全 文 ：中国生态农业学报 2015年 3月 第 23卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Mar. 2015, 23(3): 257−267


* 国家自然科学基金项目(41101078)、广东省自然科学基金项目(S2013010014526)、教育部人文社会科学研究一般项目(13YJA790074,
14YJA630083)、广东省教育厅特色创新项目(耕地生态安全评价模拟与多功能保护研究)、广州市属高校科研计划一般项目(2012A014)、
广东省教育科研“十二五”规划 2013 年度研究项目(2013JK134)、广州市教育科学“十二五”规划(第 2 批)课题(12A037)、2014 年度广东
省教育厅省级大学生创新训练项目(201411078056, 201411078057)资助
** 通讯作者: 刘艳艳, 研究方向为土地资源开发利用与保护。E-mail: sunnylyy08@163.com
吴大放, 研究方向为土地资源开发利用与保护。E-mail: wudaf2004@163.com
收稿日期: 2014−08−10 接受日期: 2014−12−24
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.140918
耕地生态安全评价研究展望*
吴大放1 刘艳艳2** 刘毅华1 姚漪颖1 梁达维1
(1. 广州大学地理科学学院 广州 510006; 2. 广州市民用建筑科研设计院 广州 510055)
摘 要 本文采用文献资料法和对比法从耕地生态安全研究阶段、概念、特征、驱动因素、评价尺度、评价
方法与技术、评价指标体系、模拟预测、保护措施等方面对国内外耕地生态安全评价的主要研究成果进行系
统的总结、对比和分析。研究表明: 耕地生态安全研究经历了区域生态安全格局构建的初始研究阶段、生态
环境评价研究的发展研究阶段、耕地生态安全评价研究的崭新阶段, 并逐渐成为研究的难点与热点; 耕地生态
安全概念初步建立, 耕地生态安全评价刚刚起步, 中尺度综合研究与科学合理的评价指标体系相对缺乏, 现
有研究多侧重于现状分析, 缺乏动态变化和模拟研究, 难以从整体上把握区域耕地生态安全时空演变规律与
机理。因此, 今后开展耕地生态安全评价与模拟研究十分迫切, 对于完善耕地资源安全研究具有重要的理论意
义, 可为控制未来耕地规模减少以及保护耕地生态环境, 编制土地利用总体规划提供科学依据。
关键词 耕地生态安全 概念 评价指标体系 评价尺度 评价方法 模拟预测 时空演变
中图分类号: F301.21 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)03-0257-11
Progress on ecological security evaluation of cultivated land
WU Dafang1, LIU Yanyan2, LIU Yihua1, YAO Yiying1, LIANG Dawei1
(1. School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China;
2. Civil Architecture Science Research and Design Institute of Guangzhou, Guangzhou 510055, China)
Abstract The research progresses on studies phases, concept, characteristics, driving factors of ecological security of cultivated
land were summarized in the paper. The paper also systematically discussed the evaluation scale, method and technology, index
system, as well as simulation and forecast, protection measures of ecological security of cultivated land through literatures review.
The main previous research results were also compared and analyzed. The ecological security of cultivated land had experienced the
primary stage of construction, the development stage of evaluation, the new stage of evaluation, and it had been becoming an
important and hot topic in the corresponding research fields. The concept of ecological security of cultivated land had been set up,
and cultivated land ecological security evaluation just started. The existing researches were mainly focused on analysis of current
situation of cultivated land ecological security, the comprehensive researches on mesoscale, scientific and rational evaluation index
system, dynamic change and simulation studies were still relatively lack. Consequently, it is difficult to comprehensively understand
the spatio-temporal evolution and mechanism of cultivated land ecological security. As a conclusion, the future researches should
focus on the integrated evaluation and simulation of cultivated land ecological security with spatial-temporal changing characteristic
from multi-scales. The results would play a great significance role on the theory of cultivated land ecological security research. They
also would benefit cultivated land protection and area reduction control, and design of land utilization plan.
Keywords Cultivated land ecological security; Concept; Evaluation index system; Evaluation scale; Evaluation method;
Model simulation; Spatial-temporal evolution
(Received Aug. 10, 2014; accepted Dec. 24, 2014)
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保障耕地资源数量、质量和生态安全是耕地资
源安全研究的重要内容, 其中耕地数量安全是客观
物质基础, 耕地质量安全是生产力的根本保障, 生
态安全是耕地安全的基本要求。现有研究表明有关
耕地数量、质量安全的研究较多, 最基础的耕地生
态安全研究较少, 因此, 探讨耕地生态安全评价研
究, 不仅有利于协调人地矛盾, 保障粮食安全和社
会稳定, 而且对实现区域生态环境保护和社会经济
可持续发展, 构建和谐社会具有重要的理论和现实
意义[1]。耕地生态安全是指耕地资源环境、生态系
统和社会经济的安全, 是相对于生态威胁的一种功
能状态。国外学者对耕地生态安全的研究主要是把
耕地生态安全与不同区域土地生态安全及土地可持
续利用紧密结合, 开展系统分析[2−3]; 我国学者较多
地关注土地生态安全研究, 研究对象主要为不同尺
度和不同类型的土地, 如全国、省、市、区、流域
和城市、草原、湿地等 [4−14], 单独研究耕地生态安
全的成果较少, 研究内容集中在耕地生态安全的概
念与内涵辨析[1,8,15−16], 如何选择评价指标、构建评
价指标体系 [7,17], 开展生态安全现状评价与格局分
析[1,17−18]等方面。如今, 耕地生态安全的基本概念还
存在一定争议, 耕地生态安全评价刚刚起步, 尚未
建立统一的评价指标体系和评价方法, 更缺乏中尺
度、空间化、多因素和动态的耕地生态安全评价和
模拟系统[14,19−21]。因此, 加强耕地生态安全评价研
究 , 是今后开展耕地生态安全研究的基础和核心 ,
对于丰富完善耕地安全研究具有重要的理论意义 ,
同时可为合理利用与保护耕地资源, 协调生态系统
健康发展及实现区域可持续发展提供决策支持。
改革开发以来, 伴随着工业化和城镇化进程的
不断加快, 我国耕地数量锐减, 耕地质量不断下降,
耕地污染不断加剧 , 耕地生态环境状况急剧恶化 ,
这不仅影响粮食安全和社会稳定, 而且人类的生存
环境也受到威胁。温家宝总理在建立国土资源部初
期指出, “发达国家管理保护土地资源, 已经跨过了
数量管护、质量管护两个阶段, 正向生态环境管护
的更高层次发展, 而我国的耕地数量管护还处在初
级阶段”。耕地生态环境变劣, 不仅造成耕地数量的
直接损失 , 还会造成耕地质量下降的隐性损失 [6],
如何保护现有耕地资源, 防止耕地生态环境再次受
到污染和破坏, 加强耕地资源生态安全评价与模拟
研究, 成为人民群众普遍关注和各级政府迫切需要
解决的科学问题, 耕地生态安全成为当前耕地资源
安全研究的前沿课题。2011年9月, 温家宝总理在考
察国土资源部时提出, “要充分认识资源是数量、质
量和生态三者的有机统一, 在做好数量管护的同时,
加强质量管理和生态管护”。基于以上原因考虑, 本
研究拟对耕地生态安全概念进行界定, 对耕地生态
安全主要研究内容的研究进展进行回顾与总结, 并
对今后开展耕地生态安全研究的方向进行展望。
1 国内外研究现状及发展动态分析
目前, 国内外学者已经初步开展了有关耕地生
态安全的研究, 为耕地资源生态安全评价与模拟研
究奠定了良好的基础。
1.1 耕地生态安全研究的发展阶段
生态安全是属于自然科学与社会科学的交叉学科,
目前国际上尚无公认的关于生态安全的定义[15]。国内
外学者认为生态安全有广义和狭义两种理解: 其中
广义的生态安全定义为在人的生活、健康、安乐、
基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和
人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态 ,
包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全,
组成一个复合人工生态安全系统; 狭义的生态安全
定义为自然和半自然生态系统的安全, 即生态系统
完整性和健康的整体水平反映[15−16]。生态系统健康
是环境管理的一个新方向, 一般认为, 健康系统是
功能正常的生态系统, 是稳定和可持续的系统, 它
能维持自身组织结构和自治, 以及保持对胁迫的恢
复力。不健康的生态系统就是功能不完全或不正常
的生态系统, 它的安全状况处于受胁迫之中。
国外开展相关研究主要集中在生态健康风险评
价和生态风险评价方面, 具备了较为完善的概念、
评价体系和评价方法, 可以视为与生态安全评价研
究相关, 但是目前单独以耕地生态安全为对象进行
研究的较少。我国耕地生态安全研究大致经历了 3
个发展阶段。我国对生态安全问题的研究从 20世纪
90 年代起步, 但在 1998 年“三江”特大洪灾、2000
年北方沙尘暴等发生后, 我国逐步加强对生态安全
问题的关注 [19]。这一时期, 俞孔坚等 [16,19−20,22−27]专
家学者先后开展了有关区域生态安全格局构建的研
究, 可视为初始研究阶段。随着研究的不断深入, 彭
补拙等[28−38]专家学者先后在生态环境评价方面做了
大量的基础研究, 构建了评价指标体系, 并进行了
实证分析, 可视为发展研究阶段。目前, 随着人们对
耕地生态环境的日益重视, 单独以耕地资源安全为
研究对象的研究开始出现[39], 并与此对应开展了一
系列的耕地生态安全评价 [11−14]和模拟预测 [40]研究,
可视为崭新研究阶段。
第 3期 吴大放等: 耕地生态安全评价研究展望 259


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1.2 国外研究现状
由于“生态安全”这一概念出现在 20 世纪 80 年
代末 , 许多国外学者在学术层面上的探讨并不多 ,
前期研究主要集中在生态安全的概念辨析、理念形
成和对国家、民族发展的重要意义等方面[41]。国外
早期对生态安全的研究源于生态系统健康评价研究,
1941 年有关学者提出了土地健康的有关概念与内涵,
并将其应用于土地功能状况的评价与分析, 自此有
关土地生态系统和环境安全问题的研究逐步得到发
展起来[16]。1977 年, 美国著名环境学家最早将环境
变化含义明确引入安全概念, 对国家安全的概念进
行了重新界定, 并指出“目前对安全的威胁, 来自国
与国间关系的较少, 而来自人与自然间关系的可能
较多[42] ”。1983—1987年联合国世界环境与发展委
员会提交了《我们共同的未来》的调查报告, 该报
告系统分析了人类面临着的一系列重大经济、社会
和环境问题, 从保护和发展环境资源、满足当代和
后代的需要出发, 以“可持续发展”为基本纲领, 提
出了一系列政策目标和行动建议, 并正式使用了“环
境安全”这一名词[43]。1989年, 国际应用系统分析研
究所正式提出了生态安全的概念[15]。20 世纪 90 年
代初, 美国、俄罗斯以及欧盟等国均把“环境安全”
或“生态安全”列入国家安全战略的主要目标。1991
年 8 月, 美国的《国家安全战略报告》首次将环境
安全视为其国家利益的组成部分。国外学者如
Lonergan 等[44]早就开始发展和宣扬生态安全的概念,
论述了环境与生态安全同可持续发展的关系。1993
年 Myers[45]提出生态安全是地区的资源战争和全球
的生态威胁而引起的环境退化, 继而牵连到经济和
政治的不安全, 他在学术刊物和安全分析研讨会上
多次提及生态安全。世界环境与发展委员会主席挪
威首相布伦特兰夫人(Gro Harlem Brundtland)、联合
国前任秘书长 Boutros Ghali 和美国前任副总统 Al
Gore也都是发展和宣扬生态安全概念的先行者。他
们认为生态安全是由生态威胁、生态风险等概念发
展而来, 人类是造成生态威胁的主要责任人, 生态
安全是人类、社会、政权和全球共同体的一个必要
条件, 是社会稳定、国家安全和公共安全的重要组
成部分[46]。1996年《地球公约》的《面对全球生态
安全的市民条约》中, 约有 100 多个国家的 200 多
万人签字, 这是生态安全首次得到国际社会的认可,
该缔约建立在生态安全、可持续发展和生态责任的
基础上 , 力求各成员国和各团体组织相互协调利
益、履行责任和义务。2002年联合国于南非首都约
翰内斯堡召开了环境与可持续发展世界高峰会议 ,
重点讨论了全球生态安全问题, 并进一步推动了生
态安全研究工作的进程[47−49]。国外关于生态安全的
研究, 从微观角度分析主要集中在两个方面, 一是
基因工程生物的生态(环境)风险与生态(环境)安全;
二是化学品的施用对农业生态系统健康及生态(环
境)安全的影响[50−51]。
国外环境质量评价工作始于 20世纪 60年代, 70
年代得到发展, 许多国家在环境科学研究中高度重
视环境质量及环境影响评价工作。国外生态环境质
量评价始于 20 世纪 80 年代初, 如哥伦比亚河流域
的生态安全性评估, 在区域尺度上建立生态安全性
评价指标体系; 在加拿大魁北克省采用综合水生系
统模型对有害化学品给河流、湖泊和水库造成的生
态风险进行系统评价; 选用恢复力、活力、维持生
态系统服务等 8 项指标评价生态系统健康; 影响较
大的研究是 20 世纪 90 年代初美国环保局提出的环
境监测和评价项目, 从区域和国家等大尺度评价生
态资源状况并对发展趋势进行长期预测, 后来发展
为州域和小流域等中小尺度环境监测和评价[52−53]。
1990年美国经济合作与发展组织启动了生态环境指
标研究项目 , 首创了“压力−状态−响应”(P−S−R)模
型的概念框架。后来人们推广开来, 建立了针对不
同问题的 P−S−R模型。21世纪以来, 综合研究表明,
在生态安全评价中, 直接的测量、网络分析和模型
模拟是必需的, 同时也要配合遥感、地理信息系统
和景观生态学原理等宏观技术手段, 以了解其功能
过程[54]。
综上所述, 从严格意义上来讲, 国外学者主要
在宏观层面对区域生态安全和可持续利用的研究成
果较多, 主要从概念内涵、理论体系、评价方法、
指标体系、动态监测等角度进行研究, 但集中对耕
地资源生态安全的研究文献还不多见。
1.3 国内研究现状
1.3.1 概念界定
耕地生态安全是近年来提出的新概念, 对其含
义国内学者先后从不同的学科背景提出了不同的认
识和解释。在初始研究阶段我国学者提出耕地利用
的环境效应安全应该是耕地生态安全的雏形, 它包
括耕地开发利用引发的水土流失、土地沙化以及土
壤本身质量退化等环境负效应[4]。早期提出耕地生
态安全的概念, 即耕地生态安全是指人类赖以生存
和发展的耕地资源所处的生态环境, 处于一种不受
或少受威胁与破坏的健康、平衡状态[39]。耕地生态
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安全状态下, 耕地生态系统有稳定、均衡、充裕的
自然资源可供利用, 耕地生态环境处于无污染、未
破坏的不受威胁的健康状态。在发展研究阶段, 我
国学者进一步发展了耕地生态安全的概念, 即耕地
资源生态安全是指在一定的时空尺度内, 耕地生态
系统处于保持自身正常功能结构和满足社会经济可
持续发展需要的状态[8]。包括耕地资源环境安全、
耕地生态系统安全和耕地社会经济安全。其中, 耕
地环境安全是人类赖以生存和发展的耕地资源环境
和生物环境处于安全或不受威胁的状态[55−56], 是实
现耕地资源生态安全的前提和基础。耕地生态系统
安全包括耕地资源生态系统自身的安全(即系统内
部结构是否遭到了破坏)和是否能够满足人类生存
发展的需求。耕地社会经济安全就是要利用耕地资
源的功能与特点实现社会、经济、发展的安全, 耕
地资源社会经济安全是耕地生态安全的最终实现目
标。进入崭新研究阶段学者们进一步梳理概念, 认
为耕地生态安全是指在一定的时空尺度范围, 能够
保证自然系统、经济系统和社会系统相互协调作用
下, 耕地资源所处的生态环境处于一种不受或少受
威胁与破坏的状态下, 耕地资源生态系统处于保持
自身正常功能结构并能满足社会经济可持续发展需
要的状态 [54]。尽管耕地生态安全的概念表述不同 ,
但在其定义的内涵和外延上却形成了许多共识。本
文基于土地生态安全的内涵, 将耕地生态安全界定
为: 耕地生态安全是指在一定的时空尺度范围, 耕地
数量、耕地质量和耕地生态环境三者的有机统一, 建
立在耕地数量、耕地质量和耕地生态环境安全的基础
之上。耕地生态安全系统内的生物与环境之间不断
进行着物质循环、能量转换和信息流动, 构成它们
之间相互联系、相互制约、相互依存; 系统内部耕
地数量和耕地生态环境是物质基础, 耕地质量和耕
地生态安全是改造结果(图 1), 耕地生态安全是继耕
地数量安全、耕地质量安全、耕地生态环境安全之
后的更高层次安全和未来发展方向。耕地生态安全
是相对于生态威胁的一种功能状态, 它是一个相对
的、动态的概念。耕地生态安全具有一定的地域性、
系统性、动态性、隐蔽性、可调控性、外部性、公
共性和战略性特征, 耕地生态安全是实现生态环境
保护、社会经济可持续发展、构建和谐社会的基础。

图 1 耕地生态安全系统组成结构图
Fig. 1 Composition structure of cultivated land ecological security system
1.3.2 耕地生态安全特征分析
与国家(地区)或区域的其他保障体系比较 , 耕
地生态安全具有明显的自身特点。从耕地资源利用
特征分析, 耕地生态安全具有人为性、整体性、不
可逆性、长期性、全球性和隐蔽性的特点, 但是缺
乏深入细致的分析[39]。从耕地资源社会经济特征分
析, 耕地生态安全具有公共性、潜隐性和战略性的
特征[8]。耕地资源安全的公共性在很大程度上是由
耕地生态安全的外部性决定的。耕地生态环境与耕
地数量和质量直接决定着耕地产出物的产量和质量
不同, 它对耕地产出物的影响是缓慢的, 并不直接
表现出来, 耕地生态环境成为了一种公共产品。耕
地生态安全的变化是缓慢而隐蔽的, 耕地生态安全
从安全态到不安全态的变化需要较长时间, 同时这
一变化过程也是难以觉察的, 而当我们觉察到这一
变化过程时, 耕地生态安全状况已经发生了质变。
生态安全是国家安全体系的重要内容之一, 在社会
经济可持续发展过程中 , 具有至关重要的战略意
义。耕地生态系统在整个生态系统中占据着重要地
位, 耕地生态安全在生态安全中的重要性也不言而
喻。在此基础上, 王军[54]还提出综合性也是耕地生
态安全的重要特性。耕地生态安全包括诸多方面 ,
而每个方面又有诸多的影响因素, 有自然生态方面
的、经济和社会方面的, 这些因素相互作用, 相互影
响, 使生态安全变得尤为复杂, 因此耕地生态安全
既有耕地资源的基本特性, 又有复杂的社会、经济
和生态的综合特征, 通过开展不同时间尺度的分析
还可发现耕地生态安全具有动态演变特征。
第 3期 吴大放等: 耕地生态安全评价研究展望 261


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1.3.3 驱动因素分析
国内学者对耕地生态安全影响因素的分析多从
某一个视角出发, 缺乏全面性和系统性, 且注重理
论分析, 缺乏实证分析[8]。早期的研究建立在对国土
资源公布数据分析的基础上, 得出影响我国耕地生
态安全的主要因素是人口增长、社会经济发展、土
地利用方式与技术水平、环境优化需求、政策因
素等 [4]。自然地理方面研究表明地形地貌和自然灾
害也是影响重庆三峡库区耕地生态安全的重要因
素 [39]。社会经济方面研究指出我国耕地生态安全的
影响因素分为直接因素、间接因素和社会经济因素
3类[8]: 直接因素是指直接对耕地生态安全产生影响
的因素; 间接因素是指首先对整个生态安全产生影
响, 从而间接影响到耕地生态安全的因素; 社会经
济因素如财政支农投入水平、整个社会的耕地生态
安全保护意识等。直接影响因素的作用程度最甚 ,
在耕地生态安全影响因素中占据着主导地位, 决定
着耕地资源生态安全程度的高低。综合各方意见 ,
有学者认为耕地生态安全影响因素包括自然因素、
经济因素和社会因素 3 个方面, 并从耕地数量、质
量和生态环境 3 个方面的动态变化, 具体分析石家
庄市的影响因素[54]。已有研究表明, 不同尺度耕地
生态安全受自然和人类活动系统多方面的影响, 只
有分离分析各种驱动因素的作用条件、影响范围、
动态过程以及不同驱动因素的相互关系, 才能合理
解释耕地生态安全变化的机理, 在此基础上建立的
模型才具有较好的预测能力。
1.3.4 评价尺度
从生态学角度来说, 尺度是指所研究生态系统
的面积大小(空间尺度), 或者所研究的生态系统动
态的时间间隔(时间尺度)[57]。尺度选择的不同, 可能
会导致对生态学格局和过程及其相互作用规律不同
程度的把握, 最终会影响到研究成果的科学性和实
用性[58−59]。生态安全包含多重尺度, 理解耕地生态
安全的尺度 , 是有效进行耕地生态安全评价研究 ,
进而建立耕地生态安全体系的重要前提条件[49]。从
时间尺度来说, 耕地生态系统的健康在不同阶段的
结构和功能并不相同, 各成分之间的能量流动和物
质循环在不同的阶段保持着各自相对稳定的动态平
衡, 并随着环境的变化而发展变化[60]。以时间“点”
为特征的研究能够快速评价耕地的现状和特征, 但
指标参照值选择的不同往往使其评价结果的经验成
分较大, 以时间“段”为特征的研究便于认识耕地的
动态变化特征, 缺点是收集资料的不完整性会造成
结果的不确定性[60]。从空间尺度来看, 耕地生态安
全研究涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观
到流域等不同尺度上的对象, 需要有一个适宜的空
间尺度将生态安全研究中的宏观生态问题与小尺度
上的微观生态问题联系起来[61]。大尺度研究有利于
从总体上把握生态安全的态势; 小尺度研究有助于
深入细致地探讨生态安全的机理和具体表现。因此,
在实际研究中, 应根据研究对象的特征、研究目标
选择适宜的时间和空间尺度, 既要考虑到耕地生态
安全的时空统一性, 又要考虑到时空差异性, 以提
高评价结果的真实性。尺度转换是在不同时间或者
空间层次上进行连接, 将信息或者数据从一个尺度
转换(应用)到另外一个尺度的过程。从推演的角度来
说, 尺度转换分为尺度上推和尺度下推。从国内耕
地生态安全评价研究实践来看, 评价空间尺度已从
全国、省级和流域大尺度区域评估[4,8]转向地市级中
尺度[41]和县级及以下小尺度区域评估[54], 评价时间
尺度由时点[40]转向10年[41,54]、20年[8]甚至更长时段。
耕地生态安全具有一定的时空性 , 研究区域愈大 ,
所得结果与各点位实际情况的差距就愈大, 也就愈
忽视了区域的差异性[62]。
1.3.5 评价方法与技术
目前, 国内耕地生态安全评价已由前期的定性
研究向定量研究方向发展。定性研究为耕地生态安
全评价提供了理论依据和科学指导, 而通过定量评
价, 可阐明耕地生态安全的状态、程度和水平, 使耕
地生态安全更具有可衡量性与可操作性。因此, 在
耕地生态安全评价中将定性与定量方法有机结合 ,
是当前耕地生态安全评价较为合理的发展方向。不
少学者在进行生态安全综合评价过程中 , 不断尝
试使用新的研究方法 , 并取得了较好的研究成果 ,
为今后研究提供了新的思路和途径。目前常用的
生态安全评价方法有模糊综合评价法、综合指数
法、系统动力学方法、生态承载力法和人工神经
网络法等 [36,63]。如王军[54]依据统计年鉴及实地调查
资料, 通过直线型无量纲化方法中的极差标准化方
法将各指标量化分级, 在 MATLAB 6.5 软件的支持
下, 采用 BP 神经网络法对石家庄市耕地生态安全
进行了评价, 并把耕地生态安全分为较差状态、中
等状态、较好状态、很好状态和理想状态 5个等级。
文森等[64]运用生态足迹理论中的相关模型测算重庆
市不同时段、不同区域的耕地人均生态足迹、人均
生态承载力、人均生态盈余/赤字及耕地生态安全度,
并以此判定重庆市及其市域范围内三大经济区耕地
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资源在不同时段的生态安全状况。目前国内研究大
多以统计调查数据为基础, 采用传统数理统计分析
方法开展定量研究, 而多时相遥感数据、实验分析
和统计调查数据相结合, 采用 3S技术和地统计空间
分析方法为支撑的耕地生态安全评价方法与技术鲜
有报道。
1.3.6 评价指标体系
耕地生态安全评价指标体系的建立, 其中心是
要阐明耕地生态环境与人类社会的相互关系。耕地
生态安全评价指标体系是一个复杂的大系统, 因此
评价指标的设置既要数量适度 , 又要做到科学合
理、符合实际, 还要考虑符合统计学的基本范筹。
现阶段国内外尚无统一标准的生态安全评价指标体
系, 常用的区域生态安全评价方法有压力−状态−响
应评价指标体系、暴露−响应分析指标体系、景观指
标体系、可持续发展指标体系和其他指标体系。以
上指标体系各有其优缺点及适用范围, 将以上指标
体系进行整合, 构建以生态学和土壤学为基础, 兼
顾社会、经济和景观信息等多因素的综合指标体系
将是未来耕地生态安全评价的发展方向[63]。评价指
标的选择遵循以下原则: 科学性原则、整体性与主
导性原则、可获取性与可操作性原则、普遍性与区
域性原则、动态性与稳定性原则等[54]。如从直观因
素角度根据耕地生态安全的影响因素和评价内涵 ,
构建了耕地农药施用量、化肥施用量等 6 个直接影
响因素指标; 耕地面积生活污水承载量、单位耕地
面积工业废水承载量等 5 个间接影响因素指标; 森
林覆盖率、耕地垦殖率等 5 个社会经济影响因素指
标的耕地生态安全评价指标体系[8]。从模型角度建
立了基于目标层、因素层和指标层 3个层面的共 22
个评价指标构成的评价指标体系[54], 其中影响耕地
生态安全的自然因素层包括人均耕地、人均未利用
地面积、森林覆盖率、水田水浇地面积比重等 7 个
指标; 影响耕地生态安全的经济因素层包括 GDP增
长率、农业财政支出比重、农民人均纯收入、单位
耕地面积化肥施用量等 9 个指标, 影响耕地生态安
全的社会因素层包括城市化水平、耕地压力指数、
人口密度、人口自然增长率等 6 个指标。从地理构
成要素角度在吸取土地质量评价指标选择经验的基
础上, 从理论上提出了包括气候质量、土壤质量、
地质地貌、耕地负荷率等 4个因子层 19个指标的耕
地生态安全评价指标体系[64]。随着研究的不断深入,
国内在构建评价指标上经历了从以往单一的生态安
全因素逐渐扩展到涵盖多因素的综合研究, 仅仅考
虑社会和经济因素已远远不能满足耕地生态安全评
价的需要, 把耕地数量、质量和生态环境因素作为
评价指标, 越来越受到重视。
1.3.7 模拟预测
随着研究的不断深入, 人们发现现状和历史的
耕地生态安全评价已不能满足人类的社会需求。因
此, 开展耕地生态安全模拟和预测研究已成为一种
必然趋势。为适应社会实践的需求, 我国学者提出
了农田生态安全预警的概念, 即在农田生态环境质
量评价的基础上对农田生产开发利用的生态后果、
农田生态环境变化以及生态环境与社会经济协调发
展的评价、预测和报警[40]。如徐启荣等[40]从农田土
壤肥力、环境质量、健康质量和产出能力 4个方面,
采用 Microsoft Visual Studio.NET 2003作为开发平
台, 对安徽省的农田生态安全进行预警, 建立安徽
省农田生态安全预警信息系统, 阐明了农田生态安
全预警指标、预警级别的设置以及系统的功能实现
方法等。但该系统只是一个农田生态安全预警系统
的原形, 仍需要进一步研究与开发, 同时该系统预
警指标仅仅是各单项指标的研究和预测, 没有涉及
各评价因子之间的复杂关系, 由于缺乏 3S技术的支
撑, 无法模拟区域耕地资源生态安全变化过程及其
趋势, 也没有进行纵向的分时预警、分析, 预警结果
动态性不强。随着 3S技术的不断提高, 耕地生态安
全模拟预测要在积极吸纳各相关学科、领域的研究
成果的基础上, 由定性向定量、由单因素向多因素
综合模拟发展。
1.3.8 生态安全保护措施
在目前我国经济社会发展转型时期, 耕地保护
对于保障国家粮食安全、维护社会稳定、保护区域
生态环境安全、促进城乡统筹协调发展以及提升农
业发展潜力空间具有重要作用[65−66], 由此决定了耕
地生态安全保护的发展态势。有学者从耕地利用转
型角度提出耕地生态安全保护应以城乡居民对耕地
多功能需求为导向, 更加注重节约资源和保护环境,
通过一系列土地利用工程措施和土地整治活动, 实
现耕地数量、质量和空间格局的保护与稳定协调发
展[67]。有学者从行政管理角度提出了加强耕地生态
安全管理的对策措施, 主要是加强宣传教育, 提高
群众的保护意识、完善法规政策, 建立预警系统、
加强耕地生态恢复和重建, 防治农业污染、建立生
态补偿机制、控制人口数量, 实现人地协调、开展
土地整理以及挖掘后备耕地资源, 实现耕地数量和
质量均衡[68−69]。还有从加强立法角度, 根据耕地生
第 3期 吴大放等: 耕地生态安全评价研究展望 263


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态安全处于“风险级”的状况, 提出加大耕地生态保
护资金投入、提高农业机械化水平、加大农资投入
的管理力度、统筹耕地资源生态安全与经济发展、
建立耕地生态保护的法律体系 5 条措施[70]。从保障
制度方面学者提出了维护区域耕地生态安全的保障
制度, 包括制度保障、资金保障和科技保障 3 个方
面[39]。耕地生态安全保护涉及耕地多功能需求与耕
地利用状况, 自然与社会经济状况以及空间形态与
功能形态等多层次、多维度[67], 迫切需要在对其进
行多层次解构的基础上, 因地制宜地建立相应的保
护对策措施。
2 研究进展评价
纵观国内外研究, 耕地生态安全研究的重要性
已经获得了广泛认可。专家学者从可持续发展角度
出发, 对耕地生态安全问题从理论到方法进行了研
究和实践, 取得了重要研究进展, 为深入系统的研
究奠定了良好的基础。但由于研究对象的复杂性以
及受限于不完善的理论体系和研究方法, 目前仍然
存在着需要迫切解决的问题, 需要在以下几个方面
开展工作:
1)关注中尺度耕地生态安全研究。不同的时空
尺度范围, 耕地生态系统安全具有不同的表现特征
和干扰机制。由于耕地生态系统的复杂性, 目前的
研究多集中于在宏观空间尺度和较短时间尺度上开
展, 且观测尺度和研究尺度较为孤立和单一, 而中
尺度综合研究相对缺乏, 难以从整体上把握区域耕
地生态安全动态特征与演变机理。随着高分辨率遥
感技术的发展和深度监测技术的提高, 能够满足未
来研究中所需的在时空上连续的、大面积的同步数
据, 将多尺度区域在不同时间段的研究达到有机统
一[34,71]。已有研究表明, 中尺度上推可到省级、流域
尺度, 下推则可与县(区)小尺度印证, 是最佳的研究
尺度, 因此, 中尺度耕地生态安全研究将是该领域
的一个发展趋势。
2)建立耕地生态安全评价指标体系。研究者针
对不同的研究区域和研究目的, 提出了各种不同的
评价指标体系, 既涉及大量的地形、植被等自然要
素, 也包含了耕地景观指数、景观功能等生态指标
以及社会、经济、人为压力等诸多因子。然而过多
的评价指标会使生态安全问题更加复杂化, 增加了
实际评价工作的难度。生态安全指标数尽可能减少
到易控制和操作的水平上是最重要的。因此, 在构
建指标体系上, 应选取尽可能少的指标来反映耕地
生态安全的整体特征, 避免评价指标体系普遍存在
指标信息覆盖不全或指标间信息重叠的现象, 以增
强耕地观测指标的实用性。评价指标选择不仅要重
视社会和经济因素对耕地生态安全的影响, 把耕地
数量、质量和生态环境因素作为评价指标也应受到
重视。
3)完善和创新相关模型方法。耕地生态安全评
价方法与技术研究尚处于起步阶段, 尤其在耕地生
态安全评价模型方面还不够完善。目前国内外耕地
生态安全研究中定量化的数理评价模型较多, 空间
评价模型较少, 并且以静态评价为主, 缺少动态评
价方法。因此, 未来耕地生态安全评价研究应加强
如何将数理模型与 3S技术相结合, 构建耕地生态安
全空间评价模型 , 将空间数据整合到评价体系中 ,
还应在静态评价的基础上深入探讨动态评价的方法
和模型, 寻求维护耕地生态安全的关键性要素和过
程, 为耕地生态安全的预警、预测和决策提供科学
依据。
3 结语
通过回顾国内外学者对耕地生态安全问题的研
究, 可以发现, 受各种条件限制这些研究多侧重于
以整个土地资源安全为研究对象, 单独以耕地资源
生态安全为研究对象的研究并不多见, 通常将其作
为耕地资源安全的一个方面加以表述, 缺乏深入细
致的分析 ; 另一方面 , 耕地生态安全概念初步建
立 , 耕地生态安全评价刚刚起步 , 现有研究多侧
重于现状分析, 缺乏动态变化和模拟研究[6,72]。近年
来, 有关珠江三角洲地区耕地资源数量[73−76]、质量
变化 [77−79]、驱动机制[80−82]、景观格局[83−84]及其与社
会经济发展之间关系[85−86]的研究较多, 过于强调耕
地数量、质量安全及预警研究, 相对忽视耕地资源
生态安全的研究, 因此, 开展耕地生态安全评价与
模拟研究十分迫切, 对于完善耕地资源安全研究具
有重要的理论和现实意义。
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