基于主导因子的湖南省农业灾害风险评价*

吴洪珍

(中南大学公共管理学院,湖南长沙 410083)

0 引言

农业是我国国民经济发展的基础产业，而粮食安全对保障国家和社会的稳定和安宁起重要作用[1-2]。我国虽然地域广阔，但人多地少的矛盾一直是当前面临的突出问题[3-4]。《国家“十三五”规划》提出了8个农业现代化约束性指标，其中有6个直接与粮食生产能力及其生产资源保护和要素配置方式有关，使国家粮食安全保障更加有力。湖南省作为我国中部地区的农业大省，自古以来就享有“九州粮仓”、“鱼米之乡”的美誉。随着农业现代化水平的不断提高，全省粮食产量由1998年的2 647.9万t提高到了2016年的2 953.2万t，单产由1998年的5 217.7kg/hm2提高到了2016年的6 039.0kg/hm2，该省占有全国2.20%的土地养活全国4.94%的人口。但随着粮食作物生产潜力的挖掘，未来增产的速度会越来越慢，缓解人多地少矛盾的任务日益艰巨。与此同时，该省几乎年年都会发生不同程度的洪涝灾害，有60%～80%的年份出现干旱灾害，加上风雹灾、病虫害等给该省农业生产造成了严重影响[5-7]。2016年，全省因灾缺粮人口达到了420.5万人，经济损失为265.6亿元。在当前粮食增长速度减缓的形势下，如何有效管理湖南省农业灾害风险，加快建立科学合理的农业防灾减灾体系，对间接提高粮食产量，保障粮食安全具有重要意义。而对农业灾害风险进行评估，将有利于进行针对性的防范管理。

关于农业灾害的风险评价主要基于灾害强度和出现的频次[8-9]和粮食减产量[10-12]单项指标展开评价，但仅通过单项指标建立评价模型，不能整体反映区域农业灾害发生情况。刘慕华[13]采用VAR模型对湖南省粮食产量的波动性与综合自然灾害的变化相关性进行了分析，研究发现在一定时期内粮食产量相对综合自然灾害存在负相关性和滞后性。康海明[14]等仅针对2010年全年湖南省主要农业气象灾害相应的分布特征和发生规律进行了概述。谢佰承[15]等采用受灾率、成灾率、降水变率等指标构建模型，研究了1971—2006年湖南省洪涝灾害农业风险度。该研究在前人研究的基础上，结合湖南省农业生产和农业灾害现状，基于引起该省农业灾害风险的旱灾、水灾、风雹灾、病虫害和霜冻5个主导因子，系统分析2009—2016年各主导因子的受灾率和成灾率变化趋势，并通过受灾率、成灾率、灾害脆弱度、灾害经济损失所占比重和因灾缺粮人口所占比重5项指标构建农业灾害风险评价模型，整体评估该省农业灾害风险度，同时进一步对全省抗旱防洪效率进行了探讨，该项研究以期能为湖南省防御和减轻农业灾害提供理论参考，有利于农业的可持续发展。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

湖南省(N 24°38′～N30°08′，E 108°47′～E114°15′)位于我国中部，跨长江、珠江两大水系，处云贵高原向江南丘陵和南岭山脉向江汉平原过渡的地带，地形由平原、盆地、丘陵地、山地、河湖构成，总面积为21.18万km2。属大陆性亚热带季风湿润气候，春夏多雨，秋冬干旱，年际变化较大。气象资料统计显示，各地年平均气温一般为16～19℃，年平均降雨量160 0mm，无霜期253～311d。

截止2016年，该省共有人口731 8.8万，其中乡村人口占到了70.15%。湖南是一个农业大省，粮食主产区之一，2016年全省共实现农业生产总值6 081.9亿元，比2015年增加了8.0%。主要来源于种植业和牧业，其中种植业所占比重达到了53.5%。全省粮食播种面积达到了489.1万hm2，比2015年下降1.1%。粮食总产量为2 953.1万t，比2015年减产1.7%。但该省又是一个自然灾害频发的省份。统计数据显示，2016年1—7月份，全省共发生各类自然灾害35次，造成14个市州不同程度受灾，多地重复受灾。各类自然灾害共造成农作物受灾面积113.99万hm2，绝收面积17.29万hm2，直接经济损失253.2亿元。2009—2016年，每年因灾缺粮人口高达2 000万以上。近年来，湖南省政府也在积极加强对预测预警和常态备灾体系的构建，提高防灾减灾救灾工作的规范化和现代化水平。“十二五”期间，全省防灾减灾救灾投入共26.5亿元。气象部门实施重大气象防灾减灾工程，灾害性天气监测率接近90%。

1.2 数据来源

该研究采用的数据来源于2010—2017年《湖南统计年鉴》和《中国农村统计年鉴》、2009—2016年《湖南省国民经济和社会发展统计公报》和中国经济与社会发展统计数据库。

2 研究方法

2.1 农业灾害风险评价指标

该研究基于指标选取的代表性、系统性和可获取性等原则，参考前人构建的指标体系[9，11-12]，对湖南省农业灾害风险评价指标选择受灾率、成灾率、灾害脆弱度、灾害经济损失所占比重和因灾缺粮人口所占比重5项因子[9，15-16]，可全面反映该省灾害风险程度。

①受灾率:受灾率是指受灾面积占总播种面积的比重，公式为：

Dr=Ds/Zs

(1)

公式(1)中，Dr表示受灾率，Ds表示受灾面积，Zs表示总播种面积。

②成灾率:成灾率是指成灾面积占总播种面积的比重，公式为：

Cr=Cs/Zs

(2)

公式(2)中，Cr表示成灾率，Cs表示成灾面积，Zs表示总播种面积。

③灾害脆弱度:以成灾面积与受灾面积的比重来表示湖南省农业灾害脆弱度，公式为：

Dv=Cs/Ds

(3)

公式(3)中，Dv表示灾害脆弱度，该值越大，表明湖南省抵抗农业灾害的的能力越弱；反之，则越强。

④灾害经济损失所占比重:该研究中，灾害经济损失所占比重采用当年灾害经济损失与农业生产总值的比率表示，公式为：

Lr=El/Gp

(4)

公式(4)中，Lr表示灾害经济损失所占比重，El表示灾害经济损失，Gp表示农业生产总值。

⑤因灾缺粮人口比重:因灾缺粮人口比重选取因灾缺粮人口与当年全省农业总人口的比率表示，公式为：

Qr=Qp/Tp

(5)

公式(5)中，Qp表示因灾缺粮人口，Tp表示全省总人口，Qr表示因灾缺粮人口所占比重。

2.2 农业灾害风险评价模型构建及各指标权重确定

鉴于各评价指标对湖南省农业灾害风险影响程度不同，该研究采用德尔菲法[17-18]和熵值法[19-20]主客观相结合确定指标权重系数。其中在德尔菲法中，邀请熟悉湖南省农业灾害，气象灾害、农艺学、气象学等研究方向的20位专家对各评价指标进行两两比较，根据评价指标的相对重要性进行赋权。

熵值法计算权重的步骤如下：为统一量纲，首先采用极差法[20]对2009—2016年湖南省受灾率、成灾率、灾害脆弱度、灾害经济损失所占比重和因灾缺粮人口所占比重5项指标数据进行标准化处理，计算方法如公式(6)：

(6)

由于标准化后的数据存在0值，为保证下一步熵值运算存在意义，需要对标准化后的数据进行平移，方法为：

(7)

熵值计算公式为：

(8)

公式(8)中，Sj表示熵值，Ti表示第j项指标在评价样本中所占比重，n为评价样本数。

各指标权重计算方法如公式(8)：

(9)

公式(9)中，Wj表示第j个评价指标所占权重，m表示评价指标的个数。

通过熵值法和德尔菲法确定最终权重值，计算方式为：

(10)

表1 湖南省农业灾害风险评价指标所占权重

表示通过熵值法计算的指标权重值，结果如表1所示。

根据所计算的各项指标权重值，构建湖南省农业灾害风险评价模型为：

W=0.258 8Dr′+0.238 6Cr′+0.162 5Dv′+1.162 9Lr′+1.177 2Qr′

(11)

公式(11)中，W表示风险度，Dr′、Cr′、Dv′、Lr′和Qr′分别表示受灾率、成灾率、灾害脆弱度、灾害经济损失所占比重和因灾缺粮人口所占比重经过归一化后的数据。

2.3 防洪涝效率研究

数据包络分析模型(Data Envelopment Analysi，DEA)是由美国著名运筹学家A.Charnes和W.W.Cooper提出的一种数量分析方法，该方法借助线性规划和统计数据，依据多项投入指标和产出指标，来评价决策单元DMU之间的生产效率[21-22]。在湖南省各种农业灾害中，旱灾和洪涝灾害是发生率比较大的灾害，该研究采用DEA中产出导向的CCR模型来测算2009—2016年湖南省抗旱防涝效率。其中选取农用排灌机械数量、农用柴油使用量和机电排灌面积作为投入指标，受旱灾未成灾面积和受洪涝灾害未成灾面积作为产出指标[22-23]，所计算出的效率值越高，未成灾面积越大。CCR模型为：

(12)

模型(12)中，字母代表的含义分别为：θ表示投入相对于产出的相对效率，Rk表示第k个决策单元的效率值，λi表示决策单元的权系数，xi表示决策单元的投入向量，yi表示决策单元的产出向量。sj-表示投入指标的松弛变量，sr+表示产出指标的松弛变量。x0表示决策单元的投入，y0表示决策单元的产出。ε为非阿基米德无穷小，通常取值10-6。若模型中同时满足sr+=0，sj-=0，θ=1，则该DMU为DEA有效，否则无效。若DMU无效，可通过DMU在相对有效平面上的投影来改进非DEA有效的决策单元。

3 结果及分析

3.1 各主导因子农业灾害风险评估

分析2009—2016年湖南省农业灾害5个主导因子的受灾率和成灾率，得出表1所示的结果。可以看出，旱灾和水灾是该省受灾率和成灾率均较高的两种灾害，2013年，旱灾受灾最严重，全省受灾面积为216.515万hm2，成灾面积为129.892万hm2，受灾率达到了25.031%，成灾率达到了15.016%。其次是2011年，受灾率为23.535%，成灾率为14.014%。但2014年和2015年均未受灾。水灾发生频次最高，2009—2016年均有不同程度的受灾风险，其中在2010年受灾率和成灾率最高，分别达到了24.480%和15.052%，受灾面积为2 010.133万hm2，成灾面积为123.672万hm2。2013年水灾受灾率和成灾率最低，分别为7.332%和3.945%，受灾面积为63.418万hm2，成灾面积为34.125万hm2。风雹灾、病虫和霜冻受灾率和成灾率相对较低，风雹灾和病虫害发生频次也较低。其中风雹灾的受灾率和成灾率在2010年最高，也仅分别为1.006%和0.502%，受灾面积为8.263万hm2，成灾面积为41.22hm2，其余年份受灾率和成灾率均不足0.1%。在2009年病虫害的受灾率和成灾率最高，分别为1.222%和0.866%，其余年份也均较低。在2010年霜冻的受灾率和成灾率最高，分别为0.378%和0.110%，受灾面积为3.104万hm2，成灾面积为0.902万hm2。2010年该省影响较大的自然灾害为低温冷害和暴雨和洪涝灾害，相应农作物水灾和霜冻的受灾率和成灾率较高。而且，各农业灾害的受灾率和成灾率并无明显的规律性变化，由此可见，该省各农业灾害在很大程度上受气象条件的影响。

表2 2009—2016年湖南省主要农业灾害率和成灾率变化趋势 %

图1 2009—2016年湖南省农业灾害风险度变化趋势

表2 2009—2016年湖南省农业灾害评价指标值 %

通过构建模型，对湖南省农业灾害的风险度进行评价，得出图1的变化趋势。可以看出，2009—2016年该省都有发生不同程度的农业灾害，其中农业灾害风险最大的年份是2013年，风险度为0.203，该年湖南省农业灾害受灾面积达到了293.658万hm2，受灾率为33.95%。成灾面积为5.304万hm2，成灾率为19.89%。因灾经济损失达到了283.19亿元，占农业生产总值的5.61%。其中因灾缺粮人口为88.66万，占到了农业人口的2.38%。2011年湖南省农业灾害的风险度略低于2013年，为0.202。该年受灾率达到了37.09%，成灾率达到了22.37%，是研究阶段内受灾率和成灾率均最高的年份。2015年，风险度最低，为8.78。该年受灾率、成灾率、灾害脆弱度和灾害经济损失均是研究阶段内最低的年份，但因灾缺粮人口所占比重相对较高，为7.57%。

灾害脆弱度在一定程度上能客观反应研究区域抗灾害的能力，分析2009—2016年湖南省灾害脆弱度的变化趋势，可以看出，整体上呈现降低趋势，由2009年的61.00%降低到2016年的54.16%，降低了16.84个百分点，表明该省在抵抗农业灾害的能力有所提升。近年来，在抗灾防灾方面，湖南省坚持以防御为主，广泛发动和依靠群众，迅速开展生产自救为辅的方针，规范抗灾救灾工作行为，健全抗灾救灾监督管理机制，实现了防灾救灾科学化、网络化和专门化管理，取得了较好的成效。

表3 2009—2016年CCR模型分析

3.2 抗旱防洪效率分析

采用DEA-SOLVER-PRO 5.0中的CCR模型得出2009—2016年湖南省抗旱防洪效率值和松弛变量，如表3所示。可以看出，2009—2016年，湖南省抗旱防洪效率值波动较大，最低时，仅为0.44。在2010、2011和2013年抗旱防洪效率值为1.00，松弛变量也均为0，表明，这些年份湖南省在抗旱防涝方面相对有效率，抗旱防洪方面的投入和产出达到了最佳状态。其他年份的效率值均小于1.00，DEA无效。其中2009年，效率值为0.89，该年湖南省抗旱防洪效率处于较好的水平。其他年份效率值均低于0.70，湖南省抗旱防洪效率处于较低的水平。松弛变量S-和S+不为0时，说明在无效年份存在投入冗余和产出不足现象。Sr-(1)和Sr-(3)不为0，表明研究阶段内，湖南省大部分年份在抗旱防洪方面存在排灌动力机械台数和农用柴油使用量投入过多的现象。2009年，Sr-(2)不为0，该年存在机电排灌面积不足，但2009年以后，机电排灌面积得到优化，无冗余。2012、2014—2016年，Sj+(1)不为0，表明这些年份存在受旱灾未成灾面积产出不足的现象，有待进一步提升。

4 结论与讨论

4.1 结论

(1)2009—2016年，在湖南省5个农业灾害风险主导因子中，旱灾和水灾是受灾率和成灾率均较高的两种灾害，风雹灾、病虫和霜冻的受灾率和成灾率相对较低。水灾的发生频次最高，风雹灾和病虫害发生频次较低。各农业灾害的受灾率和成灾率并无无明显的规律性变化，在很大程度上受气象条件的影响。

(2)2009—2016年，湖南省均有发生不同程度的农业灾害风险。其中，在2013年，农业灾害风险度最高，为0.203，其次为2011年，为0.202。2015年，风险度最低，为8.78。研究阶段内，湖南省农业灾害脆弱度整体上呈降低趋势，由2009年的61.00%降低到2016年的54.16%，在一定程度上表明该省在抵抗农业灾害的能力有一定成效。

(3)2009—2016年，湖南省抗旱防洪效率值波动较大，最低时，仅为0.44。在2010、2011和2013年抗旱防洪效率值为1.00，这些年份湖南省在抗旱防洪方面的投入和产出达到了最佳状态，其他年份抗旱防洪效率相对较低。

(4)研究阶段内，大部分年份存在排灌动力机械台数和农用柴油使用量投入过多的现象。2009年，该年存在机电排灌面积不足的现象，2010—2016年，机电排灌面积得到优化。2012、2014—2016年，存在受旱灾未成灾面积产出不足的现象。

4.2 讨论

农业灾害风险是在农业生产过程中，由自然灾害条件导致的农业生产弱势的可能程度。

该研究从引起湖南省农业灾害风险的旱灾、水灾、风雹灾、病虫害和霜冻5个主导因子出发，分别分析了2009—2016年各主导因子的受灾率、成灾率和灾害脆弱度变化趋势，并通过受灾率、成灾率、灾害脆弱度、灾害经济损失所占比重和因灾缺粮人口所占比重5项指标构建了农业灾害风险评价模型，保证了数据的可获取性。在此基础上，客观评估了该省农业灾害风险度，同时进一步对全省抗洪涝灾害效率进行了探讨，以期为全省农业灾害风险的有效管理和相关政策的实施提供理论支持，对保障粮食安全具有一定的科学价值。

王爱平[24]的研究表明，水灾和旱灾是对湖南省粮食生产影响最严重的两种灾害，其次是霜冻和风雹灾害。高霞霞等[25]指出水灾和旱灾是制约湖南省粮食经济发展的瓶颈，洪涝灾害风险度的变化在一定程度上受极端气象条件的影响。陈玉虔和刘慕华[23]采用数据包络模型评价了湖南省14个市抗旱防洪效率，发现湖南省在抗旱防洪方面效率整体偏低。该项研究表明，湖南省农业灾害风险较高，水旱灾发生较频繁，虽然全省在防灾减灾方面取得了一定成效，但效率较低，这与前人的研究结果基本一致。因此，现阶段湖南省应尽快加大对农业灾害的防灾减灾措施，减少灾害损失。可充分借助现代科学技术，如卫星遥感技术、航空航天技术等，加强对农业自然灾害的动态监测和预报，从而为农业生产争取更多的自救时间和空间。优化农作物种植结构，选育抗旱、耐水、抗霜冻、抗风雹和抗病虫害能力较强的作物品种。重点防范水、旱灾，加强防范频发时段和重发地区的灾害，在水灾旱灾发生率较高的地区，退耕还林，还草，提高土壤的保水蓄水能力。加强农田水利建设，确保旱涝保收。

该研究所构建的湖南省农业灾害风险评价模型有一定的创新性和合理性，今后会不断收集数据和扩充评价指标，进一步对模型进行修正，提高农业灾害风险评价的精度。