基于PSR模型的徐州市土地生態(tài)安全時序評價

戎曉紅 馬 娜

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 徐州 221140）

20 世紀80 年代后期，人類活動導致生態(tài)環(huán)境惡化，第一次引起了人們對生態(tài)安全問題的思考［1］。近年來，隨著城市規(guī)模的擴大、經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，土地資源利用面臨著包括土地生態(tài)安全在內(nèi)的越來越多的挑戰(zhàn)［2］。所謂土地生態(tài)安全，是指地球陸地表層巖土部分內(nèi)由各種有機物和無機物構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不受破壞，同時該生態(tài)系統(tǒng)為人類提供服務的質(zhì)量和數(shù)量能夠持續(xù)滿足人類生存和發(fā)展的需要的狀態(tài)。筆者運用熵值法，選用PSR 模型［3］，從影響土地生態(tài)安全的因素出發(fā)，選取徐州市的森林覆蓋率、污水處理率等18 個指標，計算2007—2019 年徐州市的土地生態(tài)安全綜合值，并對其進行整體量化評價與動態(tài)研究，從而為徐州市土地資源可持續(xù)利用提供建議。

1 研究區(qū)域概況

徐州市位于江蘇省西北部，土地總面積11 258 km2，占江蘇省總面積的11%，地跨東經(jīng)116°22＇～118°40＇、北緯33°43＇～34°58＇，東西長約210km，南北寬約140 km。徐州市下轄2個縣級市、3個縣、5個區(qū)。截至2019年，徐州市常住人口達到882.56萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值7 151.4億元，占江蘇省地區(qū)生產(chǎn)總值的7.18%，城鎮(zhèn)化率66.72%，相比2005年上升了23.42%。

2 數(shù)據(jù)來源與評價

2.1 數(shù)據(jù)來源

社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于《徐州市統(tǒng)計年鑒》（2020年）、歷年徐州市國民經(jīng)濟及社會發(fā)展統(tǒng)計公報、《江蘇省統(tǒng)計年鑒》（2010—2020年）、歷年徐州市環(huán)境狀況統(tǒng)計公報、統(tǒng)計局網(wǎng)站及各大數(shù)據(jù)庫，并進行核查整理，得到研究所需的原始數(shù)據(jù)。

2.2 指標體系

運用PSR 模型，即壓力-狀態(tài)-響應模型構(gòu)建評價指標體系，結(jié)合徐州市的自然條件、社會經(jīng)濟發(fā)展情況，并考慮數(shù)據(jù)的可獲取性和科學性，從壓力、狀態(tài)、響應3 個層次選取了18項具有代表性的指標，涵蓋了生態(tài)、經(jīng)濟、社會等各個方面。其中，正向指標有13項，負向指標有5項，如表1所示。

表1 徐州市土地生態(tài)安全評價指標體系

2.3 指標標準化處理

為消除不同量綱之間的差異性，采用極差標準化對數(shù)據(jù)進行標準化處理，形成徐州市的原始數(shù)據(jù)矩陣［4］，公式如下：

式（1）、式（2）中，Yij代表標準化后的值，Xij代表i年第j項指標的實際值，minXj、maxXj分別代表第j項指標的最小值和最大值。

2.4 指標權(quán)重的確定

本文采用熵權(quán)法來確定各指標的權(quán)重值。根據(jù)信息論中信息熵的定義，計算一組數(shù)據(jù)的信息熵：

式（3）、式（4）中，Yij代表標準化后的值，Pij代表第j項指標下第i個被評價的指標比重，Ei代表指標信息熵，如果Pij=0，則PijlnPij=0。

根據(jù)信息熵的計算公式，計算出各個指標的信息熵后，通過信息熵計算各指標的權(quán)重：

式（5）中，Wi代表第i個指標的熵權(quán)，Ei代表指標信息熵。經(jīng)過相關(guān)計算，得到土地生態(tài)安全指標的標準化數(shù)據(jù)及指標權(quán)重，如表2所示。

表2 土地生態(tài)安全指標標準化數(shù)據(jù)及指標權(quán)重

2.5 徐州市生態(tài)安全指數(shù)

本研究采用綜合指數(shù)法對各指標的安全指數(shù)進行計算，得出徐州市2009—2019年土地生態(tài)安全指數(shù)結(jié)果：

式（6）中，A表示評價區(qū)域的綜合評價指數(shù)，Wi表示某個具體指標的權(quán)重值（見表3），Yij表示歷年來各具體指標的標準化值。其中，i=1,2,...,n，j=1,2,...,m。

表3 2009—2019年徐州市土地生態(tài)綜合指數(shù)

3 結(jié)果分析

為評價研究區(qū)域土地結(jié)構(gòu)的生態(tài)安全情況，需對生態(tài)安全的評價等級和標準進行界定，以便正確探討研究區(qū)域生態(tài)安全的變化趨勢。基于相關(guān)學者的研究成果和資料，結(jié)合研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特點和已經(jīng)測定的安全指數(shù)［4-5］，將徐州市土地生態(tài)安全確定為5 個評價等級。土地生態(tài)安全等級越高，則對應的土地生態(tài)安全值也越高，具體評價標準和對應的生態(tài)安全特征如表4 所示。

表4 2009—2019年徐州市土地生態(tài)安全評價等級

3.1 徐州市土地生態(tài)安全綜合評價

綜合表3、表4 分析，徐州市的生態(tài)安全指數(shù)整體處于較低水平，但2009—2019 年徐州市的生態(tài)指數(shù)穩(wěn)步由0.321 2 上升為0.673 3，只在2016 年出現(xiàn)了一定程度的回落。徐州市土地生態(tài)結(jié)構(gòu)的安全等級也逐漸由不安全轉(zhuǎn)變?yōu)檩^安全等級，整體呈現(xiàn)向安全方向發(fā)展的趨勢。

徐州市作為一個重要的資源型城市，長期成為華東地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的能源供應基地，而且其工業(yè)發(fā)展在地方城市經(jīng)濟發(fā)展中的占比一直較高，區(qū)域土地利用生態(tài)安全狀態(tài)一直不佳。隨著煤炭等傳統(tǒng)資源的逐漸枯竭，生態(tài)治理修復成為城市發(fā)展的重要課題。特別是近些年來，徐州市大力加強生態(tài)文明建設，并逐步推進工業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型。從“半城煤灰一城土”到“一城青山半城湖”，徐州市生態(tài)環(huán)境的改善有目共睹。同時，徐州市人口稠密，重工業(yè)在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中的比例偏高，土地利用的生態(tài)安全水平仍然偏低。因此，生態(tài)建設與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展成為影響區(qū)域土地生態(tài)安全利用的重要因素，甚至敏感地引起生態(tài)安全指數(shù)的回落。

3.2 徐州市土地生態(tài)安全各子系統(tǒng)評價

基于聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提出的PSR 模型，該文把目標層的土地生態(tài)安全系統(tǒng)劃分為壓力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)、響應系統(tǒng)［6］。根據(jù)準則層3個子系統(tǒng)的相互關(guān)系，有助于進一步分析和推演徐州市土地生態(tài)安全格局演變的原因，如圖1所示。

3.2.1 土地生態(tài)壓力（P）指標。由圖1 可知，2009—2019 年，徐州市生態(tài)安全壓力指標基本呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的波動變化狀態(tài)。徐州市人口稠密，總?cè)丝跀?shù)量逐年呈穩(wěn)步上升趨勢，人口密度由729人/km2上升為750人/km2，農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值從2009 年的2 281 034 萬元上升到2019年的5 705 004萬元，城鎮(zhèn)化率從2009年的53.90%上升到2019年的66.72%。這些指標的上升，均導致徐州市生態(tài)環(huán)境承載壓力增加。2009—2019 年，徐州市城鎮(zhèn)化失業(yè)率呈現(xiàn)下降趨勢，但變化較小，對于徐州土地生態(tài)壓力的影響也較小，而人均耕地面積則體現(xiàn)出小幅波動變化的特征，基本與徐州土地生態(tài)安全壓力比較穩(wěn)定的波動變化一致。

圖1 準則層壓力、狀態(tài)、響應子系統(tǒng)生態(tài)安全評價

3.2.2 土地生態(tài)狀態(tài)（S）指標。由圖1 可以看到，徐州市土地生態(tài)安全狀態(tài)指標呈明顯上升趨勢，其中2009—2014 年快速上升，2014—2019 年則趨勢平緩，但仍保持緩慢上升勢頭。近年來，徐州市經(jīng)濟取得了長足發(fā)展，地區(qū)生產(chǎn)總值由2009 年的2 412.54 億元上升至2019 年的7 151.35 億元；地方財政總收入也由2009 年的318.89億元上升至2019年的897.14 億元；尤其是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了顯著成效，第一產(chǎn)業(yè)占GDP 比重比較平穩(wěn)，只有細微下調(diào)，第三產(chǎn)業(yè)占GDP 比重則由2009 年的37.1%穩(wěn)步上升至2019 年的50.1%。同時，人均道路擁有面積和建成區(qū)的綠化覆蓋率也均了一定程度的緩慢上升。

3.2.3 土地生態(tài)響應指標。如圖1所示，徐州市土地生態(tài)安全響應指標整體呈現(xiàn)波動緩慢上升趨勢。其中，徐州市的固定資產(chǎn)投資由2009年的1 568.99億元上升至2019 年的5 699.00 億元，保持了較強勁的增長勢頭。污水處理率也從2009 年的81.5%優(yōu)化至2019 年的96.1%，保持穩(wěn)步增長，但響應措施的可操作空間顯然也越來越小。而對于空氣質(zhì)量，由于會受周邊大區(qū)域范圍的明顯影響，很難有效果明顯的響應措施，徐州市在2009—2019年的空氣質(zhì)量達標時間體現(xiàn)了較強的波動變化特征。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文基于“壓力-狀態(tài)-響應”的PSR模型，對2009—2019 年徐州市土地利用的生態(tài)安全狀況進行了綜合評價，得出以下結(jié)論。

第一，壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)和響應指數(shù)共同決定徐州市土地生態(tài)安全評價的綜合指數(shù)。徐州市土地安全綜合指數(shù)從 2009 年的 0.321 2 上升至 2019 年的 0.673 3，徐州市土地生態(tài)安全水平總體呈上升趨勢。

第二，土地生態(tài)安全等級從不安全等級逐步過渡到較安全等級，整體呈現(xiàn)向安全等級發(fā)展的趨勢。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸趨于穩(wěn)定，說明研究區(qū)域的生態(tài)安全狀況有明顯好轉(zhuǎn)。

第三，徐州市生態(tài)安全壓力指標基本呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的波動變化狀態(tài)。2009—2019年，徐州市總?cè)丝跀?shù)量、人口密度、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值及城鎮(zhèn)化率等指標上升是導致該地生態(tài)環(huán)境承載壓力增加的主要原因。

第四，徐州市土地生態(tài)安全狀態(tài)指標呈明顯上升趨勢，其中2009—2014 年快速上升，2014—2019 年趨勢平緩但仍保持緩慢上升勢頭。2009—2019 年，徐州市狀態(tài)指標從0.034 4增長至0.302 8。

第五，徐州市土地生態(tài)安全響應指數(shù)從2009 年的0.070 9 上升至 2019 年的 0.147 7，2013 年有所降低，為0.073 9，但整體呈現(xiàn)波動緩慢上升趨勢。

4.2 建議

基于“壓力-狀態(tài)-響應”的PSR 模型，對2009—2019年徐州市土地利用的生態(tài)安全狀況進行了綜合評價。相關(guān)計算結(jié)果顯示，徐州市的生態(tài)安全等級從不安全等級過渡到較安全等級，說明研究區(qū)域的生態(tài)安全狀況有明顯好轉(zhuǎn)，但生態(tài)安全指數(shù)仍總體偏低。筆者針對研究結(jié)果顯示的徐州市土地生態(tài)安全的現(xiàn)實狀態(tài)和問題，提出以下3點對策。

第一，建立健全生態(tài)保護紅線及保護機制，制訂生態(tài)保護紅線劃定方案，確定生態(tài)保護紅線區(qū)域、自然資源使用上限和環(huán)境質(zhì)量安全底線，將生態(tài)功能重要區(qū)域、生態(tài)環(huán)境敏感脆弱區(qū)域納入生態(tài)保護紅線，推進生態(tài)保護紅線內(nèi)生態(tài)保護與生態(tài)修復，制訂生態(tài)環(huán)境準入清單，改善生產(chǎn)生活的生態(tài)空間。加強立法維護，為了實時監(jiān)控環(huán)境，建議構(gòu)建生態(tài)保護紅線監(jiān)管平臺，實時監(jiān)控人類干擾活動，開展生態(tài)保護紅線監(jiān)測預警與評估考核，全面掌握生態(tài)保護紅線的動態(tài)變化。徐州市的生態(tài)安全指數(shù)總體偏低，土地利用的生態(tài)安全壓力仍比較明顯。因此，必須加強生態(tài)保護宣傳，努力維持徐州市的生態(tài)平衡，堅持綠色、健康發(fā)展的觀念。

第二，合理利用徐州市的自然資源和區(qū)位優(yōu)勢，科學規(guī)劃，繼續(xù)優(yōu)化調(diào)整三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。徐州市土地利用生態(tài)安全狀況的積極改善，要求必須發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟，按照“低碳、集聚、循環(huán)”的綠色生態(tài)發(fā)展理念，加快構(gòu)建科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式。努力完善農(nóng)業(yè)配套設施，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，通過食物鏈網(wǎng)絡化、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化，建立良性物質(zhì)循環(huán)體系，促進農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。繼續(xù)對重工業(yè)的產(chǎn)業(yè)格局進行深層次優(yōu)化升級，全力構(gòu)建高端裝備與智能制造、新能源新材料、集成電路及ICT、現(xiàn)代服務業(yè)4 個千億級，生物技術(shù)和新醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保技術(shù)2個五百億級“4+2”綠色產(chǎn)業(yè)體系，推動產(chǎn)業(yè)邁向價值鏈中高端。另外，加大金融、商貿(mào)和文化旅游方面的投入，積極推進服務業(yè)快速發(fā)展。

第三，加大在生態(tài)安全環(huán)境保護上的資金投入，構(gòu)建一個以政府為主導、企業(yè)協(xié)同、多方積極參與、全民自主行動的環(huán)境保護綜合規(guī)劃格局。引導市場參與綠色發(fā)展，不斷釋放主體活力，構(gòu)建政府債券、政府投資基金、政府與社會資本合作（PPP）、開發(fā)性金融、綠色信貸等多種融資渠道。堅持“誰開發(fā)誰保護、誰受益誰補償”的原則，探索建立多元化生態(tài)補償機制，切實增強資金保障能力。將生態(tài)環(huán)境治理與保護列為公共財政支出重點，并逐年加大投入。重點加大對農(nóng)作物秸稈綜合利用、爐窯與燃煤鍋爐整治、重點行業(yè)污染治理提標改造、大氣污染防治基礎研究等方面的資金投入力度。