基于DPSIR和GM（1，1）模型的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

張瑤 李帥 王鵬飛

張 瑤，李 帥，王鵬飛. 基于DPSIR和GM（1，1）模型的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)——以河南省洛陽市為例［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（2）：162-169．

摘要：為探究洛陽市土地生態(tài)安全現(xiàn)狀及主要影響因子，基于DPSIR模型，選取24個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。運(yùn)用熵權(quán)法、障礙度模型（ODM）和灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型對(duì)2010—2020年洛陽市土地生態(tài)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，2010—2020年洛陽市土地生態(tài)安全呈上升趨勢(shì)，2010—2017年波動(dòng)幅度較小，2018年土地生態(tài)安全指數(shù)大幅增加，從0.480 5增加至0.602 7；2020年土地生態(tài)安全等級(jí)從臨界安全等級(jí)上升至較安全等級(jí)，其中人口自然增長(zhǎng)率、單位耕地農(nóng)藥消耗、人均公園綠地面積、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重等指標(biāo)因素是指數(shù)上漲的重要?jiǎng)恿?；?quán)重最大的子系統(tǒng)為響應(yīng)子系統(tǒng)，權(quán)重最大的單一指標(biāo)為人均公園綠地面積；障礙因素中出現(xiàn)頻次最高的指標(biāo)為生活垃圾無害化處理率；從灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型的預(yù)測(cè)結(jié)果來看，洛陽市土地生態(tài)安全等級(jí)將在2023年達(dá)到安全等級(jí)。

關(guān)鍵詞：土地生態(tài)安全指數(shù)；DPSIR模型；灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型；障礙度模型（ODM）；河南省洛陽市

中圖分類號(hào)：S159.2? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）02-0162-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.026 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Evaluation and prediction of land ecological security based on DPSIR and GM（1，1） model：Taking Luoyang City， Henan Province as an example

ZHANG Yao，LI Shuai，WANG Peng-fei

（College of Landscape Architecture and Art， Henan Agricultural University， Zhengzhou? 450002， China）

Abstract： In order to explore the current situation and main influencing factors of land ecological security in Luoyang City， based on the DPSIR model， 24 evaluation indicators were selected to construct an evaluation indicator system. The entropy weight method， obstacle degree model （ODM）， and grey system GM（1，1） model were used to evaluate and predict the land ecological security situation in Luoyang City from 2010 to 2020. The results showed that the land ecological security in Luoyang City showed an upward trend from 2010 to 2020， with relatively small fluctuations from 2010 to 2017. In 2018， the land ecological security index increased significantly， from 0.480 5 to 0.602 7；in 2020， the level of land ecological security increased from a critical safety level to a relatively safe level， with factors such as natural population growth rate， pesticide consumption per unit of arable land， per capita park green space area， and the proportion of tertiary industry output being important driving forces for the indexs increase；the subsystem with the highest weight was the response subsystem， and the single indicator with the highest weight was the per capita park green space area； the indicator with the highest frequency of occurrence among obstacle factors was the harmless treatment rate of household waste；according to the prediction results of the grey system GM（1，1） model， the land ecological security level in Luoyang City would reach the safety level in 2023.

Key words： land ecological security index； DPSIR model； grey system GM（1，1） model； obstacle degree model （ODM）； Luoyang City， Henan Province

在中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會(huì)上，習(xí)近平總書記明確指出要加強(qiáng)土壤污染源頭防治，基本消除城市惡臭水體，開展新污染物治理，全面實(shí)行排污許可制等規(guī)劃方向，表明國家對(duì)土地生態(tài)安全的重視。土地既是人類生存活動(dòng)與社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類棲居的基地和吃穿的基本來源，人類所有的政治、經(jīng)濟(jì)、文化活動(dòng)的核心都依賴土地資源。土地生態(tài)安全的概念源自生態(tài)安全^［1］，生態(tài)安全含義包括生態(tài)系統(tǒng)自身的安全狀況及生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于人類安全的影響^［2］。土地生態(tài)安全的概念被定義為在一定時(shí)空范圍內(nèi)，土地生態(tài)系統(tǒng)的功能性與結(jié)構(gòu)性同時(shí)維持穩(wěn)定，滿足人類生存與發(fā)展所必需的資源供應(yīng)與生態(tài)供給的能力^［3］。土地生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)安全問題中重要的一環(huán)，其好壞關(guān)系著區(qū)域生態(tài)安全狀況并對(duì)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程造成影響^［4］。對(duì)于礦業(yè)發(fā)達(dá)的洛陽市來說，保障土地生態(tài)安全不僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件，更是維護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)安全屏障的重要前提。

目前，國內(nèi)研究者選取的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型中，最常見的就是PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型和DPSIR（驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)）模型^［5］，此外還有PSR-NES耦合模型^［6］、多維連接云模型^［7］和熵權(quán)物元模型^［8］等。在評(píng)價(jià)方法上，熵權(quán)法和基于熵權(quán)法改進(jìn)的TOPSIS法是適用于多方案、多對(duì)象的對(duì)比研究和決策分析的常見決策方法^［9］。此外，劉夢(mèng)柔^［10］采用CRITIC賦權(quán)法及改進(jìn)的灰靶模型對(duì)2010—2018年禮泉縣的土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。在預(yù)測(cè)模型中，主要用于土地生態(tài)安全預(yù)測(cè)的有灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型^［11］、無偏GM（1，1）模型^［12］、CA-Markov模型^［13］和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型^［14］等。從研究區(qū)來看，洛陽市的地形復(fù)雜，山川丘陵交錯(cuò)，土地利用形式多樣，糧食產(chǎn)量也逐年增多，因此研究土地生態(tài)安全就顯得尤為重要。從研究時(shí)間來看，針對(duì)洛陽市的土地生態(tài)安全研究年份久遠(yuǎn)，需要最新的研究來為未來規(guī)劃提供理論支撐。從研究方法看，本研究采用的2種研究方法都比較成熟，能更科學(xué)準(zhǔn)確地對(duì)洛陽市土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)。

本研究以洛陽市為研究區(qū)，運(yùn)用DPSIR模型和熵權(quán)法評(píng)估2010—2020年洛陽市的土地生態(tài)安全狀況，并借助障礙度（ODM）模型來識(shí)別影響該區(qū)域土地生態(tài)安全的主要障礙因子，為了科學(xué)合理地預(yù)測(cè)洛陽市土地生態(tài)安全狀況，選取灰色預(yù)測(cè)模型體系中的GM（1，1）模型來預(yù)測(cè)洛陽市2021—2023年土地生態(tài)安全情況，以期為規(guī)劃和推進(jìn)洛陽市生態(tài)文明建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

洛陽市是華夏文明的發(fā)祥地之一，絲綢之路的東方起點(diǎn)。洛陽市地處東經(jīng)112°16′—112°37′，北緯34°32′—34°45′，全市面積為15 230 km²，氣候類型屬于暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，季風(fēng)環(huán)流明顯，四季分明^［15］。洛陽市古樹名木繁多，有大量國家級(jí)保護(hù)動(dòng)物棲息于此。同時(shí)，洛陽市地形復(fù)雜多變，糧食產(chǎn)量豐富，隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，土地開發(fā)利用也越來越大，因此，洛陽市土地生態(tài)安全具有重要的研究?jī)r(jià)值。

1.2 數(shù)據(jù)來源

結(jié)合洛陽市實(shí)際情況和數(shù)據(jù)的可獲得性，本研究選取24個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)洛陽市的土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)來源于2010—2021年《洛陽統(tǒng)計(jì)年鑒》《洛陽年鑒》《中國城市年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《河南年鑒》和國土調(diào)查成果共享應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。

2 研究方法

2.1 DPSIR模型

由歐洲環(huán)境署（EEA）提出的PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型經(jīng)過不斷修改形成DSR（驅(qū)動(dòng)力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型，再由DSR模型最終演變成更準(zhǔn)確全面的DPSIR（驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)）模型，最終DPSIR模型于1998年由歐洲環(huán)境署（EEA）提出^［16］。在DPSIR模型中，驅(qū)動(dòng)力是生態(tài)城市建設(shè)的動(dòng)態(tài)因素；壓力是人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境安全的直接影響；狀態(tài)是上述壓力下的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)，即生態(tài)建設(shè)水平；影響是在某一制度下的生態(tài)建設(shè)要求及其影響；響應(yīng)是在生態(tài)建設(shè)中所采取的有效措施和政策^［17］。DPSIR模型揭示了人類社會(huì)活動(dòng)與自然環(huán)境之間的因果關(guān)系，為環(huán)境、資源和人類活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展研究及其評(píng)價(jià)提供了一個(gè)基本框架，其結(jié)構(gòu)完整且具有邏輯，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性^［18］。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

本研究運(yùn)用DPSIR模型，在參考相關(guān)研究成果^［19-21］的基礎(chǔ)上，結(jié)合洛陽市實(shí)際情況，按照選取指標(biāo)的全面性、科學(xué)性、可得性、動(dòng)態(tài)性和區(qū)域性原則，構(gòu)建了洛陽市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，可以用熵值來判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度。指標(biāo)的熵值越大，代表該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響（權(quán)重）越大；指標(biāo)的熵值越小，代表該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響（權(quán)重）越小。

2.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，為了消除不同指標(biāo)間不同量綱的影響，達(dá)到不同單位的指標(biāo)間可進(jìn)行評(píng)價(jià)的目的，對(duì)于趨向性不同的指標(biāo)有不同的公式^［22］，如下所示。

式中，y_ij代表第i年第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)原始值；y′_ij代表第i年第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；y_ijmax代表第i年第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值；y_ijmin代表第i年第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小值。

2.3.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

當(dāng)F_ij=0時(shí)，令F_ijln（F_ij）=0

第三步：D_j=1-H_j（5）

式中，F(xiàn)_ij代表第i年第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值在總標(biāo)準(zhǔn)化值中的比重；H_j代表第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值；D_j代表第j項(xiàng)指標(biāo)的冗余度；W_j代表第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

2.3.3 土地生態(tài)安全指數(shù)評(píng)估

式中，Y_ij代表第i年第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；W_j代表該指標(biāo)的權(quán)重；U_i代表土地生態(tài)安全子系統(tǒng)指數(shù)；U_總為土地生態(tài)安全指數(shù)，范圍為0～1，土地生態(tài)安全指數(shù)越接近1，代表該區(qū)域土地生態(tài)安全程度越高。

2.3.4 土地生態(tài)安全等級(jí) 結(jié)合洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)，參照文獻(xiàn)^［22］，將研究區(qū)土地生態(tài)安全劃分為Ⅰ（不安全）、Ⅱ（較不安全）、Ⅲ（臨界安全）、Ⅳ（較安全）、Ⅴ（安全）5個(gè)生態(tài)安全等級(jí)（表2）。

2.4 障礙度（ODM）模型

障礙度模型用來為后續(xù)分析找出主要障礙因子，反映評(píng)價(jià)對(duì)象各相關(guān)指標(biāo)因素影響力的大小^［23］。

式中，Z_j為第j個(gè)指標(biāo)的障礙度；Y_ij為單個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；W_j為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。Z_j越大，表明該指標(biāo)對(duì)土地生態(tài)安全的影響越大。

2.5 土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型主要適用于數(shù)量少、無明顯規(guī)律性的樣本，該模型短期預(yù)測(cè)效果好。因此本研究采用灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型來預(yù)測(cè)2021—2023年洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)，該模型精度檢驗(yàn)采用后驗(yàn)差檢驗(yàn)，通過后驗(yàn)差比值和小誤差概率來判定模型的預(yù)測(cè)精度是否合格^［24］。

在建立GM（1，1）模型后，由微分方程可得灰色預(yù)測(cè)的離散時(shí)間響應(yīng)函數(shù)，計(jì)算公式如下。

式中，X^（1）（k+1）為累加預(yù)測(cè)值；X^（0）（1）為原始數(shù)列；a為發(fā)展灰數(shù)；b為灰色作用量；n為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；e為無理常數(shù)。

后驗(yàn)差檢驗(yàn)：

式中，S₁為原始序列X^（0）的標(biāo)準(zhǔn)差；S₂為殘差序列Δ^（0）的標(biāo)準(zhǔn)差；C為方差比；P為小殘差概率； n為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。C用于模型精度等級(jí)檢驗(yàn)，該值越小越好，C≤0.35，則模型精度等級(jí)優(yōu)。P越大越好，P>0.95說明模型精度等級(jí)優(yōu)。具體劃分如表3所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)分析

由表4可知，2010—2020年洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。2010—2017年波動(dòng)幅度較小，2018年土地生態(tài)安全指數(shù)大幅增加，從0.480 5增加至0.602 7，從Ⅲ級(jí)（臨界安全）變?yōu)棰艏?jí)（較安全），主要原因是驅(qū)動(dòng)力、壓力和響應(yīng)3個(gè)變量的綜合動(dòng)態(tài)升高，表明在人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的推動(dòng)下，壓力變量和響應(yīng)變量造成的土地生態(tài)安全指數(shù)變化明顯。

3.2 洛陽市土地生態(tài)安全各子系統(tǒng)指數(shù)變化分析

采用熵權(quán)法計(jì)算驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)5個(gè)子系統(tǒng)的權(quán)重，分別為0.158、0.178、0.187、0.195、0.282。結(jié)果表明，響應(yīng)子系統(tǒng)對(duì)洛陽市土地生態(tài)安全的影響最大，驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)的影響最小。根據(jù)DPSIR模型得到2010—2020年洛陽市各子系統(tǒng)生態(tài)安全指數(shù)變化（圖1）。

由圖1可知，驅(qū)動(dòng)力指數(shù)呈先上升后下降再上升趨勢(shì)，2017年達(dá)到谷底（0.050）后逐步回升，2020年達(dá)到最大值（0.118）；壓力指數(shù)呈先下降后上升趨勢(shì)，2016年達(dá)到谷底（0.027）后逐步回升，2020年達(dá)到最大值（0.134）；狀態(tài)指數(shù)為0.085～0.143；影響指數(shù)呈先上升后下降再上升趨勢(shì)，2014年達(dá)到谷底（0.059）后逐步回升；響應(yīng)指數(shù)呈先下降后上升趨勢(shì)，2011年達(dá)到谷底（0.015），2013年小幅度下降后呈上升趨勢(shì)，響應(yīng)指數(shù)明顯高于其他子系統(tǒng)。綜合來看，2016年前，5個(gè)子系統(tǒng)之間相互調(diào)和，導(dǎo)致指數(shù)變化較小，2016年后，5個(gè)子系統(tǒng)的主趨勢(shì)基本都維持上升狀態(tài)，因而土地生態(tài)安全指數(shù)呈明顯上升趨勢(shì)。

3.2.1 驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng) 由圖2可知，2010—2020年城鎮(zhèn)化率指數(shù)由2010年的最高點(diǎn)下降至2020年的最低點(diǎn)，呈均勻下降趨勢(shì)；GDP增長(zhǎng)率指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)；人均GDP指數(shù)呈均勻上升趨勢(shì)；人口自然增長(zhǎng)率指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，2016年達(dá)到谷底后快速上升。

2014—2017年GDP增長(zhǎng)率指數(shù)和人口自然增長(zhǎng)率指數(shù)的下降導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力指數(shù)在此期間有所回落。而2017年后由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度減緩和出生率的降低，GDP增長(zhǎng)率及人口自然增長(zhǎng)率降低（即GDP增長(zhǎng)率指數(shù)及人口自然增長(zhǎng)率指數(shù)上升），因此驅(qū)動(dòng)力指數(shù)在此期間不斷上漲?？傮w來看，GDP增長(zhǎng)率和人口自然增長(zhǎng)率是驅(qū)動(dòng)力指數(shù)上升的主要原因。

3.2.2 壓力子系統(tǒng) 由圖3可知，人口密度指數(shù)呈下降趨勢(shì)，由2010年的最高點(diǎn)下降至2020年的最低點(diǎn)；單位耕地農(nóng)膜消耗指數(shù)與單位耕地化肥消耗指數(shù)在2016年同時(shí)達(dá)到最小值，2016年后回升；單位耕地農(nóng)藥消耗指數(shù)呈先下降后上升趨勢(shì)，2015年達(dá)到谷底后逐年上升；單位GDP能耗降低率指數(shù)波動(dòng)幅度較小?？傮w來看，單位耕地農(nóng)藥消耗和單位耕地農(nóng)膜消耗是影響壓力指數(shù)變化的重要指標(biāo)，2016—2020年單位耕地農(nóng)藥消耗從10.815 kg/hm²下降至8.863 kg/hm²，單位耕地農(nóng)膜消耗量從12.449 kg/hm²下降至10.667 kg/hm²。2016年壓力指數(shù)達(dá)到最小值，可能是由于2016年單位耕地化肥消耗和單位耕地農(nóng)膜消耗處于11年來最大值，單位耕地農(nóng)藥消耗處于最大值附近，而這3個(gè)指標(biāo)與土地生態(tài)安全指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，因此2016年壓力指數(shù)最小。

3.2.3 狀態(tài)子系統(tǒng) 由圖4可知，年均降水量指數(shù)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，波動(dòng)幅度較小，2011年達(dá)到最高值，2013年降至最低值；年均氣溫指數(shù)、建成區(qū)綠化覆蓋率指數(shù)呈上升趨勢(shì)；人均耕地面積指數(shù)呈下降趨勢(shì)；土地經(jīng)濟(jì)密度指數(shù)、土地利用率指數(shù)呈平緩上升趨勢(shì)。狀態(tài)指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，是各指標(biāo)統(tǒng)一作用的結(jié)果，各指標(biāo)與狀態(tài)指數(shù)間沒有明顯的關(guān)聯(lián)性，因而無法選出具有主要作用的某一指標(biāo)。

3.2.4 影響子系統(tǒng) 由圖5可知，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重指數(shù)呈下降趨勢(shì)；第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重指數(shù)呈上升趨勢(shì)；農(nóng)民人均可支配收入指數(shù)呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)；人均糧食產(chǎn)量指數(shù)總體不變。2012—2014年第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重和人均糧食產(chǎn)量是推動(dòng)影響指數(shù)大幅下降的主要因素，2014年后影響指數(shù)總體上升則是由第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重和農(nóng)民人均可支配收入主導(dǎo)，期間波動(dòng)由人均糧食產(chǎn)量影響。

3.2.5 響應(yīng)子系統(tǒng) 由圖6可知，污水處理廠集中處理率指數(shù)總體不變；第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重指數(shù)呈上升趨勢(shì)；節(jié)能環(huán)保支出占GDP的比重指數(shù)呈上升趨勢(shì)，2016年后逐步上升；生活垃圾無害化處理率指數(shù)呈先下降后上升趨勢(shì)，2011—2014年較低，2014年后快速上升至最高值并維持不變，可能是由于2017—2020年生活垃圾無害化處理率均達(dá)100%，因此指數(shù)在此期間維持不變；人均公園綠地面積指數(shù)呈上升趨勢(shì)。除污水處理廠集中處理率指數(shù)外，其他指標(biāo)均為推動(dòng)響應(yīng)指數(shù)在2013—2020年持續(xù)上升的因素，促進(jìn)洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)和等級(jí)的上升。

3.3 洛陽市土地生態(tài)安全障礙因子分析

研究土地生態(tài)安全的目的在于找到制約土地生態(tài)安全的影響因素，從而制定具有針對(duì)性的發(fā)展政策。本研究將24個(gè)指標(biāo)因子進(jìn)行障礙度分析，得出每年障礙度排名前三的指標(biāo)，將其作為影響研究區(qū)土地生態(tài)安全的主要障礙因子進(jìn)行分析。

由表5可知，土地生態(tài)安全障礙因素的頻次大小依次為R₂（7次）>S₄、P₁、R₄（5次）>I₄（4次）>I₃（3次），表明生活垃圾無害化處理率、人均耕地面積、人口密度、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重6項(xiàng)指標(biāo)是影響洛陽市土地生態(tài)安全的主導(dǎo)障礙因素。從時(shí)間上看，將研究時(shí)段分為兩個(gè)階段進(jìn)行分析：①2010—2014年，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、人均耕地面積和人口密度指標(biāo)對(duì)洛陽市土地生態(tài)安全影響較大。該階段主要發(fā)展第一二產(chǎn)業(yè)，但第二產(chǎn)業(yè)對(duì)土地生態(tài)安全的影響小于第一產(chǎn)業(yè)。人均耕地面積、人口密度均與人口有較大的關(guān)聯(lián)，該時(shí)間段人口增長(zhǎng)較快，但耕地實(shí)際面積變化不大，因此，人口的增長(zhǎng)是該時(shí)間段制約土地生態(tài)安全的主要影響因素。②2015—2020年，生活垃圾無害化處理率、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重和第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重指標(biāo)對(duì)洛陽市土地生態(tài)安全影響較大。該階段大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，科技創(chuàng)新為GDP帶來的提升要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的第一產(chǎn)業(yè)，因此，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的增加和第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的降低有助于提高土地生態(tài)安全。生活垃圾作為影響土地生態(tài)系統(tǒng)的主要因素，其無害化處理率對(duì)于土地生態(tài)安全來說尤為重要。

建成區(qū)綠化覆蓋率、節(jié)能環(huán)保支出占GDP比重、人均公園綠地面積和單位耕地農(nóng)藥消耗4個(gè)指標(biāo)僅出現(xiàn)1次，分別出現(xiàn)在2014年、2019年、2020年、2020年。在2020年，人均公園綠地面積和單位耕地農(nóng)藥消耗首次出現(xiàn)在表中。近年來政府開始重視公園綠地的開發(fā)與建設(shè)，以減少過度開發(fā)與利用土地資源所帶來的危害。農(nóng)藥的消耗量對(duì)于土地生態(tài)系統(tǒng)來說至關(guān)重要，農(nóng)藥作為人工合成的產(chǎn)物，對(duì)土地生態(tài)有一定的危害，因此，單位耕地農(nóng)藥消耗的降低進(jìn)一步促進(jìn)洛陽市土地生態(tài)安全的提升。

3.4 洛陽市土地生態(tài)安全預(yù)測(cè)

為了驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)精度，以2010—2020年洛陽市土地生態(tài)安全總值為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，得出[C=0.39]，[P=0.91]。該模型預(yù)測(cè)精度合格，數(shù)據(jù)光滑檢驗(yàn)也符合標(biāo)準(zhǔn)，因此可以采用該模型進(jìn)行預(yù)測(cè)（表6）。從預(yù)測(cè)結(jié)果來看，2021—2023年洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)平穩(wěn)增長(zhǎng)，擬合值由0.739 9上升至0.864 3，土地生態(tài)安全等級(jí)在2023年達(dá)到安全等級(jí)。

4 討論

本研究采用DPSIR模型構(gòu)建指標(biāo)體系，對(duì)洛陽市進(jìn)行土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)，在了解研究時(shí)段內(nèi)洛陽市整體土地生態(tài)安全變化狀況的同時(shí)，得出影響土地生態(tài)安全的主要障礙因子，如生活垃圾無害化處理率、人均耕地面積、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、人口密度等。李玲^［25］對(duì)河南省的土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，認(rèn)為洛陽市應(yīng)控制人口增長(zhǎng)、調(diào)整城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)布局、控制農(nóng)藥化肥使用量和優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)等，其結(jié)論中關(guān)于人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和農(nóng)藥化肥使用量等相關(guān)指標(biāo)的判定與本研究基本一致，但其未選取公園綠地的相關(guān)指標(biāo)，本研究的公園綠地相關(guān)指標(biāo)同樣被認(rèn)定為障礙因素。韋宇嬋等^［26］對(duì)河南省土地生態(tài)安全警情時(shí)空演變進(jìn)行分析，得出2010年和2016年洛陽市預(yù)警等級(jí)均為Ⅲ級(jí)，障礙因子集中在第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、化肥使用量及環(huán)保治理投資占GDP比重，與本研究的結(jié)果基本一致。但在研究時(shí)間的選取上，李玲^［25］選取的研究年份為2006年、2008年和2011年，韋宇嬋等^［26］選取的研究年份為2005年、2010年、2016年，數(shù)據(jù)較少且年份久遠(yuǎn)，無法明確看出趨勢(shì)。因此，本研究通過分析2010—2020年各指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，與土地生態(tài)安全相關(guān)的因素集中在人口、科學(xué)技術(shù)發(fā)展和土地污染上，因此，從這三方面著手進(jìn)行規(guī)劃，將會(huì)有效地提高洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)，從而提高生態(tài)安全等級(jí)。

在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)做到科學(xué)使用農(nóng)藥、化肥及塑料薄膜，加強(qiáng)耕地保護(hù)；在推進(jìn)城市化發(fā)展進(jìn)程中，加強(qiáng)環(huán)保教育宣傳，提高國民素養(yǎng)；嚴(yán)格執(zhí)行生活垃圾及污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，從土地污染源頭下手，加強(qiáng)土地生態(tài)保護(hù)；加大對(duì)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將第三產(chǎn)業(yè)作為發(fā)展經(jīng)濟(jì)的核心方向，增大節(jié)能環(huán)保支出在生產(chǎn)總值中的占比，保障土地生態(tài)系統(tǒng)良好發(fā)展?？傮w評(píng)價(jià)結(jié)果具有科學(xué)性和有效性，可為研究區(qū)人地資源協(xié)調(diào)發(fā)展、土地資源管理和可持續(xù)發(fā)展等提供科學(xué)支撐。

本研究的不足之處在于缺少與土壤相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，未考慮突變因素對(duì)土地生態(tài)安全造成的影響，這些對(duì)最終結(jié)果會(huì)有一定的影響。在未來的研究中期望有更多與土壤狀況相關(guān)的專業(yè)數(shù)據(jù)被公布，有更多指標(biāo)加入土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系，為土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)提供更全面的數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié)論

本研究通過DPSIR模型對(duì)洛陽市2010—2020年相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過障礙度模型（ODM）和灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型進(jìn)行障礙因子的識(shí)別和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，2010—2020年洛陽市土地生態(tài)安全指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，與該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)等政策實(shí)施密切相關(guān)。2010—2017年波動(dòng)幅度較小，2018年土地生態(tài)安全指數(shù)大幅增加，從0.480 5增加至0.602 7。到2020年，土地生態(tài)安全等級(jí)從臨界安全等級(jí)上升至較安全等級(jí)，其中人口自然增長(zhǎng)率、單位耕地農(nóng)藥消耗、人均公園綠地面積、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重等指標(biāo)因素是指數(shù)上漲的重要?jiǎng)恿?。從灰色系統(tǒng)GM（1，1）模型的預(yù)測(cè)結(jié)果來看，隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷推進(jìn)和生態(tài)文明建設(shè)的大力加強(qiáng)，土地生態(tài)環(huán)境朝著良性循環(huán)發(fā)展，洛陽市土地生態(tài)安全等級(jí)將在2023年上升至安全等級(jí)。

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收稿日期：2023-02-14

基金項(xiàng)目：河南省科學(xué)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目（112102110027）

作者簡(jiǎn)介：張 瑤（1999-），女，河南新鄉(xiāng)人，碩士，主要從事風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)研究，（電話）18224566213（電子信箱）634255448@qq.com；通信作者，王鵬飛（1964-），教授，博士，主要從事風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)研究，（電子信箱）188792041@qq.com。