基于PSR模型的煤礦區土地生態安全評價研究

胡 松，黃義忠，謝小棠，和圓媛，袁 泉

（昆明理工大學，云南昆明 650093）

基于PSR模型的煤礦區土地生態安全評價研究

胡 松，黃義忠*，謝小棠，和圓媛，袁 泉

（昆明理工大學，云南昆明 650093）

中國是煤炭開采大國，煤炭的開采勢必對土地生態產生影響，如引起地表變形、破壞耕地等。本文就井工煤礦開采產生的土地生態環境影響進行分析，采用壓力-狀態-響應（PSR）模型框架，從土地生態安全壓力、土地生態安全狀態和土地生態安全響應3個方面構建評價指標體系，并在此基礎上，運用專家打分法和熵值法綜合確定指標權重。以云南省羅平縣龍馳煤礦礦區為例，運用上述評價體系對其土地生態安全進行評價，所得結果與實際基本相符，表明該方法具有可行性，可為相關研究提供研究思路與參考。

煤礦區；土地生態安全；PSR模型；指標體系；評價

土地是人類生存和發展最基本的物質基礎。隨著經濟社會的快速發展，人類對土地的利用強度不斷增加，人口、資源、環境的矛盾日益加重，一系列土地生態問題相繼出現。土地生態安全對國家的可持續發展至關重要，近年來受到越來越多學者的關注。

土地生態安全問題最早由卡爾曼諾夫和費里耶夫提出，他們根據農業生產專門化和集約化的要求，提出了一套對土壤、氣候和其他自然條件進行全面比較評價的方法，并根據上述因素制定了評價指標體系。通過綜合各學者的觀點可知，土地生態安全的含義應是指陸地表層由各種有機物和無機物構成的土地生態系統的結構不受破壞，并且給人類提供的服務的數量和質量能夠滿足需要。相應地，土地生態安全評價就是對土地生態系統的結構、功能、價值所進行的評價［1］。

煤炭是我國的重要能源之一，我國是世界上最大的煤炭生產和消費國。據統計，我國煤礦資源在開采過程中，約94%為井工開采［2_3］，開采過程中會產生環境污染，并有可能破壞土地生態安全，如地表變形、植被生物擾動、區域地質構造改變、地類破壞、地表水污染、地下水污染及人類搬遷等。本文擬就井工煤礦區的土地生態效應及其土地生態安全進行分析評價。

1 煤礦區土地生態環境效應分析

煤炭作為主要動力能源，其開采利用對國民經濟和社會發展帶來了巨大的推動作用，同時也對礦區土地生態環境產生了一系列影響。井工煤礦區的開采和相應設施的建設會挖損、壓占礦區內的生物、水資源、耕地等，并有可能引發地質塌陷，污染地質環境等。相關的生態環境效應分析詳見圖1。

2 煤礦區土地生態安全評價方法與指標體系

2.1 土地生態安全分級

土地生態安全評價標準和等級的確定是評價的關鍵環節，標準和等級的設置是否科學合理直接影響到評價結果的正確性，本文參照國內外相關文獻中綜合指數的分級方法，將土地生態安全評價標準分為5級（表1）［4］。

2.2 評價指標體系建立

土地生態系統是一個多層次、多因素的復雜系統，對土地生態安全進行評價需要進行全面深入的研究，建立起一整套完整的、實用的評價指標體系。PSR模型即壓力（Pressure）-狀態（State）-響應（Response）模型，是20世紀80年代末由經濟合作和開發組織（OECD）與聯合國環境規劃署（UNEP）提出的模型概念，該模型從人類與土地生態環境相互作用的角度出發，將指標分為3種各不相同又相互聯系的類型：壓力指標反映人類活動對土地生態環境造成的負荷；狀態指標反映土地生態環境質量、健康狀態；響應指標反映人類面臨土地生態環境問題所采取的對策和措施［5_6］。本文根據井工煤礦區的土地生態安全問題構建了相應的評價指標體系，如表2所示。

圖1 井工煤礦開采土地生態效應

表1 土地生態安全分級標準

2.3 評價方法

2.3.1 指標數據標準化

由于各指標的性質不同，具有不同的量綱和數量級，為了保證結果的可靠性，采用極值標準化法對各指標數據進行標準化。標準化公式為：

公式（1）適用于正向指標，即指標數值越大越好；公式（2）適用于負向指標，即指標數值越小越好。式中max xj為標準最大值，min xj為標準最小值。對于原始數據中超出指標值域范圍的值，根據指標類型分別取值0或1，標準化后各指標取值區間為［0，1］［7］。

2.3.2 指標權重確定

指標權重的確定是土地生態安全評價過程中的一個重要環節，合理地分配各指標的權重是量化評估的關鍵。因此本文采用專家打分法與熵值法對評價指標進行組合賦權［8］，盡量提高各指標權重的可信度。

2.3.3 土地生態安全評價綜合得分計算模型

本文采用綜合指數法計算礦區土地生態安全綜合指數，數學模型為：

Z=w1×y1+w2×y2+……+wn×yn。（3）

式（3）中，Z為土地生態安全綜合指數；wi為i指標的權重；yi為i指標的標準化值。

3 案例分析

3.1 案例概況

龍馳煤礦所在地為溶蝕低山地貌，屬亞熱帶高原性山地季風氣候，土壤類型主要屬紅壤、黃壤。礦區土地利用類型主要包括耕地20.50%、林地56.70%、草地7.54%、其他地類15.26%。

3.2 案例區土地生態安全評價

根據龍馳煤礦土地損毀情況及對土地生態環境的影響，將該礦區分4個單元進行評價：開采區（1評價區），進場道路（2評價區），工業場地（3評價區）和上述3個評價區土地生態問題影響外延區（4評價區）。根據各個評價區造成的土地生態安全問題及其對整個煤礦區土地生態環境的影響程度，采用特爾菲法確定各評價區占整個區域指數權重分別為0.36，0.22，0.33，0.09。

結合上述評價指標體系和評價方法，對龍馳煤礦區土地生態安全評價結果如表2，表3和圖2所示。在評價中由于龍馳煤礦區不涉及村民搬遷，所以未對此項指標進行評價。

從表3可以看出，龍馳煤礦區1，2，3，4評價區土地生態安全綜合指數分別為0.630 0，0.590 6，0.589 1，0.808 5。根據各個評價區的權重，可得龍馳煤礦區綜合指數為0.623 9。由表1土地生態安全分級標準可知，1評價區土地生態安全等級為Ⅲ等，屬于敏感級；2和3評價區土地生態安全等級為Ⅳ等，屬于風險級；4評價區土地生態安全等級為Ⅱ等，屬于較安全級。根據礦區整體綜合指數，礦區土地生態安全等級為Ⅲ等，屬于敏感級。總體來看，龍馳煤礦區中4評價區的土地生態安全狀態最好，而2和3評價區最差。

表2 煤礦區土地生態安全評價指標、權重及龍馳煤礦區土地生態安全評價

表3 龍馳煤礦區土地生態安全評價結果

X 821

A

0528-9017（2015）02-0264-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20150237

2014-10-05

云南省人才培養項目（kksy20121057）

胡 松（1989_），女，云南紅河州人，在讀碩士研究生，主要研究方向為土地開發與生態保護。E-mail：1119167031@qq.com。

黃義忠（1972_），男，廣西桂林人，副教授，碩士生導師，博士，主要研究方向為土地資源管理、環境地質。E-mail：hyizhong95@163.com。

文獻著錄格式：胡松，黃義忠，謝小棠，等.基于PSR模型的煤礦區土地生態安全評價研究［J］.浙江農業科學，2015，56（2）：264_ 266，269.