湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復(fù)合發(fā)展生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)

康迪

摘 要 本研究選取了11個(gè)典型指標(biāo)，采用主成分分析法（PCA）和層次分析法（AHP）相結(jié)合的方法對(duì)湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復(fù)合發(fā)展生態(tài)安全進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，森林覆蓋率、年均降雨量、單位面積病蟲害發(fā)生率和土壤有機(jī)質(zhì)含量是影響區(qū)域農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)安全的主要因素;神農(nóng)架、房縣、鄖縣和竹山一帶生態(tài)安全指數(shù)較高;枝江、松滋、利川、始建、恩施、宜恩等地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)較低;湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復(fù)合發(fā)展生態(tài)安全格局整體呈現(xiàn)北高南低、西高東低的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 秦巴山;武陵山;區(qū)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng);生態(tài)安全;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S181 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.17.087

農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)又稱為農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)、復(fù)合農(nóng)林業(yè)等，是人們?yōu)榱嗽趯?shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)又兼顧一定生態(tài)服務(wù)功能而建立的綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式[1]。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)建立的初衷和目的各有不同，但最終目標(biāo)都是為了提高土地、水分、光照和肥力等資源的利用效率，增加土地生產(chǎn)力并提高生態(tài)效益[2]。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，具有環(huán)境友好、生產(chǎn)清潔、資源利用高效和可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)，是我國(guó)乃至世界在生境脆弱區(qū)及重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)區(qū)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要途徑[3-4]。湖北省從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看是我國(guó)農(nóng)業(yè)、林業(yè)大省，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，湖北省總耕地面積達(dá)5 240萬公頃，林業(yè)用地面積8 500萬公頃，森林覆蓋率38.4%，具有農(nóng)林復(fù)合發(fā)展的巨大潛力。

前人對(duì)于建立湖北省農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)展開過一些工作。然而，關(guān)于農(nóng)林復(fù)合發(fā)展過程中的生態(tài)安全問題仍然缺乏研究，尤其是針對(duì)湖北省西部山區(qū)這個(gè)重要的生態(tài)屏障區(qū)的有關(guān)研究成果至今未見報(bào)道。本研究對(duì)湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復(fù)合發(fā)展的主要縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)有關(guān)統(tǒng)計(jì)最新數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集，結(jié)合農(nóng)、林業(yè)生態(tài)安全影響的來源和作用方式，選取了影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展的11個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用層次分析法（AHP）法確定因子權(quán)重，基于主成分分析法（PCA）降維后，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)所研究區(qū)域的生態(tài)安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該研究能夠?yàn)楹笔〖拔覈?guó)其他類似區(qū)域的農(nóng)、林業(yè)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展以及區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的科學(xué)決策提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

湖北省西部山地位于東經(jīng)108°53′10″～112°42′0″，北緯29°17′24″～33°12′36″，海拔300～2 500 m，由西北部的秦巴山地東南角和西南部的武陵山組成。其中秦巴山片區(qū)多年平均氣溫15.4 ℃，多年平均降水量為769.6 mm，降雨量多集中在6—9月，表現(xiàn)為東南部略多于西北部。武陵山片區(qū)平均氣溫16.9 ℃，多年平均降雨量1 215.6 mm。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

本次選取了影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展生態(tài)安全性的11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)（人口密度、年均溫、降雨量、森林覆蓋率、光照、土壤有機(jī)質(zhì)、土層厚度、澇災(zāi)、土壤pH值、單位面積病蟲害暴發(fā)率和空氣優(yōu)良指數(shù)）構(gòu)成評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。指標(biāo)選取理由如下：1）干擾因素分為人類活動(dòng)干擾和自然災(zāi)害干擾兩大類，是生態(tài)安全不可回避的話題，人為干擾以人口密度（人/hm2）最具代表，而影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)、林發(fā)展生態(tài)安全比較常見的自然災(zāi)害為澇災(zāi)頻度（次）及單位面積病蟲害發(fā)生率（%）;2）降雨量（mm）、年均溫（℃）、光照（lx）和森林覆蓋率（%）為典型的農(nóng)、林業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)條件;3）土壤有機(jī)質(zhì)含量（g·kg-1）、土層厚度（cm）、土壤pH和空氣質(zhì)量指數(shù)這四個(gè)指標(biāo)是農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的體現(xiàn)。

1.3 評(píng)價(jià)方法與基本原理

系統(tǒng)工程理論中的AHP法是一種較好的權(quán)重確定方法，該法能充分考慮專家主觀意見，保證結(jié)果的正確性，且兩兩比較、即時(shí)一致性檢驗(yàn)的打分方式又能避免直接打分所造成的主觀性過強(qiáng)的缺陷[5]。然而AHP法依然存在一定主觀性，為做改善，本研究采用PCA法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行降維，結(jié)合AHP得出的權(quán)重進(jìn)行分析，從而充分考慮數(shù)據(jù)本身的客觀規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重結(jié)果如表1所示，可以看出，病蟲害、人口密度和澇災(zāi)被認(rèn)為是威脅湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)安全的主要因素。即自然災(zāi)害頻繁或人口密度較大的區(qū)域不宜發(fā)展農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。另外，降雨量、病蟲害和土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)安全也影響較大，其中降雨量和土壤有有機(jī)質(zhì)代表了農(nóng)、林產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件，而病蟲害則是該地區(qū)農(nóng)林復(fù)合發(fā)展需要重點(diǎn)防治的對(duì)象。年均溫、土壤pH值和光照三個(gè)因子對(duì)湖北省西部山區(qū)生態(tài)安全影響十分有限。

2.2 生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明（圖1），神農(nóng)架、房縣、鄖縣和竹山縣一帶生態(tài)安全指數(shù)較高。該片區(qū)位于秦巴山區(qū)，擁有良好的自然條件和較高的次生林覆蓋，同時(shí)人口較少，是發(fā)展復(fù)合農(nóng)林業(yè)的優(yōu)勢(shì)區(qū)域。枝江縣、松滋縣位于漢江平原與武陵山交界處，農(nóng)業(yè)發(fā)展模式以傳統(tǒng)種植業(yè)為主且人口密度較大，因此生態(tài)安全指數(shù)低。武陵山域內(nèi)的利川、始建、恩施、宜恩等地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)較低。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，森林覆蓋率和降水量是提高區(qū)域生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的主要因素，這是因?yàn)樯质求w現(xiàn)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的核心，而降水量又是影響農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素[6]。相反，病蟲害、澇災(zāi)和人口密度則為導(dǎo)致局域生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)降低的主要因素。災(zāi)害會(huì)直接導(dǎo)致生物生產(chǎn)力降低，而區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也是與人口密度密切相關(guān)的。有研究結(jié)果顯示，人口密集地區(qū)農(nóng)業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施用地增加，林業(yè)用地極易受到壓縮，從而使其生態(tài)服務(wù)功能降低[7]。因此這些區(qū)域發(fā)展應(yīng)以滿足人類生存為主，盡量避免發(fā)展不適宜林業(yè)帶來高投入低產(chǎn)出現(xiàn)象。

湖北省西部山區(qū)農(nóng)林復(fù)合發(fā)展生態(tài)安全格局整體呈現(xiàn)北高南低、西高東低的趨勢(shì)。神農(nóng)架、房縣、鄖縣和竹山縣一帶生態(tài)安全指數(shù)較高，該片區(qū)可通過農(nóng)林間作、循環(huán)農(nóng)業(yè)等新模式提高山區(qū)農(nóng)民收入，并減少傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞[8]。枝江縣和松滋縣毗鄰漢江平原屬于城郊生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)安全指數(shù)較低，發(fā)展農(nóng)業(yè)應(yīng)以糧食、蔬菜、水果以及禽蛋肉類生產(chǎn)為主，近郊滿足城市人口需求，從而形成人口對(duì)山區(qū)的資源索取的屏障，同時(shí)可兼顧一定程度的林業(yè)建設(shè)，使之具有一定的凈化吸收和休閑娛樂功能[9]。利川、建始、恩施和宜恩等地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)較低，是因?yàn)檫@些地區(qū)受到澇災(zāi)和病蟲害的威脅嚴(yán)重，因此，這些區(qū)域農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展要以災(zāi)害防治為主。

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（責(zé)任編輯：劉昀）