基于DPSIR-TOPSIS和GM(1，1)模型的貴州省土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

劉曉恒， 楊 柳

(貴州大學(xué)公共管理學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025)

土地是人類生存和發(fā)展的重要載體，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)資源，同時(shí)也具有重要的生態(tài)功能，關(guān)系到人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與穩(wěn)定。土地生態(tài)安全問題作為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展問題的核心之一，對(duì)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地的合理高效利用都至關(guān)重要，也是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容之一[1-4]。土地生態(tài)安全是當(dāng)前土地利用可持續(xù)利用的前沿課題研究熱點(diǎn)之一[5]，眾多學(xué)者從土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)[6-8]、安全問題及對(duì)策分析[9]、生態(tài)安全設(shè)計(jì)與建設(shè)[10]、安全預(yù)警[11]等方面展開了廣泛而深入的研究。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)是當(dāng)前土地生態(tài)安全領(lǐng)域研究的主要方向和重要環(huán)節(jié)[12]，近年來(lái)關(guān)于土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)在評(píng)價(jià)指標(biāo)模型、評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)內(nèi)容上逐步深入。關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)模型比較常見的有“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)模型[13-14]和“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”模型[15]。在PSR模型的基礎(chǔ)上，左偉等添加生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力因素，將自然災(zāi)害壓力因素歸入到壓力模塊中，構(gòu)建了“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型(DPSR模型)[16]。歐洲環(huán)境署也在PSR模型的基礎(chǔ)上提出了“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)”模型(DPSIR模型)[17]。評(píng)價(jià)方法上多以熵權(quán)法、層次分析法、主成分比較法、模糊綜合評(píng)判法、生態(tài)足跡、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法為主，同時(shí)基于3S技術(shù)的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法也逐步發(fā)展起來(lái)[18]。在研究?jī)?nèi)容上，以具體省份、城市和縣域開展的實(shí)證研究較多，相關(guān)理論探討較為薄弱。

貴州省作為第一批全境列入國(guó)家級(jí)生態(tài)文明先行示范建設(shè)的4個(gè)省份之一，積極承辦生態(tài)文明國(guó)際論壇，并將其納入國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略，同時(shí)在貴州省十二次黨代會(huì)上首次提出在“十三五”期間將“大生態(tài)”列為第三大戰(zhàn)略行動(dòng)，生態(tài)文明建設(shè)作為貴州省綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要理念正不斷受到重視，而該區(qū)域是我國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展步伐加快，未來(lái)土地資源負(fù)荷壓力較大。土地生態(tài)安全是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程，目前關(guān)于貴州省土地生態(tài)安全的研究多集中在市域或者縣級(jí)層面上的生態(tài)安全現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)和分析，對(duì)貴州省整體土地生態(tài)安全的研究較少，關(guān)于貴州省土地生態(tài)安全預(yù)測(cè)的研究也并不多見。因此，本研究通過嘗試引入DPSIR-TOPSIS復(fù)合評(píng)價(jià)模型，以貴州省為例，對(duì)其2005—2015年土地生態(tài)安全問題進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，同時(shí)采用 GM(1，1) 模型對(duì)貴州省2016—2020年的土地生態(tài)安全趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期明確當(dāng)前區(qū)域的土地生態(tài)安全狀況，為貴州省的生態(tài)文明建設(shè)和土地生態(tài)安全有效管理提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

貴州省位于中國(guó)西南地區(qū)東部，地處云貴高原東斜坡地帶，地勢(shì)西高東低，自中部向北、東、南3面傾斜，平均海拔 1 100 m 左右，境內(nèi)山地、丘陵、山間盆地分別占總面積的 61.70%、30.80%、7.50%，素有“八山一水一分田”之稱；全省喀斯特出露面積占總面積的73%，是喀斯特山區(qū)典型的代表之一，也是全國(guó)唯一沒有平原支撐的省份。2015年土地利用變更調(diào)查顯示，全省土地總面積1 760.99萬(wàn)hm2。其中，農(nóng)用地1 476.47萬(wàn)hm2，占土地總面積的83.84%；建設(shè)用地67.47萬(wàn)hm2，占土地總面積的3.83%；未利用地217.05萬(wàn)hm2，占土地總面積的12.33%。貴州省地形起伏波動(dòng)大，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失較為嚴(yán)重，全省屬山洪地質(zhì)災(zāi)害易災(zāi)區(qū)域，喀斯特石漠化問題突出。全省土地資源在利用中面臨著耕地面積不斷減少、耕地質(zhì)量下降、土地污染、水土流失嚴(yán)重、自然災(zāi)害頻發(fā)、局部土地?fù)p毀較嚴(yán)重等問題，土地生態(tài)安全形勢(shì)較為嚴(yán)峻。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2005—2015年《貴州省統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、2005—2015年《貴州省環(huán)境狀況公報(bào)》及貴州省歷年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系的建立

DPSIR模型系統(tǒng)描述了人類活動(dòng)與環(huán)境之間相互作用及關(guān)系，能夠把復(fù)雜的問題分解、細(xì)化，有利于土地生態(tài)安全問題的進(jìn)一步解決[19]。本研究遵循指標(biāo)選取的完整性、動(dòng)態(tài)性、科學(xué)性、實(shí)用性、針對(duì)性等原則，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H，考慮數(shù)據(jù)的可獲得性等因素，參照文獻(xiàn)[8，19-21]，選用DPSIR模型構(gòu)建貴州省生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

表1 貴州省土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

注：“+”表示指標(biāo)值越大，土地生態(tài)越安全；“-”表示指標(biāo)值越大，土地生態(tài)越不安全。

2.2 研究方法

2.2.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)重計(jì)算 (1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。為消除土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)中選取的各指標(biāo)間由于正負(fù)取向、量綱和數(shù)量級(jí)不一致帶來(lái)的影響，采用極差變換法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體計(jì)算公式為：

(1)

(2)

(2)權(quán)重計(jì)算。指標(biāo)權(quán)重的確定方法有3類，即主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法、組合賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法帶有一定的主觀隨意性[22]；客觀賦權(quán)法有效避免人為主觀因素的干擾，但又忽視了決策者的主觀信息[23]。因此本研究采用層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的組合賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重。使用 SPSS 21.0 得到權(quán)重Wa，熵值法得到權(quán)重Wb，其中熵值法的計(jì)算公式為：

①計(jì)算指標(biāo)信息熵：

(3)

②計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)G：

G=1-Hj。

(4)

③計(jì)算指標(biāo)權(quán)重Wj：

(5)

④組合賦權(quán)法確定權(quán)重：組合賦權(quán)法確定的權(quán)重Wz即為層次分析法確定的權(quán)重Wa和改進(jìn)后的熵權(quán)法確定的權(quán)重Wj的綜合集成：

Wz=(1-λ)Wa+λWj,0≤λ≤1。

(6)

式中：λ為賦權(quán)系數(shù)，λ∈[0，1]，根據(jù)指標(biāo)體系實(shí)際情況，賦權(quán)系數(shù)λ在本研究中取0.5。

2.2.2 改進(jìn)的TOPSIS法 采用改進(jìn)的TOPSIS法對(duì)貴州省土地生態(tài)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算步驟及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下[8]：

(1)建立加權(quán)規(guī)范化矩陣V：

V=|Vij|m×n=Wj×Xij′。

(7)

式中：Xij′為標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣。

(2)確定正理想解和負(fù)理想解。

分別以加權(quán)規(guī)范化決策矩陣V中最大值和最小值代表正理想解和負(fù)理想解。

正理想解：

V+={maxvij|i=1，2，…，m}。

(8)

負(fù)理想解：

V-={minvij|i=1，2，…，m}。

(9)

(3)計(jì)算不同年份評(píng)價(jià)對(duì)象到正理想解的距離Di+和負(fù)理想解的距離Di-：

(10)

(11)

式中：Di+越小，表明評(píng)價(jià)對(duì)象越接近正理想解，土地生態(tài)越安全；Di-越小，表明評(píng)價(jià)對(duì)象越接近負(fù)理想解，土地生態(tài)越不安全。

(4)計(jì)算各評(píng)價(jià)對(duì)象與理想解的貼近度Ci：

(12)

式中：Ci介于0到1之間，其值越大，表明第i年土地生態(tài)狀況越安全。

(5)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

參考相關(guān)文獻(xiàn)及結(jié)合貴州省區(qū)域?qū)嶋H，以非等間距的方式依據(jù)貼近度Ci將貴州省生態(tài)安全狀況化為5個(gè)評(píng)判等級(jí)(表2)[8，24-25]。

表2 貴州省土地生態(tài)安全評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

2.2.3 GM(1，1)模型 為了預(yù)測(cè)未來(lái)各土地生態(tài)安全子系統(tǒng)及總體的發(fā)展態(tài)勢(shì)，本研究引入灰色預(yù)測(cè)模型GM(1，1)，根據(jù)目前已知的少量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模并預(yù)測(cè)。GM(1，1)模型所需要的數(shù)據(jù)量比較少，其樣本分布不需要有規(guī)律性且計(jì)算量小，預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確。因此，本研究采用GM(1，1)模型預(yù)測(cè)不同年份土地生態(tài)安全Di+和Di-的數(shù)值，通過后驗(yàn)差檢驗(yàn)法對(duì)GM(1，1)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，根據(jù)后驗(yàn)差比值(C)、小誤差概率(P)來(lái)判定模型的預(yù)測(cè)精度，具體評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表3[14，26]。

表3 GM(1，1)模型精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果及分析

3.1 影響貴州省生態(tài)安全狀況的主要因素分析

根據(jù)公式(1)～(6)，將層次分析法確定的權(quán)重Wa和改進(jìn)后的熵權(quán)法確定的權(quán)重Wj綜合集成，可得出組合賦權(quán)法確定的各指標(biāo)基礎(chǔ)權(quán)重Wz(表4)。

表4 貴州省土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)各指標(biāo)基礎(chǔ)權(quán)重

由表3可知，貴州省土地生態(tài)安全在人均耕地面積(S4)、社會(huì)收益分配指數(shù)(R6)、森林覆蓋率(S3)、單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷(P3)、單位耕地化肥負(fù)荷(P4)、人均GDP(D2)、有效灌溉面積指數(shù)(R3)、人均城市建設(shè)用地面積(P5)、人均公共綠地面積(I6)、人口密度(P1)共10個(gè)指標(biāo)的權(quán)重大于0.04，這些因素是影響近10年來(lái)貴州省土地生態(tài)安全狀況的主要因素，說明推動(dòng)貴州省土地生態(tài)安全水平的提高，需要重視以下問題：(1)轉(zhuǎn)變區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量，推動(dòng)農(nóng)民生計(jì)多樣化，提高人均經(jīng)濟(jì)水平和農(nóng)民人均收入，以此來(lái)推進(jìn)區(qū)域土地生態(tài)安全水平的提升；(2)重視土地生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，減輕農(nóng)業(yè)面源污染，尤其是減少農(nóng)藥、化肥的使用量，同時(shí)加強(qiáng)退耕還林和封山育林等森林防護(hù)措施，增加城市公共綠地面積，以提高土地生態(tài)平衡性；(3)積極推進(jìn)土地整治，防治水土流失，加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)增加農(nóng)田有效灌溉面積，改造中低產(chǎn)田，提高土壤質(zhì)量及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抵御自然災(zāi)害的能力。

3.2 貴州省土地生態(tài)安全綜合狀況分析

根據(jù)TOPSIS模型計(jì)算步驟，可分別得出貴州省2005—2015年土地生態(tài)安全加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果、正負(fù)理想解以及貼近度計(jì)算結(jié)果，結(jié)果顯示，2005—2015年，貴州省土地生態(tài)安全狀況整體上呈上升趨勢(shì)，Di+由2005年的0.052 6減少為2015年的0.0207，呈遞減趨勢(shì)，即不斷趨近于正理想解；Di-則由2005年0.014 6上升為0.051 8，呈遞增趨勢(shì)，即不斷偏離負(fù)理想解；貼近度Ci由2005年的0.217 6提升到2015年的0.714 5，增長(zhǎng)了0.496 9，土地生態(tài)安全由不安全等級(jí)提升到較安全等級(jí)(圖1、圖2)。貼近度的不斷提升說明了在2005—2015年，貴州省在提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與加快城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，保護(hù)土地生態(tài)環(huán)境的重要性日益受到重視，森林覆蓋率和自然保護(hù)區(qū)面積增加、人均公共綠地面積增加、一系列城市固體廢物處理場(chǎng)建成投入使用、工業(yè)廢水排放合格率上升、土地整理力度加強(qiáng)等措施使得貴州省土地生態(tài)安全呈良性發(fā)展態(tài)勢(shì)。然而，整體上貴州省土地生態(tài)安全形勢(shì)還不容樂觀，土地生態(tài)安全還處于臨界安全界限之上一點(diǎn)，土地生態(tài)狀況還需要持續(xù)關(guān)注，農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)“三廢”污染、土地資源退化、耕地面積減少、耕地質(zhì)量下降、水土流失、環(huán)保投入比重小等問題仍十分明顯，人地矛盾尖銳，土地生態(tài)質(zhì)量距安全狀態(tài)還有一定差距。在“十三五”期間乃至今后更長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，有關(guān)部門要積極采取有效措施，進(jìn)一步加大土地生態(tài)保護(hù)力度，改善與提高土地生態(tài)狀況，積極推進(jìn)人地協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)土地生態(tài)安全發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

3.3 各子系統(tǒng)生態(tài)安全狀況分析

分析圖3至圖5可知：(1)驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)方面，Di+逐年變小，逐步接近正理想解，在2015年達(dá)到最小值；Di-逐年增大，逐步偏離負(fù)理想解，在2015年達(dá)到最大值，土地生態(tài)安全形勢(shì)趨于好轉(zhuǎn)。貼近度Ci逐年上升，由2005年的0.001 4提升到2015年的1.000，安全狀態(tài)也由不安全級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩?jí)。這與貴州省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平提升有密切關(guān)系：2005—2015年間，貴州省人均GDP水平從5 119元/人提升到29 847元/人，增長(zhǎng)了483%；城鎮(zhèn)化水平也逐年提升，2005年貴州省城鎮(zhèn)化水平為26.86%，2015年貴州省城鎮(zhèn)化水平提升到42.01%。這給土地生態(tài)提供有力支撐，帶動(dòng)了全省土地生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)呈上升態(tài)勢(shì)，推動(dòng)了全省土地生態(tài)安全朝好的方向發(fā)展。

(2)壓力子系統(tǒng)方面，Di+在2005—2015年上下波動(dòng)，變化較??；Di-在2005—2011年緩慢遞減，部分年份呈輕微上下波動(dòng)，2011年以后呈緩慢增長(zhǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。Di+和Di-的波動(dòng)，也使得貼近度Ci在2008—2011年間上下波動(dòng)，2011年以后貼近度緩慢上升，等級(jí)由不安全級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^不安全級(jí)。這表明在2005—2011年間土地生態(tài)安全壓力較大，2011年后，城鎮(zhèn)居民恩格爾系數(shù)、單位GDP能耗逐年遞減，在很大程度上緩解了土地生態(tài)壓力，但是值得注意的是人均城市建設(shè)用地面積、單位耕地化肥負(fù)荷整體上呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這也在一定程度上加重了對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)的壓力，人口密度和單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷2項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)幅度較小，但其對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的壓力也不容忽視。

(3)狀態(tài)子系統(tǒng)方面，Di+一直呈遞減趨勢(shì)，其中2011—2015年呈迅速遞減的態(tài)勢(shì)；Di-呈遞增趨勢(shì)，其中2011—2015年呈迅速遞增的態(tài)勢(shì)，這種發(fā)展態(tài)勢(shì)也使得該子系統(tǒng)相對(duì)貼近度Ci在2005—2011年增長(zhǎng)緩慢，2011年以后增長(zhǎng)迅速，2005—2011年處于不安全等級(jí)，但逐漸提升，2015年躍升至安全等級(jí)。這主要是因?yàn)橥恋亟?jīng)濟(jì)密度和單位面積固定資產(chǎn)投入整體上有不同程度提升，此外，人均當(dāng)?shù)厮Y源量在2014年達(dá)到最大值3 461.12 m3/人，這說明節(jié)約水資源、提高土地集約利用度對(duì)提升貴州省土地生態(tài)安全具有重要意義。然而，在壓力子系統(tǒng)的影響下，森林覆蓋率、人均耕地面積等指標(biāo)并無(wú)太大變化，也在一定程度上影響到土地生態(tài)系統(tǒng)的安全性。因此，保護(hù)耕地防止建設(shè)用地盲目擴(kuò)張、合理利用資源和禁止亂砍亂伐以提高森林覆蓋率等措施不容忽視。

(4)影響子系統(tǒng)方面，隨著狀態(tài)系統(tǒng)安全狀況的不斷提升，它對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響也趨于好轉(zhuǎn)，Di+呈逐年遞減趨勢(shì)，Di-在呈逐年遞增趨勢(shì)，因此系統(tǒng)貼近度Ci也逐年上升，2005—2011年系統(tǒng)處于不安全等級(jí)，2012年為較不安全等級(jí)，2013為臨界安全等級(jí)，2014年為較安全等級(jí)，2015年躍升至安全等級(jí)。從具體指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)看，2005—2015年，人均糧食產(chǎn)量、單位農(nóng)用地第一產(chǎn)業(yè)增加值和單位建設(shè)用地第二、三產(chǎn)業(yè)增加值這3項(xiàng)指標(biāo)均逐年增加，反映了區(qū)域內(nèi)人民生活水平進(jìn)一步提升以及農(nóng)用地和建設(shè)用地所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益在逐年增加，全省土地集約利用水平明顯提升，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平有效提升。單位GDP工業(yè)廢水排放量和單位GDP COD排放強(qiáng)度降低反映了工業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染逐漸降低，因此加強(qiáng)工業(yè)污染治理，嚴(yán)控三廢排放尤為重要。

(5)響應(yīng)子系統(tǒng)方面，從Di+、Di-和相對(duì)貼近度數(shù)值的變化情況來(lái)看，Di+由2005年的0.021 4降低到2015年的 0.018 1，期間略有起伏，但整體上逐漸降低，與正理想解逐漸接近；而Di-的波動(dòng)狀況與Di+相反，在2014年達(dá)到最優(yōu)值0.019 8，整體上逐漸偏離負(fù)理想解；響應(yīng)子系統(tǒng)貼近度Ci則從2005年的0.310 1增長(zhǎng)到2015年的0.520 4，受到Di+和Di-波動(dòng)狀況的影響，期間略有起伏，總體趨勢(shì)有所提升，但子系統(tǒng)仍處于較不安全等級(jí)。從具體指標(biāo)數(shù)據(jù)分析來(lái)看：2005—2015年環(huán)保投資占GDP比重較低，表明地方政府對(duì)環(huán)保投入不高；社會(huì)收益分配指數(shù)逐年增大，說明農(nóng)村居民家庭和城鎮(zhèn)居民家庭人均可支配收入距離逐漸縮短，土地利用收益分配趨于更加公平合理；工業(yè)固體廢物利用率和自然保護(hù)區(qū)面積比2項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值均逐年上升，對(duì)貴州省土地生態(tài)安全響應(yīng)子系統(tǒng)的提升作出了重要貢獻(xiàn)。值得注意的是，有效灌溉面積指數(shù)波動(dòng)較大，貴州地形起伏波動(dòng)大，石漠化及水土流失嚴(yán)重，通過土地整治提高農(nóng)田水利建設(shè)水平不僅對(duì)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有重要意義，也對(duì)土地生態(tài)安全有重要促進(jìn)作用。

3.4 貴州省土地生態(tài)安全預(yù)測(cè)

從對(duì)貴州省土地生態(tài)安全綜合及各系統(tǒng)的結(jié)果可以看出，貴州省土地生態(tài)安全正不斷趨于有利向好一面，但各子系統(tǒng)生態(tài)安全狀況不均衡，部分子系統(tǒng)波動(dòng)較大，生態(tài)安全等級(jí)較低。為了科學(xué)合理地預(yù)測(cè)貴州省未來(lái)土地生態(tài)安全狀況，本研究利用DPS軟件采取灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法中的GM(1，1)模型進(jìn)行建模預(yù)測(cè)，以期為作出合理的規(guī)劃和推進(jìn)貴州省生態(tài)文明建設(shè)提供參考依據(jù)。由于GM(1，1)模型的建模原理及樣本數(shù)據(jù)越新模擬誤差越小的規(guī)律，本研究剔除了波動(dòng)性較大的2005—2009年的數(shù)據(jù)，以貴州省2010—2015年的15維原始數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)基礎(chǔ)，對(duì)未來(lái)5年內(nèi)貴州省土地生態(tài)安全綜合和各子系統(tǒng)的正負(fù)理想解及系統(tǒng)貼近度進(jìn)行預(yù)測(cè)，為了提高模型預(yù)測(cè)精度，對(duì)模擬精度較差的數(shù)據(jù)進(jìn)行2次殘差修正。經(jīng)檢驗(yàn)(表5)，貴州省土地生態(tài)安全總體和各子系統(tǒng)的小誤差概率C均小于0.65，小概率誤差均大于0.7，均在可接受的誤差范圍內(nèi)，因此可用該模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表5 土地生態(tài)安全正負(fù)理想解的模擬精度值

根據(jù)2010—2015土地生態(tài)安全變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)2016—2020年的變化情況(圖1、圖2)可知，貴州省土地生態(tài)安全Di+在2016—2018年緩慢遞減，但2019—2020年呈現(xiàn)緩慢回升的趨勢(shì)，Di-呈不斷上升趨勢(shì)，貼近度Ci緩慢上升，由2015年的0.714 5提升到2020年的0.877 2，增長(zhǎng)了0.162 7。壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)子系統(tǒng)Di+呈緩慢下降的趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)力和影響2個(gè)子系統(tǒng)Di+在2016年輕微向上波動(dòng)，后又逐漸下降，各子系統(tǒng)的Di-均呈緩慢增大的趨勢(shì)，由于Di+的波動(dòng)致使驅(qū)動(dòng)力和影響2個(gè)子系統(tǒng)的貼近度Ci在2016年輕微向下波動(dòng)，后逐漸增大，其余子系統(tǒng)貼近度Ci逐年增大(圖3至圖5)，可以看出在未來(lái)5年貴州省生態(tài)安全各子系統(tǒng)及綜合狀況呈上升趨勢(shì)，土體生態(tài)環(huán)境朝著良性循環(huán)發(fā)展。貴州省近幾年來(lái)高度重視生態(tài)文明建設(shè)，提出建設(shè)國(guó)家“山地公園省”的概念，同時(shí)制定相應(yīng)方案積極開展環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，劃定生態(tài)保護(hù)紅線，不斷強(qiáng)化生態(tài)管控措施，使得土地生態(tài)安全狀況持續(xù)優(yōu)化，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，在整個(gè)預(yù)測(cè)期生態(tài)等級(jí)由低值水平的較安全等級(jí)變化為高值水平的較安全等級(jí)，但土地生態(tài)安全等級(jí)還未達(dá)到安全等級(jí)，生態(tài)安全水平還有較大的提升空間，土地生態(tài)安全改善潛力較大。未來(lái)幾年，貴州省應(yīng)通過控制人口過快增長(zhǎng)、優(yōu)化人口結(jié)構(gòu)，推動(dòng)人地協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，為緩解土地生態(tài)系統(tǒng)的壓力應(yīng)減少使用化肥、農(nóng)藥，提高工業(yè)“三廢”處理技術(shù)，減少污染物排放量。以可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)生態(tài)文明城市為基石，積極發(fā)揮貴州省“大生態(tài)”長(zhǎng)板優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。合理利用土地，探索集約節(jié)約利用土地和新模式。對(duì)于生態(tài)脆弱區(qū)和破壞區(qū)應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)強(qiáng)控措施，因地制宜地實(shí)施生態(tài)保護(hù)和生態(tài)修復(fù)、重建措施。

4 結(jié)論

基于DPSIR概念模型，結(jié)合貴州省實(shí)際，從驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)5方面選取26個(gè)指標(biāo)構(gòu)建貴州省土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。研究得出：影響貴州省土地生態(tài)安全的主要因素包括人均耕地面積(S4)、社會(huì)收益分配指數(shù)(R6)、森林覆蓋率(S3)、單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷(P3)、人均GDP(D2)、單位耕地化肥負(fù)荷(P4)、人均城市建設(shè)用地面積(P5)、人均公共綠地面積(I6)、有效灌溉面積指數(shù)(R3)等，在今后的土地生態(tài)安全建設(shè)中，需要采取相應(yīng)的措施應(yīng)對(duì)。

整體上2005—2015年貴州省土地生態(tài)安全狀況呈上升趨勢(shì)，土地生態(tài)安全由不安全等級(jí)提升到較安全等級(jí)，但安全形式仍不容樂觀，屬于較安全等級(jí)低值區(qū)，距安全狀態(tài)還有一定差距。就各子系統(tǒng)而言，貴州省土地生態(tài)安全的驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)、影響子系統(tǒng)安全狀況均呈逐步上升趨勢(shì)，到2015年分別提升為安全、較安全和安全等級(jí)；壓力子系統(tǒng)也逐漸波動(dòng)提升為安全等級(jí)；響應(yīng)子系統(tǒng)則上升緩慢，由不安全等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^不安全等級(jí)。

運(yùn)用GM(1，1)模型對(duì)貴州省2016—2020年內(nèi)土地生態(tài)安全總體狀況和各子系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，貴州省在研究期后的5年內(nèi)驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)5個(gè)子系統(tǒng)和綜合狀況貼近度Ci總體呈上升趨勢(shì)，土地生態(tài)環(huán)境朝著良性循環(huán)發(fā)展，在整個(gè)預(yù)測(cè)期生態(tài)等級(jí)由低值水平的較安全等級(jí)變?yōu)楦咧邓降妮^安全等級(jí)，但土地生態(tài)安全等級(jí)還未達(dá)到安全等級(jí)，生態(tài)安全水平還有較大的提升空間，土地生態(tài)安全改善潛力較大。