湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性分析

摘 要 从敏感性和适应性两方面综合评估了2001—2022年湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性。通过构建综合评价模型和指标体系，计算敏感性指数和适应性指数，分析湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性水平及其成因。研究发现，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的敏感性和适应性存在明显差异，且大部分县（市、区）呈现中度到高度脆弱状态。此次研究结果为长江中下游地区其他省份的水稻生产应对气候变化提供了一定的参考和借鉴。

关键词 气候变化；水稻生产；脆弱性；湖北省

中图分类号：S511 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.16.009

气候变化已成为全球农业生产面临的重大挑战，特别是对依赖水稻生产的地区影响尤为明显。湖北省作为我国主要的水稻种植区，其农业生产对气候变化的脆弱性直接关系到区域粮食安全和经济稳定。笔者采用综合指数法，综合考察2001—2022年湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性及其成因。通过计算敏感性指数和适应性指数，分析湖北省水稻生产的脆弱性水平，并探讨其成因，对制订应对气候变化的措施具有重要参考价值。

1 数据来源与研究方法

1.1 指标体系构建

为全面评估湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性，选择多种关键指标进行综合评估。气候敏感类指标选择水稻生长季节的积温变化、降水变率、干燥指数和暴雨日数等，这些指标反映了气候变化对水稻生长的直接影响。土地利用类指标选择森林覆盖率和垦殖指数等，这些指标反映了土地资源利用状况对水稻生产的间接影响。农业生产类指标选择人均耕地面积、稻谷单位面积产量等，这些指标衡量了农业生产条件和生产力水平。社会经济类指标选择人均地区生产总值、农民人均收入和恩格尔系数等，这些指标反映了社会经济发展水平及其对农业生产适应气候变化的支撑能力。上述指标的选取基于其对水稻生产影响的显著性和数据的可获得性，以确保评估结果的科学性和全面性。

1.2 数据来源

此次研究所使用的数据主要来源于国家统计局和国家气象局的相关资料。气候敏感类指标的数据包括温度、降水量、暴雨日数等，由国家气象局提供；土地利用类指标的数据包括森林覆盖率、垦殖指数等，由国家统计局提供；农业生产类和社会经济类指标的数据包括人均耕地面积、稻谷单位面积产量、人均地区生产总值等，由国家统计局和湖北省农业农村局提供。

1.3 研究方法

1.3.1 指标标准化

在评价水稻生产脆弱性时，需要对各项指标进行标准化处理[1]。研究将指标分为正指标和逆指标，正指标数值越大，影响越大；逆指标数值越大，影响越小[2]。根据指标的不同特性采用不同的隶属函数将其标准化，公式为

正指标：（1）

逆指标：（2）

式中：Pij为第i县第j个指标的标准化值；Cij为第i县第j个指标的原始值；Cmin和Cmax分别为第i县第j个指标的最小值和最大值。通过这种标准化方法，各县（市、区）的指标数据被转换为0～100的数值，实现了不同指标的统一比较和分析，从而更准确地反映湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的脆弱性。

1.3.2 指标权重确定

此次研究采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）确定水稻生产对气候变化的脆弱性各指标的权重。为了构建递阶层次结构，研究将水稻生产脆弱性设为最高层（A层），其下为一级指标层（B层），包括B1和B2。B层进一步细分为二级指标层（C层），涵盖C1至C4，而C层再细分为三级指标层（D层），包括D1至D16。为确保权重的合理性，研究首先检验了判断矩阵的一致性，结果显示一致性比率均小于0.1，表明判断矩阵具有一致性。各具体指标的递阶层次结构及其权重如表1所示。

1.3.3 敏感性指数、适应性指数、脆弱性综合指数计算

在标准化和权重计算的基础上，计算湖北省各县（市、区）的敏感性指数（Relative Strength Index，RSI）和适应性指数（Relative Autonomy Index，RAI），

进而计算水稻生产对气候变化的脆弱性综合指数（Risk Index of Cities，RIC）。由于RSI和RAI对脆弱性的贡献方向不同，RSI为正向指标，值越大，脆弱性越高；RAI为逆向指标，值越大，脆弱性越低，因此在进行RIC评价前，需要对RSI和RAI进行标准化处理，以确保评价结果的准确性和一致性。

各指数计算公式分别为

（3）

（4）

（5）

式中：IRS为敏感性指数；IRA为适应性指数；IRC为脆弱性综合指数；Wj为第j个三级指标的权重。

2 结果与分析

2.1 水稻生产对气候变化的敏感性分析

湖北省水稻生产对气候变化的敏感性可分为5个级别：一般敏感区、低度敏感区、中度敏感区、高度敏感区和极度敏感区。2001—2022年，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的敏感性指数如表2所示。

由表2可知，2001—2022年，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的敏感性最大的为云梦县，其敏感度指数为85.20，而敏感性最小的为咸丰县，其敏感度指数为10.87。根据敏感性指数，将湖北省各县（市、区）分为不同的敏感性级别。2001—2022年，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的敏感性分级情况如表3所示。

由表3可知，低度敏感区和中度敏感区的县（市、区）数量最多，分别占总数的38.6%和35.3%。这表明湖北省大部分区域在应对气候变化方面具有一定的适应能力，但仍需要警惕和采取适当措施以减小气候变化带来的负面影响。

一般敏感区包括利川市、建始县、巴东县、宣恩县、咸丰县、郧西县、竹山县、竹溪县及房县等县（市、区）。这些区域降水变率、日照时数变率及干燥指数都较小。低度敏感区包括黄石港区、西塞山区、下陆区、枣阳市、宜城市、老河口市、南漳县、保康县、谷城县、枝江市、当阳市、夷陵区及西陵区等县（市、区）。这些区域大部分生态环境良好，森林覆盖率高[3]。中度敏感区包括嘉鱼县、通城县、曾都区、随县、广水市、崇阳县、通山县、赤壁市、咸安区、远安县、兴山县、秭归县、长阳县、大冶市及阳新县等县（市、区）。部分区域如嘉鱼县、通城县、曾都区等县（市、区），土地利用情况一般，但气候变化不稳定，敏感度较高。另外一些区域如广水市、崇阳县、通山县、赤壁市、咸安区等县（市、区），土地利用不合理，森林覆盖率低，垦殖指数高，气候变化也不稳定。高度敏感区主要包括沙市区、江陵县、公安县、孝昌县、大悟县、应城市、安陆市、汉川市、京山县、沙洋县及钟祥市等县（市、区）。这些区域主要位于汉江流域，气候变化异常，降水变化差异较大。极度敏感区只有云梦县。云梦县积温变化、降水变率、日照时数变率及干燥指数都较大，垦殖指数也较高。这些因素综合作用，使得云梦县的水稻生产对气候变化极度敏感。

2.2 水稻生产对气候变化的适应性分析

在气候变化日益明显的背景下，水稻生产的适应性成为确保农业可持续发展的关键因素。通过分析适应性评价指数，可以更加清晰地理解不同地区水稻生产对气候变化的适应能力。2001—2022年，湖北省水稻生产对气候变化的适应性指数如表4所示。

根据适应性评价指数，研究将湖北省各县（市、区）分为不同的适应性级别。2001—2022年，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的脆弱性分级情况如表5所示。由表5可知，低度适应区和中度适应区占据了绝大部分区域。这与湖北省的农业基础设施、经济发展水平和农村居民生活水平密切相关。

由表6可知，2001—2022年，湖北省各县（市、区）之间适应性指数存在明显差异。一般适应区主要包括黄石港区、西塞山区、下陆区、枣阳市、宜城市、老河口市、南漳县及保康县等县（市、区）。这些区域的农业基础设施较为完善，经济发展水平相对较高，农村居民的生活水平和收入较高，从而具备较强的适应能力[4]。低度适应区包括利川市、建始县、巴东县、宣恩县、咸丰县、郧西县、竹山县、竹溪县及房县等县（市、区）。这些区域的耕地资源较少，农业基础设施发展不均衡，粮食生产力不高，稻谷产量和人均产量相对较低。中度适应区包括嘉鱼县、通城县、曾都区、随县、广水市、崇阳县、通山县、赤壁市、咸安区、远安县、兴山县、秭归县、长阳县、大冶市、阳新县、谷城县、枝江市、当阳市、夷陵区及西陵区等县（市、区）。这些区域的农业基础设施较好，有效灌溉面积较大，水稻单位面积产量和人均产量较高，应对气候变化的能力较强。高度适应区主要包括云梦县、沙市区、江陵县、公安县、孝昌县、大悟县、应城市、安陆市、汉川市、京山县、沙洋县及钟祥市等县（市、区）。这些区域的适应能力较强，主要得益于良好的农业基础设施和较高的经济发展水平。总体来看，湖北省水稻生产适应度的分布具有明显的区域性差异。这种差异不仅与各县（市、区）的自然地理条件有关，更与当地的经济发展水平、农业基础设施建设和社会经济状况密切相关。

2.3 水稻生产对气候变化的脆弱性分析

湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性分析主要基于前述的敏感性指数和适应性指数。通过对这些指数进行加权计算，得出各县（市、区）的水稻生产对气候变化的脆弱性综合指数。2001—2022年，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的脆弱性综合指数如表6所示。

根据脆弱性评价指数，研究将湖北省各县（市、区）分为不同的脆弱性级别。2001—2022年，湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化的脆弱性分级情况如表7所示。

由表7可知，2001—2022年，湖北省各县（市、区）之间水稻生产对气候变化的脆弱性存在明显差异。未出现极度脆弱区，表明尽管湖北省部分区域脆弱性较高，但总体情况尚不至于达到极端脆弱的程度。高度脆弱区包括云梦县、沙市区、江陵县、公安县、孝昌县、大悟县、应城市、安陆市、汉川市、京山县、沙洋县和钟祥市等12个县（市、区），占研究区域总面积的13.54%。中度脆弱区涵盖了湖北省大部分区域，占总面积的76.24%。低度脆弱区则分布在少数区域，占总面积的10.22%。

从空间分布上看，湖北省水稻生产的高度脆弱区主要集中在汉江流域。这些区域的脆弱性与其地形地貌密切相关，由于多湖泊和低洼地带，极易受到洪水的侵袭，对农业生产造成严重破坏[5]。此外，这些区域的农业基础设施相对薄弱，农村居民生活水平较低，经济发展滞后，导致其适应气候变化的能力较差。中度脆弱区分布较为广泛，覆盖了湖北省的大部分地区。这些区域的水稻生产对气候变化的敏感性和适应性相对均衡，但仍需要提高农业基础设施水平和增强经济发展，以提高其应对气候变化的能力。低度脆弱区主要分布在湖北省的边缘地带。这些区域的自然条件较好，生态环境优越，森林覆盖率高，土地利用合理，气候变化的影响相对较小。

通过对2001—2022年湖北省各县（市、区）水稻生产对气候变化脆弱性的综合评价，可以发现各县（市、区）的脆弱性主导因素有所不同。部分区域由于气候敏感性较高，易受到气候变化的影响；部分区域则由于适应性较低，在面对气候变化时恢复能力不足。针对这些不同的脆弱性成因，湖北省应采取有针对性的政策措施。例如，对于高度脆弱区，应优先加强农业基础设施建设，提高水稻生产的抗风险能力；对于土地利用不合理的区域，应推行科学的土地利用规划；对于适应性较低的区域，应加快经济发展步伐，提高农村居民的收入水平。

3 结论与建议

整体上，湖北省水稻生产对气候变化的脆弱性较大。具体而言，高度脆弱区集中在汉江流域，这些区域对气候变化的敏感性较高且适应能力较弱，导致其农业生产极易受到气候波动的影响。中度脆弱区遍布湖北省各地，尽管其敏感性和适应性较为均衡，但仍需要通过提升农业基础设施和经济发展水平来增强其应对气候变化的能力。低度脆弱区主要分布在湖北省内生态环境良好、土地利用合理的区域，这些区域的脆弱性相对较低，但仍需要持续关注生态保护和农业可持续发展。总体来看，为提高水稻生产对气候变化的适应能力，湖北省需要针对不同区域的具体脆弱性成因，采取有针对性的政策措施，以确保农业生产的稳定性和可持续性。

参考文献：

[1] SEO S N，MENDELSOHN R.Climate change adaption in Africa：a microeconomic analysis of livestock choice[J].World Bank policy Research Working Paper，2007，35（1）：353-361.

[2] WANG J X，MENDELSOHN R，DINAR A，et al.The impact of climate change on China’s agriculture[J].Agricultural Economics，2009，40（3）：323-337.

[3] 马定国，刘影，陈洁，等.鄱阳湖区洪灾风险与农户脆弱性分析[J].地理学报，2007，62（3）：321-332.

[4] 朱红根，周曙东.南方水稻对气候变化的脆弱性分析：以江西为例[J].农业现代化研究，2010，31（2）：208-211.

[5] 郑有飞，李海涛，吴荣军，等.我国农业的气候脆弱性研究及其评价[J].农业环境科学学报，2009，28（12）：2445-2452.

（责任编辑：张春雨）