土地生态安全评价研究进展

2017-10-14詹文静杨国清白泽惠

安徽农业科学 2017年22期

詹文静　杨国清　白泽惠

摘要通过对国内外土地生态安全评价研究的全面梳理，从土地生态安全的概念、评价指标、评价方法等方面，系统地阐述了近几年来土地生态安全评价的研究进展，由此指出土地生态安全评价研究存在的问题。

关键词土地生态安全；评价指标体系；评价方法

中图分类号F301文献标识码A文章编号0517-6611（2017）22-0148-03

AbstractBased on comprehensive carding of land ecological security evaluation research at home and abroad， from the concept of land ecological security， the evaluation index， evaluation method， etc.， systematically expounded the research progress of land ecological safety evaluation in recent years， the land ecological security evaluation research problems were pointed out.

Key wordsLand ecological security；Evaluation index system；Evaluation method

1987年，“生態安全”概念第一次出现在世界环境与发展委员会发表的《我们共同的未来》一文中。2000年12月29日，国务院在《全国生态环境保护纲要》中提出“维护国家生态环境安全”的目标，引入“生态安全”的概念。随着国内外生态安全研究的兴起和发展，生态安全研究已被应用到土地研究领域。国内外学者已在不同领域开展了多方面、多层次的生态安全评价相关研究，在理论和方法层面都取得了丰富成果。国外对生态安全的研究成果主要集中在农业生态健康与生态安全的影响[1]、化学物质的施用[2]、基因工程生物的生态风险与生态安全[3]以及国家安全和社会安全[4]等领域，而对土地利用的生态安全及评价研究还比较少，几乎还处于起步阶段。国内对生态安全研究起步较晚，但是在土地领域研究较多。笔者在阅读大量国内外文献的基础上，梳理土地生态安全国内外研究进展，归纳和分析了国内外土地生态安全评价中的概念、指标体系框架和评价方法，发现土地生态安全评价研究中存在的问题，为今后土地生态安全评价的发展指明方向。

1国内外土地生态安全评价研究概述

土地生态安全研究来源于研究较热的“生态安全”。国外对土地生态安全方面的研究可追溯到20世纪40年代。1941年Aldo Leopold[5]在土地功能状况的评价中提到了“土地健康”的概念，之后逐渐开展了关于生态系统和环境安全问题的研究。1988年，在“阿佩尔（Apell）计划”中，联合国环境规划署首次提出了“环境安全”的概念。虽然国外已开始了土地生态安全评价方面的研究，但是其土地生态安全评价还没有出现系统的、完整的指标体系，最有代表性的成果是在1996年土地质量指标研究项目中，由世界银行、联合国开发署、联合国粮农组织、联合国环境署提出的“压力-状态-响应”（PSR）框架模型，该模型主要目的是利用土地质量指标检测人类活动对土地资源环境的压力和这些压力对土地质量状态的影响及社会对这些压力的响应，并将土地质量指标和有关的政策和管理决策联系起来。

国内对生态安全的研究始于20世纪90年代，到90年代后期逐渐受到人们的重视。随着生态安全研究的迅速发展，与生态安全相关的土地生态安全也逐渐受到了学术界和公众的关注。土地生态安全评价作为土地生态安全的重要内容，成为学者和专家的重点研究对象。

目前，土地生态安全评价研究主要集中在评价指标体系、评价方法、评价尺度、评价标准和等级划分等方面。

2土地生态安全评价研究内容

2.1土地生态安全概念

目前关于土地生态安全评价的定义较少且没有统一。汤洁等[6]认为土地生态安全评价作为土地生态安全研究的核心和基础，也为国家的土地规划设计、土地生态安全分析和土地生态环境安全的预测和预警提供科学依据。赵凤琴等[7]认为土地生态安全评价是对土地生态环境系统服务功能的状态及其趋势变化的定量评价，从中判断出是否符合人类社会经济和农业生产可持续发展的安全性的需要。谢花林[8]认为土地生态安全评价是一种预测性的评估，强调在土地利用过程中土地结构与布局的调整对环境和生态产生影响的可能性，它有利于防止规划造成的环境影响和保护区域生态安全。董飞等[9]认为在考虑不同因素的情况下，综合评价了土地生态环境系统的结构、功能、价值和生态环境质量等方面。可见，现有的研究成果只是從单一的角度对土地生态安全进行定义，缺乏系统性、全面性和完整性。

该研究认为土地生态安全评价是在可持续发展思想的基础上，根据与土地有关的自然环境、经济、社会各个方面的因素，选取一系列的评价指标，构建土地生态安全评价的指标体系，并利用相关的方法、模型对土地评价单元的生态系统的结构、功能、价值、生态质量等方面进行定性和定量相结合的综合评价。总之，土地生态安全评价是当前土地生态安全研究的重要内容和主要方向，准确地把握土地生态安全状态有利于区域社会经济的可持续发展、资源的可持续利用以及生态环境的保护。

2.2评价指标体系

土地生态安全定义的不确定直接影响学术界对土地生态安全评价概念的理解，进而对评价指标体系的选取和构建产生影响。在土地生态安全评价中应用最广泛的是压力-状态-响应（PSR）评价指标体系。在该指标体系中，压力指标反映人类活动对自然生态环境产生的负荷，状态指标表征生态环境质量、自然资源与生态系统的状况，响应指标表征人类面临生态环境问题所采取的对策与措施，这3个指标虽不同但是相互联系。王亮等[10]依此框架构建土地生态安全评价指标体系。还有学者利用压力-状态-响应评价指标体系进行实证分析，如张利等[11]对曹妃甸新区土地生态安全评价指标体系的研究。虽然PSR框架能够反映人类对生态环境的影响，但是其系统结构还不够完整，而随后出现的“驱动力-压力-状态-影响-响应”（DPSIR）框架正好弥补了其指标维度的不足，进一步补充和发展了PSR框架理论，已得到普遍认同，卢涛等[12]根据DPSIR框架构建了土地生态安全评价指标体系。

另一個常用的指标体系是自然-经济-社会评价指标体系，这个指标体系既包括社会、人口，又包括生态、环境、资源等系统的发展，还反映了系统间的协调程度。这样的指标体系具有战略性、区域性、层次性、动态性、阶段性等特点，能满足指标体系的科学性、系统性、可操作性、可比性等要求，能客观地表现出区域土地生态安全的状态和问题，还能反映整体协调的主导思想。王鹏

等[13]、高明美等[14]、韩蕾等[15]从自然、经济、社会3个角度选择不同的指标构建土地生态安全评价指标体系，分别对衡阳市、皖江地区和秀山县的土地生态安全进行实证分析。此外，按照依据标准的不同，以土地生态风险指数或生态不安全因素为依据和以自然地带性规律为基础也被其他学者应用到土地生态安全指标体系，如刘锬等[16]对海南岛海岸带的土地生态安全评价。

2.3评价方法

土地生态安全评价的重要内容是定量测度土地生态安全状态和水平，我国土地生态安全评价方法研究目前还处于实践和探索阶段，随着国内外学者不断地借鉴其他领域相关的研究方法，一些定量和定性的评价方法被相继提出。根据已有的研究成果，常用的评价方法有数学模型法、生态模型法、景观模型法和数字地面模型法。

数据模型法主要有综合指数法、模糊综合法、灰色关联法和物元模型法。综合指数法是近年来土地生态安全评价常用的方法，包括基于主成分分析法的综合指数法、基于层次分析法的综合指数法和基于熵权系数法的综合指数法评价。杨春红等[17]、杨赛明等[18]、谢花林等[19]分别利用主成分分析法、层次分析法、熵权赋权法确定指标权重，建立综合指数体系进行土地生态安全评价。虽然综合指数法能反映土地生态安全评价的整体性、综合性和层次性，使问题简单化，但是难以反映系统的本质。模糊综合法的提出主要是为了解决土地生态安全系统内部关系的复杂性和模糊性，如邹长新等[20]运用模糊综合法评价1989、2000、2007年若尔盖湿地生态安全情况。但由于人为因素，模糊隶属函数的确定及指标参数的模糊化主观性较强会造成有用信息的丢失。灰色关联法以灰色系统理论为指导，通过筛选、比较参考序列并计算各因素的关联度，从而量化分析灰色系统发展态势，如吴晓等[21]利用灰色关联法计算各指标的灰色关联度，得到了重庆市巫山地区的土地生态安全情况。灰色关联度法对系统参数要求较低，但其分辨系數的确定有一定的主观性，从而影响评价结果的精确度。我国数学家蔡文首先将物元分析理论应用到复杂的不相容的问题上。物元模型法能从变化的角度识别变化中的因子，直观性好，但是关联函数形式确定不规范，难以通用。

生态模型法应用较多的是生态足迹法。1999年我国学者第一次引入了生态足迹理论及概念，生态足迹法因其直观、综合操作性强的特点，被广泛地应用到不同尺度的区域生态安全评价和可持续发展研究上。用生态赤字表示生态足迹与生态承载力的差值是生态足迹法常用的方法。黄海等[22]采用生态足迹方法计算了2006—2010年重庆市的生态足迹、土地生态承载力、生态赤字与土地生态压力指数，探讨了土地生态安全评价问题。这种表达简明，易于理解，但是过于注重人类社会经济对自然环境的影响而忽视其他因素对生态系统的影响。

景观模型法主要分为景观生态安全格局法和景观空间邻接度法2种。蒙吉军等[23]在土地利用安全格局中使用景观安全生态格局法的最小累积阻力模型，并结合景观格局指数对鄂尔多斯的土地生态安全进行评价，探讨了该地区土地利用生态安全格局优化方案。汤萃文等[24]在遥感和GIS的基础上，利用景观空间邻接度法计算石羊河上游的哈溪林区各景观类型与荒地和农田的空间邻接长度和数目比例，定量分析了研究区各景观类型的生态安全性。景观生态安全格局法适用于不同空间尺度，而景观空间邻接度法侧重在空间尺度上注重相对宏观的要求时对生态安全的研究。

数字地面模型法中的数字生态安全法主要是借助3S技术，迟妍妍等[25]在沙漠化防治区的生态安全中应用了RS与GIS技术的空间评价方法，建立一套适用于重要生态功能区生态安全空间评价的可行的评价模式。这种方法叠加容易、逻辑运算简单。

3结语

近年来，土地生态安全评价迅速发展，评价指标理论框架和评价方法已初步构建，但具体的评价指标和评价方法还需继续探索。在今后的土地生态安全研究中应进一步关注以下问题：①土地生态安全评价的概念尚未明确。土地生态安全评价是较新的概念，提出时间较短，由于国内外对土地生态安全评价概念理解不同，至今尚未有统一的定义。理论研究指导科学实践，对土地生态安全评价概念研究可以科学地评价土地生态安全状况，对其概念和内涵的理解直接影响到评价对象、评价内容和评价指标的选择，同时也对土地生态安全评价方法具有一定的指导和促进作用。②评价指标体系的构建具有较强的主观性。评价指标构建的主观性主要体现在指标域值和权重的确定。现有的研究多数是利用主观性较大的层次分析法确定土地生态安全评价的指标权重，另外，部分指标特别是社会经济指标域值的确定带有很大的主观性，这造成整个评价指标体系的主观性。③评价模型以静态为主，空间动态评价模型较少。土地生态安全评价模型的研究和运用目前还处于初级阶段。近几年，运用到土地生态安全评价的模型主要是静态模型，注重对生态系统结构的模拟和评价，而对生态系统功能的评价较少，对生态过程的动态模拟较为缺乏。另外，这些评价模型缺少土地对生态安全的空间研究。虽有借助数理模型与RS、GIS技术相结合的生态数字模型逐渐运用到土地生态安全评价中，但该方面的研究仍需加强。

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