土地整治生态风险文献分析与研究进展
2019-09-23李思佳田毅安栓霞
李思佳 田毅 安栓霞
摘要:采用文献统计法、内容分析法分析近年来土地整治生态风险的文献特点和发展概况,发现土地整治生态风险文献数逐年递增;土地整治生态风险研究时风险源一般为整治的四大工程类型,生境一般为土地利用类型,生态受体一般为生物多样性、土壤、水环境质量等;生态风险评价研究时常见理论有可持续性发展理论、景观生态学理论、系统动力学理论等,基本方法有物元分析模型和RRM模型等,常见规避措施有工程、技术、生物措施等。土地整治生态风险研究虽然取得了显著进展,但仍存在很多不足,仍需加强生态风险评价多方法多技术、自然和人为风险源对生境与生态受体的叠加影响、评价结果的不确定性分析以及生态风险与土地资源调查、发展规划、空间管控等结合的研究,从而在管控分区、整治模式等方面从源头上减少风险。
关键词:土地整治;生态风险;文献统计法;生态文明建设
中图分类号: F301.2 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2019)14-0026-05
土地整治是借助于一系列的生物措施和工程措施,对山、水、林、田、湖进行的综合整治[1]。但在其工程的实施过程中不可避免地会对整理区域的微地貌、土壤环境、水环境、生物生境景观、地质环境以及生态系统稳定性等造成影响[2],这些风险影响到土地资源的可持续利用。近年来,随着国家生态文明建设、山水田林湖综合整治理念的提出,规避和减少整治中的生态风险已成为我国土地整治的热点。
对此我国已经开展了一些相关生态风险的具体实践,如我国山西省平朔矿区研究成果已将生态风险评价纳入复垦的一个具体实践,说明土地整治中引入生态风险研究的重要意义[3];自然资源部提出,到2020年建成国家生态保护红线监管平台一张图[4],将生态风险与生态红线的划定以及生态环境持续性监测衔接;以及上海市2013年提出的郊野公园规划实践,考虑整治工程的负面影响以实现区域性的土地综合整治[5]。
本研究基于文献统计法系统分析了近年来土地整治生态风险的发展概况、相关概念内涵、理论基础、评价的基本方法以及常用的规避措施,并在此基础上提出了今后的研究展望,研究结果对于以山水林田湖为对象的土地综合整治具有重要意义。
1 研究方法和思路
本研究是基于文献统计法利用中国知网(CNKI)全文数据库对1991—2018年与土地整治生态风险相关的文献进行检索,根据国土资源部发布的《土地整治术语》,土地整治包括土地整理、土地开发、土地复垦和土地修复4类[6],但关于以“土地修复+生态风险”为主题词检索出的文献数量为零。基于此,本研究选取“土地整理+生态风险”“土地复垦+生态风险”“土地开发+生态风险”“土地整治+生态风险”为主题词进行检索,并对检索结果的文献数据库来源、期刊种类、学科种类、发表年份、基金层次等进行统计分析。在这些分析的基础上梳理说明整治生态风险的层次问题、学科领域、发展的总趋势,以及国家或省市对生态风险的关注程度,并提出关于整治生态风险的未来研究展望。
2 研究结果
2.1 发展概况
以“土地整治+生态风险”“土地整理+生态风险”“土地复垦+生态风险”“土地开发+生态风险”为主题词利用CNKI数据库进行检索,从1991—2018年土地整治生态风险发表期刊论文共计47篇,硕博学位论文共计72篇(表1)。从文献来源而言,主要为已发表的期刊文献和硕博论文,会议、报纸占比较少;从期刊来源而言,主要期刊为《中国土地科学》《生态与环境农村学报》《农业工程学报》《生态学报》《资源科学》等期刊,并且核心期刊占比较多。总体来说,生态风险的相关研究数量过少,未来还需加强对整治生态风险的研究,以期达到山水林田湖综合整治的生态构想。同时,检索结果显示土地整治生态风险在报纸上刊登的文章为零,说明生态风险现今状态下不具有社会公众普识度,研究还需更深入。
从学科领域而言,目前整治生态风險研究涉及到农业经济、环境科学与资源利用、自然地理学与测绘学等多个学科门类(图1)。其中,研究比较集中在农业经济细分下的土地管理、规划与应用;其次是环境科学与资源利用细分下的环境质量分析与评价、生物评价、生态评价,说明其关注的重点是土地整治是如何影响生态环境的,又是如何量化这一影响的问题。而对于土地整治对某一单一要素如土壤化学、地下水产生的影响研究较少。并且关于其相关的政策制度之类的文章也几乎没有。
利用中国知网全文数据库进行检索分析,并将检索出的文献发表年度进行每5年的时间段归并(图2)。从发展历史阶段而言,土地整治生态风险研究与土地整治发展过程是基本相匹配的,可简单划分为几个阶段:20世纪50年代后期,土地整治主要为农业合作化运动,核心是调整变更土地权属关系,增加农地面积和农产品产量,所以此阶段关于土地整治生态风险的研究尚未起步;20世纪60年代,土地整治受自然灾害和“文革”影响,基本处于停滞状态;20世纪70年代以农田基本建设为主,平整土地、合并田块、整理沟渠和组织道路等,所以此时仍尚未考虑土地整治在其实施过程中对于生态环境产生的负面影响问题;20世纪80—90年代,更加注重土地权属关系和土地利用布局的调整,保护生态环境[7],提高土地利用率和产出率[8],此阶段土地整治已经表现了对生态环境的注重,但关于生态风险研究的相关文献基本没有;2008年至今,土地整治的各项工作进一步强化,更加关注土地的数量质量生态建设[9-11],也基于此,各个专家学者也越来越关注对土地整治的生态风险研究并且其相关成果也呈上升趋势。
由图3可知,通过对检索结果的统计分析可以看出,含国家和地区基金资助的文献占总文献的1/4左右,但国家基金资助的文献数目大多多于地区基金资助的文献,说明了国家对整治生态风险研究的重视并且也说明了特定地区专项问题的基础研究相较于国家层次的研究较薄弱。
2.2 相关概念内涵
(1)风险源内涵:在生态学中,风险源是指对生态环境产生不利影响的一种或多种的化学的、物理的或生物的不确定性因素,大体可以归纳为自然风险源和人文风险源[12]。将前述文献进行整合得出:土地整治生态风险研究时风险源一般主要考虑人为活动所导致的潜在生态风险,所以一般将土地整治活动作为生态风险评价的风险源。其常见风险源为土地平整工程、田间道路工程、农田水利工程和其他工程(农田防护林工程)等[13-20]。一般情况下,风险源对其整治区域造成的影响涉及到微地貌影响、土壤影响、水环境影响、生物生境景观影响等。
其中,微地貌影响主要表现在改变其原有地貌形态,影响物种多样性,并易造成土壤、水环境污染;土壤影响主要表现在改变了土地资源的原始状态,造成土壤污染、土壤肥力下降[21],还可能会引起土壤侵蚀和风蚀等问题[22];水环境影响主要表现在通常会改变地表水系的网络结构,影响自然生境类型的改变,还可能影响伴随原有水系网络而形成的各种相关生态过程[23],另外,大面积耕地开发会加大地下水抽取量,导致地下水位下降;生物生境景观影响主要表现在对地表植被及其相关生态过程产生影响,如改变植被覆被、生物多样性减少、生物空间格局改变、景观稳定性减弱等(表2)。
(2)生态受体内涵:生态受体即风险承担者,在风险评价中指生态系统中可能受到来自风险源的不利作用的组成部分[24]。鉴于区域生态系统的复杂性,通常选取对风险源的作用较为敏感,或在生态系统中具有重要作用和地位的物种、种群、群落或重要生态过程作为风险源作用的受体,用受体的风险来推断、分析或代表整个区域的生态风险[25]。土地整治生态风险研究时生态受体的确定要根据整治区域的具体生态环境条件进行确定,其常用生态受体有物种多样性、景观格局变化、土壤质量和水环境质量等等。
(3)生境内涵:生境指生物的个体、种群或群落生活的环境,包括必需的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。一般情况下,生境是连接生态受体与风险源的纽带。各种生境类型在区域内所处的位置不同,所受人为干扰强度有所差异。因此,不同的生境类型在维护生物多样性、保护物种、完善生态系统的结构和功能等方面的作用是有差别的。土地整治生态风险研究时生境的确定方式是各工程实施时对哪些土地利用地类造成了影响和干扰,则可将这些地类作为生态风险评价时的生境,其常用的生境有耕地、农村居民点、未利用地、采矿用地等地类。
2.3 生态风险评价研究
2.3.1 研究理论基础 土地整治生态风险研究涉及自然、社会和经济各方面的因素,需要多个学科的理论和知识进行支撑和指导。因此,土地整治生态风险研究应是土地、生态、地质、数学等相关学科体系的集成和融合,常见的基础理论有可持续发展理论[26]、景观生态学理论[27]、系统动力学理论[28-29]、生态系统服务理论[30]、项目风险管理理论[31]等。如喻光明等应用景观生态学中的常见指标如林地覆盖率、生物多样性指数、生物丰度指数等对土地整理的生态风险进行了综合评价[19]。丁向华等选取土壤有机质含量指数、景观丰富度指数、植被覆盖指数等作为评价指标构建生态效益评价体系,并運用归一化法等对评价指标进行量化,并以成都市三河镇土地整理项目为例,对评价体系进行了验证[32]。徐霄枭等构建了土地整治项目社会经济影响的系统动力学模型,系统分析了土地整治项目对整治区域的社会经济影响[33],张正峰等将土地整治活动造成的生态系统价值变化进行定量显化,为生态效益评价和生态风险量化提供依据[34],牟鹏在其硕士论文中以项目风险管理的理论和方法为指导,采用定性分析方法分析项目可能面临的风险因素,识别项目风险,建立该项目风险评价指标体系,采用模糊综合评价方法,对新泰两镇土地综合整治项目的风险进行综合评价[35]。
2.3.2 评价的基本方法 传统的生态风险评价主要针对化学污染类风险源、生态事件类风险源、复合类风险源等生态事件,评价方法采用熵值法[36]、地质累计指数法和潜在生态风险指数法[37]、暴露-反应法[38]、污染指数法[39]、回归过量分析法[40]、R=P×D模型(生态损失度指数法)等[41]判断生态风险的危害程度,为风险管理提供建议和对策[42]。土地整治生态风险评价时常见的方法总结如下:
(1)物元分析模型[43]:采用物元分析模型对土地整治进行生态风险评价时步骤为:①选择合适的生态风险评价指标;②建立生态风险评价基础物元矩阵;③构建评价指标权重体系;④计算各个生态风险评价指标关联度和土地整治区域生态风险综合关联度。例如蔡晓强对进贤县罗溪镇土地整理项目采用物元分析模型对其进行生态风险评价[18]。
(2)RRM模型是Landis等于1997年提出的一种复合压力风险评价模型,通过分析风险源、生境和生态受体的相互作用关系,给出区域风险评价方法进而实现区域风险的定量化[44]。采用RRM模型对土地整治进行生态风险评价时步骤为:①划分风险小区并确定各风险小区的风险源、生境和生态受体;②通过明确风险源、生境、生态受体的相互作用关系,构建概念模型;③进行暴露-危害分析,得到风险源密度、生境丰度、暴露系数和响应系数;④运用相对风险计算公式,计算各风险小区的相对风险值,从而实现区域风险的定量化。如付光辉应用RRM模型评价了江苏省盐城市大丰区沿海滩涂项目土地整理的生态风险[17];吴金华等运用RRM模型对神木县的土地整治规划生态风险进行了评价[14];王同伟等基于RRM模型对华池县土地整治规划进行了生态风险评价等[45]。
2.4 整治风险管控研究
考虑到土地整治活动对生态环境负面影响的复杂性,常见的规避措施涉及到工程措施、生物措施和一些政策法规技术等方面的措施。土地整治生态风险研究时常见措施如下:
工程措施:张正峰等提出田间道路工程中可以对路基打孔并尽量使用碎石铺设。农田水利工程中生态化沟渠设计应与原有自然风貌相匹配,保留动植物的生态栖息场所[46]。魏秀菊等提出采取土坎、石坎设计并采用天然工料保持原有自然风貌;田间道路以土石材料铺面进而改善农田小气候;农田水利工程可按照集水,引水渠和汇水渠布置集水工程,并结合集水工程完善渠岸绿化建设[47]。
生物措施:张伟在研究神木县土地整治规划生态风险时采取改善土壤理化性质、种植绿肥、涵养水源等措施,尽可能降低生态风险[48]。付光辉提出合理施用农药化肥、合理配置氮、磷、钾的使用量,加强对土壤和作物的营养诊断并根据植物生长状况适时施肥[17]。同时在渠道周围规划各种植物,创造野生动植物栖息的条件,而且可以利用水中的微生物自身的分解和降解功能,减少农田内的农药和化肥直接排入渠道所造成的污染[19]。
其他措施:杨逢渤提出国土部门应该加快土地整治后评价成果转化,形成一个有效的土地整治后评价机制和流程[49]。刘雯波提出将生态风险管理纳入后期管护的一部分,明确相关人员,定期更新风险监控信息数据库,整理生态风险管理报告并及时汇报;辅助高校等相关科研机构开展风险管理研究,形成比较完整的土地整治风险管理研究思路和分析方法[50]。吴伟昊提出组建土地整治规划实施信息数据库与土地整治项目数据库,实现土地整治项目的审批、实施、竣工验收与后评价方面的信息化监督管理,对土地整治后的生态经济社会影响进行实时监测[13]。
3 结论与展望
对近年发表的相关文献进行分析可见,土地整治生态风险研究具有如下特征:(1)从文献期刊来源而言,期刊文献数量不多但高水平成果较多,且硕博论文数量高于期刊文献数量。从学科领域而言,现在整治生态风险研究主要集中在农业经济和环境质量分析与评价。从发展总趋势而言,随着生态文明建设和山水林田湖综合整治的提出,相关文献发表量呈逐年递增趋势且其增长速率也越来越大。从基金资助情况而言,体现了国家对整治生态风险研究的重视;(2)土地整治生态风险研究时风险源一般为整治的四大工程类型,生境一般为土地利用类型,生态受体一般为生物多样性、土壤、水环境质量等;(3)生态风险评价研究时常见理论有可持续性发展理论、景观生态学理论、系统动力学理论、生态系统服务理论以及项目风险管理理论等,基本方法有物元分析模型和RRM模型等,可以对土地整治引起的生态风险进行定量评价;(4)整治风险的管控研究时需要将工程、技术、生物、政策等措施有机结合,从而将风险规避贯穿到整治项目的全过程中。
尽管随着国家对生态文明建设的重视,土地整治生态风险研究取得了显著进展,但仍存在很多不足,今后应在以下方面进行更深入的探究:加强对生态风险评价多方法多技术的研究探讨;考虑自然风险源和人为风险源对各评价单元的生境与生态受体的叠加影响;加强对生态风险评价结果的不确定性分析研究;加强生态风险与土地资源调查、发展规划、空间管控等结合研究,进而从管控分区、整治模式等方面从源头上减少风险。
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