基于农户土地利用行为的农业生态安全评价*——以奇台县为例

苏世燕，杨俊孝

(新疆农业大学管理学院，乌鲁木齐 830052)

0 引言

随着社会经济的快速发展，人口、资源、环境矛盾日益突出，人类对耕地资源的过度索取，导致农业生态系统被破坏，使农业面源污染问题严重，粮食安全和农产品质量安全面临巨大威胁。因此，加强农业生态治理成为政府和学者们关注的热点话题。目前，学者们对农业生态环境的研究多着眼于土地整理[1-3]、农业结构调整[4-6]、农业补贴[7-10]等方面，另外对农业生态环境评价的研究也有比较丰富的成果，如区域农业生态环境评价研究[11-12]、农业生态环境质量评价研究[13-14]、农业生态环境预警研究[15-17]、农业生态环境经济评价研究[18-19]等，但是关于农村微观经济主体——农户行为的研究略显不足，尤其是从农户土地利用行为这一微观角度对农业生态环境进行评价的研究较少。农地是农业生态系统的重要组成部分，我国农地资源的具体利用和管理是通过各个利益主体来实现的[20]，自家庭联产承包责任制施行以来，农户已经成为农村土地生产和经营活动的主体，农户自身的行为方式不但影响农业生产总量，也是决定农业生态环境质量的关键因素。因此，文章基于前人研究，采用综合评价法和熵权法建立了基于农户土地利用行为的P-S-R(压力—状态—响应)模型，对粮食主产区奇台县的农业生态安全度进行了评价，以期为土地资源的可持续发展和农业生态环境质量的提高提供新的研究视角和途径。

1 概念界定及机理分析

1.1 农户土地利用行为概念界定

行为是指行为主体为达到一定目标或满足自身生存与发展需要而作用于客体的一系列活动。农户的土地利用行为是一种复杂的生产投资行为。目前，学者们对农户土地利用行为内涵的界定还没有统一的认识，多数学者认为农户土地利用行为实质上是农户在土地利用中的生产决策行为，包括对作物种类的选择、资金和技术投入量的选择、农用地利用程度的选择等行为的决策[21]。孔祥斌[22-24]认为农户土地利用行为是指在特定的社会经济环境中，为了实现自身的经济利益面对外部经济信号做出的反应。王强[25]认为农户的土地利用方式主要是指农户农业生产中，地块尺度上种植制度的选择、资源利用和投入。结合众学者的研究成果，该文中的土地利用行为是指农户这一土地利用主体为了满足自身生存与发展的需要而对土地这一客体做出的一系列生产决策行为，具体包括土地利用方式、土地投入强度和土地利用程度等。

1.2 农户土地利用行为对农业生态影响的机理分析

农户即是一种生活组织，也是一种生产组织，作为理性的经济人，农户最主要的目的是追求自身利益最大化。受传统农业发展模式影响，农户作为有限的理性主体，其生产决策行为除依据自身条件外还容易受到外部群体的影响。如作物种植类型、灌溉方式、植被覆盖比例的不同都会对耕地质量带来不同的影响，形成特殊的生态景观和农业环境。因此，农业生态环境的变化会随着土地利用方式的变化而变化[26]。

农地是不可再生资源，是生态系统中最不可或缺的部分，一旦人类活动对农地生态系统造成的破坏超过生态阀值，那么耕地资源的可持续利用就无从谈起。单位面积耕地上的劳动力、化肥农药、机械等的生产要素投入量越大，越容易造成空气污染，土壤酸碱失衡，地下水污染，威胁农产品质量安全。但若农户在土地利用过程中采取保护性耕作种植技术，可改善土壤结构，增加土壤水分入渗，有效防止水土流失，降低土地单位面积负荷率[27]。

农业生态系统是一个复杂的、开放的生态系统。如图1所示，农户通过土地利用决策行为对耕地产生一定的影响力，这一影响力会产生两种结果：正效应(农产品输出)和负效应(环境输出)，而负效应最终会引起粮食安全风险和生态安全风险。所以，必须在人类活动对农业生态系统的破坏还没达到生态系统崩溃临界点时，通过在农业生产过程中积极采取一些生态保护行为，促使农业生态系统在外力干扰和内在自我修复功能作用下达到新的平衡状态。作为全体人民利益代表的中央政府和执行中央土地政策的地方政府必须在此时采取相应的手段来进行干预和调控，如通过一些奖免政策、农业补贴政策、耕地生态补偿政策等规范农户土地利用行为，以提高土壤养分和耕地生产能力，确保农业生态功能、景观功能得以正常发挥。

2 研究区概况和研究方法

2.1 研究区概况

奇台县位于新疆维吾尔自治区东北部，地处准噶尔盆地东南缘，南依山青水秀的天山，北靠植被茂盛的北塔山。全县地域东西横距45～150km，南北纵距250km，总面积1.93万km2，属中温带大陆性干旱半干旱气候，年平均气温4.7℃，年平均降水量176mm，蒸发量2 141mm，无霜期平均156d，年日照时数2 280～3 230h。县辖7镇、8乡，户籍总人口24.05万人，可耕地13.333 3万hm2，年播种面积11.133 3万hm2。独特的自然资源禀赋使奇台县具有得天独厚的小麦种植优势，成为全国“优质小麦、大麦之乡”“粮食生产百强县”“国家级商品粮基地县”，因此该文选奇台县作为研究区域具有一定的代表性。

2.2 研究方法

2.2.1 评价指标体系构建

由于化肥的组成成分中具有放射性物质和重金属成分，过量的化肥使用会造成土壤酸碱失衡，农药长期大量使用会造成土壤农药残留，地膜属于难降解不受侵蚀的高分子化合物，因此，化肥、农药、地膜的过量使用对农业生态环境有不利影响。有机肥和农家肥的使用以及秸秆还田等行为可以调节土壤结构，灌溉保证率和机械化程度表明了对土地的集约利用水平，对农业生态环境有积极影响。复种指数是农业生态环境安全的反标征。农业劳动力的投入虽不属于土地利用行为，但对农业生态环境依然造成了压力。土地利用影响强度、森林覆盖率、土壤有机质含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、年日照时数、年降雨量、≥10℃活动积温等可被视为状态指标，体现农业生态安全水平。有机肥施用量、灌溉保证率、农业单位面积产值、废弃物再利用系数、机械化水平等能缓解农地面临的压力，可被视为人类对农业生态安全的响应。综合上述内容，借鉴李公择[28]、孔祥斌[22-23]等的研究，该文从系统状态、系统压力、系统响应3个方面选取了19个指标，构建了基于农户土地利用行为的农业生态安全评价指标体系(表1)。

图1 农户土地利用行为对农业生态环境作用机理

表1 农业生态安全评价指标体系

目标层准则层指标层指标解析农业生态安全评价压力X1:地均化肥施用量(kg/667m2)表征农户土地投入强度对土壤质量影响状况X2:地均农药使用量(kg/667m2)表征农户土地投入强度对农业生太环境的污染程度X3:地膜使用量(kg/667m2)表征地膜残留对农业生态环环境影响状况X4:地均劳动力投入(h/年·667m2) 表征农村土地集约利用劳动力投入情况X5:复种指数(%)表征耕地利用程度X6:翻耕深度(cm)表征土壤紧实度及通透程度状态X7:人均耕地面积(人/667m2)表征区域内人均占有耕地数量X8:森林覆盖率(%)表征自然环境的生态脆弱度X9:土壤有机质含量(g/kg)表征土壤自然肥力状况X10:土壤速效钾含量(mg/kg)表征土壤营养元素(以钾代表)含量状况X11:土壤全氮含量(g/kg)表征土壤氮元素含量状况X12:年日照时数(h)表征农业自然环境的光照条件X13:年降雨量(mm)表征农业自然环境的降雨条件X14:≥10℃活动积温(℃)表征农业自然环境的温度条件响应X15:地均有机肥施用量(kg/667m2)表征农业生产过程中的环境保护力度X16:节水灌溉面积(667m2)表征农业生产的节水灌溉程度X17:农业单位面积产量(kg/667m2)表征农业生产的经济能力X18:农业废弃物再利用率(%)表征农业生产中的废弃物再利用程度X19:机械化水平(%)表征农业生产中机械化程度

2.2.2 指标权重确定

该研究采用熵权法确定指标权重。熵权法是一种客观赋权方法，根据熵权法得出的指标权重具有比较高的可信度和客观性，能够更精确客观地反映各评价指标对农业生态安全状况的贡献程度。由于各数据之间存在差异，为保证权重的客观性和准确性，该文对各指标数据进行了标准化处理。计算步骤如下：

假定有n个评价指标的判断矩阵P=(Xij)mn(i=1， 2，…，m；j=1， 2，…，n)，对各指标数据标准化后的值为X1，X2，…，Xn，那么

(1)

由于存在正负指标，因此将此公式做归一化处理后，

(2)

(3)

式(2)(3)中，xij为第j项指标的值；xmax为第j项指标的最大值；xmin为第j项指标的最小值；Xij为指标标准值。

根据熵的定义，对n个评价指标，可以确定第i项指标的熵为：

(4)

第i项的效用值为：di=1-ei(i=1， 2，…，n)

(5)

(6)

2.2.3 指标安全值及安全指数的计算

考虑到奇台县农业生态安全状况以及农户土地利用行为特点，该研究对农业生态安全评价指标的实际值采用下述方法计算。首先对各指标进行规范化处理。

(7)

(8)

式(7)(8)中，xi(i=1， 2，…，n)为第i个指标的实际值；si(i=1， 2，…，n)为农业生态安全评价指标的标准值；P(Xi)为指标i的安全指数，由公式(7)(8)可知，0

该文采用综合评分法对农业生态安全状况进行综合评价，逐层逐项对各指标进行加权评分[29]，最后得到农业生态安全状况的综合安全值。其计算公式如下：

(9)

式(9)中，ESA为评价区域综合安全值；P(Xi)为各指标的安全指数；wi为各指标权重；n为指标总项目。

2.3 数据来源

该文数据来源于2016年6月对奇台县7个乡镇农户进行入户问卷调查，样本尽可能覆盖不同收入状况、地理位置和家庭特征的农户。调查共发放问卷400分，收回有效问卷384份，其中西北湾镇(52户)、西地镇(65户)、半截沟镇(70户)、碧流河镇(63户)、吉布库镇(57户)、老奇台镇(61户)、三个庄子镇(16户)。除X1、X2、X3、X4、X6、X16、X17、X19等8个指标数据来源于农户调研数据外，该研究部分指标数据采用奇台县农业局(X5、X7、X8、X12、X13、X14、X18)、奇台县农经局(X9、X10、X11)提供的生态环境数据以及《新疆维吾尔自治区农牧产品成本资料收益汇编》(X15)中的数据。

表2 农业生态安全评价指标权重值及标准值

指标代码信息熵(ei)效用值(di)权重(wi)标准值标准值确定依据X120.055-19.0550.06830.71全省平均X217.310-16.3100.0584.54全省平均X319.528-18.5280.0661.73全省平均X416.559-15.5590.056776.45全省平均X522.985-21.9850.07993作者自定X622.693-21.6930.07825全省平均X72.764-1.7640.0063.58全省平均X819.935-18.9350.0684.28全省平均X93.770-2.7700.0101.46全省平均X107.813-6.8130.024265.8全省平均X1119.708-18.7080.0670.95全省平均X1214.653-13.6530.0493000全省平均X1318.257-17.2570.062200半干旱区平均X1419.524-18.5240.0663200全省平均X1517.845-16.8450.06020.75全省平均X161.694-0.6940.00280昌吉州平均X1721.457-20.4570.073406.19全省平均X1817.854-16.8540.06030全省平均X1913.581-12.5810.04585全省平均 注:X5复种指数借鉴前人研究,依据昌吉州复种指数确定

3 结果分析

3.1 奇台县农业生态安全评价结果

对收集的384户农户的数据、相关统计年鉴、统计公告、奇台县农业局和林业局等单位提供的数据进行整理归类、汇总。依据公式(1)(2)进行标准化处理，再根据熵权法得到各指标信息熵、效用值、权重值，见表2。

根据式(6)～(8)及表2中的标准值，计算得到农业生态安全评价指标的安全指数及安全值，见表3。

该文参照《生态环境状况评价技术规范(HJ192-2015)》，结合研究区实际情况将农业生态安全划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 5个等级，对应的生态安全度分别为不安全、较不安全、一般安全、较安全、高度安全(表4)。

表3 奇台县农业生态安全评价指标安全值

目标层准则层指标层安全值各系统指数安全值合计农业生态安全评价压力X1:地均化肥施用量(kg/667m2)0.0530.266X2:地均农药使用量(kg/667m2)0.058X3:地膜使用量(kg/667m2)0.038X4:地均劳动力投入(h/年·667m2)0.016X5:复种指数(%)0.039X6:翻耕深度(cm)0.062状态X7:人均耕地面积(人/667m2)0.0060.301X8:森林覆盖率(%)0.054X9:土壤有机质含量(g/kg)0.009X10:土壤速效钾含量(mg/kg)0.024X11:土壤全氮含量(g/kg)0.057X12:年日照时数(h)0.046X13:年降雨量(mm)0.044X14:≥10℃活动积温(℃)0.061响应X15:地均有机肥施用量(kg/667m2)0.0380.178X16:节水灌溉面积(667m2)0.001X17:农业单位面积产量(kg/667m2)0.055X18:农业废弃物再利用率(%)0.04X19:机械化水平(%)0.044合计0.7450.745

表4 农业生态安全分级标准

根据计算结果，奇台县农业生态安全综合指数为0.745，参照表4可看出，奇台县农业生态环境处于一般安全的状态，说明该区域农业生态系统的主要生态功能尚可发挥功效，但是部分指标超出了生态阀值(即环境自我修复能力，如大气、土地、动植物等能够承环境污染和破坏的最高限制)，农业生态环境受到一定破坏。因此，若逐步治理环境污染，科学合理进行农业生产决策，使遭到破坏的农业生态系统得以修复，奇台县的农业生态环境会呈现良好的发展趋势。

3.2 奇台县农业生态安全度影响因素分析

(1)从压力状态看：系统压力指数安全值为0.266，说明人类活动对农业生态环境造成的压力比较大。主要原因在于近年来随着农药、化肥使用量的不断加大，导致土壤板结，土壤养分结构被破坏，随之农地翻耕深度不断加深。另外，根据调研数据分析，在样本农户中有72%的农户选择使用无色透明地膜，而这其中有高达83%的农户对残留地膜不作处理，直接翻耕在农地中。长此以往，由于残留地膜难以降解，会导致土壤耕层理化性质和生物学性质的劣变，影响农作物的生长发育，进而导致作物减产、品质变差。

(2)从系统状态看：系统状态安全指数为0.301，对全县农业生态安全指数贡献最大，但总体环境系统状态安全水平依然不容乐观。主要原因是奇台县地处干旱半干旱区，受自然条件影响森林覆盖率低，生态环境本就脆弱，为减少自然灾害发生损失，改善环境质量，奇台县政府在近几年通过大力推进农田防护林、退耕还林、水土保持林、防风固沙林等项目工程的建设，森林覆盖率逐年上升，生态保护功效显著。另外，近几年，奇台县采用“有机—无机结合”的施肥方式、滴灌施肥技术、测土配方施肥技术等来调节土壤结构，提高土壤养分和有机质含量，取得了一定成果。

(3)从系统响应状态看：系统响应对农业生态安全值的贡献率最低，说明政府和农户对农业生态环境保护投入力度还不够，但同时这也是提升农业生态安全水平的潜力所在。主要原因在于，奇台县整体生态环境较脆弱，水资源供需矛盾突出，而这些问题的解决需要大量资金、人力以及技术的长时间投入。另外传统的耕作模式使农户形成了一定的路径依赖，在进行农业生产决策时多是根据自身经验或借鉴经验，要改变这种粗放的高化肥农药投入的生产方式需要一定政策、财力、人力的引导，也需要一段时间的过渡。因此，政府必须在该环节加大投入，通过宏观调控政策激励农户以科学的方式进行农业生产，提升整体农业生态系统的安全等级。

4 结论及对策建议

从各指标权重和安全指数可以看出翻耕深度、农药使用量、土壤氮元素含量、森林覆盖率、单位面积产量、化肥使用量在农业生态安全值中所占的分值比重较大，说明农户土地利用行为对农业生态环境安全度影响明显。据此提出以下对策建议。

(1)拓宽耕地保护范畴，向农户灌输耕地保护理念。通过网络、电视、广播等媒介大力宣传耕地保护知识，了解区域的耕地资源及其农业生态环境现状； 向农户宣传清洁环保理念，普及农业污染防治知识； 集中村民学习有关农业生态环境保护和土地管理的相关法律法规，通过宣传使农户了解基本农田保护的意义，了解耕地保护与农业生态环境保护之间的利害关系； 加强农村生活垃圾治理，改善农村居民居住环境。

(2)完善耕地保护制度，确保农地资源可持续利用。正确处理好耕地数量保护与质量保护的关系，保证耕地的产品输出功能和生态输出功能； 明晰耕地产权，消除农户对自己承包经营权受损的后顾之忧； 创新耕地保护机制，充分发挥市场对资源配置的基础性作用； 完善有利于耕地保护的财税制度和金融制度，健全耕地保护政策条例。

(3)实施节水工程，调控水盐平衡。强化合理灌溉制度，完善小型农田水利配套工程； 重视培肥地力工程，广辟肥源，实行“有机—无机结合”，增加有机肥投入； 应用近年来土壤肥力调查资料，建立土壤肥料信息系统； 健全农业技术推广机构，组建和培训测土配方队伍，开展合理施肥的科学试验，特别是滴灌施肥试验； 加快中低产田改造步伐，提高耕地质量。

(4)完善农业补贴政策，建立耕地保护生态补偿机制。稳步增加农业补贴额度，确保每年补贴增幅不低于财政收入增幅； 改变过去农业补贴鼓励农民使用化肥农药来提高农作物产量的理念，突出农业补贴在地力培育、土壤整治方面的效应，建立以绿色生态为导向的农业补贴制度； 建立多元化、多样化的耕地生态补偿方式与补偿资金筹措渠道； 建立耕地生态价值损失考核体系，健全耕地生态保护补偿相关立法。

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