武汉都市农业生态安全评价

罗 平

（华中农业大学经济管理学院，湖北 武汉 430070）

武汉都市农业生态安全评价

罗 平

（华中农业大学经济管理学院，湖北 武汉 430070）

本文在“压力-状态-响应”（PSR）模型的基础上构建了武汉都市农业生态安全评价指标体系，通过对生态安全总体状态、安全等级和障碍因素的分析，笔者发现武汉市都市农业生态安全由改善中的不安全系统向安全系统转变，主要障碍因素是资源环境压力和资源环境状态因素，生态环境保护整治能力的障碍度逐渐下降。武汉市应该以“两型社会”建设为契机，继续推进环境保护的相关政策，以缓解武汉都市农业的资源环境压力，提高生态环境保护整治能力，使资源环境状态的恶化趋势得以扭转，从而保证武汉都市农业生态安全稳定良好发展。

生态安全；都市农业；评价；武汉

Abstract:This paper constructs the ecological security index system of Wuhan urban agriculture according to the PSR model.Analyzing general state,security degree and obstacle factors of the ecological security,we get several conclusions as follows.Ecological security of Wuhan urban agriculture changes from insecurity of amelioration to security;Pressure and state of resource and environment are the main obstacles to ecological security;its obstacles to response capability is descending.Taking chance of“Two-Oriented Society”construction,Wuhan should carry out environment protection policies to ease resource and environment pressure,improve response capability,and raise the stable development of the eco-security.

Key words:ecological security;urban agriculture;evaluation;Wuhan

农业是对自然资源环境的影响和依赖最大的产业部门。由于都市农业通常处在城市内部或紧邻城市，即城乡交接带，容易受到城市扩张、环境污染、日照不足等生态环境恶化的影响［1］。因此，都市农业属于生态脆弱型农业，需要特别关注其生态环境状况。

本文对武汉市都市农业生态安全状况进行评估，就是为了弄清楚武汉市都市农业面临的环境压力，自身的资源环境状况，是否具有缓解资源环境压力的能力；分析武汉都市农业的生态安全随时间演变的情况，深入了解武汉都市农业生态环境的安全程度，分析其主要障碍因素，从而为武汉市生态安全管理决策和制定“两型社会”发展的相关政策提供依据和指导，对促进武汉都市农业可持续发展和“两型社会”建设具有重要的理论意义和实践意义。

国内学者主要从农业可持续发展的视角出发，开展了农业生态安全概念、特点、评估等方面的研究。这些研究主要集中在对农村地区的分析上，还没有对都市农业生态安全的研究。虽然上海财经大学现代都市农业经济研究中心（2009）构建了都市农业生态环境评价指标体系，对2000—2006年上海市都市农业的生态环境发展水平进行了评价。但是笔者认为这种评估是静态层面的研究，无法反映都市农业生态环境的发展趋势，以及都市农业对外界压力的响应程度等许多动态层面的因素。所以，要全方位的评估都市农业的生态环境状况，就必须运用评价生态安全的PSR模型进行分析。

1 都市农业生态安全的内涵

都市农业生态安全是指都市农业生态系统的完整和健康水平，其功能是否正常，是否稳定和可持续，是否能够维持其组织结构和自治，保持对胁迫的恢复力。它具有两重含义：一是都市农业生态系统自身是否安全，自身结构是否受到破坏；二是都市农业生态系统能否提供相应的服务以满足城市居民的需要，并对城市的可持续发展提供安全保障。对都市农业生态安全进行评价，包括都市农业生产开发利用的生态后果、都市农业生态环境质量变化以及生态环境与社会经济协调发展的评价。

都市农业生态系统属于自然—人工复合生态系统，是区域生态安全的一部分。它与区域农业生态安全有所不同，城市工业和居民的生活对都市农业生态安全的影响更加显著。城市经济越发达，越追求高质量的生态环境，对都市农业的投入也会越高，都市农业生态安全状况就会越好。同时，都市农业生产本身也会对城市资源环境产生或好或坏的影响，如农产品的生长会改善空气质量，而化肥农药会污染水资源。都市农业生态安全是城市生态安全的一个重要组成部分，它是城市生态安全的基础。没有都市农业的生态安全，都市农业就不可能顺利发展，其环境保护功能就会削弱，城市生态安全就会受到威胁。所以，都市农业的生态安全不单纯是农业自身的生态环境问题，也关系到整个城市的生态安全。

2 都市农业生态安全评价指标的选取

2.1 指标选取的理论依据

1990年，经济合作与发展组织 （OECD）根据1989年七国首脑会议的要求，启动了生态环境指标研究的项目，提出了“压力—状态—响应”（PSR）模型的概念框架。该模型用来衡量生态环境承受的压力，这种压力给生态环境带来的影响及社会对这些影响所做出的响应等。PSR概念模型从人类与资源环境系统的相互作用与影响出发，对环境指标进行组织分类，具有较强的系统性［2］。其中压力指标表征人为经济活动对生态环境所造成的压力，状态指标表征生态环境现状及其变化的趋势，响应指标表征社会对造成生态环境状况变化的压力所做出的反应。

2.2 数据来源

由于武汉都市农业的发展是从1999年开始的，而规划建设工作是从2001年开始的，所以笔者选择2000—2007年的相关数据来分析武汉都市农业的生态安全。主要指标数据来自历年的 《武汉统计年鉴》。另外，IV类水以上湖泊（河流）的数量、COD排放量、SO2年均值、NO2年均值、可吸入颗粒物年均值、森林覆盖率、酸雨频率等数据来自武汉市环保局公布的历年《武汉市环境状况公报》。人均水资源占有量、农业用水量、工业用水量等数据来自历年的《湖北省水资源公报》。

有部分指标没有直接可用的数据，笔者根据可以查到的数据计算得出，如万元农业GDP用水量、万元工业增加值用水量、IV类水以上湖泊（河流）的比例、COD排放强度等。

2.3 评价指标体系

根据PSR模型建立了都市农业生态安全评价指标体系，该指标体系由目标层（O）、准则层（A）、因素层（B）和指标层（C）组成。准则层包括都市农业资源环境压力（A1）、都市农业资源环境状态（A2）和都市农业生态环境保护整治能力（A3）等三个方面。这三方面的评价指标不容易区分，特别是资源环境压力和资源环境状态。有的文献中列为资源环境压力的指标，在其他文献中被列为资源环境状态或者响应指标。为了使评价更具严谨性，笔者采取一一对应的方法选择这三个方面的指标。通俗的说，“压力—状态—响应”就是资源环境问题的“原因—现状（结果）—对策”，笔者就从这个角度来选择指标。本文共选择了31个指标来评价武汉市都市农业的生态安全（见图 1）。

3 指标数据的标准化和权重的确定

3.1 评价指标基准值的确定

由于生态安全评价的指标类型多样，单位不统一，不利于对各指标值进行加总以进行综合评价。所以，需要确定各个指标的基准值，以对指标数据进行标准化处理。本文选择的都市农业生态安全评价指标的标准值包括以下几种：

（1）国家规定的标准。国家标准是指国家已发布的相关评价标准，如《环境空气质量标准》（GB3095-1996）、《生态县、生态市、生态省建设指标（试行）》（环发［2加3］91号）、《中国农村全面小康社会评价标准》、《中国全面建设小康社会统计监测指标体系》等。凡已有国家标准的指标，尽量采用规定的阈值。

（2）国际或国内公认值。例如国际公认的严重缺水警戒线是人均水资源1700立方米。

（3）环境背景基准。以武汉市所属的湖北省区域生态环境背景值或本底值作为评价基准，如城市人口密度、单位水资源废水负荷、IV类水以上湖泊（河流）的比例等。

（4）类比基准。以未受人类严重干扰的相似地区，或类似条件的生态因子和功能作为类比基准。通常以全国平均水平作为参考标准，例如农业从业者人均耕地、每万元GDP工业固体废弃物产生量、单位耕地面积农膜（农药）负荷等。

（5）通过科学研究已判定的生态效应。通过当地或相似条件下科学研究已判定的指标体系，如专家认为工业废水排放达标率应为100%。

3.2 标准化处理方法

生态安全评价各指标间存在着量纲与类型的不同，为了消除这种差异，可通过一定的数学变换把量纲、性质不同的指标统一转化到［0，1］区间内。对于正向指标取指标下限为安全阈值，对于逆向指标取指标上限为安全阈值。单指标生态安全指数公式如下：

式中：xij为第 i年第 j项指标的实际值；zj为第j项指标的安全阈值；rij为第i年第 j项指标的标准化值（见表1）。

3.3 指标权重的确定

本文运用客观赋权法中的信息熵原理计算各指标的权重。按照信息论基本原理的解释，信息是系统有序程度的一个度量，熵是系统无序程度的一个度量。如果指标的信息熵越小，该指标提供的信息量越大，在综合评价中所起作用理当越大，权重就应该越高。对某一项指标而言，评价指标值间的差距越大，说明指标在综合评价中所起的作用越大，如果差异为零，表明该指标在综合评价中不起作用［3］。据此原理，采用信息熵计算各指标的权重（见表1）。

4 都市农业生态安全的综合评价

4.1 生态安全总体状况分析

由于都市农业生态安全的复杂性和层次性，都市农业生态安全的每一项指标只从某一侧面反映了都市农业的生态安全状况。为全面反映都市农业的生态安全状况，需要运用各指标权重计算出生态安全综合指标，即：

其中，Si为第i年的都市农业生态安全综合指数，rij为第i年第j项单指标的生态安全指数，wj为第j项指标的权重。

图2是根据式（3）计算出的武汉都市农业生态安全指标体系的目标层和准则层指标值，显示出武汉市都市农业生态安全的变化情况。

由图2可以看出，武汉都市农业生态安全、资源环境压力和生态环境保护整治能力这三个指标值呈上升趋势，而资源环境状态呈下降趋势。说明武汉都市农业生态安全逐渐好转，其中，资源环境压力逐渐缓解，生态环境保护整治能力逐渐提高，而资源环境状态逐渐恶化。笔者认为，这是由于都市农业资源环境状态存在滞后性。在前期较大的资源环境压力和较低水平的环境保护整治能力的情况下，武汉都市农业资源环境状态在2003年急剧下滑，指标值由2000—2002年的0.86左右下跌到2003年0.615。虽然武汉都市农业资源环境压力指数和生态环境保护整治能力指数从2002年开始上升，也没能阻止资源环境状态的继续恶化。武汉都市农业资源环境状态在2003年之后连续三年继续保持下跌的趋势，2006年是历史最低点，指标值只有0.504，2007年才开始有所好转，回升到0.54。

在对武汉都市农业资源环境压力、资源环境状态和生态环境保护整治能力进行综合之后，资源环境状态的恶化并没能阻止都市农业生态安全指数的上升趋势，这是因为另外两个准则层指标都呈现上升趋势。尤其是2007年在环境保护整治能力大幅提高的带动下，武汉都市农业生态安全明显提升。

4.2 生态安全等级的确定

对于生态安全等级的划定，一般是分为四个或五个等级。由于安全是一个相对的概念，在安全与不安全之间以及不同的等级之间存在着模糊的界限，因此本文应用模糊数学的方法进行生态安全等级的确定［4］。本研究设置了4个安全等级，即安全级（S-security）、较安全级（RS-relatively security）、较不安全级 （RI-relatively insecurity） 和不安全级 （I-insecurity），由此可以确定武汉都市农业生态安全评价等级序列（见表2）。

从表2可以看出，武汉市都市农业生态安全的评价指标都是动态变化的。为了更好的对其做出评价，这里运用在Δt内生态安全评价值变化的斜率K （Δt）判断其发展趋势。K（Δt）＞0表明生态安全向好的方向发展，K （Δt）＜0表明生态安全向不好的方向发展。设S（t）为都市农业生态安全的状态变量，K（Δt）为都市农业生态安全的趋势变量，则可用二元组（S（t），K（Δt））来评价都市农业生态安全状况，评价结果有以下几种情况［2］：

（1）S（t）处于安全或较安全级别，且 K（Δt）＞ 0，判定系统为安全系统。

（2）S（t）处于安全或较安全级别，且 K（Δt）＜ 0，判定系统为不稳定的安全系统。

（3）S（t）处于不安全或较不安全级别，且 K（Δt）＞0，判定系统为改善中的不安全系统。

（4）S（t）处于不安全或较不安全级别，且 K（Δt）＜0，判定系统为恶化的不安全系统。

表3的显示，结果进一步印证了对图2的分析，只有资源环境状态是恶化的，说明资源环境状态是滞后于资源环境压力和生态环境保护整治能力的。以2007年为例，资源环境压力和资源环境状态仍属于不安全系统，生态环境保护整治能力和生态安全为安全系统。

4.3 都市农业生态安全的障碍因素诊断

为了更好地促进都市农业的生态安全，有必要找出阻碍生态安全的主要障碍因素，以及各障碍因素的阻碍作用大小。从而可以有的放矢地针对各障碍因素进行城市环境和都市农业的行为与策略调整。鉴于此，笔者对武汉都市农业生态安全进行了病理诊断分析，具体方法是采用“因子贡献度”、“指标偏离度”、“障碍度”3个指标来进行诊断。其中，因子贡献度（F）为单因素对总目标的影响程度，即单因素对总目标的权重；指标偏离度（I）表示单项指标与都市农业生态安全指标之间的差距，为单项指标标准化值与100%之差；障碍度（O）表示单项指标对都市农业生态安全的影响值，该指标是都市农业生态安全障碍诊断的目的和结果［5］。其计算原理如下：

式中，rj为各单项指标的标准化值。

其中，Fj为第j个单项指标相对应的权重。通过对障碍度指标Oj排序，可以确定各障碍因子对都市农业生态安全的障碍作用大小。

表4说明，武汉市都市农业生态安全的主要障碍因素随着时间而不断变化。其中，城市生活污水集中处理率、工业SO2去除率、COD排放强度、城市居民人均住宅建筑面积、SO2排放强度和城镇居民人均可支配收入对武汉都市农业生态安全的障碍度逐渐下降，万元工业增加值用水量、人均水资源占有量、农村投资占全社会固定资产投资的比重、单位水资源废水负荷、IV类水以上的湖泊比例、单位面积耕地农药负荷与森林覆盖率对武汉都市农业生态安全的障碍度增强。从整体上看，生态环境保护整治能力对生态安全的障碍度降低，而都市农业资源环境状态和资源环境压力对都市农业生态安全的障碍度增强。

其中，水资源的数量、质量和整治能力一直是武汉都市农业生态安全的重要障碍因素，占到主要障碍因素的一半以上。其中，水资源保护整治能力逐渐提高，对都市农业生态安全的阻碍作用有所下降；水资源数量和质量的阻碍程度增强。这说明虽然武汉市境内的河流湖泊广泛分布，是武汉都市农业发展的天然优势。但是，如果不注重保护和对污染的整治，就会使优势转变为劣势，严重影响武汉都市农业的生态安全。

根据上述分析，武汉市应该以“两型社会”建设为契机，继续推进环境保护的相关政策，尤其要重视对水资源的保护和污染整治工作；将都市农业的生态建设纳入“两型社会”发展规划中；加强都市农业生态安全体系建设和生态安全管理，建立政府为主导的都市农业生态安全监测预警系统；发展先进农业生产技术，推广生态农业生产模式，大力发展无公害农业和生态农业。使工农业生产和人民生活向着“资源节约型和环境友好型”的方向发展，以继续缓解武汉都市农业的资源环境压力，提高生态环境保护整治能力，使资源环境状态的恶化趋势得以扭转，从而保证武汉都市农业生态安全稳定相好发展。

［1］吴方卫，陈凯，赖涪林等.都市农业经济分析［M］.上海：上海财经大学出版社，2007.17-18.

［2］ 张虹波，刘黎明，张军连等.黄土丘陵区土地资源生态安全及其动态评价［J］.资源科学，2007，29（4）：193-200.

［3］许月卿，崔丽.小城镇土地生态安全评价研究——以贵州省猫跳河流域为例［J］.水土保持研究，2007，14（5）：345-348.

［4］ Verbruggen,H.B.,Zimmermenu,H.J.Fuzzy Algorithms for Control［M］.Boston:Kluwer Academic Publishers,1999.325-338.

［5］姚成胜,朱鹤健.区域农业可持续发展的生态安全评价———以福建省为例［J］.自然资源学报，2007，22（3）：380-388.

（责任编辑 迟凤玲）

Eco-security Evaluation of Wuhan Urban Agriculture

Luo Ping
（School of Economics and Management,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China）

S188

A

2009-12-25

罗平（1967-），女，湖北监利人，华中农业大学经济管理学院在读博士，高级讲师；研究方向：都市农业经济。