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摘 要 本研究选取了11个典型指标，采用主成分分析法（PCA）和层次分析法（AHP）相结合的方法对湖北省西部山区农林复合发展生态安全进行了综合评价。结果表明，森林覆盖率、年均降雨量、单位面积病虫害发生率和土壤有机质含量是影响区域农林复合系统生态安全的主要因素;神农架、房县、郧县和竹山一带生态安全指数较高;枝江、松滋、利川、始建、恩施、宜恩等地区生态安全指数较低;湖北省西部山区农林复合发展生态安全格局整体呈现北高南低、西高东低的趋势。

关键词 秦巴山;武陵山;区农林复合系统;生态安全;综合评价

中图分类号：S181 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.17.087

农林复合系统又称为农林复合生态系统、复合农林业等，是人们为了在实现农业生产的同时又兼顾一定生态服务功能而建立的综合生产系统，是现代农业发展的新模式[1]。农林复合系统建立的初衷和目的各有不同，但最终目标都是为了提高土地、水分、光照和肥力等资源的利用效率，增加土地生产力并提高生态效益[2]。农林复合系统相对于传统农业，具有环境友好、生产清洁、资源利用高效和可持续发展的特点，是我国乃至世界在生境脆弱區及重点生态保护区发展现代农业的重要途径[3-4]。湖北省从产业结构来看是我国农业、林业大省，据统计，截至2017年底，湖北省总耕地面积达5 240万公顷，林业用地面积8 500万公顷，森林覆盖率38.4%，具有农林复合发展的巨大潜力。

前人对于建立湖北省农林复合系统展开过一些工作。然而，关于农林复合发展过程中的生态安全问题仍然缺乏研究，尤其是针对湖北省西部山区这个重要的生态屏障区的有关研究成果至今未见报道。本研究对湖北省西部山区农林复合发展的主要县区、乡镇有关统计最新数据进行了收集，结合农、林业生态安全影响的来源和作用方式，选取了影响当地农林复合系统发展的11个综合评价指标，采用层次分析法（AHP）法确定因子权重，基于主成分分析法（PCA）降维后，构建综合评价模型对所研究区域的生态安全性进行了评价。该研究能够为湖北省及我国其他类似区域的农、林业协调可持续发展以及区域产业结构调整的科学决策提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

湖北省西部山地位于东经108°53′10″～112°42′0″，北纬29°17′24″～33°12′36″，海拔300～2 500 m，由西北部的秦巴山地东南角和西南部的武陵山组成。其中秦巴山片区多年平均气温15.4 ℃，多年平均降水量为769.6 mm，降雨量多集中在6—9月，表现为东南部略多于西北部。武陵山片区平均气温16.9 ℃，多年平均降雨量1 215.6 mm。

1.2 评价指标

本次选取了影响当地农林复合系统发展生态安全性的11个评价指标（人口密度、年均温、降雨量、森林覆盖率、光照、土壤有机质、土层厚度、涝灾、土壤pH值、单位面积病虫害暴发率和空气优良指数）构成评价指标体系。指标选取理由如下：1）干扰因素分为人类活动干扰和自然灾害干扰两大类，是生态安全不可回避的话题，人为干扰以人口密度（人/hm2）最具代表，而影响当地农、林发展生态安全比较常见的自然灾害为涝灾频度（次）及单位面积病虫害发生率（%）;2）降雨量（mm）、年均温（℃）、光照（lx）和森林覆盖率（%）为典型的农、林业发展基础条件;3）土壤有机质含量（g·kg-1）、土层厚度（cm）、土壤pH和空气质量指数这四个指标是农林复合系统生态服务功能的体现。

1.3 评价方法与基本原理

系统工程理论中的AHP法是一种较好的权重确定方法，该法能充分考虑专家主观意见，保证结果的正确性，且两两比较、即时一致性检验的打分方式又能避免直接打分所造成的主观性过强的缺陷[5]。然而AHP法依然存在一定主观性，为做改善，本研究采用PCA法对指标进行降维，结合AHP得出的权重进行分析，从而充分考虑数据本身的客观规律。

2 结果与分析

2.1 指标权重

指标权重结果如表1所示，可以看出，病虫害、人口密度和涝灾被认为是威胁湖北省西部山区农林复合系统生态安全的主要因素。即自然灾害频繁或人口密度较大的区域不宜发展农林复合系统。另外，降雨量、病虫害和土壤有机质对农林复合系统生态安全也影响较大，其中降雨量和土壤有有机质代表了农、林产业基础条件，而病虫害则是该地区农林复合发展需要重点防治的对象。年均温、土壤pH值和光照三个因子对湖北省西部山区生态安全影响十分有限。

2.2 生态安全综合评价指数

生态安全综合评价结果表明（图1），神农架、房县、郧县和竹山县一带生态安全指数较高。该片区位于秦巴山区，拥有良好的自然条件和较高的次生林覆盖，同时人口较少，是发展复合农林业的优势区域。枝江县、松滋县位于汉江平原与武陵山交界处，农业发展模式以传统种植业为主且人口密度较大，因此生态安全指数低。武陵山域内的利川、始建、恩施、宜恩等地区生态安全指数较低。

3 结论与讨论

本研究结果表明，森林覆盖率和降水量是提高区域生态安全综合评价指数的主要因素，这是因为森林是体现农林复合系统生态服务功能的核心，而降水量又是影响农、林业生产的关键因素[6]。相反，病虫害、涝灾和人口密度则为导致局域生态安全综合评价指数降低的主要因素。灾害会直接导致生物生产力降低，而区域产业结构也是与人口密度密切相关的。有研究结果显示，人口密集地区农业及基础设施用地增加，林业用地极易受到压缩，从而使其生态服务功能降低[7]。因此这些区域发展应以满足人类生存为主，尽量避免发展不适宜林业带来高投入低产出现象。

湖北省西部山区农林复合发展生态安全格局整体呈现北高南低、西高东低的趋势。神农架、房县、郧县和竹山县一带生态安全指数较高，该片区可通过农林间作、循环农业等新模式提高山区农民收入，并减少传统农业发展模式对生态环境的破坏[8]。枝江县和松滋县毗邻汉江平原属于城郊生态系统，生态安全指数较低，发展农业应以粮食、蔬菜、水果以及禽蛋肉类生产为主，近郊满足城市人口需求，从而形成人口对山区的资源索取的屏障，同时可兼顾一定程度的林业建设，使之具有一定的净化吸收和休闲娱乐功能[9]。利川、建始、恩施和宜恩等地区生态安全指数较低，是因为这些地区受到涝灾和病虫害的威胁严重，因此，这些区域农林复合系统发展要以灾害防治为主。

参考文献：

[1] 周娇.农林复合经营环境动态监测管理系统研究[D].长沙：中南林业科技大学，2017.

[2] Kass D C L. Agroecology： The science of sustainable agriculture[J]. Agroforestry Systems， 1996，35（1）：111-115.

[3] 张明如，翟明普，尹昌君，等.农林复合生态系统的生态学原理及生态经济功能研究进展[J].中国水土保持科学，2003（4）：66-71，77.

[4] 高超.湘北农林复合生态系统土壤重金属空间分异及动态变化研究[D].长沙：中南林业科技大学，2015.

[5] 满卫东，刘明月，王宗明，等.1990—2015年三江平原生态功能区水禽栖息地适宜性动态[J].应用生态学报，2017，28（12）：4083-4091.

[6] 谷瑶，朱永杰，姜微.农林复合系统生态服务功能研究综述[J].热带农业科学，2015，35（10）：57-63.

[7] 杨占彪，杨远祥，邵继荣，等.基于参与性调查农户对农林复合系统的认知与响应——以川中丘陵区为例[J].四川农业大学学报，2011，29（2）：286-293.

[8] 李岩泉，何春霞.我国农林复合系统自然资源利用率研究进展[J].林业科学，2014，50（8）：141-145.

[9] 胡仁华.城郊农林复合生态系统建设与管理[J].湖北林业科技，2002（3）：22-25.

（责任编辑：刘昀）