基于突變級(jí)數(shù)法的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及其影響因素研究
——以廣西壯族自治區(qū)為例

蘇正國(guó), 李 冠, 陳 莎, 聶 鑫

諸多生態(tài)安全問(wèn)題的根源都指向人類不合理的土地開(kāi)發(fā)利用[1]。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)目的是識(shí)別當(dāng)下土地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)以及發(fā)現(xiàn)人類土地利用中不利于土地生態(tài)系統(tǒng)健康平衡的行為[2]。作為最大的發(fā)展中國(guó)家，由于自然資源稟賦優(yōu)勢(shì)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)呈現(xiàn)出空間不匹配，導(dǎo)致我國(guó)部分地區(qū)土地開(kāi)發(fā)不均衡[3]。由此不可避免地出現(xiàn)土地利用過(guò)度透支區(qū)域土地的生態(tài)承載能力，更為嚴(yán)重的是，土地利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響具有不可逆性，因此，在新時(shí)代背景下，土地生態(tài)安全問(wèn)題成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。區(qū)域土地生態(tài)環(huán)境安全評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)一直以來(lái)都是土地生態(tài)安全研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)課題[4]。而且，如何維持土地利用在高安全區(qū)域內(nèi)運(yùn)行也成為區(qū)域可持續(xù)土地利用的一大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[5]，是現(xiàn)階段中國(guó)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的首要問(wèn)題?？茖W(xué)評(píng)價(jià)區(qū)域土地生態(tài)安全狀態(tài)是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展測(cè)度的基礎(chǔ)[6]，也是優(yōu)化配置土地資源、預(yù)警土地生態(tài)安全的重要依據(jù)[7-8]。已有研究中，眾多關(guān)注點(diǎn)都集中在探討科學(xué)的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型以及指標(biāo)體系的構(gòu)建，如：在評(píng)價(jià)模型的選取上，大多采用“經(jīng)濟(jì)—環(huán)境(自然)—社會(huì)”模式(EES模式)[9-11]；經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織(OECD)與聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)共同提出了環(huán)境指標(biāo)的P-S-R概念模型也得到了廣泛的應(yīng)用[12-16]。此外，學(xué)者們還關(guān)注如何應(yīng)用多種數(shù)理分析手段評(píng)價(jià)土地生態(tài)安全狀態(tài)，如：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的應(yīng)用[9,13,17]；采用物元分析法及其改進(jìn)算法等構(gòu)建土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)物元模型[6,18]；應(yīng)用GIS和RS相結(jié)合的手段對(duì)網(wǎng)格尺度下土地生態(tài)安全的空間效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)[2,19]；此外，生態(tài)足跡評(píng)價(jià)法[20]、模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法[21]、突變級(jí)數(shù)法[14]、主成分分析法[22]、TOPSIS法[23]、正態(tài)云模型[24]以及改進(jìn)灰靶模型[25]等方法和模型也不斷被引入土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)中。雖然諸多評(píng)價(jià)模型與方法是評(píng)判土地生態(tài)安全的重要基礎(chǔ)，但是，相對(duì)于土地生態(tài)安全狀態(tài)的判斷與評(píng)價(jià)，識(shí)別土地生態(tài)安全格局演變的影響因素，對(duì)于土地管理實(shí)踐來(lái)說(shuō)具有更加重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于影響土地生態(tài)安全的因素非常復(fù)雜，且各因素之間的關(guān)系往往是非線性的，難以通過(guò)特定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行準(zhǔn)確描述[9]。而且，土地生態(tài)系統(tǒng)具有開(kāi)放性、非平衡性和非線性特征[25]，土地生態(tài)狀態(tài)的改變是一個(gè)非連續(xù)的過(guò)程，需要考慮土地生態(tài)系統(tǒng)變化所導(dǎo)致的突變效應(yīng)[14,27]。因此，基于非平穩(wěn)態(tài)的視角來(lái)評(píng)價(jià)和分析土地生態(tài)安全格局的變化，通過(guò)識(shí)別影響土地安全狀態(tài)的土地利用因素，將有助于在土地利用和管理過(guò)程中，制定針對(duì)性的防范措施。當(dāng)前，廣西壯族自治區(qū)正處在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的爬升期，人口快速增長(zhǎng)、城市化和工業(yè)化快速推進(jìn)引起了持續(xù)的土地利用變化，土地生態(tài)安全格局也處于一個(gè)連續(xù)的非平穩(wěn)狀態(tài)。基于此，本文應(yīng)用改進(jìn)的PSR模型，通過(guò)突變級(jí)數(shù)法(catastrophe progression method， CPM)對(duì)該區(qū)土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析從中辨析影響土地生態(tài)安全狀態(tài)變化的關(guān)鍵因素，為優(yōu)化土地利用模式，落實(shí)該區(qū)生態(tài)文明建設(shè)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱廣西)位于中國(guó)南疆，地理坐標(biāo)104°28′—112°04′E，20°54′—26°24′N。東連廣東省，南臨北部灣并與海南省隔海相望，西與云南省毗鄰，東北接湖南省，西北靠貴州省。全區(qū)土地面積2.38×105km，占全國(guó)土地總面積的1/40，在各省、自治區(qū)、直轄市中排名第9位。其中山地、丘陵和石山面積占全區(qū)土地總面積的69.7%，平原和臺(tái)地占27%，水域面積占3.3%，足見(jiàn)廣西土地資源具有山多地少的特點(diǎn)。2015年，全區(qū)耕地面積4.43×106hm2，人均耕地約0.09 hm2；生產(chǎn)總值(GDP)達(dá)16 803.12億元，第一、二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重分別為15.3%，45.8%和38.9%。按常住人口4 796萬(wàn)人計(jì)算，人均地區(qū)生產(chǎn)總值35 190元。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所使用的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒(2005—2015年)》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒(2005—2015年)》和《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(2005—2015年)》，土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來(lái)自于歷年的土地利用變更調(diào)查。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

人類社會(huì)進(jìn)步的需求所引致的土地開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)壓力，在此壓力下社會(huì)、環(huán)境和整體資源所呈現(xiàn)的狀態(tài)，以及人類社會(huì)面對(duì)上述生態(tài)壓力和狀態(tài)的情況下所主動(dòng)采取的響應(yīng)措施，都會(huì)影響土地生態(tài)安全格局的變化。為此，可以根據(jù)PSR框架土地生態(tài)安全系統(tǒng)劃分為土地生態(tài)壓力系統(tǒng)，土地生態(tài)狀態(tài)系統(tǒng)以及土地生態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)[14,23]。因而，土地生態(tài)安全格局以及演變便可以通過(guò)土地生態(tài)系統(tǒng)中的壓力、狀態(tài)和響應(yīng)3個(gè)子系統(tǒng)的相互關(guān)系進(jìn)行分析和推演(圖1)。

圖1 PSR框架下土地生態(tài)安全格局演變簡(jiǎn)化模型

由于土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且影響因素眾多，因此本研究在參照前人PSR框架模型的基礎(chǔ)上[14]，將土地生態(tài)安全解構(gòu)為土地生態(tài)系統(tǒng)壓力、土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)、土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)3個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。在構(gòu)建因素層時(shí)借鑒“自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)”(NES)模型和“人口—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—發(fā)展”(PRED)框架，選擇自然壓力、經(jīng)濟(jì)壓力、社會(huì)壓力3個(gè)因素構(gòu)成因素層，隨后在系統(tǒng)壓力準(zhǔn)則層下增加人口壓力因素，在系統(tǒng)狀態(tài)準(zhǔn)則層下將經(jīng)濟(jì)狀態(tài)因素調(diào)整為資源狀態(tài)因素。指標(biāo)層是每個(gè)評(píng)價(jià)因素的具體指標(biāo)，共計(jì)19個(gè)(表1)。

2.2 突變級(jí)數(shù)模型

土地生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜開(kāi)發(fā)巨系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)尚未明確，系統(tǒng)的連續(xù)變化會(huì)導(dǎo)致不連續(xù)的突變現(xiàn)象。因此，研究基于突變理論構(gòu)建土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型。此評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建是依據(jù)落在分叉集內(nèi)的控制變量的取值會(huì)使評(píng)價(jià)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生突變[14]，常見(jiàn)的突變模型有4種(表2)，結(jié)合建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得到土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的突變級(jí)數(shù)模型(圖2)。為了降低權(quán)重的主觀性和增強(qiáng)權(quán)重的合理性，研究采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重(表1)。

表1 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)安全性越高； “-”表示指標(biāo)值越小，土地生態(tài)安全性越高。

圖2 土地生態(tài)安全突變級(jí)數(shù)評(píng)價(jià)模型

2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在確定了各級(jí)指標(biāo)的排列順序后，將2005—2015年原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成突變模糊隸屬度函數(shù)值。對(duì)于正向指標(biāo)，數(shù)值越大越好，以樣本中最大值為基準(zhǔn)，將其突變模糊隸屬度函數(shù)值取為1.0；而對(duì)于逆向指標(biāo)越小越好，以樣本中最小值為基準(zhǔn)，將其突變模糊隸屬度函數(shù)值取為1.0，采用上述準(zhǔn)則變換后得到2005—2015年各評(píng)價(jià)指標(biāo)的突變模糊隸屬度函數(shù)值。

表2 突變模型的描述

2.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

設(shè)立科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)才能確保評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性。一般地，評(píng)價(jià)區(qū)間的確定都是采用定量等分法，然而，由于突變級(jí)數(shù)法計(jì)算后的數(shù)值通常較高，而且各分值之間差額較小，難以通過(guò)定量等分法進(jìn)行衡量。為此，研究借鑒已有研究的通用處理，將等分的等級(jí)指數(shù)帶入突變級(jí)數(shù)模型，確定準(zhǔn)則層和目標(biāo)層的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

2.5 灰色關(guān)聯(lián)度分析

運(yùn)用突變級(jí)數(shù)法進(jìn)行生態(tài)安全指數(shù)計(jì)算和等級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)，運(yùn)用熵權(quán)法的目的僅在于得到各指標(biāo)的重要性排序，并在運(yùn)用突變模型時(shí)通過(guò)互補(bǔ)性原則或非互補(bǔ)性原則進(jìn)行計(jì)算，而運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度方法能夠?qū)ο到y(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)提供量化的度量，非常適合動(dòng)態(tài)歷程分析[28]。灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式為：

(1)

式中：ξ(xi)——灰色關(guān)聯(lián)度；ρ——分辨系數(shù)，一般在0～1之間，通常取0.5。Δmin——兩極最小差； Δmax——兩極最大差； Δoi(k)——各比較數(shù)列Xi曲線上的每一個(gè)點(diǎn)與參考數(shù)列X0曲線上的每一個(gè)點(diǎn)的絕對(duì)差值。

如有必要，可將各個(gè)時(shí)刻(即曲線中的各點(diǎn))的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值，即求其平均值，作為比較數(shù)列與參考數(shù)列間關(guān)聯(lián)程度的數(shù)量表示，關(guān)聯(lián)度ri公式為：

(2)

ri值越接近1，說(shuō)明相關(guān)性越好。

表3 土地生態(tài)安全評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

3 計(jì)算結(jié)果與分析

3.1 土地生態(tài)安全演變結(jié)果分析

結(jié)果表明，廣西土地生態(tài)安全狀態(tài)總體呈上升趨勢(shì)，安全指數(shù)由2005年的0.853 7上升至2015年的0.936 8(圖3)。根據(jù)表3中的安全等級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，研究期內(nèi)，廣西的土地生態(tài)安全等級(jí)明顯好轉(zhuǎn)，安全水平由較不安全轉(zhuǎn)變?yōu)榕R界安全。具體來(lái)看，2005—2009年，土地安全水平呈現(xiàn)明顯提升特征，平均每年以2%的速率上升。土地安全等級(jí)從較不安全水平提升至較安全水平，主要得益于土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)改善帶來(lái)的積極作用。首先，廣西擁有森林、濕地、海洋等多種類型自然生態(tài)系統(tǒng)，豐厚的自然資源本底確保了各種生態(tài)服務(wù)功能的穩(wěn)定輸出。城市環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率、江河水質(zhì)達(dá)標(biāo)率以及近海水域水質(zhì)達(dá)標(biāo)率等各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于全國(guó)平均水平。廣西良好的環(huán)境質(zhì)量本底是維持和提升廣西生態(tài)安全水平必不可少的先決條件。其次，自《廣西壯族自治區(qū)主體功能區(qū)規(guī)劃》和《廣西壯族自治區(qū)土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》頒布實(shí)施以來(lái)，區(qū)域土地利用依據(jù)生態(tài)功能管制分區(qū)要求有針對(duì)性地調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和生態(tài)保護(hù)與建設(shè)重點(diǎn)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的積極響應(yīng)取得了良好的成效。2010—2012年，土地生態(tài)安全水平呈現(xiàn)先上升后逐漸趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。土地生態(tài)安全水平的變化源于這一階段土地生態(tài)系統(tǒng)壓力及系統(tǒng)狀態(tài)都處于較平穩(wěn)的狀態(tài)，而土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)在逐步上升。然而，自2013年開(kāi)始，生態(tài)安全總體水平出現(xiàn)下滑態(tài)勢(shì)，這主要是由于近年來(lái)生態(tài)系統(tǒng)壓力狀態(tài)惡化明顯所致，但是，由于生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)狀況逐年提高帶來(lái)了正向的推動(dòng)作用，因此有效地遏制了土地生態(tài)安全水平的大幅度下滑。

自2005年以來(lái)，廣西嚴(yán)格控制森林資源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度，并且大力推進(jìn)造林工作，2005—2010年年均造林面積達(dá)143 453 hm2，2010年全區(qū)森林覆蓋率達(dá)到54%，并且依然保持著上升趨勢(shì)。同時(shí)，土地生態(tài)利用日趨受到重視，不良土地利用造成的生態(tài)破壞和環(huán)境污染的趨勢(shì)得到遏制，重點(diǎn)行業(yè)污染物排放強(qiáng)度明顯下降，工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率由2005年的83.69%提升至2015年的98.56%。通過(guò)發(fā)展高效優(yōu)質(zhì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、特色林果畜禽業(yè)等復(fù)合型農(nóng)林牧業(yè)，使農(nóng)民收入大幅增加，人均GDP增長(zhǎng)了2.5倍，并且農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高也促進(jìn)了土地生態(tài)安全狀態(tài)水平的提升?？梢钥闯?，穩(wěn)定的系統(tǒng)狀態(tài)以及積極的系統(tǒng)響應(yīng)，是土地生態(tài)安全狀態(tài)等級(jí)穩(wěn)定和改善的動(dòng)因。然而，土地生態(tài)安全水平自2013年以后較前幾年相比有一定下降趨勢(shì)，降低到了臨界安全水平，主要由于全國(guó)經(jīng)濟(jì)開(kāi)始進(jìn)入“新常態(tài)”，從高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)為中高速增長(zhǎng)，與前3 a相比，2013—2015年平均GDP增長(zhǎng)率下降了5.89%，經(jīng)濟(jì)下行壓力較大，土地生態(tài)安全壓力驟然加?。煌瑫r(shí)，近年來(lái)為保證糧食產(chǎn)量，農(nóng)用化肥的施用量出現(xiàn)了大幅增加，土壤污染和破壞問(wèn)題不容忽視?？傮w來(lái)說(shuō)，廣西土地生態(tài)系統(tǒng)依然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，需要警惕和重視。

3.2 土地生態(tài)安全子系統(tǒng)變化情況

就土地生態(tài)系統(tǒng)壓力來(lái)看，2005—2015年生態(tài)系統(tǒng)壓力等級(jí)變化趨勢(shì)為先上升后下降，大體可分為兩個(gè)階段(圖3)。第一個(gè)階段為2005—2011年，這個(gè)階段屬于土地生態(tài)安全壓力指數(shù)的上升期，系統(tǒng)壓力指數(shù)從2005年的0.794 8上升到2011年的0.905 7，達(dá)到了臨界安全的水平。2009年的系統(tǒng)安全水平有小幅下降，這主要是由于受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的沖擊，但明顯看出土地生態(tài)系統(tǒng)安全水平總體上并沒(méi)有持續(xù)惡化。這一階段的壓力減緩主要?dú)w功于環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)壓力的改善，表現(xiàn)在遏制污染的能力上升和經(jīng)濟(jì)水平的提升，工業(yè)SO2排放量由2005年的9.75×105t減少至2011年的3.86×105t，GDP增長(zhǎng)率基本保持在平均每年15%以上的速率，經(jīng)濟(jì)密度增長(zhǎng)了116.6%，實(shí)現(xiàn)了翻番，城市化水平由33%上升為41%，農(nóng)村人均純收入也實(shí)現(xiàn)了94.1%的增長(zhǎng)。同時(shí)，在“十一五”期間，廣西壯族自治區(qū)積極推進(jìn)建設(shè)“富裕廣西、文化廣西、生態(tài)廣西、平安廣西”各方面工作，通過(guò)調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，特別是禁止向高污染企業(yè)供地，限制高耗能企業(yè)落地，加強(qiáng)資源綜合利用等措施，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)有效控制了排污總量。第二階段為2011—2015年，這一階段土地生態(tài)安全壓力指數(shù)呈下降趨勢(shì)，而且降幅較大，從2011年的臨界安全狀態(tài)下降至2015年的較不安全狀態(tài)。這一階段壓力狀態(tài)的變化受到眾多因素影響，人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)壓力都有大幅增加。首先，城市人口密度提高了20.9%，人口的快速增長(zhǎng)使土地壓力日益加??；其次，城市化進(jìn)程也加大了對(duì)土地生態(tài)安全的威脅，而且，隨著廣西地區(qū)進(jìn)入快速城市化時(shí)期，建設(shè)用地快速擴(kuò)張及其不可避免的占用農(nóng)用地行為，無(wú)形中加大了土地生態(tài)系統(tǒng)的壓力。不僅如此，從2011年開(kāi)始，GDP增長(zhǎng)率從11.21%降到了2015年的7.21%，工業(yè)生產(chǎn)低位徘徊、工業(yè)投資和民間投資大幅下滑、出口仍然兩位數(shù)下降等問(wèn)題突出，經(jīng)濟(jì)下行壓力給土地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)更大的壓力。

2005—2015年廣西地區(qū)的土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)總體比較理想，系統(tǒng)狀態(tài)基本穩(wěn)定在較安全和安全水平。上文已經(jīng)提到了廣西地區(qū)擁有優(yōu)越的自然條件、良好的生態(tài)資源和獨(dú)特的地緣優(yōu)勢(shì)，而且多年來(lái)土地生態(tài)安全狀態(tài)一直維持在較高水準(zhǔn)。同時(shí)，隨著城市化、工業(yè)化的有力推進(jìn)，工業(yè)機(jī)械化水平的進(jìn)一步提高，以及大規(guī)模開(kāi)展農(nóng)村土地整治工程有助于改善和提升農(nóng)村地區(qū)土地利用效率，確保了研究期內(nèi)廣西土地生態(tài)質(zhì)量狀況穩(wěn)中有升。

2005—2015年廣西地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，由2005年的0.728 9上升至2015年的0.989 1，從較不安全等級(jí)轉(zhuǎn)變到安全等級(jí)。事實(shí)上，近年來(lái)，生態(tài)廣西建設(shè)方面取得了明顯成效，最為突出的是在桂中北巖溶山地生態(tài)區(qū)全面實(shí)施石漠化綜合治理，通過(guò)封山育林、退耕還林還草、小流域治理等一系列綜合措施，恢復(fù)自然植被，提高水源涵養(yǎng)和水土保持能力，顯著地提升了土地生態(tài)安全水平；其次，廣西地區(qū)近年來(lái)的造林舉措極大改善了土地生態(tài)安全狀況，改善生態(tài)環(huán)境，同時(shí)環(huán)境污染治理投資也有所提升。

圖3 廣西地區(qū)2005-2015年生態(tài)安全狀態(tài)變化

3.3 土地生態(tài)安全水平影響因素灰色關(guān)聯(lián)分析

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果(表4)，按照不同年份各指標(biāo)因素關(guān)聯(lián)度排序可將研究期大致分為3個(gè)階段。第一階段(2005—2008年)。這一階段，森林覆蓋率、造林面積兩個(gè)因素與土地生態(tài)安全總體水平的關(guān)聯(lián)度最高，證明這一階段生態(tài)安全水平的改善主要?dú)w功于造林工程的持續(xù)推進(jìn)和自然生態(tài)的改善，同時(shí)農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力和相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度在逐漸攀升。結(jié)果表明，積極改善生態(tài)環(huán)境，提升生態(tài)安全質(zhì)量的響應(yīng)行為，對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)安全等級(jí)的提升起到顯著的正向作用，也進(jìn)一步支持了前文的分析。第二階段(2008—2013年)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平以及城市化水平的不斷提升，土地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)密度、第三產(chǎn)業(yè)比重的關(guān)聯(lián)度最高。灰色關(guān)聯(lián)結(jié)果表明，自2008年全球金融危機(jī)后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的改變引致土地利用結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的變化，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的波動(dòng)對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)壓力影響加強(qiáng)。這一結(jié)果也表明了經(jīng)濟(jì)安全對(duì)土地生態(tài)安全水平影響的重要性，土地作為人類生產(chǎn)、生活的承載基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展對(duì)維持土地生態(tài)安全不可或缺。第三階段(2013—2015年)。這一階段，與土地生態(tài)安全水平變化關(guān)聯(lián)度最高的指標(biāo)為人口自然增長(zhǎng)率及代表環(huán)境治理響應(yīng)的相關(guān)指標(biāo)，如環(huán)境污染治理占GDP的比重和工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率，人口的增加，不僅直接帶來(lái)了土地利用的改變，而且會(huì)由于人們對(duì)物質(zhì)和精神產(chǎn)品的需求增加促使經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，促進(jìn)了非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)的不斷發(fā)展，這個(gè)時(shí)候更加需要全社會(huì)重視土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的靈敏性和有效性，控制污染，減少生態(tài)破壞，保障社會(huì)進(jìn)入后工業(yè)時(shí)代階段維持土地生態(tài)系統(tǒng)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。從整個(gè)研究期來(lái)看，與土地生態(tài)安全水平變化關(guān)聯(lián)度最高的五項(xiàng)指標(biāo)為造林面積、城市化水平、森林覆蓋率、第三產(chǎn)業(yè)比重以及單位耕地面積化肥施用量。由此可見(jiàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展特別是城市化進(jìn)程必然對(duì)土地生態(tài)安全帶來(lái)外在的剛性壓力。同時(shí)，通過(guò)加強(qiáng)土地生態(tài)系統(tǒng)的正向回饋，提升土地生態(tài)安全系統(tǒng)響應(yīng)能力，有助于維持和提升區(qū)域土地生態(tài)安全水平。

表4 研究區(qū)2005-2015年土地生態(tài)安全水平影響因素灰色關(guān)聯(lián)度

4 結(jié) 論

本研究以改進(jìn)的PSR模型為基礎(chǔ)構(gòu)建土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，同時(shí)綜合考慮土地生態(tài)系統(tǒng)潛在的突變特性及其對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，運(yùn)用突變級(jí)數(shù)法揭示了廣西地區(qū)土地生態(tài)安全2005—2015年的總體變化趨勢(shì)，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度甄別不同階段土地生態(tài)安全水平變化的影響因素。研究結(jié)果為其他地區(qū)進(jìn)行土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)提供了借鑒，也為客觀評(píng)價(jià)廣西近年來(lái)土地生態(tài)安全水平，識(shí)別影響土地生態(tài)安全的負(fù)面因素提供依據(jù)?？傮w來(lái)看，2005—2015年廣西地區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)安全有所提升，雖然2008年受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的沖擊土地生態(tài)安全水平有所下降，但通過(guò)調(diào)整供地和加強(qiáng)土地生態(tài)建設(shè)，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)等組合措施的運(yùn)用，自2010年開(kāi)始廣西地區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)安全水平逐步提升，至2012年達(dá)到較安全的狀態(tài)。但需要注意的是，2014年進(jìn)入經(jīng)濟(jì)新常態(tài)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)增速減緩，經(jīng)濟(jì)下行壓力依舊很大，而且，廣西地區(qū)對(duì)一、二產(chǎn)業(yè)依賴過(guò)高(兩者之和超過(guò)地區(qū)生產(chǎn)總值的60%)，農(nóng)業(yè)和工業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響甚至是破壞不容忽視。同時(shí)，近年來(lái)廣西地區(qū)的人口數(shù)量和密度在不斷升高，城市化更加發(fā)達(dá)，人類活動(dòng)對(duì)自然的影響將會(huì)更加明顯，而人口壓力的增大將會(huì)使得資源供需矛盾愈發(fā)突出。

基于研究期間廣西地區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)安全格局演變特征及其影響因素，本文建議： ①有效控制和減緩?fù)恋厣鷳B(tài)系統(tǒng)壓力狀態(tài)。隨著廣西地區(qū)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，土地生態(tài)系統(tǒng)將面臨來(lái)自發(fā)展所帶來(lái)的剛性壓力。因此，需要通過(guò)土地宏觀調(diào)控手段推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型速度，減少對(duì)礦產(chǎn)資源的依賴，降低企業(yè)整體的地均能耗；同時(shí)，加強(qiáng)土地生態(tài)建設(shè)，有序推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，根據(jù)資源環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿?、重點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題等因地制宜地開(kāi)展各項(xiàng)生態(tài)建設(shè)活動(dòng)。 ②堅(jiān)持穩(wěn)定和提升土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)水平。農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的發(fā)展水平將決定和影響土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。根據(jù)廣西現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的瓶頸，要堅(jiān)定落實(shí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，積極推動(dòng)興邊富民政策。積極開(kāi)展土地整治和農(nóng)村綜合整治工程，大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)科技水平，降低工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，不斷提升農(nóng)民生活水平。 ③積極夯實(shí)和拓寬土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)路徑。全民生態(tài)環(huán)境意識(shí)進(jìn)一步提高，可持續(xù)發(fā)展理念深入人心是建設(shè)生態(tài)廣西的必要基礎(chǔ)。為此，需要不斷提升土地生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)的投入水平，加強(qiáng)喀斯特巖溶地區(qū)的綜合治理，建立污染企業(yè)用地的退出機(jī)制，全面促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、人口、環(huán)境的均衡發(fā)展。