龙岩市土地生态安全动态评价

冯桂英， 陈松林*

(1. 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地，福建 福州350007;2. 福建师范大学 地理科学学院，福建 福州350007)

土地是最宝贵的自然资源，是人类赖以生存与发展的物质基础. 随着城市规模的扩张、农村城镇化进程的加快以及人口的增加，人类不断地从广度和深度上开发利用土地，片面追求社会经济效益，注重土地的生产功能，而忽视了土地作为整体生态系统所具有的生态服务价值，人地矛盾日益突出，出现了土地退化、水土流失、荒漠化、温室效应、酸雨等一连串生态环境问题，有些甚至超出了自然环境自身承载力，严重影响人类的健康生活，制约社会经济的可持续发展. 因此，近年来，生态安全引起了全球广泛关注，上升到与国防安全、政治安全、经济安全等同等重要地位，成为全球性的热点问题，而土地生态安全又是国家和区域生态安全的基本组成部分，是研究土地资源可持续利用的重大前沿课题［1-3］.目前学者对土地生态安全评价的研究仍处于探索阶段，在研究方法上，主要从自然、经济、社会因素分析，并用PSR 框架模型，采用生态足迹、景观生态法、物元分析模型和支持向量机、GIS 等方法［4］;研究区域上，多为生态脆弱区或地形区;研究期限以短期为主，长期研究甚少.

作为区域的发展载体，土地系统若在没有生态安全的前提下，不可能与人类和谐共处，共同发展.龙岩市是福建省西部山区资源型城市，属地形、生态脆弱区，水土流失等因红壤特性所引起的自然灾害尤为严重，因此对其进行土地生态安全评价将具有重要价值，不仅可促进龙岩市土地生态安全可持续健康稳定发展，还能为其他资源型城市生态安全发展提供借鉴意义. 文章以龙岩市为研究区域，基于P-S-R 概念模型构建龙岩市的土地生态安全指标体系，对龙岩市2002 ～2012 土地生态安全进行动态评价.

1 土地生态安全概念

土地生态安全起源于近年来的“生态安全”概念，是个新兴研究领域. 它是由自然生态安全、经济生态安全、社会生态安全组成的人工复合生态安全系统，包括两重涵义:一是指土地生态系统本身的结构功能处于稳定平衡状态，内部新陈代谢正常运作;二是指土地生态系统满足人类生产、生活、健康等的生态服务功能［5］. 基于此，本研究认为土地生态安全是指在一定时空范围内，土地生态系统在受到外界干扰时，自身具有良好的调节能力，并对人类社会经济可持续发展提供稳定充裕的支持保障能力.

2 研究区概况和数据来源

2.1 龙岩市概况

龙岩市是中国著名革命老区、红军基地和中央苏区的重要组成部分，享誉海内外的客家发祥地和客家人的聚集地，是海峡西岸经济区延伸两翼、对接两洲、拓展腹地的重要通道和交通枢纽. 位于北纬24°23' －26°02'，东经115°51' －117°45'，总面积19 027 km2，2012年总人口约298 万人，现辖新罗区、武平、连城、长汀、上杭、永定五县，代管漳平市.地处闽西南低山丘陵，地势西北、东南高，东北、中部低.属亚热带海洋性季风气候，平均气温19 ℃，平均降水量1 034 mm，日照时数约2 010 h，适宜生长林木和种植亚热带作物. 龙岩市有着得天独厚的资源优势，如福建三个林区之一，森林覆盖率高达78%，居福建省首位;水力和矿物资源，水能理论蕴藏量约215 万Kw，可开发量189 万Kw，已探明的矿物种类中，金、铁、煤、铜、高岭土等16 种矿物储量也居全省首位.2012年龙岩市荣获“国家园林城市”称号及入选中国特色魅力城市200 强名单.

2.2 数据来源

研究数据主要来源于龙岩市统计年鉴(2003 ～2013年)、龙岩市国民经济和社会发展统计公报、龙岩市水利统计公报(2002 ～2012年)及根据相关原始数据计算所得.

3 龙岩市土地生态安全定量评价

3.1 评价指标体系的构建

评价指标的选取是土地生态安全评价的关键和基础.不仅要考虑土地资源环境、人文等影响，还须反映出影响区域生态安全的潜在因子及人类活动的影响. 龙岩市是福建省水土流失严重地区之一，特别是长汀县，原是我国南方红壤地区水土流失最为严重的县份之一. 参照国内外相关研究，结合区域土地生态现状及土地利用结构特征等实际情况，在科学性、整体性、相对独立性、可操作性等原则下［6-8］，基于压力—状态—响应(PSR)的框架模型，选取了水土流失率、水土流失治理面积等16 项指标，分为目标层A、准则层B 和指标层C，构建龙岩市土地生态安全评价指标体系(见表1).

表1 龙岩市土地生态安全评价指标体系Tab.1 Assessment system of land ecological security in Longyan City

根据评价指标对土地生态安全的影响，可分为正指标和负指标. 正指标是指安全趋向越大越安全，包括人均耕地面积、城镇化率、耕地粮食单产、环保投入比重、第三产业比重、工业固体废弃物综合利用率等;负指标是指安全趋向越小越安全，包括人口密度、单位耕地化肥施用量、人口自然增长率、水土流失率等.

3.2 指标权重的确定

权重是用来表示在层次结构中，每个指标变量或要素相对于上一层要素的重要程度［9］. 目前国内外确定权重的主要方法包括主观赋权法，即德尔菲法、层次分析法等，权重的确定是否科学、合理将直接关系到评价结果的精确性和利用价值，为了克服个人主观意识对评价的影响，本研究采用熵权法［10］，根据各指标实际数据研究指标间的相关关系或综合评估指标与评价结果的关系，使评价结果更具有数学理论依据和客观性，结果如表1 所示.

3.2.1 原始数据无量纲化

各指标计算过程和单位不同，没有可比性，所以用极差法对原始数据进行标准化，以消除对评价结果的影响.

式中，xij为某指标的原始值;xjmax，xjmin为评价时段内该指标的最大值与最小值;yij为该指标标准化数值.

3.2.2 用熵权法计算各指标权重

在区域m年n个指标问题评估中，定义fij为第i年第j个指标的指标比重，公式为:令hj为第j个指标的熵值(当fij= 0 时，令fijlnfij= 0;k = 1/lnm);令Wj为第j个指标的权重，公式为:

其中，m 为评价时段，m = 5 ，j 为指标个数，n =16.采用熵权法计算所得权重如表1 所示.

3.3 土地生态安全值计算

单项指标安全值从不同方面反映了龙岩市土地生态安全系统状况，但土地生态安全是个复合人工生态系统，要整体反映区域土地生态系统安全状况，则需基于归一化指标数值和权重，采用指数和法计算土地生态安全综合值.

式中，T 为土地生态安全综合值，n 为指标个数;Yij为第i年第j个指标的标准化值;Wj为第j个指标权重.

3.4 土地生态安全评价等级

生态安全不是绝对的，是个相对概念. 根据以上公式计算的龙岩市土地生态安全综合值，参考已有相关文献［10-11］，结合区域生态环境特点，设置了龙岩市的土地生态安全价标准，如表2 所示，将龙岩市土地生态安全综合值按取值范围(0 ～1)非等间距划分为5个安全等级.

表2 龙岩市土地生态安全评判标准Tab.2 Evaluation criteria of land ecological security in Longyan City

4 结果分析

通过对原始数据进行无量纲化处理，运用熵权法计算各指标的权重、各指标标准化值及对应的权重加权求得龙岩市2002 ～2012年土地生态压力安全值、土地生态状态安全值、土地生态响应安全值及综合安全值，并根据土地生态安全评判标准来判断龙岩市近10年土地生态安全等级(见表3)，并对龙岩市2002～2012年土地生态安全趋势进行分析(见图1).

表3 龙岩市2002 ～2012年土地生态安全综合值及安全等级Tab.3 Integral evaluation and classification of land ecological security in Longyan City during 2002 ～2012

图1 龙岩市2002 ～2012年土地生态安全动态变化趋势Fig.1 Dynamic of land ecological security in Longyan City during 2002 ～2012

图1 显示2002 ～2012 龙岩市土地生态安全整体呈波动上升趋势，表明其土地生态安全正处于逐渐好转阶段，不过根据表4 的安全等级情况，由2002年的“敏感级”上升到2012年的“良好级”，期间2004 ～2008年处于“风险级”，说明龙岩市近10年土地生态安全仍不容乐观. 其中，土地生态压力安全指数呈下降趋势，到2009年后便逐渐上升;土地生态状态安全指数基本稳定，变化不大;土地生态响应安全指数从2003年开始下降，到2008年后便逐渐升高.

根据图1 和表3，2002 ～2008年，龙岩市土地生态压力子系统的安全指数从2002年的0.234 5减少到2008年的0.087 2，虽由2005年的0.093 5 增加到2006年的0.106 1，但而后又下降，土地生态安全综合值由“敏感级”下降到“风险级”，表明龙岩市所面临的土地生态压力不断增强，人为活动对土地干扰程度没有得到一定缓解. 究其原因是自然增长率从2002年的4.6‰上升到2008年的5.6‰，人口快速增长，使得人均耕地面积逐年下降，耕地粮食单产也由2002年的8 274.065 kg/hm2下降到2008年6 949.231 kg/hm2，为了缓解人口与粮食的日益突出矛盾，单位耕地面积化肥使用量和农药使用量逐年增加，2008年分别为3 080.771 kg/hm2，45.247 7 kg/hm2，远远超出了国际公认值，导致土壤污染严重，土地肥力退化;随着龙岩市工业化、城镇化的推进，城镇化率由2002年的30.1%提高到2008年的40.5%，社会经济发展显著提高，建设用地供给压力也愈显突出，耕地大量减少，特别是相对平坦的耕地，坡耕地、荒草地反而比例较大，因其开发难度大、成本高，而它们又是水土流失的主要流失源等使得土地生态安全水平下降.

根据图1 和表3，龙岩市土地生态安全综合值从2009年的0.391 7 增长到2012年的0.665 9，说明土地生态安全有很大程度的改善.龙岩市2009年仍处于工业化启动期，产业结构得到优化，实现了“一二三”到“二三一”的转变，且2009年第三产业产值达到246.02 亿元，增长17%;龙岩市对环保投资占GDP 比重也从2009年的0.1%增长到2012年的0.5%，森林覆盖率78%，远远超过生态市指标，土地生态响应子系统的贡献率从2002年的11.82%上升到2012年的43.79%;龙岩市创建“国家可持续发展实验区”的提出及生态市任务目标正处于“十二五规划”期间，对土地生态要求不断提高，环保投资逐年增加，工业废水排放达标率和工业固体废物综合利用率均达到100%;水土流失治理面积2012年超额完成33 380 hm2，居全省第一，特别是长汀县，在水土流失治理方面成效显著;农业生态环境逐渐改善，人民保护生态环境意识的提高及责任不断增强，龙岩市近10年农民人均纯收入从2002年的3 206 元/人增长至2012年的9 396元/人，使社会经济生态协调发展，土地生态安全得到强有力保障.

5 结 论

研究基于P-S-R 框架模型构建了龙岩市土地生态安全指标体系，对龙岩市2002 ～2012年土地生态安全进行动态评价，从2002年的“敏感级”到2012年的“良好级”，表明龙岩市土地生态安全状况逐渐好转，与实际情况较为吻合，但前景仍不容乐观. 土地生态安全关系到一个地区的经济社会生态可持续性，龙岩市为了能使土地生态安全稳定在“良好”等级，并争取达到“安全级”，提高土地生态安全水平，应采取以下措施:

(1)增加环境保护投资和加大建设土地生态安全支持力度，建立土地资源有偿使用制度和生态补偿机制，将土地生态安全纳入经济核算中. 优化龙岩市产业结构，发展坡地工业，形成一条具有龙岩山区特色的工业发展道路，特别应提高第三产业比重，高效利用龙岩市生态旅游资源优势(现有2个国家级自然保护区、1个省级自然保护区、4个国家级森林公园和1个国家重点风景名胜区)，重点发展山区特色旅游，另须培养金融、房地产、文化等服务业.

(2)实行土地利用规划，优化土地结构布局.土地利用规划是合理配置城乡土地，调整土地利用空间布局的指导思想. 加强治理城中村、空心村等，盘活现有国有土地存量，较大限度地挖掘内部土地生产潜力，避免隐性浪费;力求提高经济效益的同时，注重生态效益的最大化，形成良好的生态安全格局，划分龙岩市生态功能区域:生态极敏感区域、高度敏感类型区域、生态保护重要区域、土地利用敏感区域和不敏感区域［13］，针对不同区域提出最佳的土地生态安全保护措施.

(3)重点治理水土流失. 应多种渠道宣传教育土地生态安全的重要性，提高全民意识;科学积极引导农民合理使用化肥农药，增施有机肥和生物肥，发展生态农业，实行用地养地结合，防止土壤污染和保肥地力，保证粮食安全，提高土地生态环境;因地制宜，因山施策，如长汀县的“反弹琵琶”等模式，其他地区也可借鉴长汀经验“政府主导，社会参与，群众主体，多策并举”来治理水土流失.

土地生态安全是由自然和人为因素中和的结果，具有动态性和时段性，土地生态系统状况随区域不同而有所差异，影响土地生态系统的因子也不同，同一影响因子对不同时段的土地生态安全影响程度也不尽相同，因此，土地生态安全评价是一项探索性工程，建立评价指标体系和确定安全等级至今还没有统一的标准，仍值得探讨研究，有待进一步完善.

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