来源:土地生态课题组(2024年11月19日)
本文发表于国际期刊Land Degradation & Development,2024年第35卷,通讯作者为江西财经大学的徐国良副教授。
文章指出,从恢复力的角度探索耕地利用和保护对于解决区域粮食安全问题至关重要。本文首先研究了弹性在耕地利用系统中的理论适用性,随后引入了耕地系统弹性(CLSR)的具体概念。以中国粮食主产区长江中游为研究对象,构建了包括生产禀赋、社会经济因素、规模结构、生态压力和粮食安全5个维度的测度体系。该体系用于评估2001年至2020年该地区CLSR的时空演变及影响机制。结果表明,CLSR总体水平提高了7.2%,并呈现出明显的空间格局,高值区域从中心向周边地区扩展。此外,CLSR与集聚水平的上升呈正空间相关。CLSR的空间异质性受各种因素的相互作用影响,导致部分非线性的双因素增强。不同因素的影响在不同时间段有所不同,从生态压力转向规模结构,最终影响粮食安全。因此,恢复力视角为识别区域耕地系统中的关键脆弱性提供了更大的解释力,这种方法可以提高耕地资源的有效分配,促进区域层面的可持续和健康发展。
本文选取的研究区域位于长江中游,包括湖北、湖南和江西三省,由于其优越的气候和地理条件以及丰富的农业资源,对于保障国家粮食安全至关重要。CLSR被定义为耕地系统在经历外部冲击后,随着时间的推移恢复到新的平衡状态的能力。这一过程包括吸收外部压力、调整或破坏现有状态,并建立新的发展路径。具体来说,该系统必须应对环境影响、干扰以及内部元素结构和功能的退化。CLSR涵盖了系统管理干扰、调整状态以及恢复平衡和稳定的能力,它反映了短期调整和长期适应过程。首先,研究确定了用于评估CLSR的模型,通过使用极差标准化技术对未处理的数据进行标准化,使用熵权法确定指标权重,采用综合指数法从生产禀赋、社会经济因素、规模结构、生态压力、粮食安全等维度计算每个研究单元的CLSR。其次,通过空间自相关分析确定CLSR的空间相关类型和空间集聚。第三,使用地理探测器确定各种因素对CLSR空间变异的影响程度,利用计算出的q值量化这些因素的驱动力,并通过交互分析同时研究多个因素对CLSR的影响。最后,构建CLSR指标体系。CLSR指标体系分为五个维度:生产禀赋弹性(包括耕地的总面积、土壤的有机碳含量、耕地的坡度、年降水量和年平均气温)、社会经济弹性(包括耕地的机械化水平、每公顷耕地所需的第一产业劳动力、耕地主要固定资产投资、水土协调程度)、规模结构弹性(包括耕地的复种指数、耕地的开垦率、人均耕地面积、经济作物的播种面积比例)、生态压力弹性(包括每公顷耕地的化肥、农药、塑料薄膜使用量)、粮食安全弹性(包括每公顷耕地的粮食产量、粮食作物种植面积比例、每公顷耕地的农作物总产值、个人粮食安全率)。
综上,本文的研究结论可以归纳为以下几点:(1)长江中游地区CLSR的整体增长轨迹不确定,在整个研究期间累计增长了7.2%,呈现出反复的“下降-恢复”模式,表明区域耕地系统在受到干扰后最终能恢复到原始状态;(2)CLSR呈现出显著的不平衡和明显的空间差异;(3)影响该地区CLSR的关键决定因素包括规模结构、生态压力和粮食安全等因素,但这些变量的解释力在不同时间段有所波动;(4)两个因素的共同影响对CLSR的影响比任何单个因素都要大,该地区CLSR的发展是多种因素相互作用的结果。
本文的创新之处在于系统构建了耕地利用系统中的弹性理论框架,提出了耕地利用系统弹性的概念。而文章的局限之处在于由于耕地利用系统的结构元素复杂且外部因素的不确定性,可能导致该框架在实际应用中的局限性,这种复杂性使得在不同地区和条件下的适用性和有效性难以保证。
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