張家界市土地利用變化及生態(tài)安全評價

摘要：為揭示張家界市土地利用變化特征及其生態(tài)安全狀況，推動區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)，基于土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、土地利用單一動態(tài)度分析2010—2020年張家界市土地利用變化特征，運用PSR模型，選取17個指標(biāo)建立張家界市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，以評估2011—2021年張家界市土地生態(tài)安全狀況。結(jié)果表明，2010—2020年，耕地、林地、草地是張家界市主要的土地利用類型，水域、建設(shè)用地占比較少；2010—2020年，張家界市土地利用變化較明顯，除林地和建設(shè)用地面積增加外，耕地、草地和水域用地都有不同程度的減少。2011—2021年，張家界市土地生態(tài)安全各子系統(tǒng)整體呈上升趨勢，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)由0.324 4上升至0.744 2，土地生態(tài)安全等級經(jīng)歷了不安全—臨界安全—較安全的變化過程，土地生態(tài)環(huán)境問題有所改善，但距離理想安全狀態(tài)仍有一定差距，在未來生態(tài)環(huán)境工作中，要針對性地處理阻礙區(qū)域生態(tài)安全的影響因子，補(bǔ)齊短板。

關(guān)鍵詞：土地利用變化；生態(tài)安全評價；PSR模型；張家界市

中圖分類號：F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）09-0060-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.011 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Land use change and ecological security evaluation in Zhangjiajie City

WANG Gao，TIAN Jian-lin，ZENG Ting，ZHANG Juan

（School of Civil Engineering and Architecture， Jishou University， Zhangjiajie 427000， Hunan， China）

Abstract： In order to reveal the characteristics of land use change and its ecological security status in Zhangjiajie City， and promote the construction of regional ecological civilization， the land use transfer matrix and single dynamic degree of land use were used to analyze the characteristics of land use change in Zhangjiajie City from 2010 to 2020 and the PSR model was used to select 17 indicators to establish the evaluation index system of land ecological security in Zhangjiajie City to evaluate the land ecological security of Zhangjiajie City from 2011 to 2021. The results showed that from 2010 to 2020， cultivated land， forest land， and grassland were the main land use types in Zhangjiajie City， while water bodies and construction land accounted for a relatively small proportion；from 2010 to 2020， there were significant changes in land use in Zhangjiajie City. In addition to an increase in forest and construction land areas， there was a varying degree of reduction in arable land， grassland， and water bodies. From 2011 to 2021， all subsystems of land ecological security in Zhangjiajie City showed an overall upward trend， with the comprehensive index of land ecological security rising from 0.324 4 to 0.744 2. The land ecological security level experienced a changing process of unsafety-critical safety-relative safety， and the land ecological environment problems were improved. However， there was still a certain gap from the ideal safe state. In future ecological environment work， targeted measures should be taken to address the factors that hinder regional ecological security and fill the gaps.

Key words： land use change； ecological security evaluation； PSR model； Zhangjiajie City

土地資源作為人類生存和發(fā)展的基石，土地資源各方面的狀態(tài)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等密不可分。土地利用變化是地球地表系統(tǒng)變化的重要組成部分，與自然環(huán)境和人類的社會經(jīng)濟(jì)活動密切相關(guān)。合理的土地利用方式能夠促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高土地資源的利用效率，而不合理的土地利用方式則會制約社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至引發(fā)一系列社會問題。土地生態(tài)安全評價是土地生態(tài)安全管理和建設(shè)的基礎(chǔ)［1］，也是國內(nèi)生態(tài)學(xué)、土地可持續(xù)利用等相關(guān)學(xué)科研究的前沿?zé)狳c問題。開展土地生態(tài)安全評價［2］是目前土地生態(tài)安全研究的主要方向。土地生態(tài)安全評價有助于深入了解區(qū)域土地資源的生態(tài)狀況、潛在風(fēng)險及其發(fā)展趨勢。將土地利用變化與生態(tài)安全結(jié)合起來，不僅為解決區(qū)域土地生態(tài)問題提供更多有益的思路，而且可以促進(jìn)區(qū)域土地資源的優(yōu)化配置、加速社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，從而推動人類社會的可持續(xù)發(fā)展［3］。

隨著國家對生態(tài)環(huán)境問題重視程度的不斷提高，關(guān)于土地利用變化和土地生態(tài)安全評價方面的研究也越來越多。其中，Zhang等［4］以中國31個省份為研究對象，結(jié)合中國年鑒數(shù)據(jù)和熵法計算中國生態(tài)安全指數(shù)，并結(jié)合時空尺度對生態(tài)安全指數(shù)進(jìn)行分析。劉曉恒等［5］運用改進(jìn)的TOPSIS法和GM（1，1）模型對貴州省土地生態(tài)安全狀況進(jìn)行評價和預(yù)測。劉博等［6］以遙感影像為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對沈陽市土地利用狀況進(jìn)行定量分析，并借助PSR模型完成對土地利用現(xiàn)狀的生態(tài)安全評估。吳景全等［7］分析西北諸河流域土地利用的動態(tài)變化特征，并采用PSR模型分析流域的土地生態(tài)安全狀況。崔旺來等［8］以浙江大灣區(qū)為研究對象，采用CA-Markov模型預(yù)測土地利用變化，模擬2030年3種不同情景下的生態(tài)安全變化。總的來說，現(xiàn)有的研究大多關(guān)注國家、省域的宏觀尺度層面，或重要城市、流域等一般地區(qū)，對于特殊類型地區(qū)如旅游型城市、資源型城市、工業(yè)型城市的土地利用變化（LUCC）和土地生態(tài)安全研究較少。

張家界市是中國著名的旅游城市，坐落于長江流域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，肩負(fù)著維護(hù)國家級重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)安全的重要使命，生態(tài)安全保障地位極為重要。同時，張家界市作為張家界地貌的發(fā)源地，石英砂巖地貌和喀斯特地貌特征突出，生態(tài)環(huán)境脆弱，其維持自身系統(tǒng)穩(wěn)定性和抵抗外界干擾的能力也相對薄弱［9］，研究該區(qū)域的土地利用變化及其生態(tài)安全尤為重要。有學(xué)者對張家界市旅游生態(tài)安全［10］、景觀生態(tài)風(fēng)險［9］等方面進(jìn)行了相關(guān)探索，但對于土地生態(tài)安全評價的研究相對缺乏。本研究在分析土地利用變化的基礎(chǔ)上，構(gòu)建土地生態(tài)安全評價體系，揭示張家界市土地生態(tài)安全的時間變化，以期為區(qū)域城市規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境政策制定提供一定參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

張家界市位于湖南省西北部，澧水中上游，屬武陵山區(qū)腹地，下轄兩區(qū)兩縣，地處109°40′—111°20′E、28°52′—29°48′N，是中國重要的旅游城市，也是湘鄂渝黔革命根據(jù)地的發(fā)源地和中心區(qū)域（圖1）。張家界市以石英砂巖峰林地貌為主要特色，區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜，砂巖石峰連綿起伏，奇異高聳，溝谷深切，形成了千峰萬壑的復(fù)雜地形。氣候類型屬于亞熱帶山原型季風(fēng)性濕潤氣候，光熱充足，雨熱充沛，但降水季節(jié)分配不均，四季分明，無霜期長，嚴(yán)寒期短。張家界市植被豐富多樣，以常綠落葉闊葉混交林為主，其中包括長苞鐵杉、珙桐樹等珍貴樹種，區(qū)域森林覆蓋率高達(dá)71%。張家界市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)較單一，以第三產(chǎn)業(yè)為主，特別是與旅游業(yè)緊密相關(guān)的服務(wù)業(yè)部門，目前入境旅游客源地已達(dá)133個國家和地區(qū)。2021年末，張家界市全年地區(qū)生產(chǎn)總值580.3億元，三大產(chǎn)業(yè)占比分別為14.27%、14.07%、71.66%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

選取2010年、2015年和2020年3個時間節(jié)點探討張家界市土地利用動態(tài)變化，土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，其空間分辨率為30 m，精度較高。根據(jù)國家GB2010—2007《土地利用現(xiàn)狀分類》并結(jié)合張家界市土地利用特點，將土地利用分為耕地、林地、草地、水域和建設(shè)用地5類。

土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系中的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來源于《湖南省統(tǒng)計年鑒》，部分指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《張家界市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《張家界市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況公報》。由于2010年的較多指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)不一與缺失情況，為保障研究結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，選擇2011—2021年作為研究期。

2 研究方法

2.1 土地利用變化

2.1.1 土地利用單一動態(tài)度 土地利用單一動態(tài)度是指在研究區(qū)域一定時間范圍內(nèi)，某一土地利用類型的數(shù)量變化程度［11］。其具體的表達(dá)式如下。

[K=S2-S1S1×1T×100%] （1）

式中，K為單一土地利用動態(tài)度；[S1]和[S2]分別為研究區(qū)某一土地利用類型前、后期的面積（hm2），T為研究周期（年）。若[K>0]，表示該土地利用類型面積增加，若[K<0]，則表示該土地利用類型面積減少。

2.1.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是定量分析不同土地利用類型之間轉(zhuǎn)換關(guān)系的主要手段，通過該矩陣可以直接探究同一地區(qū)不同時期各土地利用類型之間的流轉(zhuǎn)情況，進(jìn)而準(zhǔn)確識別地區(qū)的土地利用變化趨勢與利用特征［12］。

其數(shù)學(xué)模型表達(dá)式如下。

[Sij=S11S12？S21S22？？？？S1jS2j？Si1Si2？Sij] （2）

式中，Sij為區(qū)域內(nèi)第i、j種土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)換數(shù)量；i、j分別為2種不同土地利用類型。

2.2 土地生態(tài)安全評價

2.2.1 評價模型構(gòu)建 目前國內(nèi)外學(xué)者多采用以PSR模型為主體的相關(guān)模型框架來進(jìn)行土地生態(tài)安全評價，如經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織（OECD）提出的PSR模型［13］、DSR模型［14］、歐洲環(huán)境署提出的DPSIR模型［15］及聯(lián)合國糧食和農(nóng)業(yè)組織（FOA）提出的DPSER模型［16］等。

PSR模型將指標(biāo)體系劃分為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)下包含不同類型的指標(biāo)。其中，壓力表示誘發(fā)或促使區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化的影響因子；狀態(tài)表示在壓力影響下區(qū)域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀或變化程度；響應(yīng)表示為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題而進(jìn)行的努力［17］。與其他生態(tài)安全評價模型相比，PSR模型側(cè)重于揭示人類活動對環(huán)境的影響，它能系統(tǒng)地考量經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)、環(huán)境等因素對土地生態(tài)安全的影響，強(qiáng)調(diào)自然環(huán)境、資源與人類社會之間的耦合關(guān)系，因而評價結(jié)果具有綜合性和說服力，在研究中被廣泛應(yīng)用。

2.2.2 評價指標(biāo)選取 不同指標(biāo)的選取對同一研究對象會產(chǎn)生不同的研究結(jié)果，對區(qū)域土地生態(tài)安全狀況也會有不同的反映，因此，在指標(biāo)選取過程中，必須注重區(qū)域的實際情況和指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)情況。此外，數(shù)據(jù)的可獲取性直接決定了后續(xù)試驗?zāi)芊耖_展，這也是在建立指標(biāo)體系和選取指標(biāo)時需要考慮的問題［18］。

本研究基于PSR模型，在遵循科學(xué)性、客觀性、實用性、全局性和數(shù)據(jù)可獲取性的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)特點，選取17個評價指標(biāo)，涵蓋了經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境等多個方面。該體系從上到下劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層3個層次，目標(biāo)層作為總體指導(dǎo)，準(zhǔn)則層提供具體評價準(zhǔn)則，而指標(biāo)層則表示具體指標(biāo)，具體評價指標(biāo)體系見表1。

2.2.3 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理 由于各指標(biāo)屬性、單位、數(shù)值都不相同，無法進(jìn)行綜合處理，也無實際意義，因此必須將各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將指標(biāo)實際值轉(zhuǎn)化為指標(biāo)評價值。本研究采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。根據(jù)指標(biāo)的不同意義將其劃分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)2類。其中，正向指標(biāo)的指數(shù)越大，生態(tài)環(huán)境越安全；負(fù)向指標(biāo)的指數(shù)越小，生態(tài)環(huán)境越安全［19］。

正向指標(biāo)計算公式如下。

[Rij=Xi-MiniMaxi-Mini×0.99+0.01] （3）

負(fù)向指標(biāo)計算公式如下。

[Rij=Maxi-XiMaxi-Mini×0.99+0.01] （4）

式中，[Rij]為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；[Maxi]和[Mini]分別為第i項指標(biāo)中的最大值和最小值；[Xi]為觀察值。

2.2.4 指標(biāo)權(quán)重確定 權(quán)重不僅揭示了指標(biāo)在土地生態(tài)安全中所起作用的重要程度，更直接關(guān)乎評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度［20］。現(xiàn)有的指標(biāo)權(quán)重確定方法主要包括主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。鑒于主客觀因素的綜合考慮及研究需要，選擇客觀賦權(quán)法中的熵值法來確定指標(biāo)權(quán)重，從而有效避免主觀賦權(quán)過程中因主觀隨意性而產(chǎn)生的非客觀性和非科學(xué)性問題，以確保科學(xué)性和準(zhǔn)確性［15］。具體計算過程如下。

1）指標(biāo)的同度量化。

[Yij=Riji=1mRij] （5）

2）計算指標(biāo)的熵值。

[Ej=-ki=1mYijln（Yij）] （6）

3）計算相對信息熵的冗余度。

[Fj=1-Ej] （7）

4）計算指標(biāo)權(quán)重。

[Wj=Fjj=1nFj] （8）

式中，[Yij]為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；[Ej]為指標(biāo)的熵值，0[≤Ej≤1]；[Fj]為冗余度；[Wj]為指標(biāo)的權(quán)重，0≤[Wj≤1]；k=1/lnm；m為研究期；n為指標(biāo)個數(shù)；[i]為年份；[j]為指標(biāo)。

2.2.5 生態(tài)安全等級劃分 根據(jù)土地利用綜合指數(shù)計算結(jié)果和張家界市土地生態(tài)環(huán)境狀態(tài)，在參考相關(guān)文獻(xiàn)［21，22］的基礎(chǔ)上，確定張家界市土地生態(tài)安全評價標(biāo)準(zhǔn)，將其劃分成極不安全、不安全、臨界安全、較安全和理想安全5個等級，具體評價標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

2.2.6 生態(tài)安全綜合指數(shù)計算 本研究運用綜合指數(shù)法計算張家界市土地生態(tài)安全值。綜合指數(shù)法是指在科學(xué)合理的指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，通過對每個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并賦予相應(yīng)的權(quán)重，計算出各要素的綜合指數(shù)，以實現(xiàn)對各要素的綜合性評估與考核［23］。該方法已在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是對環(huán)境污染的綜合評價研究以及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的評估方面，表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用價值［24］。其具體評價模型如下。

[Si=j=1nWj×Rij] （9）

式中，[Si]為i年生態(tài)安全綜合指數(shù)；[Wj]為第j個指標(biāo)的綜合權(quán)重；[Rij]為[i]年[j]指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值；n為評價指標(biāo)個數(shù)；[i]為年份；[j]為指標(biāo)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

3.1.1 土地利用面積變化分析 由圖2、表3可知，2010—2020年，耕地、林地、草地是張家界市主要的土地利用類型，水域、建設(shè)用地占比較少。2010—2020年，張家界市土地利用變化較明顯，林地與建設(shè)用地面積呈增長趨勢，與2010年相比林地面積增加了478.08 hm2，且占比均超過64.000%；與2010年相比建設(shè)用地面積增加了1 969.29 hm2；耕地面積先增后減，與2010年相比減少了1 236.24 hm2；水域面積變化較小，占比均維持在1.100%左右；草地面積呈減少趨勢，由2010年的94 289.49 hm2減少到2020年的93 092.22 hm2，下降了1.27%。

3.1.2 土地利用單一動態(tài)度分析 從土地利用單一動態(tài)度（表4）來看，2010—2015年，各土地類型的土地利用單一動態(tài)度呈現(xiàn)出了不同的變化態(tài)勢。建設(shè)用地的單一動態(tài)度最高，為0.879%/年，建設(shè)用地、林地、耕地的單一動態(tài)度均為正值，表明2010—2015年這3種土地類型的面積呈增加趨勢。水域和草地的單一動態(tài)度均為負(fù)值，分別為-0.009%/年和

-0.135%/年，表明這2種土地類型的面積呈減少趨勢。

2015—2020年，建設(shè)用地的單一動態(tài)度最高，為5.542%/年，建設(shè)用地、林地的單一動態(tài)度均為正值。水域、耕地和草地的單一動態(tài)度均為負(fù)值，分別為-0.017%/年、-0.113%/年和-0.119%/年。結(jié)果表明，2015—2020年，建設(shè)用地和林地的面積呈增加趨勢，水域、耕地和草地的面積呈減少趨勢。

2010—2020年，建設(shè)用地的單一動態(tài)度最高，為6.664%/年，建設(shè)用地和林地的單一動態(tài)度均為正值，表明這2類土地的面積呈增長趨勢。水域、耕地和草地的單一動態(tài)度均為負(fù)值，分別為-0.026%/年、

-0.109%/年和-0.254%/年，其中草地面積減少最明顯。

綜上，在不同時間維度下，各土地類型的土地利用單一動態(tài)度排名存在一定差異，反映了張家界市土地利用的多樣性和動態(tài)性。建設(shè)用地面積的變化幅度較大，其他土地面積的變化幅度較小。這一結(jié)果為理解張家界市土地利用的演變規(guī)律及制定相應(yīng)的土地管理政策提供了重要的參考依據(jù)。

3.1.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析 利用ArcGIS 10.6軟件，將2010年和2020年2期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行相交操作，得出2010—2020年張家界市土地利用轉(zhuǎn)移變化，具體計算結(jié)果如圖3、表5所示。

2010—2020年，張家界市土地利用變化集中在中部、南部和東部地區(qū)，西部和北部地區(qū)變化較小。土地利用轉(zhuǎn)移主要表現(xiàn)為耕地、草地和水域面積呈減少趨勢，建設(shè)用地、林地面積呈增加趨勢。耕地轉(zhuǎn)入面積為14 368.67 hm2，主要由林地、草地轉(zhuǎn)入，分別轉(zhuǎn)入12 662.90、1 075.32 hm2；耕地轉(zhuǎn)出面積為15 611.46 hm2，主要轉(zhuǎn)向林地、建設(shè)用地和草地。草地轉(zhuǎn)入面積為3 731.49 hm2，轉(zhuǎn)入量由高到低依次為林地、耕地、水域和建設(shè)用地；草地轉(zhuǎn)出面積為 4 927.86 hm2，轉(zhuǎn)出量由高到低依次為林地、耕地、建設(shè)用地和水域。建設(shè)用地轉(zhuǎn)入面積為2 430.81 hm2，主要由耕地轉(zhuǎn)入，為1 658.88 hm2；建設(shè)用地轉(zhuǎn)出面積為461.52 hm2，主要轉(zhuǎn)向耕地和林地。

3.2 土地生態(tài)安全評價結(jié)果分析

3.2.1 土地生態(tài)安全綜合評價 基于PSR模型評價指標(biāo)體系，計算出2011—2021年土地生態(tài)安全綜合指數(shù)。由圖4可知，2011—2021年張家界市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)整體呈先減后增再減又增的“W”形變化趨勢，土地生態(tài)安全等級經(jīng)歷了不安全—臨界安全—較安全的轉(zhuǎn)變過程。

由表6可知，2011—2013年，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈下降趨勢，由0.324 4下降至0.241 1，土地生態(tài)安全為不安全等級；2013—2019年，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈持續(xù)上升趨勢，從0.241 1上漲至0.797 2，土地生態(tài)安全等級也經(jīng)歷了不安全—臨界安全—較安全的變化過程，0.797 2也是研究期間土地生態(tài)安全綜合指數(shù)的最高值；2019—2020年，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈下降趨勢，由0.797 2下降至0.722 8，下降了0.074 4；2020—2021年，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈上升趨勢，2021年的生態(tài)安全綜合指數(shù)為0.744 2，相較2019年下降了0.053。

3.2.2 子系統(tǒng)生態(tài)安全狀況 由圖4、表6可知，壓力子系統(tǒng)的波動起伏較大，呈“兩減兩增”的變化趨勢，2011年系統(tǒng)壓力指數(shù)為0.144 2，下降至2014年的0.080 3后上升至2018年的0.294 4，之后又波動上升。2011—2014年，壓力指數(shù)下降，表明系統(tǒng)壓力上升，這一時期土地生態(tài)安全壓力上升主要是因為張家界市人口自然增長率維持在較高水平、工業(yè)污染物排放量增加、農(nóng)業(yè)污染物負(fù)荷嚴(yán)重、城市化進(jìn)程加快。其主要體現(xiàn)在人口自然增長率從2.9%提高至7.8%；工業(yè)二氧化硫和工業(yè)廢水排放量居高不下；農(nóng)用化肥使用量呈波動上升的趨勢；城市化率由38.98%上升至42.81%?？偟膩碚f，人口的快速增長和城市化水平的提高使得人地關(guān)系矛盾日益突出，生態(tài)環(huán)境壓力加大，從而促使土地生態(tài)安全壓力指數(shù)下降明顯。而2014—2021年，壓力指數(shù)波動上升，表明系統(tǒng)壓力下降，這主要得益于人口自然增長率的逐漸下降、年農(nóng)用化肥使用量和工業(yè)二氧化硫排放量減少，人均GDP也從2014年的27 051元上漲至2021年的38 333元。隨著新增人口的逐漸減少，土地承載力和資源壓力都有所降低；建議合理施用農(nóng)藥化肥，減少對土地資源的污染，有效改善研究區(qū)土地生態(tài)安全狀況。

由圖4、表6可知，狀態(tài)子系統(tǒng)呈先下降后波動上升的趨勢。生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)由2011年的0.139 5下降到2014年的0.069 7，繼而波動上升至2021年的0.242 3。狀態(tài)指數(shù)的變化與整體生態(tài)環(huán)境的變化之間存在顯著相關(guān)性［25］。2014年前，由于受早期產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，第一、二產(chǎn)業(yè)增加值增長明顯，工業(yè)污染物的排放量居高不下，張家界市空氣質(zhì)量優(yōu)良率下降明顯。2014年后，第一、二產(chǎn)業(yè)比重下降，第三產(chǎn)業(yè)比重上升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷改善升級，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)更加合理；退耕還林等一系列政策的實施推動森林覆蓋率不斷提高，空氣質(zhì)量優(yōu)良率從71.7%提升至97.8%，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)化和農(nóng)藥化肥的科學(xué)合理施用，進(jìn)而單位面積糧食產(chǎn)量增長較快。總體來看，狀態(tài)子系統(tǒng)向良好方向發(fā)展，表明張家界市土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也趨向好轉(zhuǎn)。

土地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)的提高，意味著研究區(qū)對生態(tài)風(fēng)險的抵抗能力得到增強(qiáng)，進(jìn)而反映出該區(qū)域土地生態(tài)環(huán)境的安全性也隨之提高［26］。由圖4、表6可知，響應(yīng)子系統(tǒng)呈先增后減的趨勢，其生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)從2011年的0.040 7上升至2018年的0.278 4，達(dá)到極值后下降至2021年的0.236 8。響應(yīng)準(zhǔn)則層中指標(biāo)均為正向指標(biāo)，指標(biāo)數(shù)值越大，響應(yīng)指數(shù)越高。響應(yīng)指數(shù)在2011—2018年持續(xù)增大，表明張家界市在土地生態(tài)安全問題上所采取的相關(guān)措施已經(jīng)逐漸發(fā)揮作用，這主要體現(xiàn)在響應(yīng)指標(biāo)中建成區(qū)綠地覆蓋率提升、污水處理率和生活垃圾無害化處理率大幅提升、年造林面積不斷增加、第三產(chǎn)業(yè)GDP占比上升、科學(xué)技術(shù)支出占比穩(wěn)中有升等方面。2018—2021年響應(yīng)指數(shù)下降，這主要是因為建成區(qū)綠地覆蓋率的下降、年造林面積減少及第三產(chǎn)業(yè)GDP占比下降所導(dǎo)致。總體來看，2011—2021年，張家界市注重產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級優(yōu)化，第三產(chǎn)業(yè)GDP占比提升明顯，從2011年的61.4%提升至2021年的71.7%；建議科學(xué)合理配置科學(xué)技術(shù)和環(huán)保事業(yè)的投入，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)的支持力度，年均造林1.88萬hm2以上，生態(tài)環(huán)境朝著良性方向發(fā)展。

4 小結(jié)與討論

1）2010—2020年，耕地、林地、草地是張家界市主要的土地利用類型，水域、建設(shè)用地占比較少。這一時期，張家界市土地利用變化較明顯，除林地和建設(shè)用地面積增加外，耕地、草地和水域用地都有不同程度的減少，其中建設(shè)用地的單一動態(tài)度最大，為6.664%/年。張家界市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展變化明顯，城市化進(jìn)程加快，城市擴(kuò)張和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對土地需求增加，生態(tài)環(huán)境壓力也隨之增大，張家界市土地利用正處于發(fā)展期。

2）基于PSR模型并運用綜合指數(shù)法，計算出張家界市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)并評價土地生態(tài)安全，結(jié)果表明，2011—2021年，張家界市土地生態(tài)安全各子系統(tǒng)整體呈上升趨勢，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)由0.324 4上升至0.744 2，土地生態(tài)安全等級經(jīng)歷了不安全—臨界安全—較安全的變化過程，土地生態(tài)環(huán)境問題有所改善，但距離理想安全狀態(tài)仍有一定差距，在未來生態(tài)環(huán)境工作中，要針對性地處理阻礙區(qū)域生態(tài)安全的影響因子，補(bǔ)齊短板。

3）本研究對2010—2020年張家界市土地利用變化進(jìn)行分析，并運用PSR模型對張家界市土地生態(tài)安全進(jìn)行評價，由于受多方面因素及數(shù)據(jù)可獲取性的影響，在指標(biāo)選取過程中，忽視了一些在土地生態(tài)安全評價研究中較重要的指標(biāo)，如石漠化面積、水土協(xié)調(diào)度等指標(biāo)。但通過近10年的土地利用變化和土地生態(tài)安全評價，有望為張家界市土地資源的規(guī)劃、開發(fā)利用及可持續(xù)發(fā)展提供一定參考。

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收稿日期：2024-05-23

基金項目：吉首大學(xué)2023年研究生科研創(chuàng)新項目（Jgy2023089）

作者簡介：王 高（2000-），男，湖南岳陽人，在讀碩士研究生，研究方向為生態(tài)環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃，（電話）17872513696（電子信箱）

1478640344@qq.com；通信作者，田建林（1976-），男，湖南茶陵人，副教授，主要從事環(huán)境遙感與城鄉(xiāng)規(guī)劃研究，（電子信箱）

185363236@qq.com。

王 高，田建林，曾 婷，等. 張家界市土地利用變化及生態(tài)安全評價［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（9）：60-67．