多尺度耕地供需動(dòng)態(tài)平衡預(yù)警體系構(gòu)建

多尺度耕地供需動(dòng)態(tài)平衡預(yù)警體系構(gòu)建

許多專家就耕地供應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡及其評(píng)價(jià)進(jìn)行了有益的討論和研究，但研究是獨(dú)立的。對(duì)耕地供水量和評(píng)價(jià)的系統(tǒng)全面分析不足，尤其是缺乏平衡變量及其功能的分析。本文在系統(tǒng)討論和典型概括耕地供需動(dòng)態(tài)平衡特征和分析耕地供需平衡變化驅(qū)動(dòng)因子的基礎(chǔ)上,提出了多尺度概念下耕地供需動(dòng)態(tài)平衡體系。1耕地供需動(dòng)態(tài)平衡的概念耕地是由生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)中介及人類勞動(dòng)過(guò)程耦合而成的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的重要產(chǎn)出主要有以下兩方面:①經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出,主要用經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,如耕地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、耕地主要農(nóng)產(chǎn)品糧食產(chǎn)量等來(lái)描述;②生態(tài)產(chǎn)出,主要表現(xiàn)為耕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能效用,可用生態(tài)量來(lái)表示,如可采用能表征耕地生態(tài)服務(wù)功能大小或強(qiáng)弱的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)以及能表示耕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性(狀態(tài))的耕地土壤流失量和能反映耕地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能大小的綠當(dāng)量來(lái)表示。綠當(dāng)量是衡量單位面積森林和其他綠色植被生態(tài)環(huán)境功能強(qiáng)弱的量化值,耕地綠當(dāng)量為耕地的具有和森林基本相同的生態(tài)功能當(dāng)量,即耕地的綠當(dāng)量相對(duì)于等大森林面積的綠當(dāng)量的比率,也就是耕地單位面積的具有和森林基本相同的生態(tài)功能量,可表示單位面積耕地的生態(tài)產(chǎn)出水平。因此,耕地供需動(dòng)態(tài)平衡實(shí)質(zhì)上是指耕地經(jīng)濟(jì)量和生態(tài)量的供需動(dòng)態(tài)平衡。無(wú)論是耕地經(jīng)濟(jì)量供需動(dòng)態(tài)平衡,還是耕地生態(tài)量供需動(dòng)態(tài)平衡,一定條件下都表現(xiàn)出總量平衡、均量平衡、質(zhì)量平衡、時(shí)間平衡和區(qū)域平衡的特征(圖1),因此,可用多尺度(多標(biāo)準(zhǔn)),包括經(jīng)濟(jì)尺度、生態(tài)尺度、總量尺度、均量尺度、質(zhì)量尺度、時(shí)間尺度和區(qū)域尺度來(lái)描述。同時(shí),它也是一個(gè)相對(duì)平衡的概念,與一定的科技發(fā)展水平、消費(fèi)水平、空間范圍大小、人口規(guī)模等自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)相對(duì)應(yīng),因此,用不同的總量、質(zhì)量、均量等不同水準(zhǔn)的尺度來(lái)衡量其平衡狀態(tài)是不一樣的。由于耕地供需動(dòng)態(tài)平衡總是針對(duì)與一定行政等級(jí)相對(duì)應(yīng)的空間尺度下的區(qū)域而言的,因此,本文重點(diǎn)討論各空間尺度下區(qū)域的總量平衡、質(zhì)量平衡、均量平衡、時(shí)間平衡和區(qū)域平衡(圖2)。耕地供需動(dòng)態(tài)平衡是針對(duì)其變化、發(fā)展而言的,耕地的供給和需求在多變量的綜合作用下是隨時(shí)間變化而發(fā)展的,若耕地供給變化速率和耕地需求變化速率相等,則耕地的供需保持平衡狀態(tài)。如果耕地供給變化速率與耕地需求變化速率不相等,則原有的平衡被打破,需要采取措施,尋找途徑去建立新的平衡。對(duì)于這個(gè)綜合平衡目標(biāo),也需要綜合運(yùn)用多種手段,通過(guò)多種途徑采取多種行動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2化方向的因子耕地供需平衡變化取決于以下兩個(gè)方面:①耕地供給變化(耕地農(nóng)產(chǎn)品供給變化和耕地生態(tài)服務(wù)功能供給變化);②耕地需求變化(耕地農(nóng)產(chǎn)品需求變化和耕地生態(tài)服務(wù)功能需求變化)。影響耕地供需平衡變化的因素很多,可概括為自然驅(qū)動(dòng)(作用)因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素(包括既具有自然屬性又具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性的人口驅(qū)動(dòng)因素)。按變化驅(qū)動(dòng)作用過(guò)程(變化發(fā)展階段),可將驅(qū)動(dòng)因子劃分為預(yù)兆量(omen)和行動(dòng)量或作用量(action),驅(qū)動(dòng)因子綜合作用的結(jié)果用結(jié)果量(result)表示。預(yù)兆量可預(yù)示變化及(引起變化的行動(dòng))發(fā)生的可能性、可能變化(行動(dòng))的程度及變化(行動(dòng))的方向(增減),應(yīng)盡可能地選擇能穩(wěn)定準(zhǔn)確指示變化發(fā)生及變化方向的因子,也就是具有顯著先驗(yàn)性特征的指標(biāo)來(lái)作為預(yù)兆量,即與導(dǎo)致變化的行動(dòng)(作用)以及最終結(jié)果耕地供需平衡變化之間關(guān)聯(lián)度及靈敏度(彈性)大的因子。一個(gè)預(yù)兆量可能預(yù)示著多個(gè)行動(dòng)或多方面變化的發(fā)生,多個(gè)預(yù)兆量也可能預(yù)示著一個(gè)行動(dòng)或一個(gè)方面的變化。預(yù)兆量多為狀態(tài)水平量,包括絕對(duì)量和相對(duì)量(人均量、地均(單位面積)量及比重)。行動(dòng)量(作用量)直接表示導(dǎo)致變化的作用(強(qiáng)度)大小和方向(增減),為直接影響(作用)量,可區(qū)分出自然作用量和人為行動(dòng)(作用)量(社會(huì)經(jīng)濟(jì)作用量)。同樣,一個(gè)行動(dòng)量可能導(dǎo)致多方面的變化發(fā)生,多個(gè)行動(dòng)量可能綜合作用產(chǎn)生一個(gè)方面的變化結(jié)果。行動(dòng)量(作用量)多采用變差、變率等反映作用強(qiáng)度的相對(duì)量;結(jié)果量表示各種驅(qū)動(dòng)因子綜合作用的結(jié)果,包括耕地質(zhì)量、耕地?cái)?shù)量、耕地單產(chǎn)水平、耕地復(fù)種指數(shù)以及耕地農(nóng)產(chǎn)品總產(chǎn)量等反映耕地農(nóng)產(chǎn)品供給能力的變化結(jié)果和包括人口規(guī)模、耕地農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)水平等反映耕地農(nóng)產(chǎn)品需求的變化結(jié)果,可采用變化量和變化率等指標(biāo)來(lái)表示。自然驅(qū)動(dòng)(作用)因素包括變化的基礎(chǔ)和前提(預(yù)兆量)以及自然作用量。自然因素的狀態(tài)水平,如氣溫、降水、地形等自然預(yù)兆量,預(yù)示著(孕育著)變化和可能發(fā)生作用的強(qiáng)度和方向(正向或負(fù)向作用,有利或不利影響)以及自然作用量,如溫差及變率、降水變差及變率以及自然災(zāi)害作用等,反映自然因素作用的強(qiáng)度及方向。社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)(作用)因素同樣也包括變化的基礎(chǔ)和前提的預(yù)兆量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)行動(dòng)(作用)量,可分為消費(fèi)需求、政策影響(人口政策、價(jià)格政策、糧食安全政策等)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(產(chǎn)業(yè)發(fā)展、城市建設(shè)發(fā)展以及發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面作用污染等)等驅(qū)動(dòng)因子,可用人均投入、人均糧食水平、城市化水平、糧價(jià)、耕地征用價(jià)、耕地出讓價(jià)、糧食自給率、人均工業(yè)總產(chǎn)值、單位面積農(nóng)業(yè)投入(包括單位面積資金投入、勞力投入、有機(jī)肥投入)等一系列指標(biāo)來(lái)表示。值得注意的是,改變農(nóng)業(yè)投入行動(dòng)量中包括增加耕地面積、提高耕地質(zhì)量的工程(作用)因子,如改造中低產(chǎn)田、農(nóng)地整理、居民點(diǎn)整理、廢棄地復(fù)墾、后備資源開發(fā)利用等、污染治理等,可用工程涉及面積及比重、單位面積資金投入量及變化率和單位面積勞力投入量及變化率等指標(biāo)來(lái)反映。3多階段動(dòng)態(tài)平衡評(píng)價(jià)體系的重要組成部分3.1豐富耕地警情及警示值無(wú)論預(yù)警還是報(bào)警,首先要確定指示警情出現(xiàn)的指標(biāo)。對(duì)于耕地供需動(dòng)態(tài)平衡預(yù)警而言,重要的是要確定能指示失衡狀態(tài)、變化異常、變化超常等各層的警示指標(biāo)及警示值。如以耕地的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出量與耕地農(nóng)產(chǎn)品的需求量之差為最終層警示指標(biāo),差值為負(fù),則指明警情出現(xiàn),其絕對(duì)值越大,表明失衡越嚴(yán)重。警示值的確定應(yīng)與衡量警情(失衡)的尺度及警度相對(duì)應(yīng),警戒級(jí)數(shù)越小,表明耕地供需失衡狀況越嚴(yán)重,恢復(fù)平衡難度越大。各層警示值的確定還有待于結(jié)合區(qū)域的具體情況,針對(duì)不同的失衡衡量尺度和警度分析確定。3.2動(dòng)態(tài)平衡分析方法耕地供需狀態(tài)變化的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)可在預(yù)兆量、行動(dòng)量和結(jié)果量3個(gè)層面上實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)全面把握耕地供需狀態(tài),應(yīng)在這3個(gè)層面上對(duì)所有影響因素及其結(jié)果進(jìn)行定期、定點(diǎn)或隨機(jī)的觀測(cè)、診斷、分析與評(píng)價(jià),及時(shí)把握各類變量各種特征的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)和規(guī)律,為實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警、及時(shí)報(bào)警和有效排警、保障耕地供需動(dòng)態(tài)平衡提供科學(xué)依據(jù)。對(duì)行動(dòng)量中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素變化監(jiān)測(cè),特別是改造工程及用地用途變更工程,要以項(xiàng)目申報(bào)、審批和用途變更登記等制度的實(shí)施為基礎(chǔ)。需特別指出的是,對(duì)耕地供需狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是對(duì)耕地質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。3.3耕地供需動(dòng)態(tài)預(yù)警機(jī)制在預(yù)兆量、行動(dòng)量、結(jié)果量的變化監(jiān)測(cè)或變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上,可參照與一定尺度和警度相對(duì)應(yīng)的警示值對(duì)各因子的狀態(tài)水平進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)異常(警情),如在耕地質(zhì)量、耕地面積、農(nóng)作物單產(chǎn)水平及復(fù)種指數(shù)、人口規(guī)模和農(nóng)產(chǎn)品人均消費(fèi)水平等的變化監(jiān)測(cè)或變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用最新的數(shù)據(jù)求得耕地農(nóng)產(chǎn)品的總產(chǎn)量和耕地農(nóng)產(chǎn)品的總需求量,通過(guò)比較這兩個(gè)警示指標(biāo)量發(fā)現(xiàn)警情。若總產(chǎn)量小于總需求量,則指示警情出現(xiàn),表明耕地供需狀態(tài)出現(xiàn)失衡,這是耕地供需動(dòng)態(tài)平衡預(yù)警體系的最終警示指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)警情后,需通過(guò)明確警情和警度來(lái)分析其具體的失衡特征和程度;若總產(chǎn)量大于或等于總需求量,則總體上耕地供需呈現(xiàn)平衡狀態(tài)或自給有余。3.4動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)土壤溫度分析,進(jìn)一步明確耕地供需平衡狀態(tài)特征通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)耕地農(nóng)產(chǎn)品的總產(chǎn)量與總需求量之差的診斷發(fā)現(xiàn),耕地供需失衡后,可進(jìn)一步通過(guò)耕地總量、質(zhì)量、均量、時(shí)間等的失衡分析,來(lái)明確耕地供需失衡狀態(tài)(包括失衡程度)的主要特征。其主要分析過(guò)程見圖4。至于一定條件下的耕地失衡系列警示量ρ、τ、ε、δ、α、β、σ、ω等的確定,需結(jié)合具體區(qū)域的具體條件,并參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研究成果來(lái)綜合考慮。當(dāng)區(qū)域內(nèi)耕地農(nóng)產(chǎn)品的總產(chǎn)量與總需求量呈現(xiàn)平衡或自給有余狀態(tài)時(shí),同樣可參照失衡分析過(guò)程進(jìn)行耕地總量、質(zhì)量、均量和時(shí)間等的平衡分析,進(jìn)一步明確耕地供需平衡狀態(tài)主要特征,特別是變化超常或變化異常等特征。雖然警示指標(biāo)計(jì)算過(guò)程相同,但參照比較的警示值如ρ、τ、ε、δ、α、β、σ、ω等在平衡分析時(shí),則具有不同的含義,即為一定條件下耕地總量平衡、質(zhì)量平衡、均量平衡、時(shí)間平衡時(shí)出現(xiàn)超常或異常變化的警示值,也可考慮設(shè)置與不同警示度相對(duì)應(yīng)的系列值。此時(shí),平衡狀態(tài)還呈現(xiàn)出耕地產(chǎn)量增加的速度大于或等于耕地需求量增加的速度,或耕地產(chǎn)量減少的速度小于耕地需求量減少的速度的特征。至于其他量,反映警情的嚴(yán)重程度(警度)同樣可參照相應(yīng)的警示值來(lái)進(jìn)行比較分析確定。3.5調(diào)查問(wèn)卷的主要結(jié)果在監(jiān)測(cè)(預(yù)測(cè))不同層面變化驅(qū)動(dòng)因子量、變化結(jié)果量的基礎(chǔ)上,診斷發(fā)現(xiàn)預(yù)報(bào)相應(yīng)層面的警情后,幾乎都可向上尋找產(chǎn)生警情的根源(警源),重點(diǎn)進(jìn)行警源的強(qiáng)度分析和警源(驅(qū)動(dòng)因子)與耕地供需平衡變化的彈性分析,即耕地供需平衡變化對(duì)驅(qū)動(dòng)因子變化的敏感程度分析以及驅(qū)動(dòng)因子的主導(dǎo)因子、關(guān)聯(lián)度分析。在警源分析中,要重點(diǎn)抓住引起耕地變化的行動(dòng)工程進(jìn)行具體深入的分析,如改造中低產(chǎn)田、采取恰當(dāng)?shù)母乩梅绞綄?huì)提高耕地的質(zhì)量,而采取不恰當(dāng)?shù)母乩梅绞?、自然?zāi)害損毀和工業(yè)“三廢”污染將會(huì)降低耕地的質(zhì)量;非農(nóng)業(yè)建設(shè)占用、自然災(zāi)害損毀會(huì)導(dǎo)致耕地減少,廢棄地復(fù)墾、土地整理和后備資源開發(fā)將會(huì)使耕地增加,而農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整既可使耕地減少,也可使耕地增加;對(duì)農(nóng)產(chǎn)品播面單產(chǎn)水平變化而言,擴(kuò)大農(nóng)業(yè)投入、應(yīng)用新成果、新技術(shù)以及合適的利用方式將會(huì)提高單產(chǎn)水平,而采取不恰當(dāng)?shù)睦梅绞揭约笆艿阶匀粸?zāi)害的影響或自然條件變壞將會(huì)降低單產(chǎn)水平;自然因素、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件的變化都會(huì)影響復(fù)種指數(shù);人口規(guī)模的變化主要反映在自然增減變化和機(jī)械增減變化,受國(guó)家政策和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)等影響較大;技術(shù)的進(jìn)步、觀念的更新等直接影響農(nóng)產(chǎn)品人均消費(fèi)水平等。3.6耕地供需平衡根據(jù)上述系列分析,首先在尺度i區(qū)內(nèi)采取一系列有效的措施來(lái)排警(區(qū)內(nèi)平衡),主要包括控制耕