基于生態(tài)文明視角新疆綠洲土地生態(tài)安全影響因素及管控機(jī)制研究*
——以塔城市為例

劉志有，蒲春玲，閆志明，劉祥鑫，穆飛翔，蘇 睿，王嘉蓉，劉金芝，付萬(wàn)年，朱亞楠

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引言

黨“十八大”報(bào)告首次把生態(tài)文明建設(shè)納入中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)總體布局。習(xí)近平總書記明確要求：全面提高生態(tài)文明建設(shè)水平，要照著“綠水青山就是金山銀山”這條路走下去，繼續(xù)探索有效模式和科學(xué)路徑，把綠水青山護(hù)得更美，把金山銀山做得更大。生態(tài)文明建設(shè)是一項(xiàng)涉及經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)、生態(tài)的系統(tǒng)工程，不僅包括生態(tài)保護(hù)、環(huán)境治理、資源節(jié)約，而且要求物質(zhì)文明、政治文明和精神文明達(dá)到較高水平[1]。土地生態(tài)安全是指區(qū)域土地生態(tài)環(huán)境不受到破壞，并能為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供持續(xù)土地需求安全。土地生態(tài)系統(tǒng)包括投入、排出、循環(huán)和調(diào)節(jié)4個(gè)子系統(tǒng)。土地利用是土地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)整的具體體現(xiàn)。土地利用過程，尤其是現(xiàn)代高強(qiáng)度的開發(fā)利用，導(dǎo)致了景觀生態(tài)格局、水環(huán)境的變化和土地荒漠化，進(jìn)而引起生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)和功能的整體演化[2-3]。土地功能的優(yōu)化調(diào)控，是協(xié)調(diào)資源保護(hù)與利用，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[4]。針對(duì)綠洲土地生態(tài)問題，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要從生態(tài)足跡、土壤環(huán)境、生態(tài)安全理論、土地生態(tài)建設(shè)、土地生態(tài)區(qū)劃、土地生態(tài)環(huán)境問題、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、生態(tài)安全評(píng)價(jià)等方面，運(yùn)用GIS空間分析法、層次分析法、主成分分析法等不同方法進(jìn)行研究[5-10]。

塔城市是新疆北部綠洲重要的生態(tài)屏障區(qū)，對(duì)其土地生態(tài)安全問題研究，有利于區(qū)域綠洲土地生態(tài)環(huán)境屏障建設(shè)，更關(guān)乎綠洲生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展建設(shè)。文章以塔城市為研究區(qū)，從生態(tài)文明視角對(duì)區(qū)域土地生態(tài)安全進(jìn)行研究，揭示影響土地生態(tài)安全的主要因素，并構(gòu)建區(qū)域土地生態(tài)環(huán)境管控機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地可持續(xù)利用提供保護(hù)措施，為科學(xué)利用土地奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

塔城市地處新疆西北部與哈薩克斯坦共和國(guó)接壤，東距自治區(qū)首府烏魯木齊市630km，是中國(guó)距離邊境最近的開放城市之一；屬中溫帶大陸性干旱氣候，光照充足，晝夜溫差大，農(nóng)區(qū)年平均氣溫為7.1℃，年均降水量282.4mm。光熱資源充沛，水土資源總量豐富，有中國(guó)第二大天然平原草原——庫(kù)魯斯臺(tái)草原，草場(chǎng)資源豐富。優(yōu)越的氣候條件，肥沃的土地，遼闊的牧場(chǎng)，給發(fā)展農(nóng)牧業(yè)創(chuàng)造得天獨(dú)厚的有利條件。

塔城市總面積3 991.90km2，南北最長(zhǎng)處92km，東西最寬處61km，下轄1鎮(zhèn)5場(chǎng)8鄉(xiāng)。2014年國(guó)民生產(chǎn)總值199.71億元，其中第一產(chǎn)業(yè)為40.37億元，第二產(chǎn)值為608.89億元，第三產(chǎn)值為98.45億元； 地方財(cái)政收入為5.94億元，地方財(cái)政支出19.49億元。總?cè)丝跒?7.28萬(wàn)人，民族組成包括哈薩克族、漢族、維吾爾族、回族等13個(gè)民族； 城鎮(zhèn)化率達(dá)到62.79%，人口自然增長(zhǎng)率為6.14‰； 建成區(qū)綠化覆蓋率達(dá)到40.67%。

2 研究方法

該文運(yùn)用主成分分析方法。主成分分析[11-12]是把一定相關(guān)性的初始變量指標(biāo)進(jìn)行重新組合，組合成一組不太相關(guān)的指標(biāo)體系，并在初始變量和共因子之間建立某種關(guān)聯(lián)，主要根據(jù)變異的累積貢獻(xiàn)率提取一定個(gè)數(shù)的共因子，再對(duì)載荷矩陣實(shí)施因子旋轉(zhuǎn)，計(jì)算各個(gè)因子的綜合得分。

該研究涉及塔城市相關(guān)數(shù)據(jù)包括土地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值等方面。其中土地?cái)?shù)據(jù)來源《新疆維吾爾自治區(qū)土地統(tǒng)計(jì)年鑒》[13]； 其他所需要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源的《塔城市統(tǒng)計(jì)年鑒(2010～2015年)》[14]及相關(guān)規(guī)劃資料。

3 綠洲土地生態(tài)安全因素分析

3.1 土地生態(tài)安全影響指標(biāo)構(gòu)建

評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建是研究土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的核心，研究指標(biāo)選取要從生態(tài)文明建設(shè)角度出發(fā)，充分體現(xiàn)土地生態(tài)系統(tǒng)狀況[15-16]。堅(jiān)持科學(xué)性、可比性、代表性和層次性的基礎(chǔ)上，結(jié)合塔城市土地利用結(jié)構(gòu)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，構(gòu)建自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)3方面24項(xiàng)指標(biāo)(表1)對(duì)影響塔城市2009～2014年土地生態(tài)安全因素進(jìn)行分析。

表1 塔城市土地生態(tài)安全影響指標(biāo)體系

準(zhǔn)則層指標(biāo)層單位指標(biāo)內(nèi)涵安全趨向自然因素人均耕地面積(D1)hm2人均耕地規(guī)模正向耕地面積(D2)hm2耕地面積數(shù)量正向牧草地面積(D3)hm2牧草地面積數(shù)量正向林地面積(D4)hm2林地面積數(shù)量正向全年平均氣溫(D5)℃正向全年降水量(D6)mm正向全年日照時(shí)數(shù)(D7)h正向當(dāng)年造林面積(D8)hm2正向人均公共綠地面積(D9)m2正向經(jīng)濟(jì)因素第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(D10)萬(wàn)元正向第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(D11)萬(wàn)元正向第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(D12)萬(wàn)元第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度正向糧食單產(chǎn)(D13)kg/667m2糧食對(duì)個(gè)人的滿足程度正向化肥施用量(D14)t化肥對(duì)土地的污染度逆向農(nóng)藥施用量(D15)kg農(nóng)藥對(duì)土地的污染度逆向農(nóng)用柴油使用量(D16)t農(nóng)用柴油對(duì)土地的污染度正向農(nóng)用薄膜使用量(D17)t逆向農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力(D18)kW機(jī)械動(dòng)力正向社會(huì)因素凈遷移(D19)人逆向人口自然增長(zhǎng)率(D20)%人口增長(zhǎng)的程度和趨勢(shì)逆向城市污水處理率(D21)%城市污水治理率正向排水管道長(zhǎng)度(D22)km正向人口密度(D23)人/km2單位面積土地人口數(shù)量逆向人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(D24)萬(wàn)元/人正向

3.2 塔城土地生態(tài)安全因素定量分析

3.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法將數(shù)據(jù)放入SPSS17.0軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果(表2)。通過標(biāo)準(zhǔn)化處理將指標(biāo)控制在∣Z∣≤4之間，因而使其具有可比性。

表2 2009～2014年塔城市土地生態(tài)安全影響指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

指標(biāo)層Z2009年Z2010年Z2011年Z2012年Z2013年Z2014年人均耕地面積-063-064-063-061-061-058耕地面積092080068057048040牧草地面積168150131113101086林地面積024017010005000-003全年平均氣溫-063-064-063-061-061-058全年降水量-063-063-063-061-061-058全年日照時(shí)數(shù)-059-060-059-058-058-055當(dāng)年造林面積-061-063-062-059-060-057人均公共綠地面積-063-064-063-061-061-058第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值064073088090105129第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值051102108124098085第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值207220248280297306糧食單產(chǎn)-062-063-062-060-060-057化肥施用量-028-031-033-035-037-026農(nóng)藥施用量060057050031017010農(nóng)用柴油使用量-049-054-054-053-020-052農(nóng)用薄膜使用量-061-062-061-059-059-056農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力286271257236236231凈遷移-063-064-062-062-060-058人口自然增長(zhǎng)率-063-064-063-061-061-058城市污水處理率-063-064-063-061-061-058排水管道長(zhǎng)度-063-064-063-061-061-058人口密度-063-064-063-061-061-058人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值-063-064-063-061-061-058

表3 KMO 和 Bartlett 的檢驗(yàn)

取樣足夠度的Kaiser-Meyer-Olkin度量Bartlett的球形度檢驗(yàn)近似卡方dfSig076354389815000000

表4 解釋的總方差

成分初始特征值提取平方和載入合計(jì)方差的(%)累積(%)合計(jì)方差的(%)累積(%)158819801098010588198010980102010217059971501021705997153001202079992200120207999224000400649998650001001299998600000002100000

3.2.2 主成分的提取

主成分分析就是將多元變量通過計(jì)算降維歸結(jié)到較少的變量的過程。塔城市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)，輸入SPSS17.0軟件中，進(jìn)行主成分分析計(jì)算。軟件分析中數(shù)據(jù)通過KMO和Bartlett的檢驗(yàn)，如表3、4。前3個(gè)累積方差達(dá)到99.92%，初始方差分別為98.010%、1.705%和0.207%。說明這3個(gè)可以作為該研究的主成分提取，這3個(gè)主成分基本包含了所要分析的信息。

3.2.3 成分得分系數(shù)矩陣

得到的成分得分系數(shù)矩陣如表5，依據(jù)各因子的貢獻(xiàn)率分別歸結(jié)于3個(gè)主成分中。成分得分系數(shù)矩陣系數(shù)值主要是反映各個(gè)因子的貢獻(xiàn)率大小，正、負(fù)值反映的是影響的正、逆方向。第一主成分中數(shù)據(jù)反映2009～2014年塔城市土地生態(tài)安全比較平穩(wěn)； 第二主成分中數(shù)據(jù)反映塔城市土地生態(tài)安全呈現(xiàn)降低的狀態(tài)， 2014年土地生態(tài)安全系數(shù)最低； 第三主成分?jǐn)?shù)據(jù)顯示塔城市6年土地生態(tài)安全呈現(xiàn)波動(dòng)變化， 2013年土地生態(tài)安全度有所提高，體現(xiàn)了區(qū)域開始注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，逐漸將生態(tài)文明發(fā)展理念貫徹社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中。

表5 成分得分系數(shù)矩陣

Zscore成分123Zscore(2009年)016619484955Zscore(2010年)01691188-2833Zscore(2011年)01700328-2850Zscore(2012年)0169-0642-4621Zscore(2013年)0169-11741410Zscore(2014年)0167-16344079

表6 2009～2014年塔城市土地生態(tài)安全影響因子得分矩陣

y1y2y3y排序人均耕地面積-062-014007-02312耕地面積065139006073牧草地面積1262170061162林地面積0090730060295全年平均氣溫-062-014007-02312全年降水量-062-013007-02312全年日照時(shí)數(shù)-059-01005-02211當(dāng)年造林面積-061-013011-02110人均公共綠地面積-062-014007-02312第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值092-151150196第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值095-078-432-13813第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值262-2840660157糧食單產(chǎn)-062-014007-02312化肥施用量-0320050470078農(nóng)藥施用量038144-0880314農(nóng)用柴油使用量-047-034068-0049農(nóng)用薄膜使用量-06-014009-02211農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力2551571031721凈遷移-062-013011-02211人口自然增長(zhǎng)率-062-014007-02312城市污水處理率-062-014007-02312排水管道長(zhǎng)度-062-014007-02312人口密度-062-014007-02312人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值-062-014007-02312

3.2.4 主導(dǎo)因素確定

依據(jù)SPSS軟件得出的成分得分系數(shù)矩陣，利用主成分權(quán)重計(jì)算方程：

(1)

式(1)中，Zij為第j年第i個(gè)因子標(biāo)準(zhǔn)化值；Di為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的得分系數(shù)矩陣。通過計(jì)算得出2009～2014年影響塔城市土地生態(tài)安全各因子的得分，計(jì)算結(jié)果如表6。

農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、耕地面積、牧草地面積、農(nóng)藥施用量、林地面積、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、化肥施用量等因子計(jì)算得分上顯示對(duì)塔城市土地生態(tài)安全影響較大。其中，在相對(duì)其他情況不變時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、耕地面積、牧草地面積、林地面積、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值等正向指標(biāo)影響作用大； 塔城市土地生態(tài)安全整體市處在降低狀態(tài)，由于人口的增加、城市的發(fā)展及相對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不均衡，都在加大土地生態(tài)負(fù)荷； 另外，農(nóng)藥施用量、化肥施用量等逆向指標(biāo)也有較大的影響，塔城市農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)好，農(nóng)業(yè)發(fā)展水平也在逐步地改進(jìn)，由單純地依靠農(nóng)藥、化肥提高產(chǎn)量逐步走向改進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化經(jīng)營(yíng)。

4 提升土地生態(tài)安全管控機(jī)制

4.1 構(gòu)建綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)制

依靠區(qū)域獨(dú)特的自然資源優(yōu)勢(shì)條件，塔城市將發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)放在農(nóng)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮塔額盆地優(yōu)越的耕地和牧草地資源。 且塔城市是我國(guó)西北部重要的口岸城市，與俄羅斯、哈薩克斯坦等國(guó)接壤，區(qū)域內(nèi)商貿(mào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷史悠久，國(guó)際班車等交通聯(lián)系便利，都為塔城市未來發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)提供有利條件。塔城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程已經(jīng)開始實(shí)施，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型面臨著新的要求和形式。立足塔城市實(shí)際發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)是提升土地資源科學(xué)高效利用的有效途徑，維護(hù)土地資源生態(tài)安全提供科學(xué)保障。

4.2 強(qiáng)化土地資源“三位一體”保護(hù)機(jī)制

塔城市優(yōu)越的區(qū)位環(huán)境，水土資源豐富，是北疆重要的糧油、畜產(chǎn)品生產(chǎn)基地。同時(shí)，土地資源也面臨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)的三重壓力。轄區(qū)內(nèi)大量土地整治項(xiàng)目的開展，改善了耕地條件，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。 同時(shí)針對(duì)庫(kù)魯斯臺(tái)草原也進(jìn)行了生態(tài)保護(hù)措施，生態(tài)退耕、生態(tài)移民等。土地資源利用與保護(hù)開始從單純數(shù)量發(fā)展到現(xiàn)在土地?cái)?shù)據(jù)、質(zhì)量和生態(tài)“三位一體”的保護(hù)機(jī)制。通過開展大量土地整治項(xiàng)目，為實(shí)現(xiàn)耕地利用條件的優(yōu)化、農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)提供了條件，為農(nóng)業(yè)機(jī)械化迅速發(fā)展提供了平臺(tái)。 同時(shí)也有利于塔城市農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整完善。

4.3 構(gòu)建科學(xué)土地資源生態(tài)安全評(píng)價(jià)機(jī)制

土地生態(tài)安全是涉及土地學(xué)科和生態(tài)科學(xué)的交叉知識(shí)，土地生態(tài)安全的評(píng)價(jià)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然及人文等多方面影響。目前對(duì)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)主要是考慮自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三大方面。各個(gè)學(xué)者針對(duì)不同的研究區(qū)，采用不同的研究方法，選取不同指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。故選取科學(xué)的研究方法，構(gòu)建科學(xué)的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)機(jī)制，是新疆綠洲土地資源生態(tài)安全研究的核心內(nèi)容。

4.4 構(gòu)建科學(xué)土地資源生態(tài)安全監(jiān)管機(jī)制

新疆綠洲是典型的生態(tài)脆弱區(qū)，土地生態(tài)安全是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，建立一套科學(xué)有效的土地資源生態(tài)安全監(jiān)管機(jī)制，有利于對(duì)新疆綠洲生態(tài)系統(tǒng)更加科學(xué)的監(jiān)督管理。同時(shí)也有利于科學(xué)高效的利用綠洲資源為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者大多關(guān)注土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)，而相對(duì)缺乏對(duì)土地資源生態(tài)安全監(jiān)督管理的有效機(jī)制。生態(tài)文明建設(shè)提出，為土地生態(tài)安全監(jiān)管機(jī)制的完善提供了機(jī)遇，也為綠洲土地生態(tài)系統(tǒng)研究提供了保障。

5 結(jié)語(yǔ)

土地生態(tài)安全是生態(tài)系統(tǒng)安全研究的重要組成，對(duì)其研究是土地和生態(tài)學(xué)者關(guān)注重點(diǎn)。土地生態(tài)安全是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，影響因素涉及面較多，該文在借鑒國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)土地生態(tài)安全研究的基礎(chǔ)上，以塔城市作為研究區(qū)，構(gòu)建自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)3方面指標(biāo)，通過定量分析方法，揭示土地生態(tài)安全影響因素。2009～2014年塔城市土地生態(tài)安全總體存在惡化現(xiàn)象； 在生態(tài)文明建設(shè)背景下，塔城市逐漸改善產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)，探討建立科學(xué)的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體制機(jī)制，有利于提高土地利用率，實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地資源可持續(xù)利用。

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