土地资源可持续利用评价指标体系的构建

土地资源可持续利用评价指标体系的构建

张家口市位于河北省西北部，位于北京、河北、天津和蒙古的交汇处。贫困人口多，区域经济相对落后。这是国家贫困地区的中心地区。同时，该地区位于生态脆弱地区，也是北京和天津的上游和上游开发区。近年来由于社会经济发展的胁迫,该区土地需求持续增大,土地利用中出现了众多问题,严重影响了该市及京津地区的生态安全和社会经济可持续发展。因此,从可持续发展的高度对张家口市的土地利用状况进行评价,对改变其脆弱的环境、改善其贫困落后的生活面貌及保护京津地区的生态安全具有重大的现实意义。1张家口市土地使用现状和问题1.1土地利用难度大,利用率相对较低据河北省国土资源厅2000年土地利用动态监测,张家口市的土地总面积为368.62万hm2,耕地和未利用地比重较大。其中,耕地面积110.8万hm2,占土地总面积的30.06%,低于全省36.3%的平均水平;未利用地面积103.71万hm2,占土地总面积的28.13%,高于全省20.8%的平均水平。由于受气候、地形、地貌等因素的影响,张家口市土地开发利用难度较大。张家口市草场资源相对丰富,2000年牧草地面积52.84万hm2,占土地总面积的14.34%,是河北省草场资源的主要分布地区之一。1.2结构变化情况通过对1990、2000年张家口市的土地利用动态监测数据进行分析,得到这2个年期的土地利用结构变化情况,具体见图1。结合对张家口市1990年和2000年的TM影像进行人机交互式目视解译后的结果可知,10年来张家口市耕地和未利用地面积减少,而林地、牧草地面积增加;增加的林地主要分布在坝缘山地及太行山北段山地,增加的未利用地主要分布在坝下间山盆地和湖淖的周围。1.3土壤侵蚀现象严重①干旱严重。该区属于典型的大陆型干旱和半干旱气候。降水量是制约粮食生产和草原畜牧业发展的主要因素。②土壤侵蚀严重。根据2000年河北省水利厅的遥感调查结果,张家口市轻度以上土壤侵蚀面积达20968.28hm2,占研究区面积的56.9%,是河北省土壤侵蚀最为严重的地区。③土地沙化严重。该区气候干旱,表土土质粉沙含量高,一遇干旱、大风天气,极易出现扬尘或风沙,严重时形成沙尘暴,已成为京津地区沙尘灾害的主要沙源之一。过度开垦和超载放牧是形成土地沙化的人为原因。2土地资源可持续利用评估体系的建立2.1评价指标体系的建立指标体系的构建是土地资源可持续利用评价的关键环节之一。笔者从实际出发,遵循系统性、科学性、可操作性、区域性、动态性原则,采用系统分析法来构建张家口市土地资源可持续利用评价指标体系。首先,依据指标体系的设置原则和土地资源可持续利用影响因素分析,参考联合国粮农组织有关土地持续利用评价的五大目标,从生产力、生产稳定性、资源保护性、经济可行性、社会可接受性等5方面列出一系列相关的评价指标,初步选定第1组评价指标体系。然后,广泛征求专家意见,决定指标的取舍,经过分析汇总形成第2组评价指标体系。再对第2组指标体系中的所有指标进行相关关系分析,剔除一部分指标,以较少的指标来反映张家口市土地利用系统状况,最后建立了张家口市土地资源可持续利用评价指标体系(表1)。张家口市土地资源可持续利用的指标体系是一个由目标层、准则层、因素层、元素层构成的递阶层次体系,其中目标层由准则层加以反映;准则层由因素层加以反映,元素层又是对因素层的解释。2.2评价方法的确定由于土地资源可持续利用评价涉及到自然、经济、社会、生态等多方面因素,各因素度量单位不一致,不能直接进行评价。因此,有必要找出一种方法,使得所有指标值都转换成可以统一评价的分值,并使各评价指标的分值均变化在0～1之间,分值趋于1为可持续性强,趋于0为可持续性弱。评价分值的关键在于各评价指标阈值的确定,笔者在国内外研究成果的基础上,结合研究区实际,对这一问题进行了探索。2.2.1土地生态系统相对稳定性土地生产力稳定性是土地利用系统健康与否的重要标志,并对区域社会经济系统健康状态有明显的指示作用,土地生产力稳定性系数是确定土地可持续利用评价指标阈值的核心指标。其计算公式如下:Csp=Cspr/Cspn式中,Csp为土地生产力稳定性系数,Cspr为土地生态系统自然生产力多年平均变异系数,Cspn为土地生态系统现实生产力多年平均变异系数。其中:Cspr=(Pr-pr)/prCspn=(Pn-pn)/pn式中,Pr为某年土地生态系统自然生产力(kg/hm2,单位下同),pr为该年土地生态系统的趋势性自然生产力,Pn为该年土地生态系统现实生产力,pn为该年土地生态系统的趋势性现实生产力。其中,两类趋势性生产力模拟采用时间序列预测模型,自然生产力采用Miami模型计算。选取河北省138个县为样本,计算其1990～2000年耕地生产力稳定性系数,并与同期农民人均纯收入进行拟合发现,两者间存在明显的对数相关关系(图2)。其中,Csp=1是土地利用系统最重要的阈值,它是土地利用系统对区域社会经济系统影响的质变点。2.2.2草地面积及草地生产力实现率耕地生产潜力实现率=耕地粮食单产单位面积粮食光温水潜力草地潜力实现率=(未退化草地面积+轻度退化草地面积×0.75+中度退化草地面积×0.53+重度退化草地面积×0.28)牧草地面积林地潜力实现率=(园地面积+有林地面积+苗圃面积+0.5×灌木林面积+0.3×疏林地面积+0.3×幼林地面积)(园地面积+林地面积+宜林荒草地面积)上述牧草地实现率中的各种退化草地面积的比率来源于不同退化草地的产草量与全部草地的产草量之比。该比值参考李博的地上生物量的下降率,取中间值,用1减去该值后得到各类草地面积产草量所占的百分比。林地生产量之比,根据经验值得到。各种草地面积系统转换指数同实际数值,若指数>1,系统转换指数均取值为1。对土地生产力稳定性系数与耕地生产潜力实现率进行拟合发现,与Csp=1相对应的耕地生产潜力实现率数值为54.35。故设定该值为耕地、林地、草地生产潜力实现率可持续性的下限值,分值为0.5。评价分值转换公式为:分值=1+[0.5/(100-54.35)]×(指标值-100)。2.2.3确定环境保护指数的阈值2.2.3.土地生产力稳定性土壤侵蚀率=ΣWi×Si/S。式中,Wi为侵蚀强度级别当量因子,以中度侵蚀强度为1;Si为上述相应侵蚀强度的面积;S为土地总面积。当量因子=某级年平均侵蚀模数/中度侵蚀年平均侵蚀模数。对土地生产力稳定性系数与土壤侵蚀率进行拟合发现,与Csp=1相对应的土壤侵蚀率数值为29.16。故设定该值为土壤侵蚀率可持续性的下限值,分值为0.5。评价分值转换公式为:分值=1-(0.5/29.16)×指标值。2.2.3.相对应的土地盐渍化比率对土地生产力稳定性系数与耕地盐渍化比率进行拟合发现,与Csp=1相对应的土地盐渍化比率数值为5.01。故设定该值为耕地盐渍化比率可持续性的下限值,分值为0.5。评价分值转换公式为:分值=1-(0.5/5.01)×指标值。2.2.3.草地覆岩价值式中,Wi为轻度、中度、重度退化草地面积的比率;Si为上述相应退化程度的面积;S为牧草地总面积。阈值按“草地生产潜力实现率”的反向指标确定,即将指标值=100-54.35=45.65作为草地退化率可持续性的下限值,分值为0.5。评价分值转换公式为:分值=1-[0.5/(100-54.35)]×指标值,如果分值<0,则为0。2.2.3.土地利用率可持续性分值阈值按土壤侵蚀率的反向指标确定,即将指标值=100-29.16=70.84作为土地利用率可持续性的下限值,分值为0.5。评价分值公式为:分值=[(1-0.5)/(100-70.84)]×(指标值-100)+1,如果分值<0,则为0。2.2.3.相对应的坡耕地比率对土地生产力稳定性系数与坡耕地比率进行拟合发现,与Csp=1相对应的坡耕地比率数值为37.97。故设定该值为坡耕地比率可持续性的下限值,分值为0.5。评价分值公式为:分值=1-(0.5/37.97)×指标值。2.2.3.6.水资源平衡指数。水资源平衡指数是指水源的总量和实际供水量设水资源平衡率指数=1为标准值,即分值为1。若指标值<1,则分值为指标值;如指标值>1,则分值为1。2.2.3.7.林地的有效利用率林地有效利用率=林地面积/(林地面积+宜林荒地面积)。分值计算同“2.2.3.4”。2.2.4确定稳定指数的阈值2.2.4.土地生态系统评价选用土地生产力稳定性指数来描述土地生产力的稳定性。如前所述,Csp=1设定为土地利用系统稳定的下限值,分值取0.5。它的含义是:当Csp≥1时,受人类活动改变的现实区域生态系统生产力稳定性等于或高于自然生态系统,区域土地生态系统处于安全状态,与之相对应的土地利用结构和利用方式处于合理利用区间;Csp值越大,土地生态系统的安全程度越高。相反,当Csp<1时,区域土地生态系统处于不安全状态,与之相对应的土地利用结构和利用方式处于不合理区间。评价分值公式为:分值=0.5×指标值;如果分值>1,则为1。2.2.4.2.自然灾害的成灾率自然灾害成灾率=成灾面积/受灾面积。确定自然灾害成灾率=0为标准值,即分值为1。评价分值公式为:分值=1-指标值。2.2.4.河北省水质状况划分参考国家环保局制定的1、2、3、4、5级水体的质量标准,将河北省的水质状况划分为1、2、3、4、5、超5类。水质状况指数=(2×1类%+1.5×2类%+1.0×3类%+0.5×4类%+0×5类、超5类%)/2。评价分值计算同实际指标值。2.2.5经济有效指标的阈值的确定2.2.5.评价分值的确定根据土地生产力稳定性系数与农民人均纯收入增长量关系(图2),将Csp=1对应的农民人均纯收入增长量转换为农民人均纯收入,将该收入水平设定为农民人均纯收入可持续性的下限值,该收入水平为河北省平均水平的85%,分值为0.5。评价分值转换公式为:分值=[(0.5-0.1)/(下限值-最低值)]×(指标值-最低值)+0.1。当下限值>指标值时,分值=[(0.9-0.5)/(最高值-下限值)]×(指标值-最高值)+0.9;当下限值<指标值时,最低(高)值是指区域(省辖市域)最低(高)值。转换公式将最低值的分值设定为0.1,最高值的分值设定为0.9。2.2.5.2.种植收入指数用种植业产投比来反映。种植业产投比=种植业产值/种植业中间消耗值。评价分值计算同“2.2.5.1”。2.2.5.3.畜牧业的收入指数用畜牧业产投比来反映。畜牧业产投比=草地畜牧业产值/草地畜牧业中间消耗值。评价分值计算同“2.2.5.1”。2.2.5.4.林业收入指数用林业产投比来反映。林业产投比=林业产值/林业中间消耗值。评价分值计算同“2.2.5.1”。2.2.6确定社会接受性指数的阈值2.2.6.均食物消耗量食物安全保证率=人均食物(粮食、草食畜肉类、水产品、果品等)产量/人均食物消费量。根据中国营养学会和国内有关学者的研究,以宽裕型的人均食物消费量400kg定为人均食物消费量标准。确定食物安全保证率=1为标准值,即分值为1。评价分值转换公式为:分值=(指标值-0.5)/0.5;如果分值>1,则为1。转换公式将保证率为50%的分值设定为0。2.2.6.确定超标率和评价分值选用村镇用地超标率和城市用地超标率来表示。其中,村镇用地超标率=(实际人均村镇用地面积-人均村镇用地的政府定额标准)/人均村镇用地的政府定额标准;城市用地超标率=(实际人均城市用地面积-人均城市用地的政府定额标准)/人均城市用地的政府定额标准。河北省不同居民点类型人均用地标准为:中等以上城市≤