我國城市土地生態安全研究進展

杜婉瑩 楊子生

摘 要：城市土地生態安全問題日益突出，城市土地生態安全評價與研究已成為當前的前沿課題。該文通過對相關文獻進行梳理和總結，從基本概念、基礎理論、研究尺度、指標體系與評價方法5個方面進行闡述和分析，總結了當前城市土地資源生態安全研究中存在的不足，并針對有待完善之處提出了建議，旨在為城市土地生態安全評價與研究提供方法與借鑒。

關鍵詞：中國;城市;土地生態安全

中圖分類號 X826;F301.2文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）06-0105-05

Abstract： The problem of urban land ecological security is increasingly prominent. The evaluation and research of urban land ecological security has become the current frontier topic. Through combing and summarizing relevant literatures， this paper elaborates and analyzes from five aspects： basic concepts， basic theories， research scales， index system and evaluation methods， and then summarizes the deficiencies in the current research on ecological security of urban land resources， and puts forward suggestions for improvement， aiming to provide methods and references for future evaluation and research on ecological security of urban land.

Key words： China; Cities; Land ecological security

1 引言

第十九屆中央委員會第4次全體會議通過的《中共中央關于堅持和完善中國特色社會主義制度推進國家治理體系和治理能力現代化若干重大問題的決定》中明確指出，在中國，生態文明建設是千年大計，要踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅定走文明發展道路，建設美麗中國[1]。隨著我國社會主義市場經濟的快速發展，城鎮化、工業化的快速推進，城市土地生態環境惡化、人地矛盾問題日益凸顯等一系列土地問題開始出現。為解決日益增多的城市土地問題，引導城市土地實現可持續發展，城市的生態問題被放在重要位置。在《全國城市生態保護與建設規劃（2015—2020年）》中，城市生態空間保護與管控、城市生態園林建設與生態修復、城市污染治理與市政環境基礎設施建設等方面被列為主要任務與重點工程。我國土地資源安全的目標導向之一就是優先保障國家的生態安全[2]。要想城市土地資源得到持續利用，城市土地生態安全是核心內容，同時城市土地生態安全也是建設生態城市中非常重要的一部分。城市資源的持續開發利用必須與城市生態環境保護結合起來，樹立土地利用必須“生態優先”的理念，推動建立“城市生態友好型”的土地利用模式已勢在必行。。

筆者從城市土地生態安全的基本概念入手，總結歸納了城市土地生態安全研究的相關基礎理論，并對這些年來我國城市土地生態安全研究的研究尺度、指標體系及評價方法進行分析，指出當前我國城市土地生態安全研究的一些不足，針對有待完善之處提出了建議，旨在提高人們對城市土地生態安全的認識和關注，并為以后城市土地生態安全的研究和生態文明建設提供方法和借鑒。

2 基本概念

早在1949年，在美國享有聲望的環境保護主義者奧爾多·利奧波德就提出了“土地健康”的概念[4]。蘇聯生態學家雅尼科斯基首先給出了生態城市的概念[5]，在相關研究不斷發展的情況下，上個世紀八十年代末“生態安全”這一專業術語正式出現。而城市土地生態安全是一個全新的概念，它源自近些年來對興起的“生態安全”的研究。

關于生態安全的概念，可以從廣義和狹義2個方面去理解[6]。美國國際應用系統分析研究所（IASA）給出了“生態安全”的定義，廣義的生態安全是指人的生活、生產、健康、所需資源等方面不受威脅，生態安全包括3個方面：自然、經濟和社會生態安全，這3個方面組成了一個有機的生態安全系統。狹義的生態安全是指自然和半自然狀態的生態系統安全，更側重于其具有的穩定性和持續性。廣義的生態安全重點體現整體性，包括自然、經濟、社會3個方面，強調生態系統為人類提供的服務和保障能力，在滿足人類需求的同時不會威脅到自身;狹義的生態系統更強調生態環境可以為人類發展持續、穩定地提供資源[7]。

土地生態安全，以上述的“生態安全”概念為基礎。一些學者從土地生態系統結構和功能是否能夠保持的角度來定義，這些學者認為土地生態安全就是通過對土地資源的合理利用和管理，使土地生態系統能夠保持其結構與功能不受威脅或盡可能的少受威脅的狀態，可以持續地為人類提供服務[8];一些學者從實現社會、經濟、生態安全達到協調發展的角度來定義，這些學者認為土地生態系統具有保障功能，使人類在生產、生活和健康等方面不受生態破壞與環境污染等影響，以實現經濟利益最大、生態效益最佳和社會穩定的目的[9]。

城市土地生態安全是以生態安全、土地生態安全概念為基礎。目前學術界對城市土地生態安全的定義比較少且未達成一致。一些學者站在優化城市結構的角度來下定義，這些學者認為以資源環境承載力為基礎，在推進新型城鎮化的過程中，去構建科學合理的城鎮化布局，通過土地資源集約節約利用來優化城市內部空間結構[10];一些學者站在促進城市可持續發展角度來下定義，這些學者認為在城市土地利用過程中，出現了一系列問題和矛盾，促進城市土地資源安全可以提高土地資源的利用效益，促進土地資源的集約節約利用，是實現城市可持續發展的根本途徑[11]。

3 基礎理論

3.1 人地關系協調理論 人地關系的經典解釋就是人類社會及其活動與自然環境之間的關系[12]。人地之間具有一種客觀關系[13]：一是人對地具有依賴性，地為人類提供物質基礎和空間場所;二是在人地關系中，人處于主動地位，人具有能動功能與機制。總之，人要在尊重地的規律的前提下去利用和改變地，使地更好地為人類服務。從上個世紀90年代開始，國內學者逐漸豐富了對人地關系的理論研究。李小云等[14]從歷史視角去認識人地關系的演變過程及機制，以期從縱向視角加深對中國人地關系的整體認知，并為人地系統優化及有效調控提供借鑒;李揚等[15]站在研究方法的角度，在梳理其內涵及研究脈絡的基礎上，評述了中國人地關系及人地關系地域系統的研究方法;程鈺等[16]站在演變趨勢及驅動因素的視角，運用地理數學模型與數理統計分析方法去探究人地關系演變趨勢及驅動因素。從縱向看，人地關系的理論研究逐漸深入并趨于成熟，諸多學者從不同層面對人地關系理論進行了不同角度的研究分析;從橫向看，人地關系理論結合了生態學[17]、人文地理學[18]等相關學科領域。本質上，土地在人地系統中起著基礎性作用，土地利用是人地關系的核心問題和首要問題。

3.2 可持續發展理論 自20世紀工業革命以來，全球經濟得到飛速發展的同時也造成了資源過度開發、環境惡化等一系列問題。1972年，聯合國在瑞典召開了人類環境會議并通過了《聯合國人類環境宣言》，這是國際上第一次關于可持續發展理論進行討論[19]。1987年，聯合國環境特別委員會發表了名為《我們共同的未來》的報告，這被認為是提出可持續發展概念的起點。鄔建國等[20]認為“滿足當代人類的需求而不損害子孫后代滿足他們自己需求的能力”這個由WCED下的定義是最被廣泛接受的，認為可持續性科學必須注重多尺度研究，應特別關注時間尺度以及空間尺度。李玉恒等[21]將土地工程與鄉村可持續發展結合起來，通過對典型案例進行分析，解析了土地整治工程與鄉村可持續發展的關系。王瑩等[22]借助構建的土地可持續利用評價指標體系，進而得到土地可持續利用在時間和空間上存在的差異變化。可持續發展理論在土地生態安全研究中體現為人、地、社會等方面的協調發展，該理論為土地生態安全研究提供了基礎理論層面的支撐。

3.3 城市生態學理論 城市生態學由城市學、生態學等多個學科組成，屬于一個交叉學科，以城市范圍內的生命系統和環境系統之間的關系為研究對象，在1925年，美國芝加哥學派的代表人物帕克首次提出這一名詞。城市生態學是對城市自然、經濟和社會生態系統之間的關系進行研究，強調城市中人與自然之間的相互作用[23]。1992年聯合國環發大會之后，建設生態城市受到全球的廣泛關注。隨著城市生態問題越來越受重視，我國學者們也對城市土地相關研究越來越深入。湯天滋等[24]站在理論的角度提出了我國生態城市建設過程中必須堅持的幾個理論和原則問題，并做了論述;朱乾隆等[25]認為城市土地集約利用與生態文明建設存在交互耦合關系，對二者的耦合協調程度進行評價，有利于提高城市土地利用效率、促進城市可持續發展;張榮群等[26]以生態位理論為基礎，利用生態位適宜度模型和反規劃思想對城市土地綜合開發適宜性進行評價，豐富了反規劃和生態位理論的應用領域。土地生態學在土地科學學科體系中屬于重要的基礎性的學科[27]，也是城市生態學重要組成部分。城市生態學理論拓展，對加強城市土地生態安全的深入研究具有重要意義。

3.4 城市規劃理論 中國的城市規劃思想和實踐具有悠久的歷史，早在夏代，就有關于“國土”的研究，[23]。然而現代城市規劃理論則更加豐富多樣，包括早期的烏托邦、太陽城，還有現在的田園城市、生態城市等。“城市規劃”是規范城市發展、促進城市經濟和社會進步、推動生態城市建設的重要手段。顧朝林[28]從我國城市規劃的轉型視角，論述城市生態學，認為生態城市建設強調人與自然、人與社會的協調關系，融合了社會、文化、經濟、生態等各種因素;沈清基等[29]將中國城市生態規劃演進過程分為4個階段：初始萌芽期、緩慢發展期、啟動建構期和全面發展期，并歸納了中國城市生態規劃的演進特征;劉鄭[30]認為土地利用問題一直是城市規劃和發展的核心問題，并嘗試提出城市土地資源合理利用與規劃的措施。城市規劃是一項綜合性工作，是對城市土地、城市空間等科學的統籌安排，并為保障城市土地生態安全打下了堅實的基礎。

4 研究尺度、指標體系及評價方法

4.1 研究尺度 從空間尺度上分析，包括宏觀尺度、中觀尺度和微觀尺度。通常將省級及其以上作為宏觀尺度;地、市一級作為中觀尺度;縣級及以下作為微觀尺度[31]。而城市作為中觀尺度的研究區域，對土地生態安全評價研究具有重要意義，可以突出和加強對土地生態安全的研究，我國對城市土地生態安全的研究重點逐步向多因素發展，歐美國家在這方面的研究工作比國內開展早[32]，但是近些年來，國內中、微觀尺度研究也在逐漸增加。從時間尺度上分析，可劃分為時點尺度與時段尺度[7]。時點尺度是一種靜態的研究，指的是一定某區域在某個時點的狀態，這種研究方法雖然能了解該時點的土地生態安全狀況，但卻無法看出其演變趨勢，徐珊等[33]以青島市為研究區，對2017年青島市的土地生態安全狀況進行綜合評價，并進行區域等級劃分。時段尺度是一種動態的研究，即在一個時段內，某區域的變化狀況和該時段內各時點的狀況，李艷艷等[34]選取2006—2016年這個時間段，以寧夏回族自治區下轄的5個市為研究對象來測算土地生態安全等級。隨著GIS、ENVI等技術的發展，當下研究熱點逐漸趨向于對時段尺度的研究，并且其時間間隔逐漸加長。

4.2 指標體系 城市土地生態安全評價的基礎是評價指標體系構建，同時構建科學合理的評價指標體系也是城市土地生態安全評價的關鍵，會直接影響到評價結果的科學性和可靠性。目前我國學術界尚未形成統一的評價指標體系，我國仍處于探索研究階段[7]。當前城市土地生態安全評價指標體系主要采用系統分解法[35]，首先將土地生態系統分解為若干子系統，再選取合適的評價指標。目前常用來構建區域生態安全的指標體系有3種：PSR（壓力-狀態-響應）模型、DPSIR（驅動力-壓力-狀態-影響-響應）模型、EES（自然-經濟-社會）。

4.2.1 PSR模型 在20世紀80年代末由聯合國環境規劃署（UNEP）提出的[36]。壓力、狀態和響應3個指標層存在一種互為因果的關系。壓力層是人類活動對城市土地生態資源造成的壓力;狀態層是指在受到壓力的情況下，土地生態環境、土地生產能力等方面所呈現的狀態;響應層是指人類為促進城市土地生態環境可持續利用所做出的響應。PSR模型提供的是一種評價思路，在實際應用過程中，要結合各區域具體情來補充、完善，靈活運用。目前已廣泛運用于土地生態安全評價[37-38]、土地資源利用評價[39-40]、城市規劃環境影響評價[41]等領域。

4.2.2 DPSIR模型 于1993年由OECD （聯合國經濟合作組織）提出[42]，DPSIR概念模型繼承了PSR模型的優點，是PSR模型的修正模型。將經濟發展與人口增長作為驅動因素，城市擴張、產生的環境污染導致土地生態系統面臨壓力，土地生態系統長期面對壓力會影響土地資源的質量與狀態，土地生態系統的狀態不斷惡化會對人類社會產生影響，那么政府和相關機構會加大對土地生態系統的保護力度與資金投入即作出的響應。DPSIR模型是對PSR模型中指數的細化和深入[43]。我國很多學者[44-45]在進行城市土地生態安全評價時都會選用DPSIR模型。

4.2.3 EES協同模型 基于人文社會視角[46]，由于土地生態系統是一個包含自然、經濟、社會等多重因素的復雜系統，選取評價指標時需要遵循資源環境協調性、經濟可行性和社會可接受性的評價準則。目前該模型在城市土地生態安全領域運用廣泛[47-48]。

4.3 評價方法 城市土地生態安全評價可分為定性方法與定量方法2種評價方法，其中定量方法成為近年來我國的主要研究趨勢，常用的評價方法可分為3種類型。

4.3.1 數學模型 以綜合指數法[49]為典型代表。綜合指數法是將個體指標進行標準化處理后進行加權平均，轉化為綜合指數，經過分析和研究對城市土地生態安全水平進行評價，具有方法簡單和容易量化等特點。層次分析法[50]、熵權法[51]、主成分分析法[52]等也是學者們常用的數學模型。

4.3.2 生態模型 運用比較廣泛的就是近年來興起的生態足跡法。Wac Wackernagel（1996）提出了生態足跡的概念[53]，他認為生態足跡是生產人口需要的資源和吸納人口產生的所有廢棄物所需要的土地總面積和水資源總量。我國在1999年引入生態足跡的概念，大部分學者在利用生態足跡理論對某個區域進行生態安全狀況評價時，一般會從時間和空間雙重維度進行研究[54-55]。生態足跡模型緊扣著可持續發展理論，能反映在一定條件下人們的社會經濟活動與生態承載力之間的差距，但是，這種模型也存在缺憾：單純以人類對自然資源的占有與利用去分析，無法考慮到生態承載力復雜因素間的作用[32]。

4.3.3 景觀生態模型 基于景觀生態學的研究理念，結合3S技術對區域土地生態安全進行評價，這種評價方法已呈現主流發展趨勢。景觀生態安全格局法和景觀空間鄰接度法是構建景觀生態模型常用的2種方法[56]。前者通過建立反映物種空間運動趨勢阻力面來判斷生物物種的空間安全格局，城市生態安全格局強調自然保護與人類建設開發之間的協調和互利[57];后者則通過構造空間鄰接長度比、數目比及面積比的函數來分析各景觀類型的受脅迫程度[58]。

5 存在的問題與建議

我國在城市土地生態安全的研究上已取得一定的研究成果。目前我國的城市土地生態安全研究處于探索實踐階段，整體發展趨勢主要表現為：從單要素向綜合發展;由簡單多指標向高等數理評價模型和空間評價模型轉變;從靜態研究向動態研究發展。

5.1 存在問題 總體上，我國城市土地生態安全研究中存在以下4點不足：（1）我國的城市土地生態安全研究起步較晚，目前還未形成較為完整且系統的理論框架。對理論研究的深入程度直接影響到是否可以得到科學的實踐，直接影響到評價對象、評價指標和評價方法的選擇。（2）從整個土地生態安全研究來看，以城市為目標區域的研究相對較少。我國土地生態安全的研究多集中于中、小尺度的區域，研究內容多集中于水土流失、荒漠化、草地退化等方面，多以農用地為研究對象，對目前存在土地生態安全問題較多的城市土地研究較少。（3）關于城市土地生態安全尚沒有建立統一的評價標準。評價指標體系的構建具有比較強的主觀性，主要體現在指標域值的確定、權重的確定和土地資源安全等級的劃分等方面。（4）目前對城市土地生態安全的研究多集中于評價方面，對城市土地資源生態安全的監測、預警、驅動力因素等方面研究較少。

5.2 建議 針對上述不足指出，在未來的研究中應重點關注以下4個方面：（1）構建城市土地生態安全評價研究的理論體系。理論研究指導科學實踐，同時也對城市土地生態安全評價具有一定的指導和促進作用。學術界要統一與準確界定相關概念內涵，強化相關理論支撐，創新和完善城市土地生態安全評價的理論框架。（2）擴展研究的廣度。因城市擴張、人口增長、經濟發展等引起城市土地生態安全受到威脅，加大對城市土地生態安全的研究有利于響應國家的政策，建設生態型城市。（3）要促進城市土地生態安全評價標準系統化，這是以后學科建設的必要工作。由于各地區自然條件、資源稟賦等特征不同，可以制定具有針對性、體現差異性的城市土地資源生態安全評價指標體系，并確定生態安全閾值，促進土地生態安全評價規范化。（4）進一步加強對城市土地生態安全的驅動力因素、監測、預警方面等具有領域特色的研究。有利于及時掌握城市土地生態安全現狀和變化趨勢，有利于城市土地生態安全維護和管理。

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（責編：王慧晴）