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随着世界范围内人口膨胀、干旱和水资源短缺、生态退化的加剧,旱灾发生和成灾比率、造成的影响与损失均在大幅度增加,防范旱灾风险,减轻旱灾损失,保障食物安全和生态良性循环,建立具有恢复能力的农业旱灾系统,已成为科学界、各国政府和广大农民共同关注的焦点。干旱和水资源短缺对我国这样一个拥有13.96亿人口,以农业为基础,正在向工业化、城镇化发展过程中的大国,制约作用日益凸显,尤其是在华北粮食主产区,干旱、旱灾及其诱发的生态环境问题在世界上都十分典型。认识该区域干旱和旱灾发生的本质、驱动力及其过程,以及基于区域农业系统特点和基础,建立适应干旱、具有恢复力的农业系统,是进行旱灾防灾减灾决策、采取适当的应对和适应措施的前提。
本文选取了地处华北粮食主产区、粮食生产基地县集中分布、水资源开发利用程度高,并且兼具山地、丘陵、平原农业生态类型区的河北省邢台市为研究区域,进行了农业旱灾系统恢复及其驱动影响因素的初步研究。对国内外有关恢复性的研究成果进行了回顾和综述,在已有认识和研究进展的基础上,探讨了农业旱灾系统恢复力定义、恢复构成、特征、时空尺度、驱动因素、决策层次与驱动的关系等基本问题。通过对邢台市各区农业经营情况的实地调查,选择了影响该区域农业系统恢复能力的评价指标,采用层次分析法确定了指标权重,构建了基于县域尺度的恢复力评价指标体系和综合评价模型。对邢台市特大干旱年1989年、严重干旱年1997年及其灾后年1990和1998年县域农业旱灾系统恢复力进行了综合评价。根据评价结果进行了恢复力指数分级,应用GIS表达了恢复力指数的等级分布范围。基于DPSIR概念模型构建了农业旱灾系统恢复驱动机制分析框架,确定了农业旱灾系统恢复力的核心驱动因子,采用归纳法与演绎法,对驱动影响因素进行了分析,构建了驱动优化概念模型。对区域特征进行了分析,提出了以驱动优化为主旨的农业旱灾系统分区恢复模式。研究得出初步认识和结论如下:
(1)农业旱灾系统的恢复力是指农业系统承受干旱的弹性强度,及其从干旱打击中恢复的能力,在自然、人类和社会经济领域均存在弹性限度。
(2)农业旱灾系统恢复是灾后的一种动态过程量,其开放性决定了对旱情和灾害结果影响要素的多元性;动态性和非线性决定了系统恢复过程的复杂性、要素或子系统相互影响的多层次相互交叉性和系统反馈性。
(3)不同时空尺度下,农业旱灾系统恢复的侧重点和具体内容存在显著差异,恢复行为过程所产生的反馈结果具有相互交叉作用。不同的决策层次,面对不同的驱动因素,对旱情所能做出的应对响应方式也有所不同。干旱发生时,在农户层次上,旱地作物的灾情与作物耐旱品种选择和农艺管理有直接关系;在地方层次上,可利用水资源量有限的情况下,水浇地灾情程度则与农户水的竞争能力、灌溉能力有关;国家层次的农业政策、投入导向对农业的影响在区域水平上会得到明显体现。
(4)农业旱灾系统恢复力综合评价体系包含了17个指标因子,构建了综合评价模型,对邢台市各行政区1989、1997、1990、1998年的恢复力进行综合评价,分析结果表明:在以年为尺度的短期时间内,各县域灾后年的恢复力大于旱灾当年,邢台市整体的恢复能力有所提高的;应用GIS表达了恢复力指数等级分布范围,指出邢台市中部地区的旱灾应对和恢复能力最高,东部地区次之,西部地区的恢复能力最低。
(5)指出农业旱灾系统恢复的核心驱动因子为人类、自然资源和社会经济,三者在恢复过程中分别起了不同的驱动作用。人具有能动意识,能够主动认识干旱,学习并采用先进的农业科学技术应用于农业经营的主体。气候资源影响着农业种植结构和农作物生长情况,水资源数量和质量制约着灌溉,耕地数量和质量决定着农作物的产量。社会经济结构和发展程度影响着水资源的开发利用强度和能力,间接影响着农业对水资源的利用,影响着旱情与灾情。
(6)构建了驱动优化概念模型,指出农业旱灾系统恢复过程中主要为人与自然之间的辩证关系,恢复力的高低决定于社会投入量和自然投入量的配比状态,在农业旱灾系统恢复过程中应用驱动优化模型,使自然投入和社会投入量处于社会可接受的范围内,从而保证恢复力的可实现性。
(7)针对三区分别提出了相应的农业旱灾系统恢复模式,指出西部地区应采取立体农业与生态修复相结合的恢复模式;中部地区应采取产业化农业与生态修复相结合的恢复模式;东部地区应采取资源节约型生态农业与生态修复相结合的恢复模式。对政府及相关利益主体进行农业旱灾系统恢复和降低农业旱灾风险具有重要的指导意义。