湖南省耕地资源环境承载力评价研究

□ 张怡然

（中南林业科技大学商学院，湖南 长沙 410211）

一、引言

耕地是保证人类生存的根本命脉和维持社会发展的基础。随着工业发展、人口增长和农业生产活动的日益复杂，农业污染源已经成为第一大污染源，根据2020年《第二次全国污染源普查公报》数据显示，总氮量（TN）排放量达到141.49万吨，化学需氧量（COD）排放量达到1067.13万吨，总磷量（TP）排放量达到21.2万吨，多地普遍面临耕地质量下降、耕地污染严重、土地生态低效等严峻挑战［1］。因此，开展耕地资源环境承载力评价研究，对于保障国家粮食安全和耕地资源合理利用具有重要现实意义。

目前，关于耕地资源环境承载力的理论和研究已逐渐成熟。从研究范围上看，大多以省［2］、市作为研究区域；从研究内容上看，大多侧重于研究土地资源与环境承载力的联系，进而测算在一定时期［3］和区域范围内的耕地可持续供养人口数量；从指标选择看，构建指标体系主要从自然——经济——社会三个层面，利用DPSIR［4］、DRSIR-TOPSIS［5］等模型进行指标体系的建立；从量化方法看，指标权重量化的方法主要由综合评价法和系统模型法组成，如主观赋权法、灰色系统模型、多元回归模型、客观赋权法等。

湖南作为中国重要的商品粮基地，其耕地资源环境承载力的变化对全国的粮食安全态势起着重要作用。本研究基于“压力——状态——响应”模型进行湖南省耕地资源环境承载力评价体系的构建，各指标权重利用熵值法进行确定，通过比较2005-2020年耕地资源环境压力、耕地资源环境状态、耕地资源环境响应数据，分析耕地资源环境承载力综合值的变化趋势，以期为当地耕地资源环境的合理利用提供参考。

二、研究区域概况和数据来源

（一）研究地域概况

湖南省土地面积为21.18万平方公里，光照和热量充足，年降雨量充沛，适宜稻谷、茶叶等多种农作物的生长。2020年，耕地灌溉面积为3192.9千公顷，森林覆盖率49.69%、人均水资源量为3189.9m3，有力地支撑了全省社会经济健康持续发展（数据来源：中国统计年鉴）。但随着全省人口规模增长和工业化的快速发展，受能源资源短缺、可开发空间有限、耕地生态环境脆弱等因素制约，全省面临耕地资源紧张、环境污染、生态破坏等问题仍较为明显，开展耕地资源环境承载力评价对推进人地关系协调和生态文明战略的实施具有重要意义。

（二）数据来源

本文主要通过《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》和《湖南统计年鉴》获取湖南省2005-2020年总人口、粮食产量、耕地面积、有效灌溉面积等指标所需的基础数据。

三、研究方法

（一）评价指标体系的构建

指标体系是耕地资源环境承载力评价的重要基础，可衡量时间尺度和空间尺度上某一地区自然、经济和社会之间相互作用和协调的关系。本文在参考杨枝茂［6］、靳文娟［7］等学者已有相关研究和湖南省实际情况的基础上，基于“压力——状态——响应”模型，建立湖南省耕地资源环境承载力评价指标体系（见表1）。

表1 评价指标体系

目标层 准则层 指标层 指标解释人均耕地面积（hm2／人） 耕地面积／人口数量耕地资源环境 耕地粮食单产（kg／hm2） 粮食产量／耕地面积状态系统（S） 人均水资源量（m3／人） 水资源总量／总人口土地垦殖率（%） 耕地面积／土地总面积耕地资源环境 农业机械化水平（kW／hm2）农业机械化总动力／耕地面积响应系统（R） 有效灌溉面积比（%） 有效灌溉面积／耕地面积

（二）评价指标的标准化处理与权重确定

在对耕地资源环境承载力各指标权重计算前先进行无量纲化处理，再利用熵值法计算三个方面（压力——状态——响应）中的各项指标权重，得出湖南省耕地资源环境承载力评价指标体系权重值（见表2），分析湖南省耕地资源环境承载力变化状态。具体计算过程如下：

表2 耕地资源环境承载力评价指标权重

当指标为正向指标时：

当指标为负向指标时：

（三）耕地资源环境承载力评价模型

在表2的基础上，采用累加模型计算耕地资源环境承载力综合指数，可以直观地反映耕地资源环境承载力的实际水平。具体公式如下：

四、结果与分析

（一）耕地资源环境承载力评价结果

根据公式（3），得出湖南省2005-2020年各年份的耕地资源环境压力、耕地资源环境状态和耕地资源环境响应分值以及各年份的耕地资源环境承载力综合值，计算结果见表3。

表3 2005-2020年间湖南省耕地资源环境承载力综合值

（二）耕地资源环境承载力结果分析

1.耕地资源环境压力分析

湖南省耕地资源环境承载力的压力主要来自于人口密度与农药施用量，人口密度权重为0.14，单位耕地农药施用量权重为0.223；压力指数由2005年的0.232逐渐降低到2020年的0.184，其中，2005-2014年总体呈现下降趋势，且下降幅度大，2014达到最低值0.086，随后，2015-2020年间小幅度上升，耕地资源环境承载力面临的压力增大。总体上，2005-2020年间湖南省耕地生态环境的压力变化平稳，略有下降态势。

2.耕地资源环境状态分析

湖南省耕地资源环境承载力状态在本研究中包括耕地粮食单产、人均水资源量和土地垦殖率三个指标，耕地粮食单产权重为0.061，人均水资源量权重为0.065，土地垦殖率权重为0.088，显然，土地垦殖率对于耕地资源环境承载力状态的影响最大；2005-2020年间耕地资源环境承载力状态整体呈上升改善趋势，2020年状态分值最高，达到0.19。

3.耕地资源环境响应分析

湖南省耕地资源环境承载力响应中，有效灌溉面积比权重为0.125，农业机械化水平权重为0.13，说明农业机械化水平对耕地资源环境承载力的响应程度较大；2005-2020年间耕地资源环境响应总体呈现上升趋势，由2005年的0.038上升到2019年的0.155，表明了湖南省政府或农户对于耕地资源环境的重视程度加深且保护措施增加，耕地生态环境的响应力度有所加强。

4.综合评价结果分析

本研究以湖南省2005-2020年作为研究期，通过熵值法计算出2005-2020每年耕地资源环境承载力对应的压力、状态、响应指数值和综合指标值。根据表2可以看出湖南省耕地资源环境压力系统所占权重最大，为0.527，而耕地资源环境状态系统和耕地资源环境响应系统仅为0.214和0.255；压力指数16年间总体呈下降的趋势，2020年的最终得分较2005年下降了0.048，状态指数和响应指数则呈现上升趋势，响应指数2020年较2005年增长0.02，其增长幅度略大于状态指数的增长幅度。耕地资源环境承载力综合值呈现出先下降再上升的趋势，具体为2005-2013年耕地资源环境承载力综合值呈现下降趋势，2014-2020年耕地资源环境承载力综合值为上升态势。

五、结论与建议

（一）主要结论

2005-2020年间，湖南省耕地资源环境承载力水平逐渐提高，生态功能有所改善，综合耕地资源环境承载力值经历了下降再上升的变化过程。耕地资源环境状态和环境响应呈现上升态势，耕地资源环境压力有所下降，其中，人口密度、单位耕地农药的施用、农业机械化水平等是制约湖南省耕地资源环境承载力状况的关键因素。主要原因是随着改革开放的深入开展，农民收入水平随之提升，购买农药对于农民的经济负担明显降低，为有效杀灭害虫，保证粮食产量和收入，农民更倾向选择见效快、成本低的各类杀虫剂和除草剂。加之农民进城务工人数逐年上升，农村劳动力转移，农民对于耕地资源变化的关注度逐渐降低，大多数农民将耕地流转，甚至抛荒，对耕地资源环境承载力产生较大影响。

湖南省耕地资源环境承载力提升潜力较大。随着湖南省农业面源污染治理的开展和测土配方肥等技术的推广，耕地资源环境综合承载力值自2018年来不断上升，耕地环境有所改善。此外，湖南省有着农业生产中极为重要的水资源储备，对于水资源的合理利用和污染防治应放在重中之重，在此基础上，探寻绿色高效的耕地利用方式，严格把控农业生产中的化肥农药施用量，积极发展生态农业。

（二）建议

1.优化农业发展的空间格局，促进区域均衡发展。充分考虑不同农作物生长习性和对耕地土壤环境的要求，合理利用耕地资源，注重提高农业科技水平和创新水平，建立完善的基础设施，从而维持农业生态环境良性循环。

2.构建施药安全体系。研究结果显示目前制约湖南省耕地资源环境承载力提升的主要因子包括单位耕地的农药施用强度。为此，湖南省应当针对农产品过量施用农药的问题，建立合理科学的用量标准，降低农药施用量的同时，配备技术人员推广测土配方肥和有机肥等生态友好型耕种方式。

3.强化耕地资源环境保护监管。实证结果显示，湖南省耕地资源环境系统仍不够稳定，耕地资源环境监管亟待加强。针对不同区域土壤特性采取多样化的土壤污染防治对策，规范制定耕地质量标准，根据实际情况，科学制定可实施的监管措施，严禁“一刀切”，充分发挥人工智能、大数据等信息技术，构建实时自动监控体系，切实改善农村耕地生态环境。