土地生態(tài)安全時空演變特征研究

劉炫含 李芹芳 徐銀婉

摘 要：本文以關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)為研究區(qū)域，基于PSR模型和相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”3個方面選取15個評價指標，構(gòu)建關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全評價指標體系，采用層次分析法確定權(quán)重，開展土地生態(tài)安全狀況評價，在此基礎(chǔ)上探究土地生態(tài)安全的時空演變特征。研究得出：關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全具有時空差異性;時間上，2011—2018年，關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全水平呈明顯增長趨勢，年際間呈現(xiàn)正向增長態(tài)勢，土地生態(tài)安全狀況逐漸改善;空間上，關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全總體上呈現(xiàn)中心高、四周低，由中心向四周逐漸遞減的階梯分布態(tài)勢，土地生態(tài)安全高值在寶雞市和咸陽市（含楊凌區(qū)），低值在西安市和天水市。

關(guān)鍵詞：土地生態(tài)安全評價;PSR模型;關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)

中圖分類號：S2

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201115018

收稿日期：2020-10-02

作者簡介：劉炫含（1995-），女，碩士。研究方向：土地整治、土地利用與規(guī)劃。

緒論

土地資源是人類生產(chǎn)生活不可或缺的自然資源，土地資源的可持續(xù)利用，關(guān)系到國家和地區(qū)的糧食生產(chǎn)和安全、經(jīng)濟的有序增長和社會的穩(wěn)定發(fā)展[1]。改革開放以來，中國經(jīng)濟迅速崛起，隨之而來的還有環(huán)境污染、物種滅絕、資源枯竭和生態(tài)破壞等一系列生態(tài)問題;現(xiàn)階段中國正處在高速發(fā)展到高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，正所謂“綠水青山就是金山銀山”，未來發(fā)展不僅要保持良好的經(jīng)濟發(fā)展勢頭，還要重視生態(tài)文明建設(shè)，加快生態(tài)文明體制改革，積極建設(shè)美麗中國[2]。生態(tài)安全作為生態(tài)文明建設(shè)的重要一環(huán)，通過開展生態(tài)安全評價了解研究區(qū)域土地安全狀態(tài)，及時調(diào)整生態(tài)環(huán)境等相關(guān)政策刻不容緩。

隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的發(fā)起與實施，關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)的社會經(jīng)濟進入了飛速發(fā)展的階段，西北內(nèi)陸地區(qū)生態(tài)環(huán)境本就脆弱，在西部大開發(fā)戰(zhàn)略的帶動發(fā)展下，生態(tài)環(huán)境面臨著巨大的挑戰(zhàn)[3]。本文從“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”3個方面研究關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)的土地生態(tài)安全，進而探究土地生態(tài)安全的時空演變特征，期望能找出該經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全的相關(guān)問題，在保護、提高生態(tài)安全水平的同時為相關(guān)部門制定方針政策提供依據(jù)。

1?研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1?研究區(qū)域

關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)于2009年由國務(wù)院批復(fù)通過成立，位于歐亞大陸橋中心、絲綢之路的起點，是華夏文明的發(fā)祥地之一，是國家“兩橫三縱”城市化戰(zhàn)略格局中陸橋通道橫軸和包昆通道縱軸的交匯處，并在《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》中列為國家層面的重點開發(fā)區(qū)域[4]，其范圍包括甘肅省天水市以及陜西省的關(guān)中平原地區(qū)，總共7個市和1個區(qū)，以西安市及咸陽市為中心城市，以寶雞市為副中心城市，以銅川、天水、商洛、渭南等為次核心城市;由于楊凌區(qū)在歷史上屬于咸陽市管轄，空間上與咸陽市相鄰，商洛市部分區(qū)縣在關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)內(nèi)，部分資料收集困難，故將楊凌區(qū)并入咸陽市，商洛市所有區(qū)縣納入此次研究。

1.2?數(shù)據(jù)來源

本文所使用的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《陜西省統(tǒng)計年鑒》、《西安市統(tǒng)計年鑒》、《咸陽市統(tǒng)計年鑒》、《銅川市統(tǒng)計年鑒》、《寶雞市統(tǒng)計年鑒》、《商洛市統(tǒng)計年鑒》、《國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》等;網(wǎng)絡(luò)資料主要來源于陜西省統(tǒng)計局、甘肅省統(tǒng)計局、陜西省生態(tài)環(huán)境廳、西安市統(tǒng)計局、銅川市統(tǒng)計局、寶雞市統(tǒng)計局及關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)政府部門相關(guān)網(wǎng)站公開資料;文獻圖書資料來源于與本研究相關(guān)已發(fā)表的文獻及學(xué)者專著或研究報告等;調(diào)研收集資料有土地利用數(shù)據(jù)，來源于各市區(qū)年度土地利用現(xiàn)狀調(diào)查變更數(shù)據(jù)庫。

1.3?數(shù)據(jù)缺失值處理

由于本文所研究的區(qū)域較大、時間跨度較長、指標數(shù)量較多，在進行數(shù)據(jù)收集時，部分市區(qū)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)和統(tǒng)計局網(wǎng)站的數(shù)據(jù)有部分缺失，需要對缺失數(shù)據(jù)進行擬合補充[5]。本文采用了線性趨勢法對缺失的數(shù)據(jù)進行擬合并驗證，以符合研究的需求和標準。

2?評價指標體系構(gòu)建

2.1?構(gòu)建評價指標體系

立足關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀、生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟條件和資源本體條件，借鑒已有成果的基礎(chǔ)[6-9，13]，遵循科學(xué)性、全面性、系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、安全性和數(shù)據(jù)可獲得性等原則，基于PSR模型在壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個方面選取15個評價指標，構(gòu)建關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全評價指標體系（表1），指標能夠基本反映評價地區(qū)生態(tài)安全狀況。

2.2?評價指標標準化

對選取的指標進行矩陣構(gòu)造，以評價年份作為一個對象集，設(shè)為N集={N1，N2，…，Nm}，以評價指標作為一個對象集，設(shè)為O集={O1，O2，…，On}，評價年份Ni對評價指標Oj的值則記為xij（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n;m=8，n=15），對指標aij構(gòu)造矩陣A：

A=a11a12…a1na21a22…a2n…………am1am2…amn

評價指標存在著矢量差異，需要對矩陣{aij}8x15進行數(shù)據(jù)標準化處理，根據(jù)不同指標的趨向性，選擇對應(yīng)的標準化公式[10]：

正向指標（越大越優(yōu)型）：

bij=aij-min（aj）max（aj）-min（aj）（i=1，2，…，8;j=1，2，…，15）

負向指標（越小越優(yōu)型）：bij=max（aj）-aijmax（aj）-min（aj）?（i=1，2，…，8;j=1，2，…，15）

原始指標矩陣經(jīng)過標準化后數(shù)值在0～1之間，即0≤bij≤1。

2.3?評價指標權(quán)重確定

采用層次分析法計算指標權(quán)重，用1～9標度值來衡量指標的相對重要性，建立判斷矩陣，從而最終使問題歸結(jié)為最低層（供決策的方案、措施等）相對于最高層（總目標）的相對重要權(quán)值的確定或相對優(yōu)劣次序的排定[11]，如表2所示。上界和下界按照指標重要性來確定。在計算權(quán)重時采用和積法對矩陣做歸一化處理，最終得到各指標層的權(quán)重系數(shù)[12]，如表3所示。

2.4?評價結(jié)果計算

Si為第i個項目層的評價分值，對應(yīng)關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個項目的評價分值。

F為目標層的評價分值，由3個項目層評價分值進行加權(quán)求得[12]。

si=∑nj=1（wij×vij）×100

F=∑nk=1（wk×sk）

其中wij和vij分別為第i個項目層第j個指標的相對權(quán)重和指標值，wk為第k個項目層的權(quán)重，sk為第k個項目在項目層中的評價分值。

2.5?土地生態(tài)安全判別標準

利用時間序列中期2015年的評價結(jié)果，通過自然斷點法將其從高到低分為5類，并推廣至其它8個年份[13]，將土地生態(tài)安全狀況分為安全、較安全、臨界安全、較不安全、不安全等5個安全類型，評價標準見表4。

3?結(jié)果分析

根據(jù)上述模型和方法，測算2011—2018年關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全水平并繪制土地生態(tài)安全時空格局演變（見圖1）。

3.1?土地生態(tài)安全時間尺度特征分析

關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全水平呈明顯增長趨勢，土地生態(tài)安全狀況逐漸改善，從土地生態(tài)安全等級變化看（圖2），2011—2013年，除天水市處于不安全狀態(tài)外，其余市（區(qū)）均處在較不安全狀態(tài)，經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全整體處于較不安全狀態(tài);2013—2015年，處在較不安全狀態(tài)的市（區(qū)）大幅度減少，臨界安全狀態(tài)的市（區(qū)）數(shù)量小幅度提升，經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全整體好轉(zhuǎn);2015—2016年，處在較不安全狀態(tài)的市（區(qū)）小幅提升，臨界安全狀態(tài)的市（區(qū)）數(shù)量小幅下降，經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全狀態(tài)有所波動;2016—2018年，經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全狀態(tài)呈現(xiàn)明顯增長趨勢，整體處于較安全狀態(tài)，根據(jù)2018年土地生態(tài)安全狀態(tài)顯示，西安市和天水市處在較安全狀態(tài)，其余市（區(qū)）均處在安全狀態(tài)。

關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全年際間呈現(xiàn)正向增長態(tài)勢，土地生態(tài)安全狀況逐漸改善，從土地生態(tài)安全年際增長率看（圖3），各個市（區(qū)）以及關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)的增長率的高低與年際長短呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，其中寶雞市和渭南市年際增長率穩(wěn)步提升，2018年較2011年增長幅度達到30%;西安市、咸陽市和商洛市年際增長率大幅提升，2018年較2011年增長幅度達到50%;銅川市年際增長率起點高，終點也高，2018年較2011年增長幅度達到80%;天水市土地生態(tài)安全自2015年有明顯好轉(zhuǎn)，2015年較2014年增長幅度達到60%，2018年較2011年增長幅度達到210%。關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)整體年際增長率也穩(wěn)步提升，2018年較2011年增長幅度達到60%。

3.2?土地生態(tài)安全空間關(guān)聯(lián)特征分析

關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全總體上呈現(xiàn)中心高、四周低，由中心向四周逐漸遞減的階梯分布態(tài)勢。各區(qū)域的空間差異在2011—2015年不斷增大，2015—2018年差異持續(xù)減小;咸陽市（包楊凌區(qū)）為土地生態(tài)安全增長核心區(qū)，并對四周城市逐步擴散。咸陽市（含楊凌區(qū)）土地生態(tài)安全狀態(tài)自2011—2018年均為整體研究區(qū)域的最高水平，并在2015—2016年脫穎而出，帶動區(qū)域生態(tài)安全水平持續(xù)走高。

關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)的土地生態(tài)安全高值在寶雞市和咸陽市（含楊凌區(qū)），低值在西安市和天水市。土地生態(tài)安全高值區(qū)域經(jīng)濟條件較好，城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)活動適中，土地生態(tài)安全的整體水平較好;而西安市在2011—2015年間，土地生態(tài)安全水平提高不明顯，2016—2018年雖有走高趨勢，但人口與工業(yè)發(fā)展壓力制約了土地生態(tài)安全水平的提高，和周圍市（區(qū)）比較仍處低值;天水市由于經(jīng)濟條件較其它市（區(qū)）低，土地生態(tài)安全響應(yīng)敏感程度較弱，土地生態(tài)系統(tǒng)面臨著較大的壓力，自2011—2018年均為整體研究區(qū)域的最低水平。

4?結(jié)論

以2011—2018年關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)為研究對象，基于PSR模型，采用層次分析法探索性分析空間數(shù)據(jù)，開展土地生態(tài)安全狀況評價，分析關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全的時空演變特征，研究結(jié)論如下。

關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全具有時空差異性，主要體現(xiàn)在時間、空間2個方面。

時間上，2011—2018年關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全水平呈明顯增長趨勢，年際間呈現(xiàn)正向增長態(tài)勢，土地生態(tài)安全狀況逐漸改善。

空間上，關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)安全總體上呈現(xiàn)中心高、四周低，由中心向四周逐漸遞減的階梯分布態(tài)勢，土地生態(tài)安全高值在寶雞市和咸陽市（含楊凌區(qū)），低值在西安市和天水市。

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（責任編輯?周康）