基于PSR模型的農(nóng)牧交錯區(qū)土地生態(tài)安全評價
——以呼和浩特市為例

耿金燕

（貴州省黔西南州不動產(chǎn)登記事務(wù)中心 貴州興義 562400）

我國農(nóng)牧交錯區(qū)面積廣大，長期墾種農(nóng)作和超載放牧，使其面臨的土地利用問題比一般地區(qū)更加嚴峻，是顯著的生態(tài)脆弱區(qū)[1]。在生態(tài)文明建設(shè)理念下，為保護脆弱的土地生態(tài)環(huán)境，合理利用有限而寶貴的土地資源，亟須對其土地生態(tài)安全開展評價。目前，雖已有學者對呼和浩特市土地生態(tài)安全評價進行研究[2-3]，但其研究未涉及下轄縣（旗）土地生態(tài)安全的分析，在具體結(jié)果應(yīng)用方面分析還不完整。呼和浩特市下轄各縣（旗）由于資源稟賦和土地利用程度存在差異，面臨著不同的生態(tài)問題，對各縣（旗）的土地生態(tài)安全還需進一步研究，希冀評價結(jié)果能為促進呼和浩特市及各縣（旗）土地資源功能維持，保障社會經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及制定調(diào)控措施提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

呼和浩特市地處中國北部邊疆，歐亞大陸內(nèi)部，是我國北方沿邊地區(qū)重要的中心城市，隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)，是我國北方典型的農(nóng)牧交錯地區(qū)。其地理坐標為110°46′～112°10′E，40°51′～41°8′N，年平均降水量在335.2 mm～534.6 mm之間。呼和浩特市下轄土默特左旗、武川縣、和林格爾縣、清水河縣、托克托縣5個縣。呼和浩特市及下轄各縣的生態(tài)環(huán)境較為脆弱，在生產(chǎn)經(jīng)營上也具有農(nóng)牧過渡性，經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，農(nóng)牧生產(chǎn)條件滯后，生態(tài)環(huán)境惡劣，土地利用方式和程度發(fā)生深刻變化，存在土地退化、荒漠化等環(huán)境問題。

2 數(shù)據(jù)來源

研究的相關(guān)數(shù)據(jù)主要來自2008年—2017年的《內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒》《呼和浩特統(tǒng)計年鑒》《呼和浩特市國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，以及呼和浩特市政府報告、官方網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)。

3 研究方法

“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）模型因其較好地反映了生態(tài)系統(tǒng)中各個因子之間的關(guān)系而被廣泛認可和使用[4]。壓力指標是指造成土地退化和生態(tài)系統(tǒng)功能受損的因素；狀態(tài)指標是指自然資源和環(huán)境所處的現(xiàn)狀；響應(yīng)指標是指人類在壓力和狀態(tài)下，所采取的促進生態(tài)系統(tǒng)改善和恢復的措施。

3.1 評價指標體系構(gòu)建

結(jié)合呼和浩特市生態(tài)安全特點，參考其他學者的研究[5-6]，選取24個指標，構(gòu)建呼和浩特市土地生態(tài)安全評價指標體系（見表1）。正向指標表示該指標有利于土地生態(tài)安全狀況的維護和改善，負向指標表示該指標對土地生態(tài)安全狀況有威脅作用。

3.2 土地生態(tài)安全計算

3.2.1 評價矩陣構(gòu)建

構(gòu)建樣本矩陣Q：

式中，Qij表示第i年的第j項指標的實際值。

3.2.2 指標標準化

采用極差法得到矩陣P：

正向指標：

負向指標：

式中：Pij表示各指標標準化后的值，Pij∈（0，1）；Qijmax、Qijmin分別表示第j項指標的最大值和最小值。

3.2.3 指標權(quán)重確定

為了使評價結(jié)果能夠更加準確地反映呼和浩特市土地生態(tài)安全狀況，本研究選用層次分析法和熵權(quán)法各取權(quán)重0.5，加權(quán)綜合確定各指標權(quán)重。一方面反映專家經(jīng)驗，另一方面充分挖掘各指標原始數(shù)據(jù)信息。

（1）層次分析法

層次分析法[7]是利用定性與定量相結(jié)合的方式，系統(tǒng)化、層次化地解決多目標決策問題的一種方法。

（2）熵權(quán)法

熵權(quán)法[8]是計算綜合指標的數(shù)學方法，通過綜合各種指標提供的信息量而較為客觀準確地得到各指標權(quán)重值。

k=1/lnm，當Dij=0時，令lnDij=0，

式中：Dij表示比重，bj表示第j項指標的熵值，Wj表示第j項指標的權(quán)重，m表示研究期，j表示指標個數(shù)。

采用層次分析法和熵權(quán)法確定綜合權(quán)重，詳見表1。

表1 土地生態(tài)安全評價指標及權(quán)重

3.2.4 土地生態(tài)安全指數(shù)確定

式中：X表示土地生態(tài)安全綜合指數(shù)，Wj表示第j項指標的權(quán)重，Pij表示第i年的第j項指標的標準化值。

3.3 評價劃分標準

參考其他學者的研究[9-10]，依據(jù)呼和浩特市生態(tài)安全狀況，將土地生態(tài)安全評價標準劃為5個等級，如表2所示。

表2 呼和浩特市土地生態(tài)安全等級劃分

續(xù)表2 呼和浩特市土地生態(tài)安全等級劃分

4 結(jié)果與分析

4.1 呼和浩特市生態(tài)安全評價

4.1.1 綜合安全值分析

表3為呼和浩特市土地生態(tài)安全值計算結(jié)果，可以看出2016年土地生態(tài)綜合安全值最高，為0.598 9。2007年—2013年，綜合安全值呈現(xiàn)平穩(wěn)增長趨勢，2014年相比2013年略有下降，2014年—2016年保持平穩(wěn)增長狀態(tài)。

表3 呼和浩特市土地生態(tài)安全值

4.1.2 壓力安全值分析

土地壓力安全值呈下降趨勢，從2007年的0.349下降至2016年的0.133 9，下降了0.215 1。在此期間，2014年的壓力安全值最低，為0.074 9。2014年，呼和浩特市化肥施用量比2013年增長3.11%，增長率最大；2014年年底牲畜量為261.2萬頭，為2007年—2016年間的最大值。2014年以后，壓力安全值呈小幅回升趨勢。相比2007年，2016年呼和浩特市的農(nóng)藥使用量從276萬t上升至458萬t，增長65.94%，化肥施用量、廢水排放量分別增長47.34%、79.66%。

4.1.3 狀態(tài)安全值分析

2007年—2016年間土地狀態(tài)安全值整體呈上升趨勢，其中，僅2010年的狀態(tài)安全值相比2009年略有下降，下降幅度為7.51%。單位固定資產(chǎn)投資從2007年的254萬元/km2增加至2016年的643萬元/km2，增長153%。此外，相比2007年，2016年的人均GDP、牧區(qū)家庭人均純收入指標值分別增長145%和137%。

4.1.4 響應(yīng)安全值分析

2007年—2016年間土地響應(yīng)安全值整體呈上升趨勢，上升了0.254 9。有效灌溉面積從1 899.6 km2增加至2 032 km2，增長率為6.97%。城市建成區(qū)造林面積增加，從2007年的600 km2增加至2016年的616 km2，森林覆蓋率提高。2016年的城市污水日處理能力是2007年的2.8倍。

近年來，呼和浩特市騰出大量耕地用于退耕還林還草，開展植樹造林和生態(tài)建設(shè)，保障了退耕還林政策的有效落實，使生態(tài)環(huán)境得到了修復，土地生態(tài)安全狀況在一定程度上有所改善。然而，由于人口的不斷增長，以及化肥施用量、農(nóng)藥排放量、廢水排放量的增加等壓力因素，使得呼和浩特市的土地生態(tài)安全仍面臨較大挑戰(zhàn)。

4.2 各縣（旗）生態(tài)安全評價

如圖1所示，總體來看，2007年—2016年間，清水河縣的綜合安全值變化最大，土地生態(tài)壓力安全值下降，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值上升。土默特左旗的綜合安全值變化幅度居中，壓力安全值下降，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值上升，土地生態(tài)抗外界干擾的能力增加。可以看出，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的收入增加了，農(nóng)業(yè)技術(shù)投入加大，狀態(tài)安全值增大。隨著社會投資不斷增加，人均耕地面積增加，土地的供養(yǎng)壓力減小。

圖1 各縣土地生態(tài)安全值變化趨勢

清水河縣的綜合安全值變化最大，上升了0.231 7，土地生態(tài)壓力安全值下降了0.084 8，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值分別上升0.156 8和0.159 7。該縣的人口密度從49.63人/km2上升至64.57人/km2，化肥施用量從0.21 t/hm2上升至0.27 t/hm2，壓力安全值呈下降趨勢；單位固定資產(chǎn)投資從43萬元/km2增加到82萬元/km2，農(nóng)牧區(qū)家庭人均收入從3 080元增加至6 331元。

武川縣的綜合安全值變化較大，上升了0.205 8，壓力安全值下降了0.063 3，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值呈上升趨勢，分別上升了0.127 9和0.141 2。土地生態(tài)安全等級從風險級變?yōu)槊舾屑墸燃売兴仙＾r(nóng)業(yè)機械化水平從0.012 kW/km2提高到0.29 kW/km2，人均糧食產(chǎn)量由452 kg/人上升至461 kg/人，糧食單產(chǎn)從0.05 t/km2上升至0.22 t/km2。農(nóng)業(yè)耕作效率的提高，減輕了土地的供養(yǎng)壓力。

土默特左旗的綜合安全值變化幅度居中，上升了0.202 1，壓力安全值下降了0.103 8，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值分別上升了0.200 6和0.105 2。單位固定資產(chǎn)投資從157萬元/km2增加至297萬元/km2，糧食單產(chǎn)、人均糧食產(chǎn)量等指標值均增加，土地的利用和產(chǎn)出效率提高。2016年的牧區(qū)家庭人均收入、人均GDP等指標值呈顯著增長，相比2007年，分別增長95.2%、149.54%。

托克托縣的綜合安全值變化較小，上升了0.195 9，壓力安全值下降了0.103 8，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值分別上升了0.194 8和0.105 0。2016年人均GDP相比2007年增長了71.56%。

和林格爾縣的綜合安全值變化最小，上升了0.194 9。壓力安全值整體呈下降趨勢，下降了0.171 8；狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值呈上升趨勢，分別上升了0.262 5和0.104 1。壓力、狀態(tài)、響應(yīng)安全值對綜合安全值的貢獻比例為32∶48∶20。人口密度從57.92人/km2上升至58.64人/km2，單位固定資產(chǎn)投資從194萬元/km2增加至390萬元/km2。

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，人口密度增加，各縣（旗）在引進投資，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，也給土地生態(tài)安全帶來威脅。同時，由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)投入和科學管理，使得化肥農(nóng)藥污染、廢水污染、空氣污染等問題加劇，且未能得到根本解決，導致壓力安全值在10年間雖偶有上升，但整體仍呈現(xiàn)下降趨勢。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

通過分析呼和浩特市及其各縣（旗）土地生態(tài)安全等級變化，得出以下結(jié)論：

（1）2007年—2016年，呼和浩特市壓力安全值呈下降趨勢，狀態(tài)安全值和響應(yīng)安全值呈上升趨勢。

（2）從各縣（旗）來看，5個縣（旗）土地生態(tài)安全級別大都處于敏感級。

（3）呼和浩特市處于我國西北干旱農(nóng)牧交錯區(qū)，夏季炎熱少雨，自然環(huán)境較為脆弱，仍有土地沙化、荒漠化風險，給土地生態(tài)環(huán)境帶來較大壓力。但各地加大了污水治理力度和組織開展大規(guī)模的植樹造林活動，城市污水處理能力也日漸提高。

5.2 建議

（1）綜合開發(fā)利用資源，加大農(nóng)業(yè)技術(shù)投入，提高規(guī)模化養(yǎng)殖水平，調(diào)整優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖區(qū)域布局。

（2）堅持污染治理從源頭控制，提高工業(yè)污染排放達標率，引導資源消耗量大的企業(yè)進行污染處理，并集中處置農(nóng)業(yè)污染。

（3）堅持生態(tài)優(yōu)先，各縣（旗）結(jié)合區(qū)域特色，挖掘本地的資源優(yōu)勢，因地制宜調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)格局。