李 菲,李 媛
(1.長安大學(xué) 馬克思主義學(xué)院,西安 710064;2.長安大學(xué) 人文學(xué)院,西安 710064)
生態(tài)安全不僅關(guān)系著土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的健康,同時(shí)也影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。土地是人類進(jìn)行一切社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的重要前提,更是關(guān)系到人類生存與發(fā)展的重要的自然資源。隨著城市的進(jìn)一步建設(shè)與發(fā)展,水污染、城市垃圾處理不當(dāng)、人地矛盾加大等問題對(duì)土地生態(tài)安全造成了一定程度的威脅,使得土地生態(tài)安全脆弱性日益顯著[2]。因此,在土地可持續(xù)利用的相關(guān)研究方面,土地生態(tài)安全逐漸成為各位專家、學(xué)者進(jìn)行評(píng)價(jià)研究的學(xué)科熱點(diǎn),采用RS與GIS[3]、廣義相加模型[4]、層次分析法[5]、生態(tài)足跡法[6]等多種方法,以促進(jìn)土地生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展[7-8]。太原市作為山西省的省會(huì)城市,積極合理地進(jìn)行土地整治工作,根據(jù)《太原市土地整治規(guī)劃》,太原市依據(jù)自然地理特征、城市發(fā)展規(guī)劃、土地整治潛力分布等內(nèi)容,劃定了六大土地重點(diǎn)整治區(qū),并且積極整治“城中村”,疏導(dǎo)不適合在城區(qū)發(fā)展的職能,土地生態(tài)保護(hù)卓有成效?;诖?,本研究采用PSR模型,根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建適用于太原市的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)太原市的土地生態(tài)安全進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià),并對(duì)土地生態(tài)安全障礙因子進(jìn)行分析,以期了解太原市近十一年間土地生態(tài)安全現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及主要影響因素,為太原市的經(jīng)濟(jì)、資源等持續(xù)發(fā)展提出具有一定現(xiàn)實(shí)意義的指導(dǎo)建議。
太原市位于山西省中北部,其東、北、西三面環(huán)山,中、南部是河谷平原,整個(gè)地形北高南低呈簸箕形,汾水自北向南縱貫全境,市區(qū)包括杏花嶺區(qū)、迎澤區(qū)、小店區(qū)、尖草坪區(qū)、萬柏林區(qū)和晉源區(qū)在內(nèi)的六區(qū),市區(qū)外包括清徐縣、婁煩縣、陽曲縣、古交市,面積為6 988平方千米,年均降水量約456毫米,是山西省的政治、經(jīng)濟(jì)、交通和國際交流等中心[9]。2018年太原市全年造林面積為17.28千公頃,人均公共綠地面積可達(dá)12.48平方米。20世紀(jì)末以來,太原市探索出了屬于自己的一條新型工業(yè)化道路,該舉措為山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及升級(jí)轉(zhuǎn)化起到了積極的作用,但與此同時(shí),隨著太原市土地利用的深度及廣度的不斷擴(kuò)大,土地生態(tài)安全的風(fēng)險(xiǎn)程度也不斷增大。
本研究中,原始數(shù)據(jù)來源于:2009—2019年《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》《太原市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《太原市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》等相關(guān)文件資料。
在該模型中,“壓力”指標(biāo)是指人類社會(huì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的影響;“狀態(tài)”指標(biāo)反映的是特定時(shí)間段內(nèi)太原市生態(tài)環(huán)境特征以及具體變化情況;“響應(yīng)”指標(biāo)是指國家和個(gè)人采取行動(dòng)以減輕、恢復(fù)或阻止人為的對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的負(fù)面作用,并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭受到的破壞及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救以恢復(fù)生態(tài)平衡。該文主要基于PSR模型框架,對(duì)2009—2019年太原市土地生態(tài)安全狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。
以國土資源安全評(píng)價(jià)應(yīng)用性評(píng)估指標(biāo)體系為基礎(chǔ),運(yùn)用PSR模型的同時(shí)結(jié)合太原市各方面的實(shí)際情況,并參考已有文獻(xiàn)[10-13],從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面選取16個(gè)要素構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,指標(biāo)的選取充分體現(xiàn)了科學(xué)性、可操作性、有用性的原則,該體系包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層,見表1。
表1 太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
本研究在對(duì)太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)的時(shí)候,擬采用的方法是較為客觀的賦權(quán)法,即熵權(quán)法,可避免主觀賦權(quán)法可能產(chǎn)生的非科學(xué)性以及非客觀性。
2.3.1數(shù)據(jù)無綱量化的處理。由于所選取的16項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的單位和量綱不同,本文采用極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,進(jìn)而得到指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。
式中,xij表示各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值;Yij表示各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)值;xjmax和xjmin分別表示第j項(xiàng)指標(biāo)在所選年份中的最大值和最小值。
2.3.2 熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重。熵權(quán)法是用來確定指標(biāo)體系中的每個(gè)指標(biāo)值重要程度的方法,若計(jì)算得出某指標(biāo)其熵值越大,則說明該指標(biāo)所包含著的信息量越小,那么它的權(quán)重越小。
首先,定義Hij為各項(xiàng)指標(biāo)所占比重,公式為:
式中,m為研究期,本研究中m為11年;n為指標(biāo)個(gè)數(shù);Wj為各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重,見表1。
通過上述一系列步驟,對(duì)太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并確定權(quán)重之后,運(yùn)用下列公式對(duì)目標(biāo)層,即土地生態(tài)安全綜合指數(shù)進(jìn)行計(jì)算:
式中,Zi表示太原市土地生態(tài)安全的綜合評(píng)價(jià)值,是壓力、狀態(tài)、響應(yīng)準(zhǔn)則層指標(biāo)的綜合反映,Zi的值越大,表明太原市土地生態(tài)安全綜合程度越高,反之則越低;Yij表示的是上述選取的各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)值;Wj表示的是上述選取的各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。根據(jù)以上方法,確定出太原市2009—2019年土地生態(tài)安全綜合指數(shù)。
結(jié)合太原市土地生態(tài)安全實(shí)際狀況,并參考有關(guān)文獻(xiàn)資料[11-14],建立太原市土地生態(tài)安全等級(jí)劃分與判斷標(biāo)準(zhǔn),如表2。根據(jù)表2中的劃分標(biāo)準(zhǔn),可判斷太原市2009—2019年土地生態(tài)安全所處區(qū)間。
表2 太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
為了能夠更有針對(duì)性的對(duì)太原市土地生態(tài)安全提供建議措施,本文對(duì)上述土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行深入地研究探討,構(gòu)建了障礙度診斷模型,分析影響太原市土地生態(tài)安全的主要障礙因子。
式中,Yij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值;Iij為單項(xiàng)指標(biāo)偏離度,即單項(xiàng)指標(biāo)與理想指標(biāo)的差距;Mij為單項(xiàng)指標(biāo)層的障礙度;Tij為準(zhǔn)則層指標(biāo)障礙度;Pij為因子貢獻(xiàn)度,即單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重Wij。
通過各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值以及相應(yīng)的權(quán)重加權(quán)求得太原市近十年的土地生態(tài)安全系統(tǒng)壓力指數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)、系統(tǒng)響應(yīng)指數(shù)以及系統(tǒng)綜合指數(shù),最后根據(jù)太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定土地生態(tài)安全等級(jí),結(jié)果如表3及圖1所示。
圖1 2009—2019年太原市土地生態(tài)安全變化趨勢(shì)
表3 2009—2019年太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果
2009—2019年,太原市土地生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)整體呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的變化趨勢(shì)。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,在研究期間太原市土地生態(tài)系統(tǒng)大多處于較不安全區(qū)間,2015年開始逐步跨進(jìn)臨界安全區(qū)間,2019年進(jìn)入了較安全區(qū)間,但土地生態(tài)環(huán)境壓力仍然存在。上述現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因有:(1)太原市人地矛盾的問題較為突出,人口增長以及耕地面積有限的現(xiàn)狀使得土地資源壓力有所增長;(2)太原工業(yè)“三廢”治理已經(jīng)取得一些成效,但相對(duì)于廢水排放量的明顯下降,固體廢物處理現(xiàn)狀仍然不容樂觀,其利用率仍處于較低的局面;(3)太原市十分重視對(duì)各類公園、植物園等場所生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化與改善,此舉能夠有效維持城市土地生態(tài)系統(tǒng)平衡,改善土地環(huán)境以及空氣質(zhì)量;(4)根據(jù)太原市“十三五”經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo),能源以及水資源消耗量、廢氣廢物排放量得到了有效控制,森林覆蓋率、建成區(qū)綠化覆蓋率、城市園林綠地面積有顯著增長,“九河一湖”水生態(tài)修復(fù)綜合治理、“八河”治理、汾河三期等工程也陸續(xù)開工,太原市生態(tài)環(huán)境得到初步改善,居民生活條件全面提高。
3.2.1 土地生態(tài)系統(tǒng)壓力分析。2009—2019年,太原市土地生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)出現(xiàn)連續(xù)多年下降,然后趨于平穩(wěn),至2017年開始上升的變化趨勢(shì)。其原因主要是:2009—2013年,太原市人口增長速度得到了一定的控制,農(nóng)用化肥施用量也逐漸下降,對(duì)土壤和土質(zhì)條件起到了一定的改善作用,在一定程度上減輕了土地生態(tài)壓力;2013—2017年壓力指數(shù)變化幅度雖不大,但也呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),主要是由于在此期間工業(yè)廢水排放量逐步減少,由每年4 085萬噸下降至每年3 735萬噸,可看出太原市在發(fā)展工業(yè)的同時(shí)也開始逐步將資源環(huán)境保護(hù)放在了重要地位。
3.2.2 土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)分析。2009—2019年,太原市土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì),其中有一次下降,但是下降幅度不是很大。總體來說,太原市土地系統(tǒng)狀態(tài)安全正在向著好的方向發(fā)展,其森林覆蓋率和人均公共綠地面積分別由研究期初2009年的15.9%和9.09平方米,上升至研究期末2019年的24.4%和12.78平方米;第二產(chǎn)業(yè)比重由43.7%下降至37.8%。由此可看出在太原市城鎮(zhèn)化與工業(yè)化不斷發(fā)展的背景之下,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷向高級(jí)演進(jìn),同時(shí)政府也逐漸開始重視生態(tài)環(huán)境建設(shè),在2018年政府提出“構(gòu)建宜居宜業(yè)宜游的生態(tài)環(huán)境,建設(shè)美麗綠色的生態(tài)之城”的目標(biāo),以拉動(dòng)太原市經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展,使得太原市土地生態(tài)環(huán)境得到了進(jìn)一步改善。
3.2.3 土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)分析。2009—2019年,太原市土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)指數(shù)呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢(shì),由研究期初的0.038上升至0.290。從響應(yīng)系統(tǒng)的角度分析,其原因有:(1)隨著太原市社會(huì)發(fā)展的不斷轉(zhuǎn)型,經(jīng)濟(jì)得以快速發(fā)展,轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)一步提升,人均GDP由44 319元增長至90 421元。(2)太原市政府在追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也在不斷將生態(tài)文明的理念逐步與經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展相結(jié)合,尤其是特別注重其生態(tài)環(huán)境建設(shè),各類公園、動(dòng)物園及植物園等活動(dòng)場地自然成為了太原市重點(diǎn)改造目標(biāo)。太原市城市園林綠地面積由7 703公頃提高到13 397.7公頃,建成區(qū)綠化覆蓋率也由30.09%增長至43.38%,政府制定的各項(xiàng)生態(tài)資源保護(hù)策略的效果得以初步顯現(xiàn)。(3)第三產(chǎn)業(yè)比重不斷上升,由2009年的54.4%提升至2019年的61.4%,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)為以第三產(chǎn)業(yè)為主,第一二產(chǎn)業(yè)為輔。以上表明太原市土地生態(tài)環(huán)境得到了極大的改善,同時(shí)也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展。
3.3.1準(zhǔn)則層障礙度分析。在對(duì)太原市土地生態(tài)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析的基礎(chǔ)上,分別對(duì)壓力層、狀態(tài)層、響應(yīng)層3個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行障礙度測算,其結(jié)果如表4所示。
表4 2009—2019年太原市土地生態(tài)安全準(zhǔn)則層障礙度
在2009—2019年,三個(gè)準(zhǔn)則層的變化趨勢(shì)比較明顯。從總體上看,P(壓力層)障礙度一直處于較高水平,而R(響應(yīng)層)障礙度水平較低,S(狀態(tài)層)障礙度從2011年開始也保持持續(xù)上升的狀況,在2019年達(dá)到峰值。但也不難看出,壓力層障礙度將在未來呈現(xiàn)出下降趨勢(shì),其障礙度將逐步轉(zhuǎn)移至響應(yīng)層。這是由于近年來太原市政府逐步加大了對(duì)土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、安全的重視力度,采取了各種措施,如控制農(nóng)用化肥的施用量、減少工業(yè)廢水排放并注重園林綠化、建成區(qū)綠化等。在取得一定成績的同時(shí),太原市政府還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)控制,堅(jiān)決將“生態(tài)保護(hù)”放在第一位,合理規(guī)劃城市用地,鞏固已有成績,減輕對(duì)土地的壓力。
3.3.2 指標(biāo)層障礙因子分析。為進(jìn)一步確定并分析影響太原市土地生態(tài)安全障礙因子,本研究按照障礙度大小對(duì)各年度障礙因子進(jìn)行排序,排序截至前五名作為影響土地生態(tài)安全的主要障礙因子,見表5。
表5 2009—2019年太原市土地生態(tài)安全指標(biāo)層主要障礙因子排序
從單項(xiàng)指標(biāo)障礙度排序結(jié)果中可以看出,2009—2017年X4(農(nóng)用化肥施用量)、X8(森林覆蓋率)、X1(人口密度)這三項(xiàng)指標(biāo)一直占據(jù)影響太原市土地生態(tài)安全主要障礙因子的前兩位。其中X4(農(nóng)用化肥施用量)一直位于主要障礙因子第一位,這說明截至2017年,農(nóng)用化肥施用量對(duì)土地生態(tài)安全影響較多,可能導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡,土壤性狀惡化,而森林覆蓋率較低及人口密度較大也在很大程度上威脅著土地生態(tài)安全。2018年,X6(耕地面積)、X1(人口密度)、X10(糧食產(chǎn)量)障礙度的上升表明了人口壓力的增大與耕地面積不相適應(yīng)的狀況。2019年主要障礙因子的排名有所變化說明了太原市政府逐步加大對(duì)土地化肥使用的管控,并加大造林面積,同時(shí)X15(工業(yè)固體廢物綜合利用率)障礙度的上升應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾?,?duì)于工業(yè)固體廢物的回收、利用應(yīng)落到實(shí)處。
除此之外,X11(人均GDP)、X13(第三產(chǎn)業(yè)比重)、X3(工業(yè)廢水排放總量)障礙度排名相對(duì)靠后,這表明經(jīng)濟(jì)收入的提升對(duì)土地安全保護(hù)有了一定的促進(jìn)作用;第三產(chǎn)業(yè)比重增加對(duì)土地生態(tài)安全顯示出友好性;工業(yè)廢水排放量的降低也在很大程度上保護(hù)了土地安全,今后應(yīng)當(dāng)繼續(xù)將其控制在合理范圍內(nèi)。
本研究采用PSR模型的方法,從土地生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)以及響應(yīng)三個(gè)方面建立了太原市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)太原市2009—2019年的土地生態(tài)安全情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并根據(jù)障礙度及主要障礙因子對(duì)太原市土地生態(tài)安全存在的現(xiàn)象及問題進(jìn)行了分析,主要結(jié)論如下:
(1)在2009—2019年,太原市土地生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)整體上呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的變化趨勢(shì),在研究期間太原市土地生態(tài)系統(tǒng)大多處于較不安全區(qū)間,2015年開始逐步跨進(jìn)臨界安全區(qū)間,2019年進(jìn)入了較安全區(qū)間,但土地生態(tài)環(huán)境壓力仍然存在,表明太原市政府采取的一系列生態(tài)保護(hù)措施有了初步成效,但仍需根據(jù)具體問題加大對(duì)土地生態(tài)的保護(hù)力度。
(2)在2009—2019年,太原市土地生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)連續(xù)多年下降,之后趨于平穩(wěn),至2017年開始上升;太原市土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì),并逐步趨于平緩,總體來說,太原市土地系統(tǒng)狀態(tài)安全正在向著好的方向發(fā)展;土地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)指數(shù)在十年間呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì),2015年后響應(yīng)指數(shù)逐步上升至高于壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù)。
(3)從2009—2019年太原市土地生態(tài)安全障礙因子分析來看,阻礙太原市土地生態(tài)安全的障礙因子多存在于壓力層中,但也不難看出,壓力層障礙度將在未來呈現(xiàn)出下降趨勢(shì),其障礙度將逐步轉(zhuǎn)移至響應(yīng)層,而主要障礙因子將向耕地面積、糧食產(chǎn)量、工業(yè)固體廢物綜合利用率等方面轉(zhuǎn)移。
(1)政府的相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)各企業(yè)、工廠等部門用地的監(jiān)督力度,也要進(jìn)一步完善對(duì)土地生態(tài)保護(hù)的相關(guān)政策或法律文件,在制定政策的同時(shí)也要具體落實(shí)到位,重視對(duì)執(zhí)法人員以及城市、農(nóng)村居民宣傳教育的有關(guān)文件,通過電視、廣播、報(bào)刊等途徑加強(qiáng)每個(gè)公民的責(zé)任感,在合理利用土地資源的同時(shí)也要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)用地、建設(shè)用地等土地資源的綠色保護(hù)。
(2)在城中村改造的進(jìn)程中,要注意對(duì)土地資源的合理開發(fā)再利用,切實(shí)進(jìn)行耕地保護(hù),嚴(yán)格控制農(nóng)用化肥施用量,科學(xué)施肥;禁止將大量農(nóng)用地轉(zhuǎn)換成建設(shè)用地,更加注重土地生態(tài)建設(shè)問題,同時(shí)注重土地生態(tài)安全監(jiān)測與現(xiàn)代化智能設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測相結(jié)合,科學(xué)利用GIS、GPS等軟件,對(duì)土地用途分區(qū)、土地資源管理、土地生態(tài)保護(hù)等方面提出建設(shè)性意見。
(3)根據(jù)現(xiàn)有資源條件,有計(jì)劃地控制太原市人口密度的增長,以緩解人地矛盾突出問題;繼續(xù)對(duì)工業(yè)廢水排放進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督與控制,以有效減輕兩者對(duì)太原市土地生態(tài)安全造成的較大壓力,使得人口增長的速度和工業(yè)發(fā)展的模式與生態(tài)環(huán)境的改善相適應(yīng)。
(4)根據(jù)工業(yè)固體廢物的特征、種類,采用不同的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方式對(duì)其進(jìn)行二次利用,盡可能做到物盡其用,并對(duì)再利用過程進(jìn)行全方面監(jiān)督管理,避免對(duì)土地生態(tài)環(huán)境造成二次污染。
(5)太原市轉(zhuǎn)型發(fā)展的過程中,應(yīng)特別重視第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,擴(kuò)大第三產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占比重,同時(shí)逐步淘汰高污染、高耗能產(chǎn)業(yè),倡導(dǎo)資源節(jié)約、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)的引進(jìn),有利于太原市改進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長方式。