貴州省土地生態安全評價

李 衍,李巧云,關 欣

（1.湖南農業大學 生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.湖南農業大學 資源與環境學院，湖南 長沙 410128）

生態安全評價是生態安全研究中的重要內容，其能夠將抽象生態系統的安全狀況直觀、量化的表現出來，為生態環境的管理和決策提供科學的依據；土地資源作為與人類社會經濟活動密切相關的自然資源，其所反饋的生態問題，如水土流失，土地荒漠化等，無一不對人類的生存有著重要且直接的影響；確保土地資源的生態安全對于區域乃至國家的發展意義重大。目前我國學者在國內的相關研究中做了大量的工作[8-15]；但在土地生態安全評價的研究中，概念體系的建立以及評價方法仍處于探討階段，尚沒有統一、完善的評價指標體系與評價方法。本項研究旨在對極差分析法以及綜合指數法在區域尺度上的土地生態安全評價進行對比分析，以探討不同方法間的異同與其適用性。

1 研究區域概況

貴州省位于中國西南的東南部,地處云貴高原，介于東經103°36′～109°35′、北緯 24°37′～29°13′之間，總面積為17.6萬km2，占全國國土面積的1.8%。境內地勢西高東低，山川縱橫、地形破碎，自中部向北、南、東三面傾斜，最高點海拔2 900.6 m，最低點海拔147.8 m，平均海拔1 100 m左右。地貌景觀大體上可分為高原山地、丘陵和盆地三種基本類型，山地和丘陵面積占92.5%；其中喀斯特地貌面積約有10.92萬km2，占土地總面積的61.9%。貴州耕地整體質量偏差，水土流失嚴重，占土地總面積的41.54%。

貴州下轄9個市(州、地)、88個縣(市、區、特區)，2011年末常住總人口3 469萬人，城鎮化率為29.11%，低于全國平均水平(45.68%)；人口密度為197人/km2，高于全國水平(138人/km2)；GDP由1996年的719.83億元增至2011年的5 701.84億元，屬于經濟欠發達地區。

2 評價指標體系構建

土地資源與人類社會經濟活動密切相關，是構成生態系統的重要環境要素、重要的子系統。 土地生態系統作為一個復雜的人—地耦合系統，土地生態系統不僅具有重要的自然意義，也有著重要的社會、經濟內涵。因此，為了能夠全面的對土地生態系統安全進行評價，不僅需要考慮自然因素，還要將與其相關的人類社會經濟活動納入考量。人類活動與土地生態系統有著復雜的關聯性，要使評價具有科學性、可行性，就必須構建一個合理、可行的評價框架模型。目前國內外學者普遍接受的評價體系有兩種，分別為壓力—狀態—響應概念框架模型（pressure-stateresponse,P-S-R）,以及自然—經濟—社會概念框架模型。此兩種評價體系較為常見，但同時還有許多以這兩種概念框架模型為基礎的其他評價體系，此外，還有部分研究中根據研究對象自身的特殊性來構建評價體系的概念框架模型。

該項研究中以自然—經濟—社會概念框架來構建貴州省土地生態安全評價指標體系，據此概念所構建的評價指標體系包括土地自然生態安全、土地經濟安全以及土地社會安全三個方面，能夠較為可觀的反應區域生態安全的狀態和問題。

2.1 評價指標的選取

在評價指標的選取上，國內針對土地生態安全評價指標尚未有明確、統一的標準。生態安全評價涉及到自然、經濟和社會方面，因此，在指標選取的確定上有著相當程度上的復雜性，是一項科學性要求很強的工作。在遵循指標選取的客觀性、科學性、系統性、代表性、可比性以及可獲得性等普遍原則的基礎上，還需要針對性的將研究區域的主要土地特征及其生態問題、人類活動的影響及變化以及評價區域的土地生態系統現狀和發展趨勢等方面納入考量。同時，為了突出研究對象的基本特征，減少計算量，還要在兼顧全面性的情況下選取盡可能少的指標。

結合貴州自身特點和國內外相關研究成果，自上而下逐層分析，從自然、經濟、社會方面選取構建貴州省生態安全評價指標體系的評價指標，第一層為目標層，即貴州省土地生態安全指數，用A表示；第二層為基準層，用B表示，此一層次分為“土地自然生態安全指數”、“土地經濟生態安全指數”以及“土地社會生態安全指數”三個指標，分別用B 1、B 2和B3來表示，這二層的指標數值越大，表明當前土地生態安全越友好。

貴州省地處我國西南地區，區域自然條件復雜多變，喀斯特地貌面積廣大且類型齊全，水資源豐富，氣候濕潤降水較多，水土流失以及土地石漠化問題嚴重，生態環境較為敏感。因此，結合調查資料，在自然生態安全方面選取人均耕地、人均水資源占有量、森林覆蓋率、土地石漠化比重以及地面水質五個方面作為評價指標。在社會生態安全方面，由于貴州省在我國眾多省份中經濟水平落后，產業結構落后，人口密度較大，同時貧困人口所占比重也較大，因而選取人口密度、人口自然增長率、城鎮化水平以及農業人口比重這四個因素。近年來貴州經濟發展增速較大，地區生產總值增長速率在全國排位靠前，科技水平的提高在一定程度上減輕了人類活動對土地生態安全的影響，但高速的發展也導致了人地矛盾的日益突出。在指標的選取上，經濟生態安全這一項中擇取人均GDP、化肥負荷、農業機械化水平、第三產業比重這四個數據易獲取，同時又能突出經濟以及技術水平發展的代表性指標。第三層次的指標層中共有13個指標，用C表示，分別表示為C11、C12、C13、C14、C15、C21、C22、C23、C24、C31、C32、C33、C 34表示。在這些評價指標當中，有的指標的值越大，對土地生態系統的壓力就越大，有的則反之。因此，可將指標分為正趨向指標與負趨向指標。

2.2 指標權重確定

指標權重的確定方法通常可以分為主觀賦權重法和客觀賦權重法。主觀賦權重法中常用的有特爾菲法（Delphi）、層次分析法（The analy tic hierarchy p rocess，AHP）等，在指標權重確定中應用較為廣泛。客觀賦權重法在近年來的研究中也逐步受到重視，具體如熵權法。通過客觀賦權重法能夠克服主觀賦權重法中所確定的權重的不確定性，因而也有研究中通過將熵權法與層次分析法相結合，已達到取長補短，優化權重值的做法。

該項研究采取層次分析法來確定指標權重。通過比較每一層對上一層的影響，將同層因素兩兩比較，全部比較的結果構成比較矩陣。計算比較矩陣的最大特征根及其所對應的特征向量，并通過計算一致性比例CR來對比矩陣進行一致性檢驗：

CR=CI/RI

CI=(R-N)/(N-1)

其中，CR為計算一致性比例；C I為一致性指標；RI為平均隨機一致性指標；R為判斷矩陣的最大特征根；N為比較判斷方陣的階數。通過層次分析得到各指標權重值如表1所示。

表1 指標權重表Table 1 The factor weight

3 土地生態安全評價

3.1 數據標準化處理

該項研究以市域為基本評價單元，在對指標進行計算之前，首先對原始數據進行標準化處理（表3）。在所選取的13個指標中，人均耕地、人均水資源占有量、森林覆蓋率、地面水質、人均GDP、農業機械化水平、第三產業比重、城鎮化水平為正趨向指標；人口密度、人口自然增長率、農業人口比重、土地石漠化比重、化肥負荷為負趨向指標。根據指標的趨向性不同，正負指標原始數據的標準化處理公式分別為：

Cij=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)

Cij=(Ximax-Xij)/(Ximax-Ximin)

式中Cij為標準化數值，Ximax為同類指標最大值，Ximin為同類指標最小值，Xij為指標原始數值。

3.2 綜合安全指數計算

該項研究所采用的評價方法為綜合指數法，此方法中土地生態安全評價綜合指數的計算公式為：

式中E為綜合指數，Wi為第i項指標權重，Ci為第i項指標標準化數值。

依據計算所得綜合安全指數，并參考相關文獻，設置土地生態安全標準綜合評判等級表，在0～1范圍內以均等間距設置5個安全等級（表2）。這5個等級分別由高至低代表了各指標因素現狀對評價區域土地生態安全的破壞程度，由破壞較小到破壞嚴重。隨著評價指標因素對區域土地生態安全現狀的破壞加重，等級隨之降低。

表2 貴州省土地生態安全標準綜合評判等級表Table 2 The comprehensive appraisal grades of land ecological security standard in Guizhou Province

表3 貴州省9個地區土地生態安全單項指標安全指數Table 3 The individual factor security index of land ecological security of 9 prefectures in Guizhou Province

4 結果與分析

根據最終計算所得到的結果（表4），貴州省超過一半的5個地區安全等級為第3等，分別為貴陽、遵義、銅仁、黔西南、黔南；等級最高的地區為黔東南，其安全等級為第2等；等級最低的3個地區為六盤水、安順和畢節，其等級為第4等。

總體來說，貴州省土地生態安全形勢較為嚴峻，透過圖1可以看出，貴州各地區主要的土地生態安全壓力來自于社會經濟方面，但同時自然條件形勢也不容樂觀。安全等級最高的黔東南自然資源狀況較好，但社會經濟安全水平較差。雖然目前安全等級較高，但如不做好合理的規劃，隨著社會經濟的發展土地生態安全的水平終究也會逐步下滑。安全的等級居中的5個地區中，銅仁、黔西南以及黔南與黔東南狀況較為相似；貴陽與遵義雖然自然資源狀況不容樂觀，但在社會經濟狀況的影響下仍能將土地生態安全狀況維持在平均水準左右，如何結合社會經濟的發展合理展開對生態環境的保護與恢復，對提升當地的土地生態安全水平顯得尤為重要。而等級最低3個地區均處于貴州省西部，區域自然條件不理想，同時經濟發展緩慢，落后的社會經濟結構進一步加劇了當地土地生態安全狀況的下滑，其中綜合安全指數最低的畢節的指數分值已經相當接近最低的等級第5等。傳統的社會經濟發展模式在此區域有著重大的缺陷，要在發展中保證土地生態安全，只能尋求新的技術方法和新的發展模式。

表4 貴州省各地區土地生態安全等級表Table 4 The land ecological security grades of the prefectures inGuizhou Province

圖1 貴州省各地區土地生態安全評價統計圖Fig.1 The comprehensive evaluation chart of land ecological security of the prefectures in Guizhou Province

5 討 論

貴州所處生態環境較為特殊，具有一定的敏感性與脆弱性；同時破碎的山地丘陵地表環境也對當地的社會經濟發展起著一定的桎梏影響；同比而言，在此區域人類社會經濟的發展對當地生態環境影響無疑要大上許多。如何尋求社會經濟發展與維持生態環境之間的平衡是可持續發展的重要課題。一味的加強對生態環境保護的投入或許能在一段時間內對地區生態安全有一定的維持與恢復作用，但因此而拖下了社會經濟的發展只會讓一切回到原點。社會經濟的發展，生產力、生產技術水平的提升在一定程度上對生態安全的維持也起著積極的作用。

土地生態安全的評價是為了讓人更清晰的觀察是什么影響著土地的生態安全，以期為規劃的開展及政策的制定提供直觀的、科學的參考。土地生態安全評價要做的工作還有很多，首先，既要進行當前安全現狀的靜態研究，也要對長期的變化的原因以及發展趨勢進行動態研究；其次，針對土地生態安全的評價所涉及的內容多、地域范圍廣，運用現代高新技術無疑能更科學、更準確、更快速地開展評價；最后，對基礎理論的發展尤為重要，與基礎理論相結合，使土地生態安全的評價變得更為準確、更具實際運用價值與意義。

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