农地干预对生态环境的积极作用

农地干预对生态环境的积极作用

 

1 农地整理与生态安全   1.1 农地整理的含义   农地整理是人类对农田生态系统的强烈干扰,一方面导致地表景观结构的改变,另一方面也使自然生态系统的组成结构、物质循环和能量流动特征发生了改变[1]。而目前我国的农地整理尚处于初级阶段,大多数地区的农地整理目标仍主要是扩大耕地数量,补偿因非农建设占用的耕地,尚未进入以提高生态环境品质和农地质量为主要目标的阶段。   随着人地矛盾和土地退化的加剧,农地整理活动给所在区域造成的生态环境影响逐渐引起社会各界的重视,高向军等提出土地整理微观行为的宏观理念思想,即土地整理微观具体行为要蕴涵区域发展、生态环境和公众利益等宏观效应的要求,其最终目标是协调自然、经济和社会关系,实现土地资源的可持续利用[2]。景观生态与环境保护已逐步纳入整理的目标之中,我国的农地整理的发展趋向将由初期的以改善农业用地的生产条件、提高农用土地的利用率与产出率为目标,向以增加有效耕地面积、提高耕地质量、提高土地利用率和产出率、改善生产生活条件和生态环境为主转变。   1.2 生态安全的内涵   生态安全即生态环境安全,在国家综合安全中处于核心地位,指与人类生存息息相关的生态环境及自然资源基础处于良好的状况或不遭受不可恢复的破坏。基于生态安全的农地整理主要是通过借助一系列行政、经济、法律以及生物工程手段,对水、田、路、林、村的结构、质量和布局进行调整、改造和综合整治,以提高农业土地利用率和产出率,增加有效耕地面积;其具体措施包括利用结构调整、工程性整理和产权调整。如图1所示,每一项措施都具有明确的生态环境建设目标,各项措施的生态效益目标综合成区域的生态安全目标[3]。   由于整理活动具有长期性、累积性的特点,我们很难确定新建的生态环境系统一定会优于先前的系统。因此在农地整理活动中应研究和引入适宜于生态评价方法和技术,使生态评价参与决策过程,在保证生态环境的条件下考虑经济效益,发展生态性土地开发整理,促使土地开发整理与生态系统、生态景观的和谐统一。   2 研究区概况   整理项目区位于南京瓜埠镇西北部,东邻金江公路,西至滁河,北至大庙路,南接单桥陈庄。区内有大量未经利用的荒水塘、荒村庄,耕作田块分布散乱;机电排灌设备严重老化,完好率不到70%,装置效率只有38%;渠系配套不全,沟道淤积严重,导致排水不畅,排涝标准只能达到约5a一遇,圩区渍害较为严重,制约了农业生产的发展。通过农地整理,项目区内各类用地变化如表1所示。   3 研究方法   模糊综合评价是一种在考虑多种因素的影响下,运用模糊数学工具对某事物作出综合评价的方法[4]。农地整理的生态安全受多方面因素的影响和制约,有些影响因素难以进行准确的计量,而生态安全状况的优劣是相对于标准值而言的,变化时空规律具有模糊性,很难对其生态系统是否安全做出明确的结论。因此为全面、合理地评价整理区域生态安全现状及发展趋势,将农地整理生态安全与否作为一个模糊问题来处理,采用模糊数学建立生态安全评价模型是可行的。具体步骤如下:   (1)设由n个指标构成评价指标集X=(x1,x2,…,xi)(i=1,2,…,n)。   (2)依据国家、行业与国际标准,或者根据公开发表的科研成果和当地实际情况进行补充调整,拟定评价标准,将每个评价指标划分m个评价等级构成评价集V=(v1,v2,…,vj)(j=1,2,…,m)。   (3)依据(1)和(2)确定模糊矩阵R,即:式中:rij为第i个评价指标隶属于第j等级的隶属度。   (4)运用公式(2)进行模糊矩阵的复合运算:式中:W为评价参数的权重集,即W=(w1,w2,…,wi);wi为第i项指标的权重;yj为隶属于第j等级的隶属度。   计算yj的算子有多种,如主因素突出型M(•,∨),其中“•”表示两数积,“∨”表示两数中取大值。M(•,∨)虽然简单,且能突出主要因素和评价对象对评价集元素的隶属程度,然而往往会丢失较多的信息,计算不精确。由于在本研究中评价指标较多,为减少复合运算时丢失过多信息,因此采用加权平均模糊合成算子M(•,Σ)进行运算,即:   (5)最后将yj进行归一化处理,可以得出农地整理生态安全综合评价中隶属度最大的等级j(j=1,2,…,m)。j值越低,说明该区域生态安全等级越高,反之亦然。   4 评价系统   4.1 指标选择   本研究从生态安全的内涵出发,结合农地整理过程中存在的生态问题,并考虑到数据资料的可获性以及操作的可行性,按照层次分析法原理,在上述指导思想和构建原则的基础上,设计能够反映农地整理区域中社会、经济、资源与环境协调发展的指标,形成具有目标层、准则层和变量层的态安全评价指标体系(表2)。   4.2 指标分级   由于目前还没有统一认可的农地整理生态安全评价标准,因此在综合考虑多方面因素,深入了解我国农地整理中存在的生态问题的基础上,本研究在参照已的农田灌溉水标准(GB5804-92)、农药安全使用标准(GB4285-89)、地面水环境质量标准(GB3838-88)等国家标准,以及相关的国际标准、行业标准和相关文献中对生态安全的建议值的基础上,结合研究区域的实际情况确定安全标准值和等级,将安全标准划分为5级,即理想安全、较安全、临界安全、不安全、极不安全(表3)。#p#分页标题#e#   4.3 综合评价   本文采用层次分析法(AHP法),根据1~9比率标度法拟定各层指标的判断矩阵,并计算出各层指标权重值、各层指标的单排序权重值及末级指标的总排序指标值。确定各评价指标权重如下:W=(w1,w2,…,w16)=(0.0600,0.0754,0.0396,0.0524,0.0890,0.0768,0.0396,0.0775,0.0460,0.0836,0.0459,0.0920,0.0350,0.0701,0.0475,0.0696)(4)   以土地垦殖率(X1)为例,按照农地整理生态安全评价指标的5个分级标准(表3),以最能表示某级特性的点(平均值点)的隶属度为1,而边界交点概念最模糊,隶属度为0.5,设计5个等级的隶属函数:式中:x为待评土地垦殖率的指标值。   根据上述介绍的方法可以计算得出项目区整理前的土地垦殖率隶属度为y1=(0,0.0116,0.1134,0,0);整理后的隶属度为y′1=(0,0.0934,0.0316,0,0)。按照同样的计算方式,则可以得到整理前后的其余15项评价指标对5个等级的隶属函数。由此构成模糊关系矩阵R如下:   依据公式(3)(其中j=1,2,3,4,5,分别对应理想安全、较安全、临界安全、不安全、极不安全),将上述计算所得的整理前后的模糊矩阵分别与确定的指标权重相乘,由此可得各等级的综合隶属度为:Y整理前=(0.0001,0.0165,0.1064,0.0533,0.0434)Y整理后=(0.0069,0.0348,0.1321,0.0622,0.0023)经过归一化处理得到:Y整理前=(0.0006,0.0750,0.4843,0.2425,0.1975)Y整理后=(0.0293,0.1462,0.5544,0.2608,0.0094)   5 结论   (1)按照最大隶属度原则,由评价结果可知,整理前的隶属度最大为0.484 3,对应的安全等级是“临界安全”;整理后隶属度最大为0.554 4,对应的安全等级为“临界安全”。   (2)整体上项目区生态安全的隶属度明显增加,整理区域的整体生态环境正逐渐由“临界安全”向“较安全”发生转变;从整理前后对应的各等级综合隶属度变化分析可以看出,整理后“极不安全”等级的隶属度有明显下降,其他等级均有所增加,由此表明整理后项目区总的生态环境得到改善,其生态安全性明显要高于整理前,即区域的生态不安全因素有所降低。由于该项目实施过程中,将具体整理工程立足于实地论证的基础上,以建立高标准、高质量的农田标准进行土地平整及土壤改良,通过严格控制工程质量,合理配置农业基础设施,使得整个项目区内村庄集中、田块平整、林网规范、路渠配套,有效改善了区域整体生态环境。   (3)从另一个角度考虑,农地整理的本质毕竟是人类对原有生态系统的直接干扰,必然会对整个区域的生态环境产生一定的负影响,例如为增加耕地而填埋坑塘、为保证灌溉的顺畅对沟渠河道截弯取直等,这些行为都会减少生物的多样性,进而影响项目区的生态环境。因此,结合农地整理对生态环境可能产生的各种影响,为维护并改善区域的生态环境,确保整理项目区的生态安全,本研究认为应提倡生态型农地整理,即农地整理必须以土地资源的可持续利用为原则,以保护和改善生态环境为前提,实现为改善农业生产条件和获取土地利用的社会、经济和生态相协调统一的综合效益。