基于DPSIR模型的濟南市土地生態(tài)安全評價

李 凌

（山東農(nóng)業(yè)工程學院國土資源與測繪工程學院，山東 濟南 250100）

土地生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，土地生態(tài)安全是生態(tài)環(huán)境保護及區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)[1]。隨著社會、經(jīng)濟快速發(fā)展，土地開發(fā)利用程度不斷加大，對土地生態(tài)安全造成了一定的威脅，通過構(gòu)建合理的土地生態(tài)安全評價指標體系，選用合適的評價方法對區(qū)域土地生態(tài)安全進行評價，有利于掌握區(qū)域土地生態(tài)安全狀況及變化趨勢、影響土地生態(tài)安全的因素，并提出保障土地生態(tài)安全的措施，對保障區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，促進土地可持續(xù)利用、區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

濟南市位于山東省中部，山東省省會，地理位置介于北緯 36°01'至 37°32',東經(jīng) 116°11'至 117°44'，面積10244平方公里。南依泰山，北跨黃河，地處魯中南低山丘陵與魯西北沖積平原的交接帶上，地勢南高北低。濟南市因泉水而聞名，被稱作“泉城”，南部山區(qū)樹木茂盛，景色秀麗，是濟南的后花園。濟南地處中緯度地帶，屬于溫帶季風氣候。年平均氣溫13.8℃，無霜期178天，年平均降水量685毫米。

根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，截至2020年11月1日零時，濟南市常住人口為9202432人。2019年，濟南地區(qū)生產(chǎn)總值9443.37億元，比上年增長7.0%。三次產(chǎn)業(yè)構(gòu)成為3.6：34.6：61.8。人均地區(qū)生產(chǎn)總值106416元，增長5.7%。

2 濟南市土地生態(tài)安全評價

2.1 土地生態(tài)安全評價指標體系構(gòu)建

DPSIR模型是在經(jīng)濟合作和發(fā)展組織（OECD）與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署 （UNWP）提出的PSR模型的基礎(chǔ)上發(fā)展演化而來，是在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中廣泛使用的評價指標體系[2]。概念模型包括驅(qū)動力（DrivingForce）、壓力（Pressure）、狀態(tài)（State）、影響（Impact）、響應（Response）五大方面[2]。 土地生態(tài)安全評價所選取的指標要立足于自然、經(jīng)濟和社會各方面?；贒PSIR模型，按照科學性、全面性、層次性、區(qū)域性、可操作性原則，本文結(jié)合濟南市土地生態(tài)現(xiàn)狀，參考國內(nèi)外學者研究成果[1-9]，以土地生態(tài)安全評價綜合指標作為目標層，以土地生態(tài)驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應作為準則層，從自然、經(jīng)濟、社會三方面的因素選取了17個指標構(gòu)建指標層。濟南市土地生態(tài)安全評價指標體系見表1。

表1 濟南市土地生態(tài)安全評價指標體系

指標體系中分為正向、負向指標，正向指標代表了正向的土地生態(tài)安全趨向，其值越大越安全;負向指標代表了逆向的土地生態(tài)安全趨向，其值越大越不安全[4]。

2.2 指標安全基準值確定

土地生態(tài)安全評價指標基準值確定的方法主要有國際、國內(nèi)與行業(yè)標準值法、相對值法、借鑒值法、理想值法等，本文在確定指標基準值時優(yōu)先采用國際、國內(nèi)或相關(guān)行業(yè)已經(jīng)制定或頒布的具體標準；沒有標準的，采用相對值、借鑒值和理想值標準。具體見表1。

2.3 指標實際值確定

收集濟南市土地生態(tài)評價指標2008—2018年數(shù)據(jù)，確定各評價指標的實際值。研究數(shù)據(jù)主要來源于《濟南市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》（2008—2018 年）、《濟南市統(tǒng)計年鑒》（2009—2019）、濟南市調(diào)查年份相關(guān)的土地利用變更數(shù)據(jù)及濟南市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中部分數(shù)據(jù)通過查找《山東省統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》中的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計算得來。濟南市土地生態(tài)評價指標實際值見表2。

表2 2008—2018年濟南市土地生態(tài)評價指標實際值

2.4 指標標準化處理

因選取的評價指標不具有統(tǒng)一量綱和單位，無法直接比較，利用極差標準化方法，分正向指標和負向指標分別進行標準化處理，從而消除各指標間的量綱差異，使其具有可比性[4]。標準化公式如下：

Xij為指標標準值，xij為第i年的第j項指標的實際值，xmax為第j項指標實際值的最大值，xmin為第j項指標實際值的最小值。

濟南市土地生態(tài)評價指標標準化值見表3。

表3 2008—2018年濟南市土地生態(tài)評價指標標準化值

2.5 指標權(quán)重確定

指標權(quán)重的確定方法有主觀賦值法和客觀賦值法，主要有AHP層次法、優(yōu)序圖法、熵值法、CRITIC權(quán)重法、因子分析法、主成分分析法。本文采用熵值法對土地生態(tài)評價各指標權(quán)重進行確定。首先將各個指標的原始數(shù)據(jù)進行標準化，計算各指標的比重，計算各指標的信息熵及信息熵冗余度，然后計算其權(quán)重。指標比重、熵值、信息熵冗余度、權(quán)重具體計算公式如下：

計算得到的濟南市土地生態(tài)安全評價指標權(quán)重見表4。

表4 濟南市土地生態(tài)安全評價指標權(quán)重表

從計算出的權(quán)重結(jié)果可知，對土地生態(tài)安全影響較大的指標有污水處理率、人口自然增長率、人均耕地面積、工業(yè)固體廢棄物處置利用率、森林覆蓋率。

2.6 計算指標生態(tài)安全指數(shù)

當評價指標為正向指標時，指標實際值大于指標基準值時，指標生態(tài)安全指數(shù)為1；指標實際值小于指標基準值時，指標生態(tài)安全指數(shù)為實際值與基準值的比值。當評價指標為負向指標時，指標實際值小于指標基準值時，指標生態(tài)安全指數(shù)為1；指標實際值大于指標基準值時，指標生態(tài)安全指數(shù)為實際值與基準值比值的倒數(shù)。

其中，Yij為第i年的第j項指標的安全指數(shù)，xij為第i年的第j項指標的實際值，Cj為第 j項指標的基準值。

濟南市土地生態(tài)安全評價指標生態(tài)安全指數(shù)見表5。

表5 2008—2018年濟南市土地生態(tài)安全評價各指標安全指數(shù)

2.7 計算指標生態(tài)安全分值

利用綜合指數(shù)法確定土地生態(tài)安全分值，計算公式如下：

（1）單項指標安全分值：Tij=Yij×Wj

Tij為第i年的第j項指標的安全分值，Yij為第i年的第j項指標的安全指數(shù)，Wj為第j項指標的權(quán)重。濟南市土地生態(tài)評價各指標的安全值見表6。

表6 2008—2018年濟南市土地生態(tài)安全評價各指標安全分值

Ti為第i年的土地生態(tài)安全分值，Tij為第i年的第j項指標的安全值。濟南市2008—2018年度土地生態(tài)安全分值見表7。

表7 濟南市2008-2018年土地生態(tài)安全評價安全分值

2.8 土地生態(tài)安全等級劃定

土地生態(tài)安全綜合分值為0～1，參考國內(nèi)外相關(guān)專家學者的已有成果，將土地生態(tài)安全劃分為五個等級，等級劃分分值標準見表8。濟南市2008—2018年土地生態(tài)安全綜合分值在0.8286—0.8895之間，根據(jù)土地生態(tài)安全評價等級標準，濟南市土地生態(tài)安全等級處于較安全等級。

表8 土地生態(tài)安全評價標準等級劃分

3 土地生態(tài)安全評價結(jié)果分析

3.1 濟南市生態(tài)安全狀態(tài)趨勢及影響因素分析

分析2008-2018年濟南市土地生態(tài)安全分值可知，2008年土地生態(tài)安全狀況最低，2008—2013年間土地生態(tài)安全整體呈上升趨勢，上升的原因有每公頃耕地化肥使用量下降、森林覆蓋率不斷提升、農(nóng)民人均可支配收入增加、第三產(chǎn)業(yè)GDP占比提高、污水處理率和工業(yè)固體廢棄物處置利用率提高。2014年土地生態(tài)安全狀況有所下降，主要原因為人口自然增長率提高、年降水量少。2015年土地生態(tài)安全狀況最好，從2015年向后又呈下降狀態(tài)，下降的主要原因是人口自然增長率加大、城鎮(zhèn)化水平提高、人均糧食產(chǎn)量下降。

圖1 濟南市土地生態(tài)安全狀況趨勢圖

3.2 濟南市土地生態(tài)安全各個子系統(tǒng)結(jié)果分析

分析2008—2018年濟南市土地生態(tài)系統(tǒng)驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響和響應分值可以看出：土地生態(tài)系統(tǒng)驅(qū)動力分值從2008—2013年相對平穩(wěn)，2014年后處于整體下降趨勢，主要原因為人口增長和城鎮(zhèn)化水平提高。土地生態(tài)系統(tǒng)壓力分值從2008年開始整體呈小幅上升趨勢，主要原因為GDP增長率和單位土地面積化肥施用量下降。土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)分值2008—2013年小幅上升，2014年因降雨量減少而下降，2015年上升到最高點，2016—2018年有所下降。土地生態(tài)系統(tǒng)影響分值2008—2016年整體基本呈上升趨勢,2017—2018年略有下降，主要為人均糧食產(chǎn)量下降。土地生態(tài)系統(tǒng)響應分值2008—2018年整體基本呈上升趨勢，主要表現(xiàn)為第三產(chǎn)業(yè)GDP占比、人均公園綠地面積、污水處理率和固體廢棄物處置利用率不斷提升。

圖2 濟南市土地生態(tài)安全指標分值變化圖

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過選取濟南市土地生態(tài)安全評價指標，利用熵值法確定各指標權(quán)重，并利用綜合指數(shù)法確定濟南市土地生態(tài)安全綜合分值，根據(jù)土地生態(tài)安全評價標準，劃分土地生態(tài)安全等級。通過分析得出，濟南市土地生態(tài)安全等級自2008年以來尚處于較安全級，但每年生態(tài)安全綜合分值有所變化，2008年土地生態(tài)安全狀況最低，2008—2013年間土地生態(tài)安全整體呈上升趨勢，2014年土地生態(tài)安全狀況有所下降，2015年土地生態(tài)安全狀況最好，從2015年向后又呈下降狀態(tài)。影響濟南市土地生態(tài)安全綜合分值的因素主要有人口自然增長率、GDP增長率、污水處理率、森林覆蓋率、農(nóng)民可支配收入、第三產(chǎn)業(yè)GDP占比等。

4.2 建議

通過分析評價結(jié)果，濟南市生態(tài)安全等級如果想長期保持較安全或安全等級，必須控制人口自然增長率、GDP增長率，提高森林覆蓋度、農(nóng)民人均可支配收入、污水處理率，提升第三產(chǎn)業(yè)GDP占比。具體做法如下：

（1）保持適度人口自然增長率和GDP增長率。根據(jù)國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2008—2018年全國的平均人口自然增長率為4.69‰，濟南市為5.57‰；2016—2018年三年全國平均人口自然增長率為4.16‰，濟南市為7.96‰，明顯高于全國平均水平，同時2016—2018年濟南市三年平均人口自然增長率為2008—2013年的平均人口自然增長率3.53‰的兩倍。為了土地生態(tài)可持續(xù)性，未來濟南市人口自然增長率不應增長過快。GDP增長速度過快必然造成生態(tài)安全壓力，濟南市應圍繞黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展、新舊動能轉(zhuǎn)換等重大國家戰(zhàn)略，在生態(tài)優(yōu)先前提下，加快推進新舊動能轉(zhuǎn)換，推動高質(zhì)量發(fā)展。

（2）加大環(huán)保治理和造林力度。加強污水源頭處理和工業(yè)固體廢棄物處置利用；大力做好植樹造林，打造黃河沿岸生態(tài)綠廊和南部山區(qū)水源涵養(yǎng)生態(tài)林。

（3）加快推進鄉(xiāng)村振興，提高農(nóng)民可支配收入水平。充分依托濟南市農(nóng)業(yè)資源優(yōu)勢和高校、科研部門技術(shù)優(yōu)勢，加快建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、田園綜合體項目、農(nóng)產(chǎn)品研發(fā)與加工項目、農(nóng)產(chǎn)品電商基地，加大農(nóng)村集體產(chǎn)權(quán)制度改革，不斷提高農(nóng)民可支配收入水平。

（4）高質(zhì)量促進第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。濟南市作為省會城市，雖然近幾年第三產(chǎn)業(yè)GDP占比不斷提高，2018年突破了60%，但在全國省會城市第三產(chǎn)業(yè)GDP占比排名相對靠后，2020年第三產(chǎn)業(yè)GDP占比在省會城市中排名第十五位，仍有較大的上升空間。濟南市今后應加大工業(yè)項目引進，把經(jīng)濟發(fā)展底盤做大做強，優(yōu)先發(fā)展信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務，金融業(yè)，商業(yè)服務業(yè)，科學研究和技術(shù)服務，教育、文化、教育和娛樂等第三產(chǎn)業(yè)，提升自身軟實力，加大競爭力。