王政强 唐世斌 黄宇超,2 许玮,2 黄小华,2 左德坤

（1. 广西大学林学院 广西南宁 530004；2. 广西壮族自治区国有七坡林场 广西南宁 530225；3. 东北林业大学园林学院 黑龙江哈尔滨 150006）

农业生态安全作为中国生态安全的重要组成部分，是指农业自然资源和生态环境处于一种健康、平衡、不受威胁的状态[1]，生态安全是城市生态文明建设的主要目标，也是社会可持续发展的根本基础[2]。近年来，鉴于城镇建设和人类活动的无序扩张，城市资源环境约束力不断加大[3]，农业用地面临着环境破坏、资源短缺、生态恶化等问题，对农业生态系统的安全性与稳定性构成极大威胁。随着国土空间规划及北部湾城市群建设“十四五”方案的实施，南宁市作为北部湾城市集群的中心城市，无序的城市建设规模扩增必然会对农业生态环境产生制约，农业生态安全问题日趋严峻，因而，对南宁市农业生态安全进行综合评价，有助于推动区域绿色农业发展和生态文明建设。

农业生态问题一直是各相关领域学者研究的热点。目前，学者们对农业生态安全的研究多着眼于对策研究[4]、生态安全指数[5]、土地利用[6]等方面，生态安全评价的现有研究内容、空间尺度十分广泛，研究体系十分完整，各领域的学者研究主要集中在指标体系构建[7-9]、影响因子分析[10-13]、多尺度视角[14-17]、模型方法构建[18-20]等方面。

南宁市作为北部湾城市集群的重要生态空间[21]，随着党的十九大生态文明建设和国家生态安全屏障战略的提出，为南宁市农业发展以及转型升级提供了难得的机遇。鉴于此，本文采用PSR—熵权TOPSIS模型对2000—2020年南宁市农业生态安全进行评价分析，审视南宁市农业生态安全演变情况并进行障碍因素分析，以期为南宁市实现农业可持续发展、推进供给侧结构性改革和加快农业转型升级提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 研究区概况南 宁 市（22°12′-24°2′N,107°18′-109°38′E）位于广西壮族自治区南部，是广西首府和北部湾城市群核心城市，下辖12个区（县），总面积22 112 km2，地形是以邕江延伸的广大河谷为中心的盆地形态，南、北、西3个方向均有山地围绕。南宁属亚热带季风气候，气候湿润、日照充足，年均温度为21.6℃，水系发达，是传统的灌溉农业区以及国家重要的亚热带水果基地、粮食基地。2020年，南宁市全年地区总产值为4 726.34亿元，年末常住人口875.85万人，城镇化率达到68.79%，人均GDP为59 729元，农林业发展水平较高，其中农业总产值为577.44亿元，农作物播种面积达97.61万hm2，全年粮食产量209.28万t。

1.1.2 数据来源本研究涉及土地、资源、人口、经济、环境等数据。相关的指标数据主要来源于2010—2020年的《南宁统计年鉴》《广西统计年鉴》，2010—2020年南宁市国民经济和社会发展统计公报、南宁市环境状况公报、南宁市农业发展统计公报等作为补充。

1.2 方法

1.2.1 指标体系（1） 指标体系构建 采用PSR模型[22]，并根据以往学者对农业生态环境和生态安全评价体系的研究为参考[23-25]，从农业生态安全压力、农业生态安全状态、农业生态安全响应3个方面，选取具有代表性的22个评价指标来构建南宁农业生态安全评价指标体系（表1）。

表1 南宁市农业生态安全评价指标体系

（2）数据标准化处理 采用极差法对指标数据进行标准化处理。计算公式为：

式中，xij指第j项指标第i年的指标值；x’ij为标准化后的值，maxxij和minxij分别表示第i个样本的第j项指标的最大值和最小值。

（3）指标权重确定 采用熵权法[26]进行计算以确定指标权重，计算公式为：

式中，Pij表示待求的第j个影响因子向量中的第i个值所占该影响因子的概率，其中Pij=xij/Σxij；ej为第j项指标的熵值，ln为自然对数；dj为第j项指标的差系数其中（dj=1-ej），其中Wj为各指标的权重，m为指标总数。

1.2.2 熵权TOPSIS模型运用TOPSIS法[27]计算目标与正、负理想解的偏离和靠近度来研究生态安全变化趋势，为增强矩阵客观性，结合熵权法对TOPSIS模型进行改进，对南宁市农业生态安全进行测度评价。相关计算过程见公式（5）～（10）。

（1）基于熵权的评价矩阵构建：

（2）正负理想解确定

令Y+为最偏好的方案（正理想解），Y‒为最不偏好方案（负理想解），计算公式为：

（3）距离计算 选用欧式距离法，分别计算每个指标向量到正理想解的距离Dj+和负理想解的距离计算公式为：

（4）与理想解的贴近度计算：

依据本研究，指标贴进度值越大，该年份地农业生态安全状况越好，反之则越差，其中0

表2 南宁市农业生态安全评价等级标准

1.2.3 障碍因子诊断模型采用障碍因子诊断模型[31]，分别对准则层与指标层指标进行障碍度测算，分析南宁市农业生态安全状况的主要障碍因素。计算公式如下：

式中，Fij为因子贡献度，即wj*v，其中wj为各项指标层权重，v为准则层权重；Pij表示指标偏离度，即Pij=1‒xij；Oij为指标层障碍度；Uij为准则层障碍度。

2 结果与分析

2.1 南宁市农业生态安全现状分析

2.1.1 农业生态安全整体状况根据以上数据和方法，计算出2010—2020年南宁市农业生态安全压力、状态、响应指数及生态安全综合评价指数（表3）。从图1可以看出，农业生态安全等级基本上都处于Ⅱ级，生态安全为较危险状态，仅有2010、2011年指标贴进度高于0.4，处于Ⅲ级。整体上，2010—2015年农业生态安全评价指数由0.477 3下降至0.301 3，由临界安全状态降至较危险状态；2016—2020年呈现先下降后上升趋势，但整体上仍处于较危险状态，且2018年生态安全指数呈现极低值0.250 7。

表3 南宁市农业生态安全综合指数

2.1.2 各子系统变化状况（1）农业生态安全压力变化 由图1~3可知，整体来看，2010—2020年南宁市压力层面农业生态安全整体状况呈现下降趋势。具体来看，D+数值波动增加，偏离正理想解，D‒数值逐渐减少，趋近负理想解，指标贴近度T由2010年的0.731 3下降为2020年的0.245 8，压力层面农业生态安全等级由Ⅳ级降为Ⅱ级，生态安全状况由较安全下降至较危险。2000—2015年压力指数层处于下降状态，评价指数由较安全下降为临界状态最后至较危险状态；2016—2020年指数虽然有上下波动，但整体上仍然处于下降状态，基本位于较危险等级。这一阶段南宁市人口密度一直处于较高的水平，由301.26人/km2增至395.82人/km2人地矛盾加剧，并且伴随南宁市经济建设力度与城市规模加大，建设用地不断扩张、城镇化率逐年增加以及农药施用强度等指标增大了农业生态安全所承受的压力。

（2）农业生态安全状态变化 由图1~3可知，2010—2020年南宁市状态层面农业生态安全整体状况呈现波动式下降趋势，其中，正理想距离D+数值先上升后下降，向正理想解先偏离后靠拢，负理想距离D‒数值增大，远离负理想解。指标贴近度由2010年的0.450 9下降至2020年的0.340 8，状态层面农业生态安全等级由Ⅲ级降为Ⅱ级，生态安全状况由临界安全下降至较危险。2000—2015年状态指数层呈现先增长后稳步下降状态，评价指数临界状态下降至较危险状态；2016—2020指数层出现3个变化，2016—2017年指数有反弹上升趋势，但2018年又呈现出极低值，2019—2020年则呈现出较为稳步的上升趋势，但生态状态等级基本处于临界安全状态。主要是因为南宁市本身生态基底良好，森林资源丰富，森林覆盖率达45%以上。但一方面由于城镇建设发展，出现建设用地掠夺农业用地，又会在城市其余地方将占用的农用地给补回来的情况，因而有效灌溉面积、单位面积粮食产量和土地垦殖率均会有所变化；另一方面受自然灾害的影响，农作物成灾率不稳定，致使农业生态安全处于波动变化状态。

图1 南宁市农业生态安全指数动态变化

（3）农业生态安全响应变化。由图1~3可知，2010—2020年南宁市响应层面农业生态安全整体状况呈现稳步上升趋势，其中，正理想距离D+数值先上升后下降，逐渐倾近于正理想解，负理想距离D‒数值增大，逐渐脱离负理想解。指标贴近度由2010年的0.176 9上升至2020年的0.516 4，响应层面农业生态安全等级由Ⅰ级升为Ⅲ级，生态安全状况由危险上升至临界安全。该阶段经济朝向高质量高水平方向发展，产业结构不断完善，减少了农业发展对土地的过度损耗以及工业发展对生态环境造成的污染破坏；另一方面，“十四五规划”制定以来，南宁市生态文明建设和三农工作成效显著，南宁市农民人均纯收入由5 005元增至16 130元，建成区绿化覆盖率由40.36%增至41.1%，农业机械化程度也不断提高，截至2020年农业机械总动力达到495万kW。

2.2 障碍因子诊断分析

根据障碍因素诊断计算，得出南宁市2000—2020年农业生态安全准则层障碍度及障碍因子，按照大小顺序筛选出主要指标，具体如图4、表4所示。

图2 正理想距离D+动态变化

图3 负理想距离D‒动态变化

南宁市准则层3个子系统对其农业生态安全的阻碍度略有不同（图4），2010—2012年南宁市农业生态环境压力系统的障碍度呈现波动性上升趋势，并于2012年达到峰值35.2%，2013—2020年障碍度偶有波动但整体呈现下降趋势。农业生态环境状态系统的障碍度，由2010年30.87%上升至2020年51.98%，整体呈现波动式上升。农业生态环境响应系统的障碍度分为2个阶段，2010—2017呈现上升状态，2017年达到峰值44.42%后陡然下降至2020年的22.86%。“十二五”阶段，整体上响应系统障碍度>状态系统障碍度>压力系统障碍度，说明对南宁市农业生态安全的威胁性逐步减弱，“十三五”后状态系统的障碍度逐步成为主导因素。

图4 南宁市农业生态安全准则层障碍度变化趋势

选取每年障碍度排名前10的指标作为南宁市农业生态安全的主要障碍因子（表4）。

表4 南宁市农业生态安全障碍因素排序 单位：%

其中，第三产业占GDP比重在2010—2017年一直占据障碍因子主要位置，2018年退至第8位，而后逐渐退出主要障碍因子行列，人口密度与城镇化率在2010—2015基本保持在8、9位，2016年以后不再作为主导因子，农业总产值与农民人均纯收入均出现类似情况，说明十三五规划以后，南宁市作出相应一系列农业生态发展政策的调整，经济因素逐渐不再是影响农业生态安全的主要障碍因素。人均耕地面积在2016年以后逐渐成为主要障碍因子，化肥施用强度和耕地复种指数在研究期间内基本处于前10，农作物成灾率和年均降水量则在整个期间内反复出现，说明农业生态环境所面对的压力是属于长期存在的障碍因子，需要采取持续性的措施加以解决。有效灌溉面积在整个研究期间内基本处于前3的位置，2018—2020年才开始有下降的趋势，2010—2020年，单位面积粮食产量和土地垦殖率等指标的阻碍度总体呈现下降趋势，但仍然位于前10位，说明“十二五”以来，南宁市加快了集约型经济的步伐，但是对土地资源利用仍然不合理，致使土地资源利用程度较低。因此，要在保持南宁市农业优势的基础上，减少对环境的破坏，并要不断调整优化产业结构。

3 讨论与结论

3.1 讨论

人与生态环境协调发展一直是研究热点话题。本研究选取2010—2020年的南宁市作为研究对象，结合城市建设发展特征分析农业生态安全状况，为国土空间规划、区域绿色农业发展和生态文明建设提供理论依据，对农业安全和可持续发展具有重要理论意义和借鉴价值。同时农业生态安全评价是项复杂的系统工程，涉及较多方面的因素，考虑到数据的准确性、可获得性以及可操作性，构建指标体系时未能纳入部分指标，因而并不能完全反映南宁市农业生态环境状况，研究结果可能会存在一定的误差，有待进一步优化；适当延长时间跨度，能更准确地反映农业生态安全的变化趋势；研究方法上还需深入探讨出更科学合理的系统方法。

3.2 结论

本研究采用PSR模型构建南宁市农业生态安全评价指标体系，结合熵权法和TOPSIS模型分析了2010—2020年南宁市农业生态安全变化状况，并结合评价结果构建障碍因子模型判定影响南宁市农业生态安全的主要障碍因素。结论如下：2010—2020年农业生态安全评价指数由0.477 3下降至0.365 8，其生态安全等级由临界安全至较危险；从子系统来看，压力系统、状态系统、响应系统的安全指数，2010—2018年期间整体呈现下降状态，2019以后才略有上升趋势，表明南宁市农业生态安全状况不容乐观。

从因子障碍度来看，第三产业占GDP比重、农民人均纯收入、化肥施用强度、耕地复种指数、有效灌溉面积、农作物成灾率和土地垦殖率等是影响南宁市农业生态安全的主要障碍因子，从子系统障碍度来看，状态准则层和响应准则层的障碍度总体呈上升趋势，阻碍程度逐渐增强，这表明南宁市生态治理虽取得了一定的成效，生态环境得到改善。但是，农业生态安全状况并未取得显著成效，仍需从源头入手，降低农业生产对生态环境的压力，南宁市以后应合理利用土地资源、调整和优化产业结构以及加强农业科技力量和生态建设力度。