東明縣澇洼地整治項目資源環(huán)境效應預警

張正峰，劉 靜，周小平

（1.中國人民大學公共管理學院，北京 100872；2.上海市建設用地和土地整理事務中心，上海 200003；3.北京師范大學管理學院，北京 100875）

東明縣澇洼地整治項目資源環(huán)境效應預警

張正峰1，劉 靜2，周小平3

（1.中國人民大學公共管理學院，北京 100872；2.上海市建設用地和土地整理事務中心，上海 200003；3.北京師范大學管理學院，北京 100875）

研究目的：以山東省東明縣澇洼地整治項目作為研究區(qū)，嘗試構建土地整治資源環(huán)境效應的預警指標與模型，評估土地整治對資源環(huán)境所產生的風險。研究方法：專家咨詢法，極限條件法，層次分析法，綜合指數法。研究結果：（1）土地整治資源環(huán)境效應預警需將整治后的狀態(tài)預警與整治的演化方向預警進行綜合，按照極限條件法，兩警相權其重；（2）研究區(qū)土地整治資源環(huán)境總效應在整治后的狀態(tài)和整治的演化方向兩方面均屬于無警狀態(tài)，單項效應中資源效應和環(huán)境效應的綜合警情為無警，景觀效應由于整治后的狀態(tài)屬于輕警，演化方向屬于中警，則綜合警情為中警。研究區(qū)在表征環(huán)境效應和景觀效應的單項因子中出現了不同程度的警情。研究結論：研究區(qū)實證表明，資源環(huán)境效應預警方法可行；研究區(qū)針對出現的警情，需要從農田景觀塑造和生態(tài)化溝渠道路設計等方面對規(guī)劃設計方案進行優(yōu)化。

土地整治；資源效應；環(huán)境效應；景觀效應；預警

1 引言

土地整治在合理配置資源、增加土地效益、實現耕地總量動態(tài)平衡等方面發(fā)揮著重要作用，已成為中國土地管理工作的一項重要內容[1]。由于土地整治在中國最初的目標是增加耕地面積，所以在土地整治實踐中，出現了重數量、輕生態(tài)環(huán)境建設的問題[2]。許多地方在選擇土地整治項目時，事先沒有考慮項目實施給區(qū)域資源環(huán)境帶來的影響，對負向效應可能引發(fā)的生態(tài)風險也缺乏預警機制。在土地整治的資源環(huán)境效應理論方法研究方面，目前國內外的研究主要集中在定性分析土地整治引發(fā)的環(huán)境效應[3-4]，或采用生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算法、綜合指數法、能值分析法等定量地估算土地整治所引發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應或者景觀效應[5-10]。在資源環(huán)境效應預警方面，目前的研究主要集中在區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量預警[11-12]、可持續(xù)發(fā)展預警[13]、資源開發(fā)利用預警[14-15等方面，專門針對土地整治資源環(huán)境效應開展預警研究的很少。本文以山東省東明縣澇洼地土地整治項目區(qū)為研究區(qū)，構建了土地整治資源環(huán)境效應的預警指標與模型，并進行警情劃分。該研究對土地整治區(qū)域的選擇以及土地整治項目規(guī)劃設計方案的優(yōu)化具有參考作用。

2 研究區(qū)域與方法

2.1 研究區(qū)域概況

選擇東明縣澇洼地整治項目作為研究區(qū)域。該項目跨越小井鄉(xiāng)和東明集鎮(zhèn)兩個行政區(qū)域，小井片區(qū)轄中喬莊、袁長營、大喬莊、西郝莊、李崗5個行政村；東明集片區(qū)轄后陳寨、張安寨、于興屯、大井、大辛莊、李臺寨、申莊、梁莊8個行政村。項目區(qū)地處黃河沖積平原，總體地勢平坦，但局部地區(qū)有較大起伏，土地總面積1782.86 hm2。項目區(qū)因背臨引黃干渠，受河水側滲的緣故，形成部分地勢高低不平的土地，加之農田水利配套設施不足，每逢雨季容易引起大面積積水，研究區(qū)土地利用類型見表1。

表1 研究區(qū)域土地利用類型Tab.1 Land use types in the case study area

2.2 資源環(huán)境效應預警指標體系

將土地整治的資源環(huán)境效應分成資源效應、環(huán)境效應與景觀效應三類單項效應，依據研究區(qū)實際狀況，構建其預警指標（表2）。

表2 研究區(qū)域土地整治資源環(huán)境效應預警指標體系Tab.2 Pre-warning indicator system for the resource-environment effects of land consolidation

2.3 資源環(huán)境效應預警模型

土地整治資源環(huán)境效應采用土地整治后狀態(tài)和土地整治的演化方向來表示，其中土地整治后的狀態(tài)采用整治后的指標分值代表，土地整治的演化方向采用整治前后指標分值的差值代表[16]。

式1、2中，I為效應的分值；If、Ib為效應整治后、前的得分值；n為指標的個數；Wi為第i個指標的權重值；Fif、Fib為第i個指標整治后、前的分值。

對于土地整治狀態(tài)預警，通過理論分析與專家咨詢，確定以整治后指標得分值60分作為警線。若If≤60即進入警戒狀態(tài)，其中45＜If≤60為巨警，30＜If≤45為中警，15＜If≤30為重警，0≤If≤15為輕警。對于土地整治演化方向預警，確定以土地整治前后指標分值的差異值0作為警線，若△I＞0，則表明土地整治的資源環(huán)境效應是正向的，定義為無警；若△I≤0，則進入警戒狀態(tài)，其中△I≤-30為巨警，-30＜△I≤-20為重警，-20＜△I≤-10為中警，-10＜△I≤0為輕警。土地整治資源環(huán)境效應的預警需要綜合考慮兩種效應的預警，并按照極限條件法，兩警相權取其重。

3 結果與討論

3.1 效應指標權重及警限

效應指標權重的確定采用了層次分析法，各指標警限是確定警情嚴重程度的等級分界值，研究中警限的確定主要依據了國家頒布的相關標準或者土地行業(yè)的相關標準、地方總體區(qū)域水平、專家意見和地方規(guī)劃值。各指標的警限具體見表3。

表3 各指標權重及警限確定結果Tab.3 Weight and alert limit of indicators for the resource-environment effects of land consolidation

3.2 單項指標預警

本研究中所涉及的指標數據主要來源于：（1）各地類的面積、道路和溝渠等農業(yè)基礎設施的建設等數據來源于《山東省東明縣澇洼地整理項目規(guī)劃設計方案》以及《山東省東明縣澇洼地整理項目可行性研究報告》；（2）生態(tài)價值系數、不同土地利用類型的人為干擾指數來源于現有文獻資料；（3）景觀多樣性指數、景觀優(yōu)勢度指數等是根據土地整治項目區(qū)的現狀圖和規(guī)劃圖，利用ArcGIS將其轉為柵格格式，再利用fragstats 3.3計算得出；（4）對于生物多樣性狀況等難以獲得定量數據的指標，根據當地已經開展的土地整治項目區(qū)域的農戶調研情況確定。各單項指標實際值、得分值及警度區(qū)間見表4。

由表4可以看出，土地整治對資源環(huán)境效應單項指標的影響大多是正向的，其中代表資源效應的指標在土地整治后得分值均超過60分，且演替方向均為正向，所有指標整治后狀態(tài)及演化方向均為無警。有效灌溉面積比率、土地鹽堿化率、農田林網面積比率、排澇排漬率、可機械化耕作面積比率整治后的得分均為100分，說明土地整治對這些要素的影響非常顯著，使其狀況達到了一個理想的標準，這也和目前土地整治過程中重視新增耕地量以及農業(yè)設施配套的事實是相符合的。土地整治之前，項目區(qū)域的有效耕地面積為1156.86 hm2，整治之后為1387.70 hm2，有效耕地面積比率由整治前的64.89%變?yōu)檎沃蟮?7.84%。耕地面積的增加主要來自項目區(qū)中的鹽堿地、荒草地、其他未利用地以及部分的田坎和打谷場。土地整治前，整個項目區(qū)基礎設施不配套，土地整治中設計進水閘41個，布置斗渠42.62 km，農渠31.47 km，營造林帶6.3 km，設計排水溝82.89 km，排水閘38座，新修田間路和生產道66.27 km，因此土地整治后項目區(qū)的有效灌溉面積比例提高了38.72%，發(fā)生鹽堿化的土地全部得到改良，農田林網面積比率增加了26.36%，排澇排漬率由原來的15.25%提高到100%，灌排溝渠密度由整治前的4.64 km/km2提高到9.45 km/km2，田間道路密度由整治前的1.71 km/km2提高到6.53 km/km2。 另外，土地整治中由于進行了土地平整，擴大了田塊規(guī)模，規(guī)整了田塊的外形，對土地權屬進行了重新調整，土地整治后，耕地集中連片程度提高，田塊集中度由2.57塊/戶集中到1.51塊/戶，可機械化耕作面積比率由整治前的58.18%提高到了100%。

表征環(huán)境效應的指標共有6個，其中綠色植被覆蓋率、自然災害抵御度、土地污染率、單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值整治后的分值均大于60分，且表現為正向演替，屬于無警；生物多樣性狀況由于整治后分值小于60分，且出現負向演替的趨勢，其警度屬于中警；水域面積覆蓋比率雖然在土地整治前后沒有發(fā)生變化，但由于其實際值小于了下限值，得分為0，屬于巨警。綠色植被包括耕地、園地、林地、草地等，項目區(qū)整治的過程伴隨著耕地的增加，鹽堿地和其他未利用地的減少，綠色植被覆蓋率由整治前的75.70%增加到了整治后的83.97%。而由于耕地面積增加所帶來的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的增加抵消了由于荒草地和未利用地面積減少所帶來的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的減少，土地整治后，單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務價值提高了3500元/hm2·a。同時，基礎設施的完善有效增強了農田自然災害抵御能力，其抵御度由極弱提高到強。土地污染情況經過土地整治也稍有好轉，耕地的平整以及灌排設施的完善能夠有效阻止農業(yè)面源污染源的擴散，降低污染程度。另外，經過實地調查，土地整治后生物多樣性略有減少，一方面是因為未利用地的開發(fā)、零星地類的歸并使得生物生境變化甚至消失所造成的，另一方面是因為農田水利工程以及田間道路工程的建設分割了生物生境引起的。

表4 研究區(qū)域資源環(huán)境效應單項指標預警結果Tab.4 Pre-warning results of the indictors for the resource-environment effects of land consolidation

表征景觀效應的指標共有9個，除景觀優(yōu)勢度指數、景觀類型破碎度、田塊形狀指數三項指標沒有出現警情外，其他指標均出現了不同程度的警情。土地整治中由于原本面積稍大的田坎面積在減少，原本面積較小的交通運輸用地和水利設施用地面積在增加，景觀優(yōu)勢度指數由3.54減少為2.15，表明景觀對其最大多樣性的偏離程度在減弱。同時，土地整治中由于田塊規(guī)模的擴大，田塊外形的規(guī)整，也使景觀類型破碎度降低，田塊形狀指數減小。而在整治過程中，為多增加耕地面積，許多其他地類被整治為耕地，Shannon-weaver多樣性指數在減少，數值由1.24減少到0.54。同時整治前的主要景觀類型為耕地，各個斑塊面積較小，景觀均勻程度較高，隨著整治過程中零碎田塊的歸并，耕地斑塊的面積在增大，個別斑塊類型消失，景觀均勻程度降低，景觀均勻度指數由0.25減小為0.14。而土地整治中未利用地的開發(fā)，道路溝渠的修建也使人為干擾指數由整治前的280.92增加為296.27，景觀類型相對豐富度指數由0.90減少為0.50，說明土地整治之后人為干擾程度在增強，景觀的自然性狀況變弱。同時人工廊道（道路、溝渠）的修建，一方面使其密度由整治前的4.12 km/km2增加到整治后的12.18 km/km2代表對景觀自然性的擾動在增加；但另一方面，也使景觀通達度由整治前的2.98%增加到整治后的4.27%，代表整治區(qū)域中物質和能量的流動變得更加順暢。

3.3 單項效應與總效應預警

研究區(qū)域中單項效應和資源環(huán)境總效應的預警結果見表5。

表5 研究區(qū)資源環(huán)境效應預警結果Tab.5 Pre-warning results of the integrated resource-environment effects of land consolidation

從土地整治資源環(huán)境總效應來看，資源環(huán)境效應得分由整治前的50.40增加為整治后的71.13，從整治的狀態(tài)和整治的演化方向來說，均屬于無警狀況，說明該項目對資源環(huán)境總的影響是良性的，且有開展的必要。

從單項效應來看，資源效應對土地整治資源環(huán)境總效應的貢獻率最大，土地整治前后，其得分差值為15.62；環(huán)境效應次之，其得分差值為7.87；而景觀效應分值由整治前的15.68降到了整治后的12.92，其整治后的狀態(tài)屬于輕警，演化方向屬于中警，綜合警情為中警。

衡量資源效應的三個方面均屬無警狀況。其中，耕地自然生產潛力改善程度最為可觀，其得分從6.72提高到了15.08，增加了8.36；其次是農業(yè)生產條件，其得分從5.09增加到了10.23，增加了5.14；最后是有效耕地面積比率，其得分由10.41提高到12.52，增加了2.11。在衡量環(huán)境效應的三個方面中，生態(tài)結構綜合預警結果為輕警，這主要是因為目前的土地整治工程措施對生物多樣性狀況產生了負向影響，且為了多增加耕地面積，將其他的一些閑散地類都整治為耕地，眾多生物生境消失。而在生態(tài)穩(wěn)定性和生態(tài)功能方面，均屬于無警狀態(tài)。在衡量景觀效應的4個方面，景觀的異質性和自然性預警結果為中警，運動性預警結果為重警，有序性的預警結果為無警，說明土地整治的規(guī)劃設計中對景觀生態(tài)的設計重視不夠，需在農田景觀的塑造、生態(tài)化道路和溝渠的建設等方面進行改進。

4 結論

土地整治的資源環(huán)境效應可分為資源效應、環(huán)境效應和景觀效應三個方面，其效應預警的指標體系可分別從這三個方面構建。而土地整治資源環(huán)境效應預警需綜合考慮土地整治后的狀態(tài)和土地整治的演替方向。

研究區(qū)中土地整治對資源環(huán)境效應單項指標的影響大多是正向的，其中代表資源效應的指標均為無警狀態(tài)；代表環(huán)境效應的指標中有4項指標為無警狀態(tài)，1項指標為中警狀態(tài)，1項指標為巨警狀態(tài)；代表景觀效應的指標中除景觀優(yōu)勢度指數、景觀類型破碎度、田塊形狀指數沒有出現警情外，其他指標均出現了不同程度的警情。

從研究區(qū)域土地整治資源環(huán)境總效應來看，土地整治后的狀態(tài)和土地整治資源環(huán)境演化方向均屬于無警狀態(tài)，說明土地整治的實施對資源環(huán)境總的影響是良性的。從單項效應來看，資源效應對土地整治資源環(huán)境總效應的貢獻率最大，環(huán)境效應次之，而景觀效應整治后的狀態(tài)屬于輕警，演化方向屬于中警，綜合警情為中警。這也說明東明縣澇洼地整治項目的規(guī)劃設計對景觀生態(tài)的設計重視不夠，需在農田景觀的塑造、生態(tài)化道路和溝渠的建設等方面進行調整改進。

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（本文責編：陳美景）

Pre-warning System for the Resource-Environment Effects of the Lowlying Land Consolidation Project in Dongming County

ZHANG Zheng-feng1, LIU Jing2, ZHOU Xiao-ping3

（1. School of Public Administration, Renmin University of China, Beijing 100872, China; 2. Centre for Shanghai Municipal Construction Land and Land Consolidation, Shanghai 200003, China; 3. School of Management, Beijing Normal University, Beijing 100875, China）

The purpose of this study is to develop a pre-warning system for the resource-environment effects of land consolidation aiming to evaluate the risks of land consolidation, using a low-lying land consolidation project in Dongming County of Shandong Province as a study case. Methods employed include Delphi method, AHP method, limit condition method and comprehensive index method. The paper found that the pre-warning of post-consolidation status and evolution direction were integrated, and the result of the pre-warning was obtained according to the limit condition of the resource-environment effects of land consolidation. Meanwhile, the integrated resource-environment effects of land consolidation were at the none level after the consolidation. The integrated warning of resource-environment effects was also at the none level in terms of both single indexes. However, the integrated warning of landscape effect was at middlelevel because the evolution direction was approaching the mid-level risk. Moreover, warnings exist at different degrees in terms of different single factors regarding the general environmental effect and landscape effect in the case study area. It is concluded that the pre-warning method of resource-environment effects is useful. The planning scheme should be optimized in the respects of farmland landscape construction and ecological ditch road design according to the predicted risks in the case study area.

land consolidation; resource effects; environment effects; landscape effects; early warning

F301.2

A

1001-8158（2013）04-0072-07

2011-07-06

2011-07-21

國家自然科學基金項目（No.51209119）；國家“985工程優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺項目”專項經費資助。

張正峰（1975-），男，山東泰安人，博士，副教授。主要研究方向為土地利用。E-mail: zhengfengzh@sina.com