土地生态安全的现状与对策

土地生态安全的现状与对策

一、土地生态安全评价及区划研究现状土地资源与人类的生存和发展密切相关，是人类生存的基础。人类与土地的关系是整个人类社会经济发展过程中最基本的生产关系。随着人口急剧增长以及工业化、城市化的快速发展,人类对土地的需求大幅增加,土地的经济价值得到了充分体现。与此同时,一些不合理的土地利用方式导致土地覆被变化加快,产生了诸如森林破坏、生物多样性减少、水土流失,土地沙化和荒漠化、非农用地快速增加等问题,影响和制约着人类的生存与发展,使人地关系矛盾极为突出。在此背景下,土地资源作为人类生存与发展最基本的资源环境基础越来越为人们所认同,土地生态安全问题受到国内的普遍关注。土地资源生态安全的评价以及土地生态安全区划工作,能深度剖析土地资源开发利用的状况,为我国各级政府部门的土地利用规划编制工作提供科学依据。中国现有的土地利用规划编制体系包括5个等级:国家级、省(自治区、直辖市)级、市(区)级、县(市、区)级、乡(镇)级。由于中国土地利用规划编制工作是自上而下开展的,以往的土地利用规划编制工作主要在国家级、省级、市级、县级4个层面开展。已有土地生态安全评价及其区划研究以大区域尺度为研究对象,主要侧重于国家级、省级、市级、县级这4个层面。乡镇土地利用规划编制是我国5级土地利用规划编制体系中最基层部分,编制工作刚刚起步。到目前为止,乡镇土地生态安全评价及区划方面的研究较少。本研究借鉴已有土地生态安全评价及区划方法的研究成果,构建乡镇土地生态安全评价及区划方法,为乡镇土地利用规划编制提供依据。二、国内生态安全研究生态安全的研究源于20世纪80年代末期,1989年国际应用系统分析研究所(IASA)认为,生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态,包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全,组成一个复合人工生态安全系统。国内对生态安全的研究始于20世纪末期,其背景是我国生态环境恶化,生态赤字膨胀,自然灾害加剧以及我国西部大开发进程中面临生态环境保护和建设的问题。通过分析过去10年的文献,生态安全的概念基本达成共识,它被界定为国家或地区的生态环境资源状况能持续满足社会经济发展需要,社会经济发展不受或少受来自于资源和生态环境的制约与威胁的状态。这一界定大致包括两个方面的内涵:一是生态安全包含生态系统自身的安全(自身结构不受破坏);二是生态系统对于人类生存发展的安全(生态系统的功能不受损害的前提下,其提供的服务能满足人类的生存和发展需要)。土地生态安全的概念是基于生态安全的概念提出的。一般而言,土地生态安全是指一定时空范围内,通过对土地资源的合理利用和管理,使土地生态系统能够保持自身结构与功能不受威胁或少受威胁的健康、平衡的状态,并能够为保障人类社会经济可持续发展提供稳定、均衡、充裕的自然资源,从而维持土地自然以及社会经济复合体长期协调发展的状态。三、农村地区的生态安全结构评价方法和系统(一)评价指标体系的建立依据土地生态安全的概念,乡镇土地生态安全评价指标的选择不仅要考虑土地的自然生态安全状态,更要反映出对土地对经济、社会潜在的影响。综合国内已有生态安全评价的相关研究成果,迄今没有形成统一的指标体系,以往各项研究建立的指标体系的共性在于:从土地自然安全、土地经济安全、土地社会安全三个方面构建指标体系,这与土地生态安全概念基本吻合。但存在的问题是:在以往的研究中,土地经济安全、土地社会安全指标界限并不十分清晰,如城镇化水平在有的研究中属经济安全指标,而在有的研究中属社会安全指标。有鉴于此,本研究将土地经济安全、土地社会安全指标进行归并,形成土地人文安全指标。本研究在构建评价指标时尽可能使指标间相互补充,上下层次分明,保证指标值具有纵向、横向可比性,选用相对指标(如人均指标、百分率指标)。遵循以上原则,本研究从土地自然安全系统、土地人文安全系统两方面建立乡镇土地生态环境安全评价指标体系(见表1)。该指标体系由目标层(A)、准则层(B)和指标层(C)组成。目标层(A)以乡镇土地生态安全评价指数为目标,用以综合表征土地生态环境安全态势;准则层(B)分为土地自然安全系统、土地人文安全系统,指标层(C)为整个指标体系最基本的层面。(二)评价方法比较土地生态安全评价方法主要有“基准值—实测值”比较法、BP神经网络方法、GIS评价方法、灰色模糊评价法]、主成分分析法等。在这些方法中,“基准值—实测值”比较法是一种普适性较强的土地生态安全评价方法。本研究借鉴“基准值—实测值”比较法对乡镇土地生态安全进行评价,其具体方法及步骤如下:(1)人文特征差别基准值需结合中国乡镇的实际情况来确定,由于中国有4万多个乡镇,不同乡镇的自然综合体特征以及人文特征差别较大,难以为中国4万多乡镇确定统一的基准值。为此,在中国三级区划中,对于乡镇土地生态安全的评价,其基准值最好取比乡镇高1～2级行政单元(如县级、省级)的平均值较为合适,因为这样能保证基准值与乡镇自身的自然综合体特征以及人文特征保持一致。(2)对应指标安全度设xij为第i个乡镇第j项指标的实际值,xsij为对应评价指标的基准值,Pij为对应指标的安全度,0≤Pij≤1,则:①对于正相关性指标:当xij≥xsij,则Pij=1;当xij<xsij,则Pij=xij/xsij;②对于负相关性指标:当xij≤xsij,则Pij=1;当xij>xsij,则Pij=xsij/xij。(3)计算指标权重科学确定各指标权重对生态安全评价至关重要,确定指标权重的主要方法有:层次分析法(AHP)、特尔菲法(Delphi)、主成分分析法(PCA)、因子分析法(FA)以及熵权系数法。在这些方法中,层次分析法(AHP)和特尔菲法(Delphi)确定指标权重时具有较大的主观性,主成分分析法(PCA)、因子分析法(FA)在确定权重时计算方法复杂,计算量较大。采用熵权系数法计算各指标的权重在保证科学性的同时能大大减少计算量。因此,本研究选择熵权系数法来确定指标的权重。其原理是:对某一项指标而言,评价指标值间的差距越大,说明指标在综合评价中所起的作用越大,如果差异为零,表明该指标在综合评价中不起作用。根据各项指标的差异程度,可客观地计算出各项指标的权重,为多指标综合评价提供依据。其步骤和方法如下:对评价指标进行综合标准化,公式:pij=xijn∑i=1xijpij=xij∑i=1nxij式中:pij为第i个乡镇第j项指标标准化后所得值;xij是对应指标的原始数据;i=1,2,3…,n。②计算第i个乡镇第j项指标的熵值eij=-kn∑i=1pijlnpijeij=−k∑i=1npijlnpij,令k=1lnnk=1lnn,则0≤ei≤1;③计算第i个乡镇第j项指标的差异性系数gij=1-eij;④计算第i个乡镇第j项标的权重Wij=gijn∑i=1gijWij=gij∑i=1ngij。按照以上步骤和方法,结合乡镇的具体数据能计算出乡镇土地生态安全评价各项指标的权重。(4)评价指标和评价标准在土地生态环境安全评价指标体系中,每一项指标都可从不同侧面反映土地生态环境安全状况,为了全面反映土地资源生态环境系统的总体安全状况,可以采用综合指数加权法来计算乡镇的土地生态安全程度,其计算公式如下:单项指标的安全指数:Iij=Wijpij土地综合利用安全指数:Ι=n∑i=1WijpijIij为第i个乡镇第j项指标的安全度指数;Wij为对应指标的权重;Pij为对应指标的安全度。I为所有指标土地综合利用安全指数。综合评价指数越大,表示土地生态安全程度越高。根据以往研究的经验,本研究确定5级评价标准(见表2):a.评价指数I≥0.9时,乡镇土地生态安全为安全级;b.评价指数0.8≤I<0.9时,乡镇土地生态安全为较安全级;c.评价指数0.6≤I<0.8时,乡镇土地生态安全为敏感级;d.评价指数0.4≤I<0.6时,乡镇土地生态安全为风险级,评价指数I<0.4时,乡镇土地生态安全为恶化级。(二)市级土地的生态安全分类1.区分的目乡镇土地生态安全区划是为了揭示土地生态安全状况的区域分异特征和规律,以便因地制宜地进行生态治理以及为乡镇土地利用规划编制提供依据。2.区分原则(1)土地生态安全的稳定性在乡镇土地生态安全区划时,必须注意乡镇内部各村庄的土地生态安全特征的相对一致性。在突出乡镇内部各村庄相似性的基础上,力求抓住乡镇之间的差异性,使各乡镇的特点鲜明,从而为乡镇土地利用规划提供依据。(2)乡镇级行政区划为方便各乡镇土地利用规划的制定,在区划时尽可能保持乡镇级行政区划的完整性,不打破乡镇级行政界限。虽然这样可能会在一定程度上降低区划的准确性,但却增加了区划的可操作性和应用性。(3)乡镇土地区划如果某一乡镇生态安全评价的指标基准值为该乡镇所在省级层面的平均值,那么在开展乡镇土地区划时,应从省级层面开展,即对全省所有乡镇进行区划。3.土地人文生态安全指数的划分依据土地生态安全评价结果对乡镇土地生态安全格局进行区划。包括大类划分和亚类划分。大类依据表2中乡镇土地生态安全综合指数划分为5类:恶化级、风险级、敏感级、较安全级以及安全级。亚类依据乡镇土地自然生态安全指数In(n代表Nature)以及土地人文生态安全指数Ih(h代表Human)的大小进行划分。a.对于安全级以及较安全级两大类来说,当In=Ih(大致相等)时,视为自然生态、人文生态系统效益均衡发展类(记为NH—);当In>Ih时,视为自然生态系统效益突出类(记为H—);当In<Ih时,视为人文生态系统效益突出类(记为H—)。b.对于敏感级、风险级、恶化级3大类来说,当In=Ih(大致相等)时,视为自然生态、人文生态系统均脆弱诱发敏感、风险、恶化类(记为NH—);当In>Ih时,视为人文生态系统脆弱诱发敏感、风险、恶化类(记为H—);当In<Ih时,视为自然生态系统脆弱诱发敏感、风险、恶化类(记为N—);整个区划的技术路线参见图1。四、土地利用安全评价为验证乡镇土地生态安全评价方法的可操作性,本研究选择云南省禄劝县的乡镇进行生态安全评价。由于受数据获取的限制,本研究选择了2006年一些代表性强的指标对禄劝县乡镇进行土地生态安全评价,这些指标包括:25度以上坡耕地占耕地面积比重、年均降水量、人均林地面积、人口密度、农民人均纯收入、人均耕地面积、人均粮食产量、人口城镇化率、人均农林牧副渔产值以及人均工业总产值共10个指标。所有指标的基准值为2006年云南省平均值(见表3)。采用表3的基准值与各指标的实际值进行比较并计算各指标的安全度计算,其结果见表4。采用熵权系数法计算各指标的权重(见表5)。将各指标的生态安全度与其权重结合计算出各乡镇综合土地利用安全指数(见表6)。将表6和表2结合对禄劝县乡镇土地生态安全格局进行大类区划(见图2),依据自然、人文生态安全度指数的大小进行亚类区划(见图3)。从图2来看,禄劝县16个乡镇的生态安全格局包括较安全级、敏感级以及风险级3个大类,不存在恶化级以及安全级两大类。在16个乡镇中,仅有屏山镇属较安全级水平,这从总体上表明禄劝县土地利用生态安全状况令人担忧。从图3来看,禄劝县16个乡镇的生态安全格局的亚类包含N—较安全级、H—敏感级以及H—风险级3种类型,这表明禄劝县各乡镇的土地自然生态安全状况均优于人文生态安全状况,这与禄劝县是国家级贫困县也基本吻合。由于禄劝县所有乡镇土地自然生态安全状况均优于人文生态安全状况,这导致亚类也仅有3类。五、本研究的思路和目标通过以上方法对禄劝县乡镇土地生态安全进行评价及区划可能存在以下不足之处:第一、在指标的选择上,一些重要的土地人文生态安全评价指标(如公路密度、人均建设用地面积等)因受收集数据的制约,未被选入指标体系,这可能导致评价结果中出现Ih值偏小的问题,进而影响亚类的划分。第二,选择云南省平均水平作为各指标的基准值,基准值可能过高(因为禄劝县是国家级贫困县)。为使评价和区划更为准确,应该采取两套方案,即分别选用