土地利用生态风险防范研究进展

2018-05-14肖文魁

安徽农业科学 2018年28期

关键词：生态安全

肖文魁

摘要通过对土地利用生态风险的内涵进行界定，总结土地利用生态风险的相关研究进展，在此基础上提出土地利用生态风险的防范措施，并对未来土地利用生态风险研究进行展望，对促进土地生态系统的稳定性和可持续性，保障土地利用生态安全具有重要的现实意义。

关键词土地利用格局；生态风险；生态安全

中图分类号F301.2文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）28-0032-03

Research Progress on Prevention of Ecological Risk in Land Use

XIAO Wenkui（Weibei Branch of Shaanxi Land Construction Group Co.，Ltd.， Xian，Shaanxi 710075）

AbstractThe connotation of the ecological risk of land use was defined ， the related research progress of it was summarized ， the prevention measures of ecological risk of land use were put forward， and the future research on ecological risk of land use was prospected.It is of great practical significance to promote the stability and sustainability of land ecosystems and ensure the ecological security of land use.

Key wordsLand use pattern；Ecological risk；Ecological security

土地是人類生存与发展的基础，是人类与自然相互作用最强烈的要素之一，工业革命以来城市发展速度空前，人们对土地的活动越来越频繁，土地利用的格局、深度和强度不断变化，土地利用的类型趋于多样化，对土地生态系统的各个方面产生深远影响，引发如物种灭绝、土地退化等一系列生态环境问题，致使生态环境质量下降，生态系统稳定性受到严重影响，直接影响到人类的生产生活质量，制约了社会和经济的可持续发展。为了抑制土地生态环境的恶化，改善人类的生存环境，保障土地生态安全，正确引导土地生态系统空间演化方向，促进土地生态结构体系的稳定性，有必要开展土地利用生态风险防范相关方面的研究，关注土地利用生态风险，研究因人类进行土地开发利用活动对生态环境造成的影响和生态环境所遭受的风险，并预测未来的生态不利影响或评估因过去某种因素导致生态变化的可能性。因此，在现有土地生态风险相关研究的基础上进行综述，提出土地利用生态风险防范措施，对于加强土地利用管理，合理利用土地和提高土地利用效益，促进生态系统的稳定性和可持续性，保障土地利用生态安全，同时对未来土地利用生态风险研究进行展望，以期能够为未来土地利用生态风险研究有所帮助。

1土地利用生态风险相关内涵的界定

1.1土地利用的内涵

目前，学术界对土地利用的定义均与人类活动相关。主要是对特定土地投入人类劳动，在自然条件和人为干预下，土地的开发及闲置状况是一个人类满足某种欲望的经济活动过程[1]。土地利用主要体现在2个方面：一是人类开发土地，利用土地创造财富，满足人类生产生活需要；二是利用土地，改善环境，满足人类的生存需要。土地利用实质是土地自然属性及其经济属性，在人类活动作用下的社会属性，耦合成的一个土地利用生态经济系统。土地利用本质是人类为了满足生产生活需要，对土地实施干预的一系列社会活动，土地利用的过程就是人类协调土地数量、质量及土地需求的过程，在土地数量不可能增加的客观条件下，随着人类对土地需求的不断增长，土地必须进行可持续利用。因此，土地利用过程是一种人地关系发展的过程，人类的活动决定了土地利用空间格局和土地利用变化。

近年来，人类开发改造土地的活动越来越频繁，土地利用空间格局和土地利用变化受到更大的影响，各种自然条件变化引起和带来的诸如土地沙荒化、盐渍化、生物多样性减少等生态环境问题凸现[2]。自然因素、经济因素、社会因素、生态利益和可持续发展要求等决定了一个地区的土地利用格局和土地利用变化[3-4]。人类的社会经济活动影响这些因素，在土地利用空间格局和土地利用变化的过程中起着决定性的作用。体现在以下几方面：一方面，人类通过工程技术手段合理地改造自然，推动土地利用结构向对人类有利的方向转变，让其为我们的经济社会发展服务；另一方面，人类违背可持续发展的原则，在缺乏合理规划和管理的情况下，过度开发土地资源，对土地生态环境造成严重破坏，使原本脆弱的自然生态系统受到极大的威胁。

1.2生态风险的内涵

生态环境由气候、水文、地貌、地质、土壤、植物等要素组成。对于生态风险，学术界普遍认为，一个生态系统正常功能受到外界胁迫后，不能正常运转的概率和模型[5-6]。生态风险防范是生态安全的基础，通过分析一些潜在的、不确定的可能威胁到生态系统安全的因素，提前采取一些防范措施以降低风险。生态风险的大小是由致灾环境的危险性（致灾因子强度）和承灾体的脆弱性决定的[7]。因此，有必要对生态风险致灾因子的形成机理、孕灾环境的特性等进行深入、细致的研究。

生态风险产生的原因包括自然、社会经济以及人们的生产实践等诸多因素[8]。其中，自然方面的因素如全球气候变化引起生物多样性减少、荒漠化等；社会经济方面的因素主要是土地利用规划及产业结构调整等；人类社会生产生活方面，人类采取工程手段开发和利用资源等。自工业革命特别是二次世界大战以来，全球经济快速发展，以土地城市化为例，我国城市化起步较晚，新中国成立以来进程不断加快，在这60多年的时间里，在我国土地城市化的环境下，植被减少，不透水面积增大，地下渗水量减少，致使地表径流量大、洪峰增大、洪涝灾害加剧、气温升高、尘埃和二氧化碳增多、水和空气被污染等，这些生态环境问题主要是由过去的土地利用方式所引起的，在土地利用趋于多样化的今天，要注意潜在的生态风险。

1.3土地利用生态风险的内涵

关于土地利用生态风险，笔者基于土地利用和生态风险的内涵，土地利用生态风险可认为是人类在开发利用土地满足人类生产和生活需要的时候，对土地自然生态子系统带来外界胁迫，表现为水土流失、空气污染等一系列生态问题的可能性。当土地利用生态风险发生时，土地利用生态系统的稳定性遭到破坏，这种破坏导致人类的生存环境发生改变，威胁到人类的健康和发展[8]。土地利用生态风险可以概括为由人类土地利用活动引起的生态环境的破坏、退化对人类社会的生存威胁，主要是土地利用生态系统对人类社会可持续发展的支撑能力的风险，包括由土地利用空间格局和土地利用变化引起的生态风险，另外也包括土壤环境下降引起的土地覆被变化和景观生态功能的影响以及由土壤质量下降对当地居民身体存在危害的风险。概括地说，土地利用生态风险表现为生态系统受到由土地利用带来的威胁或胁迫的可能性，是一种面向土地利用活动的风险，土地利用作为生态风险的风险源，包括土地自然属性和社会属性改变产生的风险。土地生态系统一旦受到外界干扰，其健康和人类生存环境将遭受不同程度的危害，这种危害在土地生态系统的结构和功能方面会有所表现[9]。

2土地利用生态风险研究进展

2.1基于土地利用格局及其变化的生态风险评价研究

目前，土地利用生态风险的研究主要是基于土地利用格局以及格局变化的研究。土地利用格局是由不同土地利用方式、土地利用类型、土地利用结构构成异质景观，是土地利用环境属性的综合反映[10]。土地利用生态风险的主要诱因是由于人类不合理的土地利用方式导致土地利用格局发生不合理的变化。土地利用方式不同，地表覆盖、经营方式等因子也不同，在相同类型的土地上采用的土地利用方式不同，生态风险的形式、强度也不同，有的差异很大。土地类型不同，土地质量也具有差异，由于地表植被覆盖不同，导致土壤的理化性质也不同，对于土地利用生态风险也存在差异。土地利用方式不同，其带来的社会经济效益不同，在进行土地利用活动时，各利益相关部门必然存在如何分配土地的问题，不同的分配方式引起土地利用结构的变化，建设用地、耕地、园地、林地及草地在生态稳定性上的作用不同，所以土地利用结构的变化导致生态风险的强度变化。

土地利用/覆被变化是导致景观结构变化的重要因素。目前对土地利用格局及其变化的（土地利用系统的组成、类型、配置等）生态风险研究主要集中在土地利用方式、土地利用类型、土地利用结构等方面[11]。对土地利用的生态风险的研究主要是利用地形图、土壤图、植被图、土地利用现状图等，结合有关研究区的自然、社会、经济等方面的资料，以“3S”技术手段，运用景观生态学等研究方法来探讨生态风险，最终落脚在土地利用格局的优化配置上。运用RS与GIS技术对图件进行数字化处理，在GIS软件下建立土地利用空间数据库和属性数据库，得到土地利用现状矢量图[12]。土地利用类型斑块的面积、周长、斑块数等选用景观格局指数以进行土地利用格局的定量分析研究，从景观类型的结构与变化、景观稳定性、景观异质性等出发选取一系列指标。

田峰[11]通过土地利用格局探讨通過优化土地利用方式，调整土地利用类型与结构等模式进行土地利用格局优化配置。孙丽娜等[13]以巴彦县为研究区，利用GIS的空间分析功能，解译遥感影像数据，并运用生态风险指数法测算分析景观生态风险的变化情况。石浩朋等[14]以遥感数据为基础，以泰安市城乡结合部为例，探讨该区域土地利用类型变更以及由此带来的生态服务价值变化，并从不同的利益相关者角度对城乡结合部区域的土地利用对生态环境的影响进行定量化分析。吴文婕等[15]采用静态与动态结合的研究方法，基于研究区土地利用变更数据，建立土地生态风险综合评价模型。吉喆[16]以图们江跨国界地区为研究区域，通过遥感影像的解译分别提取各个时期的土地利用/覆盖信息，基于压力-状态-响应（P-S-R）模型选取22个评价指标构建生态安全评价体系。

谢花林[17]以江西兴国县为研究对象，基于景观结构中的景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建土地利用生态风险指数，进行土地利用生态风险的空间分布和梯度变化特征分析。傅丽华[18]以长株潭核心区为研究对象，依据研究区近20年来区域土地利用变化的尺度特征及生态风险作用驱动因子的分析，以景观结构及功能变化为切入点，构建基于景观生态学的风险评价指标体系和评价模型，开展不同尺度的土地利用生态风险评价。杨永峰等[19]基于土地利用类型的景观结构，通过构建综合生态风险指数，然后利用GIS空间分析方法，对山东省生态风险的空间特征进行研究。

王耕等[20]利用GIS，进行基于土地利用类型的海岛生态风险研究，定量地描述由不同土地利用类型引起的区域生态风险程度。黄小芳[21]基于Arcgis10和Fragstats3.3软件，选取若干景观格局指数来表征区域景观格局的特征的图层加权叠加方法，对浦东新区工业用地的生态适宜性进行分析研究。刘金兴等[22]运用GIS空间分析技术，采用多因素加权叠加法，对上思县的土地利用生态敏感性进行综合评价。龚文峰等[23]基于RS和GIS技术，在土地利用空间格局时空演变的基础上，将土地利用的空间结构转化为生态风险变量，研究生态风险的时空变化特征及驱动原因，揭示土地利用格局时空演变对生态风险影响的一般规律。窦勇[24]以活力-组织力-恢复力模型为研究框架，基于RS和GIS技术，全面研究青岛市海岸带生态系统以及3个子系统的生态健康时空变化。宋国利等[25]在RS和GIS技术的支持下，根据不同土地利用方式生态影响的空间分布和梯度变化，对乐清湾土地利用进行了生态风险变化研究，分析解释研究区的生态风险空间分布特征与形成机理。

2.2土地利用生态风险评价研究的不足

目前的研究主要是基于土地利用/覆被变化来研究景观生态格局的变化，以此来评价生态风险，显得过于宏观，没有就具体的土地利用方式及其使用方式变化后对整个土地格局的影响和产生的生态风险进行研究。从土地生态系统角度，基于土地利用变化、土壤污染、土地承载力等综合因素分析区域土地生态风险并进行动态评价，目前仍处于起步和探索阶段，但土地利用生态风险问题作为国家生态文明建设的重要组成部分，已成为经济社会进一步发展的制约因素。土地生态风险评价有助于科学把握土地利用动态变化及正确认识土壤生物化学污染可能带给当地居民身体健康和生存环境危害的风险度，同时以风险评价为基础对土地进行整治与管理具有现实意义，在“3S”技术发达的今天，可以更加深入细致地探讨各种利用方式对生态环境的影响及其变化可能产生的风险。

2.3未来土地利用生态风险评价的趋势以土地生态系统为出发点，结合土壤学、地质学、景观生态学和地理学等众多学科，以RS、GIS为平台，建立自然压力、社会环境压力、经济压力生态风险指标体系，对土地利用格局进行深入细致的解剖，对于各种土地利用方式的变化引起的潜在风险进行模拟，建立健全土地利用格局生态风险评价和土地利用变化生态风险评价相结合的土地利用生态风险评估体系，提出一系列生态风险防范措施，优化土地利用结构，科学地提出土地整治规划及土地利用规划，促进土地利用与生态安全和谐发展。

3土地利用生态风险防范措施

耕地保护、水土流失、土地破坏、土地荒漠化、土地浪费等涉及土地利用生态风险的相关领域，在《土地管理法》《环境保护法》等综合性法律及《水土保持法》《闲置土地处理办法》等专门法律、法规中有所涉及，但是规定大多难以操作，因此有必要制定土地利用生态保护的专项法规，通过土地产权（没有明确的产权，任何人都可以占有土地及其生态价值，从而产生“公地悲剧”，使得土地生态得不到有效保护）、生态用地及生态补偿等法律制度，实现法律的生态安全。

此外，土地利用生态风险防范是在研究风险因子及作用机理分析的基础上，利用“3S”等工具，建立相应的模型，对土地利用变化的格局特征进行分析，以土地利用生态风险评价为依据，掌握区域土地利用/土地覆被变化（LUCC）及景观变化的格局，分析研究区不同时间和空间格局下生态风险各风险源的作用机理以及土地利用变化影响规律，探讨出土地利用生态风险的综合影响，提出针对性的区域生态风险调控策略，维护区域生态安全，同时以实现城市群土地可持续利用为目标，维护城市群土地生态系统的完整性和可持续性，满足人类对土地多种功能的需要，发挥土地的生态服务功能，根据需要采取多种技术措施及行政、法律、经济、技术、教育、公众参与等多种管理手段，加强风险评估与预警，以有效调控土地利用结构与利用方式，实现土地资源合理配置，降低土地利用生态风险。

以土地利用生态风险评价结果为风险防范的重要依据，可以分为高、中、低3个风险区域。对于高风险区可以采取适当地控制人口、减少土地生态系统的承载力压力，在土地开发利用的同时注重城市土地多功能开发及城市景观生态功能修复，同时加强土地集约节约利用；对于中度风险区域，要防止其转化为高度风险区，要注重土地利用结构的调控及功能的优化，合理地进行农地流转，严格执行耕地占补平衡，提高农地利用率，科学规划城市空间建设用地，避免传统的城市无序扩张和“摊大饼”式发展；对于低风险区域要继续保持，建立并发展环境友好型的产业体系，带动社会经济发展，以促进可持续发展，走资源节约型环境友好的道路。

4结论

生态风险因子作用机理分析和生态风险评价结果是进行生态风险防范的基础，土地利用结构及功能的变化是导致土地利用生态风险的主要原因。笔者认为应该加快土地利用生态风险评价的应用，建立完整的理论和评价体系，在进行土地利用变化和LUCC研究时，多结合“3S”技术平台，综合各种评价模型判断土地利用生态风险的影响因子及主导因素，分析区域土地利用结构及功能变化的影响。同时，加大景观生态学的研究尺度，特别是沿海地区景观生态风险的研究，充分发挥“3S”技术在土地利用动态监控、土地利用生态风险预警等领域的研究。土地利用研究已经逐渐转向空间模拟和多方法的模拟研究，更加重视经济社会因素对土地利用变化的影响及土地利用方式的响应问题，结合城市增长模型的研究，判断快速城市化作用对土地利用生态风险作用的影响，合理进行城市土地利用规划。

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