《基于熵值法的常德市耕地生态安全评价研究》-农学论文，农业论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于熵值法的常德市耕地生态安全评价研究

范文

黄瑶

[摘要]耕地生态安全评价对保障粮食安全、实现区域生态环境保护，促进社会可持续发展具有重要意义。基于PSR-EES模型，从压力（P）、状态（S）、响应（R）以及环境、经济、社会方面构建选取与常德市耕地资源生态安全评价紧密相关的22个指标构建指标体系，运用熵值法确定指标权重，采用综合指数模型对2015年整个常德市的耕地生态安全状况做定量研究。结果表明，常德市2015年耕地生态安全水平处于Ⅱ（较安全）- Ⅲ（临界安全）之间，具体表现为鼎城区、汉寿县、桃源县、石门县处于较安全级别，安乡县、临澧县、澧县、武陵区、津市市处于临界安全级别。

[关键词]常德市；耕地生态安全；PSR模型

[中图分类号]F321.1 [文献标识码]A

1 引言

耕地作为最宝贵的自然资源之一，是土地的精髓，也是农业活动中最基本的生产资料。耕地具有生产生育、涵养水源、维持生物多样性等多种功能，其安全状况不但会影响国家的粮食安全，而且对整个社会的稳定运行和经济的持续健康发展起到至关重要的作用。工业化、城市化的快速发展致使耕地生态系统受到极大的威胁。因此，对耕地生态安全进行评价不仅可以及时掌握耕地演变动态，保证耕地的可持续利用与发展，而且对构建环境友好型社会，保证国家粮食安全同样具有重要意义。

耕地生态安全是指在一定时空范围内，在能够保证自然系统、经济系统和社会系统三者相互协调发展的前提下，耕地所在的生态环境处于不受或少受威胁且生态系统本身既能保持自身功能结构的完整性又能满足社会经济可持续发展需要的稳定状态。国外的专家学者在生态安全研究方面开展较早，主要是将耕地生态安全与可持续利用相结合进行研究，国内的研究学者分别从国家、区域、省域、城市等不同尺度对耕地生态安全开展研究，探讨了耕地生态安全的含义、构建了耕地生态安全评价指标体系，采用不同的评价方法，如：生态足迹法、能值分析法、投影寻踪法、物元分析法、综合指数法等，进行耕地生态安全预警研究或对耕地生态安全时空演变格局进行分析，以上研究既有利于保持耕地总量动态平衡，保障粮食安全、又对实现区域生态环境保护，促进社会可持续发展具有重要意义。

2 研究区概况

常德市位于湖南省西北部，是江南有名的“鱼米之乡”，境内东部为沅、澧水及洞庭湖平原区，中部多为红岩丘陵区，西南部由雪峰山余脉组成中山区。地貌大致由“三分丘岗、两分半山、四分半平原和水面”构成。地理坐标介于东经110°28′10″～112°17′22″、北纬28°24′31″～30°07′53″之间，东西跨度177.35km，南北总长190.80km。常德市行政区面积为18189.82km2，含9县（市、区）。2014年年末，常德市总人口583.09万人，GDP值为2514.15亿元，耕地面积为504849hm2，占土地总面积的27.75%，人均耕地面积为0.086hm2，低于全国人均耕地面积0.09hm2的水平。在工业化和城镇化进程加快的背景下，常德市经济社会的快速发展致使耕地生态安全在一定程度上收到影响，主要表现在以下两个方面：其一，农药、化肥、农用塑料薄膜施用量呈逐年上升趋势，耕地中残留并未消耗的部分导致耕地土壤结构有所改变，土地质量下降；其二，工业“三废”排放量呈逐年增加，耕地生态环境直接或间接被污染，在一定程度上影响耕地生态安全。因此，对常德市各县（市）的耕地生态安全进行评价分析对保障粮食安全与区域可持续发展具有现实意义。

3 耕地生态安全评价指标体系构建

评价结果的科学性与否与评价指标的选取密切相关。耕地生态安全系统是一个具有高度耦合性的环境-社会-经济复合系统，因此在选取评价指标时既要数量适度，同时考虑与研究区域实际情况。本文的研究将从常德市耕地生态安全的实际出发，在遵循科学性、可行性、全面性、稳定性的基础上，综合考虑国内学者已有的研究成果，在基于压力、状态、响应（P-S-R）的基础上从环境因素、经济因素和社会因素3方面遴选和构建3个准则层9个因子层22个指标的耕地生态安全评价指标体系，见表1。

4 资料来源与数据处理

4.1 数据来源与标准化处理

数据来源于《湖南省统计年鉴（2015）》、《湖南省农村统计年鉴（2015）》和常德市各县（市、区）2015年国民经济和社会发展公报。

4.2 指标权重值确定

4.3 评价模型

4.4 評价标准

在参考国内外生态安全等级划分标准和借鉴相关文献研究结果的基础上，将耕地生态安全水平划分为5个等级，即安全、较安全、临界安全、较不安全、不安全，如表3所示。

5 结果与分析

通过收集、整理常德市耕地生态安全评价指标中相关数据，运用熵值法计算各个评价指标权重，根据综合指数模型公式（7），计算出2015年常德市各个县（区）的耕地生态安全评价值（表4）以及分类指标水平（见图1）。

以上评价结果反应了2015年常德市耕地生态安全状态，表3和图1表明2015年常德市的耕地生态安全状况大体上处于安全水平，安全分级在Ⅱ～Ⅲ之间，其中鼎城区的生态安全水平最高，武陵区和津市市的较低。如图2所示，鼎城区、汉寿县、桃源县、石门县处于较安全状态，武陵区、临澧县、澧县、安乡县、津市市处于临界安全状态。

从空间布局上来看，耕地生态安全状况综合评分与耕地的空间分布呈正相关；从流域来看，澧水干流、支流以及沅江流域耕地安全得分高；从地域上分析，市域东部、南部安全得分高，中部武陵区和北部津市市得分相对较低。

从耕地生态安全压力指数上来看，鼎城区、桃源县、石门县得分较高，单位耕地面积化肥负荷代表耕地受污染程度、由于津市市、安乡县、鼎城区的氮磷钾肥等不可更新工业辅助能投入较大，而这些地区的降雨量相对较小，导致耕地系统的环境承载率偏高，耕地环境系统的压力加大，耕地生态安全压力指数偏高。

从耕地生态安全状态指数上来看，汉寿县、桃源县、鼎城区、安乡县得分较高。桃源县、鼎城区、汉寿县的耕地面积较大，占整个区域耕地的50%，人均耕地面积分别为0.1102、0.1061和0.0865hm2，加上三地水资源相对较充足，地势较为平坦，土壤质地好，在一定程度上增加了耕地生态安全状态指数得分。

从耕地生态安全响应指数来看，津市市得分最低。其次是临澧县、桃源县、澧县。森林覆盖率、人均公园绿地面积代表城市绿化水平以及城市生态建设中的投入力度。桃源县、石门县、鼎城区森林覆盖率偏高，鼎城区、石门县、武陵区人均公园绿地面积高。工业废水处理率越低说明污水对耕地生态环境的破坏会越大、人均GDP越高代表耕地环保投入能力越强，津市市污水处理率、农业机械化水平等指标得分较低，因此耕地生态安全响应指数得分最低。

6 结论

在参考借鉴国内学者关于耕地生态安全研究成果的基础上，构建了耕地生态安全评价指标体系，采用客观赋权法熵值法确定指标权重，使得评价符合实际。运用综合评价模型计算了常德市市所辖9县（市、区）的耕地生态安全综合得分，通过定量的计算得出常德市各县域单元的耕地生态安全状况为：鼎城区、汉寿县、桃源县、石门县处于较安全级别，武陵区、安乡县、临澧县、澧县、津市市处于临界安全级别。

文章不足之处在于研究时序过短，仅分析2015年的耕地生态安全水平，未能体现常德市耕地生态安全水平在时间序列上的变化。在后续研究中，应增加研究年份，使评价结果更全面合理。同时，应根据当地经济发展水平和社会发展变化适时的选取指标进行评价、分析，以期为耕地利用提供合理指导。

[参考文献]

[1] 吴大放，刘艳艳，刘毅华，等.耕地生态安全评价研究展望[J].中国生态农业学报，2015，23（3）：257-267.

[2] Beesley K B，Ramsey D.Agricultural Land Preservation [J].International Encyclopedia of Human Geography，2009，25（6）：65-69.

[3] Rasul G，Thapa G.Sustainability Analysis of Ecological and Conventional Agricultural System in Bangladesh[J].World Development，2003，31（6）：1721-1741.

[4] 王枫，汤惠君.中国耕地资源安全研究进展[J].中国农学通报，2011，27（03）：471-475.

[5] 宋伟，陈百明，张英.中国耕地资源安全预警系统探讨[J].水土保持研究，2013，20（06）：192-196.

[6] 赵宏波，马延吉.东北粮食主产区耕地生态安全的时空格局及障碍因子—以吉林省为例[J].应用生态学报，2014，25（02）：515-524.

[7] 赵宏波，马延吉.东北粮食主产区耕地生态安全的时空格局及障碍因子—以吉林省为例[J].应用生态学报，2014，25（02）：515-524.

[8] 冯艳芬.广东省近20年耕地生态安全探析[J].环境保护，2006（17）：53-57.

[9] 常胜.基于生态足迹的湖北省耕地安全研究[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2008，26（04）：461-464.

[10]杨秋，谢保鹏，蔡立群，等.甘肃省耕地资源生态安全评价[J].甘肃农业大学学报，2012，47（04）：122-126.

[11]张秋霞，张合兵，刘文锴，等.新郑市耕地生态安全动态预警研究[J].水土保持研究，2017，24（01）：256-264.

[12]彭文君，舒英格.喀斯特山區县域耕地景观生态安全及演变过程[J].生态学报，2018，38（03）：852-865.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。