福建省土地生態安全動態評價

徐道煒，劉金福，洪 偉，吳承禎

（福建農林大學 林學院，福建 福州350002）

土地是人類賴以生存和發展的物質基礎，為人類社會經濟與農業可持續發展提供穩定、均衡、充裕的自然資源。如何通過對土地資源的合理利用和管理，使土地生態系統能保持其結構與功能不受威脅或少受威脅的健康平衡狀態［1］，成為學者們廣泛關注的問題。目前有關土地生態系統安全評價的理論和方法尚未成熟，主要集中在3點：（1）評價指標體系不統一，多數評價體系從“自然—經濟—社會”指標體系［2］，“壓力—狀態—響應”指標體系［3］以及土地資源“數量—質量—承載力”［4］等體系展開評價。（2）安全等級標準判定尚未達成一致，主要有基準值法和等級標準法［5－6］，但多數學者只是簡單地將［0，1］按等間距或不等間距方法劃分為5個等級作為土地生態安全等級標準，缺乏理論依據。（3）目前主要利用加權函數法、層次分析法［5－6］、模糊評價法等［7］對一個區域或幾個區域進行橫向評價［6］，評價理論缺乏系統突變特性。生態系統是一個動態過程，系統受到外界干擾而具有累加性，當累加達到一定程度或某一要素產生重大干擾超過系統臨界值，系統將會崩潰［8］。為此，筆者應用突變理論探討土地生態系統安全狀況，動態評價2000—2008年福建省土地生態安全，探討土地生態安全發展趨勢，科學地揭示土地生態安全演變規律。

1 突變理論與突變級數法

突變理論主要由結構穩定的拓撲概念發展而來，用來描述、評價、預測自然現象與社會活動中事物連續性中斷的質變過程。由突變理論中突變模型衍生出來的突變級數法廣泛應用于多準則決策問題［9］。

1.1 構建突變模型評價指標體系

依評價系統總體要求，對評價總指標進行多層次矛盾分解，排列成倒樹狀目標層次結構，分解到可計量的子指標時，分解就可停止，由于一般突變系統的控制變量不超過4個，則相應各層指標（單指標的子指標）分解不能超過4個。

1.2 確定突變模型類型進行綜合評價

尖點突變模型、燕尾突變模型、蝴蝶突變模型是3種常見突變模型，各種模型的具體內容及特點如表1所示。

表1 突變模型相關公式

依突變理論，聯立f′（x）＝0和f″（x）＝0得到突變系統分歧點集方程，當諸控制變量滿足此方程時，系統會發生突變。通過分解形式的分歧點集方程導出歸一公式，由此得到不同層次狀態變量的隸屬函數。若同一對象控制變量之間存在明顯相互關聯，該對象各控制變量為互補型，對應狀態變量按平均值法取得，否則各控制變量為非互補型，狀態變量按“大中取小”原則取得。對系統進行量化遞歸運算，求出系統總隸屬函數值，對各評價對象按其總隸屬函數值大小進行優劣排序。

2 福建省土地生態安全動態評價

2.1 土地生態安全指標體系構建

結合福建省土地資源狀況、社會經濟發展水平和專家建議，依據科學性、可操作性、相對完備性、相對獨立性等原則，從自然環境系統（包括土地利用結構、環境壓力2個方面7個指標）、社會經濟系統（包括經濟結構、人口壓力2個方面7個指標）、環境調控系統（包括環境治理、環境調整2個方面5個指標）共19個指標構建評價體系（見表2）。

采用德爾菲法分別確定第Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ級指標重要性，重要指標在前面，次要指標在后面。指標分為正安全趨向性指標和負安全趨向性指標，用“＋”和“－”表示。正安全趨向性指標值越大，表明土地生態安全狀況越好；負安全趨向性指標值越大，表明土地生態安全狀況越差。

2.2 各層指標等級標準劃分

自然環境方面的等級標準根據國家、行業的標準以及科學研究判定的生態效應等確定；社會經濟方面的等級標準參照國家、地區、行業的平均水平以及國際通行標準等確定。將土地生態安全評價指標的等級標準分為5個等級，即Ⅰ很不安全，Ⅱ較不安全，Ⅲ一般安全，Ⅳ較安全，Ⅴ很安全。具體各指標等級標準見表3。

根據歸一公式特點，將底層各指標5個等級相對隸屬度范圍分別取為［0，0.2），［0.2，0.4），［0.4，0.6），［0.6，0.8），［0.8，1］，則當底層指標隸屬度均為x（x＝0，0.2，0.4，0.6，0.8，1）時，可計算各層指標隸屬度及總隸屬度［10］（見表4）。

2.3 原始數據及其隸屬度矩陣建立

數據主要來源于《福建省統計年鑒》（2000—2008年）、《中國區域經濟統計年鑒》（2000—2008年）、《福建省農村統計年鑒》（2000—2008年），表2部分指標由各年鑒數據計算而得。

突變級數法要求指標在0～1范圍內取值，初始級數絕對值需按照“越大越好”原則，底層指標初始級數可用相對隸屬函數取得。假設指標值x落在第i個等級范圍 （Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ）內，該等級對應相對隸屬度范圍為［0.2（i－1），0.2i），則正趨向性指標和負趨向性指標的相對隸屬度計算公式分別為：

由此可得原始數據隸屬度矩陣。

2.4 評價結果與分析

由原始數據隸屬度矩陣，可得福建省2000—2008年土地生態安全總隸屬度和二級隸屬度（見表5）。

從表5中A指標可得，2000—2008年福建省土地生態安全趨勢（見圖1）。由B1，B2，B3指標可得第Ⅱ級指標變化趨勢（見圖2）；由Ⅲ級指標隸屬度（略）可得第Ⅲ級指標變化趨勢（見圖3）。

表2 土地生態安全評價指標體系

表3 土地生態安全評價等級及指標取值范圍

表4 土地生態安全評價等級標準

表5 2000一2008年福建省土地生態安全總隸屬度和Ⅱ級隸屬度

圖1 2000－2008年福建省土地生態安全趨勢

由圖1可知，福建省土地生態安全總隸屬度逐年提高，土地生態安全不斷改善，從Ⅲ一般安全轉變為Ⅳ較安全。從圖2變化趨勢可見，土地生態安全不斷改善主要依賴于社會經濟系統和環境調控系統推動作用，而自然環境系統生態安全未見改觀。

自然環境系統始終在Ⅲ一般安全等級間波動。由圖3a，3b可知，土地利用結構子系統逐年改善，主要得益于建成區綠化覆蓋率和森林覆蓋率不斷提高，分別由2000年32.5%和60.5%提高到2008年38.86%和63.11%；但環境壓力子系統從2003年開始迅速下降，主要由于化肥和農藥大量施用，以及隨著工業快速發展工業三廢排放密度驟增，導致大量土地受到污染，嚴重影響土地可持續利用，即農藥施用量由2000年19 kg/h m2增加到2008年26 kg/h m2，工業固廢排放密度由2003年240.39 t/k m2提高到2008年433.13 t/k m2。2個子系統相互作用使自然環境系統生態安全始終上下波動，且有下降趨勢。

圖2 2000一2008年福建省土地生態安全第Ⅱ級指標變化趨勢

圖3 2000一2008年福建省土地生態安全第Ⅲ級指標變化趨勢

社會經濟系統逐年遞增趨勢明顯，由Ⅲ一般安全提升為Ⅳ較安全。從圖3c，3d可知，社會經濟系統改善主要依賴于經濟結構優化和經濟快速增長，2000—2008年福建省GDP平均每年以11.8%速度增長，經濟密度和人均GDP分別由2000年303.59元/k m2和11 194元提高到2008年872.82元/k m2和30 123元，分別增長2.87和2.69倍。而人口壓力始終處于上下波動，沒有明顯改善，主要由于經濟快速發展所導致的大量外來勞動力涌入和耕地被大量占用，以及人口自然增長率提高導致土地生態安全的人口壓力加大。

環境調控系統安全狀況改變非常明顯，由II較不安全提升為Ⅳ較安全。圖3e，3f可知，得益于環境治理和環境調整子系統的生態安全不斷改善。政府對環境保護日益重視，環保投資逐年大幅增加，企業原材料和能源利用率大幅提高，即工業固廢綜合利用率由2000年41.6%提高到2008年72.86%，有效減少了環境污染。不斷提高農業機械化水平，由2000年3.13 k W/h m2提高到2008年5 k W/h m2。改革傳統耕作方式，大力發展保護性耕作和保護性農業，取得顯著經濟效益和生態效益。

3 結論

突變級數法避免了主觀判斷健康標準的不確定性對評價結果客觀性影響，無需對指標賦權重值，很大程度減少了人為賦權的主觀性。結果表明：福建省土地生態安全逐年不斷改善，從Ⅲ一般安全轉變為Ⅳ較安全，主要建立在社會經濟系統和環境調控系統安全不斷改善基礎上，而自然環境系統始終在Ⅲ一般安全等級間波動。其中，人口壓力子系統始終處于上下波動，沒有明顯改善，環境壓力子系統生態安全從2003年開始迅速下降，經濟社會快速發展導致土地資源環境壓力不斷增加。一旦社會經濟發展所需自然資源超出土地供給能力范圍，福建省土地生態安全將面臨嚴峻考驗。

（1）加強環境治理和環境調整力度，減輕土地污染。加大原中央蘇區縣水土流失綜合治理力度，努力改善農業生產條件和生態環境。落實《福建省固體廢物污染環境防治若干規定》，建立重點減排企業的集體約談制度，開展重點污染源核查。加大農資投入管理，大規模使用有機化肥和生物農藥等對土地生態系統具有良好作用的高新技術產品，積極建設無公害農產品產地，最大程度降低土地的污染。

（2）統籌土地生態安全與經濟發展，實施土地生態保護規劃。進一步實施《福建省村莊環境綜合整治規劃》，加強土地生態功能規劃，指導經濟布局和生態建設。堅決放棄高能耗的粗放發展模式，以“中國·海峽項目成果交易會”為平臺，積極引進污染減排、污染防治等領域先進技術，推進對外環保技術交流與項目合作，根本上解決對土地的破壞及生態污染問題。

（3）大力開展土地生態保護宣傳，提高全民生態環境意識。充分利用新聞媒體普及環保知識，在福建省環保公益日以及世界環境日等積極開展系列土地保護宣教活動，讓環境教育深入人心。完善城市環境綜合整治工作定量考核制度，健立健全土地生態保護的法律體系，嚴肅查處環境違法違紀案件，嚴厲打擊環境違法行為，切實維護群眾環境權益。

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