潘 鈴,周 興
(廣西師范學(xué)院 國(guó)土資源與測(cè)繪學(xué)院,廣西 南寧 530001)
經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí),由于不合理的資源利用方式,導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重惡化,生態(tài)功能下降,基于此,學(xué)者們對(duì)于生態(tài)安全問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,但是未能徹底扭轉(zhuǎn)環(huán)境逆向演化的發(fā)展趨勢(shì)[1]。土地生態(tài)安全是保護(hù)生態(tài)安全的關(guān)鍵一環(huán),進(jìn)行土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究,為解決土地生態(tài)安全問(wèn)題提供了基本科學(xué)依據(jù)。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛采用不同方法對(duì)土地生態(tài)安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。Vázquez-González等[2]采用PSR評(píng)價(jià)模型構(gòu)建了指標(biāo)體系,分析了沿海濕地土地利用的脆弱性;解雪峰等[3]運(yùn)用PSR模型以東陽(yáng)江流域?yàn)檠芯繀^(qū)域進(jìn)行了生態(tài)安全評(píng)價(jià);李玉照等[4]將改進(jìn)的DPSIR模型應(yīng)用到構(gòu)建流域生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中;張家其等[5]結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)模型與熵值法對(duì)恩施貧困地區(qū)進(jìn)行生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)研究;朱曉偉等[6]認(rèn)為國(guó)內(nèi)對(duì)于土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究的主要方向是靜態(tài)評(píng)價(jià),研究區(qū)域主要分布于湖南、重慶、陜西和湖北地區(qū);黃寶強(qiáng)等[7]重點(diǎn)研究探索了土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。
本文以貴港市為研究對(duì)象,進(jìn)行土地生態(tài)安全評(píng)價(jià),分析其土地生態(tài)安全變化及各縣區(qū)生態(tài)安全差異,為貴港市優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)與發(fā)展經(jīng)濟(jì)方向提供可靠依據(jù),同時(shí)豐富土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究的內(nèi)容。
貴港市轄港北區(qū)、港南區(qū)、覃塘區(qū)、桂平市及平南縣,位于廣西壯族自治區(qū)東南部,北回歸線貫穿市境北部、西江流域中游,地勢(shì)西北高東南較低,地處北緯22°39′~24°02′,東經(jīng)109°11′~110°40′之間。貴港市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),一年氣候變化四季分明。2016年末,貴港市土地總面積10602 km2,人口總數(shù)5548945人,土地利用結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是廣西重要的蔗糖產(chǎn)地,同時(shí)也是中國(guó)華南地區(qū)最大的內(nèi)河港口。
數(shù)據(jù)來(lái)源于《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》(2010~2017年)、《貴港市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2010~2017年)、《貴港年鑒》(2010~2017年)、貴港市政府工作報(bào)告(2011~2017年)以及國(guó)土局等相關(guān)政府部門(mén)官方提供的數(shù)據(jù)。
2.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建 土地生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)組成因子多、利用結(jié)構(gòu)復(fù)雜,與人類(lèi)活動(dòng)聯(lián)系密切的綜合體[8],影響因素主要為自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等。本文參考已有的研究成果[9-12],根據(jù)綜合性、主導(dǎo)型、可比性、科學(xué)性與可操作性兼顧的原則,結(jié)合貴港市社會(huì)發(fā)展、地形地貌、人文環(huán)境等實(shí)際情況,基于土地自然環(huán)境生態(tài)子系統(tǒng)、土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)子系統(tǒng)、土地社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)3個(gè)方面選取評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建貴港市土地生態(tài)安全情況評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。
2.2.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理 根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)土地生態(tài)安全正負(fù)影響大小可知,正向評(píng)價(jià)因子,指標(biāo)數(shù)據(jù)值越高,說(shuō)明土地生態(tài)越安全;負(fù)向評(píng)價(jià)因子,指標(biāo)數(shù)值越低,則土地生態(tài)越安全。
不同量綱對(duì)指標(biāo)計(jì)算有很大影響,為方便數(shù)據(jù)運(yùn)算,采用極值法進(jìn)行數(shù)據(jù)量化處理。
(1)
(6)副詞+名詞:off-gauge 不均勻厚度 up-converter上變頻器 ;up-mill逆銑。
(2)
2.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定 確定權(quán)重的計(jì)算方法有多種渠道,基于指標(biāo)數(shù)據(jù)特點(diǎn)與研究目的2個(gè)方面考慮,用熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重[13]。計(jì)算過(guò)程如下:
(3)
(4)
Pi=1-gi
(5)
(6)
式中,為計(jì)算方便,系數(shù)k2=1/ln(n)>0,gi表示指標(biāo)的熵值,pi表示指標(biāo)的差異系數(shù),wi表示第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重,為使lnQij有意義,當(dāng)Qij=0時(shí),令QijlnQij=0[14]。
2.3.1 土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型 本文采用綜合指數(shù)模型計(jì)算貴港市土地生態(tài)安全值,計(jì)算的數(shù)學(xué)模型如下。
(7)
(8)
式中:Mij表示指標(biāo)層因子對(duì)貴港市土地生態(tài)安全限制障礙度,其中i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。
3.1.1 土地生態(tài)安全綜合指數(shù)變化分析 基于評(píng)價(jià)運(yùn)算模型,得出貴港市2009~2016年土地生態(tài)安全指數(shù)(圖1)。從圖1可以看出,2009~2016年貴港市土地生態(tài)安全指數(shù)變化明顯,增長(zhǎng)幅度較大。2009~2010年間,土地生態(tài)安全指數(shù)下降,在這個(gè)過(guò)程中,貴港市人口增長(zhǎng)速度日益加快,耕地面積增長(zhǎng)彈性小,人均耕地面積較大縮減。2010~2014年間土地生態(tài)安全指數(shù)持續(xù)上升,主要的原因是用于節(jié)能、環(huán)境保護(hù)的財(cái)政支出增加了10587元,單位土地面積SO2排放量下降了64.37%,為繼續(xù)推動(dòng)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略,政府部門(mén)落實(shí)了多項(xiàng)有利于西部地區(qū)發(fā)展的政策,比如西江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè),桂東承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)建設(shè)等。貴港市產(chǎn)業(yè)發(fā)展獲得了更多便利,項(xiàng)目投資增加,經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng),2014年與2010年相比,單位面積農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)23.14%,地均GDP增長(zhǎng)20.30%,農(nóng)民人均純收入增長(zhǎng)45.92%,城鎮(zhèn)人均消費(fèi)性支出增長(zhǎng)36.65%,第三產(chǎn)業(yè)對(duì)國(guó)民生產(chǎn)總值貢獻(xiàn)增長(zhǎng)15.26%,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型得到發(fā)展,進(jìn)一步滿(mǎn)足了市民生存發(fā)展的物質(zhì)需求。2014~2016年間,由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)快,新增建設(shè)用地占用耕地多,空氣污染問(wèn)題得到一定程度的解決,自然環(huán)境面臨的壓力仍然很重,持續(xù)增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)指數(shù),減輕了自然環(huán)境惡化的不良后果,促使綜合指數(shù)小幅度上升。
表1 貴港市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系
3.1.2 土地生態(tài)安全子系統(tǒng)變化情況分析 根據(jù)圖1所示,2009~2016年貴港市土地自然環(huán)境生態(tài)安全指數(shù)波動(dòng)增長(zhǎng),最小值出現(xiàn)在2010年,為0.1506,最大值出現(xiàn)在2012年,為0.2317。2009~2010年,貴港市農(nóng)業(yè)使用化肥量增加,耕地土壤酸化,人均耕地面積減小,土地自然環(huán)境生態(tài)安全指數(shù)降低。2010~2012年隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減少了對(duì)化學(xué)藥品的依賴(lài),提高了農(nóng)用地的利用率,耕地復(fù)種指數(shù)上升了4.93%,隨著節(jié)能環(huán)保投入的增加,土地自然環(huán)境生態(tài)安全指數(shù)有較大幅度增加。2014年貴港市實(shí)行了一系列嚴(yán)懲污染環(huán)境行為的辦法,著力推進(jìn)大氣污染防治工作,成效顯著。2016年,SO2排放量相對(duì)2014年下降了929.1090 t,有效緩解了人均耕地面積下降對(duì)土地生態(tài)安全的不良影響。
土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全指數(shù)趨向于線性增長(zhǎng)趨勢(shì),最小值出現(xiàn)在2009年,為0.0264,最大值出現(xiàn)在2016年,為0.3007。2009~2016年,在國(guó)家政策的推動(dòng)下,貴港市財(cái)政收入連年增長(zhǎng),人均生產(chǎn)總值、單位土地面積農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值穩(wěn)步上升,土地經(jīng)濟(jì)效益不斷加大。連年增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)指數(shù)表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好,土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全指數(shù)持續(xù)提升,能夠在很大程度上滿(mǎn)足貴港市人民的物質(zhì)需求。
土地社會(huì)生態(tài)安全指數(shù)在2009~2016年呈下降趨勢(shì),最小值出現(xiàn)在2016年,為0.0866,最大值出現(xiàn)在2009年,為0.1736,社會(huì)生態(tài)安全系統(tǒng)狀況堪憂。貴港市人口壓力大,人口自然增長(zhǎng)率超過(guò)廣西壯族自治區(qū)水平,人口密度指數(shù)持續(xù)增長(zhǎng),給資源利用、生態(tài)環(huán)境造成較大壓力。城鎮(zhèn)化率逐年增長(zhǎng)的同時(shí)城市規(guī)模邊界擴(kuò)張,城鎮(zhèn)土地利用效益并沒(méi)有隨之增長(zhǎng),部分新投資產(chǎn)業(yè)收益沒(méi)有達(dá)到預(yù)想值。貴港市處于平原地區(qū),城市擴(kuò)張時(shí)多數(shù)情況為農(nóng)用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地,自然資源沒(méi)有發(fā)揮出最大價(jià)值,生態(tài)環(huán)境卻進(jìn)一步遭到了破壞。在國(guó)家“全面二孩”政策的影響下,按照貴港市人口自然增長(zhǎng)率的發(fā)展趨勢(shì),人口增長(zhǎng)趨勢(shì)將會(huì)持續(xù),人口的增長(zhǎng)與有限的資源將給社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力。
圖1 2009~2016年貴港市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)動(dòng)態(tài)變化情況
3.1.3 限制因子識(shí)別 土地生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)多因子有機(jī)組合而成的綜合系統(tǒng),不同因子在不同時(shí)期對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)的影響大小不同。采用障礙度數(shù)學(xué)模型計(jì)算出因子的障礙度(圖2),分析各子系統(tǒng)障礙度的變化情況。
從圖2可以看出,2009~2016年間,自然環(huán)境生態(tài)子系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)生態(tài)子系統(tǒng)的障礙度曲線走向偏低,社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)障礙度指數(shù)卻呈上升趨勢(shì)。2009~2011年,障礙度最高為經(jīng)濟(jì)生態(tài)子系統(tǒng),最低為社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)。2012~2016年間,自然環(huán)境生態(tài)子系統(tǒng)的障礙度與經(jīng)濟(jì)生態(tài)子系統(tǒng)、社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)差距明顯,成為限制貴港市土地生態(tài)安全的主要因子。
2009~2011年貴港市人民收入較低,可支配收入較少,經(jīng)濟(jì)效益低,限制了土地生態(tài)安全發(fā)展。2011~2016年間,在國(guó)家政策的影響下,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、項(xiàng)目投資連年增加、財(cái)政收入日益增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)效益得到迅速提高,但是快速發(fā)展第一、第二產(chǎn)業(yè)帶來(lái)許多問(wèn)題,因經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)粗放帶來(lái)的耕地?cái)?shù)量質(zhì)量下降、大氣污染嚴(yán)重、土地利用率低、自然資源嚴(yán)重?fù)p耗等不良后果,自然環(huán)境生態(tài)子系統(tǒng)失衡的負(fù)面影響阻礙了土地生態(tài)安全發(fā)展。激烈的人地矛盾,限制了土地生態(tài)安全,土地社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)障礙度上升的趨勢(shì)表明人口密度持續(xù)上升以及對(duì)資源的需求增長(zhǎng),給貴港市土地生態(tài)安全造成了沉重的壓力。
3.2.1 縣區(qū)土地生態(tài)安全時(shí)間動(dòng)態(tài)變化 貴港市轄三區(qū)一縣一市,包括港北區(qū)、港南區(qū)、覃塘區(qū)、平南縣、桂平市。以縣域?yàn)閱卧?,?jì)算三區(qū)兩縣2009~2016年的土地生態(tài)安全綜合指數(shù),進(jìn)一步分析縣域土地生態(tài)安全的發(fā)展情況和貴港市土地生態(tài)安全的空間差異。
圖2 2009~2016年貴港市土地生態(tài)安全子系統(tǒng)障礙度變化情況
以縣區(qū)自身為參考,根據(jù)時(shí)間變化,計(jì)算出2009~2016年間,各縣區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)的變化情況(圖3)。總體上來(lái)說(shuō),各縣區(qū)的土地生態(tài)安全變化情況與貴港市的變化趨勢(shì)大體一致,土地生態(tài)安全綜合指數(shù)增長(zhǎng)值較大,生態(tài)安全問(wèn)題得到一定程度的解決。其中,覃塘區(qū)的土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值沒(méi)有出現(xiàn)較大的起伏,持續(xù)上升的綜合指數(shù)值表明覃塘區(qū)的土地生態(tài)安全狀況將繼續(xù)優(yōu)化發(fā)展。港北區(qū)、港南區(qū)、平南縣的土地生態(tài)安全綜合指數(shù),出現(xiàn)反復(fù)波動(dòng)增減的情況,說(shuō)明這3個(gè)縣區(qū)的土地生態(tài)安全系統(tǒng)發(fā)展不穩(wěn)定,增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)效益未能持續(xù)帶動(dòng)土地生態(tài)安全正向發(fā)展,自然環(huán)境因素和社會(huì)因素對(duì)其土地生態(tài)安全的影響大于經(jīng)濟(jì)因素。桂平市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值的發(fā)展曲線較為平穩(wěn),綜合指數(shù)值略有上升,土地生態(tài)安全狀況得到一定改善。
3.2.2 土地生態(tài)安全空間分布格局 貴港市縣區(qū)的自然環(huán)境條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況不一,土地生態(tài)安全問(wèn)題也不盡相同。以自身為參考不能反映出貴港市各縣區(qū)土地生態(tài)安全差異情況,因此,依據(jù)不同縣區(qū)之間指標(biāo)層因子的差異,依據(jù)運(yùn)算模型得出2009、2016年各縣區(qū)的土地生態(tài)安全綜合指數(shù)(表2),運(yùn)用ARCGIS 10.2軟件分析2個(gè)時(shí)段貴港市的土地安全分布格局(圖4)。
圖3 2009~2016年貴港市各縣區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)動(dòng)態(tài)變化情況
如表2所示,2009、2016年,土地生態(tài)安全綜合指數(shù)最小值均為港北區(qū);綜合指數(shù)值2009年最大值為港南區(qū),2016年最大值為覃塘區(qū)。2009年兩者差距為0.1532,2016年兩者差距增大至0.2473。各市縣平均差值從0.0737增加到0.1211??h區(qū)之間的土地生態(tài)安全指數(shù)差值由小變大,土地生態(tài)安全空間格局發(fā)展差異化日趨明顯。
覃塘區(qū)生態(tài)安全綜合指數(shù)從第二位上升至第一位,主要原因是人口較少,人均自然資源豐富,人均耕地面積始終位于全市第一,穩(wěn)定增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)效益促進(jìn)了居民生產(chǎn)生活條件改善,可支配收入正向增加。2016年底,農(nóng)民人居純收入位于全市首位,土地利用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益緩解了土地承載力。2009年,港南區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值高,生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)于化學(xué)藥品依賴(lài)弱,水域面積在全市所占比值最大,但是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度較其他縣區(qū)慢,國(guó)民生產(chǎn)總值占全市的比例從2009年的11.90%下降至2016年的9.37%,土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)未能有效帶動(dòng)土地綜合生態(tài)發(fā)展,土地生態(tài)安全發(fā)展較劣于較其他縣區(qū)。港北區(qū)是貴港市經(jīng)濟(jì)政治中心,城鎮(zhèn)化率高,經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r較好,但是港北區(qū)耕地等自然資源相對(duì)其他縣區(qū)較少,隨著城市化腳步的加快,進(jìn)一步破壞了自然環(huán)境系統(tǒng),污染氣體排放量在全市最多,為獲取更多經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)與生態(tài)保護(hù)之間的沖突進(jìn)一步加劇。2009~2016年期間,平南縣經(jīng)濟(jì)效益提高的同時(shí)人口數(shù)量增加快,2016年平南縣的人口增長(zhǎng)速度為全市最快,物質(zhì)需求的增長(zhǎng)與有限的自然資源之間的矛盾阻礙了其緩解土地生態(tài)安全壓力的進(jìn)程。桂平市較其他縣(市)土地生態(tài)安全狀況發(fā)展平穩(wěn),經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度彌補(bǔ)了自然資源與社會(huì)條件發(fā)展的不良后果。
表2 貴港市各縣區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)差異
貴港市2009~2016年間土地生態(tài)安全指數(shù)增長(zhǎng)幅度較大,緊張的土地生態(tài)安全問(wèn)題得到了一定緩解,但是人地矛盾日趨激烈,說(shuō)明土地生態(tài)安全壓力問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決,需要采取適當(dāng)措施防止土地生態(tài)進(jìn)一步惡化。依據(jù)準(zhǔn)則層的障礙度指數(shù),研究前期,準(zhǔn)則層中經(jīng)濟(jì)生態(tài)子系統(tǒng)對(duì)土地生態(tài)安全的影響最大,研究后期則是自然環(huán)境生態(tài)子系統(tǒng)影響較大。社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)障礙度上升,加快的人口增長(zhǎng)速度將進(jìn)一步激化人地矛盾,在有限的自然資源情況下,根本上解決了貴港市土地生態(tài)安全問(wèn)題帶來(lái)的巨大困擾。
貴港市各縣區(qū)土地生態(tài)安全狀況對(duì)比自身而言,發(fā)展動(dòng)態(tài)與貴港市一致,均呈上升趨勢(shì),但是增長(zhǎng)幅度各不相同,土地生態(tài)安全發(fā)展情況不一致,土地生態(tài)安全指數(shù)差距從小到大發(fā)展,各縣區(qū)土地生態(tài)安全狀況差異化發(fā)展。
土地利用持續(xù)動(dòng)態(tài)變化,國(guó)家政策指導(dǎo)對(duì)其影響深遠(yuǎn)。貴港市應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)耕地保護(hù)工作,實(shí)現(xiàn)“三位一體”,落實(shí)耕地保護(hù)責(zé)任,守住永久基本農(nóng)田紅線,嚴(yán)防耕地?cái)?shù)量質(zhì)量下降。在響應(yīng)國(guó)家人口新政策的同時(shí),加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)研究,將學(xué)術(shù)成果應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)生活中,提高土地利用效率,提升經(jīng)濟(jì)效益,滿(mǎn)足人民生活需求,緩解人地矛盾。進(jìn)一步落實(shí)環(huán)境保護(hù)政策,強(qiáng)化節(jié)能環(huán)保工作,減少大氣污染,降低農(nóng)業(yè)化肥等化學(xué)用品在農(nóng)用地的使用,例如港北區(qū),應(yīng)加大力度控制污染氣體排放,從源頭解決問(wèn)題,推動(dòng)華電集團(tuán)等企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增加第三產(chǎn)業(yè)比重,發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì),例如桂平市,應(yīng)深度挖掘第三產(chǎn)業(yè)潛力,促進(jìn)特色旅游業(yè)的發(fā)展,提高第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,減少對(duì)第一產(chǎn)業(yè)的依賴(lài)。貴港市各市縣間要形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、良性互動(dòng)的關(guān)系,例如人口較多的平南縣可以通過(guò)農(nóng)業(yè)人口進(jìn)城落戶(hù)的方式向城鎮(zhèn)化較高、人口較少的港北區(qū)轉(zhuǎn)移,減輕土地人口承載力,改善土地生態(tài)安全情況,縮小各市縣土地生態(tài)安全差距實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。
圖4 貴港市各市縣土地生態(tài)安全指數(shù)空間分布格局