衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)體系適應(yīng)能力的定量分析,農(nóng)業(yè)工程論文

衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)體系適應(yīng)能力的定量分析,農(nóng)業(yè)工程論文適應(yīng)性研究是全球變化背景下當(dāng)代生態(tài)學(xué)研究的熱門問題，并逐步成為全球變化與區(qū)域響應(yīng)研究的焦點。地理學(xué)界以為適應(yīng)性是為響應(yīng)某種壓力或驅(qū)動作用而采取或經(jīng)歷的一種偏離原來狀態(tài)的行為，是人們努力減少全球變化的不利影響，同時合理利用現(xiàn)存環(huán)境的調(diào)整經(jīng)過，適應(yīng)能力是適應(yīng)性研究的重點，即社會-生態(tài)系統(tǒng)對敏感和風(fēng)險的消化程度和對既定的人類社會經(jīng)濟行為的饋贈能力。盡管生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過遵循Tilman的資源競爭平衡理論，但是生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境變化的適應(yīng)性因區(qū)域尺度不同適應(yīng)性方式和機制各異。不同地域的較小尺度區(qū)域典型生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性研究成果是客觀表示出較大尺度區(qū)域適應(yīng)性的實踐和基礎(chǔ)。當(dāng)前對中小區(qū)域尺度的適應(yīng)性案例分析已逐步引起我們國家學(xué)者的廣泛關(guān)注，王龍昌等根據(jù)調(diào)查資料和田間試驗結(jié)果，系統(tǒng)地分析了旱地不同作物生長發(fā)育與降水分布的時序關(guān)系、旱地作物水分潛在利用率和旱地主要作物水分供需平衡與錯位特征，并利用水分生態(tài)適應(yīng)性數(shù)學(xué)模型，對寧南黃土丘陵區(qū)主要作物的水分生態(tài)適應(yīng)性進行了定量評價。陳鳳臻等建立了合適北方農(nóng)牧交織地帶特點的區(qū)域適應(yīng)能力評價模型，并對模型的構(gòu)建思想、參數(shù)意義和評價指標(biāo)的詳細(xì)計算進行了討論。何云玲等構(gòu)建了縱向嶺谷區(qū)生態(tài)環(huán)境對氣候變化適應(yīng)性的綜合評價模型，并根據(jù)評價結(jié)果對縱向嶺谷區(qū)生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性的空間分布特點進行了綜合分析。仇方道對東北地區(qū)礦業(yè)城市產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性進行了研究。這些典型的中小區(qū)域尺度生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性研究成果是該領(lǐng)域研究的典范。概括來看，自然生態(tài)系統(tǒng)和人-環(huán)境耦合系統(tǒng)的適應(yīng)性研究個案和研究成果尚少，所牽涉的地域有限。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力研究是區(qū)域研究的新課題。南方丘陵區(qū)是我們國家典型的稻作農(nóng)業(yè)區(qū)和重要的糧食產(chǎn)區(qū)，也是我們國家脆弱生態(tài)環(huán)境區(qū)之一，屬于中度脆弱區(qū)。當(dāng)前南方丘陵區(qū)的生態(tài)環(huán)境脆弱性已經(jīng)獲得了不少研究成果，脆弱性評價能較好地顯示區(qū)域所面臨的敏感和風(fēng)險程度，亦即人類調(diào)整社會經(jīng)濟行為的迫切程度。但是怎樣調(diào)整社會經(jīng)濟行為，提升適應(yīng)能力，必須進行適應(yīng)性研究。結(jié)合國家的生態(tài)保衛(wèi)、恢復(fù)和生態(tài)建設(shè)與科技發(fā)展方向，全球變化的生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力和適應(yīng)機制是我們國家生態(tài)系統(tǒng)研究中的重大科學(xué)問題。筆者嘗試以衡陽盆地為例，對南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力進行定量評價，并分析適應(yīng)性驅(qū)動因子，進而揭示全球變化的區(qū)域生態(tài)響應(yīng)與適應(yīng)經(jīng)過和驅(qū)動機制，以便為區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性管理決策提供科學(xué)根據(jù)。1研究區(qū)大概情況衡陽盆地位于南方丘陵區(qū)的江南丘陵，是典型的紅色丘陵盆地。本文選擇衡陽盆地為例研究南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性，具有代表性。衡陽盆地位于北緯260705~272824，東經(jīng)1113216~1131632之間，總面積為15310km2。其范圍包括衡陽市、衡陽縣、衡南縣、衡東縣、衡山縣、祁東縣、耒陽市和常寧市。地貌類型以崗地、丘陵為主，氣候為大陸性特征較為明顯的亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，水域總面積為6.49萬hm2，湘江及其支流為各縣市提供較充沛的淡水資源。耕地面積為30.15萬hm2，占境內(nèi)土地面積的19.7%。衡陽盆地作為魚米之鄉(xiāng)，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和重要組成部分，2018年農(nóng)業(yè)占全市國民生產(chǎn)總值9.7%〔衡陽統(tǒng)計年鑒2018〕，以水稻種植為主，輔以小麥、玉米、高粱和豆類等糧食作物及花生、油菜等經(jīng)濟作物。由于研究區(qū)水旱災(zāi)禍頻發(fā)，水土流失嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比擬效益低，農(nóng)民種田的積極性不高。2農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力評價指標(biāo)體系的構(gòu)建2.1農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的內(nèi)涵根據(jù)間氣候變化專業(yè)委員會(IPCC，IntergovernmentalPanelonClimateChange)給出的適應(yīng)性的定義和地理學(xué)界對適應(yīng)性的理解，筆者以為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性可表述為因全球變化導(dǎo)致水熱狀況、水土保持等農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在經(jīng)歷這些改變時所具體表現(xiàn)出的保持農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的性能。其內(nèi)涵包括下面三方面：〔1〕當(dāng)全球變化引起的水熱狀況和土被覆蓋等農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境表現(xiàn)為有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展時，農(nóng)作物利用這些優(yōu)越自然環(huán)境和自然資源提高農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量；或者當(dāng)大氣組成成分和氣候水熱狀況的不利變化在作物生長能調(diào)節(jié)的閾值范圍內(nèi)時，作物通過調(diào)節(jié)葉片氣孔導(dǎo)度、抗旱應(yīng)急蛋白、土壤灌木菌根體和保衛(wèi)性酶的活性等方式進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟能健康持續(xù)發(fā)展，并保持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造和功能的穩(wěn)定性。這兩種情況屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自發(fā)適應(yīng)?！?〕當(dāng)全球變化引起水旱災(zāi)禍頻發(fā)、水土流失加劇和病蟲害蔓延等農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化并超過農(nóng)作物的自適應(yīng)調(diào)節(jié)閾值時，為了不喪失生存空間和生存能力而進行社會經(jīng)濟行為的調(diào)整，農(nóng)業(yè)活動采取一系列調(diào)控措施，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的人為適應(yīng)?！?〕農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自發(fā)適應(yīng)和人為適應(yīng)均為動態(tài)的相對適應(yīng)，常用適應(yīng)能力進行度量。影響適應(yīng)能力的因素包括自發(fā)適應(yīng)所依靠的自然環(huán)境因素和人為適應(yīng)需具備的社會經(jīng)濟因素。2.2農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力評價指標(biāo)的選取全球變化背景下，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性和彈性是農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究面臨的重要挑戰(zhàn)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力是自發(fā)適應(yīng)能力和人為適應(yīng)能力互相作用、互相影響而表現(xiàn)出的維持系統(tǒng)穩(wěn)定和彈性的能力，自發(fā)適應(yīng)能力主要由農(nóng)作物的種類和農(nóng)業(yè)自然環(huán)境狀況決定，人為適應(yīng)能力則主要因社會經(jīng)濟因素而異。當(dāng)自然環(huán)境因素和社會經(jīng)濟因素有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展時，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和較強的恢復(fù)力，適應(yīng)能力較強；反之，適應(yīng)能力較弱。實際上，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自然環(huán)境要素和社會經(jīng)濟指標(biāo)匹配情況比擬復(fù)雜，對于某個區(qū)域尺度的某個時段，某些因子的量的增加會使系統(tǒng)具有較好的適應(yīng)性，本文稱這類指標(biāo)為正向指標(biāo)；另一部分因子則使系統(tǒng)的適應(yīng)能力降低，本文則稱之為負(fù)向指標(biāo)。對于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)而言，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、人均耕地面積，排澇能力，灌溉條件、森林面積比例，人均水資源等，都是最重要的指標(biāo)。因而，本文在構(gòu)建評價指標(biāo)體系時，綜合考慮上述因素，并將其歸納為自然環(huán)境因素、社會因素和經(jīng)濟因素三個大類，以客觀表示出農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力。2.2.1自然環(huán)境因素衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自然環(huán)境因素包括氣候、地形地貌、土地覆被、土壤等方面。對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力影響較大的首先是氣候因素。研究區(qū)屬于典型的稻作農(nóng)業(yè)區(qū)，其水熱狀況總體較豐富，年降水量豐富，氣候暖和，熱量充足，有利于稻作區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。但水稻種植業(yè)不僅要求水熱豐富，更需要雨熱同期。實際上，衡陽盆地水旱災(zāi)禍頻繁，春季陰冷易爛種，4~6月降水集中多暴雨易澇，7~9月受伏旱天氣影響常有季節(jié)性干旱，寒露風(fēng)易造成空殼、癟粒導(dǎo)致晚稻減產(chǎn)等，都會降低農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力。因而，本文在評價指標(biāo)的選擇時必需考慮區(qū)域背景下的影響適應(yīng)能力的宏觀指標(biāo)，如平均降水量、平均氣溫、T10℃積溫等，均屬于正向指標(biāo)，作為氣候因素的宏觀指標(biāo)，以客觀表示出其適應(yīng)性的本底條件和潛在能力。另外，評價指標(biāo)還應(yīng)考慮研究區(qū)典型的個性化指標(biāo)，以辨別各評價單位對各類暴露和敏感的響應(yīng)程度，表示出各評價單元的適應(yīng)能力的區(qū)分度，因而選擇暴雨日數(shù)、4~6月降水比重、7~9月干旱指數(shù)等區(qū)域個性化指標(biāo)，且均屬負(fù)向指標(biāo)，作為適應(yīng)能力評價的另一部分氣候方面指標(biāo)。地形地貌及土地覆被也是影響其適應(yīng)能力的重要因素，本文選擇坡度15面積占總面積比重作為地形地貌的評價指標(biāo)，由于坡度15的土地不利于發(fā)展種植業(yè)，屬于負(fù)向指標(biāo)。土地覆被方面選擇森林覆蓋率作為評價指標(biāo)，由于森林能夠調(diào)節(jié)氣候、內(nèi)涵修養(yǎng)水源、保持水土，屬于正向指標(biāo)。土壤是影響適應(yīng)能力的又一重要自然環(huán)境因素。研究區(qū)的地帶性土壤紅壤和黃壤等合適稻作農(nóng)業(yè)的發(fā)展，非地帶性土壤的紫色土不易綠化、容易造成水土流失，是造成研究區(qū)水土流失嚴(yán)重和強烈影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的因素，對適應(yīng)能力具有較強的制約作用，因而本文選擇紫色土面積作為評價指標(biāo)。2.2.2社會因素研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的社會因素包括水利設(shè)施、耕作制度和耕種方式等方面，且均對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力影響較大。水利設(shè)施選擇水庫水塘密度作為評價指標(biāo)，由于這是能否知足灌溉需要和蓄洪濟旱的標(biāo)志，且水稻種植業(yè)對灌溉水源的依耐性大。耕作制度和耕種方式是影響適應(yīng)能力的主要社會因素，具體表現(xiàn)出對現(xiàn)有氣候資源、水資源和土地資源的利用程度和趨利避害狀況。衡陽盆地土壤侵蝕嚴(yán)重，因人口密度大、人均耕地較少，耕地壓力大，當(dāng)前緩解壓力的主要措施是開墾坡耕地，坡耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性差，保肥保水性能差，常以施用大量的化肥補充肥力，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險大。人均耕地相對較多的區(qū)域所面臨的此類風(fēng)險較小。因此把人均耕地面積作為正向指標(biāo)。衡陽盆地屬于大陸性特征較顯著的亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，河谷平原、丘陵盆地交織。受地形地貌與傳統(tǒng)的農(nóng)耕習(xí)慣的影響，且水田比旱地的比擬效益高，因而坡耕地也常以水田的梯田形式存在，水田的面積占比大。本區(qū)氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，水熱總量豐富，且水熱總量足夠讓水田農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，但是其氣候的大陸性特征導(dǎo)致水旱災(zāi)禍頻發(fā)，4~6月降水量大且多暴雨，梯田的水土流失嚴(yán)重；7~10月為衡陽盆地的旱災(zāi)高發(fā)期，夏秋干旱對以水稻種植為主的水田農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險大。因而本文把水田占耕地面積比重視為負(fù)向指標(biāo)。由于農(nóng)業(yè)的比擬收益較低導(dǎo)致本該一年兩熟或三熟的稻田僅種植一季水稻呈半撂荒狀態(tài)。因而本文以15~25的坡耕地面積、水田占耕地面積比重、人口密度等負(fù)向指標(biāo)，以及人均耕地面積、晚稻播種面積占稻谷播種面積比重等正向指標(biāo)作為社會因素的評價指標(biāo)。2.2.3經(jīng)濟因素經(jīng)濟因素既是適應(yīng)能力的驅(qū)動因素，也是適應(yīng)能力的結(jié)果表征指標(biāo)。經(jīng)濟因素主要包括農(nóng)民的經(jīng)濟收入、生活水平和生產(chǎn)資料的投入等。農(nóng)村的生活水平越高，農(nóng)民越富有，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入越合理，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力越高。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入中如過量施用農(nóng)藥化肥等，短暫的經(jīng)濟效益會有所提高，但是土壤肥力退化、水資源惡化、農(nóng)業(yè)病蟲害蔓延等導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力減弱。稻谷單產(chǎn)指標(biāo)既是適應(yīng)能力的驅(qū)動因素，也是結(jié)果表征指標(biāo)。稻谷單產(chǎn)受品種、耕作栽培和排灌等農(nóng)業(yè)科技的影響，農(nóng)業(yè)科技投入越多，排灌設(shè)施越健全，稻谷單產(chǎn)越高，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力越強。另一方面，稻谷單產(chǎn)又是農(nóng)業(yè)科技因素、社會因素和自然因素〔光、溫、水、氣、肥〕等綜合影響的結(jié)果具體表現(xiàn)出，故可視為結(jié)果表征指標(biāo)，具有驅(qū)動和結(jié)果表征的雙重作用。因而，作者選擇農(nóng)村農(nóng)戶固定資產(chǎn)投資、農(nóng)民人均純收入、農(nóng)用塑料薄膜使用量、稻谷單產(chǎn)等正向指標(biāo)，以及農(nóng)民恩格爾系數(shù)、農(nóng)用化肥施用量、農(nóng)藥使用量等負(fù)向指標(biāo)作為經(jīng)濟因素方面的評價指標(biāo)。本文構(gòu)建的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力評價指標(biāo)體系如表1所示。2.3評價單元的選擇本研究以衡陽盆地的衡陽市區(qū)及衡陽市轄的7個縣域為評價對象，衡陽市區(qū)〔市郊區(qū)〕的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與各縣域類型和性質(zhì)有較大差異，但是為了研究區(qū)域的完好性，衡陽市區(qū)也列為研究單元之一。縣域是我們國家具備地域性、綜合性和行政獨立性的最基本區(qū)域單元，也是我們國家當(dāng)前統(tǒng)計資料中經(jīng)常采用的單元。并且每個縣域具有較一致的農(nóng)業(yè)自然條件和社會經(jīng)濟及農(nóng)耕文化背景。譬如衡南縣位于盆地中部，耕地中水田占九成以上，化肥施用量大，晚稻播種率高，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)嚴(yán)重；常寧市位于盆地南緣，坡耕地面積小，晚稻播種率低，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)較輕。3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力定量評價農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是社會-生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)，其自發(fā)適應(yīng)能力和人為適應(yīng)能力相互浸透、相互影響，通過耦合構(gòu)成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力，而不是二者的簡單相加。因而，文章不分別計算其自發(fā)適應(yīng)能力和人為適應(yīng)能力，而是綜合考慮各因素對適應(yīng)能力的奉獻和影響，建立適應(yīng)能力評價模型。3.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化在這22項指標(biāo)中，X1、X5、X6、X9、X12、X13、X15、X16、X17、X20和X22等11項為正向指標(biāo)，其數(shù)值越大，適應(yīng)能力越高；其余11項為逆向指標(biāo)，其數(shù)值越小，適應(yīng)能力越高。數(shù)據(jù)處理時，先計算逆向指標(biāo)的倒數(shù)，將其正向化，使所有數(shù)值方向一致。由于各評價指標(biāo)數(shù)據(jù)的屬性和量綱各異，需進行數(shù)據(jù)同趨化處理和無量綱化處理。本研究針對同一時間不同評價單元進行比擬，由于多數(shù)自然環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)只存在一個適宜范圍，因此采用標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。計算公式為:式中:ijx為第j個指標(biāo)第i個評價單元的原始數(shù)據(jù)；jjx、分別為第j個指標(biāo)的樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差；j為指標(biāo)數(shù)；i為樣本數(shù)。3.2指標(biāo)權(quán)重確實定評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)因子信息存在一些相關(guān)性，為了消除信息疊加的影響，本文選擇主成分分析法進行評價。主成分分析能夠客觀地確定評價指標(biāo)的權(quán)重，進而避免主觀隨意性。計算步驟如下：〔1〕利用Matlab7.0先把樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，然后計算相關(guān)系數(shù)矩陣、特征根、主成分奉獻率、累計奉獻率及主成分載荷矩陣〔表2~3〕?！?〕主成分解釋。根據(jù)主成分提取原則〔即特征根大于1，累計奉獻率大于85%〕，確定主成分個數(shù)為4個，用Z1、Z2、Z3和Z4表示。分析每個主成分占累計奉獻率的比重，即得出各主成分的權(quán)重?！?〕計算各評價指標(biāo)的權(quán)重。在計算各主成分權(quán)重的基礎(chǔ)上，根據(jù)主成分載荷矩陣中每個評價指標(biāo)的載荷值，計算出各評價指標(biāo)的權(quán)重〔表1〕。詳細(xì)計算步驟見以下為參考文獻[13]。3.3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力指數(shù)計算適應(yīng)能力大小用適應(yīng)能力指數(shù)ACI(AdaptiveCapacityIndex)表示，計算公式為：式中：iACI為第i個評價單元的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力指數(shù)；ijx為第j個評價指標(biāo)第i個評價單元的標(biāo)準(zhǔn)化值；jw為第j個評價指標(biāo)的權(quán)重值。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力指數(shù)計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，參照文獻[19]的劃分原則，將衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力劃分為4類：即0.30ACI0.50為高適應(yīng)能力區(qū)，0.10ACI0.30為較高適應(yīng)能力區(qū)，-0.10ACI0.10為低適應(yīng)能力區(qū)，-0.30ACI-0.10為極低適應(yīng)能力區(qū)，計算結(jié)果和分類情況見表4。表4中的衡陽縣、衡南縣和祁東縣的適應(yīng)能力指數(shù)為負(fù)數(shù)，表示相對于研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力平均狀況而言，其適應(yīng)能力偏低。適應(yīng)能力指數(shù)越大，表示適應(yīng)性越強。從表4可知，衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力衡陽市區(qū)最高，其值為0.4584；衡南縣最低，為-0.2982。研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力具有明顯的空間分異，如此圖1。〔1〕衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力整體狀況較高，以適應(yīng)能力指數(shù)大于0的區(qū)域為主體?！?〕盆地中衡陽市區(qū)適應(yīng)能力最高，為高適應(yīng)能力區(qū)；南部的常寧市和耒陽市適應(yīng)能力次之，為較高適應(yīng)能力區(qū)；東北部的衡山縣和衡東縣為低適應(yīng)能力區(qū)，但其適應(yīng)能力指數(shù)仍都大于0?！?〕盆地中部〔除衡陽市區(qū)外〕和西部為極低適應(yīng)能力區(qū)，中部的衡南縣最低?！?〕衡陽盆地適應(yīng)能力分布規(guī)律為衡陽市區(qū)適應(yīng)能力最高，各縣域的適應(yīng)能力表現(xiàn)為盆地南部縣域適應(yīng)能力較高，東北部次之，中部和西部最低。4農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性驅(qū)動因子分析主成分載荷系數(shù)絕對值大小代表變量載荷信息的大小，正號表示變量與主成分作用方向一致，負(fù)號表示變量與主成分作用方向相反。因而，能夠用載荷系數(shù)絕對值相對較大的指標(biāo)代表該主成分。通過分析主成分載荷矩陣〔表3〕，找出影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要因子，辨別出各主成分的綜合意義，分析農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性主要驅(qū)動因子。4.1研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的四大驅(qū)動力衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性驅(qū)動力主要有4個方面?！?〕農(nóng)業(yè)投入和增長方式是衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的首要驅(qū)動力。第1主成分Z1在X13、X14、X15、X19、X21和X22等6個指標(biāo)上載荷值較大，這4個指標(biāo)分別表示人均耕地面積、人口密度、晚稻播種面積占稻谷播種面積比重、農(nóng)用化肥施用量、農(nóng)藥施用量和稻谷單產(chǎn)，可解釋為農(nóng)業(yè)投入和增長方式。Z1的特征值為10.3734，奉獻率為47.15%，居4個主成分之首，是首要驅(qū)動力?！?〕第2主成分Z2與X2、X4、X6和X9的相關(guān)程度較高，這4個指標(biāo)分別表示暴雨日數(shù)、7~9月干旱指數(shù)、T10℃積溫和森林覆蓋率。第2主成分可解釋為水熱配合狀況及水土保持條件，因此水熱配合狀況及水土保持條件是研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的第2驅(qū)動力。〔3〕平均降水量、4~6月降水比重和水庫水塘密度等3個指標(biāo)共同構(gòu)成第3主成分Z3，第3主成分可解釋為水資源條件，即水資源條件是研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的第3驅(qū)動力?！?〕第4主成分Z4在坡度15面積占總面積比重這個指標(biāo)上有較大的載荷，地形條件是第4大驅(qū)動力。4.2高適應(yīng)能力區(qū)，經(jīng)濟條件是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要驅(qū)動因子主成分?jǐn)?shù)值空間化到每個研究區(qū)域，計算區(qū)域驅(qū)動力得分值〔表5〕，進而確定區(qū)域適應(yīng)性的主要驅(qū)動力因子。高適應(yīng)能力區(qū)主要包括衡陽市區(qū)，適應(yīng)能力指數(shù)為0.4584，為研究區(qū)最大值。從表5可知，第1驅(qū)動力D1中的農(nóng)用化肥施用量、農(nóng)藥施用量和稻谷單產(chǎn)的驅(qū)動力得分值分別為0.190329、0.19806和0.199682，遠(yuǎn)大于衡陽盆地中的其他各個縣域，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要驅(qū)動因子。第2驅(qū)動力D2中的T10℃積溫的驅(qū)動力得分值為0.0648117，第4驅(qū)動力中的坡度15面積占總面積比重的驅(qū)動力得分值為0.06742792，均為研究區(qū)的最大值，是該區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的次要驅(qū)動因子。衡陽市屬于省轄市，是研究區(qū)的經(jīng)濟、政治和文化中心，社會經(jīng)濟發(fā)達。2018年，衡陽市轄區(qū)農(nóng)民人均純收入6937元，高于各縣域平均水平〔6321.7元〕，為衡陽盆地最高值；市轄區(qū)農(nóng)民恩格爾系數(shù)為39.5%，為研究區(qū)的最低值，各縣域平均為50.62%，根據(jù)聯(lián)合國的劃分標(biāo)準(zhǔn)，市轄區(qū)已到達相對富有水平，而各縣域處于溫飽狀態(tài)。市轄區(qū)稻谷單產(chǎn)達9633kghm-2，其他各縣域稻谷單產(chǎn)均在6300kghm-2下面。〔數(shù)據(jù)來源于衡陽市2018年統(tǒng)計年鑒〕。除此之外，衡陽市區(qū)位于盆地中部，地形較平坦，盆地的聚熱效應(yīng)使種植業(yè)所需的熱量條件和地形條件較優(yōu)越?？梢?，發(fā)達的經(jīng)濟條件是本區(qū)的主要驅(qū)動因子，優(yōu)越的熱量和地形條件是其次要驅(qū)動因子。以農(nóng)用化肥施用量和農(nóng)藥施用量作為主要驅(qū)動因子的衡陽市區(qū)，盡管當(dāng)前的適應(yīng)能力為本區(qū)最高，但農(nóng)藥化肥在提高單產(chǎn)的同時，環(huán)境污染不容忽視，不僅會在土壤中殘留，而且通過農(nóng)業(yè)水利設(shè)施和地表徑流造成水體污染，對環(huán)境造成危害，屬于不可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式。另外衡陽市區(qū)〔市郊區(qū)〕跟其他各縣域的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別，是以生產(chǎn)蔬菜和副食品為主的農(nóng)業(yè)，而各縣域農(nóng)業(yè)則屬于典型的稻作農(nóng)業(yè)。但是本研究為了研究區(qū)域的完好性把衡陽市區(qū)納入華而不實。衡陽市區(qū)的郊區(qū)農(nóng)業(yè)今后應(yīng)增加科技投入，控制污染，走可持續(xù)發(fā)展之路。4.3較高適應(yīng)能力區(qū)，水熱配合條件和灌溉設(shè)施是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要驅(qū)動因子較高適應(yīng)能力區(qū)主要包括常寧市和耒陽市等2個縣級市，適應(yīng)能力指數(shù)分別為0.1539和0.1340。從表5可知，常寧市和耒陽市的第2驅(qū)動力D2中的7~9月干旱指數(shù)得分值分別為0.0935001和0.0227717，居研究區(qū)第1位和第2位；第3驅(qū)動力D3中的4~6月降水比重的得分值和水庫水塘密度的驅(qū)動力得分值也均為研究區(qū)的前2位。可見水熱配合條件和灌溉設(shè)施是其主要驅(qū)動因子。常寧市和耒陽市位于衡陽盆地南部，水熱條件配合良好，常寧市農(nóng)業(yè)干旱頻率為研究區(qū)最小〔為55%〕，農(nóng)業(yè)洪澇以耒陽市頻率最低，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自發(fā)適應(yīng)能力高，穩(wěn)定性和恢復(fù)力較好。據(jù)常寧市和耒陽市2018年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，2018年常寧市共投入水利建設(shè)資金3028萬元，對梅埠橋、野馬、五龍山等13座水庫進行除險加固，整修山塘386處，完成渠道清淤1361km，全市糧食總產(chǎn)量41.16萬噸，同比增長6.4%。耒陽市2018年開工各類水利工程283處，投入資金5294萬元，完成土石方38.71萬m3；完成病險水庫除險加固28座；新增農(nóng)田有效灌溉面積3487hm2。隨著農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的改善，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的人為適應(yīng)能力將會進一步高，常寧市和耒陽市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力提升前景良好。由于本區(qū)適應(yīng)性主要驅(qū)動因子是良好的水熱配合條件和灌溉設(shè)施，可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆８鶕?jù)當(dāng)前趨勢，本區(qū)的適應(yīng)性呈良好發(fā)展，其適應(yīng)性將超過衡陽市區(qū)的市郊農(nóng)業(yè)水平。4.4低適應(yīng)能力區(qū)，人口規(guī)模和水土保持是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要驅(qū)動因子低適應(yīng)能力區(qū)主要包括衡山縣和衡東縣，適應(yīng)能力指數(shù)分別為0.0778和0.0178。第1驅(qū)動力D1中的人均耕地面積和人口密度的驅(qū)動力得分值，均以衡東縣最大，衡山縣次之；第2驅(qū)動力D2中的森林覆蓋率的驅(qū)動力得分值，衡山縣最大，衡東縣次之。能夠以為適度的人口規(guī)模和良好的水土保持條件是該區(qū)適應(yīng)性的主要驅(qū)動因子，人為適應(yīng)驅(qū)動因子為首要驅(qū)動因子，自發(fā)適應(yīng)驅(qū)動因子居于第2位。該區(qū)紫色土分布較少，森林覆蓋率較高，內(nèi)涵修養(yǎng)水土的自然條件較優(yōu)越，且水土保持工作較重視。例如，衡東縣對湘江一級支流洣水兩岸的水土保持特別重視，通過坡改梯、水保林建設(shè)和小型水利水保工程建設(shè)，2018年對水土流失較為嚴(yán)重的21.14km2的面積進行了治理，效果顯著。并于2018年作為全國第一批水土保持監(jiān)督執(zhí)法能力建設(shè)試點縣已經(jīng)通過國家驗收。衡山被列入了全國第二批水土保持監(jiān)督執(zhí)法能力建設(shè)試點縣。本區(qū)農(nóng)業(yè)增長較穩(wěn)定，例如在十一五時期，2006年到2018年，衡山縣農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值由16.08億元增長到24.09億元，增長49.8%；農(nóng)業(yè)增加值由10.12億元增長到16.45億元，增長62.5%；農(nóng)民人均純收入由4351元增長到7322元，增長68.3%。4.5極低適應(yīng)能力區(qū)，社會經(jīng)濟因子的驅(qū)動作用較小，熱量和地形條件是主要驅(qū)動因子極低適應(yīng)能力區(qū)主要包括衡南縣、衡陽縣和祁東縣，適應(yīng)能力指數(shù)分別為-0.2982、-0.1148和-0.1211，為研究區(qū)的最低值區(qū)。衡南縣、衡陽縣和祁東縣的第2驅(qū)動力D2中的T10℃積溫和第4驅(qū)動力中的坡度15面積占總面積比重的驅(qū)動力得分值均較高，僅次于高適應(yīng)能力區(qū)衡陽市區(qū)。本區(qū)缺乏第一位的驅(qū)動因子，主要的社會經(jīng)濟因子的驅(qū)動作用較小，熱量和地形條件是其主要驅(qū)動因子。本區(qū)是衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的脆弱中心，脆弱的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致該區(qū)的農(nóng)業(yè)敏感性和易損性較強。極低適應(yīng)能力區(qū)位于衡陽盆地中部〔衡陽市轄區(qū)除外〕和西部，一方面盆地中、西部地形較平坦，盆地的聚熱效應(yīng)使種植業(yè)所需的熱量條件和地形條件較優(yōu)越。另一方面盆地的聚熱效應(yīng)導(dǎo)致蒸發(fā)旺盛，蒸發(fā)量一般為降水量的2~3倍，成為衡陽盆地旱災(zāi)最嚴(yán)重的區(qū)域，衡陽盆地農(nóng)業(yè)干旱衡南縣頻率最高，達90%，衡陽縣以85%的頻率而位居第二。就洪澇災(zāi)禍而言，盆地中部及其河谷的匯流作用加劇了洪澇災(zāi)禍的發(fā)生，衡陽縣和祁東縣的湘江河谷洪澇發(fā)生頻率較大?？梢?，本區(qū)是旱澇災(zāi)禍易發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)。旱澇災(zāi)禍對農(nóng)作物的生長發(fā)育造成嚴(yán)重危害，并導(dǎo)致土地退化、生產(chǎn)力下降和病蟲害頻發(fā)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量下降，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的波動性和不穩(wěn)定性。衡陽市統(tǒng)計年鑒2018的數(shù)據(jù)顯示，衡陽縣的晚稻播種面積占稻谷播種面積的比重為衡陽盆地的最低值，為48.6%，頻發(fā)的水旱災(zāi)禍已經(jīng)制約了衡陽縣的晚稻生產(chǎn)。衡南縣的水田占耕地面積的比重最大，達90.7%，水田生態(tài)系統(tǒng)的主要作物水稻在分蘗和抽穗期對水分有強烈依靠性，晚稻恰遇夏秋頻發(fā)的干旱，表現(xiàn)出強烈的脆弱性，農(nóng)業(yè)效益低，恩格爾系數(shù)為研究區(qū)的最大值，為56.2%。衡陽盆地中部縣域因其農(nóng)業(yè)效益低，致使農(nóng)戶的兼業(yè)和非農(nóng)活動普遍，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)性投資少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)粗放，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問題突出，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性低。5結(jié)論與討論5.1結(jié)論(1)本文以衡陽盆地為例采用主成分分析法對南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力進行了定量評價。結(jié)果表示清楚研究區(qū)適應(yīng)能力以衡陽市區(qū)最高，適應(yīng)能力指數(shù)為0.4584；南部的常寧市和耒陽市適應(yīng)能力較高；中部的衡南縣、衡陽縣和西部的祁東縣為研究區(qū)的極低適應(yīng)能力區(qū)。研究區(qū)適應(yīng)能力的分布規(guī)律：衡陽市區(qū)的適應(yīng)能力最高，各縣域的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力基本呈現(xiàn)出盆地中部低、四周高，南部高于北部，東部高于西部的分布規(guī)律。衡陽市區(qū)〔市郊農(nóng)業(yè)〕的高適應(yīng)能力源于主要驅(qū)動因子農(nóng)藥和化肥施用量，其高適應(yīng)能力具有不可持續(xù)性。今后衡陽市郊農(nóng)業(yè)應(yīng)增加農(nóng)業(yè)科技投入，逐步變農(nóng)藥化肥的環(huán)境惡化型石油農(nóng)業(yè)為科技和固定資產(chǎn)投入型的綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的市郊農(nóng)業(yè)。而研究區(qū)南部的常寧市和耒陽市盡管屬于較高適應(yīng)能力區(qū)，因其良好的水熱配合條件和灌溉設(shè)施，其適應(yīng)能力的提升潛力較大，屬于可持續(xù)發(fā)展方式。根據(jù)當(dāng)前趨勢，其適應(yīng)能力將超過衡陽市區(qū)〔市郊農(nóng)業(yè)〕。常寧市和耒陽市今后應(yīng)以其良好的水熱條件和灌溉設(shè)施為契機，優(yōu)化農(nóng)業(yè)構(gòu)造，提高農(nóng)業(yè)的比擬效益。(2)研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性有4大驅(qū)動力，農(nóng)業(yè)投入和增長方式是衡陽盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的首要驅(qū)動力，水熱配合狀況及水土保持條件是研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的第2驅(qū)動力，水資源條件是研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的第3驅(qū)動力，地形條件是第4驅(qū)動力。不同適應(yīng)能力區(qū)驅(qū)動因子各異，高適應(yīng)能力區(qū)，經(jīng)濟條件是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要驅(qū)動因子，華而不實的化肥農(nóng)藥施用量作為主要驅(qū)動因子，帶來的高適應(yīng)能力是短暫的，具有不可持續(xù)性。水熱配合條件和灌溉設(shè)施是較高適應(yīng)能力區(qū)的主要驅(qū)動因子。人口規(guī)模和水土保持是低適應(yīng)能力區(qū)的主要驅(qū)動因子。低適應(yīng)能力區(qū)的衡山縣應(yīng)大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)生態(tài)有機稻和席草等特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，衡東縣應(yīng)積極采用良種等農(nóng)業(yè)科技，做大做強國家級商品糧基地，改善農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性。極低適應(yīng)能力區(qū)缺乏第一位的驅(qū)動因子，主要的社會經(jīng)濟因子的驅(qū)動作用較小，熱量和地形條件是極低適應(yīng)能力區(qū)的主要驅(qū)動因子。極低適應(yīng)能力區(qū)的祁東縣今后應(yīng)充分利用優(yōu)越的熱量條件大力發(fā)展和扶持黃花、香芋等特色優(yōu)勢農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)收入；衡陽縣作為全國的糧食生產(chǎn)和油料生產(chǎn)大縣，應(yīng)多渠道進行水利設(shè)施建設(shè)和加大固定資產(chǎn)投入，提高社會經(jīng)濟因子的驅(qū)動作用；衡南縣應(yīng)發(fā)揚水田連片優(yōu)勢，建設(shè)排灌渠系和機耕道，發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻的規(guī)模化生產(chǎn)和機械化耕作，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，降低水旱災(zāi)禍風(fēng)險，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性?！?〕從驅(qū)動力和適應(yīng)性類型來看，首要驅(qū)動力主要具體表現(xiàn)出為社會經(jīng)濟因子的驅(qū)動作用，奉獻率達47.15%，第2和第4驅(qū)動力主要表現(xiàn)為自然環(huán)境因子的作用，第3驅(qū)動力則是社會因子和自然環(huán)境因子的綜合作用?？傮w來看，社會經(jīng)濟條件是研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性的主要驅(qū)動力。從不同的適應(yīng)能力區(qū)來看，經(jīng)濟條件是高適應(yīng)能力區(qū)的主要驅(qū)動因子；較高適應(yīng)能力區(qū)和低適應(yīng)能力區(qū)的主要驅(qū)動因子既有社會因子，也有自然環(huán)境因子；極低適應(yīng)能力區(qū)的主要驅(qū)動因子主要表現(xiàn)為自然環(huán)境因子。研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性驅(qū)動因子以社會經(jīng)濟因素為主。5.2討論(1)南方丘陵區(qū)的生態(tài)脆弱性研究成果較多，但適應(yīng)性的研究尚少。本文采用主成分分析法所得的結(jié)論較客觀，適應(yīng)能力評價結(jié)果和適應(yīng)性驅(qū)動因子分析的結(jié)論與實際情況基本相符，具有一定的可信度。今后應(yīng)從不同的研究視角、采用不同的研究方式方法對研究區(qū)的適應(yīng)性進行更全面、深切進入的研究。(2)研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力的首要驅(qū)動力和高適應(yīng)能力區(qū)〔衡陽市區(qū)的市郊農(nóng)業(yè)〕的主要驅(qū)動因子都包含農(nóng)用化肥施用量和農(nóng)藥施用量，以這些因子作為適應(yīng)性驅(qū)動因子會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，其發(fā)展具有不可持續(xù)性。今后應(yīng)該增加科技投入和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，走可持續(xù)發(fā)展之路。在今后的研究中要加強適應(yīng)性評價模型的研究，加強適應(yīng)性驅(qū)動力的綜合效果分析，科學(xué)辨析各驅(qū)動因子對不同區(qū)域適應(yīng)性的驅(qū)動程度和驅(qū)動潛力，加強適應(yīng)性管理形式和適應(yīng)性策略的研究。致謝：感謝衡陽師范學(xué)院譚家杰博士和2018級GIS專業(yè)覃俊同學(xué)對本文的數(shù)據(jù)和圖像處理給予的指導(dǎo)。以下為參考文獻：[1]溫騰，徐德琳，徐馳，趙德華，冷