周松秀，蔣　晴，劉蘭芳，王　鵬

（1.衡陽師范學(xué)院城市與旅游學(xué)院，湖南衡陽 421002；2.新晃縣一中，湖南懷化 419200）

亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變研究
——以衡陽盆地為例

周松秀1，蔣晴2，劉蘭芳1，王鵬1

（1.衡陽師范學(xué)院城市與旅游學(xué)院，湖南衡陽 421002；2.新晃縣一中，湖南懷化 419200）

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性與區(qū)域自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件密切相關(guān)。文章根據(jù)亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境時(shí)間變化特點(diǎn)，從區(qū)域的資源條件、設(shè)施現(xiàn)狀、區(qū)域環(huán)境響應(yīng)、經(jīng)濟(jì)能力四方面構(gòu)建脆弱性時(shí)間演變?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)體系。實(shí)證研究以衡陽盆地為例，運(yùn)用主成分分析法，分析農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的時(shí)間演變規(guī)律。結(jié)果表明，衡陽盆地21世紀(jì)以來，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度指數(shù)以輕度脆弱為主，呈明顯下降趨勢(shì)。脆弱性演變大約分為三個(gè)階段，即2000-2001年為脆弱性快速下降階段，2002-2010為脆弱性波動(dòng)下降階段，2011-2012年為脆弱性穩(wěn)定下降階段。區(qū)域的經(jīng)濟(jì)能力是影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的主要驅(qū)動(dòng)因子。研究結(jié)果與實(shí)際情況基本相符。此研究能為研究區(qū)農(nóng)業(yè)適應(yīng)性調(diào)控策略的制定提供依據(jù)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境；時(shí)間演變；脆弱性；衡陽盆地

0　引言

生態(tài)脆弱性已成為當(dāng)前全球變化與可持續(xù)發(fā)展研究的熱點(diǎn)問題。國(guó)外對(duì)生態(tài)脆弱性的研究較早，20世紀(jì)60年代法國(guó)學(xué)者Albinet和Margat提出后經(jīng)Verhuff等得到發(fā)展［1］。早期的脆弱性研究多針對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)。21世紀(jì)以來，脆弱性更重視自然-社會(huì)耦合系統(tǒng)研究。國(guó)內(nèi)生態(tài)脆弱性研究始于20世紀(jì)80年代，之后的研究朝著多元化方向發(fā)展［2］。由于研究背景的差異，學(xué)者對(duì)脆弱性的理解不盡相同，因此脆弱性的概念不十分明確［3］。大多數(shù)研究仍以政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)（IPPC，Intergovernmental Panel on Climate Change）的定義為準(zhǔn)。IPCC認(rèn)為脆弱生態(tài)環(huán)境是一種對(duì)環(huán)境因素改變反應(yīng)比較敏感、維持自身穩(wěn)定的可塑性較小的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)［4］。學(xué)者普遍認(rèn)為是生態(tài)環(huán)境脆弱性是生態(tài)環(huán)境固有的特性，其存在并不完全取決于生態(tài)環(huán)境是否暴露于自然和人為干擾之下［5］。當(dāng)人類活動(dòng)和自然災(zāi)害的逐步積累達(dá)到一定強(qiáng)度生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)化為脆弱狀態(tài)，并朝著生態(tài)環(huán)境惡化的方向發(fā)展，這種生態(tài)環(huán)境被認(rèn)為是脆弱性生態(tài)環(huán)境［6］。

近年來，學(xué)者圍繞典型生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)展開了脆弱性理論與實(shí)證研究，如對(duì)綠洲、農(nóng)牧交錯(cuò)帶、喀斯特地區(qū)、青藏地區(qū)等敏感區(qū)的生態(tài)脆弱性研究較多，并取得了豐富的成果。作者及其研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事南方丘陵區(qū)的生態(tài)脆弱性研究，對(duì)衡陽盆地的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的空間演變規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了大量的研究，并取得了一些研究成果［7-8］。時(shí)間演變能反映脆弱性演變過程及今后的演變趨勢(shì)，對(duì)農(nóng)業(yè)決策部門和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)行為具有較大的指導(dǎo)作用。本文擬對(duì)亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變進(jìn)行探索。作者在研究中發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的空間分異和時(shí)間演變的影響因素有所不同，即需要構(gòu)建不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。脆弱性定量研究主要趨勢(shì)表現(xiàn)在區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［9］。如何確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、定量表征和不確定性處理等是定量研究中亟待解決的問題。隨著時(shí)間的演變農(nóng)業(yè)政策和經(jīng)濟(jì)條件變化顯著，脆弱性時(shí)間演變所需構(gòu)建指標(biāo)體系的側(cè)重點(diǎn)和視角也應(yīng)該隨之變化。本文著眼于脆弱性時(shí)間演變的研究，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇是較重要的研究?jī)?nèi)容。文章從區(qū)域的資源條件、環(huán)境承載狀況、設(shè)施現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)能力4方面構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；以衡陽盆地為例，對(duì)亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演化進(jìn)行研究。通過對(duì)研究時(shí)域內(nèi)的脆弱性的演化特征與演變規(guī)律的分析，揭示演變趨勢(shì)及其動(dòng)因，以期為研究區(qū)農(nóng)業(yè)適應(yīng)性調(diào)控策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1　基于時(shí)間演變的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性定量評(píng)價(jià)可分為時(shí)空兩個(gè)維度。脆弱性成因和表現(xiàn)特征十分復(fù)雜，若把所有影響因素均列入農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)，則指標(biāo)體系龐大，進(jìn)而使評(píng)價(jià)結(jié)果具有不確定性。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)遵循科學(xué)性、代表性、綜合性、系統(tǒng)性和可操作性等原則。

1.1.1科學(xué)性原則

指標(biāo)體系構(gòu)建要能客觀反映農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性本質(zhì)及其復(fù)雜性，需遵循科學(xué)性原則，真實(shí)反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其演變。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱程度一方面與環(huán)境的承載力有直接關(guān)聯(lián)，承載力強(qiáng)表明容納和吸收能力大，脆弱性則小。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性與資源條件密切相關(guān)，資源條件的豐度和使用方式是環(huán)境脆弱性的表達(dá)方式。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)屬于自然-社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變與設(shè)施條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。因此本文指標(biāo)體系構(gòu)建從資源條件、區(qū)域環(huán)境響應(yīng)、設(shè)施現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)能力4方面考慮，涵蓋影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的因素。

1.1.2代表性原則

評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定需具有代表性，能客觀反映農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀及變化特征。指標(biāo)太多，難免會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上指標(biāo)表達(dá)的內(nèi)容重貼和相關(guān)性太強(qiáng)，指標(biāo)太少則可能出現(xiàn)重要指標(biāo)疏漏而不能全面表達(dá)。本文從資源條件、區(qū)域環(huán)境響應(yīng)、設(shè)施現(xiàn)狀和經(jīng)濟(jì)能力4方面選取12個(gè)具體指標(biāo)，如年均溫、年降水量、森林覆蓋率、農(nóng)業(yè)人口等代表性的指標(biāo)。

1.1.3綜合性原則

區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，指標(biāo)體系的驅(qū)動(dòng)或指示作用應(yīng)具有綜合性，反映區(qū)域資源與環(huán)境的主要屬性，既能突出局部特征又要充分反映整體特征，既能反映生態(tài)環(huán)境本底條件，又能表達(dá)時(shí)間演變特征。文章選擇人均GDP、農(nóng)民純收入、恩格爾系數(shù)等作為經(jīng)濟(jì)環(huán)境指標(biāo)。人均GDP可反映研究區(qū)域的總體經(jīng)濟(jì)狀況、農(nóng)民純收入則反映農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)水平，恩格爾系數(shù)的變化可表明農(nóng)村居民生活水平及貧困程度的變化。

1.1.4系統(tǒng)性原則

指標(biāo)體系構(gòu)建遵循系統(tǒng)性原則。文章按照系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)基于4個(gè)層面12個(gè)具體指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.1.5可操作性原則

具體指標(biāo)選擇應(yīng)考慮其可操作性。有些指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變有一定的表征作用，但其難以量化或者數(shù)據(jù)難以取得，不宜列入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。如研究區(qū)域居民環(huán)保意識(shí)的變化，對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變具有較大影響，但相關(guān)數(shù)據(jù)不易量化表達(dá)，未列入指標(biāo)體系。

1.2指標(biāo)體系的層次和具體指標(biāo)

文章從區(qū)域資源條件、區(qū)域設(shè)施狀況、經(jīng)濟(jì)能力、區(qū)域環(huán)境響應(yīng)4層面選取12個(gè)具體指標(biāo)，構(gòu)建亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變的指標(biāo)體系（表1），分別是：年平均氣溫X1（℃）、年平均降水量X2（mm）、森林覆蓋率X3（%）、農(nóng)業(yè)人口X4（萬人）、水庫水塘密度X5（萬m3/hm2）、動(dòng)力灌溉面積X6（hm2）、人均GDP X7（元）、農(nóng)民人均純收入X8（元）、恩格爾系數(shù)X9（%）、自然成災(zāi)率X10（%）、地均農(nóng)藥使用量X11（t/hm2）、地均化肥使用量X12（t/hm2）。

1.2.1區(qū)域資源條件指標(biāo)

在12項(xiàng)具體指標(biāo)中，氣溫X1（℃）、X2年平均降水量（mm）、森林覆蓋率X3（%）和農(nóng)業(yè)人口X4（萬人）等4個(gè)指標(biāo)屬于區(qū)域資源條件的宏觀指標(biāo)。全球變化背景下，年平均氣溫和年降水量等宏觀指標(biāo)反映研究區(qū)的自然本底條件，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。如當(dāng)氣溫低于0℃時(shí)，亞熱帶稻作區(qū)大部分作物停止生長(zhǎng)甚至死亡。南方主要糧食作物水稻屬喜溫喜濕植物，適宜溫度為20-32℃，每公頃需水量為350-600 m3，暴雨和長(zhǎng)期干旱等極端氣象事件會(huì)給農(nóng)業(yè)造成極大損害。20世紀(jì)氣候變化引起了有害生物泛濫，干旱脅迫增加使害蟲和疾病爆發(fā)強(qiáng)度和頻率增加［10］，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性增加。森林覆蓋率是區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的背景條件指標(biāo)。若森林覆蓋率提高，水土保持狀況會(huì)得到改善，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力和農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿Ρ汶S之提高。農(nóng)業(yè)人口既是區(qū)域勞動(dòng)力資源指標(biāo)，也是區(qū)域人口壓力指標(biāo)。當(dāng)區(qū)域農(nóng)業(yè)人口過少時(shí)會(huì)導(dǎo)致區(qū)域勞動(dòng)力不足，制約農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；若區(qū)域農(nóng)業(yè)人口過度膨脹，達(dá)到或超過區(qū)域承載量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境壓力增大，耕地退化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)衰退［8］。

1.2.2區(qū)域設(shè)施指標(biāo)

水庫水塘密度X5（萬m3/hm2）、動(dòng)力灌溉面積X6（hm2）等2項(xiàng)指標(biāo)，從區(qū)域農(nóng)業(yè)設(shè)施角度反映區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。水庫水塘具有調(diào)洪濟(jì)旱能力，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性重要影響因素。動(dòng)力灌溉能提高水庫水塘蓄水的利用率，有效緩解旱情。這2項(xiàng)指標(biāo)能反映水稻生長(zhǎng)期水分的供給程度。亞熱帶稻作區(qū)7-8月正值伏旱期，水庫水塘和動(dòng)力灌溉是彌補(bǔ)降水不足、滿足水稻需水量的必要途徑，是保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)定性、緩解旱情的關(guān)鍵因素。隨著惠農(nóng)政策的逐步落實(shí)和深化，農(nóng)業(yè)區(qū)域設(shè)施正在逐步改善，對(duì)脆弱性時(shí)間演變產(chǎn)生較大影響。

1.2.3區(qū)域經(jīng)濟(jì)能力指標(biāo)

人均GDP X7（元）、農(nóng)民人均純收入X8（元）、恩格爾系數(shù)X9（%），這3項(xiàng)指標(biāo)屬于區(qū)域經(jīng)濟(jì)能力的指標(biāo)，一方面可反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)狀況和農(nóng)業(yè)環(huán)境的供給能力，另一方面農(nóng)業(yè)脆弱性直接受區(qū)域經(jīng)濟(jì)能力的影響［11］。如農(nóng)業(yè)的抗災(zāi)能力直接受區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制約。隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)的深化和完善，農(nóng)民人均GDP和農(nóng)民純收入提高顯著，恩格爾系數(shù)降低。農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)改變了農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)由粗放模式向集約化模式轉(zhuǎn)化，對(duì)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和農(nóng)業(yè)科技應(yīng)用具有較大的推動(dòng)作用，有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提高，降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性。

1.2.4區(qū)域環(huán)境響應(yīng)指標(biāo)

自然成災(zāi)率X10（%）、地均農(nóng)藥使用量X11（t/hm2）、地均化肥使用量X12（t/hm2）。這3個(gè)指標(biāo)表達(dá)區(qū)域環(huán)境響應(yīng)，能反映農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性。全球變化背景下，自然成災(zāi)率年際波動(dòng)較大，農(nóng)業(yè)災(zāi)害突發(fā)性和頻發(fā)性特征顯著，增加農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性。適量的農(nóng)藥化肥使用能使農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，保證產(chǎn)量，增加農(nóng)業(yè)收入，提高農(nóng)民生活水平。大量使用農(nóng)藥、化肥會(huì)導(dǎo)致土地板結(jié)，水土污染，導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力降低。按照土地生產(chǎn)力下降25%即為荒漠化的臨界值的標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)非灌溉耕地中有69%屬于荒漠化土地［12］，土地生產(chǎn)力下降是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的重要體現(xiàn)形式。隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)的推廣，農(nóng)藥化肥的使用模式、種類和使用量變化明顯，對(duì)脆弱性產(chǎn)生影響。

1.2.5數(shù)據(jù)來源

文章以2000-2012年為研究時(shí)間，對(duì)研究區(qū)域156個(gè)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)研究區(qū)域13年農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的時(shí)間演變規(guī)律。其中平均氣溫、年降水量、森林覆蓋率、人均GDP、恩格爾系數(shù)等數(shù)據(jù)來源于研究時(shí)段的《衡陽統(tǒng)計(jì)年鑒》；農(nóng)業(yè)人口、水庫水塘密度、動(dòng)力灌溉面積、農(nóng)民純收入、自然成災(zāi)率、地均農(nóng)藥使用量和地均化肥使用量等數(shù)據(jù)資料來源于研究時(shí)段的《湖南農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。此外，作者實(shí)地調(diào)查走訪衡陽盆地常寧市的星子坪村、聯(lián)平村、長(zhǎng)塘村和石橋村得到部分第一手資料和數(shù)據(jù)。

表1　農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重Tab.1 Agricultural ecological environment Vulnerability assessment index and weight

2　農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性定量評(píng)價(jià)

2.1研究區(qū)域

亞熱帶稻作區(qū)是我國(guó)主要的稻谷產(chǎn)區(qū)和重要的商品糧產(chǎn)區(qū)，對(duì)我國(guó)的糧食安全和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。衡陽盆地位于長(zhǎng)江中游湖南省南部的湘江中下游地區(qū)，具有典型性和代表性。衡陽盆地總面積為15310 km2，其范圍與衡陽市轄區(qū)行政區(qū)域大體一致。其經(jīng)緯度約為北緯26°20′～27°15′，東經(jīng)112°05′～112°58′，四周中低山包圍，海拔約為800～1300 m。向內(nèi)逐漸過渡為500 m以下的丘陵盆地。湘江自西入境，將盆地分為東南和西北兩部分，河網(wǎng)密度為每平方公里0.55 km。衡陽盆地土壤以地帶性紅壤和非地帶性水稻土、紫色土為主。紫色土約12×104hm2，其中石灰性紫色土占72%；沿河洲灘及沖谷地帶多分布沖積土和水稻土。由于紅層巖性軟弱，加之植被破壞，水土流失嚴(yán)重。區(qū)域內(nèi)森林覆蓋率在44%左右波動(dòng)，紫色土地區(qū)森林覆蓋率僅10%左右，土壤紅漠化現(xiàn)象嚴(yán)重。研究區(qū)域的氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，年均溫17.5～18.1℃，一月均溫5.2 ～6.1℃，7月29.4～30℃。極端最低溫-10.3℃，極端最高溫40.8℃，3末4月初的極端低溫天氣，易造成水稻爛種。研究區(qū)多年平均降水量約1340 mm，四周山區(qū)年降水量較豐富，盆地內(nèi)部年降水量偏少。且降水集中于春末夏初，春夏兩季降水量占全年的70%左右。而盛夏初秋降水量偏少，季節(jié)性干旱頻發(fā)。研究區(qū)農(nóng)業(yè)以水稻種植為主，兼有豆類、麥類和油菜等作物。園藝業(yè)較發(fā)達(dá)，油茶面積廣布。衡陽盆地人口密度較大，農(nóng)耕歷史悠久，是我國(guó)南方稻作農(nóng)業(yè)文化中心區(qū)域。水土流失嚴(yán)重，抵御災(zāi)害能力較差。

2.2評(píng)價(jià)方法

生態(tài)環(huán)境脆弱性的定量評(píng)價(jià)分析方法有模糊逆方程法、統(tǒng)計(jì)平均值法、模糊綜合評(píng)判法、綜合指數(shù)法、主成分分析法、層次分析（AHP）法、灰色關(guān)聯(lián)法等諸多方法。由于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)涉及脆弱生態(tài)環(huán)境的成因和表現(xiàn)特征等方面［13］，評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，存在一些關(guān)聯(lián)性。主成分分析法能夠?qū)⒃瓉淼闹笜?biāo)重新組合成少數(shù)幾組新的彼此關(guān)聯(lián)性較弱的綜合指數(shù)，且能反應(yīng)初始指標(biāo)信息，此方法計(jì)算的權(quán)重客觀，避免了主觀隨意性［14］。因此，本文選擇主成分分析法對(duì)研究區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。文章首先通過主成分貢獻(xiàn)率的計(jì)算，得出主成分個(gè)數(shù)，然后計(jì)算主成分載荷值，求出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，進(jìn)而計(jì)算研究區(qū)域各年份的脆弱度。

2.2.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在這12項(xiàng)指標(biāo)中，X4、X9、X10、X11和X12為正向指標(biāo)，其值越大，脆弱性越大；而X1、X2、X3、X5、X6、X7和X8為負(fù)向指標(biāo)，其值越大，脆弱性越小。由于各指標(biāo)的綱量不一樣，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而使其具有良好的可比性。本文采用的標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

式中，Xij為項(xiàng)指標(biāo)第j年的標(biāo)準(zhǔn)化值，xij為i項(xiàng)指標(biāo)第j年的指標(biāo)值，maxj｛xij｝為該指標(biāo)的最大值，minj｛xij｝為該指標(biāo)的最小值。

2.2.2主成分分析

應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，計(jì)算其相關(guān)矩陣、特征根、主成分貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率以及主成分載荷，見表2和表3。

表2　特征值及主成分貢獻(xiàn)率Tab.2 Characteristic value and the principal component contribution rate

由表2可知，前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率之和達(dá)到86.590%，根據(jù)累積方差貢獻(xiàn)率在85%以上的原則［15］，選擇前4個(gè)主成分進(jìn)行分析，分別記作Z1、Z2、Z3、Z4。

主成分載荷是指不同主成分中各指標(biāo)的權(quán)重，反映了主成分與原指標(biāo)間的相關(guān)性關(guān)系。根據(jù)主成分中各指標(biāo)的權(quán)重，列出主成分Z1的表達(dá)式：

同理可求得Z2、Z3、Z4的表達(dá)式。

由于4個(gè)主成分在累計(jì)貢獻(xiàn)率中所占比例不一樣，根據(jù)表1可計(jì)算出4個(gè)主成分各自在累計(jì)貢獻(xiàn)率中所占的權(quán)重值，從而得出

將Z1、Z2、Z3、Z4表達(dá)式帶入（4）式得：

表3　主成分載荷Tab.3 Principal component loadings

2.3脆弱度計(jì)算

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度的計(jì)算公式：

式中Vi為第i年的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度，Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度的等級(jí)劃分到目前為止尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文借鑒前人的研究成果并結(jié)合衡陽盆地的具體情況，將衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度（表4）劃分為五個(gè)等級(jí)，即0.9695＜Vi＜1.1395為高強(qiáng)度脆弱性。0.7995＜Vi＜0.9695為強(qiáng)度脆弱性，0.6295＜Vi＜0.7995為中度脆弱性，0.4595＜Vi＜0.6295為輕度脆弱性，0.2895＜Vi＜0.4595為輕微度脆弱性。

表4　各年份脆弱度及級(jí)別Tab.4 The vulnerability and level from2000 to 2012

3　農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性時(shí)間演變規(guī)律分析

由表4和圖1可知衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度隨時(shí)間演化較復(fù)雜，脆弱性大體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。2000年為高強(qiáng)度脆弱，2001-2003年為中度脆弱，2004—2010年7年脆弱度為輕度，2011—2012年為微輕度脆弱。這與衡陽盆地資源環(huán)境條件、農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)、區(qū)域響應(yīng)程度與經(jīng)濟(jì)狀況等密切關(guān)系。衡陽盆地水稻土熟化程度較高，年降水量豐富，河網(wǎng)密度大，灌溉設(shè)施逐漸完善，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力豐富，農(nóng)民純收入逐年增加，這些因素促進(jìn)了衡陽盆地農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，減緩或降低衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性。從演變特征和趨勢(shì)來看，衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性在研究時(shí)域13年期間可分為三個(gè)階段。

3.1脆弱性快速下降階段

由圖1可知2000—2001年呈直線下降，脆弱度由2000年的高強(qiáng)度脆弱跳躍下降為2001年的中度脆弱。下降幅度達(dá)38.6%。2001年是國(guó)家十五規(guī)劃的起始年，國(guó)家和湖南省一系列的惠農(nóng)和保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的政策措施得到落實(shí)，衡陽市農(nóng)業(yè)以“衡陽市農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展十五規(guī)劃”為指南，圍繞農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村穩(wěn)定、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境改善的奮斗目標(biāo)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以結(jié)構(gòu)調(diào)整為突破口，以推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化為手段，立足本地資源優(yōu)勢(shì)，全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，農(nóng)業(yè)的綜合生產(chǎn)能力明顯提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)得到了較大的發(fā)展，2000-2001年經(jīng)濟(jì)增幅較大，農(nóng)民純收入、人均GDP、恩格系數(shù)都有較大的變化，其中變幅最大的為區(qū)域人均GDP由2000年的4934上漲到5535元，同比增長(zhǎng)了12.2%，農(nóng)民人均純收入由2617元增加到2743元?？焖俑纳频慕?jīng)濟(jì)條件有利于增加農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)投入，減少對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的掠奪式獲取，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境得到改善，脆弱性明顯降低。

圖1　衡陽盆地2000-2012年農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度演變Fig1.Agricultural ecological environment vulnerability evolution diagram of Hengyang basin

3.2脆弱性波動(dòng)降低階段

由圖表和數(shù)據(jù)可得知，2002—2010年脆弱度以中輕度為主，脆弱度在0.460 0—0.676 2間波動(dòng)下降。此階段前3年為中度脆弱，后7年為下降為輕度脆弱。2001年-2005年，農(nóng)業(yè)增加值由109億元提高到141億元，比2000年增長(zhǎng)29.3%，農(nóng)民人均純收入達(dá)3800元，年均增加230元。此期間水利建設(shè)投資近10億元，堤防加固77 km，加固險(xiǎn)水庫20座，新增供水能力約220×104m3。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水利設(shè)施的改善為農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展提供了保證，因而此階段脆弱性平緩下降。2005年-2010年，農(nóng)業(yè)稅全面取消，農(nóng)村“村村通”公路工程實(shí)施，農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化。此期間農(nóng)業(yè)增加值年均增長(zhǎng)4.5%，農(nóng)村人均純收入年遞增6%。衡陽市“十一五”農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中單列了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，期間新增水土流失治理面積2.5×104hm3，新增蓄水8400×104m3，改善灌溉面積12×104hm3。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定并有改善，生態(tài)環(huán)境脆弱性降低。

3.3脆弱性穩(wěn)定下降階段

研究時(shí)段的后期2011—2012年，為微輕脆弱度，并呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)。其中2011年脆弱度為0.408 5，2012年僅為0.289 6。下降幅度較大，下降趨勢(shì)穩(wěn)定。此期間“誰種糧誰受益，種多少補(bǔ)多少”的據(jù)實(shí)種糧直補(bǔ)政策得到落實(shí)，種田的積極性明顯提高。隨著衡陽市“一流轉(zhuǎn)五服務(wù)”工作的推進(jìn)，種糧專業(yè)大戶、家庭農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)民合作社和農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)涌現(xiàn)，許多耕地的經(jīng)營(yíng)方式由農(nóng)業(yè)集約化取代了農(nóng)戶單干的小規(guī)模零散的粗放經(jīng)營(yíng)。生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大可提高農(nóng)民無公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的認(rèn)知水平和生產(chǎn)意愿［17］，這是改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的潛在動(dòng)力和關(guān)鍵因素。規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)業(yè)科技人員成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者，農(nóng)業(yè)科技得到大力推廣，農(nóng)藥化肥的使用量大幅度降低，使用效率迅速提高。從走訪衡陽盆地常寧市的星子坪村、聯(lián)平村、長(zhǎng)塘村和石橋村的情況看，農(nóng)藥化肥的使用量減少了50%，水田為零撂荒，雙季稻的種植面積提高40%，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境明顯改善，脆弱性下降將呈持續(xù)趨勢(shì)。

3.4脆弱性驅(qū)動(dòng)因子分析

由圖1可以看出，衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性呈明顯下降趨勢(shì)。由表3可知地均化肥使用指標(biāo)的權(quán)重最大，說明區(qū)域環(huán)境響應(yīng)因素對(duì)衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度的影響最大。此外農(nóng)民純收入、恩格爾系數(shù)、人均GDP等指標(biāo)的權(quán)重較大，說明區(qū)域的經(jīng)濟(jì)能力是影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的主要驅(qū)動(dòng)因子。研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性主要屬于脅迫型脆弱性，區(qū)域環(huán)境響應(yīng)因子與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的脅迫性因子是脆弱性的主要驅(qū)動(dòng)力?？偟膩碚f研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性隨時(shí)間的推移呈小波動(dòng)下降趨勢(shì)，衡陽盆地的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境正在恢復(fù)中。在今后制定農(nóng)業(yè)適應(yīng)性調(diào)控策略和調(diào)控方案時(shí)，應(yīng)充分考慮區(qū)域環(huán)境響應(yīng)因素與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)行為。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性調(diào)控以降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性和發(fā)展農(nóng)業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，如何處理二者的關(guān)系是區(qū)域環(huán)境響應(yīng)研究的重點(diǎn)問題。

4　結(jié)論

（1）文章針對(duì)亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)，遵循科學(xué)性、代表性、綜合性等原則，從區(qū)域的資源條件、設(shè)施狀況、經(jīng)濟(jì)能力和區(qū)域環(huán)境響應(yīng)4方面選取12個(gè)具體評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）運(yùn)用主成分分析法，以衡陽盆地為例對(duì)亞熱帶稻作區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性進(jìn)行分析。研究表明，衡陽盆地21世紀(jì)以來，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱度指數(shù)以輕度脆弱為主，其時(shí)間演變呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。2000-2012年間衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱演變可分為三個(gè)階段：2000-2001年為脆弱性快速下降階段，2002-2010年為脆弱性波動(dòng)下降階段，2011-2012年為脆弱性穩(wěn)定下降階段。

（3）研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性以脅迫型脆弱性為主，區(qū)域環(huán)境響應(yīng)因素和經(jīng)濟(jì)能力是影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的主要驅(qū)動(dòng)因子。

［1］李棟，邸利.定西市安定區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（19）：9101-9103.

［2］田亞平，常昊.中國(guó)生態(tài)脆弱性研究進(jìn)展的文獻(xiàn)計(jì)量分析［J］.地理學(xué)報(bào)，2012，67（11）：1515-1525.

［3］方修琪，殷培紅.彈性、脆弱性和適應(yīng)：IHDP三個(gè)核心概念綜述［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2007，26（5）：11-22.

［4］劉燕華，李秀彬.脆弱生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展［M］.北京：商務(wù)印書館，2001：1-8.

［5］趙躍龍.中國(guó)脆弱生態(tài)環(huán)境類型分布及其綜合整治［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1999，1-106.

［6］歐朝蓉，孫永玉，朱清科，等.中國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱性研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（8）：3619-3621.

［7］周松秀，田亞平，劉蘭芳.南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性驅(qū)動(dòng)力分析：以衡陽盆地為例［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2011，30（7）：938-944.

［8］周松秀.湘中丘陵盆地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)：以衡陽盆地為例［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（11）：6804-6807.

［9］傅伯杰.我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究的發(fā)展趨勢(shì)與優(yōu)先領(lǐng)域［J］.地理研究，2010，29（3）：383-396.

［10］吳建國(guó)，呂佳佳，艾麗.氣候變化對(duì)生物多樣性的影響：脆弱性和適應(yīng)［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，18（2）：693-703.

［11］鐘曉娟，孫保平，趙巖，等.基于主成分分析的云南省生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，20（1）：109-113.

［12］蔡運(yùn)龍.全球氣候變化下中國(guó)農(nóng)業(yè)的脆弱性與適應(yīng)對(duì)策［J］.地理學(xué)報(bào)，1996，51（3）：202-212.

［13］馮利華，黃亦君.生態(tài)環(huán)境脆弱度的綜合評(píng)價(jià)［J］.熱帶地理，2003，23（2）：102-104.

［14］類延忠，馮穎，周寶同，等.基于主成分分析及聚類分析法的巖溶區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013 （2）：169-172.

［15］孟晉晉，劉花臺(tái).基于主成分-聚類分析模型的生態(tài)環(huán)境脆弱性分析：以平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)為例［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（1）：179-182.

［16］鐘曉娟，孫保平，趙巖，等.基于主成分分析的云南省生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，20（1）：109-113.

［17］吳優(yōu)麗，鐘漲寶，王薇薇.無公害蔬菜發(fā)展中的農(nóng)民認(rèn)知與意愿分析［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2014，35（4）：442-446.

Research on the Temporal Evolution of Agricultural Eco-environmental Vulnerability in Subtropical Rice Areas——Take Hengyang Basin as an Example

ZHOU Song-xiu1，JIANG Qing2，LIU Lan-fang1，WANG Peng1
（1.College of City and Tourism，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421002，China；2.Xin Huang No 1 Middle School，Huaihua Hunan 419200，China）

The vulnerability of agricultural eco-environmental is closely related to the natural，social and economic conditions. Based on the characteristics of temporal evolution of agricultural eco-environmental in subtropical rice areas，we structure the index system of agricultural eco-environmental vulnerability（AEV）which includes regional resource condition，Regional environmental response，facility status and economic ability.The empirical is Hengyang basin.Principal component analysis （PCA）is adopted in this paper，and AEV is calculated from 2000 to 2012.The results show that AEV is mild fragile in Hengyang basin in most years，and AEV decreased significantly as the year goes on.The Evolution of vulnerability is divided roughly into three stages from 2000 to 2012 in Hengyang basin.The vulnerability fell quickly from 2000 to 2001，it declined in volatility from 2002 to 2010，and it fell from 2011 to 2012.Economic capacity are the main driving factors of the vulnerability of agricultural eco-environmental.The result tallies with the actual situation on the whole.The research can provide the basis for the regulation strategies of agricultural adaptation in Hengyang basin.

agricultural eco-environment；temporal evolution；vulnerability；Hengyang basin

X171；S181

A

1673-0313（2015）06-0057-06

2015-10-08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41171075，41171076）；湖南省“十二五”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科人文地理資助項(xiàng)目

周松秀（1968-），女，湖南常寧人，副教授。主要研究方向?yàn)閰^(qū)域環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。