發布時間：2020-02-05所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:農業旱災脆弱性評價和診斷是科學防范農業旱災風險的關鍵，在區域農業旱災風險調控實踐中具有重要作用。為定量評價區域農業旱災脆弱性強弱程度、識別影響其強度變化的主要指標，通過改進差異度系數的計算方法，建立了基于灰色關聯度和聯系數耦合的區域農
摘要:農業旱災脆弱性評價和診斷是科學防范農業旱災風險的關鍵，在區域農業旱災風險調控實踐中具有重要作用。為定量評價區域農業旱災脆弱性強弱程度、識別影響其強度變化的主要指標，通過改進差異度系數的計算方法，建立了基于灰色關聯度和聯系數耦合的區域農業旱災脆弱性評價模型，對區域農業旱災脆弱性進行動態評估，并根據此模型提出了基于五元減法集對勢的區域農業旱災脆弱性診斷方法，用以識別影響脆弱性的主要指標。在蚌埠市的應用結果表明:蚌埠市農業旱災脆弱性評價等級從2001-2003年的超3級水平改善到2004-2010年的3級水平，農業旱災脆弱性呈減弱趨勢，農業系統對干旱災害的承受能力呈逐年提升趨勢;通過診斷模型識別出影響蚌埠市農業旱災脆弱性的主要指標有農民人均GDP、單位耕地面積農機動力、農業萬元GDP用水量和單位農業增加值耗水量，其中單位農業增加值耗水量與農業旱災脆弱性的相關性最大。這些結果可為區域農業旱災風險調控提供科學依據，對促進農業旱災風險定量研究具有重要意義。
關鍵詞:農業旱災風險;旱災脆弱性;差異度系數;灰色關聯度;聯系數;五元減法集對勢;評價;診斷
干旱是指某一地理區域的降水、徑流或土壤含水量等水循環過程中天然水源持續低于長期平均值，導致河流、湖泊、土壤或地下含水層缺水的自然現象[1]。干旱發展到一定程度后造成供水水源匱乏，并對作物和植被正常生長、人類正常生活生產、生態環境正常功能造成不利影響的事件稱為干旱災害(旱災)[2]。農業是中國國民經濟的重要基礎，然而，因其自身的弱質性、高風險性及應對自然災害能力的有限性[3]，使其成為受干旱影響最為嚴重的一類承災體。農業旱災是指在作物生長過程中，由于得不到適時或適量的水分供應而造成作物水分虧缺，并最終導致作物減產甚至絕收的現象[4]。根據自然災害風險系統理論，農業旱災風險系統是由孕災環境差異性、致災因子危險性、承災體脆弱性和防災減災能力四個子系統相作用構成的典型復雜系統[1，5]，其中農業旱災脆弱性是指農業生產敏感于或易于遭受干旱威脅并形成損失的性質和狀態[6]，可反映承災體的承災能力，脆弱性與承災能力呈負相關關系。Wilhite[7]在《農業旱災影響與脆弱性評估指南》中指出，在整個干旱災害周期中通過科學合理的手段降低承災體脆弱性對減少災損意義重大。因此，開展農業旱災脆弱性研究對推動區域農業旱災風險定量評估和調控具有重要意義。
1990年以來，國內外學者對農業旱災脆弱性展開了大量研究[8-10]。目前，農業旱災脆弱性的評價方法主要有模糊綜合評價[11]、集對分析[12]、云相似度[13]、主成分分析[14]和信息擴散[15]等。其中，在運用集對分析進行綜合評價時，差異度系數I的計算方法是影響其處理不確定性問題的關鍵。李陶等[16]利用灰色系統理論中灰色關聯度的理念計算I，但是在實際計算過程[16-18]中發現用灰色關聯方法計算得到的I可能導致最終的評價結果出現相反的情況，為此本文耦合灰色關聯度和聯系數進一步研究改進的差異度系數計算方法。此外，當前農業旱災脆弱性診斷取得了許多有價值的研究成果，代表性的研究包括:王靜愛等[19]構建了農業旱災承災體脆弱性診斷指標體系，商彥蕊等[20]運用農業旱災脆弱性與災害風險相結合的方法分析了影響農業旱災脆弱性的主要因素、提供了一種脆弱性診斷的思路，阿拉騰圖婭等[21]采用數理統計、GIS空間疊加分析方法對旱災風險類型與等級開展了診斷性評價。從當前研究成果看，運用單一評價方法對農業旱災脆弱性的評價存在明顯不足，應用多種智能方法對旱災脆弱性進行耦合評價已成為一種重要趨勢。同時，針對農業旱災脆弱性開展診斷識別的定量研究方法仍不夠成熟，亟需深入探索。為此，本文基于灰色關聯度和聯系數耦合的方法，建立區域農業旱災脆弱性評價模型，提出基于五元減法集對勢的脆弱性診斷模型，識別出對區域農業旱災脆弱性影響較大的指標，并在安徽省蚌埠市進行實證研究，為實現區域農業旱災風險定量評估與調控奠定基礎，為制定有效的區域農業旱災風險調控措施提供科學依據。
1區域農業旱災脆弱性評價和診斷模型的建立
1.1評價與診斷指標體系的建立及權重的計算
在對農業旱災脆弱性評價與診斷的內涵進行綜合分析的基礎上，依據全面性、層次性、適用性及可操作性原則[22-23]，按照與區域農業旱災脆弱性相關的影響因素，將區域農業旱災脆弱性評價系統分為解承災體的暴露子系統(E)、災損敏感性子系統(V)、防災減災能力子系統(A)3個子系統以及屬于這些子系統下多項指標的區域農業旱災脆弱性評價與診斷指標體系。由這3個子系統及其評價指標構成的區域農業旱災脆弱性評價指標體系，可描述為{x(k，j)k=1，2，3;j=1，2，…，nk}，其中x(k，j)為某一被評價年份旱災脆弱性第k子系統中的第j個評價指標，nk為第k個子系統中的指標數量，k=1、2、3分別表示承災體的暴露、災損敏感性和防災減災能力子系統，評價系統指標總數n=n1+n2+n3。運用基于加速遺傳算法的層次分析法(AGA-AHP)[24]求各子系統及各項指標的權重{wjj=1，2，…，n}，其中wj為第j個指標的權重，根據計算的權重值確定評價指標體系。
2在蚌埠市農業旱災脆弱性評價和診斷中的應用分析
蚌埠市農業旱災系統脆弱性評價指標體系及相應指標權重，如表1所示[13，25]。
搜集整理蚌埠市2001-2010年的統計數據[35]，為便于說明、以偶數年為例進行部分結果展示，由式(1)～式(3)計算ξba、ξbc，結果如表2所示。
將表2與式(4)相結合計算rba、rbc，歸一化后得r'ba=0.4849、r'bc=0.5151，由式(5)得相應各年份評價樣本與等級之間的聯系數值，如表3所示。
為進一步診斷蚌埠市農業旱災脆弱性程度變弱的主要原因，對2001-2010年的具體指標進行分析，診斷識別出影響蚌埠市農業旱災脆弱性變弱的主要指標。由文獻[31]、式(10)計算2001-2010年各指標聯系數的五元減法集對勢，通過五元減法集對勢診斷識別出影響蚌埠市農業旱災脆弱性的主要指標，選取聯系數的五元減法集對勢2001-2010年中變化較大的指標，具體結果如圖1所示，而聯系數的五元減法集對勢在2001-2010年中都在一個較小范圍內波動的指標，因其參考價值不大，未被一一列出。
從圖1可看出:這4項指標的整體趨勢都是往減法集對勢增加的方向、也就是降低脆弱性的方向發展，這與蚌埠市農業旱災脆弱性評價的區域整體改善結果是一致的，說明這4項指標與蚌埠市農業旱災脆弱性有較強的相關性。A1指標“農民人均GDP”在2001-2003年處于反勢，2004年之后逐漸變為偏反勢最終處在均勢的狀態，其診斷結果呈逐年向好趨勢，在時間尺度上，農民人均GDP向著有利于降低蚌埠市農業旱災脆弱性的方向發展;V2指標“農業萬元GDP用水量”在2001-2003年處于均勢，之后在偏同勢與均勢之間波動，說明該指標同時受節水水平和天然來水的影響，對于蚌埠市農業旱災脆弱性的影響具有波動性;V5指標“單位農業增加值耗水量”在2001-2003年處于反勢，2003年之后逐漸處于均勢，并有往偏同勢發展的趨勢，評價等級由2001-2003年的超3級狀態變為2004年的3級，且評價等級呈逐年緩慢改善的趨勢，說明此指標是引起蚌埠市農業旱災脆弱性評價結果向好的主要因素;A7指標“單位耕地面積農機動力”在2004年之前都是均勢，2008年之后逐漸變為同勢，與蚌埠市農業旱災脆弱性評價結果變化趨勢有較好的一致性。
根據上述診斷識別出主要的影響指標，提出相應的蚌埠市農業旱災脆弱性調控措施有:①提高“農民人均GDP”可以采取增加就業、擴大農民收入渠道的措施，增強農民抵御農業旱災的能力，進而減輕旱災的影響程度。②提高“單位耕地面積農機動力”可以采取提高農業大型機械的使用頻率、增加田間勞作效率的措施，加快農民對于干旱的應對速度，快速實施減災措施，盡可能地降低旱災的影響范圍與程度。③降低“單位農業增加值耗水量”可以采取推廣大范圍節水灌溉措施、進行田間噴灌與滴灌，取代傳統大水漫灌方式。④降低“農業萬元GDP用水量”可以采取種植耗水較少的高產值經濟作物的方式，改變傳統的種植方式與農作物品種，提高農業用水經濟效益。
3結論
本文采用“評價-診斷”的研究思路構建了基于灰色關聯度和聯系數耦合的區域農業旱災脆弱性評價和診斷模型，并在蚌埠市開展實證研究，分析出蚌埠市農業旱災脆弱性的現狀及發展趨勢，識別出導致蚌埠市農業旱災脆弱性程度較強的主要指標。結果表明:①屬性識別理論與級別特征值兩種方法計算的評價結果相一致，與實際情況也比較吻合，基于灰色關聯度和聯系數耦合的方法對于改進差異度系數I的取值方式合理可靠。②將灰色關聯度和聯系數耦合的方法運用到蚌埠市農業旱災脆弱性評價中是可行有效的，得到評價結果為蚌埠市農業旱災脆弱性2001-2003年的評價級別介于3級與4級之間，評價結果表明旱災脆弱性程度較強;2004-2010年評價級別在3級左右輕微波動，評價結果表明旱災脆弱性程度中等，旱災脆弱性程度趨于平穩，總體來說2001-2010年旱災脆弱性的程度沒有很大變化，在一個小范圍內波動。③基于評價指標聯系數的五元減法集對勢診斷分析結果說明，影響蚌埠市農業旱災脆弱性的指標主要包括農民人均GDP、單位耕地面積農機動力、農業萬元GDP用水量和單位農業增加值耗水量，這4項指標中“單位農業增加值耗水量”與蚌埠市農業旱災脆弱性的相關性最大，單位農業增加值耗水量的波動性與不確定性是導致蚌埠市農業旱災脆弱性程度在時間尺度上呈現一定波動性與不確定性的最主要因素。④基于灰色關聯度與聯系數耦合的農業旱災脆弱性評價和診斷方法合理可靠、適用性強，可為區域農業旱災脆弱性定量評價和診斷提供重要的方法參考，為實施區域旱災脆弱性調控提供技術支持。
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