区域农业可持续发展的生态安全及其评价研究
吴国庆
（浙江省农业科学院农业自然资源与农业区划研究所，浙江杭州 310021）
摘要：资源、生态环境是区域农业可持续发展的核心和基础。农业可持续发展的生态安全是指农业赖以发展的自然资源、生态环境处于一种不受威胁、没有危险的健康、平衡的状态，具有战略性、整体性、区域性、层次性和阶段性等特点。文章以浙江省嘉兴市为例，讨论了区域农业可持续发展的生态安全评价的基本过程和方法，提出了包括资源生态环境压力、质量和保护整治能力三方面 23 项指标在内的生态安全评价的指标体系，以及不安全指标阈值的确定和不安全指数的计算方法，提出了区域农业可持续发展的生态安全建设的途径和对策。
关键词：农业可持续发展；生态安全；农业资源；农村生态环境；综合评价
中图分类号：F303；X171.1
文献标识码：A
文章编号：1000－3037(2001)03－0227－07
1 生态安全是农业可持续发展的核心和基础
1.1 资源、环境是区域农业可持续发展的核心和基础
农业是对自然资源、环境的影响和依赖最大的经济部门。农业作为与资源、环境关系最为密切的产业，其可持续发展研究更是得到国际社会的普遍关注[1]。《中国 21 世纪议程》也指出：“农业和农村可持续发展是中国可持续发展的优先领域和根本保证”。农业可持续发展问题的实质是经济、社会发展与资源、生态环境间的关系问题，因此资源、生态环境是区域农业可持续发展的核心和基础。
1.2 生态安全问题是可持续发展领域的前沿课题
1998 年以来，国内许多学者相继提出了“生态安全”、“资源安全”、“环境安全”等概念和问题[2～5]，中国科协青年科学家论坛还把“人地系统动力学和生态安全建设”作为第 33 届活动的主题，认为：生态安全不仅是当前地学、资源与环境科学，而且也是生态学的前沿任务和主要的应用领域[3]。中国科学院还将“国家生态安全的监测、评价与预警系统”研究作为 2000 年的重大项目。
生态安全研究是当前可持续发展问题研究的前沿课题，目前国外还主要集中在基因工程生物的生态 ( 环境 ) 风险与生态（环境）安全、化学物质的施用对农业生态系统健康及生态（环境）安全的影响等方面的微观研究[6～15]。而农业可持续发展的生态安全及其评价研究还是空白。
1.3 农业可持续发展的生态安全的概念、内涵和特点
安全是主体存在的一种不受威胁、没有危险的状态。农业可持续发展的生态安全是指农业赖以发展的自然资源、生态环境处于一种不受威胁、没有危险的健康、平衡的状态。在这种状态下，农业生态系统有稳定、均衡、充裕的自然资源可供利用，农业生态环境处于无污染、未破坏的不受威胁的健康状态。只有在这种生态安全的状态下，农业才能实现生产可持续性、经济可持续性和社会可持续性。
生态安全是可持续发展的核心和基础，没有生态安全，系统就不可能实现可持续发展。生态安全具有以下 5 个方面的特点：一是战略性，生态安全是农业可持续发展的最根本基础，也是国家安全的重要基础；二是整体性，这是由农业生态系统的整体性及农业生态问题的普遍联系性所决定的；三是区域性，农业具有强烈的地域性，有海洋、平原、山区等自然区域及不同类型、不同大小的区域农业生态系统，这就决定了生态安全问题的强烈的区域性；四是层次性，农业生态系统具有全球、国家、省（市）、县（市）、乡 ( 镇 )、村等不同层次，生态安全也同样具有层次性；五是动态性和阶段性，不同的社会文明和经济发展阶段、不同的农业生产水平对资源、环境有不同的需求，对生态安全的需求程度、方式和内涵是不同的。因此，生态安全既是区域农业发展追求的一个目标，更是一个过程。
2 农业可持续发展的生态安全评价（以浙江省嘉兴市为例）
2.1 研究区域的选择
嘉兴市是浙江省生态环境质量较差，人口、资源、环境与社会、经济发展矛盾最为突出的地区；特别是以水污染为主的生态环境问题更具特色，而且其地貌类型较为单一，外部影响相对较小，是进行区域农业可持续发展的生态安全评价研究的较为理想的区域。嘉兴地处太湖流域，南临钱塘江口，地势低平，河荡密布；农村工业，特别是乡镇工业较为发达；农业全面发展，农业生产力水平和现代化水平较高；城镇、村落密集，人口众多，资源生态环境压力较大；农业现代化建设及可持续发展进程中的生态环境问题突出，生态安全面临着严峻的挑战（表 1）。
表 1 嘉兴市农业和农村经济发展及生态环境状况
Table 1 Conditions of agricultural and rural economic development as well as ecological environment in Jiaxing city
| 指标 |
1991 年 |
1997 年 |
1997 年比 1991 年递减 (%) |
| 总人口（万人） |
318.29 |
329.29 |
3.46 |
| 非农业人口（万人） |
58.92 |
70.34 |
19.38 |
| 农村劳动力（万人） |
172.40 |
152.05 |
-11.80 |
| 高中以上学历农村劳动力（人） |
38962.00 |
52715.00 |
35.30 |
| 耕地总面积 (104hm2) |
22.333 |
20.77 |
-6.98 |
| 旱涝保收面积 (104hm2) |
17.13 |
16.76 |
-39.07 |
| 低产田面积 (104hm2) |
4.942 |
3.01 |
-39.07 |
| 水资源总量（万 m3） |
217300.00 |
217300.00 |
0.00 |
| 国内生产总值（万元） |
912652.00 |
4197500.00 |
359.92 |
| 工业总产值（万元） |
1496088.00 |
9430700.00 |
530.36 |
| 种植业总产值（万元） |
220406.00 |
560484.00 |
154.30 |
| 工业废水排放量（万 t） |
10900.00 |
16520.58 |
51.56 |
| 工业废气排放量（万标 m3） |
1295000.00 |
6758864.00 |
421.92 |
| 工业废渣排放量 (t) |
3570.00 |
2475.00 |
-30.67 |
| 化肥用量（标 t） |
751263.00 |
490424.00 |
-34.72 |
| 农膜用量 (t) |
2528.00 |
2647.00 |
4.71 |
| 农药用量 (t) |
8034.00 |
7859.00 |
-2.18 |
| IV 类水以上河段比例 (%) |
60.50 |
96.40 |
59.34 |
| 水灾受灾面积 (104hm2) |
21.93 |
2.61 |
-92.78 |
| 水灾成灾面积 (104hm2) |
16.75 |
1.21 |
-92.78 |
| 农民人均纯收入（元） |
1568.00 |
4795.00 |
205.80 |
| 水利资金投入（万元） |
8944.00 |
22921.00 |
156.27 |
| 污染治理投资（万元） |
410.69 |
2436.30 |
493.22 |
| R&D 投入（万元） |
209.00 |
1378.00 |
559.33 |
| 农业科技人员（人） |
1055.00 |
1837.00 |
74.12 |
注：资料来源于嘉兴市统计局、嘉兴市农业局、嘉兴市环保局等。
2.2 评价指标的选择及其层次结构模型的构建和指标权重的确定
生态安全的评价，以资源和生态环境为中心。考虑到生态安全的动态过程性特点，根据指标选择的科学性、系统全面性和相对独立性、可行性和可操作性、可比性和针对性等原则，我们从资源生态环境压力、资源生态环境质量、资源生态环境保护整治能力等三方面来设定区域农业可持续发展的生态安全评价的指标体系。在查阅有关研究成果[16～19]，征求省、市农业、环保、生态等领域专家意见的基础上，确定评价指标体系，构建层次结构模型（图 1），并请上述专家对各层指标进行相对重要性的两两比较、判断，在汇总各专家评价结果后，得到各评价指标的相对重要性判断矩阵，并按层次分析法原理，采用方根法计算各指标权重[20]。
图 1 嘉兴市农业可持续发展生态安全评价层次结构模型
Fig.1 Hierachical model of evaluation on ecological safety of
agricultural sustainable development in Jiaxing city
2.3 评价指标的不安全指数值计算的数学模型
区域农业可持续发展的生态安全评价要立足于安全，从不安全的角度上进行，以“不安全指数”来表示。由于评价对象只有一个，因此，拟采用以下数学模型计算各评价指标的不安全指数。
设 Xi(i=1，2，3，……，n) 为第 i 个评价指标的指标值，P(Ci)(Ci 为指标号 ) 为第 i 个指标的不安全指数，0≤P(Ci)≤1，XSi 为评价指标的指标阈值，则：
(1) 对于越大越安全的指标：
①若以安全值为指标阈值：如 Xi≥XSi，则 P(Ci)=0；如 Xi＜XSi，则 P(Ci)=1－Xi/XSi×100%；②若以不安全值为指标阈值：如 Xi≤XSi，则 P(Ci)=1；如 Xi＞XSi，则 P(Ci)=XSi/Xi×100%。
(2) 对于越小越安全的指标：
①若以安全值为指标阈值：如 Xi≤XSi，则 P(Ci)=0；Xi＞XSi，则 P(Ci)=1－XSi/Xi×100%。②若以不安全值为指标阈值：如 Xi≥XSi，则 P(Ci)=1；Xi＜XSi，则 P(Ci)=Xi/XSi×100%。
2.4 不安全指标阈值的确定
生态安全评价指标阈值的确定是一项非常具有探索性的工作。本项研究是在查阅有关资料的基础上，从嘉兴市农业发展特点出发，根据各指标的特性和水平，确定其安全（最起码的水平）或不安全（现阶段勉强可以接受的水平）的指标阈值（表 2）。
表 2 嘉兴市农业可持续发展的生态安全评价的指标值及其指标阈值
Table 2 Indicators and their standards of evaluation on ecological safety of agricultural
sustainable development in Jiaxing city
指标
代码 |
指标
权重 |
指标值
(1991) |
指标值
(1997) |
指标阈值 |
指标阈值确定依据
及资料来源 |
备注 |
| 不安全 |
安全 |
| C1 |
0.0338 |
6.06 |
3.18 |
10.06 |
|
1997 年全国平均② |
|
| C2 |
0.0338 |
18.51 |
21.36 |
|
56.61 |
1992 年世界平均⑤ |
非农业人口占总人口的
百分比 |
| C3 |
0.0284 |
813.00 |
841.10 |
|
128.78 |
1997 年全国平均② |
|
| C4 |
0.0284 |
0.07 |
0.06 |
|
0.08 |
国际公认值③ |
|
| C5 |
0.0568 |
682.71 |
584.59 |
|
1000.00 |
国际公认值③ |
|
| C6 |
0.0568 |
501.61 |
760.27 |
132.86 |
|
1997 年全省平均④ |
|
| C7 |
0.0477 |
|
|
|
|
|
分别按废水、废气、废渣
0.6、0.3、0.1 的权重加权 |
| |
|
27841.63 |
42198.16 |
|
1961.77 |
1997 年全省平均① |
|
| |
|
330.78 |
3042.23 |
|
118.10 |
1997 年全省平均① |
|
| |
|
2.28 |
0.49 |
|
1.61 |
1997 年全省平均 |
|
| C8 |
0.0477 |
|
|
|
|
|
分别按化肥、农药、农膜
0.5、0.3、0.2 的权重加权 |
| |
|
3363.86 |
2360.42 |
|
419.15 |
1997 年全省的平均① |
|
| |
|
11.32 |
12.74 |
|
12.23 |
1997 年全省的平均① |
|
| |
|
35.97 |
37.83 |
|
12.58 |
1997 年全省的平均① |
|
| C9 |
0.0333 |
22.13 |
14.50 |
50.00 |
|
作者自定 |
低产耕地的比重 |
| C10 |
0.0333 |
76.70 |
80.67 |
|
100.00 |
作者自定 |
|
| C11 |
0.1000 |
60.50 |
96.40 |
100.00 |
|
作者自定 |
IV 类水以上河段比例 |
| C12 |
0.0655 |
10.30 |
12.60 |
|
54.12 |
1997 全省平均（浙江省林业厅） |
|
| C13 |
0.0232 |
16.06 |
19.60 |
100.00 |
|
作者自定 |
酸雨发生频率 |
| C14 |
0.0390 |
72.59 |
46.53 |
100.00 |
|
作者自定 |
|
| C15 |
0.0390 |
1.65 |
0.19 |
1.54 |
|
1997 年全省平均（省民政厅） |
|
| C16 |
0.0208 |
1568.00 |
4795.00 |
2090.00 |
|
1997 年全国平均② |
|
| C17 |
0.0208 |
2867.36 |
12747.12 |
6048.27 |
|
1997 年全国平均② |
|
| C18 |
0.0625 |
0.99 |
0.55 |
|
0.98 |
1997 年全省平均（省水利厅） |
|
| C19 |
0.0625 |
0.045 |
0.058 |
|
0.80 |
国际公认值③ |
|
| C20 |
0.0667 |
|
|
|
|
|
分别按废水、废气、废渣
0.6、0.3、0.1 权重加权 |
| |
|
36.50 |
38.41 |
100.00 |
|
作者自定 |
|
| |
|
85.30 |
77.80 |
100.00 |
|
作者自定 |
|
| |
|
96.60 |
89.87 |
100.00 |
|
作者自定 |
|
| C21 |
0.0333 |
0.023 |
0.033 |
|
0.64 |
1997 年全国平均② |
|
| C22 |
0.0333 |
4.50 |
7.10 |
5.01 |
|
1997 年全省平均④ |
|
| C23 |
0.0333 |
2.26 |
3.47 |
3.56 |
|
1997 年全省平均（省统计局） |
|
注：阈值来源：①浙江农村统计年鉴 (1998)．北京：中国统计出版社，1998．②中国统计年鉴 (1998)．北京：中国统计出版社，1998．③中国可持续发展报告 (1998)．北京：科学出版社，1999．④浙江统计年鉴 (1998)．北京：中国统计出版社，1998．⑤国际统计年鉴．北京：中国统计出版社，1996；数据来源：嘉兴市统计年鉴 (1991、1997)、嘉兴市农业局、嘉兴市环保局、省环保局、省水利局、省林业厅、省民政厅、省统计局等。
2.5 综合评价结果及其原因分析
本研究采用综合评分法对嘉兴市农业可持续发展的生态安全状况进行综合评分。我们用“生态不安全度”来表示生态不安全状况。其不安全指数
不安全指数越大，区域的“生态不安全度”就越高，现拟分 4 个档次确定其“生态不安全度”。
稍不安全：0.00≤P(O)＜0.25；较不安全：0.25≤P(O)＜0.50；很不安全：0.50≤P(O)＜0.75；极不安全：0.75≤P(O)≤1.00。
通过对嘉兴市 1991 年和 1997 年的生态安全状况的综合评价（表 3），可以发现：1991 年其总体生态不安全指数为 0.6650，1997 年为 0.6375，均处于“很不安全”的状态，但 1997 年比 1991 年稍有改善。进一步分析可以发现：6 年来该市资源生态环境压力稍有降低，资源生态环境质量稍有好转，资源生态环境保护整治及建设能力稍有提高。主要是：①由于人口增长速度的降低和城镇化进程的加快，非农人口增加 19.38%，人口集聚化程度提高，人口对生态环境的压力有所减轻；②由于人口增加和土地面积的不断减少，全市人口增长 3.46%，耕地面积减少了 6.98%，人口对土地的压力继续上升；③由于人口增长，生活水平的提高，以及乡镇工业对环境的污染（工业三废排放量增加 51.56%），水资源的压力越来越大；④虽然工业三废的污染有增无减，但由于化肥用量的较大幅度的减少（6 年减少了 34.72%），污染物的总体负荷有较大的下降；⑤由于工业废水的过量排放，使得区域内本来就少的水资源受到严重的污染，地面水质不断恶化，资源质量明显下降；⑥全市 6 年间废气排放量增加了 4.22 倍，空气质量继续恶化，但由于农田水利建设力度的加强，洪涝灾害成灾率及其直接经济损失大幅度下降，生态环境质量有所改善；⑦尽管全市农民收入、国内生产总值、水利建设资金和治污投入成倍增长，但其比例增加不快，与其经济发展水平极不相称，相对投入能力并无增强；⑧近年来全市农业科技发展较快，农业科技人员增加了 74.12%，R＆D（研究与开发）投入增长了 5.59 倍，整体科技水平有所提高；但工业废水处理率还不到 40%，R＆D 占 GDP 的比例还远远低于全国水平，农村劳动者素质还较低，科技对生态环境保护和建设的支撑能力并无明显的增强。
表 3 嘉兴市农业可持续发展的生态安全评价结果
Table 3 Result of evaluation on ecological safety of agricultural sustainable development in Jiaxing city
| 指标 |
权重 |
不安全指数 P(Ci) |
不安全度（评分值） |
不安全度（评分值） |
不安全度（评分值） |
| W(Ci) |
1991 |
1997 |
1991 |
1997 |
1991 |
1997 |
1991 |
1997 |
| C1 |
0.0338 |
0.6024 |
0.3161 |
0.0204 |
0.0107 |
0.0431 |
0.0317 |
0.2301 |
0.2247 |
| C2 |
0.0338 |
0.6730 |
0.6227 |
0.0227 |
0.0210 |
|
|
|
|
| C3 |
0.0284 |
0.8416 |
0.8490 |
0.0239 |
0.0241 |
0.0275 |
0.0301 |
|
|
| C4 |
0.0284 |
0.1250 |
0.2125 |
0.0036 |
0.0060 |
|
|
|
|
| C5 |
0.0568 |
0.3173 |
0.4154 |
0.0180 |
0.0236 |
0.0748 |
0.0804 |
|
|
| C6 |
0.0568 |
1.0000 |
1.0000 |
0.0568 |
0.0568 |
|
|
|
|
| C7 |
0.0477 |
0.8979 |
0.9183 |
0.0428 |
0.0438 |
0.0847 |
0.0825 |
|
|
| C8 |
0.0477 |
0.8774 |
0.8121 |
0.0419 |
0.0387 |
|
|
|
|
| C9 |
0.0333 |
0.4426 |
0.2900 |
0.0147 |
0.0097 |
0.0830 |
0.1125 |
0.2070 |
0.1902 |
| C10 |
0.0333 |
0.2333 |
0.1933 |
0.0078 |
0.0064 |
|
|
|
|
| C11 |
0.1000 |
0.6050 |
0.9640 |
0.0605 |
0.0964 |
|
|
|
|
| C12 |
0.0655 |
0.8097 |
0.7672 |
0.0530 |
0.0503 |
0.1240 |
0.0777 |
|
|
| C13 |
0.0232 |
0.1606 |
0.1960 |
0.0037 |
0.0045 |
|
|
|
|
| C14 |
0.0390 |
0.7259 |
0.4653 |
0.0283 |
0.0181 |
|
|
|
|
| C15 |
0.0390 |
1.0000 |
0.1234 |
0.0390 |
0.0048 |
|
|
|
|
| C16 |
0.0208 |
1.0000 |
0.4359 |
0.0208 |
0.0091 |
0.1006 |
0.1043 |
0.2279 |
0.2226 |
| C17 |
0.0208 |
1.0000 |
0.4745 |
0.0208 |
0.0099 |
|
|
|
|
| C18 |
0.0625 |
0.0000 |
0.4388 |
0.0000 |
0.0274 |
|
|
|
|
| C19 |
0.0625 |
0.9438 |
0.9257 |
0.0590 |
0.0579 |
|
|
|
|
| C20 |
0.0667 |
0.4285 |
0.4462 |
0.0286 |
0.0298 |
0.1273 |
0.1183 |
|
|
| C21 |
0.0333 |
0.9641 |
0.9531 |
0.0321 |
0.0317 |
|
|
|
|
| C22 |
0.0333 |
1.0000 |
0.7056 |
0.0333 |
0.0235 |
|
|
|
|
| C23 |
0.0333 |
1.0000 |
1.0000 |
0.0333 |
0.0333 |
|
|
|
|
3 农业可持续发展的生态安全建设对策
生态安全评价的根本目的是为区域农业可持续发展的资源保护、生态环境建设提供决策参考。根据上述评价结果，结合嘉兴市的实际，我们提出以下生态安全建设途径和对策。
一是要加大《太湖流域杭嘉湖地区水污染防治规划》、“太湖零点行动”的实施力度，加快工业结构和产品结构的调整及乡镇企业技术改造，大力发展清洁生产，减少污染物排放；加强工业“三废”和生活污染的控制、治理，对治污无望的企业要坚决实行关、停、并、转；加快污水外排工程建设。二是要以工业废水的综合治理及水资源的系统管理为核心，加强“依法治水”，加大取水许可证制度实施力度，从保护水资源、节约用水和开发水源“三管”齐下，解决水资源不足；加强河道“清草、清淤、清障”，疏浚河道，搞好渠系配套；继续抓好南排工程，保质保量建设钱塘江两岸标准海塘。三是要以质量为主，数量和质量相结合，严格保护基本农田，保护区内的耕地；加强农田基本建设，改善农田生态条件；积极控制和降低农药、化肥使用量，提高化肥利用率，有效治理农业面源污染；大力推广实用农业高新技术，全面实施“沃土工程”，并继续发挥该地区桑基鱼塘、立体农业等传统生态模式的优势，积极推广农业废弃物资源化技术，进一步改善农村生态环境。
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作者简介：
吴国庆 (1964－)，男，浙江奉化人，副研究员，生态学博士，主要从事农村发展、生态经济等方面的研究。
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