长江经济带土地生态安全综合评价及比较研究

向 丽

(1.哈尔滨工业大学管理学院，黑龙江哈尔滨 150001； 2.贺州学院旅游与体育健康学院，广西贺州 542899)

长江经济带建设现已上升为新一轮国家战略，2014年出台的《国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》明确了长江经济带在我国经济发展中“生态文明建设的先行示范带”的战略定位。作为我国经济发展的重要战略区，长江经济带11省(市)资源优势突出，且具备良好的产业融合基础。土地资源是区域资源禀赋的核心要素和产业发展的重要载体，强化土地资源的合理配置和集约利用，保障区域土地生态安全，对于促进长江经济带经济社会可持续发展具有重要意义。土地生态安全最早可追溯至Leopold在1949年提出的“土地健康”的概念[1]，之后学者们开始关注土地生态系统问题[2-3]。学界以人地关系理论、可持续发展理论、景观生态学理论、突变理论、耗散理论、复杂科学理论、土地安全预警理论、适宜性评价理论等为研究基础，从区域生态安全、生态风险、土地健康、土地利用安全格局、耕地资源生态安全、土地规划及合理利用等不同角度围绕土地生态安全的内涵进行了分析[4-7]。在研究方法上，学者们一般采用压力、状态、响应(PSR)模型和经济、环境、社会(EES)模型来衡量区域生态安全，但至今尚未形成统一的土地生态安全评价指标体系[8-9]。近年来，国内学者采用了综合指数法、层次分析法、模糊综合法、灰色关联法、物元模型法、投影寻踪法、生态足迹法等多种定量分析方法，针对我国特定区域的土地生态安全水平进行了综合评价[10-14]。尽管学界已经对区域土地生态安全问题展开了广泛探讨，并形成了较为丰富的研究成果，但在研究方法和研究尺度上仍有待进一步拓展。基于此，本研究以长江经济带11省(市)为研究区域，基于PSR模型构建土地生态安全评价指标体系，采用因子分析法和聚类分析法，对长江经济带2013年的土地生态安全水平进行综合评价和比较分析，进而得出研究结论，以期为长江经济带各省(市)因地制宜地制定土地生态安全保护政策、促进区域经济社会可持续发展提供参考依据。

1 研究设计

1.1 研究区域

本研究的研究区域为长江经济带沿线的上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖南、湖北、重庆、四川、云南、贵州等11个省(市)。根据上、中、下游的地理划分和2015年4月国务院批复同意的《长江中游城市群发展规划》，可将长江经济带11省(市)按照上、中、下游进行区域划分，其中，上游地区包括重庆、四川、云南、贵州4省(市)，中游地区包括江西、湖北、湖南3省，下游地区涵盖上海、江苏、浙江、安徽4省(市)[15]。

1.2 评价指标体系构建

在对相关概念界定的基础上，遵循指标选取的科学性、可得性、典型性等基本原则，借鉴张军以等的研究成果[16-18]，并结合长江经济带土地生态安全的现实状况，基于PSR模型，从土地生态压力、土地生态状态和土地生态响应3个层面，共选取24项具体指标，构建了长江经济带土地生态安全评价指标体系(表1)。系统层中，土地生态压力由X1至X8共8项指标构成，且均为负向指标；土地生态状态由X9至X16共8项指标衡量，其中耕地面积比重、人均建设用地面积为负向指标，其余指标为正向指标；土地生态响应由X17至X24共8项指标测度，且均为正向指标。

表1长江经济带土地生态安全评价指标体系

注：“-”表示该指标为负向指标；“+”表示该指标为正向指标。

1.3 研究方法

本研究基于构建的长江经济带土地生态安全评价指标体系，首先选用SPSS 17.0的因子分析法将24项指标合成转化为一个可以评估长江经济带11省(市)土地生态安全水平的综合变量，具体计算方法如公式(1)所示。接着，采用聚类分析法对长江经济带11省(市)的土地生态安全水平进行分区评价，以此得出研究结论。

(1)

1.4 数据来源及处理

本研究所使用的指标数据由《中国统计年鉴》(2014—2015年)、《中国农村统计年鉴》(2014年)、《中国城市统计年鉴》(2014年)提供的数据直接得出或公式计算求得。由于各项指标的量纲千差万别，须要采用极差标准化公式分别对正向指标和负向指标的原始数据进行预处理，具体计算公式如下：

(2)

2 结果与分析

2.1 长江经济带土地生态安全综合评价

在因子分析中，首先求出长江经济带11省(市)的土地生态安全矩阵Y3×24的相关系数矩阵，并由相关系数矩阵计算得到各主成分的特征值、方差贡献率和累计方差贡献率(表2)。按照特征值大于1的原则，共提取了5个主成分，第1主成分方差对所有主成分方差的贡献率为44.917%，5个主成分的累计方差贡献率达到90.739%，公因子方差介于0.775～0.992之间，表明选取的5个主成分能够较好地解释所有变量，并充分地体现了长江经济带11省(市)的土地生态安全水平。

从反映长江经济带土地生态安全的5个主成分的载荷矩阵(表3)来看，主成分1中X1、X3、X5、X10、X12等指标的系数均较大，可以看成是反映土地生态压力和土地生态状态的综合指标；主成分2中X2、X6、X7、X8、X16、X21等指标的系数较大，可以看作是反映土地生态压力、土地生态状态和土地生态响应的综合指标；主成分3中X6、X20、X22等指标的系数较大，可以看作是反映土地生态压力和土地生态响应的综合指标；主成分4和主成分5中绝大部分指标的系数都在0.5以下，所能表达的信息量较小。主成分4中X21的系数相对较高，其系数为0.651；主成分5中仅有X13的系数是0.929，是该主成分中唯一的系数在0.5以上的指标。主成分4和主成分5在各变量上的载荷，可以看作是对前 3个主成分的补充，反映了土地生态状态和土地生态响应的部分状况。根据得到的新的综合变量及相应主成分上的单项因素得分，再以相应主成分的贡献率为权数，计算得出长江经济带土地生态安全的主成分得分、综合得分及排名情况(表4)。

表2主成分特征值、方差贡献率和累计方差贡献率

表3长江经济带土地生态安全主成分的载荷矩阵

由表4可知，长江经济带土地生态安全水平呈现出明显的地区差异性。其中，云南省、贵州省和四川省位列前3位，综合得分值分别为58.229、49.395、38.479；上海市、浙江省和江苏省排名后3位，综合得分值分别是-120.215、-49.977、-22.480。综合得分值越高，表明该省(市)的土地生态安全水平越高。如果综合得分值为正数，说明该省(市)的土地生态安全水平高于长江经济带11省(市)土地生态安全的平均水平；综合得分值为负数，则说明该省(市)的土地生态安全水平低于长江经济带11省(市)土地生态安全的平均水平，该省(市)亟须加强土地生态安全保护，才有可能达到11省(市)平均水平。整体来看，长江经济带的安徽、江西、湖北、重庆、四川、贵州、云南7个省(市)的土地生态安全水平均高于11省(市)的平均水平，其余4省(市)的土地生态安全水平均低于平均水平。长江上游地区的重庆、四川、贵州、云南4省(市)的土地生态安全水平均相对较高，且排名前3位的省(市)均位于该区域。长江中游地区的江西省、湖北省和湖南省分别位居第6位、第7位和第8位，其中，江西省和湖北省的土地生态安全状况良好，但湖南省的土地生态安全状况不容乐观。长江下游地区的4省(市)中仅有安徽省的土地生态安全水平高于11省(市)平均水平，其余3个省(市)的土地生态安全水平均低于平均水平。

表4长江经济带土地生态安全主成分得分、综合得分及排名(2013年)

2.2 长江经济带土地生态安全分区评价

以上因子分析结果已经比较清晰地反映了长江经济带11省(市)土地生态安全水平的排序，为了对长江经济带11省(市)的土地生态安全水平进行更为科学的分类，本研究将长江经济带11省(市)土地生态安全评价的原始指标作为可观测因素变量，采用离差平方和法进行系统聚类分析。聚类分析结果显示，长江经济带11省(市)可以合并成4类(表5)。

表5长江经济带11省(市)离差平方和分类结果

综合因子分析和聚类分析结果，并充分考虑我国土地生态安全的经验和长江经济带的实际情况，可以将长江经济带11省(市)划分为土地生态安全水平的4个不同分区：安全区(Ⅰ)、相对安全区(Ⅱ)、临界安全区(Ⅲ)、不安全区(Ⅳ)(表6)。

表6长江经济带土地生态安全水平分区及综合得分

土地生态安全区包括云南、贵州和四川3个省份，其中，云南省的土地生态安全水平相对较高，原因在于该省的人口密度最低，城市化水平低，农业经济比重、人均耕地面积和水土流失治理面积最大，单位土地废水负荷和人均建设用地面积最小，自然灾害受灾面积比重和单位耕地面积农药使用量小，土地利用率高，环保投入占GDP比重较大，仅次于安徽省。但云南省的耕地粮食单产不高，人均GDP、农村居民家庭人均纯收入、农业机械化程度均排名倒数第2位，且第三产业所占比重小，今后仍需要在这些方面加以改进。贵州省的城市化水平最低，单位耕地面积农药使用量和化肥使用量最小，人均建设用地面积较小，耕地面积比重较大，仅次于江苏省。但该省的农业机械化程度不高，耕地粮食单产、水土协调度、人均GDP均最低，农村居民家庭人均纯收入最少，仍须进一步提升土地生态安全水平。四川省的农业经济比重、自然保护区面积比重、水土流失治理面积均最大，土地利用率最高，但该省的第三产业比重、环保投入占GDP比重均较小，农村居民家庭人均纯收入低。

土地生态相对安全区包括安徽和重庆2个省(市)，安徽省的环保投入占GDP比重最大，人口密度、人口自然增长率、人均耕地面积、耕地粮食单产和农业机械化程度均位列前3位，一般工业固体废物综合利用量较大，仅次于江苏省。但该省的森林覆盖率低，土地利用率不高，第三产业比重最小。重庆市的人均公园绿地面积最大，自然保护区面积比重较大，仅次于四川省。尽管该市的自然灾害受灾面积比重小，单位耕地面积农药使用量和化肥使用量较少，但其城市化水平较高，水土协调度低，一般工业固体废物综合利用量少。

土地生态临界安全区包括江西和湖北2省，江西省的人口自然增长率最高，单位耕地面积农药使用量最大，耕地面积比重最小，人口密度低，人均公园绿地面积较大，仅次于重庆市。尽管该省的森林覆盖率最高，环保投入占GDP比重排名前3位，但该省的土地利用率最低，人均GDP也较低。湖北省的自然灾害受灾面积比重、单位耕地面积化肥使用量、农业经济比重和人均建设用地面积均较大，但该省的耕地粮食单产不高，环保投入占GDP比重较小。

土地生态不安全区包括湖南、江苏、浙江和上海4省(市)，其中上海市的土地生态安全状况最差。尽管上海市的人均GDP、水土协调度和农村居民家庭人均纯收入均最高，但该城市的人口密度、单位土地废水负荷和人均建设用地面积都最大，城市化水平远远超过其他省(市)，森林覆盖率最低，人均耕地面积、人均公园绿地面积和环保投入占GDP比重均最小，这些都是制约上海市土地生态安全的主要障碍因素。浙江省的农业机械化程度较高，城市化水平、单位土地废水负荷和人均建设用地面积都仅次于上海市和江苏省，自然灾害受灾面积比重、单位耕地面积农药使用量均排名第2位，耕地面积比重、人均耕地面积排名倒数第2位，且自然保护区面积比重最低，致使该省的土地生态安全水平排名倒数第2位。江苏省的耕地粮食单产和一般工业固体废物综合利用率均最高，人均公园绿地面积、人均GDP仅次于上海市，但该省森林覆盖率低，单位耕地面积化肥使用量和耕地面积比重最大，导致该省的土地生态安全水平位于后3位之列。湖南省的农业机械化程度最高，农业经济比重仅次于四川省，耕地粮食单产仅次于江苏省，但该省的自然灾害受灾面积比重也最大，单位耕地面积农药使用量和化肥使用量均较高，环保投入占GDP比重低，导致该省的土地生态安全水平低于11省(市)的平均水平。

3 结论

本研究利用2013年长江经济带11省(市)的相关数据，构建土地生态安全评价指标体系，采用因子分析法和聚类分析法，对长江经济带土地生态安全水平进行了综合评价和比较研究，主要得到以下结论：(1)长江经济带整体土地生态安全水平不高，具有明显的地区异质性，且呈现“上游地区>中游地区>下游地区”的空间分布特征。其中，云南省的土地生态安全水平最高，其次是贵州省，四川省排名第3。上海市、浙江省和江苏省均在后3位之列，湖南省排名第8位，且这4个省(市)的土地生态安全水平均低于长江经济带11省(市)平均水平。分区域来看，长江上游地区4省(市)的土地生态安全水平相对较高，且排名前3位的省(市)均位于该区域。长江中游地区的江西省和湖北省的土地生态安全状况良好，湖南省的土地生态安全状况不容乐观。长江下游地区仅有安徽省的土地生态安全水平高于11省(市)平均水平。(2)长江经济带11省(市)的土地生态安全水平可划分为4个不同分区。其中，云南、贵州和四川3个省份位于土地生态安全区；安徽省和重庆市位于土地生态相对安全区；江西省和湖北省位于土地生态临界安全区；湖南、江苏、浙江和上海4省(市)均位于土地生态不安全区。由于各省(市)的资源禀赋条件、产业发展水平存在明显差异性，制约各省(市)土地生态安全水平提升的主要因素各不相同，因而长江经济带各省(市)应基于自身生态环境承载力，明确土地主体功能定位，创新体制机制，合理配置土地资源，优化土地利用空间布局，有效发挥资源集聚效应，以实现长江经济带11省(市)产业联动发展；同时，还应严格控制城镇建设用地增加规模，可将地区吸纳农村转移人口落户数量与之挂钩，防止城市无序扩张；此外，还应通过土地综合整治、划定永久基本农田、建设高标准基本农田、开发后备资源等多管齐下，切实保护耕地资源，促进长江经济带经济社会可持续发展。

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