基于农户行为的黄土旱塬区耕地利用生态风险分析与调控研究

As the micro-actors of arable land use, farmer households are the direct causes of ecological risks in the process of arable land use. It is of great significance for regional ecological security to study the exposure-response relationship between household behavior and ecological risk of arable land use and explore the means of ecological risk control. Ecologically fragile areas often face more severe ecological risks in the process of arable land use. Binzhou City, a typical grain-producing County in the Loess Dryland region with fragile ecological environment, is taken as the study area. Taking the degradation of arable land ecosystem functions as the risk event, this project studies the formation, exposure-response and regulation of ecological risk of arable land use from the perspective of household behaviors, identifies the key risk factors of ecological risk of arable land use, and reveals the "process-mechanism-effect" of exposure-response between household behaviors and the functions of arable land ecosystem. According to the results of ecological risk simulation and prediction under different household behavior scenarios, the behavior model of farmer is identified which has the lowest ecological risk in the process of arable land use. It not only provides new ideas and entry points for the study of ecological risk of arable land use, but also provides scientific basis and practical reference for the regulation and prevention of ecological risk of arable land use in ecologically fragile areas.

农户作为耕地利用的微观行为主体，是耕地利用过程中生态风险产生的直接原因，研究农户行为与耕地利用生态风险的暴露-响应关系，探究生态风险调控手段，对区域生态安全保障具有重要意义。生态脆弱区在耕地利用过程中往往面临更为严峻的生态风险，本研究以生态环境脆弱的黄土旱塬区彬州市为例，在耕地生态系统分析的基础上，以耕地生态系统功能退化为风险事件，从农户行为的角度对耕地利用生态风险的形成、暴露-响应和调控途径进行研究，识别耕地利用生态风险产生的关键风险因子，揭示农户行为与耕地生态系统功能之间暴露-响应的“过程-机制-效应”，根据不同农户行为情景下的生态风险模拟预测结果，识别耕地利用过程中生态风险最低的农户行为模式。不仅为耕地利用生态风险研究提供了新的思路和切入点，也为生态脆弱区的耕地利用生态风险调控、预防提供了科学依据和实践参考。

在保障粮食生产的同时合理控制生态风险是耕地利用过程中面临的重大挑战之一。农户作为耕地利用的微观行为主体，是耕地利用过程中生态风险产生的直接原因，生态脆弱区在耕地利用过程中往往面临更为严峻的生态风险。本研究重点以生态环境脆弱的黄土旱塬区为案例区，在耕地生态系统分析的基础上，以耕地生态系统功能与服务退化为风险事件，基于农户行为分析了耕地利用生态风险的形成，综合考虑农户行为和区域耕地系统自身状况，从外界环境干扰和生态系统自身脆弱性角度构建了耕地利用生态风险综合评价体系，探究了耕地利用生态风险及其关键风险因子。结合耕地重金属污染生态风险，揭示了不同情景下农户行为对耕地系统生态风险的贡献率及其差异。渭北黄土旱塬区与粮食生产功能显著相关的农户行为风险因子为施肥量，其它风险因子包括土壤有机质、道路密度、地下水埋深、土壤类型、侵蚀程度、坡度、耕层厚度，各因素在不同空间位置对粮食生产功能的影响程度不同。人类活动是粮食生产和土壤保持之间权衡的主要驱动因素，其相对贡献率在62.3%–71.7%，施肥、单位面积GDP和人口密度是最重要的人为驱动因素。研究构建的指标体系能够较好反映黄土旱塬区生态风险情况，陕西黄土旱塬区耕地系统的生态风险、环境干扰和生态系统脆弱性总体呈中低水平。从空间上看，生态风险、环境干扰和生态系统脆弱性都呈现出从南到北的增加趋势。耕地土壤重金属累积生态风险方面，各类农户行为（农药施用和化肥施用）对于耕地Cd污染生态风险的重要性仅次于企业污染物的排放。可达性指数0–10和＞25时，农户行为对耕地Cd污染生态风险的相对贡献最大；可达性指数10–25时，化肥施用量和农药施用量的相对贡献率分别位列第2和第3。农户行为在低地形区和中地形区的相对贡献率最大，分别为33.89%和27.51%；在高地形区相对贡献率迅速降低，仅为3.25%。