土地利用生態風險防范研究進展

2018-05-14 08:59:52肖文魁

安徽農業科學 2018年28期

肖文魁

摘要通過對土地利用生態風險的內涵進行界定，總結土地利用生態風險的相關研究進展，在此基礎上提出土地利用生態風險的防范措施，并對未來土地利用生態風險研究進行展望，對促進土地生態系統的穩定性和可持續性，保障土地利用生態安全具有重要的現實意義。

關鍵詞土地利用格局；生態風險；生態安全

中圖分類號F301.2文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2018）28-0032-03

Research Progress on Prevention of Ecological Risk in Land Use

XIAO Wenkui（Weibei Branch of Shaanxi Land Construction Group Co.，Ltd.， Xian，Shaanxi 710075）

AbstractThe connotation of the ecological risk of land use was defined ， the related research progress of it was summarized ， the prevention measures of ecological risk of land use were put forward， and the future research on ecological risk of land use was prospected.It is of great practical significance to promote the stability and sustainability of land ecosystems and ensure the ecological security of land use.

Key wordsLand use pattern；Ecological risk；Ecological security

土地是人類生存與發展的基礎，是人類與自然相互作用最強烈的要素之一，工業革命以來城市發展速度空前，人們對土地的活動越來越頻繁，土地利用的格局、深度和強度不斷變化，土地利用的類型趨于多樣化，對土地生態系統的各個方面產生深遠影響，引發如物種滅絕、土地退化等一系列生態環境問題，致使生態環境質量下降，生態系統穩定性受到嚴重影響，直接影響到人類的生產生活質量，制約了社會和經濟的可持續發展。為了抑制土地生態環境的惡化，改善人類的生存環境，保障土地生態安全，正確引導土地生態系統空間演化方向，促進土地生態結構體系的穩定性，有必要開展土地利用生態風險防范相關方面的研究，關注土地利用生態風險，研究因人類進行土地開發利用活動對生態環境造成的影響和生態環境所遭受的風險，并預測未來的生態不利影響或評估因過去某種因素導致生態變化的可能性。因此，在現有土地生態風險相關研究的基礎上進行綜述，提出土地利用生態風險防范措施，對于加強土地利用管理，合理利用土地和提高土地利用效益，促進生態系統的穩定性和可持續性，保障土地利用生態安全，同時對未來土地利用生態風險研究進行展望，以期能夠為未來土地利用生態風險研究有所幫助。

1土地利用生態風險相關內涵的界定

1.1土地利用的內涵

目前，學術界對土地利用的定義均與人類活動相關。主要是對特定土地投入人類勞動，在自然條件和人為干預下，土地的開發及閑置狀況是一個人類滿足某種欲望的經濟活動過程[1]。土地利用主要體現在2個方面：一是人類開發土地，利用土地創造財富，滿足人類生產生活需要；二是利用土地，改善環境，滿足人類的生存需要。土地利用實質是土地自然屬性及其經濟屬性，在人類活動作用下的社會屬性，耦合成的一個土地利用生態經濟系統。土地利用本質是人類為了滿足生產生活需要，對土地實施干預的一系列社會活動，土地利用的過程就是人類協調土地數量、質量及土地需求的過程，在土地數量不可能增加的客觀條件下，隨著人類對土地需求的不斷增長，土地必須進行可持續利用。因此，土地利用過程是一種人地關系發展的過程，人類的活動決定了土地利用空間格局和土地利用變化。

近年來，人類開發改造土地的活動越來越頻繁，土地利用空間格局和土地利用變化受到更大的影響，各種自然條件變化引起和帶來的諸如土地沙荒化、鹽漬化、生物多樣性減少等生態環境問題凸現[2]。自然因素、經濟因素、社會因素、生態利益和可持續發展要求等決定了一個地區的土地利用格局和土地利用變化[3-4]。人類的社會經濟活動影響這些因素，在土地利用空間格局和土地利用變化的過程中起著決定性的作用。體現在以下幾方面：一方面，人類通過工程技術手段合理地改造自然，推動土地利用結構向對人類有利的方向轉變，讓其為我們的經濟社會發展服務；另一方面，人類違背可持續發展的原則，在缺乏合理規劃和管理的情況下，過度開發土地資源，對土地生態環境造成嚴重破壞，使原本脆弱的自然生態系統受到極大的威脅。

1.2生態風險的內涵

生態環境由氣候、水文、地貌、地質、土壤、植物等要素組成。對于生態風險，學術界普遍認為，一個生態系統正常功能受到外界脅迫后，不能正常運轉的概率和模型[5-6]。生態風險防范是生態安全的基礎，通過分析一些潛在的、不確定的可能威脅到生態系統安全的因素，提前采取一些防范措施以降低風險。生態風險的大小是由致災環境的危險性（致災因子強度）和承災體的脆弱性決定的[7]。因此，有必要對生態風險致災因子的形成機理、孕災環境的特性等進行深入、細致的研究。

生態風險產生的原因包括自然、社會經濟以及人們的生產實踐等諸多因素[8]。其中，自然方面的因素如全球氣候變化引起生物多樣性減少、荒漠化等；社會經濟方面的因素主要是土地利用規劃及產業結構調整等；人類社會生產生活方面，人類采取工程手段開發和利用資源等。自工業革命特別是二次世界大戰以來，全球經濟快速發展，以土地城市化為例，我國城市化起步較晚，新中國成立以來進程不斷加快，在這60多年的時間里，在我國土地城市化的環境下，植被減少，不透水面積增大，地下滲水量減少，致使地表徑流量大、洪峰增大、洪澇災害加劇、氣溫升高、塵埃和二氧化碳增多、水和空氣被污染等，這些生態環境問題主要是由過去的土地利用方式所引起的，在土地利用趨于多樣化的今天，要注意潛在的生態風險。

1.3土地利用生態風險的內涵

關于土地利用生態風險，筆者基于土地利用和生態風險的內涵，土地利用生態風險可認為是人類在開發利用土地滿足人類生產和生活需要的時候，對土地自然生態子系統帶來外界脅迫，表現為水土流失、空氣污染等一系列生態問題的可能性。當土地利用生態風險發生時，土地利用生態系統的穩定性遭到破壞，這種破壞導致人類的生存環境發生改變，威脅到人類的健康和發展[8]。土地利用生態風險可以概括為由人類土地利用活動引起的生態環境的破壞、退化對人類社會的生存威脅，主要是土地利用生態系統對人類社會可持續發展的支撐能力的風險，包括由土地利用空間格局和土地利用變化引起的生態風險，另外也包括土壤環境下降引起的土地覆被變化和景觀生態功能的影響以及由土壤質量下降對當地居民身體存在危害的風險。概括地說，土地利用生態風險表現為生態系統受到由土地利用帶來的威脅或脅迫的可能性，是一種面向土地利用活動的風險，土地利用作為生態風險的風險源，包括土地自然屬性和社會屬性改變產生的風險。土地生態系統一旦受到外界干擾，其健康和人類生存環境將遭受不同程度的危害，這種危害在土地生態系統的結構和功能方面會有所表現[9]。

2土地利用生態風險研究進展

2.1基于土地利用格局及其變化的生態風險評價研究

目前，土地利用生態風險的研究主要是基于土地利用格局以及格局變化的研究。土地利用格局是由不同土地利用方式、土地利用類型、土地利用結構構成異質景觀，是土地利用環境屬性的綜合反映[10]。土地利用生態風險的主要誘因是由于人類不合理的土地利用方式導致土地利用格局發生不合理的變化。土地利用方式不同，地表覆蓋、經營方式等因子也不同，在相同類型的土地上采用的土地利用方式不同，生態風險的形式、強度也不同，有的差異很大。土地類型不同，土地質量也具有差異，由于地表植被覆蓋不同，導致土壤的理化性質也不同，對于土地利用生態風險也存在差異。土地利用方式不同，其帶來的社會經濟效益不同，在進行土地利用活動時，各利益相關部門必然存在如何分配土地的問題，不同的分配方式引起土地利用結構的變化，建設用地、耕地、園地、林地及草地在生態穩定性上的作用不同，所以土地利用結構的變化導致生態風險的強度變化。

土地利用/覆被變化是導致景觀結構變化的重要因素。目前對土地利用格局及其變化的（土地利用系統的組成、類型、配置等）生態風險研究主要集中在土地利用方式、土地利用類型、土地利用結構等方面[11]。對土地利用的生態風險的研究主要是利用地形圖、土壤圖、植被圖、土地利用現狀圖等，結合有關研究區的自然、社會、經濟等方面的資料，以“3S”技術手段，運用景觀生態學等研究方法來探討生態風險，最終落腳在土地利用格局的優化配置上。運用RS與GIS技術對圖件進行數字化處理，在GIS軟件下建立土地利用空間數據庫和屬性數據庫，得到土地利用現狀矢量圖[12]。土地利用類型斑塊的面積、周長、斑塊數等選用景觀格局指數以進行土地利用格局的定量分析研究，從景觀類型的結構與變化、景觀穩定性、景觀異質性等出發選取一系列指標。

田峰[11]通過土地利用格局探討通過優化土地利用方式，調整土地利用類型與結構等模式進行土地利用格局優化配置。孫麗娜等[13]以巴彥縣為研究區，利用GIS的空間分析功能，解譯遙感影像數據，并運用生態風險指數法測算分析景觀生態風險的變化情況。石浩朋等[14]以遙感數據為基礎，以泰安市城鄉結合部為例，探討該區域土地利用類型變更以及由此帶來的生態服務價值變化，并從不同的利益相關者角度對城鄉結合部區域的土地利用對生態環境的影響進行定量化分析。吳文婕等[15]采用靜態與動態結合的研究方法，基于研究區土地利用變更數據，建立土地生態風險綜合評價模型。吉喆[16]以圖們江跨國界地區為研究區域，通過遙感影像的解譯分別提取各個時期的土地利用/覆蓋信息，基于壓力-狀態-響應（P-S-R）模型選取22個評價指標構建生態安全評價體系。

謝花林[17]以江西興國縣為研究對象，基于景觀結構中的景觀干擾度指數和景觀脆弱度指數構建土地利用生態風險指數，進行土地利用生態風險的空間分布和梯度變化特征分析。傅麗華[18]以長株潭核心區為研究對象，依據研究區近20年來區域土地利用變化的尺度特征及生態風險作用驅動因子的分析，以景觀結構及功能變化為切入點，構建基于景觀生態學的風險評價指標體系和評價模型，開展不同尺度的土地利用生態風險評價。楊永峰等[19]基于土地利用類型的景觀結構，通過構建綜合生態風險指數，然后利用GIS空間分析方法，對山東省生態風險的空間特征進行研究。

王耕等[20]利用GIS，進行基于土地利用類型的海島生態風險研究，定量地描述由不同土地利用類型引起的區域生態風險程度。黃小芳[21]基于Arcgis10和Fragstats3.3軟件，選取若干景觀格局指數來表征區域景觀格局的特征的圖層加權疊加方法，對浦東新區工業用地的生態適宜性進行分析研究。劉金興等[22]運用GIS空間分析技術，采用多因素加權疊加法，對上思縣的土地利用生態敏感性進行綜合評價。龔文峰等[23]基于RS和GIS技術，在土地利用空間格局時空演變的基礎上，將土地利用的空間結構轉化為生態風險變量，研究生態風險的時空變化特征及驅動原因，揭示土地利用格局時空演變對生態風險影響的一般規律。竇勇[24]以活力-組織力-恢復力模型為研究框架，基于RS和GIS技術，全面研究青島市海岸帶生態系統以及3個子系統的生態健康時空變化。宋國利等[25]在RS和GIS技術的支持下，根據不同土地利用方式生態影響的空間分布和梯度變化，對樂清灣土地利用進行了生態風險變化研究，分析解釋研究區的生態風險空間分布特征與形成機理。

2.2土地利用生態風險評價研究的不足

目前的研究主要是基于土地利用/覆被變化來研究景觀生態格局的變化，以此來評價生態風險，顯得過于宏觀，沒有就具體的土地利用方式及其使用方式變化后對整個土地格局的影響和產生的生態風險進行研究。從土地生態系統角度，基于土地利用變化、土壤污染、土地承載力等綜合因素分析區域土地生態風險并進行動態評價，目前仍處于起步和探索階段，但土地利用生態風險問題作為國家生態文明建設的重要組成部分，已成為經濟社會進一步發展的制約因素。土地生態風險評價有助于科學把握土地利用動態變化及正確認識土壤生物化學污染可能帶給當地居民身體健康和生存環境危害的風險度，同時以風險評價為基礎對土地進行整治與管理具有現實意義，在“3S”技術發達的今天，可以更加深入細致地探討各種利用方式對生態環境的影響及其變化可能產生的風險。

2.3未來土地利用生態風險評價的趨勢以土地生態系統為出發點，結合土壤學、地質學、景觀生態學和地理學等眾多學科，以RS、GIS為平臺，建立自然壓力、社會環境壓力、經濟壓力生態風險指標體系，對土地利用格局進行深入細致的解剖，對于各種土地利用方式的變化引起的潛在風險進行模擬，建立健全土地利用格局生態風險評價和土地利用變化生態風險評價相結合的土地利用生態風險評估體系，提出一系列生態風險防范措施，優化土地利用結構，科學地提出土地整治規劃及土地利用規劃，促進土地利用與生態安全和諧發展。

3土地利用生態風險防范措施

耕地保護、水土流失、土地破壞、土地荒漠化、土地浪費等涉及土地利用生態風險的相關領域，在《土地管理法》《環境保護法》等綜合性法律及《水土保持法》《閑置土地處理辦法》等專門法律、法規中有所涉及，但是規定大多難以操作，因此有必要制定土地利用生態保護的專項法規，通過土地產權（沒有明確的產權，任何人都可以占有土地及其生態價值，從而產生“公地悲劇”，使得土地生態得不到有效保護）、生態用地及生態補償等法律制度，實現法律的生態安全。

此外，土地利用生態風險防范是在研究風險因子及作用機理分析的基礎上，利用“3S”等工具，建立相應的模型，對土地利用變化的格局特征進行分析，以土地利用生態風險評價為依據，掌握區域土地利用/土地覆被變化（LUCC）及景觀變化的格局，分析研究區不同時間和空間格局下生態風險各風險源的作用機理以及土地利用變化影響規律，探討出土地利用生態風險的綜合影響，提出針對性的區域生態風險調控策略，維護區域生態安全，同時以實現城市群土地可持續利用為目標，維護城市群土地生態系統的完整性和可持續性，滿足人類對土地多種功能的需要，發揮土地的生態服務功能，根據需要采取多種技術措施及行政、法律、經濟、技術、教育、公眾參與等多種管理手段，加強風險評估與預警，以有效調控土地利用結構與利用方式，實現土地資源合理配置，降低土地利用生態風險。

以土地利用生態風險評價結果為風險防范的重要依據，可以分為高、中、低3個風險區域。對于高風險區可以采取適當地控制人口、減少土地生態系統的承載力壓力，在土地開發利用的同時注重城市土地多功能開發及城市景觀生態功能修復，同時加強土地集約節約利用；對于中度風險區域，要防止其轉化為高度風險區，要注重土地利用結構的調控及功能的優化，合理地進行農地流轉，嚴格執行耕地占補平衡，提高農地利用率，科學規劃城市空間建設用地，避免傳統的城市無序擴張和“攤大餅”式發展；對于低風險區域要繼續保持，建立并發展環境友好型的產業體系，帶動社會經濟發展，以促進可持續發展，走資源節約型環境友好的道路。

4結論

生態風險因子作用機理分析和生態風險評價結果是進行生態風險防范的基礎，土地利用結構及功能的變化是導致土地利用生態風險的主要原因。筆者認為應該加快土地利用生態風險評價的應用，建立完整的理論和評價體系，在進行土地利用變化和LUCC研究時，多結合“3S”技術平臺，綜合各種評價模型判斷土地利用生態風險的影響因子及主導因素，分析區域土地利用結構及功能變化的影響。同時，加大景觀生態學的研究尺度，特別是沿海地區景觀生態風險的研究，充分發揮“3S”技術在土地利用動態監控、土地利用生態風險預警等領域的研究。土地利用研究已經逐漸轉向空間模擬和多方法的模擬研究，更加重視經濟社會因素對土地利用變化的影響及土地利用方式的響應問題，結合城市增長模型的研究，判斷快速城市化作用對土地利用生態風險作用的影響，合理進行城市土地利用規劃。

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