夏興生 朱秀芳 李月臣 吳建峰 何志明

摘要：【目的】了解三峽庫(kù)區(qū)蓄水后的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境狀況，為提出有效的農(nóng)業(yè)環(huán)境治理和保護(hù)措施提供參考。【方法】以三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）為研究區(qū)域，從氣候條件、承載體、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)4個(gè)方面建立農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在用層次分析法（AHP）和主成分分析法（PCA）分別確定各指標(biāo)主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的基礎(chǔ)上，以最小信息熵將權(quán)重組合為綜合權(quán)重，在GIS支持下建立評(píng)價(jià)模型，對(duì)庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境從結(jié)構(gòu)性脆弱、脅迫性脆弱及綜合性脆弱進(jìn)行量化評(píng)價(jià)及等級(jí)評(píng)定?！窘Y(jié)果】三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性表現(xiàn)為（東）北部較高、中部較低、長(zhǎng)江兩岸較高，且以長(zhǎng)江為分界線的長(zhǎng)江北部在較高的脅迫性脆弱和結(jié)構(gòu)性脆弱共同作用下較南部明顯偏高，區(qū)域內(nèi)70.00%以上的區(qū)（縣）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境整體處于中強(qiáng)度等級(jí)以上，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境抗干擾能力不容樂(lè)觀。三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的空間分布整體上與生態(tài)環(huán)境因子分布一致?！窘Y(jié)論】以AHP-PCA熵組權(quán)重模型評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性具有可行性，可為生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)提供一種新的思路與方法。

關(guān)鍵詞： 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境；脆弱性；層次分析（AHP）；主成分分析（PCA）；最小信息熵；三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）

中圖分類號(hào)： S181；X171.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2016）04-0548-09

0 引言

【研究意義】生態(tài)環(huán)境是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本，是保證人類生存的先決條件（王斌和閆予昌，2008；夏興生，2014）。自20世紀(jì)40年代以來(lái)，隨著工業(yè)、化工技術(shù)的快速發(fā)展，大量的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、石油制品、機(jī)械等投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量得到空前提高，但與此同時(shí)也造成過(guò)度消耗資源、破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的困境，致使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)退化、脆弱性顯著增強(qiáng)（夏興生，2014）。目前，有關(guān)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的研究主要集中在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全性評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境預(yù)警及農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)能值分析等方面（孫蕾，2007；張紅紅，2008；孫國(guó)軍，2009；鄭文武等，2010；劉正佳等，2011；田亞平和常昊，2012；王成成，2012；趙曦琳，2012），針對(duì)其脆弱性的研究較少。因此，剖析農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱性問(wèn)題，并進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，不僅對(duì)合理利用區(qū)域資源（劉正佳等，2011；周松秀等，2011）、保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、恢復(fù)和保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境有重要意義，還對(duì)促進(jìn)區(qū)域環(huán)境經(jīng)濟(jì)合理協(xié)調(diào)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。【前人研究進(jìn)展】三峽庫(kù)區(qū)85%的面積在重慶市轄區(qū)范圍內(nèi)，人口密度大，地質(zhì)地貌復(fù)雜，自然資源與土地條件相對(duì)較差，人均耕地面積少（陳聰，2009），是長(zhǎng)江上游主要的生態(tài)脆弱區(qū)之一（李孝坤，2005；夏興生，2014）。重慶市是我國(guó)典型大城市、大農(nóng)村成長(zhǎng)格局下的城市，農(nóng)業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在其中扮演著重要角色，所占比重在4個(gè)直轄市（北京、天津、上海、重慶）中最高（夏興生，2014）。自1997年重慶直轄市成立以來(lái)，重慶市農(nóng)業(yè)發(fā)展較快，但水土流失、農(nóng)業(yè)面源污染、山丘墾殖過(guò)度、耕地肥力降低等農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題也隨之不斷凸現(xiàn)。尤其在三峽庫(kù)區(qū)蓄水到175 m后，重慶轄區(qū)內(nèi)永久性消落帶總面積達(dá)306.28 km2，且其中占用的多是良田肥地，對(duì)以山地、丘陵地形為主的庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，保護(hù)好庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)如何發(fā)展好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展考慮的首要因素。目前，關(guān)于三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）的研究主要集中在生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策、生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)、生態(tài)環(huán)境敏感性、水土流失時(shí)空格局演變、生態(tài)安全、土地承載力等方面（羅懷良等，2003；李孝坤，2005；黃海，2008；李月臣等，2008；陳聰，2009；李建國(guó)等，2010；劉春霞等，2011；陳渝龍，2012；馬駿，2014），具體分析了三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境存在的問(wèn)題、時(shí)空演變及對(duì)生產(chǎn)生活的影響，并從資源合理利用、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和空間布局、控制污染、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等角度，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的生態(tài)建設(shè)提出了建議和對(duì)策。【本研究切入點(diǎn)】雖然上述研究也有涉及到農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的探討，但針對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性的系統(tǒng)研究尚屬空缺?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）為研究區(qū)域，一方面在遵循科學(xué)性、易操作性、簡(jiǎn)潔性、主導(dǎo)性原則的基礎(chǔ)上，參考黃民生（2005）、周振民（2007）、劉伯超等（2009）、周松秀等（2011）構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究方法，從氣候條件、承載體、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)4個(gè)方面建立庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；另一方面引入?yún)情_亞和金菊良（2008）的熵組合權(quán)重思想，基于AHP-PCA熵組合權(quán)重模型對(duì)該區(qū)域的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行脆弱性評(píng)價(jià)，以期進(jìn)一步認(rèn)識(shí)三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的狀況，為提出有效的農(nóng)業(yè)環(huán)境治理和保護(hù)措施提供參考。

1 材料與方法

1. 1 指標(biāo)體系及研究方法

針對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)問(wèn)題構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者在不同的研究領(lǐng)域及地域進(jìn)行了多種形式的研究工作，并形成一定共識(shí)，但由于地球結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，不同區(qū)域自然條件、環(huán)境狀況等差異明顯，尚未形成通用的指標(biāo)構(gòu)建原則與模式。三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）屬典型的山區(qū)丘陵地區(qū)，地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣（陳聰，2009；夏興生，2014），又居于重慶市典型的大城市、大農(nóng)村、大山區(qū)、大庫(kù)區(qū)發(fā)展中地區(qū)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也較復(fù)雜。因此，在選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，首先以遵循科學(xué)性、易操作性、簡(jiǎn)潔性、主導(dǎo)性原則為基礎(chǔ)，排除定性指標(biāo)，選取量化指標(biāo)，其次力求精簡(jiǎn)又突出農(nóng)業(yè)視角（夏興生，2014）。另外，本研究主要評(píng)價(jià)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的靜態(tài)脆弱性，考慮到數(shù)據(jù)的易獲取及可獲取性，以2010年為基準(zhǔn)，在指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取時(shí)，對(duì)于缺失或難以獲得的指標(biāo)數(shù)據(jù)則遵循地理學(xué)第一定律，以相同或相近年份的相同或相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)換算或代替原則進(jìn)行替補(bǔ)，使指標(biāo)體系盡量完善。

在遵循上述原則的基礎(chǔ)上，采用特爾菲法并參考黃民生（2005）、周振民（2007）、劉伯超等（2009）、周松秀等（2011）的研究方法，從氣候條件、承載體、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)4個(gè)方面建立庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境受自然和人類社會(huì)的雙重影響，其脆弱性分為結(jié)構(gòu)性脆弱和脅迫性脆弱（鄭文武等，2010；夏興生，2014），因此建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，將各指標(biāo)按照對(duì)結(jié)構(gòu)性脆弱和脅迫性脆弱的影響進(jìn)行分類歸屬。

結(jié)構(gòu)性脆弱是指農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境在沒(méi)有人類活動(dòng)影響的條件下生態(tài)環(huán)境脆弱程度，又稱為潛在脆弱度，包括氣候條件和承載體（夏興生，2014）。影響農(nóng)作物生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)情況的氣候要素為水、肥、氣、熱、光照及其配合情況，結(jié)合重慶地區(qū)的氣候特征，并考慮能夠較好地反應(yīng)研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性，故選擇7～9月降水量（X11）、年暴雨日數(shù)（X12）、7月與1月平均溫差（X13）、平均日輻射（X14）來(lái)表征，而承載體指標(biāo)是高程（X21）、坡度（X22）、NDVI（X23）、土地利用程度（X24）、7月和8月平均干旱指數(shù)（X25）。這些指標(biāo)是影響能否在一地發(fā)展種植業(yè)的重要條件。

脅迫性脆弱是指因人類活動(dòng)影響生態(tài)環(huán)境脆弱程度，主要為生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（夏興生，2014）。其中表征生產(chǎn)過(guò)程的指標(biāo)主要有水土流失強(qiáng)度（X31）、單位耕地面積農(nóng)藥（X32）和化肥使用量（X33）、耕地比重（X34）；表征社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的指標(biāo)為糧食畝產(chǎn)量（X41）、人口密度（X42）、人均GDP（X43）、農(nóng)民人均年純收入（X44）、農(nóng)村居民恩格爾系數(shù)（X45）、工業(yè)產(chǎn)值比重（X46）、人均耕地面積（X47）。這些指標(biāo)描述外界壓力導(dǎo)致的脆弱性程度及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)農(nóng)業(yè)脆弱性的影響。

在研究方法方面，目前應(yīng)用較多的是主成分分析法（Principal component analysis，PCA）和層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP），其中，層次分析法能夠反映不同指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性的主觀影響，主成分分析法則能反映指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性的客觀影響。因此，本研究直接選用層次分析法和主成分分析法分別確定指標(biāo)的權(quán)重，再以最小相對(duì)信息熵理論（吳開亞和金菊良，2008）為指導(dǎo)，將AHP和PCA權(quán)重綜合為組合權(quán)重，以主觀和客觀權(quán)重相結(jié)合來(lái)計(jì)算農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱性，既可增加評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性，又可削弱兩種方法單獨(dú)使用的一些弊端。

1. 2 數(shù)據(jù)處理及指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

1. 2. 1 數(shù)據(jù)獲取及處理 本研究中各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)主要來(lái)源于重慶市氣象局、GIS應(yīng)用研究重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒。

（1）在氣象監(jiān)測(cè)中，7～9月降水量、年暴雨日數(shù)、7月與1月平均溫差均是氣象站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但需要通過(guò)插值獲取整個(gè)研究區(qū)域范圍的空間分布情況，本研究主要采用ArcGIS 10.0中ArcToolbox的Spatial Analyst模塊，選擇反距離權(quán)重法插值得到結(jié)果。年均日輻射數(shù)據(jù)直接使用何志明（2013）對(duì)重慶市太陽(yáng)輻射量的插值研究結(jié)果。

（2）高程數(shù)據(jù)從GIS應(yīng)用研究重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲取70 mDEM柵格數(shù)據(jù)，而坡度數(shù)據(jù)同樣在ArcGIS 10.0支持下利用DEM數(shù)據(jù)直接生成。

（3）植被覆蓋率、7月和8月干旱指數(shù)、土地利用程度使用《重慶市生態(tài)系統(tǒng)格局、服務(wù)功能與問(wèn)題十年變化遙感評(píng)估》項(xiàng)目的遙感及其解譯數(shù)據(jù)。其中，植被覆蓋率、7月和8月干旱指數(shù)是通過(guò)MODIS遙感數(shù)據(jù)反演得到的NDVI和AVI指數(shù)來(lái)反映；土地利用程度是在TM遙感影像解譯的土地利用分類基礎(chǔ)上，以ArcGIS重分類模塊進(jìn)行重新分類編號(hào)，編號(hào)越大表明生態(tài)環(huán)境脆弱性越高；水土流失強(qiáng)度采用重慶市水土流失強(qiáng)度劃分結(jié)果來(lái)反映，同樣用分類編號(hào)來(lái)反映對(duì)生態(tài)環(huán)境的脆弱性高低，編號(hào)越大表明生態(tài)環(huán)境脆弱性越高。

（4）對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，首先從統(tǒng)計(jì)年鑒中以重慶市區(qū)（縣）為最小單元提取已有指標(biāo)，對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)，則分解其計(jì)算過(guò)程和方法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)年鑒中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算獲得。由于統(tǒng)計(jì)年鑒中沒(méi)有耕地面積數(shù)據(jù)，本研究是通過(guò)《重慶市生態(tài)系統(tǒng)格局、服務(wù)功能與問(wèn)題十年變化遙感評(píng)估》項(xiàng)目中TM遙感影像解譯的土地利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行提取統(tǒng)計(jì)。然后將統(tǒng)計(jì)或計(jì)算好的指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)行政區(qū)劃，整合為Excel表格，在ArcGIS支持下，通過(guò)屬性表連接功能將各指標(biāo)字段屬性連接到重慶市行政區(qū)劃圖上。最后通過(guò)ArcGIS中的轉(zhuǎn)換工具，將各指標(biāo)字段屬性轉(zhuǎn)換為以區(qū)（縣）為單元的柵格類型空間分布予以表現(xiàn)。

此外，為了消除量綱和數(shù)據(jù)差異過(guò)大帶來(lái)的計(jì)算困難，本研究對(duì)所有指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在標(biāo)準(zhǔn)化處理的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的變化與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性間的關(guān)系進(jìn)行考察，以及對(duì)理想條件下的單指標(biāo)與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性關(guān)系進(jìn)行專家咨詢分析，發(fā)現(xiàn)部分指標(biāo)的數(shù)值變化與脆弱性呈正比，包括坡度、地形起伏度、農(nóng)業(yè)人口比重、土壤侵蝕度等，而另有一部分指標(biāo)的數(shù)值變化與脆弱性呈反比（表2）。

以三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）的矢量邊界在ArcGIS中裁剪提取得到庫(kù)區(qū)的各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，同時(shí)根據(jù)各類型數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，將最終疊加分析計(jì)算脆弱性的數(shù)據(jù)運(yùn)用ArcGIS重采樣為統(tǒng)一的250 m×250 m空間分辨率柵格數(shù)據(jù)，以便采用柵格疊加分析來(lái)得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。

與脆弱度正相關(guān)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式：

與脆弱度負(fù)相關(guān)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式：

式中，Ti為各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Xi為各指標(biāo)的原始值，E（i）為各指標(biāo)的平均值，D（i）為各指標(biāo)的方差。

1. 2. 2 權(quán)重及評(píng)價(jià)模型 首先，使用AHP和PCA分別計(jì)算各指標(biāo)的主觀權(quán)重W1i和客觀權(quán)重W2i，i=1～20（表2）。AHP基本步驟為層次模型構(gòu)建、判斷矩陣構(gòu)建（專家打分）及權(quán)重計(jì)算。判斷矩陣構(gòu)建采用Santy的1～9標(biāo)度法（郭亞軍，2002），其目的是減少判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)與修正的運(yùn)算量，本研究使用AHP軟件Yaahp自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其檢驗(yàn)與修正。PCA權(quán)重確定方面，因研究數(shù)據(jù)在處理時(shí)均進(jìn)行統(tǒng)一尺度的空間化處理，所以采用ArcGIS空間分析功能導(dǎo)入所有指標(biāo)參與計(jì)算，并設(shè)置主成分?jǐn)?shù)量為20，保證每個(gè)主成分都包含所有指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)基本分析，然后利用公式（3）、公式（4）計(jì)算各主成分貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率，保留累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的主成分作為研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的主導(dǎo)因素，并確定影響因子權(quán)重。

式中，方差貢獻(xiàn)率α，表示第l個(gè)主成分提取原始p個(gè)指標(biāo)的信息量，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率a（l）表示前l(fā)個(gè)主成分保留的原始信息量。

其次，綜合各指標(biāo)的AHP權(quán)重W1i和PCA權(quán)重W2i可得對(duì)應(yīng)的組合權(quán)重Wi，i=1～20（表2），即AHP權(quán)重和PCA權(quán)重越接近越好。依據(jù)最小相對(duì)信息熵原理：

用拉格朗日乘子法解得：

最后，將各指標(biāo)組合權(quán)重結(jié)果與各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果在ArcGIS下進(jìn)行加權(quán)求和，得到三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果：

式中，C為脆弱性評(píng)價(jià)綜合值，Xi為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化柵格圖層，Wi為指標(biāo)的組合權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2. 1 結(jié)構(gòu)性脆弱

結(jié)構(gòu)性脆弱是以現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境為背景，排除人類活動(dòng)影響的生態(tài)環(huán)境脆弱程度，主要描述自然過(guò)程給環(huán)境所帶來(lái)的影響，從側(cè)面反映某一時(shí)段研究區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境所能夠承受的壓力及各種抗干擾程度，即自然承載能力。從結(jié)構(gòu)性脆弱指數(shù)圖（圖1）可以看出，整個(gè)研究區(qū)以氣候因子為主導(dǎo)，存在明顯的地區(qū)差異，其分布特征與氣候因子特別是暴雨日數(shù)的空間分布相關(guān)性最明顯，呈以高（低）值為中心向外擴(kuò)散的分布特點(diǎn)，高值區(qū)出現(xiàn)在重慶主城的南部和江津區(qū)北部，其次為云陽(yáng)縣、開縣北部和巫溪縣西部區(qū)域，低值區(qū)主要為巫溪縣中東部、忠縣和石柱縣，說(shuō)明結(jié)構(gòu)性脆弱指數(shù)受暴雨日數(shù)的影響最明顯。從指標(biāo)構(gòu)成來(lái)看，結(jié)構(gòu)性脆弱主要為氣候條件和地形、地貌等承載體條件，三峽庫(kù)區(qū)屬西南山區(qū)，在西南季風(fēng)影響為主形成的大氣候背景條件下，復(fù)雜的地形地貌條件及城市化發(fā)展的熱島效應(yīng)造就了復(fù)雜多變的山地小氣候，應(yīng)該是結(jié)構(gòu)性脆弱區(qū)域差異的主要原因。

2. 2 脅迫性脆弱

農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脅迫性脆弱反映了由于人類生產(chǎn)過(guò)程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境干擾帶來(lái)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱程度，其干擾主要體現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)行為對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)在一定程度上表現(xiàn)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的恢復(fù)能力。由圖2可以看出，脅迫性脆弱指數(shù)因生產(chǎn)條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的區(qū)域不平衡性，呈明顯西南至東北向的變化分布，與三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的空間分布基本一致，說(shuō)明社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，雖然人類活動(dòng)強(qiáng)度大、人口分布集中、產(chǎn)業(yè)開發(fā)強(qiáng)度高，但對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)壞境保護(hù)的投入也較多（鄭文武等，2010），對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脅迫性較小；社會(huì)經(jīng)濟(jì)較落后的地方則相反，甚至可能為發(fā)展經(jīng)濟(jì)不惜犧牲環(huán)境，對(duì)生態(tài)環(huán)境形成嚴(yán)重威脅。另外，重慶主城的渝中區(qū)和大渡口區(qū)表現(xiàn)為相對(duì)異常的高值區(qū)，但渝中區(qū)因基本屬100%城市化的中心城區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)近年已經(jīng)連續(xù)為0，故出現(xiàn)異常高值區(qū)，本研究不予考慮，而大渡口出現(xiàn)異常的原因有待進(jìn)一步研究考證。

2. 3 綜合性脆弱

綜合性脆弱是結(jié)構(gòu)性脆弱和脅迫性脆弱共同作用疊加的結(jié)果。從結(jié)構(gòu)性脆弱（圖1）和脅迫性脆弱（圖2）的空間分布可知，二者并非一致，相對(duì)結(jié)構(gòu)性脆弱指數(shù)，脆弱性綜合指數(shù)（圖3）在庫(kù)區(qū)（西）南部以主城區(qū)為中心的都市圈得到削弱，中部（忠縣、石柱縣）略有加強(qiáng)，而在（東）北部以云陽(yáng)、奉節(jié)為中心的高山生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)顯著加強(qiáng)。渝中區(qū)和大渡口區(qū)因結(jié)構(gòu)性脆弱和脅迫性脆弱的雙重作用在主城都市圈仍表現(xiàn)為異常高值區(qū)。這一變化特征進(jìn)一步說(shuō)明社會(huì)發(fā)展既可減小生態(tài)環(huán)境的脆弱性，也會(huì)加劇生態(tài)環(huán)境的脆弱性。可見，三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性表現(xiàn)為（東）北部較高、中部較低、長(zhǎng)江兩岸較高，且以長(zhǎng)江為分界線的長(zhǎng)江北部在較高的脅迫性脆弱和結(jié)構(gòu)性脆弱共同作用下較南部明顯偏高。

綜上所述，雖然自然地理環(huán)境決定了某一地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的背景，但人類活動(dòng)能夠改變其脆弱性的強(qiáng)弱，因此，在發(fā)展自身社會(huì)經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中必須調(diào)整人類行為，有效地利用自然條件削弱生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)性脆弱，促進(jìn)自然環(huán)境和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

2. 4 脆弱性等級(jí)評(píng)定

三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性綜合指數(shù)范圍在-50.0～2.3，集中分布于-0.5～0.5。按照等間距分類的方法將農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性綜合指數(shù)的集中分布范圍由低到高分為5級(jí)，分別代表微脆弱性、輕脆弱性、中脆弱性、強(qiáng)脆弱性和極脆弱性等5個(gè)等級(jí)，同時(shí)將集中分布范圍外的散點(diǎn)歸并至兩端的范圍內(nèi)（表3）。

由表3可知，三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境微脆弱性地區(qū)占0.99%，輕脆弱性地區(qū)占17.73%，中脆弱性地區(qū)占44.04%，強(qiáng)脆弱性地區(qū)占28.96%，極脆弱性地區(qū)占8.27%，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性形勢(shì)嚴(yán)峻。由圖4可以看出，渝中區(qū)、大渡口區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境最差，極脆弱性區(qū)域分別占各自行政面積的96.08%和77.61%（表4）。但由于渝中區(qū)屬于都市圈的核心區(qū)域且基本實(shí)現(xiàn)100%城市化，第一產(chǎn)業(yè)削減接近于0，不予以考慮，因此，只有大渡口區(qū)未來(lái)的農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境不容樂(lè)觀。其次是東北部的開縣、云陽(yáng)縣、奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣，因山高坡陡，自然條件較差，且社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較落后，正值資源開發(fā)、經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)的發(fā)展期，對(duì)環(huán)境構(gòu)成的威脅較大，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境處于強(qiáng)度以上脆弱的狀態(tài)，中脆弱等級(jí)以上的面積均超過(guò)各自行政面積的90.00%以上，在未來(lái)發(fā)展中需加大對(duì)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的反哺投入，降低生態(tài)脆弱性強(qiáng)度。綜上所述，三峽庫(kù)區(qū)重慶段有70.00%以上的區(qū)（縣）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性處于中強(qiáng)度以上的等級(jí)，未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件堪憂，三峽庫(kù)區(qū)的糧食安全問(wèn)題值得思考，生態(tài)保護(hù)任務(wù)仍然繁重。

3 討論

生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)涉及面廣、類型復(fù)雜，且評(píng)價(jià)方法多樣，在眾多評(píng)價(jià)方法中指標(biāo)與權(quán)重各不相同，相同地區(qū)采用不同評(píng)價(jià)方法所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果也會(huì)不同（荊玉平等，2008），因此，脆弱性評(píng)價(jià)研究結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性驗(yàn)證已成為該領(lǐng)域的缺陷，至今國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相應(yīng)的資料和經(jīng)驗(yàn)可供參考（黃民生，2005）。本研究結(jié)果表明，三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性作為生態(tài)脆弱性的一方面，其農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性表現(xiàn)為（東）北部較高、中部較低、長(zhǎng)江兩岸較高，且以長(zhǎng)江為分界線的長(zhǎng)江北部在較高的脅迫性脆弱和結(jié)構(gòu)性脆弱共同作用下較南部明顯偏高，區(qū)域內(nèi)70.00%以上的區(qū)（縣）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境整體處于中強(qiáng)度等級(jí)以上，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境抗干擾能力不容樂(lè)觀。對(duì)比2008年重慶市人民政府頒布的《重慶市生態(tài)功能區(qū)劃（修編）》中的土壤侵蝕現(xiàn)狀及敏感性評(píng)價(jià)圖、酸雨?duì)顩r評(píng)價(jià)圖、地質(zhì)災(zāi)害頻率分布圖、洪澇災(zāi)害頻率分布圖、伏旱頻率分布圖、石漠化現(xiàn)狀及敏感性評(píng)價(jià)圖、生境敏感性評(píng)價(jià)圖、酸雨敏感性評(píng)價(jià)圖等生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀和敏感性的空間分布，發(fā)現(xiàn)三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的空間分布整體上與生態(tài)環(huán)境因子分布一致，說(shuō)明在宏觀趨勢(shì)上本研究評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的可靠性，能夠表現(xiàn)庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱狀態(tài)和空間分布特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)劃和發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。

由于生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)的最終精度檢驗(yàn)工作在國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究中尚無(wú)定論，本研究只是基于生態(tài)環(huán)境因子進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比，而未進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的精度評(píng)價(jià)。此外，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的不同因子間通常存在一些非線性關(guān)系，因此如何建立更詳盡客觀的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行脆弱性研究并對(duì)結(jié)果進(jìn)行合理性檢驗(yàn)，將是該領(lǐng)域研究亟需解決的難題之一。從研究時(shí)間尺度來(lái)看，本研究探析了三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）靜態(tài)的農(nóng)業(yè)環(huán)境脆弱性情況，但這只是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)的一部分，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的動(dòng)態(tài)變化研究及其發(fā)展的趨勢(shì)等均未涉及，因此，開展農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性變化的動(dòng)態(tài)研究及據(jù)此對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展提出合理的規(guī)劃和建議將是未來(lái)工作的重點(diǎn)與方向。

4 結(jié)論

以AHP-PCA熵組權(quán)重模型評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)生態(tài)脆弱性具有可行性，可為生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)提供一種新的思路與方法。

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（責(zé)任編輯 蘭宗寶）