湛江市土地資源生態安全評價與限制因素

周 飛,郭良珍,陳士銀,吳雪彪

（廣東海洋大學農學院,廣東湛江 524088）

生態安全是整個生態系統可持續發展的核心和基礎。自20世紀50年代以來,隨著經濟發展和工業化進程的加快,環境污染與生態破壞日益嚴重,溫室效應、水土流失、土壤沙化、洪澇災害、森林減少、草場退化、大氣污染、水污染等生態環境問題嚴重威脅著人類的生存和發展。當前生態安全引起了國際社會的高度關注,成為學術界研究的前沿任務和重要領域[1]。

生態安全由資源安全、生物安全和環境安全等組成[2]。土地資源是十分寶貴的自然資源,是人類賴以生存和發展的物質基礎。土地資源生態安全是生態安全的重要方面。土地資源生態安全是指土地資源所處的生態環境處于一種不受或少受威脅與破壞的健康、平衡的狀態[3-4]。在這種狀態下,土地生態系統不僅能夠維持其結構和功能的完整性,而且其提供的服務能滿足人類的生存需要。因此,土地資源生態安全是區域生態安全的基礎和保證,它關系到區域社會經濟的可持續發展。然而,隨著我國工業化、城市化進程不斷加快,我國土地利用的范圍不斷擴大,強度不斷增加,人地矛盾日益突出。同時,由于人們對土地資源的不合理開發利用和掠奪式經營,我國土地生態環境急劇惡化,出現了一系列土地資源生態問題,嚴重威脅著我國土地資源生態安全。在這樣的背景下,土地資源生態安全成為當前土地資源可持續利用的前沿課題[5]。

土地資源生態安全評價是土地資源生態安全研究的重要內容,也是構建土地利用安全格局的基礎[6]。國內學者對此進行了較多研究。縱觀這些研究,可以發現學者們在評價方法上進行了有益的探索,采用了包括綜合指數法、物元模型法、主成分分析法和灰色關聯法等方法,但在評價指標體系方面,多是從影響土地資源生態安全的自然、經濟和社會三個方面構建評價指標體系,而較少基于PSR(壓力-狀態-響應)模型構建指標體系;在評價尺度方面,主要采用了宏觀和靜態評價,缺乏區域尺度的動態分析[7-15]。

本文以湛江市為研究區域,基于PSR模型構建土地資源生態安全評價指標體系,對1996-2008年湛江市土地資源生態安全狀況進行評價,并分析其限制因素,以期為區域土地利用決策提供科學依據。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

湛江市是全國14個沿海開放城市之一,位于廣東省西南部,東南西三面環海,地理范圍在東經109°41′-110°58′,北緯 20°07′-21°57′。東臨南海與電白縣相鄰,南隔瓊州海峽與海南省相望,西瀕北部灣,北接化州市與廣西壯族自治區。行政區域包括徐聞、遂溪 2個縣,雷州、廉江、吳川3個縣級市,赤坎、霞山、坡頭、麻章4個縣級區及湛江市經濟技術開發區、東海島經濟開發試驗區,土地總面積13 225.4 km2。2008年全市總人口753.88萬人,其中農業人口475萬人,非農業人口278.88萬人。人口密度為570人/km2。2008年國內生產總值1 048.66億元,其中第一產業產值230.66億元,第二產業產值497.07億元,第三產業產值320.93億元。三次產業結構比例為22.0∶47.4∶30.6,人均國內生產總值 15 297元/人。地貌以平原為主,平原占66%,山區占3.4%,丘陵占30.6%。地勢北高南低,中間高,東西略低,北部多丘陵,南部和東部多為30～80 m的臺地、平原。氣候屬熱帶海洋性季風氣候,終年受海洋氣候調節,夏無酷暑冬無嚴寒。年平均氣溫22.8～23.4℃,年平均日照時1 817.7～2 106.0 h,年平均降雨量在1 417～1 802 mm。全市海岸線長達1 556 km,占廣東省海岸線的46%,占全國的10%。湛江市擁有豐富的熱帶、亞熱帶作物資源,是全國主要的糖蔗、水果、蔬菜、林木、熱帶作物生產基地和海養對蝦、珍珠基地。

1.2 數據來源

研究數據主要涉及區域生態環境、土地利用和社會經濟發展三個方面,主要來源于湛江統計年鑒(1997-2009年)、廣東統計年鑒(2009年)、湛江市環境狀況公報(1996-2008年)、湛江市土地變更調查數據(1996-2008年)。

2 評價方法與計算過程

2.1 評價指標體系構建及其權重確定

評價指標體系是土地資源生態安全評價的基礎,也是評價結果是否準確和合理的關鍵。土地生態系統是人工自然復合生態系統,土地資源生態安全評價指標體系必須涵蓋土地生態系統的自然、社會和經濟等方面。PSR模型最早是經濟合作組織(OECD)為了評價世界環境狀況提出并建立的,其基本思想是人類活動給環境施加“壓力”,改變了環境的“狀態”,人類社會通過環境、經濟政策對這些變化作出“響應”[16]。PSR模型揭示了人類活動與環境影響之間的鏈式關系。因此,本文基于PSR模型,遵循指標選擇的科學性、全面性、可比性、可操作性等原則,參考相關研究成果,考慮研究區域的具體情況,選取了26項指標構建湛江市土地資源生態安全評價指標體系(見表1)。

多指標的綜合評價,指標權重的確定是整個評價過程的關鍵。本文采用層次分析法確定指標權重:先對各指標兩兩比較重要程度而逐層進行判斷打分,構造判斷矩陣;然后用方根法求得最大特征根對應的特征向量,得到各指標的權重;最后檢驗是否具有滿意的一致性。各指標權重計算結果見表1。

2.2 評價指標基準值的確定

評價指標基準值是衡量該指標是否達到土地資源生態安全基本要求的評價基準。本文在確定評價指標基準值時,遵循以下原則:對于那些已有國際公認值或國內公認值的指標,直接采用國際公認值或國內公認值作為基準值;對于那些尚無國際公認值或國內公認值的指標,根據區域實際情況,采用廣東省平均值作為基準值。各指標基準值確定結果見表1。

表1 湛江市土地資源生態安全評價指標體系

2.3 安全指數的確定

根據評價指標與土地資源生態安全的關系,將評價指標的安全趨向性分為正向和負向。安全正向性指標即指標值越大越安全,安全負向性指標即指標越小越安全。

假設Xi為第i個評價指標的實際值,Si為第i個評價指標的基準值,Pi為第i個評價指標的安全指數,則:

(1)正安全趨向性指標:當Xi≥Si時,Pi=1;當Xi＜Si時,Pi=Xi/Si。(2)負安全趨向性指標:當Xi≤Si時 ,Pi=1;當Xi＞Si時 ,Pi=Si/Xi。

鑒于篇幅有限,各評價指標的安全指數表略。

2.4 生態安全綜合值的計算

評價指標體系的每一項指標,只是從不同的方面反映土地資源生態安全狀況。若要全面反映其綜合狀況,還必須對指標進行綜合計算。根據確定的指標權重和安全指數,采用線性加權方法計算湛江市土地資源生態安全綜合值,其計算公式為

式中:T——土地資源生態安全綜合值;Pi——各指標安全指數;Wi——各指標權重.

根據土地資源生態安全綜合值的大小,將評價結果劃分為非常安全、較安全、臨界安全、較不安全和極不安全5個等級。其中,T≥0.9為安全,0.7≤T＜0.9為較安全,0.6≤T＜0.7為臨界安全,0.4≤T＜0.6為較不安全,T＜0.4為極不安全。

3 結果分析

3.1 生態安全狀況分析

根據前述評價方法,計算出湛江市土地資源生態安全綜合值(見表2)。1996-2008年湛江市土地資源生態安全綜合值呈穩步增加趨勢,由1996年的0.658 9增加到 2008年的0.703 3,增加了 0.044 4。雖然增加幅度不大,但土地資源生態安全綜合狀況卻發生了變化,2006年前土地資源生態安全綜合狀況一直處于“臨界安全”,2007年上升為“較安全”,2008年穩定在“較安全”。壓力子系統生態安全值總體呈增加趨勢,由1996年的0.549 4增加到 2008年的0.627 1,增加了0.077 7,但需引起注意的是,2008年壓力子系統生態安全值與2007年相比出現了較明顯下降。壓力子系統生態安全狀況發生了變化,1996-2003年壓力子系統生態安全狀況處于“較不安全”,2004-2008年上升為“臨界安全”。狀態子系統生態安全值總體呈下降趨勢,由1996年的0.832 1下降到2008年的0.785 2,下降了 0.046 9。2002年前狀態子系統生態安全值一直趨于下降,2002年后趨于不穩定,呈現3年上升3年下降的趨勢。狀態子系統生態安全狀況未發生變化,一直處于“較安全”。響應子系統生態安全值呈逐年增加趨勢,由 1996年的0.522 2增加到2008年的0.669 2,增加了0.147 0。響應子系統生態安全狀況發生了變化,2000年前處于“較不安全”,2000年后上升為“臨界安全”。

表2 1996-2008年湛江市土地資源生態安全評價結果

3.2 限制因素分析

結合各指標的安全指數,分析影響湛江市土地資源生態安全的限制因素。

壓力子系統各評價指標中,單位土地面積工業廢水承載量、單位土地面積工業廢氣承載量、單位土地面積工業固體廢物承載量的安全指數始終穩定在1,其安全狀況均一直處于“非常安全”。人均GDP、城市化水平的安全指數增加幅度較大,分別比1996年增加了0.412 3,0.261 7,其安全狀況均由“極不安全”上升為“臨界安全”。人口密度的安全指數逐年下降,其安全狀況一直處于“極不安全”。人口增長率的安全指數呈波浪狀增長趨勢,2007年達到最大,但2008年又出現了明顯下降,這是導致2008年壓力子系統生態安全值下降的主要原因。人口密度的安全狀況除2004年、2007年處于“臨界安全”外,其余年份處于“較不安全”或“極不安全”。單位耕地面積化肥負荷的安全指數逐年下降,其安全狀況由“較不安全”下降為“極不安全”。單位耕地面積農藥負荷的安全指數在2005年前穩定在1,2005年后略有下降,其安全狀況一直處于“非常安全”。由此可見,壓力子系統的主要限制因素是人口增長和不合理的化肥施用。

狀態子系統各評價指標中,土地墾殖率和水土流失率的安全指數始終穩定在1,其安全狀況均一直處于“非常安全”。旱地面積比重的安全指數略有增加,建設用地面積比重的安全指數略有下降,其安全狀況均一直處于“較安全”。森林覆蓋率的安全指數先下降后上升,1996-2002處于下降期,2003-2008年處于上升期,其安全狀態在“較不安全”與“臨界安全”間徘徊。人均耕地面積的安全指數逐年下降,比1996年下降了0.212 5,下降幅度居所有指標之首,其安全狀況由“非常安全”下降為“較安全”。灌溉保證率、旱澇保收率的安全指數變化幅度不大,但總體水平較低,其安全狀況分別一直處于“較不安全”、“極不安全”。糧食單產的安全指數波動幅度較大,在0.742 5～1之間波動,2003年、2005年的安全指數達到高峰,但2008年又下降到最低,這是導致2002年后壓力狀態子系統生態安全值不穩定的主要原因。糧食單產的生態安全狀況除2003年、2005年處于“非常安全”外,其余年份處于“較安全”。由此可見,狀態子系統的主要限制因素是耕地面積不斷減少、森林覆蓋率較低和農田水利設施差。

響應子系統各評價指標中,工業廢水排放達標率、固體廢物綜合利用率、環保治理投資占GDP比例的安全指數穩步增加,分別比 1996年增加了0.166 0,0.272 7,0.153 4。工業廢水排放達標率、環保治理投資占GDP比例的安全狀況均由“臨界安全”上升為“較安全”,固體廢物綜合利用率的安全狀況由“臨界安全”上升為“非常安全”。農民人均純收入的安全指數增加幅度較大,比 1996年增加了0.384 4,其安全狀況由“極不安全”上升為“臨界安全”。第三產業比重的安全指數先上升后下降,1996-2002年處于上升期,2003-2008年處于下降期,其安全狀況由“較安全”上升為“非常安全”后又下降為“較安全”。每千人擁有衛生科技人員數的安全指數先上升后下降再上升,總體略有下降,其安全狀況一直處于“較不安全”。每萬人大中專以上人數、每萬人從事科技活動人數的安全指數雖逐年增加,但仍處于較低水平,其安全狀況均一直處于“極不安全”。可見,響應子系統的限制因素是第三產業比重偏低和教育科技發展滯后。

4 結論與建議

本文基于PSR模型構建了土地資源生態安全評價指標體系,對1996-2008年湛江市土地資源生態安全狀況進行了評價,并結合各評價指標的安全指數,分析了影響湛江市土地資源生態安全的限制因素。結果表明:

(1)1996-2008年,湛江市土地資源狀態子系統總體狀況較好,其生態安全等級一直屬于“較安全”,但其生態安全值出現了下降,說明狀態子系統處于緩慢退化之中。壓力子系統和響應子系統的生態安全值呈增加趨勢,說明該兩個子系統處于逐步改善之中,但總體狀況較差,其生態安全等級均僅由“較不安全”上升為“臨界安全”。因此,湛江市土地資源生態安全綜合狀況一般,其生態安全等級經過多年發展,才勉強達到“較安全”。

(2)人口增長和不合理的化肥施用是湛江市土地資源壓力子系統的主要限制因素,耕地面積不斷減少、森林覆蓋率較低和農田水利設施差是狀態子系統的主要限制因素,第三產業比重偏低和教育科技發展滯后是響應子系統的主要限制因素。

可見,要提高湛江市土地資源生態安全水平,必須在阻止其狀態子系統進一步退化的同時,減輕壓力子系統的壓力和增強響應子系統的響應能力。為此,應采取以下措施:

(1)認真落實《湛江市建設城鄉協調、生態文明的科學發展試點市行動綱要》。2007年12月,廣東省委書記汪洋在湛江考察調研時,提出了“建設城鄉協調、生態文明的科學發展試點市”的戰略目標,為湛江的發展指明了方向。要認真落實《湛江市建設城鄉協調、生態文明的科學發展試點市行動綱要》,通過統籌城鄉發展,建設生態文明,促進區域生態環境改善,實現經濟振興與生態環境良性互動。

(2)控制人口增長,提高人口素質。湛江市是一個人口大市。人口密度過大、人口增長率過高使人口對土地資源的壓力不斷加大。必須嚴格執行計劃生育政策,降低人口出生率,使人口增長與經濟增長相適應。同時要努力提高人口素質,不斷改善人口結構,合理引導人口分布。

(3)運用生態農業技術,減少化肥施用量。湛江市單位耕地化肥負荷達到892 kg/hm2,是國際公認值的3.57倍。要通過各種方式宣傳生態農業理念,鼓勵農民發展生態農業;因地制宜推廣農業生態模式,促進農業廢棄物無害化、資源化綜合利用。要增施有機肥、生物肥,實行用地養地結合,提高土壤肥力水平;推廣測土配方技術,科學確定化肥的種類與施用量,提高化肥的利用率。

(4)進一步加強耕地保護,確保耕地總量動態平衡。1996-2008年,湛江市耕地減少了3.07萬hm2,而人口增加了137.86萬,人地矛盾日益加劇。要認真落實耕地保護責任制,加強目標考核;強化土地利用規劃和土地利用計劃管理,嚴格控制建設用地規模;加大土地開發整理力度,做好利用園地、山坡地開發補充耕地工作。

(5)加強植樹造林,提高森林覆蓋率。森林是改善生態環境的重要因素。要以提高森林覆蓋率為中心,堅持適地適樹原則,不斷優化林業結構,打造“綠色湛江,生態湛江”[17]。

(6)完善農田水利設施,提高水資源利用率。湛江市是歷史性的干旱地區。其干旱的主要原因是降雨的季節分配不均,同時河流的短淺且獨流入海的暴流性導致河川徑流的80%無法利用[18]。要加大農田水利設施投入,不斷完善農田水利設施,增強抗旱排澇的能力。同時要大力推廣噴灌、滴灌、微灌等節水灌溉技術,提高水資源利用率。

(7)加快發展現代服務業,提高第三產業比重。目前湛江市正面臨著跨越式發展機遇,隨著鋼鐵基地、中科煉化等項目落戶湛江,湛江市將進入重化工業發展期。在這種情況下,如果第三產業還不加快發展,勢必會更加滯后。要重點發展濱海休閑特色旅游,大力發展金融、物流、會展、科技和中介等生產性服務業,培育房地產、信息、文化、體育、醫療保健等新興服務業。

(8)加大教育科技投入,提升教育科技水平。教育方面,在加快普及高中階段教育的基礎上,大力發展中等職業教育,把湛江建設成為粵西的職業教育基地。科技方面,要加強產學研結合,鼓勵自主創新,加強人才交流與培養,促進科技成果轉化。

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