龍巖市土地生態(tài)安全動態(tài)評價

馮桂英， 陳松林*

(1. 濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點實驗室培育基地，福建 福州350007;2. 福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州350007)

土地是最寶貴的自然資源，是人類賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ). 隨著城市規(guī)模的擴(kuò)張、農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快以及人口的增加，人類不斷地從廣度和深度上開發(fā)利用土地，片面追求社會經(jīng)濟(jì)效益，注重土地的生產(chǎn)功能，而忽視了土地作為整體生態(tài)系統(tǒng)所具有的生態(tài)服務(wù)價值，人地矛盾日益突出，出現(xiàn)了土地退化、水土流失、荒漠化、溫室效應(yīng)、酸雨等一連串生態(tài)環(huán)境問題，有些甚至超出了自然環(huán)境自身承載力，嚴(yán)重影響人類的健康生活，制約社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展. 因此，近年來，生態(tài)安全引起了全球廣泛關(guān)注，上升到與國防安全、政治安全、經(jīng)濟(jì)安全等同等重要地位，成為全球性的熱點問題，而土地生態(tài)安全又是國家和區(qū)域生態(tài)安全的基本組成部分，是研究土地資源可持續(xù)利用的重大前沿課題［1-3］.目前學(xué)者對土地生態(tài)安全評價的研究仍處于探索階段，在研究方法上，主要從自然、經(jīng)濟(jì)、社會因素分析，并用PSR 框架模型，采用生態(tài)足跡、景觀生態(tài)法、物元分析模型和支持向量機(jī)、GIS 等方法［4］;研究區(qū)域上，多為生態(tài)脆弱區(qū)或地形區(qū);研究期限以短期為主，長期研究甚少.

作為區(qū)域的發(fā)展載體，土地系統(tǒng)若在沒有生態(tài)安全的前提下，不可能與人類和諧共處，共同發(fā)展.龍巖市是福建省西部山區(qū)資源型城市，屬地形、生態(tài)脆弱區(qū)，水土流失等因紅壤特性所引起的自然災(zāi)害尤為嚴(yán)重，因此對其進(jìn)行土地生態(tài)安全評價將具有重要價值，不僅可促進(jìn)龍巖市土地生態(tài)安全可持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展，還能為其他資源型城市生態(tài)安全發(fā)展提供借鑒意義. 文章以龍巖市為研究區(qū)域，基于P-S-R 概念模型構(gòu)建龍巖市的土地生態(tài)安全指標(biāo)體系，對龍巖市2002 ～2012 土地生態(tài)安全進(jìn)行動態(tài)評價.

1 土地生態(tài)安全概念

土地生態(tài)安全起源于近年來的“生態(tài)安全”概念，是個新興研究領(lǐng)域. 它是由自然生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全、社會生態(tài)安全組成的人工復(fù)合生態(tài)安全系統(tǒng)，包括兩重涵義:一是指土地生態(tài)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)功能處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，內(nèi)部新陳代謝正常運作;二是指土地生態(tài)系統(tǒng)滿足人類生產(chǎn)、生活、健康等的生態(tài)服務(wù)功能［5］. 基于此，本研究認(rèn)為土地生態(tài)安全是指在一定時空范圍內(nèi)，土地生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾時，自身具有良好的調(diào)節(jié)能力，并對人類社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供穩(wěn)定充裕的支持保障能力.

2 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

2.1 龍巖市概況

龍巖市是中國著名革命老區(qū)、紅軍基地和中央蘇區(qū)的重要組成部分，享譽海內(nèi)外的客家發(fā)祥地和客家人的聚集地，是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)延伸兩翼、對接兩洲、拓展腹地的重要通道和交通樞紐. 位于北緯24°23' －26°02'，東經(jīng)115°51' －117°45'，總面積19 027 km2，2012年總?cè)丝诩s298 萬人，現(xiàn)轄新羅區(qū)、武平、連城、長汀、上杭、永定五縣，代管漳平市.地處閩西南低山丘陵，地勢西北、東南高，東北、中部低.屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，平均氣溫19 ℃，平均降水量1 034 mm，日照時數(shù)約2 010 h，適宜生長林木和種植亞熱帶作物. 龍巖市有著得天獨厚的資源優(yōu)勢，如福建三個林區(qū)之一，森林覆蓋率高達(dá)78%，居福建省首位;水力和礦物資源，水能理論蘊藏量約215 萬Kw，可開發(fā)量189 萬Kw，已探明的礦物種類中，金、鐵、煤、銅、高嶺土等16 種礦物儲量也居全省首位.2012年龍巖市榮獲“國家園林城市”稱號及入選中國特色魅力城市200 強名單.

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要來源于龍巖市統(tǒng)計年鑒(2003 ～2013年)、龍巖市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、龍巖市水利統(tǒng)計公報(2002 ～2012年)及根據(jù)相關(guān)原始數(shù)據(jù)計算所得.

3 龍巖市土地生態(tài)安全定量評價

3.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

評價指標(biāo)的選取是土地生態(tài)安全評價的關(guān)鍵和基礎(chǔ).不僅要考慮土地資源環(huán)境、人文等影響，還須反映出影響區(qū)域生態(tài)安全的潛在因子及人類活動的影響. 龍巖市是福建省水土流失嚴(yán)重地區(qū)之一，特別是長汀縣，原是我國南方紅壤地區(qū)水土流失最為嚴(yán)重的縣份之一. 參照國內(nèi)外相關(guān)研究，結(jié)合區(qū)域土地生態(tài)現(xiàn)狀及土地利用結(jié)構(gòu)特征等實際情況，在科學(xué)性、整體性、相對獨立性、可操作性等原則下［6-8］，基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)(PSR)的框架模型，選取了水土流失率、水土流失治理面積等16 項指標(biāo)，分為目標(biāo)層A、準(zhǔn)則層B 和指標(biāo)層C，構(gòu)建龍巖市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系(見表1).

表1 龍巖市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系Tab.1 Assessment system of land ecological security in Longyan City

根據(jù)評價指標(biāo)對土地生態(tài)安全的影響，可分為正指標(biāo)和負(fù)指標(biāo). 正指標(biāo)是指安全趨向越大越安全，包括人均耕地面積、城鎮(zhèn)化率、耕地糧食單產(chǎn)、環(huán)保投入比重、第三產(chǎn)業(yè)比重、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率等;負(fù)指標(biāo)是指安全趨向越小越安全，包括人口密度、單位耕地化肥施用量、人口自然增長率、水土流失率等.

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

權(quán)重是用來表示在層次結(jié)構(gòu)中，每個指標(biāo)變量或要素相對于上一層要素的重要程度［9］. 目前國內(nèi)外確定權(quán)重的主要方法包括主觀賦權(quán)法，即德爾菲法、層次分析法等，權(quán)重的確定是否科學(xué)、合理將直接關(guān)系到評價結(jié)果的精確性和利用價值，為了克服個人主觀意識對評價的影響，本研究采用熵權(quán)法［10］，根據(jù)各指標(biāo)實際數(shù)據(jù)研究指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系或綜合評估指標(biāo)與評價結(jié)果的關(guān)系，使評價結(jié)果更具有數(shù)學(xué)理論依據(jù)和客觀性，結(jié)果如表1 所示.

3.2.1 原始數(shù)據(jù)無量綱化

各指標(biāo)計算過程和單位不同，沒有可比性，所以用極差法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以消除對評價結(jié)果的影響.

式中，xij為某指標(biāo)的原始值;xjmax，xjmin為評價時段內(nèi)該指標(biāo)的最大值與最小值;yij為該指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值.

3.2.2 用熵權(quán)法計算各指標(biāo)權(quán)重

在區(qū)域m年n個指標(biāo)問題評估中，定義fij為第i年第j個指標(biāo)的指標(biāo)比重，公式為:令hj為第j個指標(biāo)的熵值(當(dāng)fij= 0 時，令fijlnfij= 0;k = 1/lnm);令Wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重，公式為:

其中，m 為評價時段，m = 5 ，j 為指標(biāo)個數(shù)，n =16.采用熵權(quán)法計算所得權(quán)重如表1 所示.

3.3 土地生態(tài)安全值計算

單項指標(biāo)安全值從不同方面反映了龍巖市土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況，但土地生態(tài)安全是個復(fù)合人工生態(tài)系統(tǒng)，要整體反映區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)安全狀況，則需基于歸一化指標(biāo)數(shù)值和權(quán)重，采用指數(shù)和法計算土地生態(tài)安全綜合值.

式中，T 為土地生態(tài)安全綜合值，n 為指標(biāo)個數(shù);Yij為第i年第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;Wj為第j個指標(biāo)權(quán)重.

3.4 土地生態(tài)安全評價等級

生態(tài)安全不是絕對的，是個相對概念. 根據(jù)以上公式計算的龍巖市土地生態(tài)安全綜合值，參考已有相關(guān)文獻(xiàn)［10-11］，結(jié)合區(qū)域生態(tài)環(huán)境特點，設(shè)置了龍巖市的土地生態(tài)安全價標(biāo)準(zhǔn)，如表2 所示，將龍巖市土地生態(tài)安全綜合值按取值范圍(0 ～1)非等間距劃分為5個安全等級.

表2 龍巖市土地生態(tài)安全評判標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Evaluation criteria of land ecological security in Longyan City

4 結(jié)果分析

通過對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，運用熵權(quán)法計算各指標(biāo)的權(quán)重、各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值及對應(yīng)的權(quán)重加權(quán)求得龍巖市2002 ～2012年土地生態(tài)壓力安全值、土地生態(tài)狀態(tài)安全值、土地生態(tài)響應(yīng)安全值及綜合安全值，并根據(jù)土地生態(tài)安全評判標(biāo)準(zhǔn)來判斷龍巖市近10年土地生態(tài)安全等級(見表3)，并對龍巖市2002～2012年土地生態(tài)安全趨勢進(jìn)行分析(見圖1).

表3 龍巖市2002 ～2012年土地生態(tài)安全綜合值及安全等級Tab.3 Integral evaluation and classification of land ecological security in Longyan City during 2002 ～2012

圖1 龍巖市2002 ～2012年土地生態(tài)安全動態(tài)變化趨勢Fig.1 Dynamic of land ecological security in Longyan City during 2002 ～2012

圖1 顯示2002 ～2012 龍巖市土地生態(tài)安全整體呈波動上升趨勢，表明其土地生態(tài)安全正處于逐漸好轉(zhuǎn)階段，不過根據(jù)表4 的安全等級情況，由2002年的“敏感級”上升到2012年的“良好級”，期間2004 ～2008年處于“風(fēng)險級”，說明龍巖市近10年土地生態(tài)安全仍不容樂觀. 其中，土地生態(tài)壓力安全指數(shù)呈下降趨勢，到2009年后便逐漸上升;土地生態(tài)狀態(tài)安全指數(shù)基本穩(wěn)定，變化不大;土地生態(tài)響應(yīng)安全指數(shù)從2003年開始下降，到2008年后便逐漸升高.

根據(jù)圖1 和表3，2002 ～2008年，龍巖市土地生態(tài)壓力子系統(tǒng)的安全指數(shù)從2002年的0.234 5減少到2008年的0.087 2，雖由2005年的0.093 5 增加到2006年的0.106 1，但而后又下降，土地生態(tài)安全綜合值由“敏感級”下降到“風(fēng)險級”，表明龍巖市所面臨的土地生態(tài)壓力不斷增強，人為活動對土地干擾程度沒有得到一定緩解. 究其原因是自然增長率從2002年的4.6‰上升到2008年的5.6‰，人口快速增長，使得人均耕地面積逐年下降，耕地糧食單產(chǎn)也由2002年的8 274.065 kg/hm2下降到2008年6 949.231 kg/hm2，為了緩解人口與糧食的日益突出矛盾，單位耕地面積化肥使用量和農(nóng)藥使用量逐年增加，2008年分別為3 080.771 kg/hm2，45.247 7 kg/hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國際公認(rèn)值，導(dǎo)致土壤污染嚴(yán)重，土地肥力退化;隨著龍巖市工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城鎮(zhèn)化率由2002年的30.1%提高到2008年的40.5%，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展顯著提高，建設(shè)用地供給壓力也愈顯突出，耕地大量減少，特別是相對平坦的耕地，坡耕地、荒草地反而比例較大，因其開發(fā)難度大、成本高，而它們又是水土流失的主要流失源等使得土地生態(tài)安全水平下降.

根據(jù)圖1 和表3，龍巖市土地生態(tài)安全綜合值從2009年的0.391 7 增長到2012年的0.665 9，說明土地生態(tài)安全有很大程度的改善.龍巖市2009年仍處于工業(yè)化啟動期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，實現(xiàn)了“一二三”到“二三一”的轉(zhuǎn)變，且2009年第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到246.02 億元，增長17%;龍巖市對環(huán)保投資占GDP 比重也從2009年的0.1%增長到2012年的0.5%，森林覆蓋率78%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過生態(tài)市指標(biāo)，土地生態(tài)響應(yīng)子系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率從2002年的11.82%上升到2012年的43.79%;龍巖市創(chuàng)建“國家可持續(xù)發(fā)展實驗區(qū)”的提出及生態(tài)市任務(wù)目標(biāo)正處于“十二五規(guī)劃”期間，對土地生態(tài)要求不斷提高，環(huán)保投資逐年增加，工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率和工業(yè)固體廢物綜合利用率均達(dá)到100%;水土流失治理面積2012年超額完成33 380 hm2，居全省第一，特別是長汀縣，在水土流失治理方面成效顯著;農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境逐漸改善，人民保護(hù)生態(tài)環(huán)境意識的提高及責(zé)任不斷增強，龍巖市近10年農(nóng)民人均純收入從2002年的3 206 元/人增長至2012年的9 396元/人，使社會經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展，土地生態(tài)安全得到強有力保障.

5 結(jié) 論

研究基于P-S-R 框架模型構(gòu)建了龍巖市土地生態(tài)安全指標(biāo)體系，對龍巖市2002 ～2012年土地生態(tài)安全進(jìn)行動態(tài)評價，從2002年的“敏感級”到2012年的“良好級”，表明龍巖市土地生態(tài)安全狀況逐漸好轉(zhuǎn)，與實際情況較為吻合，但前景仍不容樂觀. 土地生態(tài)安全關(guān)系到一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會生態(tài)可持續(xù)性，龍巖市為了能使土地生態(tài)安全穩(wěn)定在“良好”等級，并爭取達(dá)到“安全級”，提高土地生態(tài)安全水平，應(yīng)采取以下措施:

(1)增加環(huán)境保護(hù)投資和加大建設(shè)土地生態(tài)安全支持力度，建立土地資源有償使用制度和生態(tài)補償機(jī)制，將土地生態(tài)安全納入經(jīng)濟(jì)核算中. 優(yōu)化龍巖市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展坡地工業(yè)，形成一條具有龍巖山區(qū)特色的工業(yè)發(fā)展道路，特別應(yīng)提高第三產(chǎn)業(yè)比重，高效利用龍巖市生態(tài)旅游資源優(yōu)勢(現(xiàn)有2個國家級自然保護(hù)區(qū)、1個省級自然保護(hù)區(qū)、4個國家級森林公園和1個國家重點風(fēng)景名勝區(qū))，重點發(fā)展山區(qū)特色旅游，另須培養(yǎng)金融、房地產(chǎn)、文化等服務(wù)業(yè).

(2)實行土地利用規(guī)劃，優(yōu)化土地結(jié)構(gòu)布局.土地利用規(guī)劃是合理配置城鄉(xiāng)土地，調(diào)整土地利用空間布局的指導(dǎo)思想. 加強治理城中村、空心村等，盤活現(xiàn)有國有土地存量，較大限度地挖掘內(nèi)部土地生產(chǎn)潛力，避免隱性浪費;力求提高經(jīng)濟(jì)效益的同時，注重生態(tài)效益的最大化，形成良好的生態(tài)安全格局，劃分龍巖市生態(tài)功能區(qū)域:生態(tài)極敏感區(qū)域、高度敏感類型區(qū)域、生態(tài)保護(hù)重要區(qū)域、土地利用敏感區(qū)域和不敏感區(qū)域［13］，針對不同區(qū)域提出最佳的土地生態(tài)安全保護(hù)措施.

(3)重點治理水土流失. 應(yīng)多種渠道宣傳教育土地生態(tài)安全的重要性，提高全民意識;科學(xué)積極引導(dǎo)農(nóng)民合理使用化肥農(nóng)藥，增施有機(jī)肥和生物肥，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實行用地養(yǎng)地結(jié)合，防止土壤污染和保肥地力，保證糧食安全，提高土地生態(tài)環(huán)境;因地制宜，因山施策，如長汀縣的“反彈琵琶”等模式，其他地區(qū)也可借鑒長汀經(jīng)驗“政府主導(dǎo)，社會參與，群眾主體，多策并舉”來治理水土流失.

土地生態(tài)安全是由自然和人為因素中和的結(jié)果，具有動態(tài)性和時段性，土地生態(tài)系統(tǒng)狀況隨區(qū)域不同而有所差異，影響土地生態(tài)系統(tǒng)的因子也不同，同一影響因子對不同時段的土地生態(tài)安全影響程度也不盡相同，因此，土地生態(tài)安全評價是一項探索性工程，建立評價指標(biāo)體系和確定安全等級至今還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，仍值得探討研究，有待進(jìn)一步完善.

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