东明县涝洼地整治项目资源环境效应预警

张正峰，刘 静，周小平

（1.中国人民大学公共管理学院，北京 100872；2.上海市建设用地和土地整理事务中心，上海 200003；3.北京师范大学管理学院，北京 100875）

东明县涝洼地整治项目资源环境效应预警

张正峰1，刘 静2，周小平3

（1.中国人民大学公共管理学院，北京 100872；2.上海市建设用地和土地整理事务中心，上海 200003；3.北京师范大学管理学院，北京 100875）

研究目的：以山东省东明县涝洼地整治项目作为研究区，尝试构建土地整治资源环境效应的预警指标与模型，评估土地整治对资源环境所产生的风险。研究方法：专家咨询法，极限条件法，层次分析法，综合指数法。研究结果：（1）土地整治资源环境效应预警需将整治后的状态预警与整治的演化方向预警进行综合，按照极限条件法，两警相权其重；（2）研究区土地整治资源环境总效应在整治后的状态和整治的演化方向两方面均属于无警状态，单项效应中资源效应和环境效应的综合警情为无警，景观效应由于整治后的状态属于轻警，演化方向属于中警，则综合警情为中警。研究区在表征环境效应和景观效应的单项因子中出现了不同程度的警情。研究结论：研究区实证表明，资源环境效应预警方法可行；研究区针对出现的警情，需要从农田景观塑造和生态化沟渠道路设计等方面对规划设计方案进行优化。

土地整治；资源效应；环境效应；景观效应；预警

1 引言

土地整治在合理配置资源、增加土地效益、实现耕地总量动态平衡等方面发挥着重要作用，已成为中国土地管理工作的一项重要内容[1]。由于土地整治在中国最初的目标是增加耕地面积，所以在土地整治实践中，出现了重数量、轻生态环境建设的问题[2]。许多地方在选择土地整治项目时，事先没有考虑项目实施给区域资源环境带来的影响，对负向效应可能引发的生态风险也缺乏预警机制。在土地整治的资源环境效应理论方法研究方面，目前国内外的研究主要集中在定性分析土地整治引发的环境效应[3-4]，或采用生态系统服务价值估算法、综合指数法、能值分析法等定量地估算土地整治所引发的生态环境效应或者景观效应[5-10]。在资源环境效应预警方面，目前的研究主要集中在区域生态环境质量预警[11-12]、可持续发展预警[13]、资源开发利用预警[14-15等方面，专门针对土地整治资源环境效应开展预警研究的很少。本文以山东省东明县涝洼地土地整治项目区为研究区，构建了土地整治资源环境效应的预警指标与模型，并进行警情划分。该研究对土地整治区域的选择以及土地整治项目规划设计方案的优化具有参考作用。

2 研究区域与方法

2.1 研究区域概况

选择东明县涝洼地整治项目作为研究区域。该项目跨越小井乡和东明集镇两个行政区域，小井片区辖中乔庄、袁长营、大乔庄、西郝庄、李岗5个行政村；东明集片区辖后陈寨、张安寨、于兴屯、大井、大辛庄、李台寨、申庄、梁庄8个行政村。项目区地处黄河冲积平原，总体地势平坦，但局部地区有较大起伏，土地总面积1782.86 hm2。项目区因背临引黄干渠，受河水侧渗的缘故，形成部分地势高低不平的土地，加之农田水利配套设施不足，每逢雨季容易引起大面积积水，研究区土地利用类型见表1。

表1 研究区域土地利用类型Tab.1 Land use types in the case study area

2.2 资源环境效应预警指标体系

将土地整治的资源环境效应分成资源效应、环境效应与景观效应三类单项效应，依据研究区实际状况，构建其预警指标（表2）。

表2 研究区域土地整治资源环境效应预警指标体系Tab.2 Pre-warning indicator system for the resource-environment effects of land consolidation

2.3 资源环境效应预警模型

土地整治资源环境效应采用土地整治后状态和土地整治的演化方向来表示，其中土地整治后的状态采用整治后的指标分值代表，土地整治的演化方向采用整治前后指标分值的差值代表[16]。

式1、2中，I为效应的分值；If、Ib为效应整治后、前的得分值；n为指标的个数；Wi为第i个指标的权重值；Fif、Fib为第i个指标整治后、前的分值。

对于土地整治状态预警，通过理论分析与专家咨询，确定以整治后指标得分值60分作为警线。若If≤60即进入警戒状态，其中45＜If≤60为巨警，30＜If≤45为中警，15＜If≤30为重警，0≤If≤15为轻警。对于土地整治演化方向预警，确定以土地整治前后指标分值的差异值0作为警线，若△I＞0，则表明土地整治的资源环境效应是正向的，定义为无警；若△I≤0，则进入警戒状态，其中△I≤-30为巨警，-30＜△I≤-20为重警，-20＜△I≤-10为中警，-10＜△I≤0为轻警。土地整治资源环境效应的预警需要综合考虑两种效应的预警，并按照极限条件法，两警相权取其重。

3 结果与讨论

3.1 效应指标权重及警限

效应指标权重的确定采用了层次分析法，各指标警限是确定警情严重程度的等级分界值，研究中警限的确定主要依据了国家颁布的相关标准或者土地行业的相关标准、地方总体区域水平、专家意见和地方规划值。各指标的警限具体见表3。

表3 各指标权重及警限确定结果Tab.3 Weight and alert limit of indicators for the resource-environment effects of land consolidation

3.2 单项指标预警

本研究中所涉及的指标数据主要来源于：（1）各地类的面积、道路和沟渠等农业基础设施的建设等数据来源于《山东省东明县涝洼地整理项目规划设计方案》以及《山东省东明县涝洼地整理项目可行性研究报告》；（2）生态价值系数、不同土地利用类型的人为干扰指数来源于现有文献资料；（3）景观多样性指数、景观优势度指数等是根据土地整治项目区的现状图和规划图，利用ArcGIS将其转为栅格格式，再利用fragstats 3.3计算得出；（4）对于生物多样性状况等难以获得定量数据的指标，根据当地已经开展的土地整治项目区域的农户调研情况确定。各单项指标实际值、得分值及警度区间见表4。

由表4可以看出，土地整治对资源环境效应单项指标的影响大多是正向的，其中代表资源效应的指标在土地整治后得分值均超过60分，且演替方向均为正向，所有指标整治后状态及演化方向均为无警。有效灌溉面积比率、土地盐碱化率、农田林网面积比率、排涝排渍率、可机械化耕作面积比率整治后的得分均为100分，说明土地整治对这些要素的影响非常显著，使其状况达到了一个理想的标准，这也和目前土地整治过程中重视新增耕地量以及农业设施配套的事实是相符合的。土地整治之前，项目区域的有效耕地面积为1156.86 hm2，整治之后为1387.70 hm2，有效耕地面积比率由整治前的64.89%变为整治之后的77.84%。耕地面积的增加主要来自项目区中的盐碱地、荒草地、其他未利用地以及部分的田坎和打谷场。土地整治前，整个项目区基础设施不配套，土地整治中设计进水闸41个，布置斗渠42.62 km，农渠31.47 km，营造林带6.3 km，设计排水沟82.89 km，排水闸38座，新修田间路和生产道66.27 km，因此土地整治后项目区的有效灌溉面积比例提高了38.72%，发生盐碱化的土地全部得到改良，农田林网面积比率增加了26.36%，排涝排渍率由原来的15.25%提高到100%，灌排沟渠密度由整治前的4.64 km/km2提高到9.45 km/km2，田间道路密度由整治前的1.71 km/km2提高到6.53 km/km2。 另外，土地整治中由于进行了土地平整，扩大了田块规模，规整了田块的外形，对土地权属进行了重新调整，土地整治后，耕地集中连片程度提高，田块集中度由2.57块/户集中到1.51块/户，可机械化耕作面积比率由整治前的58.18%提高到了100%。

表征环境效应的指标共有6个，其中绿色植被覆盖率、自然灾害抵御度、土地污染率、单位面积生态系统服务价值整治后的分值均大于60分，且表现为正向演替，属于无警；生物多样性状况由于整治后分值小于60分，且出现负向演替的趋势，其警度属于中警；水域面积覆盖比率虽然在土地整治前后没有发生变化，但由于其实际值小于了下限值，得分为0，属于巨警。绿色植被包括耕地、园地、林地、草地等，项目区整治的过程伴随着耕地的增加，盐碱地和其他未利用地的减少，绿色植被覆盖率由整治前的75.70%增加到了整治后的83.97%。而由于耕地面积增加所带来的生态系统服务价值的增加抵消了由于荒草地和未利用地面积减少所带来的生态系统服务价值的减少，土地整治后，单位面积的生态系统服务价值提高了3500元/hm2·a。同时，基础设施的完善有效增强了农田自然灾害抵御能力，其抵御度由极弱提高到强。土地污染情况经过土地整治也稍有好转，耕地的平整以及灌排设施的完善能够有效阻止农业面源污染源的扩散，降低污染程度。另外，经过实地调查，土地整治后生物多样性略有减少，一方面是因为未利用地的开发、零星地类的归并使得生物生境变化甚至消失所造成的，另一方面是因为农田水利工程以及田间道路工程的建设分割了生物生境引起的。

表4 研究区域资源环境效应单项指标预警结果Tab.4 Pre-warning results of the indictors for the resource-environment effects of land consolidation

表征景观效应的指标共有9个，除景观优势度指数、景观类型破碎度、田块形状指数三项指标没有出现警情外，其他指标均出现了不同程度的警情。土地整治中由于原本面积稍大的田坎面积在减少，原本面积较小的交通运输用地和水利设施用地面积在增加，景观优势度指数由3.54减少为2.15，表明景观对其最大多样性的偏离程度在减弱。同时，土地整治中由于田块规模的扩大，田块外形的规整，也使景观类型破碎度降低，田块形状指数减小。而在整治过程中，为多增加耕地面积，许多其他地类被整治为耕地，Shannon-weaver多样性指数在减少，数值由1.24减少到0.54。同时整治前的主要景观类型为耕地，各个斑块面积较小，景观均匀程度较高，随着整治过程中零碎田块的归并，耕地斑块的面积在增大，个别斑块类型消失，景观均匀程度降低，景观均匀度指数由0.25减小为0.14。而土地整治中未利用地的开发，道路沟渠的修建也使人为干扰指数由整治前的280.92增加为296.27，景观类型相对丰富度指数由0.90减少为0.50，说明土地整治之后人为干扰程度在增强，景观的自然性状况变弱。同时人工廊道（道路、沟渠）的修建，一方面使其密度由整治前的4.12 km/km2增加到整治后的12.18 km/km2代表对景观自然性的扰动在增加；但另一方面，也使景观通达度由整治前的2.98%增加到整治后的4.27%，代表整治区域中物质和能量的流动变得更加顺畅。

3.3 单项效应与总效应预警

研究区域中单项效应和资源环境总效应的预警结果见表5。

表5 研究区资源环境效应预警结果Tab.5 Pre-warning results of the integrated resource-environment effects of land consolidation

从土地整治资源环境总效应来看，资源环境效应得分由整治前的50.40增加为整治后的71.13，从整治的状态和整治的演化方向来说，均属于无警状况，说明该项目对资源环境总的影响是良性的，且有开展的必要。

从单项效应来看，资源效应对土地整治资源环境总效应的贡献率最大，土地整治前后，其得分差值为15.62；环境效应次之，其得分差值为7.87；而景观效应分值由整治前的15.68降到了整治后的12.92，其整治后的状态属于轻警，演化方向属于中警，综合警情为中警。

衡量资源效应的三个方面均属无警状况。其中，耕地自然生产潜力改善程度最为可观，其得分从6.72提高到了15.08，增加了8.36；其次是农业生产条件，其得分从5.09增加到了10.23，增加了5.14；最后是有效耕地面积比率，其得分由10.41提高到12.52，增加了2.11。在衡量环境效应的三个方面中，生态结构综合预警结果为轻警，这主要是因为目前的土地整治工程措施对生物多样性状况产生了负向影响，且为了多增加耕地面积，将其他的一些闲散地类都整治为耕地，众多生物生境消失。而在生态稳定性和生态功能方面，均属于无警状态。在衡量景观效应的4个方面，景观的异质性和自然性预警结果为中警，运动性预警结果为重警，有序性的预警结果为无警，说明土地整治的规划设计中对景观生态的设计重视不够，需在农田景观的塑造、生态化道路和沟渠的建设等方面进行改进。

4 结论

土地整治的资源环境效应可分为资源效应、环境效应和景观效应三个方面，其效应预警的指标体系可分别从这三个方面构建。而土地整治资源环境效应预警需综合考虑土地整治后的状态和土地整治的演替方向。

研究区中土地整治对资源环境效应单项指标的影响大多是正向的，其中代表资源效应的指标均为无警状态；代表环境效应的指标中有4项指标为无警状态，1项指标为中警状态，1项指标为巨警状态；代表景观效应的指标中除景观优势度指数、景观类型破碎度、田块形状指数没有出现警情外，其他指标均出现了不同程度的警情。

从研究区域土地整治资源环境总效应来看，土地整治后的状态和土地整治资源环境演化方向均属于无警状态，说明土地整治的实施对资源环境总的影响是良性的。从单项效应来看，资源效应对土地整治资源环境总效应的贡献率最大，环境效应次之，而景观效应整治后的状态属于轻警，演化方向属于中警，综合警情为中警。这也说明东明县涝洼地整治项目的规划设计对景观生态的设计重视不够，需在农田景观的塑造、生态化道路和沟渠的建设等方面进行调整改进。

（References）：

［1］ 罗明，王军. 中国土地整治的区域差异及对策［J］ . 地理科学进展，2001，（2）：97 - 103.

［2］ 范树印，许建斌. 探索土地开发整治新路——首批国家示范区实践的经验与启示［J］ . 中国土地，2002，（8）：39 - 41.

［3］ 张正峰，赵伟. 土地整理的生态环境效应分析［J］ . 农业工程学报，2007，23（8）：281 - 285.

［4］ 蒋一军，于海英，王晓霞. 土地整理中生态环境影响评价的理论探讨［J］ . 中国软科学，2004，（10）：131 - 134

［5］ 张正峰. 土地整理中的生态服务价值损益估算［J］ . 农业工程学报，2008，24（9）：69 - 72.

［6］ 李岩，欧名豪，赵庚星. 土地整治的区域生态环境影响评价研究［J］ . 生态环境学报，2010，（2）：398 - 403.

［7］ 赵俊锐. 土地开发整治生态效益后评价的能值分析研究——以山东省淄博市窑峪流域与花林流域土地整治项目为例［J］ . 山东理工大学学报（自然科学版），2010，24（2）：24 - 30.

［8］ 王瑞玲，陈印军. 城郊农田生态环境质量预警体系研究及应用——以郑州市为例［J］ . 土壤学报，2007，44（6）：994 - 1002.

［9］ 王薇，陈为峰. 黄河三角洲土地整理生态评价研究——以山东省垦利县为例［J］ . 中国土地科学，2008，22（1）：65 - 70.

［10］ 谷晓坤，陈百明. 土地整理景观生态评价方法及应用——以江汉平原土地整理项目为例［J］ . 中国土地科学，2008，22（12）：58 - 62.

［11］ 张强，薛惠锋，张明军，等. 基于可拓分析的区域生态安全预警模型及应用——以陕西省为例［J］ . 生态学报，2010，30（16）：4277 - 4286.

［12］ 吴冠岑，牛星. 土地生态安全预警的惩罚型变权评价模型及应用——以淮安市为例［J］ . 资源科学，2010，32（5）：992 - 999.

［13］ 高凡，曹明明，李苒. 陕西省可持续发展预警分析［J］ . 西北大学学报（自然科学版），2007，37（5）：847 - 851.

［14］ 李华生，徐瑞祥，高中贵，等. 南京城市人居环境质量预警研究［J］ . 经济地理，2005，25（5）：658 - 662.

［15］ 葛向东，彭补拙，濮励杰，等. 耕地总量动态平衡的监测和预警研究［J］ . 自然资源学报，2002，17（1）：35 - 41.

［16］ 张正峰，刘静，郭战胜. 农地整治资源环境效应预警因子与模型［J］ . 中国农业资源与区划，2012，33（4）：60 - 66.

（本文责编：陈美景）

Pre-warning System for the Resource-Environment Effects of the Lowlying Land Consolidation Project in Dongming County

ZHANG Zheng-feng1, LIU Jing2, ZHOU Xiao-ping3

（1. School of Public Administration, Renmin University of China, Beijing 100872, China; 2. Centre for Shanghai Municipal Construction Land and Land Consolidation, Shanghai 200003, China; 3. School of Management, Beijing Normal University, Beijing 100875, China）

The purpose of this study is to develop a pre-warning system for the resource-environment effects of land consolidation aiming to evaluate the risks of land consolidation, using a low-lying land consolidation project in Dongming County of Shandong Province as a study case. Methods employed include Delphi method, AHP method, limit condition method and comprehensive index method. The paper found that the pre-warning of post-consolidation status and evolution direction were integrated, and the result of the pre-warning was obtained according to the limit condition of the resource-environment effects of land consolidation. Meanwhile, the integrated resource-environment effects of land consolidation were at the none level after the consolidation. The integrated warning of resource-environment effects was also at the none level in terms of both single indexes. However, the integrated warning of landscape effect was at middlelevel because the evolution direction was approaching the mid-level risk. Moreover, warnings exist at different degrees in terms of different single factors regarding the general environmental effect and landscape effect in the case study area. It is concluded that the pre-warning method of resource-environment effects is useful. The planning scheme should be optimized in the respects of farmland landscape construction and ecological ditch road design according to the predicted risks in the case study area.

land consolidation; resource effects; environment effects; landscape effects; early warning

F301.2

A

1001-8158（2013）04-0072-07

2011-07-06

2011-07-21

国家自然科学基金项目（No.51209119）；国家“985工程优势学科创新平台项目”专项经费资助。

张正峰（1975-），男，山东泰安人，博士，副教授。主要研究方向为土地利用。E-mail: zhengfengzh@sina.com