生态—经济—社会系统视角下的山西省农业生态安全评价*

姬翠梅

(山西大同大学马克思主义学院,大同 037009)

0 引言

改革开放以来，经济高速发展伴随着人口迅速发展，粮食需求不断增大，为了维持经济发展以及维护社会稳定，引入农药及过度开垦土地现象频发，农业生态系统遭到前所未有的破坏[1-2]。虽然短期内保持了经济的迅速发展和粮食供需平衡，但由此引发了水土流失、农药化肥过度使用、农业污染等多种问题，从长远来看，以破坏农业生态安全为代价以维持经济社会的稳定的方式是不可取的[3]。据国土资源部相关数据可知，截止2015年，我国有386.3万hm2耕地受到中、重度污染[4]，农业生产及农业可持续发展饱受威胁，而农业生态安全一直是农业可持续发展的核心和基础，与此同时，由于经济不断发展，我国人口、资源、环境矛盾日益突出，农业生态安全建设及发展模式也备受关注，而科学评价农业生态安全能够为正确选择农业发展模式提供理论依据，且为其他农业发展典型区域的生态安全动态研究提供借鉴。

近年来，农业生态问题一直是各相关领域学者研究的重中之重[5]。从农业生态安全评价现有文献来看，多数学者集中于分析农业生态安全指数、指标体系、障碍因子、对策建议等，如邓楚雄、谢炳庚[6]等认为上海市农业生态安全指数总体上呈波浪式交替增减，其中，农业经济社会发展指数较快，农业环境安全指数发展较慢； 刘畅、方长明[7]运用P-S-R模型确定农业生态安全的评价指标体系； 王军、何玲[8]等认为河北省农业生态安全障碍因子为农药使用强度、单位农业产值消耗、化肥使用强度3方面； 赵宏博[9]等以河南省为研究区，分析其研究研究现状、并提出了要健全我国生态农业保障制度等5条相对性建议。总体来看，各学者从多方面分析了农业生态安全，但缺少等级分区划分研究，而等级分区是农业生态安全空间差异的直观体现，它不仅能展示农业生态安全现状，同时也能表明研究区内部差异。

生态—经济—社会系统理论又被称为”生态系统理论”，是生态系统、经济系统、社会系统的总称[10-12]，多被用于评价类指标选取问题研究当中。2007年山西省被国家环保局批准为生态省建设试点， 2015年农业生产科技贡献率达60%，是我国重要的生态农业基地，研究其农业生态安全状况具有典型性与代表性，但分析山西省农业生态安全的文章极少，仅有的文章是以山西省农业生态安全为研究背景分析其土地流转概况，并未定量的分析其农业生态安全，基于此，文章选取山西省为研究区，分别从生态系统、经济系统、社会系统3方面选取12个指标，以离差最大化法确定权重，计算生态农业安全指数，在此基础上，分析其农业生态安全空间分区，并有针对性地提出减少生态压力并提高农业生态建设能力的相应对策，以期为山西省在提高农业生态安全度的工作中提供借鉴。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

山西省位于我国中部地区，东依太行山，西、南依吕梁山、黄河，北依长城，北纬34°34′～40°44′，东经110°14′～114°33′，与河北、河南、陕西等地接壤，属温带大陆性季风气候，夏季雨水集中，冬季寒冷干燥，地势东北高西南低，是典型的山地高原区。截止2015年，山西省共辖11个地级市，分别为太原市、大同市、朔州市、忻州市、阳泉市、吕梁市、晋中市、长治市、晋城市、临汾市、运城市。2015年山西省耕地面积为480.3万hm2，粮食产量为1 259.6万t，农业人口为1 648万人。近年来，山西省农业生态安全问题突出，农业面源污染问题逐渐显现，农膜回收率不足1/3，畜禽粪类有效处理率不到一半，与此同时，煤炭开采给农业生态环境带来严重破坏，虽然山西省通过植树造林、农田水利建设等提高了其农业生态安全，并取得了显著成效，但其农业生态安全问题依旧相对严重，因此，研究其农业生态安全状况具有一定区域代表性及典型性。

1.2 研究方法与指标体系选择

1.2.1 离差最大化法

在多种属性决策中，有多种效益方案，而效益评估是对比n种指标和方案，并依据其大小选择最大效益指标。当每种提案不一样时，对比同一指标，其差别之处能够决定整个提案。如果某一属性r对所有的方案而言没差别，则表明该属性对提案决策和排序不起作用，则其权系数为0[14-15]，反之，应赋予其较大系数。因此，从方案排序的角度来思考，差异较大的指标赋予较大权重。离差最大化法以各提案下的最终值的距离来建立提案的求解模型，以便求出各单一评价方案的权重。离差最大化法的优势在于其能够客观的评价各属性值，假设n个方案的m个评价指标的初始数据矩阵为X={xji}n×m，各指标的权重计算式为：

(1)

式(1)中，xji标志第j个评估对象标准化后的第i个指标值。

利用离差最大化计算出来的指标和标准化后的数值进行累乘相加，得出生态安全农业指数，计算公式为：

S=Wi*xj，i

(2)

式(2)中，Wi为指标权重，xj，i为标准化后的指标值，S为农业生态安全指数。

1.2.2 指标体系

生态—经济—社会理论系统是综合性系统，参考赵宏博等学者文献，并遵循代表性、科学性、整体性等原则，该文从生态系统、经济系统、社会系统3方面选取12项单项指标以组成生态农业发展水平评价指标体系(表1)，将其分为目标层、准则层、和指标层，目标层是以生态安全综合指数为总目标，以此来表示山西省生态安全的总发展态势； 准则层分别是生态、经济、社会系统，主要是其农业生态安全可持续发展能力，因此，必须充分考虑其生态、经济、社会系统发展规律； 指标层则是根据数据的可获性及可度量性构成，是最基本的评价指标，生态系统的指标层包括农药施用强度、水土流失治理率、化肥施用强度、受灾面积4个指标，主要表示农业生产的生态概况； 经济系统的指标包括农业GDP占比、农民人均纯收入、农业总产值及粮食产量4个指标，主要表示农业生产的经济状况； 社会系统只要包括人口自然增长率、教育及非农人口比和农业机械4个指标进行分析，主要涉及农业发展中社会指标的贡献率。

表1 农业生态安全评价指标选取

目标层准则层权重指标层权重农业生态安全评价综合指标体系(A)生态系统(B1)0.332 9农药施用强度(C1)0.092 3水土流失治理率(C2)0.074 5化肥施用强度(C3)0.095 7受灾面积(C4)0.070 4经济系统(B2)0.354 6农业占GDP的比重(C5)0.092 4农民人均纯收入(C6)0.102 1农业总产值(C7)0.071粮食产量(C8)0.089 1社会系统(B3)0.312 5人口自然增长率(C9)0.063 9每十万人初中教育人口数(C10)0.084 9非农业人口比重(C11)0.072 5农业机械总动力(C12)0.091 2

图1 2007—2016年山西省农业生态安全指数动态变化

2 结果与分析

2.1 山西省农业生态安全评价

由图1可以看出， 2007—2016年间山西省农业生态安全综合指数呈现波折上升的趋势，期间部分阶段有短暂下降过程，整体变化区间为0.30～0.75之间，山西省农业生态安全状况整体表现出良好发展态势。从生态系统指数值变化过程来看，经历了缓慢上升的过程，期间2009—2010年及2013—2014年存在下降的过程。进入21世纪初期，在山西省社会经济高速发展的背景下，农民对农业生态效益重视程度不够，大量侵占林业用地开垦农田，农田过度利用，不利于农业的可持续发展，同时山西省农业生态发展初期基础较为薄弱，之后随着国家、地方政府相关政策的出台以及农户农业生态意识的提高，例如2005年实施的《山西省生态省建设标准》《山西省全面建设小康社会纲要》等，该类政策的实施促进了山西省农业安全水平的上升，生态系统指数值后期逐渐升高。从经济系统指数值变化过程来看，经历了2007—2008年下降， 2008—2016年不断上升的过程，后期变化趋于缓和。随着工业化及新型城镇化的不断推进，山西省经济得到不断发展，在此过程中，对农业发展也有一定的积极影响，促进山西省农业经济的不断增长。从社会系统指数值变化过程来看，经历了不断下降的过程，变化区间在0.3—0.0之间。山西省农业生态社会系统指数值不断下降的主要原因是近年来山西省人口的不断迁出及出生率的不断下降导致，与此同时，大量农业从业人员从农村进入城市务工，第一产业从业人员不断减少，农业现代化、产业化及规模化不断发展，农业生态安全社会系统指数值不断降低。

2.2 山西省农业生态安全分区评价

根据前述农业生态安全评价方法，结合2016年山西省各市农业发展特点计算山西省各市农业生态安全指数，包括生态系统指数、经济系统指数、社会系统指数级综合值指数(表2)。由表可知，山西省各市农业生态安全综合指数均处于较高水平，其中经济系统指数值较生态系统指数及社会系统指数较高，与山西省整体生态安全评价结果相符。从生态系统指数评价结果中可以看出，山西省生态安全系统指数整体差异性较小，其中晋中及运城两市评价值较高，生态系统评价值均高于0.2，其森林覆盖率及有效灌溉率水平较大，其他城市生态安全评价系统指数值均较低。从经济系统指数评价结果中可以看出，山西省各地市经济系统指数值均处于0.2～0.3之间，其中晋城及朔州市评价结果较高，均高于0.3，该两市近年来农业总产值及农民人均纯收入均处于山西省，农业发展水平较高。从社会系统指数评价结果中可以看出，山西省各地市社会系统指数值相差较大，其中太原市评价结果较高，高于0.2，太原市作为山西省省会城市，其城镇化水平及社会经济发展状况均居于全省首位，非农人口比重较大，人口自然增长率也较高，故社会系统评价结果较高。

图2 2016年山西省11个地市农业生态安全分级

表2 2016年山西省11个地市农业生态安全评价结果

地级市生态系统指数经济系统指数社会系统指数综合值指数太原0.161 0 0.204 5 0.206 0 0.571 5 大同0.145 8 0.293 3 0.173 1 0.612 2 阳泉0.164 0 0.245 6 0.151 7 0.561 3 长治0.193 8 0.299 1 0.156 8 0.649 7 晋城0.171 2 0.311 3 0.155 7 0.638 2 朔州0.158 7 0.302 8 0.189 6 0.651 1 晋中0.204 7 0.294 4 0.187 0 0.686 1 运城0.244 9 0.244 3 0.163 4 0.652 6 忻州0.161 8 0.281 4 0.164 7 0.607 9 临汾0.183 7 0.275 5 0.171 8 0.631 0 吕梁0.159 7 0.270 1 0.163 9 0.593 7

因山西省各市农业生产自然社会经济的差异，无法用相对一致的评价标准去显示，参考朱莲莲等学者的文献中的分类标准，并根据山西省各市农业生态安全指数综合值排序特点及山西省农业发展的区域特性对各市农业生态安全状况进行分级，共划分为4个等级(图2)，即不安全级、较不安全级、较安全级及安全级。不安全级：S≤0.59，农业生态系统恢复能力差，资源无法有效利用，生态环境遭受破坏，结构不完整，功能损耗较严重，产出持续能力较低，农业生态安全发展得不到保障。较不安全级： 0.590.65，农业产出持续性非常好，资源得以持续利用，且生态系统结构相对完整，农业生态系统恢复能力强，农业发展保障体系好。基于ArcGIS10.2软件平台，在山西省各地市属性表(Attribute)中添加生态安全等级项(Add Field)，利用Symbology功能对山西省各地市农业生态安全等级进行可视化处理，如图2所示。

根据2016年山西省11个地市的农业生态安全评价结果，结合该文农业生态安全状况等级，对山西省市域农业生态安全状况进行类型划分。

(1)不安全级：山西省农业生态不安全级地市分别为吕梁市、太原市和阳泉市。其农业生态安全综合评价结果分别为0.593 7，0.571 5和0.561 3。太原市作为山西省省会城市，其人口基数较大，同时土地承载压力也相应增大，土地安全风险加剧，太原市近年来对土地资源经济系统投入过大，进一步导致农业生态安全性降低。阳泉市由于其自身耕地面积严重不足，耕地负荷过重，导致农业生态系统较为脆弱，安全性较低。其中，阳泉市生态系统和社会系统指数尤其较低，主要是由于其农业基础条件差，水资源严重短缺，受灾面积较大，另一方面，由于区乡服务体系不健全，农户文化水平低于全省平均水平，少有农业机械应用于农业生产中，技术力量薄弱。吕梁市人均拥有耕地面积较低且土地质量较差，其农业生态系统指数值处全省较低水平，生态系统脆弱，故农业生态安全性较低。

(2)较不安全级：山西省农业生态较不安全级地市为大同市、忻州市及临汾市。其农业生态安全综合评价结果分别为0.612 2，0.607 9及0.631 0。大同市生态指数远远低于全省平均水平，主要是由于其经济发展水平处于全省前列，但过度依赖于工业发展，工业废水废气排入农地中，对农业安全危害较大，导致其农用土地质量较差。同时，大同市属于农牧交错带且拥有较多旅游景观，发展农业较不适合，故农业生态较不安全。忻州市土地资源条件良好，但由于其经济发展水平较低，故农业发展水平还有待进一步提升。临汾市是资源城市，矿产资源丰富，工业也相对发达，农业污染较为严重，其农业生态安全受此影响处于较不安全状况。

(3)较安全级：山西省农业生态较安全级地市为朔州市、长治市及晋城市。其农业生态安全综合评价结果分别为0.651 1、0.649 7及0.638 2。朔州市生态系统指数虽然较低，但其经济指数和社会指数尤其高，其农户2016年人均纯收入高达11 478元，远高于全省农户平均水平，与此同时，朔州市农业机械发展相对较好，对于农户购置农机，政府都会给予补贴，大大减少了农户购置农机的成本，提高了其农业生态安全。长治市生态指数和经济指数相对较高，主要由于其位于山西省东南地区，与外省接壤，其经济发展水平较高，故对环境治理投资力度较大，农业生态较为安全。晋城市生态指数和经济指数相对较高，社会指数相对较低，主要是由于晋城市自然资源禀赋较好，土地质量较高，农业基础设施建设水平也较高，故农业生态较为安全。

(4)安全级：山西省农业生态安全级地市为晋中市和运城市。其农业生态安全综合评价结果分别为0.686 1和0.652 6。晋中市土地较少受到污染，农业附属设施完备，同时人均耕地面积和产出均较高，故农业生态安全风险性极低。运城市煤矿产业较不发展，土地受到污染较低，同时该地区土地经济投入力度较大，导致运城市农业生态安全性较高。

3 结论与建议

3.1 结论

该文在基于生态—经济—社会系统理论视角下，构建农业生态安全评价指标体系，结合相关数学模型与方法对山西省农业生态安全状况进行评价，并对山西省11个地市安全等级进行划分。

(1)2007—2016年山西省农业生态安全综合指数呈现波折上升的过程，期间出现短暂下降过程。其中生态系统及经济系统指数值均呈现不断上升的过程，而社会系统指数值表现出不断下降后期下降趋势减缓。

(2)山西省各区域的农业生态安全综合指数较高，其中，经济系统指数最高。在对各市进行等级分区划分后，得出吕梁市、太原市和阳泉市为不安全级； 大同市、忻州市及临汾市为较不安全级； 朔州市、长治市及晋城市为较安全级； 晋中市和运城市为安全级。

3.2 建议

(1)针对不安全级别的吕梁、太原、阳泉市应该控制人口增长，构建绿色农业，提高农业生态安全。上述3市共同的特点是人口基数大，粮食需求较高，农业生产压力使得各地区大量投入农药化肥，农业用地质量下降，降低了农业生态安全性，因此，只有控制人口增长，降低化肥和农药使用量，推行清洁能源，加速农业机械研究，以高环保、高效率提高农业生态安全。

(2)针对较不安全级别的大同、临汾、忻州应该实施生态补偿政策，提高农业生态安全度。上述3市传统工业发展较快，工业所排除的污水废水较多，造成生态环境质量下降，间接地降低了农业生态环境，针对此典型区域，应该实行生态补偿政策，如按照“谁污染、谁补偿”的原则，使工业发展所带来的灾害不影响农业的发展，从而提高其大同市等地的农业生态质量。

(3)针对较安全级别的朔州市、长治市及晋城市应在继续维持其良好土地质量的前提下加大农业基础设施投入，以期向科技农业模式转变。上述3市农业资源丰富，农业用地受污染力度小，但从农业可持续发展角度来看，应该加大农业基础设施的投入，以现有资源为依托发展科技农业。

(4)针对安全级别的晋中市和运城市应该通过吸引外资，学习其他地区创新农业模式，为山西省农业生态发展提供持续发展模式。上述2市是山西省农业生态安全较好的地区，因此，在把握地区农业特色同时，应该积极吸引外资，并定期向其他省份学习新的农业生态模式，探索属于山西省的农业生态安全发展模式。