山東省農(nóng)用地數(shù)量變化及生態(tài)安全評價*

侯洪升

(山東省土地調(diào)查規(guī)劃院,濟南 250014)

0 引言

土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)，農(nóng)用地作為主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，主要包括耕地、園地、林地、牧草地以及其他農(nóng)用地(包括畜禽飼養(yǎng)地、設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、農(nóng)村道路、坑塘水面、養(yǎng)殖水面、可調(diào)整養(yǎng)殖水面、農(nóng)田水利用地、田坎、曬谷場等)。保證農(nóng)用地面積的相對穩(wěn)定對于國家糧食安全和區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護具有重大意義，但21世紀以來，由于我國人口數(shù)量不斷增加、城市化進程不斷加快、環(huán)境污染問題日益突出，對于農(nóng)用地的數(shù)量、質(zhì)量及其生態(tài)安全都帶來了前所未有的壓力。在這種壓力下，國內(nèi)部分專家學(xué)者對我國的農(nóng)用地生態(tài)安全展開不同角度的研究，但主要集中在宏觀方面和研究方法的探討上。王國強[1]認為農(nóng)用地安全應(yīng)該包括數(shù)量安全、質(zhì)量安全和生態(tài)安全3個方面。王根緒等[2]認為生態(tài)安全評價是對生態(tài)系統(tǒng)完整性以及對各種風險下維持其健康的可持續(xù)能力的識別與評判，并體現(xiàn)人類安全的主導(dǎo)性。楊建波等[3]利用“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”模型對河南省的農(nóng)用地進行了生態(tài)安全評價，結(jié)果表明河南的農(nóng)用地生態(tài)安全現(xiàn)實狀況是較為嚴峻的。田克明等[4-5]探討了我國的農(nóng)用地生態(tài)安全評價及其方法，并建立了農(nóng)用地生態(tài)安全評價的指標體系，并對河南省的農(nóng)用地進行了生態(tài)安全評價。焦紅和汪洋[6]基于PSR模型對佳木斯市的土地生態(tài)安全進行了評價。山東省作為農(nóng)業(yè)大省，是我國重要的糧、棉、油產(chǎn)區(qū)，也是重要的水產(chǎn)品、果品、畜產(chǎn)品、蔬菜基地。但是，目前關(guān)于山東省農(nóng)用地生態(tài)安全評價的研究還未見相關(guān)報道，只有部分研究者針對山東省的土地生態(tài)安全進行了相關(guān)評價。如李進濤[7]、曲衍波[8]、周迎雪[9]、高桂琴[10]等分別采用不同的方法從不同的角度研究了山東省土地的生態(tài)安全問題。基于此，文章針對山東省的農(nóng)用地數(shù)量進行統(tǒng)計并采用層次分析法(AHP)構(gòu)建評價體系，通過計算安全指數(shù)來評價農(nóng)用地的生態(tài)安全性，以期為山東省的農(nóng)用地開發(fā)和利用提供借鑒。

1 農(nóng)用地生態(tài)安全評價的原則

(1)可持續(xù)原則

生態(tài)安全評價的根本目的是為區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的資源保護及其生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供決策和參考[11]。農(nóng)用地生態(tài)安全評價的基本目的主要是為農(nóng)用土地的生態(tài)管理、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的改善及其生態(tài)安全預(yù)警等提供決策依據(jù)，避免農(nóng)用土地生態(tài)環(huán)境遭到破壞，保證實現(xiàn)農(nóng)用地的可持續(xù)利用。

(2)系統(tǒng)性原則

農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標體系的構(gòu)建是一項復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)工程，必須要保證整個系統(tǒng)能夠全面地反映整體的要求。評價體系作為一個完整的系統(tǒng)，要保證其能最大限度地反映總體目標，而且還要保證體系內(nèi)各指標間要協(xié)調(diào)一致，能夠從不同的角度體現(xiàn)農(nóng)用地生態(tài)安全評價的總體要求。同時，還要避免評價指標間的重復(fù)性，使各指標均能體現(xiàn)其價值。

(3)科學(xué)性原則

農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標體系的構(gòu)建必須要保證各指標選取的科學(xué)性，運用科學(xué)的篩選方法合理選取不同層次具有代表性的評價指標，使選取的指標能夠客觀、準確地將農(nóng)用地生態(tài)安全中最具代表性的內(nèi)容表現(xiàn)出來，還要保證評價指標與評價目標的一致性。

(4)可行性原則

評價指標體系中各項指標的設(shè)置，特別是最低層次的指標選取，要保證其能夠透過現(xiàn)象抓住農(nóng)用地生態(tài)安全評價的本質(zhì)，評價指標的描述要簡單明了，盡量選用可直接從官方統(tǒng)計年鑒中能夠找到具體數(shù)據(jù)的指標，以便保證結(jié)論的準確性和地域性。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究相關(guān)數(shù)據(jù)來源于山東省統(tǒng)計年鑒(2007～ 2016)、山東省土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集(2007～ 2016)、山東省環(huán)境狀況公報(2007～2016)以及山東省環(huán)保局、山東省統(tǒng)計局和國家統(tǒng)計局等相關(guān)單位官方數(shù)據(jù)。

2.2 農(nóng)用地生態(tài)安全研究方法

2.2.1 評價指標體系的構(gòu)建

確定農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標是一項具有探索性的工作，因為迄今為止還沒有一個明確的、統(tǒng)一的選擇標準。該研究從影響農(nóng)用地生態(tài)安全的自然、經(jīng)濟和社會因素3個方面出發(fā)，并參照國內(nèi)相關(guān)研究成果，綜合歸納確定了由目標層、系統(tǒng)層和指標層構(gòu)成的山東省農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標體系(表1)，該體系共包含17項評價指標，這些指標作為影響農(nóng)用生態(tài)安全的因素，可分為正安全趨向性指標和負安全趨向性指標(表1)，其中正安全趨向性指標越高、負安全趨向性指標越低說明農(nóng)用地生態(tài)安全性越高。

表1 農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標體系

目標層系統(tǒng)層指標層安全趨向性農(nóng)用地生態(tài)安全評價體系農(nóng)用地生態(tài)安全的自然因素人均耕地面積(hm2/人)+耕地面積比重(%)+森林覆蓋率(%)+草地面積比重(%)+林地面積比重(%)+水土流失面積比重(%)-旱地面積比重(%)-農(nóng)用地生態(tài)安全的經(jīng)濟因素農(nóng)民人均純收入(元/人)+人均GDP(元/人)+化肥施用量(kg/hm2)-農(nóng)藥施用量(kg/hm2)-農(nóng)業(yè)機械化水平(kW/hm2)+農(nóng)用地生態(tài)安全人口密度(人/km2)-人口自然增長率(‰)-工業(yè)廢水排放達標率(%)+工業(yè)固體廢物綜合利用率(%)+城鎮(zhèn)化水平(%)+

2.2.2 農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標權(quán)重、基準值及安全指數(shù)的確定

研究采用層次分析法(AHP)，請教山東省農(nóng)科院和相關(guān)高校的多名專家對各指標的相對重要性做出判斷，在匯總專家評價意見的結(jié)果后，按照層次分析法的原理構(gòu)造判斷矩陣、計算各指標權(quán)重并檢驗其一致性。

設(shè)總目標層為A，與下層B1，B2，…，Bn有聯(lián)系，構(gòu)造判斷矩陣M=P(A-B)，其中：

(1)

式(1)中，Bij>0，Bji=1/Bij，Bij表示Bi比Bj的相對重要性，比值越大說明越重要。

(1)判斷矩陣的計算

(2)

(2)計算Ni的n次方根

(3)

(4)

(4)計算最大特征值λmax

(5)

通過計算和檢驗過程最終確定各指標的權(quán)重。

基準值的來源主要為目前國際公認值和世界平均值。同時，考慮到我國農(nóng)用地生態(tài)環(huán)境的特點和山東省的實際情況，部分指標的基準值采用了全國平均值，并采用以下方法計算農(nóng)用地生態(tài)各指標的安全指數(shù)。

設(shè)Xi為第i個評價指標的實際值(研究采用2010年和2015年的相關(guān)數(shù)據(jù))，Yi為第i個評價指標的基準值，Pi第i個評價指標的安全指數(shù)， 0≤Pi≤1，則：

(6)

(7)

2.2.3 農(nóng)用地生態(tài)安全值的計算

式中，u p為樁的周長，m；n為樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；q s i為樁周第i層土的側(cè)阻力特征值，應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗確定；li為樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度，m；α為樁間土承載力提高系數(shù)，應(yīng)按靜載試驗確定；q p為樁端土端阻力特征值，kPa，可按GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定確定。

山東省農(nóng)用地生態(tài)單指標安全值計算模型為：

Si=pi×Wi

(8)

式(8)中，Si為土地生態(tài)指標安全值；pi為土地生態(tài)安全指數(shù)；Wi為指標權(quán)重。

農(nóng)用地生態(tài)綜合安全值計算模型為：

(9)

評價等級的劃分標準是評價山東省農(nóng)用地生態(tài)安全度的衡量尺寸。根據(jù)綜合指數(shù)的排序特點，在參考有關(guān)科學(xué)研究成果[3，12]和咨詢相關(guān)專家學(xué)者的基礎(chǔ)上，確定山東省農(nóng)用地生態(tài)安全分級標準(表2)。

3 結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)用地數(shù)量變化

根據(jù)對2007～2016年山東省農(nóng)用地數(shù)量統(tǒng)計(表3)表明， 10年間山東省農(nóng)用地的面積未出現(xiàn)較大變動，一直保持在1 150萬hm2以上，對保障山東省的糧食產(chǎn)量和糧食安全具有重大意義，也說明在強大的外部壓力下山東省對保障農(nóng)用地的數(shù)量安全做出了很大努力。這主要是由于從中央到地方都對農(nóng)用地面積劃出了紅線，切實維護廣大農(nóng)民的基本生存保障權(quán)益，廣大農(nóng)民也為了自身利益而自覺保護農(nóng)用地，特別是耕地，堅決不行允許任何人非法占用。通過政府和廣大農(nóng)民的共同努力才使得山東省的農(nóng)用地面積可以一直保持在較高水平。

3.2 農(nóng)用地生態(tài)安全評價

表2 山東省農(nóng)用地生態(tài)安全綜合評價標準

安全值區(qū)間(T)等級表征狀態(tài)系統(tǒng)特征≤0 35Ⅰ惡劣級農(nóng)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能幾近崩潰，生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)殘缺不全，功能喪失，生態(tài)恢復(fù)與重建很困難，生態(tài)環(huán)境問題很大并經(jīng)常演變成生態(tài)災(zāi)害0 350 9Ⅴ安全級農(nóng)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能基本完善，生態(tài)環(huán)境基本未受到干擾破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，功能性強，土壤肥沃，無農(nóng)業(yè)污染，植被覆蓋率高，生態(tài)問題不顯著

表3 2007～2016年山東省農(nóng)用地數(shù)量變化

表4 山東省農(nóng)用地生態(tài)安全評價指標權(quán)重及安全值

經(jīng)計算，山東省2010年和2015年的農(nóng)用地生態(tài)安全值分別為0.597 2和0.636 6，其中，自然因素生態(tài)安全值2010年和2015年分別為0.247 1和0.263 7； 經(jīng)濟因素生態(tài)安全值2010年和2015年分別為0.247 1和0.263 7； 社會因素生態(tài)安全值2010年和2015年分別為0.262 3和0.269 8。按照表2中的山東省農(nóng)用地生態(tài)安全綜合評價標準可以看出， 2010年和2015年的農(nóng)用地生態(tài)安全等級均為“敏感級”，但2015年比2010年的安全值略有提升； 自然和經(jīng)濟因素的生態(tài)安全值基本保持穩(wěn)定，社會因素的生態(tài)安全值增幅明顯，對總的安全值提升貢獻較大。

分析表4數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，山東省農(nóng)用地生態(tài)安全值有所上升的原因是：草地面積比重增加、水土流失面積比重下降，兩者共同導(dǎo)致農(nóng)用地質(zhì)量上升，可利用農(nóng)用地面積增加； 城鎮(zhèn)化水平提高、農(nóng)民人均純收入大幅度增加，這就導(dǎo)致部分農(nóng)村居民進城安家，居民建設(shè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)用地，正好可以抵消工業(yè)用地占用的農(nóng)用地面積。雖然5年間農(nóng)用地的生態(tài)安全值有所上升，但是仍然表現(xiàn)為“敏感級”，這主要是由于部分指標的有增無減所致，化肥施用量和農(nóng)藥施用量2010年分別為301.4 kg/hm2和10.4kg/hm2， 2015年分別為401.37kg/hm2和13.07 kg/hm2，遠遠超過國家公認值并有逐年增長的趨勢，化肥和農(nóng)藥的大量施用使土壤中殘留的有毒物質(zhì)逐漸積累，超過環(huán)境容量，不能及時從土壤中得到轉(zhuǎn)化和遷移，從而造成土壤污染，危害農(nóng)用地尤其是耕地安全； 人口密度和人口自然增長率2010年分別為623.41人/km2和5.1%， 2015年分別為640.25人/km2和5.88%，人口增長過快必然會對農(nóng)用地生態(tài)安全造成一定威脅，人均耕地面積下降，使耕地壓力進一步增大，人地矛盾、人糧矛盾更加尖銳，不可避免地會造成部分耕地過載，威脅糧食安全。此外，山東省黃河三角洲地區(qū)土地鹽堿化嚴重，而且近年來鹽堿化土地面積不斷增大，嚴重威脅農(nóng)用地生態(tài)安全，可利用耕地面積不斷減少，對農(nóng)用地生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

山東省農(nóng)用地數(shù)量在2007～2016年的10年間未出現(xiàn)較大變動，一直保持在1 000萬hm2以上。該文通過構(gòu)建山東省土地生態(tài)安全評價指標體系并利用單指標生態(tài)安全模型和綜合生態(tài)安全模型，對山東省農(nóng)用地生態(tài)安全值進行了計算，并參照根據(jù)山東省實際情況制定的農(nóng)用地生態(tài)安全綜合評價標準，總結(jié)認為2010年和2015年山東省農(nóng)用地生態(tài)安全狀態(tài)處于敏感級。雖然5年間生態(tài)安全值略有上升，但仍有很多生態(tài)安全問題需要注意，尤其是農(nóng)藥化肥的施用量，需要及時進行調(diào)整和治理，以避免發(fā)生更加嚴重的農(nóng)用地生態(tài)安全問題，切實保障全省農(nóng)用地生態(tài)安全和糧食安全。

4.2 山東省農(nóng)用地生態(tài)安全對策

(1)控制人口數(shù)量，提高全民生態(tài)意識

人口數(shù)量是對耕地帶來最大壓力的影響因素，山東省應(yīng)根據(jù)各地市的實際情況合理控制人口生育率，降低人口出生率，逐步縮小人地矛盾，緩解耕地壓力。還要加快城鎮(zhèn)化建設(shè)，使農(nóng)村人口進入城市，減少農(nóng)村土地占用，從而使農(nóng)用地數(shù)量有所增加。通過降低人口出生率和增加農(nóng)地面積兩條途徑可以在一定程度上緩解人地矛盾。政府部門還應(yīng)加大對農(nóng)用地保護的宣傳力度，采用各種方式和網(wǎng)絡(luò)媒體傳播生態(tài)安全理念和環(huán)保理念，使廣大居民充分認識到保護農(nóng)用地的重要性，提高自覺保護耕地的意識。

(2)合理施肥用藥，減少農(nóng)用地污染

山東省的農(nóng)業(yè)科研部門要積極研究和開發(fā)低毒、高效、無殘留農(nóng)藥，根據(jù)不同區(qū)域的土壤特性積極制定合理施肥方案，做到科學(xué)施肥、高效施肥，還要提倡使用優(yōu)質(zhì)、高效的有機肥料，增施農(nóng)家肥，并與無機肥合理搭配，減少有機有毒物質(zhì)在土壤中的殘留量。此外，還要根據(jù)作物生長習(xí)性和生長階段，制定針對性的科學(xué)配方，確定肥料與農(nóng)藥的具體使用種類、選擇施肥與噴藥的最佳時期，提高肥效和藥效。對于部分農(nóng)作物害蟲，選擇使用生物防治手段和天敵防治手段，實現(xiàn)農(nóng)藥零施用。通過一定的技術(shù)手段和方法，切實減少農(nóng)用地污染，保障農(nóng)用地生態(tài)安全。

(3)加大財政投入，建立生態(tài)補償機制

山東省政府和環(huán)保部門應(yīng)加大對農(nóng)用地生態(tài)保護的財政投入，建立相應(yīng)的土地資源有償使用機制和生態(tài)補償機制，將農(nóng)用地生態(tài)價值評價和經(jīng)濟核算程序納入政府計劃，逐步建立農(nóng)用地區(qū)域生態(tài)補償機制，依據(jù)“誰破壞誰治理、誰占用誰補償”的原則，根據(jù)各地市的具體情況合理建立相應(yīng)補償機制，嚴格管控農(nóng)用地使用性質(zhì)轉(zhuǎn)變審批程序，對于破壞、污染農(nóng)用地的企業(yè)和個人要嚴肅處理。

(4)集中治理鹽堿地，增加農(nóng)用地面積

山東省鹽堿地面積廣闊，鹽堿地是具有可開發(fā)利用價值的后備農(nóng)用地資源，政府應(yīng)牽頭制定鹽堿地長期改良和使用規(guī)劃，并以高校和科研院所為依托積極開展鹽堿地綜合治理改良研究和綜合實驗，在改良鹽堿地的同時還要加快培育耐鹽堿作物和水果等，使廣闊的鹽堿地變成糧倉，彌補農(nóng)用地的不足，緩解緊張的人地矛盾，還可以保障糧食安全。

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