基于RRM模型的华池县土地整治规划生态风险评价

王同伟，胡云龙，鲁 晋，程文仕，刘金荣*

(1.草地农业生态系统国家重点实验室，农业部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020；2.甘肃农业大学管理学院，甘肃兰州 730070)

土地整治，是指采取多种措施对田、水、路、林、村等进行综合治理和全面规划，包括土地开发和复垦，其实行区域涵盖城市和农村[1]。土地整治的根本目的在于合理利用土地资源、提高耕地质量、确保我国粮食安全、保持耕地总量动态平衡[2]、促进社会主义新农村建设[3]，并使农业生产条件、农村生活环境有所改善[4]，自然环境得到保护。就目前来看，在土地整治规划编制设计时，多倾向于规划区域内的耕地占补平衡和基本农田建设等的数量与规模，对土地整治活动给规划区内各种环境因素及生态系统产生的直接或间接影响[5]，并未做详尽而充分的考虑，这些影响中的不利影响和负面效应，极易造成或加剧有关土地方面的各种生态问题[6]。曾有专家学者就此问题展开研究，但以围绕某个具体的整治项目研究的居多，且只对影响状况做出基本描述与初步介绍，缺乏系统性和全面性[7]。鉴于此，笔者以《华池县土地整治总体规划(2010—2020年)》为例，借助相对风险模型，分析指出规划实施可能给自然环境造成的潜在风险，综合评定其危害程度和影响范围，从中期评估的角度对此次规划做出判断，这对华池县今后的土地整治规划编制及生态文明建设具有重要的理论和现实意义。

1　数据来源与研究方法

1.1研究区概况华池县位于甘肃省东部，地处陕、甘交界，现辖15个乡(镇)，111个行政村，总人口13.3万。全县土地总面积3 790.95 km2，其中农用地面积245 260.57 hm2，建设用地面积6 691.44 hm2，其他土地面积127 143.42 hm2。华池县地势呈北高南低，地形以山地为主，山、川、塬相间分布，梁峁林立，沟壑纵横，典型的黄土高原风貌；地貌以黄土梁峁丘陵、黄土残塬沟壑和河川阶地为主；土壤类型分布主要有东部灰褐土区、南部黄绵土-黑垆土区、北部黄绵土区；境内主要河流以子午岭为界分泾河、洛河两大水系；华池县地处温带半湿润、半干旱气候过渡区，日照充足，光能丰富，气温适中，但光、热、水年内分配不均，地域性气候差异显著，西北部干旱，东部林区湿润；干旱、霜冻、冰雹、暴雨等自然灾害频发；华池作为长庆油田在陇东的主要产油区，石油资源广泛分布于全县各乡镇，主要有华池油田、城壕油田、元城油田等5个采油区，油水井4 493口，输油管线超过1 000 km。

1.2数据来源数据主要来源于《华池县土地整治总体规划(2010—2020年)》和《华池县各乡镇土地整治规划(2010—2020年)》以及编制规划时实地勘测结果；另外根据研究所需对华池县生态环境、社会经济等相关资料进行了补充收集。

1.3研究方法相对风险模型是一种适合研究区域复合压力问题的模型[8]，目前，已广泛应用于水域、海域及陆地环境等诸多研究领域，且均已证明其实用性[9-11]。生态风险评价是一个极其复杂的过程，该研究采用相对风险模型，将土地整治规划可能造成生态风险的风险源和生境类型进行筛选，构建概念模型，进行暴露-危害分析，对已得的风险源密度、生境丰度、暴露系数和响应系数，通过相对风险公式得出各风险小区的风险值，并进行不同评价小区风险程度的分析比较[12]。

1.3.1风险小区划分。考虑到各类整治项目在各乡(镇)分布情况的差异，该研究以乡(镇)作为评价单元，采用特尔斐法[13]广泛征询甘肃农业大学土地科学系相关专家的意见，并结合不同的土地整治项目对规划区内生态环境所产生的影响，确定农用地整治、农村居民点整治、土地复垦及土地开发项目的权重，依次为0.09、0.16、0.27和0.48，根据以下公式计算各综合分值：

Si=aiw1+biw2+ciw3+diw4

(1)

式中，Si表示各乡(镇)综合分值；a、b、c、d依次为农用地整治、农村居民点整治、土地复垦、土地开发项目的规模；w1、w2、w3、w4分别表示农用地整治、农村居民点整治、土地复垦、土地开发项目的权重；i则表示第i个乡(镇)。

1.3.2生境和风险源。《华池县土地整治总体规划(2010—2020年)》主要涉及6种地类：耕地、林地、牧草地、采矿用地、农村居民点和其他农用地。土地整治规划通过整治项目的实施，对生态环境形成潜在的生态风险，在风险源的选取上，结合规划区土地整治项目类型，选取整治规模大、涉及范围广的主要风险源[14]，将其确定为3类：农用地整治、农村居民点整治和采矿废弃地复垦。

1.3.3生态受体分析。人类活动和自然因素等风险源所产生的不利影响对自然环境造成潜在的生态风险或危害[15]，生态受体即是指生态系统中易遭受风险源产生的各种不良效应的生态实体的组成部分。

1.3.4构建概念模型。各风险源释放出不同的胁迫因子，胁迫因子在改变生态环境的过程中作用于生态受体，同时，生态受体对胁迫因子所产生的干扰做出响应[16]，据此建立概念模型。

1.3.5风险分析。

(1)风险源密度和生境丰度。统计各风险源和生境面积，计算方法为：各风险小区内风险源(生境)面积与研究区内该类风险源(生境)最大面积的比值[17]。

(2)暴露系数。该研究采用“区域压力源密集度分析”的方法进行计算[18]。

Xjk=Sjk/Sk

(2)

式中，Xjk表示暴露系数;Sk表示生境k的总面积;Sjk表示生境k中风险源j的面积。

(3)响应系数。通过梳理生境与生态受体之间的相关程度，以确定生态受体对风险源的响应系数。

1.3.6风险表征。风险表征是进行生态风险评价的核心内容，根据相对风险模型计算不同风险源、生境类型和各风险小区的相对风险值，对评价小区的风险等级做出评定。

1.3.7相对风险公式。按照相对风险公式[式(3)]，对风险源密度、生境丰度、暴露系数、响应系数进行累积求和，得出各风险小区的相对风险值。

(3)

式中，RSi表示第i个风险小区的相对风险值;j表示风险源;k表示生境类型;m表示生态受体类型;Sij表示风险源密度;Hik表示生境丰度;Xjk表示暴露系数;Ekm表示响应系数。

2　结果与分析

2.1风险小区划分如表1，I区(39.33～49.20)相对综合分值最低，包括南梁乡、王咀子乡、乔川乡、山庄乡、悦乐镇5个乡镇，以上5个乡镇自然地貌相对复杂，土地利用状况趋于稳定，规划期内安排在该区的各类土地整治项目较少且整治规模较小；II区(53.64～58.24)包括怀安乡、桥河乡、上里塬乡、白马乡、柔远镇5个乡镇；III区(66.23～75.51)包括城壕乡、五蛟乡、元城镇3个乡镇；IV区(110.21～126.13)相对综合分值最高，包括紫坊畔乡和林镇乡2个乡，该区各类土地整治项目面积均较大。

表1　风险小区划分结果

2.2生境、风险源和生态受体分析

2.2.1生境和风险源面积。统计得到规划区内4个风险小区的6种生境面积和3类风险源面积，如表2。

表2　风险小区内各类生境面积

2.2.2生态受体分析。在综合分析规划区内生态环境的基础之上，将生态受体确定为土壤、水环境、生物物种及景观格局。

2.3构建概念模型建立规划区生态风险暴露-响应概念模型(表3)，反映研究区内风险源、生境、生态受体的暴露-响应路径。

表3　土地整治规划生态风险暴露-响应概念模型

主要的胁迫因子有D(扰乱)、C(污染)、ES(物种入侵)、T(有毒物质)、SE(沉降效应)、N(营养物质)、WS(固体废弃物)和IC(切割廊道作用)[19]等；各生态受体随即产生的响应方式有LC(土壤污染)、SF(土壤肥力下降)、SC(水文结构变化)、G(地下水位降低)、WP(水污染)、M(物种多样性)、DP(生物布局改变)、SW(景观稳定性减弱)、S(景观单一化)以及F(景观完整性降低)[19]等。

2.4暴露-危害分析

2.4.1风险源密度与生境丰度。由表2统计所得的4个风险小区3类风险源与6种生境的面积，计算风险源密度和生境丰度(表4)。

表4　各风险小区风险源密度与生境丰度

2.4.2暴露系数。统计3种风险源在6类生境中的面积，依据式(2)计算风险源相对于生境的暴露系数(表5)。

表5各类风险源对不同生境的暴露系数

Table5Exposurefactorsofdifferenttypesofrisksourcestodifferenthabitats

生境Habitat农用地整治Farmlandconsolidation农村居民点整治Villagerenovation采矿废弃地复垦Miningaband-onedlandreclamation耕地Arableland0.840.000.00林地Woodland0.000.000.00牧草地Grassland0.010.000.00采矿用地Miningland0.000.008.50农村居民点Village0.004.300.00其他农用地Otheragriculturalland0.020.000.00

由表5可知，农用地整治的主要对象是耕地，其次为牧草地和其他农用地；农村居民点整治的主要对象为靠山窑洞和废旧庄基；采矿废弃地复垦则以自然灾害灾毁地、石油工矿废弃地及其周边生态环境遭到破坏的区域为主要整治对象。

2.4.3响应系数。综合分析生境和生态受体之间的关联度，用“弱、较弱、中、较强、强”来表示生态受体对风险源的响应程度[19]，依次赋值为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9(表6)。

因其影响程度不同，同一风险源对不同的生态受体而言，其值各有差异；对于各风险小区，概念模型给出的风险源未必悉数出现，则与之对应的路径不存在，其响应系数为0(如采矿用地-生物物种、农村居民点-生物物种的暴露方式此刻不存在，即相应暴露系数为0)。

表6　各风险小区生境-生态受体响应系数

2.5风险表征根据式(3)计算各评价单元的相对风险值RSi(图1)。为求风险管理决策的准确与客观，对生境和生态受体也进行计算，得到相应的相对风险值RSk(图2)与RSm(图3)。

由图1可知，Ⅰ～Ⅳ区的相对生态风险值依次为3.81、8.69、10.52和1.69，并由低而高依次分为低、中、较高和高4个风险等级(图4)。其中，农用地整治相对风险值最大的是Ⅲ区，采矿废弃地复垦的相对风险值 Ⅱ 区和 Ⅲ 区显著高于其他；Ⅰ 区和 Ⅲ 区农村居民点整治的相对风险值较高。

图2中，Ⅰ 区农村居民点的相对风险值最大，Ⅱ 区和Ⅲ区采矿用地的相对风险值为各生境之最，Ⅳ区各生境的相对风险值基本持平。

就生态受体而言(图3)，各风险小区相对风险普遍较高的是土壤和水环境，由此看来，规划实施过程中，不合理的土地整治活动加剧了土地退化，使水体受到污染；生物物种和景观格局在 Ⅱ 区的生态风险远高于其他各区，这就足以说明，Ⅱ 区所涵盖地区，不恰当的整治措施对生物多样性造成极大威胁，更进一步降低了景观的完整性。

图1　华池县土地整治规划相对生态风险值Fig.1　Huachi County land consolidation planning ecological risk value

图2　生境相对风险Fig.2　Habitat relative risk

图3　生态受体相对风险Fig.3　Ecological receptors relative risk

图4　华池县生态风险评价等级划分结果Fig.4　Huachi County ecological risk evaluation grading map

2.6规划风险管理

(1)高风险区在西北部丘陵沟壑区(元城镇)、陇东黄土高原丘陵沟壑区(五蛟乡)和子午岭边缘丘陵沟壑区(城壕乡)均有分布，区内沟壑纵横，地形破碎，水土流失严重，破坏性自然灾害频发。整个规划期，安排在该区的采矿废弃地复垦项目规模最大，所以，必须开展对废旧矿区及其周边自然环境的综合整治，将自然恢复与工程、生物措施进行有机结合，使地力尽快得到提升，自然环境状况有所好转。

(2)较高风险区主要分布在北部丘陵沟壑区，境内水资源和石油资源相对丰富，有一定的森林资源，天然草场广布；但水土保持能力差，水土流失面积大，发生自然灾害时，其抵御能力表现得很差；整个规划期，各种土地整治项目在该区安排较多，且立地条件较为复杂，规划实施难度大。因此，土地整治活动始终要以保护自然资源和防止水土流失为主。

(3)中风险区位于西北部丘陵沟壑区(乔川乡)、西南部残塬沟壑区(王咀子乡、悦乐镇)及东部子午岭丘陵沟壑区(南梁乡、山庄乡)，该区农村居民点整治项目规模最大。对废弃、闲置院落和废旧庄基进行整顿，提高农村建设用地的利用效率，善借各种社会资源及环保政策，改善农村人居环境，建设美丽乡村[20]。

(4)低风险区位于东北部黄绵土梁峁沟壑区(紫坊畔乡)和子午岭边缘地带(林镇乡)，相比之下，其相对生态风险值为各区中最低，但该区农用地整治项目的规模最大。规划实施过程中，要特别注重对耕地尤其是对基本农田的建设和保护，优先开发利用撂荒、闲置以及利用效率较低的土地，构建农村环境监管体系，积极倡导公众参与[21]，保护森林资源，禁止乱砍滥伐，并考虑将生态脆弱的部分土地进行退耕还林还草。

3　结论

该研究采用相对风险模型对《华池县土地整治总体规划(2010—2020年)》进行生态风险评价，经测算得到Ⅰ～Ⅳ区的风险值依次为3.81、8.69、10.52、1.69，并据此将华池县土地整治相对生态风险划分为低、中、较高和高4个等级，从整个规划区来看，大致呈北高南低态势。受地形地貌等自然条件限制，未利用土地开发难度较大，加之待开发土地的利用潜力比较小，建议将此类土地的开发、复垦和耕地整理结合起来，归并零散地块；农村居民点整治的主要对象为靠山窑洞，受黄土易崩塌的影响，庄基需要不断更新，因分布零散，较少形成整治规模，整治难度相应增加；在采矿废弃地复垦的过程中，因压占、挖损等破坏植被，改变原有田、林、草生态系统及污染地下水等，亟待开展废弃矿区生态环境的全方位、多层次的综合治理。

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