农户对气候变化的适应能力评价及限制因子：基于青藏高原典型农业区调查数据

张 亮，魏彦强，周 强，刘峰贵，陈 琼，杨登兴，赵 佩，侯志瑞

（1.青海师范大学 地理科学学院，青海 西宁 810008；2.中国科学院西北生态环境资源研究院 甘肃省遥感重点实验室，甘肃 兰州 730000）

政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的第五次气候变化评估报告指出，气候系统变暖是毋庸置疑的[1]，1880-2012年，全球地表平均气温升高了0.85 ℃左右，近30年变暖幅度明显加快[2]。20世纪70年代国际科学界提出气候变化对人类社会可能产生影响，对其的研究由预防和阻止策略转移到减缓和应对，目前以适应气候变化为主要研究方向。IPCC报告中将适应作为人类应对全球气候变化的核心概念和途径。目前学术界还未对适应性有一个统一而明确的定义，适应性指“人类社会和自然生态系统面对气候变化带来的影响或机遇，为降低自身的脆弱性，增强人类的适应能力而采取的一系列措施，是针对全球变化的响应，同时合理利用现存资源和环境，达到趋利避害所做出的调整与应对过程”[3-4]。

目前，气候变化的研究尺度从全球(global)逐渐细化到地方(local)，由社会(social)和组织(organization)逐渐细化到社区(community)甚至个人(individual)，研究方向涉及人类对气候变化的感知、适应策略、适应能力等方面。对适应能力的研究国内外学者已有大量的成果，Nelson等[5]、Chen等[6]对适应能力的概念、特点和影响因子进行研究。众多学者对适应能力评价的具体方法、理论框架和计算模型进行研究，目前依旧缺乏统一、公认的研究方法、框架和模型，如Pandey等[7]基于可持续生计框架，提出了农户适应能力评估框架。尹莎等[8]借鉴Pandey构建的评估框架，对民勤绿洲地区农户适应能力进行定性评价。郭秀丽等[9]构建了适合于杭锦旗农户的适应能力评价指标体系，采用主成分分析法，对适应能力进行定量评价。王婷等[10]对陇中干旱区不同类型农户适应能力进行评价，并分析其影响因子。陈凤臻等[11]建立了适合我国北方农牧交错地带适应能力评价模型。田素妍和陈嘉烨[12]基于可持续生计方法(sustainable,SLA)和资本法(capitals approach)，分析并提出增强农户适应能力的有效途径。Li等[13]基于可持续生计 框 架 (sustainable livelihoods framework, SLF)， 运用实证研究方法和标准化回归系数(SRC)构建了我国黄高原地区适应能力的评估框架。Tinch等[14]以ATEAM (advanced terrestrial ecosystem analysis and modelling)为框架评估适应能力综合指数。综合国内外相关研究成果可知，国外关于适应能力的实证研究较为广泛，从国家、地方、社区以及个人不同角度研究适应能力，已有丰富的理论框架和研究方法，但国内从农户微观尺度评价适应能的相对较少，更鲜见对青藏高原典型农业区的研究，而如何科学地定量评价高寒脆弱区农户对气候变化的适应能力，有效提高农户自身适应能力，日益成为气候变化研究领域的热点问题。

湟水流域地处青藏高原和黄土高原过渡地带，是青藏高原典型河谷农业区、高寒生态脆弱区以及高原高山气候、温带大陆性气候和温带季风气候区的交错区，成为气候变化感应器和敏感区。气候变化影响下，气温升高，蒸发量增大，导致农作物减产、品质下降；降水减少以及时空变化，导致春旱、夏旱、病虫害等灾害频发，给农户带来严重的挑战。农户适应能力的高低，直接关系到农户抵御自然灾害的能力和生计问题。当前关于青藏高原农业区农户适应能力的评价研究相对较少，如何科学评价农户对气候变化的适应能力，提高农户自身适应能力，日益成为气候变化研究领域的热点问题。因此，本研究以青藏高原东北缘湟水中下游为例，基于可持续生计框架和适应能力评估框架，构建当地农户对气候变化适应能力评价指标体系，通过适应能力指数模型和障碍度模型，定量评价农户的适应能力，并分析适应能力的主要限制因子，为提高农户自身的适应能力，采取有效的适应策略和管理决策提供一定的依据。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

湟水河地处青藏高原东北缘，是青海省东北部主要河流之一。其地理位置为 36°02′-37°28′ N 和100°42′-103°04 ′ E，属于黄河上游的一级支流。流域面积约为 162.4 万hm2，湟水干流全长374 km，青海省境内全长336 km，主要流经海晏、湟源、湟中、西宁等8个县(市)。地势西北高东南低，地貌类型复杂多样。受地形、气温、降水等自然条件的综合作用，当地根据地形、气候、土壤、植被及农业特点不同分为3种地貌单元，即脑山区、浅山区和川水区[15]。气候类型以高原干旱、半干旱大陆性气候为主，多年平均气温2.5～7.5 ℃，多年平均降水量350～454 mm，降水主要集中在6-9月。

湟水中下游，海拔在1 750-2 350 m 的河谷地带，耕地集中分布于水热条件良好的两岸河谷阶地，是青藏高原典型河谷农业区。近50年湟水流域年均温呈上升趋势，降水变化较小，由于气温上升，蒸发量增加，导致气候呈现暖干化态势。该区域地处青藏高原和黄土高原的过渡地带，成为典型的气候变化响应边界区，便于开展农户对气候变化适应能力的实证分析。

1.2 数据来源

问卷调查易于量化并反映实际情况。因此，本研究基于青藏高原典型农业区入户调查数据，进行农户适应能力研究。基于社会认知模型[16-17](model of private proactive adaptation to climate change,MPPACC)，结合调研实际情况、与村干部和农户的访谈以及相关政府部门资料的收集，设计了湟水河谷地农户气候变化感知与生计策略调查问卷。调查样点沿湟水干流分布(图1)，受访农户多且分布集中，主要从事农业生产活动，可以反映研究区基本情况。调查采取分层随机抽样法来选取访问农户，14个样点村中共选取450户，最终收回有效问卷435份，问卷有效率达96%。

图1 研究区及调查样点分布图Figure 1 Map of the study area and distribution of samples

问卷调查内容：1)农户家庭成员基本情况，包括性别、民族、年龄、健康状况、文化程度、目前从事的工作及类型及年收入状况；2)农户对气候变化的感知，包括农户对气候变化认同度、近年来气候变暖变冷、近年来气候变干变湿；3)农户生计能力，包括自然能力、经济能力、社会能力、个人能力；4)农户对气候变化的适应，主要包括影响农户适应的因素、农户适应意愿、农户适应行为。

依据国家气象信息中心网提供的站点资料，研究区内的气象站点只有3个，考虑到将这3个站点数据插值到空间上时误差较大，本研究选取环境分析中心(CEDA)的长序列再分析数据CRUTS 4.01(http://catalogue.ceda.ac.uk/intro)，该数据集包括1900年至2016年底日均气温、日降水量、日总辐射等气候数据，数据范围覆盖全球中低纬度，空间分辨率为 0.5° × 0.5°，能较好地满足本研究的趋势分析。

1.3 研究方法

1.3.1 评价指标体系建立

鉴于可持续生计框架和适应能力评估框架，结合研究区实际情况，在坚持评价指标选取的科学性、整体性、代表性、可量化性和获取性等原则的前提下，构建适应能力评价指标体系(表1)。

指标体系中，自然能力表示农户拥有自然资源的禀赋程度，以及掌握和利用自然资源的能力；经济能力表示农户经济收入能力与损失承受能力；社会能力代表农户人脉的储备程度；个人能力表示农户接受、学习、及时获得和准确理解气候变化信息的能力。

1.3.2 评价指标权重确定

基于国内外学者对农户气候变化感知与适应的研究，通过“主观经验赋权法”[18-19]与“熵权法”[20]来确定评价指标的权重。

首先，本研究应用“主观经验赋权法”，并结合问卷调查实际情况，将农户适应能力评价的各项指标赋予权重值Nj。

其次，通过“熵权法”计算各评价指标的客观权重值，具体步骤如下：

1)标准化处理:

式中：Pij为第i样本第j个评价指标标准化后的变量数据，Xij为第i个样本第j个评价指标的量化值，Xmax为研究样本中j指标的最大值，Xmin为研究样本中j指标的最大值。

3)根据熵的定义，计算第j项指标的熵值，公式如下：

4)根据上述熵值，计算各项指标的权重：

式中：1 -Hj为信息熵冗余度。

1.3.3 适应能力指数计算

农户适应能力的高低用适应能力指数ACI(adaptive capacity index)表示，计算公式如下[8, 9, 21-22]：

式中：ACI表示i个样本农户的适应能力指数；Wj表示第j个评价指标的权重值；Pij表示第i个样本第j个评价指标的标准化值；

某一区域农户对气候变化的适应能力指数是该区域样本农户的平均值。参考赵跃龙和张玲娟[23]的划分原则，将湟水流域农户的适应能力划分为低适应能力 (0.200 ≤ ACI ＜ 0.240)、较低适应能力(0.240 ≤ ACI ＜ 0.280)、 较 高 适 应 能 力 (0.280 ≤ACI ＜ 0.320)、高适应能力 (0.320 ≤ ACI ＜ 0.360) 4个等级。

表1 农户对气候变化适应能力评价指标体系Table 1 Evaluation index system of the adaptability of farmers to climate change

续表 1Table 1 (Continued)

1.3.4 评价指标障碍度计算

本研究引入障碍度模型[24-25]，识别提高农户适应能力的限制性因子。障碍度(Oij)表示单项评价指标和维度指标对农户适应能力的影响值，其值越大，表示对农户适应能力的限制性越大，计算公式如下：

式中：Dij= 1 -Xij为指标偏离度；n为评价指标个数；Wj表示第i个样本第j项评价指标的权重值；Xij表示第i个样本第j项评价指标的标准化值；

2 结果与分析

2.1 气候变化趋势及农户感知准确性

本研究采用CEDA长序列再分析数据CERUTS 4.01，分别计算了1960s(1961-1970)和2010s(2010-2016)的年平均气温(图2)和年总降水量，并利用两个阶段的差值来分析气候变化的绝对量[26]。研究区年均温增加0.2～0.7℃，降水量增加0.1～2.0mm，自西向东，随着海拔的降低，增温趋势较为明显，降水呈减少趋势。总体表明近50年间，研究区内气温上升，暖化趋势明显，蒸发量增加，气候变化总趋势以暖干化为主。

感知是适应的基础，调查结果显示，94.89%的农户对气候变化已发生变化持同意观点，受心理、文化水平、社会等多因素的影响，5.11%的农户人持相反观点；98%的农户感知到气温变暖，其中45.11%的农户对增温较为敏感。农户对降水减少感知较弱，其中只有24.44%的农户认为降水减少，气候明显变干。农户对降水的感知通过农业活动间接感知，因此存在一定的滞后性。总体而言，农户明显感知到近50年来气温明显上升，降水减少，气候变干。说明农户对气候变化的感知与实际气候暖干化趋势相符合，感知总体较为准确，与已有研究结果相一致[15, 27]。

在一定程度上，这种现象是法官基于其理性进行风险规避的必然结果。在处理侵犯集体财产权的案件时，法官可能面临以下风险：(1)由于无直接依据可资援引，法官需要造法裁判，但农民与法官之间紧张的信任关系容易引发强烈的质疑和反弹；(2)造法裁判意味着法官要主动审查政府的相关涉农政策，大多数情况下要面对行政力量的干扰，可能造成司法权与行政权的直接冲突；(3)由于推行办案质量终身负责制和错案责任倒查问责制等，法官判决越多则风险越高。法官也是风险规避者，自然很难采取积极能动的审判姿态。因此，立法需要明确有关的具体规则，使法官更少地依赖自由裁量和能动司法，更多地依据法律规定进行裁判。

2.2 农户适应能力评价结果及等级划分

图2 2010s年平均气温与 1960s年平均气温 T (a)和平均降水量 P (b)的差值Figure 2 Mean temperature (a) and mean precipitation increasing maps (b) were generated from the differences between the two periods (Mean T/P2010-2016-Mean T/P1961-1970)

适应能力指数模型计算结果(图3)表明，湟水中下游地区14个样本村农户对气候变化的适应能力指数均为正值，其中松树村适应能力最高(0.354)，吧浪村最低(0.217)，均值为0.293。自东向西，随着海拔的升高，样本村农户适应能力总体呈现下降趋势。被访435户农户中，65户为低适应能力，64户为较低适应能力，186户为较高适应能力，180户为高适应能力，低、较低、较高和高适应能力的农户分别占14.94%、14.71%、42.76%、27.59%。总体上，湟水中下游农户对气候变化的适应能力处于较高状态。

图3 农户适应能力指数及等级划分Figure 3 Indexes and grades of the adaptability of farmers to climate change

2.3 农户适应能力限制因子识别

障碍度表示各因子对农户对气候变化适应能力的限制性大小。本研究主要从维度层和指标层两个方面来识别具体限制性因子。

维度层结果表明，农户适应能力的高低主要受自然能力和经济能力的限制(图4)。14个样点村中，马聚垣村、晁马家村、黄滩村、下寨村、上庄村、三十里铺村、白马村和吧浪村农户适应能力的高低主要受自然能力的限制，而经济能力主要影响松树村、西门村、长里村和大堡子村农户适应能力，自然能力和经济能力对米拉湾村农户适应能力的障碍度值均为0.41。指标层结果显示，排序前6的因子依次为耕地质量、经济收入多元性、获得现金帮助的途径、家庭年收入、农作物需水量紧缺度和劳动力受教育水平(图5)，本研究将其作为主要限制因子进行分析。

图4 维度层障碍度Figure 4 Obstacle degrees of different adaptation aspects

2.4 农户气候变化适应能力限制因子分析

2.4.1 自然因子

自然因子主要涉及耕地质量、人均耕地面积、农作物需水量紧缺度(图6)。其中耕地质量为研究区域主要的限制因子，对吧浪村限制性最高(障碍度0.269)，吧浪村自2000年以来，逐渐退耕还林，补偿标准较低，其中未退还耕地，用于出租和发展温室大棚农业。调查发现，近年来农业生产成本增加，农作物售价较低，使农业收入下降，依靠农业种植难以维持家庭生计，大部分农户选择退耕还林、出租耕地、缩小种植规模、扩建温室大棚。家庭旱地面积多、人均水浇地面积占比大、距离水源地较远、依靠水渠灌溉和靠天吃饭的地区，农业用水紧缺且灌溉不及时，水资源成为第二自然限制因子。

2.4.2 经济因子

经济因子主要涉及家庭年总收入、经济收入多元性、农户购买保险的种类(图6)。其中经济收入多元性对农户适应能力影响较大。经济收入是应对气候变化影响的经济基础，经济收入的单一化成为农村家庭首要经济限制因子。该因子对大堡子村影响显著(障碍度0.264)。调查发现，大堡子村邻近西宁市，受城镇化影响较大，传统的农业收入无法满足家庭的正常开支，因此选择撂荒、耕地出租，劳动力进城打工。打工收入单一，并且没有稳定打工周期，严重影响农户的收入。通过问卷调查和访谈发现，家庭年总收入的高低受耕地质量、经济收入来源、劳动力受教育水平、农业政策等因子的影响，家庭收入越高，农户经济能力越强[28]。

图5 指标层障碍度Figure 5 Obstacle degrees of each indicator

图6 研究区各村主要限制因子障碍度图Figure 6 Scores of the major limiting factors of each village in the study area

2.4.3 社会因子

2.4.4 个人因子

个人因子主要包括农户务农经验、劳动力受教育水平、是否参加过农业部门相关培训(图6)。其中受教育程度对农户适应能力限制性最高。劳动力学历越高，对气候变化的适应越积极，对技术采纳具有积极影响[30-32]，学习农业新技术的速度越快，对相关农业政策的认知更为准确，生计选择也趋于多元化。农户务农经验、是否参加过农业部门相关培训对农户适应能力有一定的影响，丰富的务农经验，增加农户采用适应气候变化措施的概率[33-34]，规避风险，减少损失；积极参加农业相关部分培训，有利于农户了解学习农业生产技术、病虫害的防御，增强农户的个人适应能力。

3 讨论与结论

3.1 讨论

区域尺度的适应能力限制性因素研究结果表明，经济水平、自然资源、人力资源、技术资源、社会网络信息、基础设施、政策制度管理等因子影响适应能力的动态变化[35-37]。针对个体尺度上农户的适应能力研究，有学者基于生计分析框架，将农户适应能力与五大资本(自然资本、人力资本、金融资本、物质资本、社会资本)结合起来，认为五大资本的拥有量可以提高农户对气候变化的适应能力[38]，但目前尚未形成统一的以家庭为单位的适应能力评价框架和适应能力关键限制性因子观点。

不同区域农户对气候变化的适应能力存在一定的差异[9-21]。研究区自东向西，随着海拔的升高，样本村农户适应能力总体呈现下降趋势。由于海拔的升高，自然能力的限制逐渐增强，成为高原河谷农业区的重要限制因子。实际调查和访谈中得知，研究区适应能力限制因子之间存在一定的关联性，其中劳动力受教育水平的高低、务农经验、相关农业培训等，影响着耕地质量的改良与有效利用；耕地质量的高低，制约农作物需水量的高低、农户生计方式的选择、经济收入多元性，最终影响到家庭年收入。较高的家庭年收入，有利于提高农户适应气候变化的积极性，降低获得现金帮助、借贷等因子的障碍度；有利于农户发展温室大棚农业，降低耕地质量、农作物需水的限制性；有利于增强农户适应气候变化的自信，增强农户对管理层的信任度。

因此，湟水中下游地区农户适应能力高低的核心因子为农户家庭年收入。主要制约因子为耕地质量、经济收入多元性、获得现金帮助的途径、农作物需水量紧缺度和劳动力受教育水平。

3.2 结论

本研究基于可持续生计框架和适应能力评估框架，构建湟水中下游地区农户对气候变化适应能力评价指标体系，应用适应能力指数模型，对农户的适应能力进行定量评价，通过障碍度模型，识别分析农户适应能力区的主要限制性因子，得出如下结论：

1)湟水中下游地区农户对气候变化感知较为准确。

2)其适应能力处于较高状态，以适应能力0.280 ≤ ACI ＜ 0.320 的农户为主体。研究区自东向西，随着海拔的升高，样本村农户适应能力总体呈现下降趋势。

3)维度层表明，自然能力和经济能力对农户适应能力的影响较大。指标层表明，耕地质量、经济收入多元性、获得现金帮助的途径、家庭年收入、劳动力受教育水平和农作物需水量紧缺度为主要限制性因子。

4)湟水中下游地区农户适应能力高低的核心因子为农户家庭年收入[39]。

3.3 不足与建议

评价指标体系是评价者对客观评价对象的描述，有一定的主观性。本研究从自然能力、经济能力、社会能力和个人能力4个维度构建指标体系，指标选取的全面性仍需进一步验证。研究区域未涉及湟水流域农牧交错区、纯牧区。研究主体，以农户为主，未涉及农牧户、纯牧户。后续研究将扩大研究区域与主体的范围，尝试探讨气候变化背景下不同区域差异性、主体异质性、区域适应能力时空演变，以及适应行为的有效性研究，为进一步提高农户适应能力，提供合理有效的建议。

提高农户适应行为的有效性，增强适应能力，依赖于农户自身的适应、学习和管理层提供准确的信息、正确引导、落实惠农政策、完善农业基础设施建设、加大对农民的教育投入以及适应气候变化的制度设置[40]。建设温室大棚、增加地膜覆盖面积、有效使用有机肥、完善蓄水灌溉设施等措施降低耕地质量和灌溉水源的限制，增强农户自然能力；改变传统单一的农业生产方式、开拓收入来源、购买相关保险，增加家庭收入，以此增强农户经济能力和社会能力；了解气候变化相关信息、主动参加农业部门的相关生产培训、学习农业生产新技术，增强农户的个人能力。

致谢：本论文在写作期间得到中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省遥感重点实验室博士董磊磊、韦海宁、赵宏宇和青海师范大学陈强强、苟照君、刘飞、才项措毛等的支持与帮助，在此深表感谢！