基于突變理論方法的我國(guó)黃河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)

田 澤，陳柯婧，潘晶晶，馮 馨

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 常州 213022；2.西交利物浦大學(xué)國(guó)際商學(xué)院，江蘇 蘇州 215123)

2020年8月，中共中央發(fā)布《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確提出“黃河是中華民族的母親河，要把黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展作為事關(guān)中華民族偉大復(fù)興的千秋大業(yè)”。由此，黃河流域高質(zhì)量發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略，要求統(tǒng)籌推進(jìn)黃河流域山水林田湖草沙綜合治理、系統(tǒng)治理和源頭治理，促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展。土地開(kāi)發(fā)利用是流域生態(tài)鏈中不可或缺的一部分，直接或間接地關(guān)系到水環(huán)境、糧食安全、生物多樣性以及社會(huì)資源等的可持續(xù)發(fā)展，故土地生態(tài)安全不僅是其自身的安全狀態(tài)，也是土地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于人類的安全。近年來(lái)，隨著城市化用地不合理使用、污水排放嚴(yán)重以及交通設(shè)施的投入建設(shè)，土地生態(tài)安全問(wèn)題日益突出，土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)問(wèn)題受到廣泛關(guān)注[1]。我國(guó)土地生態(tài)安全的評(píng)價(jià)以多指標(biāo)評(píng)估體系的構(gòu)建和綜合指數(shù)的測(cè)算為主，模型多為P-S-R(Pressure-State-Response)及其改進(jìn)模型DPSIR[2-6]，其他常用的構(gòu)建框架基礎(chǔ)有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-生態(tài)質(zhì)量-生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[7]和自然-生態(tài)環(huán)境-景觀[8]。除此之外，譚文兵等[9]運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)投影模型進(jìn)行了土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化特征的分析；Jiao等[10]提出了基于模糊理論的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)模型；李潔等[11]從影響土地生態(tài)安全的因素出發(fā)構(gòu)建土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。而土地生態(tài)安全的影響因素也是多樣的，如經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、環(huán)保力度、人口密度、廢水排放及農(nóng)藥化肥施用、城鎮(zhèn)化水平[12-17]。其中，土地生態(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間存在一定的關(guān)系，李昊等[18]通過(guò)面板數(shù)據(jù)聚類分析法得出2008—2014年陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地生態(tài)安全水平之間較為符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線倒“U”型關(guān)系。唐茂鋼等[19]構(gòu)建了引入土地資本的內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型，并利用自適應(yīng)半?yún)?shù)回歸模型對(duì)土地生態(tài)價(jià)值與居民收入的關(guān)系進(jìn)行實(shí)證分析。Negi等[20]指出土地合理利用與管理能夠改善家庭收入，但代價(jià)是森林退化、畜牧業(yè)減少和農(nóng)業(yè)多樣性喪失。

國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者進(jìn)行了多種方法的綜合應(yīng)用與對(duì)比研究，Ou等[12]運(yùn)用熵物元模型、綜合指數(shù)法和地理信息系統(tǒng)(GIS)空間法對(duì)其區(qū)域生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)；Sani等[15]指出，GIS和多準(zhǔn)則決策分析(MCDA)越來(lái)越多地應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估與管理，測(cè)試并論證了將遙感(RS)、GIS和MCDA技術(shù)結(jié)合起來(lái)解決森林地區(qū)土地分配復(fù)雜問(wèn)題的潛力；周迎雪等[21]得出物元模型、TOPSIS模型和綜合指數(shù)3種評(píng)價(jià)模型得出的評(píng)價(jià)結(jié)果總體排名一致；Gupta[22]采用德?tīng)柗品▽?duì)土壤因子進(jìn)行土地生態(tài)評(píng)價(jià)，利用GIS進(jìn)行定量分析，將灰色關(guān)聯(lián)分析(GRA)與層次分析法(AHP)相結(jié)合，建立了改良的土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)模型。

筆者借鑒王亮等[13]、王楓等[23]、劉旭紅[24]關(guān)于區(qū)域生態(tài)效率評(píng)價(jià)研究及突變級(jí)數(shù)法在區(qū)域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)問(wèn)題中的運(yùn)用及驗(yàn)證方法，運(yùn)用 DPSIR模型構(gòu)建了土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合熵權(quán)法和突變理論得出評(píng)分，豐富了現(xiàn)有的土地安全研究理論和方法，避免人為賦值的主觀性。通過(guò)對(duì)黃河流域2009—2018年省際土地生態(tài)安全的客觀評(píng)價(jià)，分析了沿黃各區(qū)土地生態(tài)安全存在的主要問(wèn)題，進(jìn)而為黃河流域土地利用可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和參考。

1 研究方法及理論模型

1.1 突變理論模型及其應(yīng)用

突變理論的主要研究?jī)?nèi)容是在參數(shù)的變化下，系統(tǒng)狀態(tài)由漸變、量變發(fā)展為突變、質(zhì)變的過(guò)程，該理論自提出后得到了廣泛的應(yīng)用，如經(jīng)濟(jì)危機(jī)模型、社會(huì)輿論模型、對(duì)策模型等，這些問(wèn)題的共同特點(diǎn)在于人們施加控制因素影響社會(huì)狀態(tài)是有一定條件的，只有在控制因素達(dá)到臨界點(diǎn)之前，狀態(tài)可以被控制，一旦發(fā)生根本性質(zhì)變，它就表現(xiàn)為控制因素?zé)o法控制的突變過(guò)程。而在土地生態(tài)系統(tǒng)中，一些指標(biāo)漸變至某一臨界值時(shí)，可能會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的失衡與崩潰，故土地生態(tài)安全的演變也可以看成是一種突變過(guò)程。突變模型根據(jù)控制變量的個(gè)數(shù)主要可以分為3種類型：尖點(diǎn)、燕尾和蝴蝶模型，具體如表1所示。

表1 突變系統(tǒng)類型及其數(shù)學(xué)公式

表1中：x為突變系統(tǒng)中的一個(gè)響應(yīng)變量(高等級(jí)指標(biāo))；f(x)為狀態(tài)變量x的勢(shì)函數(shù)；a、b、c、d為狀態(tài)變量的控制變量(低等級(jí)指標(biāo)或子指標(biāo))，其順序按指標(biāo)的重要程度由大到小確定的，當(dāng)一個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)被分解為2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)指標(biāo)時(shí)，分別運(yùn)用尖點(diǎn)突變系統(tǒng)、燕尾突變系統(tǒng)、蝴蝶突變系統(tǒng)來(lái)計(jì)算評(píng)價(jià)目標(biāo)值。如以驅(qū)動(dòng)力因素為例，其子指標(biāo)有4個(gè)，則采用蝴蝶突變模型計(jì)算，與a、b、c、d對(duì)應(yīng)的指標(biāo)依次為D3、D1、D2、D4。在用歸一化方程進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，若一個(gè)指標(biāo)體系內(nèi)的各個(gè)指標(biāo)間存在明顯的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，則采用互補(bǔ)性原則，即結(jié)果取各指標(biāo)的突變級(jí)數(shù)值的平均數(shù)；若各指標(biāo)之間不存在明顯的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，則采用非互補(bǔ)性原則，即結(jié)果取各指標(biāo)突變級(jí)數(shù)值的最小值[23]。

1.2 DPSIR模型的概念和框架

DPSIR模型是一種在環(huán)境系統(tǒng)中廣泛使用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系概念模型，它是作為衡量環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的一種指標(biāo)體系而開(kāi)發(fā)出來(lái)的，它從系統(tǒng)分析的角度看待人和環(huán)境系統(tǒng)的相互作用。它將表征一個(gè)自然系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)分成驅(qū)動(dòng)力(drivingforces)、壓力(pressure)、狀態(tài)(state)、影響(impact)和響應(yīng)(responses)5個(gè)模塊，每個(gè)模塊中又分為若干個(gè)指標(biāo)，以及一些環(huán)境狀態(tài)對(duì)社會(huì)的反饋和人類改善環(huán)境所采取的措施。

在PSR和DSR模型的基礎(chǔ)上，歐洲環(huán)境署(European Environment Agency)提出了DPSIR概念框架。在DPSIR框架中，“驅(qū)動(dòng)力”是指造成生態(tài)環(huán)境變化的潛在的原因；“壓力”是指人類活動(dòng)對(duì)其緊鄰的環(huán)境以及自然環(huán)境的影響，是生態(tài)環(huán)境的直接作用的因子；“狀態(tài)”是指生態(tài)環(huán)境在上述壓力下所處的狀況；“影響”是指系統(tǒng)所處的狀態(tài)對(duì)人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的影響；“響應(yīng)”為人類在促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中所采取的對(duì)策和制定的積極政策。已有的研究表明，DPSIR模型強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響之間的聯(lián)系，具有綜合性、系統(tǒng)性、整體性、靈活性等特點(diǎn)，能揭示生態(tài)環(huán)境與人類活動(dòng)的因果關(guān)系并有效整合資源、發(fā)展、環(huán)境與人類健康。DPSIR框架結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)單明了，為生態(tài)建設(shè)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立提供了一個(gè)基本框架。

但基于突變系統(tǒng)模型中對(duì)控制變量數(shù)量的要求，每層指標(biāo)數(shù)最好不超過(guò)4個(gè)，故筆者將DPSIR模型改進(jìn)為CSIR模型，即將影響土地生態(tài)安全的間接因素驅(qū)動(dòng)力和直接因子壓力兩個(gè)模塊合并為原因。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)來(lái)源

通過(guò)對(duì)目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層的劃分，參考黃烈佳等[2]對(duì)于土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的邏輯思路，筆者對(duì)土地生態(tài)安全的“驅(qū)動(dòng)力”“壓力”“狀態(tài)”“影響”和“響應(yīng)”指標(biāo)集作如下界定。

a.驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)集主要包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)。隨著我國(guó)人口的不斷增加，加上工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)化人口及建成區(qū)面積比重急劇上升，土地利用面臨著方式多元化和需求多樣化的趨勢(shì)，社會(huì)生產(chǎn)方式的進(jìn)步需要更加優(yōu)化的土地生態(tài)環(huán)境作為支撐。

b.壓力指標(biāo)集主要包括城市建設(shè)用地需求、工農(nóng)業(yè)污染物排放等。人口密度越大，住房及附帶城區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)的用地需求越高。工農(nóng)業(yè)污染直接對(duì)土地生態(tài)安全產(chǎn)生負(fù)面影響，如單位土地廢水排放總量，基于近年來(lái)研究數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，化肥、農(nóng)藥的過(guò)度施用對(duì)土地生態(tài)環(huán)境造成了破壞。

c.狀態(tài)指標(biāo)集主要包括土地質(zhì)量變化和土地生態(tài)系統(tǒng)改變等。土地質(zhì)量可以通過(guò)人均農(nóng)作物播種面積、有效灌溉面積來(lái)體現(xiàn)。其中，人均農(nóng)作物播種面積越大，即表明達(dá)到可耕種條件的土地面積越多、荒廢的耕地越少，未耕種的土地長(zhǎng)期不生產(chǎn)利用則會(huì)導(dǎo)致肥力下降，甚至荒漠化，這對(duì)土地生態(tài)安全存在一定消極影響。土地生態(tài)系統(tǒng)的改變可以用森林覆蓋率和建成區(qū)綠化覆蓋比來(lái)衡量。

d.影響指標(biāo)集主要包括人地矛盾、土地污染和土地生產(chǎn)力下降等。土地生產(chǎn)力的衡量指標(biāo)包括糧食單位面積產(chǎn)量、單位面積農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)價(jià)格指數(shù)等，均可以反映在一定人口、化肥農(nóng)藥的施用以及廢水排放量等因素的作用下，土地所能夠產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；而人均水資源量可以反映出土地的土壤肥力及水土流失情況。

e.響應(yīng)指標(biāo)集主要包括政府施行環(huán)境保護(hù)政策、加大土地生態(tài)保護(hù)資金投入等。主要是指的工業(yè)污染治理的投資、人工造林、生活垃圾無(wú)害化處理及水土流失治理等措施的采取，這些措施及其資金投入很大程度上有利于土地生態(tài)環(huán)境的改善，是對(duì)于土地情況的一種正向反饋。

基于上述突變理論，為避免主觀因素對(duì)權(quán)重的干擾，采用熵值法對(duì)各指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行判斷，即只需求得各指標(biāo)的熵值，該值越小則對(duì)結(jié)果的影響越大，從而進(jìn)行重要性排序，其中準(zhǔn)則層的重要性程度由其子指標(biāo)體系的平均熵值來(lái)確定。

圖1為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系系統(tǒng)圖。各指標(biāo)相應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》及各省區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒，其中部分缺失數(shù)據(jù)采用線性插值法及均值法進(jìn)行填補(bǔ)，括號(hào)中數(shù)據(jù)為各指標(biāo)的熵值，符號(hào)為各指標(biāo)性質(zhì)。

圖1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 實(shí)證分析

2.1 研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青藏高原巴顏喀拉山，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東9個(gè)省區(qū)，最終在山東省東營(yíng)市墾利縣注入渤海。黃河流域地處于95.04°～117.99°E,31.48°～41.56°N之間，干流全長(zhǎng)5 464 km，流域面積約為75.244 2萬(wàn)km2。黃河流域土地資源豐富，現(xiàn)有耕地1 626.67萬(wàn)hm2，林地1 020萬(wàn)hm2，牧草地2 793萬(wàn)hm2，宜于開(kāi)墾的荒地約200萬(wàn)hm2，河套平原、汾渭盆地、引黃灌區(qū)等我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地也位于此。然而，隨著人口數(shù)量不斷攀升，人類活動(dòng)愈加頻繁，導(dǎo)致黃河流域部分地區(qū)水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重,土地生態(tài)安全問(wèn)題也持續(xù)惡化。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在使用歸一化方程計(jì)算之前，筆者采用閥值法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，指標(biāo)性質(zhì)有安全趨向正逆之分[24]，計(jì)算公式分別為

正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)：

(1)

(2)

式中：x′ij為第i個(gè)省市第j項(xiàng)指標(biāo)的規(guī)格化值；xij為第i個(gè)省市第j項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值；xmax,j和xmin,j分別為第j項(xiàng)指標(biāo)各個(gè)地區(qū)中的極大極小值。2018年各省區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)的預(yù)處理結(jié)果如表2所示。

表2 2018年黃河流域各省市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

2.3 指標(biāo)集成與評(píng)價(jià)值測(cè)算

各層指標(biāo)的突變模型系統(tǒng)類型為：D、P、S、I、R、A均有4個(gè)控制變量，為蝴蝶突變模型系統(tǒng)，其中A的控制變量為C、S、I、R；C為尖點(diǎn)突變系統(tǒng)，控制變量為D和P。由于各指標(biāo)間關(guān)系的模糊性，設(shè)定A和C指標(biāo)系統(tǒng)采用非互補(bǔ)性原則，其余指標(biāo)系統(tǒng)按照互補(bǔ)性原則進(jìn)行計(jì)算[23]，根據(jù)上述遞級(jí)突變?cè)u(píng)價(jià)模型，以山西省2018年數(shù)據(jù)為例，對(duì)其土地安全生態(tài)綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算：

a.D指標(biāo)系統(tǒng)中，根據(jù)熵值4個(gè)控制變量的重要性排序?yàn)镈3、D1、D2、D4，故其突變級(jí)數(shù)值為

b.同理，P指標(biāo)系統(tǒng)為

依次求得xS=0.822 7,xI=0.675 5,xR=0.914 1。

c.C指標(biāo)系統(tǒng)中，控制變量D和P按照其各子指標(biāo)熵值的均值來(lái)進(jìn)行重要性排序，可得突變級(jí)數(shù)值為

表3 2009—2018年黃河流域各省區(qū)土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)值

由于突變模型的歸一化方程中所有數(shù)的取值均在0～1之間，計(jì)算得到的數(shù)值都比較高且差異不大，無(wú)法清晰直觀地評(píng)價(jià)各省區(qū)的土地生態(tài)安全情況，故采用分位數(shù)分級(jí)法進(jìn)行土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)劃分。先計(jì)算出各省區(qū)歷年的驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)和綜合評(píng)價(jià)值，將數(shù)值從小到大排列，再取20%、40%、60%和80%分位的數(shù)值作為分級(jí)斷點(diǎn)，劃分每一指標(biāo)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)值區(qū)間，如表4所示。

表4 土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)

2.4 綜合評(píng)價(jià)值分析

a.從省域?qū)用鎭?lái)看，黃河流域九省區(qū)2009—2018年土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)均值分別為：山西 0.831 73，內(nèi)蒙古0.894 91，山東0.843 21，河南0.790 91，陜西0.822 86，甘肅0.844 78，青海 0.831 81，寧夏0.860 41，四川0.841 29。將其按照大小排序?yàn)椋簝?nèi)蒙古、寧夏、甘肅、山東、四川、青海、山西、陜西、河南。內(nèi)蒙古處于領(lǐng)先地位，河南排名落后，其余省區(qū)居中且相差不大。

從圖2可以看出，總的來(lái)說(shuō)，研究期間內(nèi)各省區(qū)土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)值有所上升，其中寧夏和內(nèi)蒙古表現(xiàn)突出，土地生態(tài)安全狀況基本保持不變，生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)值一直保持著穩(wěn)步上升的勢(shì)頭，特別是內(nèi)蒙古自2012年以來(lái)一直保持著極度安全狀態(tài)，表現(xiàn)較佳。山東基本處于中等安全狀態(tài)，土地安全綜合評(píng)價(jià)值波動(dòng)不大；山西、青海、陜西三省均逐步由不安全狀態(tài)向中等安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變；四川近10年土地安全綜合評(píng)價(jià)值波動(dòng)較大，于2015年增長(zhǎng)至峰值，隨后又有所回落；相對(duì)而言，河南安全狀況較差，一直處于極不安全狀態(tài)，但總體狀況逐步好轉(zhuǎn)。

圖2 各省區(qū)歷年土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)值變化

b.從分流域?qū)用鎭?lái)看,依照地理分界點(diǎn)，內(nèi)蒙古、青海、甘肅、寧夏、四川隸屬黃河上游，黃河中游包括山西、陜西和河南，下游則為山東省，故結(jié)合綜合評(píng)價(jià)值水平與歷年變化態(tài)勢(shì)分析，可粗略得出黃河上游的土地生態(tài)安全表現(xiàn)相對(duì)較優(yōu)，下游次之，中游較差。

2.5 各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值分析

為更加客觀具體地評(píng)價(jià)黃河流域各省區(qū)土地生態(tài)安全，進(jìn)一步探究其主導(dǎo)影響因素，本文對(duì)九省區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各指標(biāo)系統(tǒng)歷年評(píng)價(jià)值進(jìn)行了測(cè)算和安全等級(jí)評(píng)估(表5)，以便于對(duì)比各省區(qū)相對(duì)土地安全狀況，從而更好地以問(wèn)題為導(dǎo)向提出對(duì)策建議。

表5 各省區(qū)各指標(biāo)系統(tǒng)評(píng)價(jià)值及安全等級(jí)

a.從省區(qū)角度來(lái)看，各地區(qū)均有表現(xiàn)較好的指標(biāo)系統(tǒng)，也有各自的短板。①歷年綜合評(píng)價(jià)值均為最優(yōu)的內(nèi)蒙古，雖然其驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的安全等級(jí)均為極度安全，但其余系統(tǒng)均為中等安全，表現(xiàn)一般。這是由于內(nèi)蒙古人口密度與單位土地廢水排放總量均于2018年增長(zhǎng)至2008年的3倍多，農(nóng)藥、化肥用量也均增長(zhǎng)了50%，說(shuō)明該地區(qū)隨著人口增加，水污染和農(nóng)業(yè)污染問(wèn)題日益突出，直接對(duì)土地生態(tài)環(huán)境造成了負(fù)面作用；影響系統(tǒng)為不安全，這是由于近年來(lái)內(nèi)蒙古糧食單位面積產(chǎn)量、單位面積農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值、人均水資源量及農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)價(jià)格指數(shù)增速不明顯，經(jīng)濟(jì)效益不佳，說(shuō)明該地區(qū)目前的土地生態(tài)環(huán)境不利于當(dāng)?shù)鼐用窠】岛蜕鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。②河南省的土地狀態(tài)系統(tǒng)等級(jí)為極度安全，且其評(píng)價(jià)值為0.904 3，明顯領(lǐng)先于其他省區(qū)，這是由于其有效灌溉面積比較廣，人均農(nóng)作物播種面積、森林覆蓋率及建成區(qū)綠化覆蓋率均適中，說(shuō)明該地區(qū)土地資源利用率高、結(jié)構(gòu)分配適宜。

b.從指標(biāo)角度來(lái)看，①驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)中，甘肅地區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)級(jí)別為極不安全，主要是由于其人口自然增長(zhǎng)率過(guò)快，2009—2017年一直處于黃河流域各省區(qū)前列，但人均GDP處于中下水平，且建成區(qū)面積比2009—2014年也持續(xù)高于其他地區(qū)，之后略有下降，再加上城鎮(zhèn)化進(jìn)程也在逐年加快，間接造成了當(dāng)?shù)赝恋厣鷳B(tài)安全的惡化。②壓力系統(tǒng)中，值得重視的是河南省，河南一直是人口大省，單位土地廢水排放總量也持高不下，且農(nóng)用化肥使用量遠(yuǎn)超其他省區(qū)，農(nóng)藥使用量也僅次于山東省，導(dǎo)致土地資源緊缺且污染嚴(yán)重，土地利用壓力過(guò)大。由于該指標(biāo)系統(tǒng)權(quán)重最高，對(duì)綜合評(píng)價(jià)值的影響最大，所以河南省應(yīng)重點(diǎn)改善該系統(tǒng)中的4個(gè)子指標(biāo)，即從人口密度、廢水排放、農(nóng)藥及化肥施用4個(gè)方面著手，控制人口增長(zhǎng)、提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及環(huán)保投入力度，切實(shí)解決水污染問(wèn)題，以改善土地生態(tài)安全狀況。③狀態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)級(jí)別最落后的是青海省，該省人均農(nóng)作物播種面積和有效灌溉面積比歷年均最小，建成區(qū)綠化覆蓋率也較低，但森林覆蓋率遠(yuǎn)高于其他省區(qū)，說(shuō)明青海省的土地利用率不足，農(nóng)用面積比重較小，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，這也與當(dāng)?shù)氐牡貏?shì)和氣候劣勢(shì)有關(guān)。④影響系統(tǒng)中改善空間較大的為寧夏回族自治區(qū)，該系統(tǒng)中權(quán)重最大的指標(biāo)為水資源，人均水資源量較低，歷年平均僅有157 m3/人，且寧夏的單位面積農(nóng)林牧漁產(chǎn)值也較低，說(shuō)明該地區(qū)的土地生態(tài)環(huán)境對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳钬?fù)面影響顯著。⑤響應(yīng)系統(tǒng)中青海省評(píng)價(jià)值遠(yuǎn)低于其他省區(qū)，另外甘肅、寧夏等地區(qū)安全等級(jí)也僅為中等安全，說(shuō)明西部地區(qū)在解決土地生態(tài)問(wèn)題、促進(jìn)土地資源可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中所采取的對(duì)策效果不佳或政府投入力度不足，這幾個(gè)省區(qū)應(yīng)重點(diǎn)改善土地生態(tài)環(huán)境治理工作。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

a.整體而言，關(guān)于黃河流域九省區(qū)研究期內(nèi)的土地生態(tài)安全，內(nèi)蒙古處于領(lǐng)先地位，河南省表現(xiàn)落后，其余省區(qū)居中且相差不大。

b.時(shí)空分布看，研究期間內(nèi)各省區(qū)土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)值總體呈現(xiàn)出上升態(tài)勢(shì)；空間上，從綜合評(píng)價(jià)均值來(lái)看，黃河上中下游的區(qū)域優(yōu)劣勢(shì)特征不顯著，但結(jié)合歷年變化趨勢(shì)可得黃河上游的土地生態(tài)安全表現(xiàn)相對(duì)較優(yōu)，下游次之，中游較差。

c.九省區(qū)土地生態(tài)安全問(wèn)題各有短板，主要問(wèn)題有：①人口壓力過(guò)大，人地矛盾日益突出。河南一直是人口大省，土地資源緊缺，且單位土地廢水排放總量也居高不下，土地污染嚴(yán)重、壓力過(guò)大；甘肅地區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐年加快，間接造成了當(dāng)?shù)赝恋厣鷳B(tài)安全的惡化。②水環(huán)境與農(nóng)業(yè)污染嚴(yán)重。內(nèi)蒙古地區(qū)水污染和農(nóng)業(yè)污染問(wèn)題日益突出，直接對(duì)土地生態(tài)環(huán)境造成了負(fù)面作用，進(jìn)而嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和居民水資源用量。山西和寧夏人均水資源匱乏，土地產(chǎn)出不足，受土地生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣的影響較大。③土地利用結(jié)構(gòu)不均衡。青海省土地有效利用率較低，優(yōu)質(zhì)土地有限，農(nóng)用面積比重較小。由此帶來(lái)過(guò)度墾伐，土地資源浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞極大。④土地治理力度不足、響應(yīng)不及時(shí)。寧夏在解決土地生態(tài)問(wèn)題、促進(jìn)土地資源可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中所采取的對(duì)策效果不佳，政府投入力度不足，無(wú)法及時(shí)有效解決已有問(wèn)題。

3.2 對(duì)策建議

a.合理規(guī)劃人口、城市與產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，調(diào)控人口承載能力；通過(guò)政策引導(dǎo)、區(qū)域合作、人才引進(jìn)等措施組織一定規(guī)模的勞動(dòng)力區(qū)域內(nèi)外的輸出，緩解流域省區(qū)間的人力資源錯(cuò)配問(wèn)題。大力發(fā)展科技與教育事業(yè)，提高人口的科學(xué)文化素質(zhì)。

b.加強(qiáng)水資源優(yōu)化管理和水環(huán)境保護(hù)工作。一方面要把水資源作為最大的剛性約束，大力發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)和技術(shù)，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水，實(shí)施全社會(huì)節(jié)水行動(dòng)，推動(dòng)用水方式由粗放向集約轉(zhuǎn)變；另一方面要統(tǒng)籌大氣、土壤、生態(tài)等要素，對(duì)污染較重的河流明確產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入與淘汰要求。

c.重視農(nóng)業(yè)資源的合理配置與可持續(xù)發(fā)展。嚴(yán)把“入口關(guān)”，從源頭抓起，推行農(nóng)業(yè)清潔化生產(chǎn)，做好農(nóng)業(yè)廢棄物的回收、處理及再利用工作，并建立無(wú)公害生態(tài)農(nóng)業(yè)基地；優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制建設(shè)用地規(guī)模的過(guò)度擴(kuò)張，同時(shí)也要完善建成區(qū)綠化工作，因地制宜，平衡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地與退耕還林面積；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域全面地發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，加速傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)改造，大幅度地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展。

c.全面加強(qiáng)黃河流域生態(tài)保護(hù)，確保水環(huán)境治理的有效和可持續(xù)?？蓞⒄蘸娱L(zhǎng)制，建立和完善省負(fù)總責(zé)、市縣逐級(jí)落實(shí)的工作機(jī)制，堅(jiān)持山水林田湖草生態(tài)空間一體化保護(hù)和環(huán)境污染協(xié)同治理，形成上游“中華水塔”穩(wěn)固、中下游生態(tài)宜居的土地生態(tài)安全格局。