环境及格局，新疆农业资源总量丰富但水资源短缺，干旱区耕地安全面临较大压力已成为常态。《西北旱区农牧业可持续发展规划（2016—2020 年）》指出，“干旱区生态系统脆弱且宜农耕地资源有限，农业可持续发展阻力较大”。因此，探究耕地安全压力来源及时空演变特征对推进干旱区农业的可持续和高质量发展具有重大意义。

目前大多研究者关注的是耕地安全压力来源的某个方面，研究集中在耕地资源压力和耕地生态安全两个方面。耕地资源压力研究包括压力测度、时空差异，以及与其他因素的作用关系分析等［1－3］。耕地生态安全研究涉及安全评价、时空格局演变及与其他变量的关联性和耦合发展分析等［4－6］，但综合耕地资源压力和耕地生态系统安全两方面来进行整体耕地安全压力的研究有限，干旱区耕地安全压力特征及其理论性分析相对不足。

干旱区农业安全直接关系农业可持续发展，而耕地安全是农业安全的根本，进行耕地安全压力特征分析及测试是不断提升干旱区耕地利用系统稳定性和农业可持续发展的关键所在。鉴于此，本文基于耕地压力特征理论和现状的分析，测度典型干旱区新疆2010—2019 年的耕地资源（数量）压力及耕地生态安全压力，探究整体耕地安全压力的主要来源；在此基础上，进一步对新疆各地州耕地生态安全进行测度，探讨其时空演变特征。

1 研究区概况

新疆位于我国西北内陆，是干旱区的主体区域，土壤类型多为风沙土、棕漠土和棕钙土，肥沃性差。统计数据显示，新疆耕地面积为524.23 万hm2，占土地总面积的3.15%。“三山夹两盆”是新疆特有的地形地貌特征，绿洲灌溉农业是主要的农业类型，水浇地是干旱区的主要耕地类型。按国家耕地地力等级划分，新疆耕地主要分布在7—15 等，耕地地力处于中低水平。目前新疆耕地安全面临来自耕地资源安全和耕地生态安全的双重压力，建设占用和人口增长等因素导致耕地数量出现下降趋势，加之本身生态系统较为脆弱，耕地生态系统面临以盐渍化、荒漠化、残膜和化肥为代表的巨大压力，一旦遭到破坏，将遭受到难以逆转的伤害。

2 研究方法与数据来源

2.1 耕地资源（数量）拉力指数模型

耕地压力指数，即最小人均耕地面积Smin与实际人均耕地面积Sn的比值，可用来反映地区耕地资源的压力水平。其中，最小耕地面积是指满足每人正常生活水平的粮食需求所需的耕地面积。

式中：K 为耕地压力指数；β为粮食自给率（%），根据新疆粮食自给状况，取β＝100%；Gr为人均粮食需求量（kg/人），参考中国农科院的研究成果［7］，统一定为400kg；p 为粮食单产（kg/hm2）；q 为粮食播种面积与总播种面积之比（%）；k 为复种指数，即全年播种总面积/耕地面积（%）。

为具体考察新疆耕地资源安全压力的状态，本文参考罗翔等［2］关于耕地资源压力水平的评判法则［2］。压力等级划分如下：安全压力区（0 ＜K ＜0.9）、轻度压力区（0.9 ＜K ＜1）、中度压力区（1 ＜K ＜2）和高度压力区（2 ＜K）。

2.2 AHP－熵值法

耕地生态安全评价是一个包含不同性质指标的综合评价过程，确定各指标权重在评价中具有重要地位。考虑到新疆的区域特色和确保指标权重的科学性，本文采用主客观综合赋权的AHP－熵值法［5，8］确定各指标最终组合权重βj，确定权重之前对原始数据进行极差标准化预处理。在二者基础上，利用综合指数加权法［9］计算得到生态安全评价指数，计算公式为：

2.3 障碍度模型

在以上工作基础上，可得到新疆近10 年耕地生态系统的安全状态，但是并不能直观地判断造成这种状态的影响因素。借助障碍度模型则可实现对耕地生态系统安全状态影响因素的判别［4］，计算公式为：

式中：Aj为障碍度；rij为偏离度；wj为单项指标的权重。

2.4 可视化制图

本文借助ArcGIS10.6软件中的Jenks自然断裂法将2010 年、2014 年和2019 年新疆各地州的耕地生态安全指数划分为4 个等级，在此基础上制图，并可视化表达各地的耕地生态安全空间格局。

2.5 指标体系与数据来源

鉴于PSR（压力—状态—响应）概念模型在建立人类活动与生态环境之间的联系方面贡献突出，特别在生态安全领域应用十分广泛。在参考已有资料的基础上［4，9］，遵循科学性、代表性等原则，在分析新疆地区耕地安全压力特征的理论和现状基础上，构建由压力、状态和响应层面下的25 项指标组成的耕地生态安全评价指标体系（表1）。其中，亩均耕地残膜累积量是根据每几年官方估计的残膜回收率进行计算，绿洲区域土壤盐渍化程度来自张振华的研究成果［10］。亩均耕地质量等级的计算公式为［Σ（当年耕地利用等×亩数）］/总亩数。

表1 耕地生态安全评价指标体系Table 1 Evaluation index system for the ecological safety of cultivated land

依据区域实际情况和参考有关文献［8，11］，耕地生态系统安全状态划分如下：极不安全区（F ＜0.4）、较不安全区（0.4≤F ＜0.5）、临界安全区（0.5≤F ＜0.6）、较安全区（0.6≤F ＜0.8）和安全区（F ＞0.8）。

数据来源：本文涉及耕地资源压力及耕地生态安全压力测算的参考数据均来源于2011—2020 年的《新疆统计年鉴》和相应年度的《中国农业统计资料》《中国水利年鉴》《中国环境统计年鉴》。

3 新疆耕地安全压力特征分析

3.1 耕地资源（数量）安全压力分析

人口数量的快速增长导致土地承载压力不断增加，且随着工业化、城镇化的持续推进和新一轮退耕还林还草还湿等生态工程实施，耕地资源安全压力日益增大。随着西部大开发的推进和援疆资金的注入，新疆城市建设速度加快、城市规模不断扩大，地区经济加速发展的同时出现了耕地非农化和农户撂荒的现象。城市土地利用结构存在不合理现象，耕地面积出现减小趋势，建设占用导致耕地面积减少的比重逐年增加，个别年份甚至超过90%。除此之外，造成新疆耕地面积不断缩减的原因还有灾毁耕地、生态退耕和农业结构调整等。虽然新疆地区有大量的耕地后备资源，但是宜农的耕地后备资源少且开发利用困难，稍有不慎，极易破坏当地的生态环境。因此，新疆耕地资源安全面临一定程度压力，对整体耕地安全造成胁迫。

3.2 耕地生态安全压力分析

本文根据新疆区域生态特征，主要从土壤盐渍化、土地沙化和荒漠化、残膜、化肥4 个方面对耕地生态安全压力特征进行理论和现状分析。

土壤盐渍化对耕地生态安全造成的压力。理论上，土壤盐渍化会导致土壤团粒结构破坏和板结，增加土壤侵蚀；且过多盐分会限制作物吸收水分的能力，类似于干旱对植物的作用原理，即“生理干旱”。盐渍化问题已造成世界各国较大的经济损失［12］。除了自然因素导致的土壤盐渍化外，目前人类活动也成为盐渍化程度加重的诱因，其中灌溉行为是影响最大的因素。由于缺乏自然或人工排水系统导致的过度灌溉和水库、灌溉渠等的渗漏都会造成地下水上升，使盐分集中在地形表面或土壤表层；用于灌溉的含盐地下水也会导致根区盐分的集中，灌溉水质与盐分积累成正相关的关系［13］。以上灌溉行为均会导致次生盐渍化。但节水灌溉和暗管排水处理可在一定程度上控制盐分积累，有助于改善盐渍地［14，15］。

新疆土地辽阔，是全国面积最大的省区。统计数据显示，新疆的盐渍化土地面积约2200 万hm2，占全国盐渍化总面积的22%，是全国最大的盐渍土壤分布区。不同盐渍程度的土壤在耕地中所占比例高达30%，其中受较高程度盐渍化威胁的低产田所占比例达22%。在新疆的宜农垦荒地中，受盐渍限制难以开发利用的面积高达50%［16］。可见，高比重的盐渍土壤面积对新疆地区农业高效开发和发展现代农业造成了重大威胁，是制约内陆干旱区农业可持续发展的限制条件。干旱强蒸发的气候条件和高含盐量的土壤母质是造成新疆土壤盐渍化的主要因素，绿洲外围及部分荒漠交错带区域盐渍化程度较重，耕地绝大部分盐渍化地区处于脱盐不稳定或脱盐积盐反复进行的状态，潜在威胁很大［17］。同时，人类活动的干扰也会加剧新疆土壤的盐渍化，如灌溉储水输水的低效率、不合理的灌排系统和土地利用不当都会导致次生盐渍化。地区内土壤中较高的残膜量，由于阻碍了土壤中水分和空气的运移，也会带来次生盐渍化。

土地沙化和荒漠化对耕地生态安全造成的压力。沙化和荒漠化会使湖泊萎缩，削减湿地面积，加剧风沙灾害和沙暴，对农作物和农户的人身财产造成巨大损失。风沙会污染耕种的土地并剥蚀表层土壤，造成土壤有机质损失，肥力大大下降，储水存水能力降低，土壤环境受到极大的破坏，从而影响了农业的可持续发展。2010 年新疆荒漠化土地面积达到79.59×104km2，这是由于本身的地理环境和格局造成的。而新疆地区不合理的水土开发导致地下水位上升、水土流失和土地退化，进而加重了盐渍化程度。由于二者的相互作用，对荒漠化也产生了“助推”效果。新疆完全无荒漠化特征的土地仅占总面积的31.10%，即接近70%的土地都出现了不同程度的荒漠化。其中，潜在荒漠化土地为20×104km2，其他不同程度的荒漠化土地面积为92.1 × 104km2，严重荒漠化土地占总面积的15%［18］。此外，新疆属于典型的绿洲灌溉农业地区，在人类活动的扰动下，沙漠包围的绿洲易被其吞噬，进而经历萎缩和沙漠化，因此绿洲是不稳定的，任何资源开发及利用活动都要慎重［19］。

残膜对耕地生态安全造成的压力。国内外研究表明，农用塑料薄膜的使用对于土壤温度、湿度、微生物及理化性质方面起着调节作用，因此被长期推广使用。不同颜色的农膜使用可升高或略降低土壤温度，如：黑色地膜可使土壤升温达6℃［20］；白色或银色地膜更适合炎热地区，实验证明可使土壤温度降低2℃左右［21］；透明地膜由于其较高的辐射传输能力则更适合在寒冷地区使用［22］。Ashrafuzzaman等［23］通过位于亚热带地区的辣椒实验发现，覆膜可以减少水分蒸发，透明膜覆盖的0—10cm 土壤的含水量比裸土高5.5%。还有学者通过相关田间试验，证明覆膜可以提升土壤湿度［24］。此外，虽然塑料薄膜覆盖减少了长期施肥期间土壤细菌多样性和丰度的损失［25］，但是覆膜下土壤中的霉菌毒素浓度也会升高［26］。也有研究发现，覆膜阻碍空气和土壤中水分的交换，使得土壤中的碳固存增加，减少二氧化碳向空气中的排放量［27］，土壤有机碳随覆盖年限增加而显著降低，可能导致土壤质量下降并增加农药径流进入环境的风险［28］。也有大量研究通过试验证明了残膜的巨大危害，其残留量越高，对土壤储水能力影响越大，进而导致全氮增加，碳氮比显著下降，土壤孔隙度降低，直接影响土壤微生物活性［29，30］。Dong等［31］在 棉 田 进 行 了 大 规 模 地 膜 残 留量的研究，发现地膜残留量的增加会影响土壤质量，如pH值增加，有机质减少，并对植物生长发育造成负面影响。此外，地膜在土壤中难以自然降解，且使用后的地膜由于受到农药等的污染，大多不适合填埋，回收处理困难［32］；使用助氧化剂是帮助薄膜降解的好方法，但其含有的重金属成分又可能导致土壤污染加剧［33］。

新疆因为特殊的地理环境和干旱少雨的气候条件，所以具有保温保墒功能的农膜使用必不可少。覆膜技术及膜下滴灌技术自推广以来得到了广泛应用，2010—2019 年覆膜面积从219.96 × 104hm2增加至354.8 × 104hm2，增幅达61.3%，为全国平均水平的4—6 倍。覆膜面积排在前五位的阿克苏、喀什、巴州、塔城和昌吉均超过30 × 104hm2的覆盖面积，且覆膜率超过60%，最高达80%［34］；2010—2019 年新疆地膜使用量从14.35×104t增加到24.27×104t，增幅达69%，为全国平均水平的4—5 倍。统计调查结果表明，新疆单位覆膜田地面积的残留量高达260kg/hm2，成为我国最大的重度残膜污染区。可见，地膜在发挥其保温保熵作用的同时也带来了严重的“白色污染”，威胁着土地生态环境和农业可持续发展，但各地州由于种植模式和结构的差异，残膜污染程度各异。

化肥对耕地生态安全造成的压力。施用化肥可提高土壤肥力。Dubey等［35］在亚热带半干旱地区的试验中发现，连作条件下，有机碳含量从4.0g/kg 增加到7.5g/kg，且维持了作物高产，提高了土壤肥力。而过量施肥会导致肥料中无机盐的形成、积累和富集，改变土壤的物理特性，长期就会造成土壤板结和次生盐渍化［36］。Massah等［36］对种植50 多年小麦的土壤取样，发现未板结土壤团聚体的直径是严重板结土壤的5 倍。板结会降低孔隙率和通气量，增加容重和土壤抗渗透能力，严重板结土壤中，总土壤孔隙率比未板结土壤低17%。长期施用化肥还会导致土壤的重金属污染。也有研究发现，化肥与有机肥按比例配施可增加土壤有机磷和全氮的含量，微生物生物量也显著增加［37－39］，但在此配合施肥过程中发现重金属污染风险比单施化肥时更高，需特别注意防范［40］。由于新疆的土壤类型多为风沙土、棕漠土和棕钙土［10］，有机质含量较低，因此新疆要实现种植业增收，增加作物产量是关键，而施用化肥是实现增产的快速有效方式。化肥对农作物增产的贡献率最低为35%，最高可达到66%。由于新疆优越的光热条件，种植结构不断调整，以高化肥需求量的林果、蔬菜等为代表的经济作物的播种面积不断增加［41］。2019 年，新 疆 的 林 果 种 植 面 积 达 到157.83×104hm2。单位播种面积的化肥总用量为417. 77kg/hm2，2010—2019 年 的 化 肥 使 用 量 从167.57×104t增至257.76 × 104t，超出了安全化肥施用量119 × 104t，是标准水平的2.2 倍。因此，新疆整体化肥用量明显超标，对土壤环境造成了较大的危害。

土壤盐渍化和沙漠化的巨大威胁属于内陆干旱区耕地生态安全特有的压力特征。通过以上压力特征的理论和现状分析可知，自然方面的盐渍化、沙漠化和人为方面的残膜、化肥等因素都不同程度地破坏了新疆耕地土壤的团粒结构和水稳性结构，影响了水盐转移和水肥运移，降低了土壤中微生物的含量和活力。此外，土壤肥力下降，土壤理化和生物性质恶化，给土壤生态环境造成了不可逆的危害，进而给耕地生态安全带来压力，从而给整个耕地利用系统安全造成压力。新疆的气候地理条件使得其生态系统的自我调节能力较弱，耕地生态系统平衡一旦遭到破坏，会带来不可逆的伤害。

4 结果及分析

4.1 新疆耕地数量安全压力测试及分析

本文根据耕地资源拉力指数模型，计算得出2010—2019 年新疆最小人均耕地面积及耕地压力指数（图1）。

图1 2010—2019 年新疆人均耕地面积及耕地压力指数Figure 1 Per capita cultivated land area and pressure index of cultivated land in Xinjiang from 2010 to 2019

从图1 可见，2010—2019 年新疆地区耕地数量一直处于安全压力区，其压力指数呈不断下降的趋势，最小人均耕地面积也呈同步趋势。原因可能是：虽然近年新疆人口不断增加，城镇化速度加快，建设占用耕地比重大，出现耕地面积减少的趋势，但是人口增长速度与国内其他地区相比并没有达到“高压”程度，新疆耕地数量安全面临的压力对整个耕地利用系统并未造成实质性的威胁，不是新疆现有耕地安全面临压力的主要方面。

4.2 新疆耕地生态安全压力测试及分析

通过对耕地生态安全的评价和障碍因素分析，可实现测度和解构安全压力来源的目的。耕地生态安全状态可反映耕地生态压力状况。综合运用上述研究方法和模型计算得出2010—2019 年新疆的耕地生态安全评价指数（图2）。从图2 可见，2010—2019年新疆耕地生态系统的安全状况呈先降后升的趋势，耕地生态系统总体处于“不安全”的状态，且安全值一直处于0.6 以下，可见耕地生态安全面临较大的压力。由此可知，新疆耕地生态安全压力是整体耕地安全压力的主要来源。

图2 2010—2019 年新疆综合和分类耕地生态安全指数Figure 2 Comprehensive and classified indexes of ecological safety of cultivated land in Xinjiang from 2010 to 2019

根据安全级别划分和实际区域特征，按照上升或下降趋势，将2010—2019 年新疆耕地生态系统安全状况的变化划分为以下3 个阶段：①第一阶段（2010—2012 年）。该阶段安全指数出现大幅度下降，范围在0.3870—0.5897 间，主要是由不合理的水土资源开发和种植结构调整造成的。新疆由于其独特的地理环境和格局，水土资源的约束一直存在且日趋紧张。地下水开采和荒地开垦存在速度过快、程度过深、缺乏后期维护等问题，导致地下水位下降和加剧土地次生盐渍化等一系列生态环境问题。农田基本设施仍有待完善，2012 年的渠道防渗率仍不到总长的40%，渠系水利用系数也未达到0.6。随着新疆种植结构的调整，设施农业和林果业的种植面积大幅度增加，轻视养地作物的栽培，且农药、农膜和化肥不合理使用等危害土壤环境。②第二阶段（2012—2017 年）。该阶段安全指数稳步提升，范围在0.3870—0.5392 间。稳步提升的主要原因是该阶段土地盐渍化治理成效初显，前期修建的水利设施效益发挥，农业现代化发展和市场环境持续改善。2014 年，新疆全面推行的棉花目标价格改革促进了农业结构调整，棉花市场环境进一步改善，质量明显提升。2014 年、2015 年和2017 年的“中央一号”文件中都明确提出关于农膜回收的要求［42］，农膜污染治理全面开展，此期间的农膜规范使用及回收工作进展迅速。③第三阶段（2017—2019 年）。该阶段安全值先下降后上升，安全指数值略降，可能原因是：农业政策效果发挥存在时间滞后性，主要体现在灌溉、治渍和化肥农膜治理的政策效果发挥的迟滞性。虽然近年新疆在节水灌溉等方面取得了较大成就，但是不少地区渠道防渗和节水灌溉制度仍存在问题，渠道和田间渗漏依然在补给地下水。耕地盐渍化、沙化和荒漠化面积仍在扩展，幅度虽然有所减缓，但是对耕地生态环境的威胁仍存在。化肥和农膜使用及回收条例、政策等陆续出台，其使用也在向标准化、规范化方向发展，但残膜的威胁仍较大，农膜回收网点和加工企业尚缺乏有效的经济激励措施，农膜全面回收进程缓慢。相对重视化肥，轻视有机肥培肥地力作用的情况依旧存在，温养土地的作物仍较少看到［43］。

2011 年、2012 年和2018 年的安全指数较上年表现出较大幅度的下降趋势，为了寻求其中的成因，本文利用障碍度模型计算得出各个指标的障碍度，结果如表2 所示。

表2 2011 年、2012 年和2018 年的主要障碍因子Table 2 Main obstacle factors in 2011，2012 and 2018

从表2 可见，2011 年耕地生态系统中响应层的障碍度最大，主要的障碍因素为亩均耕地质量等级（S4）、水土流失治理面积（R1）、三北防护林工程造林面积（R2）、有效灌溉比重（R5）和苜蓿占农作物总播面积比重（R8）。2012 年，压力层和响应层的障碍度都较高，且占较大比重，具体的障碍因素为绿洲区域盐渍化程度（P6）、亩均耕地质量等级（S4）、水土流失治理面积（R1）、三北防护林工程造林面积（R2）和有效灌溉比重（R5）。2018 年，耕地生态系统中压力层对安全指数提升的阻碍作用最大，其次为响应层和状态层，具体的障碍因素是亩均耕地残膜累积量（P3）、单位耕地化肥负荷（P4）、沙化土地程度（P7）、三北防护林工程造林面积（R2）和人均耕地面积（S1）。由此可见，2011 年、2012 年和2018 年的主要障碍因素存在差异，农业生产活动和水土资源开发的扰动使耕地生态系统的压力变大，耕地保护和生态建设等一系列措施也致使障碍因素不断发生改变。

从图3 可见，在障碍度比重方面，压力层的比重不断增加，但近两年渐趋下降，与之相对应的是响应层趋于上升，因此针对改善压力层的生态建设性和保护性的防控措施应当加强。

图3 2010—2019 年新疆耕地生态安全各准则层障碍度Figure 3 Obstacle degrees of each criterion for the ecological safety of cultivated land in Xinjiang from 2010 to 2019

4.3 各地州耕地生态安全时空演变特征

在以上总体耕地安全压力测度的基础上，可得出“相对不安全”的耕地生态状况是目前新疆耕地安全压力的主要来源。为了更加深入细致了解新疆耕地生态安全状况，并使研究更加精确，本文探究了新疆各地州耕地生态安全状况及时空演变特征。限于文章的篇幅和数据的可得性，选取2010 年、2014 年和2019 年3 个年份，通过构建指标体系、计算权重等过程计算得出各地州3 个年份的耕地生态安全指数。从时序特征来看（图4），2010 年、2014 年和2019年各地州耕地生态安全状况存在较大差距，吐鲁番地区总体耕地生态安全指数最低，取该地区上述3个年份安全指数的平均值作为参照，其值为0.2191；伊犁哈萨克自治州安全指数最高，其平均值为0.6713，前者与后者相差高达3 倍。除了乌鲁木齐和昌吉回族自治州近10 年的耕地生态安全指数处于上升趋势，其他地州的安全指数变化不大，甚至出现下降趋势。具体来讲，阿勒泰地区、博尔塔拉蒙古自治州、阿克苏地区和克拉玛依市近10 年的安全指数均出现了不同程度的下降趋势，需加强防范，以防安全指数的进一步下降；伊犁哈萨克自治州和塔城地区变化不大，且安全指数一直在0.5 以上，处于相对安全状态，未来可在现有农业生产活动基础上继续加强耕地保护和生态治理措施，提升安全状况；乌鲁木齐市和昌吉回族自治州的耕地生态则处于逐步改善的状况。

图4 2010、2014、2019 年新疆各地州耕地生态安全指数Figure 4 Ecological safety index of cultivated land of various prefectures in Xinjiang in 2010，2014 and 2019

为进一步探讨研究期内新疆14 个地市州耕地生态安全指数变化的空间差异，以计算得出的各地市州耕地生态安全指数为数据源，运用ArcGIS10.6软件，采用Jenks法将其分为4 个层次，得到各地市州耕地生态安全指数空间格局图（图5）。从图5 可见，北疆的耕地生态安全状况总体优于南疆和东疆，分析原因可能是：由于南疆独特的光热资源，林果业和棉花种植面积不断增加，而农业生产过程中产生的面源污染给耕地生态安全带来了一定程度的压力；东疆比重较大的盐渍化土地对土壤生态环境造成了较大威胁，进而影响到耕地生态，故两个地区均呈现出较低的耕地生态安全指数。具体来讲，南疆的巴音郭楞蒙古自治州、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区和东疆的吐鲁番市和哈密市的安全指数很低，均处于0.4 以下，需引起重视。

图5 2010—2019 年新疆各地州耕地生态安全空间格局Figure 5 Ecological safety pattern and its spatial variation of cultivated land of various prefectures in Xinjiang，2010—2019

5 结论与对策建议

5.1 结论

本文以典型干旱区新疆为研究对象，基于耕地资源和耕地生态两方面压力特征的理论和现状分析，运用耕地资源拉力指数模型及压力—状态—响应模型，测算得到耕地资源安全压力和耕地生态安全指数（其中，后者的测算结果可反映耕地生态安全压力），并进一步对各地州的耕地生态安全进行测度及探讨其时空演变特征。主要结论如下：①通过对耕地资源及耕地生态安全两方面压力规律性特征的理论与现状梳理，可知目前新疆的耕地安全压力较大，以盐渍化和沙漠化为代表的自然因素对土壤生态环境影响极大，以残膜、化肥为代表的人为因素也对土壤环境造成了污染。在以上因素的共同作用下，新疆整体耕地安全压力较大。②典型干旱区新疆的耕地安全压力主要来源为相对不安全的耕地生态系统。借助耕地数量压力指数模型研究发现，新疆耕地资源（数量）压力处于安全区，压力并不是整体耕地安全压力的主要来源；而通过构建耕地生态安全评价模型研究发现，2010—2019 年新疆的耕地生态系统总体处于“不安全”的状态，因此其成为整体耕地安全压力的主要来源。③在对耕地生态安全评价过程中发现，压力层的障碍度比重逐年增大，其中土壤盐渍化及荒漠化、残膜、化肥是新疆耕地生态安全压力的主要方面，进而导致整体耕地安全的压力。④2010—2019 年各地州耕地生态安全状况差距较大，且安全指数呈现出“北疆＞南疆＞东疆”的空间布局。

5.2 对策建议

由定性定量分析可知，新疆耕地生态安全压力是目前整体耕地利用及安全压力的主要来源，而构建的耕地生态安全评价指标体系中显示压力层占据将近一半的权重。就其中的指标来讲，亩均耕地残膜累积量、单位耕地化肥负荷、绿洲区域土壤盐渍化程度和沙化土地程度居前五位，对耕地生态安全压力的形成发挥了主要作用。从障碍度分析可知，加强改善压力层的建设性和保护性措施对于提升安全值的贡献将越来越大。

据此，本文提出以下政策建议：①加快土地盐渍化和沙漠化治理进程。由压力特征分析部分可知，新疆目前的土地盐渍化和沙漠化是耕地安全的巨大威胁。合理开发利用水土资源和逐步推进实施生物治理策略是行之有效的防控措施。新疆为典型绿洲农业区域，绿洲生态的好坏直接关乎地区农业发展，保护绿洲边缘植被，促进绿洲内可持续发展，并慎重进行其土地开发是重中之重。同时，要严格控制垦荒规模，着力点转向提高现有耕地的生产潜力。有限的水资源及其时空分布的不均匀性是限制绿洲灌溉农业发展的关键。新疆水资源的开发利用要以地区内水盐平衡为依据充分论证并合理规划，同时也要保障生态用水。对于不同盐渍化程度的土地采取不同的生物改良措施，生物治理在易次生盐渍化和荒漠化地区是需要长期逐步推进的战略措施，决不是一时之策。②加强农田水利基建。新疆气候干旱、植被稀少、风沙频繁，水资源时空和季节分布严重不均，农业用水矛盾十分突出，以水利为中心的农田基本设施建设亟待完善。从农田水利建设方面减轻盐渍化程度，全疆农业水利基础设施的建设可从土地精细平整、加大渠道防渗和重视灌排结合3 个方面入手。此外，在渠道防渗率、灌区骨干渠系工程节水改造面积和田间高效节水面积等方面，南疆地区与全疆平均水平相比还存在一定差距，大多数河流缺少控制性水利工程，水资源调控能力严重不足，因此农业水利基础设施建设亟待加强。③提升农膜规范使用和残膜回收水平。近年国家在新疆地区开展农膜回收试点，效果良好，但残膜威胁仍然存在。因此，应继续按照新的国家标准对于农膜厚度等指标进行强制规定，加强市场监管，对违规产品加大处罚力度；同时，强化“谁污染，谁负责，谁治理”的生产者和污染者责任约束。新疆农户将捡拾的残膜卖给回收网点和加工企业的行为已较为普遍，进一步实行对农户残膜回收行为的经济激励，并利用补贴政策接续扶持农膜回收网点和加工企业；加大投入与研发力度，搭建高校与企业合作平台，加快新型、强实用性残膜回收机械的研制和推广使用。④继续推进化肥科学合理施用。目前新疆化肥施用仍存在不合理的现象，因此首先要继续在各地州开展科学施肥的技术培训力度，特别是针对过量施肥的“重灾区”，即设施农业和林果业，避免出现过多施肥导致土壤生态环境污染和成本增加等问题。其次，要鼓励增施新型生物有机肥，重视有机肥培肥地力的作用，继续宣传秸秆还田和绿肥还田的重要性，推进相关还田技术的实施，提高土壤肥力和恢复土壤团粒结构。