基于生態文明視角新疆綠洲土地生態安全影響因素及管控機制研究*
——以塔城市為例

劉志有，蒲春玲，閆志明，劉祥鑫，穆飛翔，蘇 睿，王嘉蓉，劉金芝，付萬年，朱亞楠

(新疆農業大學管理學院，烏魯木齊 830052)

0 引言

黨“十八大”報告首次把生態文明建設納入中國特色社會主義事業總體布局。習近平總書記明確要求：全面提高生態文明建設水平，要照著“綠水青山就是金山銀山”這條路走下去，繼續探索有效模式和科學路徑，把綠水青山護得更美，把金山銀山做得更大。生態文明建設是一項涉及經濟、政治、文化、社會、生態的系統工程，不僅包括生態保護、環境治理、資源節約，而且要求物質文明、政治文明和精神文明達到較高水平[1]。土地生態安全是指區域土地生態環境不受到破壞，并能為人類社會經濟發展提供持續土地需求安全。土地生態系統包括投入、排出、循環和調節4個子系統。土地利用是土地生態系統調整的具體體現。土地利用過程，尤其是現代高強度的開發利用，導致了景觀生態格局、水環境的變化和土地荒漠化，進而引起生態環境結構和功能的整體演化[2-3]。土地功能的優化調控，是協調資源保護與利用，促進區域可持續發展的重要途徑之一[4]。針對綠洲土地生態問題，國內學者主要從生態足跡、土壤環境、生態安全理論、土地生態建設、土地生態區劃、土地生態環境問題、生態系統服務價值、生態安全評價等方面，運用GIS空間分析法、層次分析法、主成分分析法等不同方法進行研究[5-10]。

塔城市是新疆北部綠洲重要的生態屏障區，對其土地生態安全問題研究，有利于區域綠洲土地生態環境屏障建設，更關乎綠洲生態文明可持續發展建設。文章以塔城市為研究區，從生態文明視角對區域土地生態安全進行研究，揭示影響土地生態安全的主要因素，并構建區域土地生態環境管控機制，為實現區域土地可持續利用提供保護措施，為科學利用土地奠定基礎。

1 研究區概況

塔城市地處新疆西北部與哈薩克斯坦共和國接壤，東距自治區首府烏魯木齊市630km，是中國距離邊境最近的開放城市之一；屬中溫帶大陸性干旱氣候，光照充足，晝夜溫差大，農區年平均氣溫為7.1℃，年均降水量282.4mm。光熱資源充沛，水土資源總量豐富，有中國第二大天然平原草原——庫魯斯臺草原，草場資源豐富。優越的氣候條件，肥沃的土地，遼闊的牧場，給發展農牧業創造得天獨厚的有利條件。

塔城市總面積3 991.90km2，南北最長處92km，東西最寬處61km，下轄1鎮5場8鄉。2014年國民生產總值199.71億元，其中第一產業為40.37億元，第二產值為608.89億元，第三產值為98.45億元； 地方財政收入為5.94億元，地方財政支出19.49億元。總人口為17.28萬人，民族組成包括哈薩克族、漢族、維吾爾族、回族等13個民族； 城鎮化率達到62.79%，人口自然增長率為6.14‰； 建成區綠化覆蓋率達到40.67%。

2 研究方法

該文運用主成分分析方法。主成分分析[11-12]是把一定相關性的初始變量指標進行重新組合，組合成一組不太相關的指標體系，并在初始變量和共因子之間建立某種關聯，主要根據變異的累積貢獻率提取一定個數的共因子，再對載荷矩陣實施因子旋轉，計算各個因子的綜合得分。

該研究涉及塔城市相關數據包括土地現狀數據、人口數據、和經濟產值等方面。其中土地數據來源《新疆維吾爾自治區土地統計年鑒》[13]； 其他所需要的社會經濟數據來源的《塔城市統計年鑒(2010～2015年)》[14]及相關規劃資料。

3 綠洲土地生態安全因素分析

3.1 土地生態安全影響指標構建

評價指標的構建是研究土地生態安全評價的核心，研究指標選取要從生態文明建設角度出發，充分體現土地生態系統狀況[15-16]。堅持科學性、可比性、代表性和層次性的基礎上，結合塔城市土地利用結構和社會經濟發展情況，構建自然、社會和經濟3方面24項指標(表1)對影響塔城市2009～2014年土地生態安全因素進行分析。

表1 塔城市土地生態安全影響指標體系

準則層指標層單位指標內涵安全趨向自然因素人均耕地面積(D1)hm2人均耕地規模正向耕地面積(D2)hm2耕地面積數量正向牧草地面積(D3)hm2牧草地面積數量正向林地面積(D4)hm2林地面積數量正向全年平均氣溫(D5)℃正向全年降水量(D6)mm正向全年日照時數(D7)h正向當年造林面積(D8)hm2正向人均公共綠地面積(D9)m2正向經濟因素第一產業產值(D10)萬元正向第二產業產值(D11)萬元正向第三產業產值(D12)萬元第三產業發展程度正向糧食單產(D13)kg/667m2糧食對個人的滿足程度正向化肥施用量(D14)t化肥對土地的污染度逆向農藥施用量(D15)kg農藥對土地的污染度逆向農用柴油使用量(D16)t農用柴油對土地的污染度正向農用薄膜使用量(D17)t逆向農業機械總動力(D18)kW機械動力正向社會因素凈遷移(D19)人逆向人口自然增長率(D20)%人口增長的程度和趨勢逆向城市污水處理率(D21)%城市污水治理率正向排水管道長度(D22)km正向人口密度(D23)人/km2單位面積土地人口數量逆向人均國內生產總值(D24)萬元/人正向

3.2 塔城土地生態安全因素定量分析

3.2.1 數據標準化處理

采用極差標準化法將數據放入SPSS17.0軟件進行標準化處理，得到評價指標標準化結果(表2)。通過標準化處理將指標控制在∣Z∣≤4之間，因而使其具有可比性。

表2 2009～2014年塔城市土地生態安全影響指標標準化

指標層Z2009年Z2010年Z2011年Z2012年Z2013年Z2014年人均耕地面積-063-064-063-061-061-058耕地面積092080068057048040牧草地面積168150131113101086林地面積024017010005000-003全年平均氣溫-063-064-063-061-061-058全年降水量-063-063-063-061-061-058全年日照時數-059-060-059-058-058-055當年造林面積-061-063-062-059-060-057人均公共綠地面積-063-064-063-061-061-058第一產業產值064073088090105129第二產業產值051102108124098085第三產業產值207220248280297306糧食單產-062-063-062-060-060-057化肥施用量-028-031-033-035-037-026農藥施用量060057050031017010農用柴油使用量-049-054-054-053-020-052農用薄膜使用量-061-062-061-059-059-056農業機械總動力286271257236236231凈遷移-063-064-062-062-060-058人口自然增長率-063-064-063-061-061-058城市污水處理率-063-064-063-061-061-058排水管道長度-063-064-063-061-061-058人口密度-063-064-063-061-061-058人均國內生產總值-063-064-063-061-061-058

表3 KMO 和 Bartlett 的檢驗

取樣足夠度的Kaiser-Meyer-Olkin度量Bartlett的球形度檢驗近似卡方dfSig076354389815000000

表4 解釋的總方差

成分初始特征值提取平方和載入合計方差的(%)累積(%)合計方差的(%)累積(%)158819801098010588198010980102010217059971501021705997153001202079992200120207999224000400649998650001001299998600000002100000

3.2.2 主成分的提取

主成分分析就是將多元變量通過計算降維歸結到較少的變量的過程。塔城市土地生態安全評價指標標準化后數據，輸入SPSS17.0軟件中，進行主成分分析計算。軟件分析中數據通過KMO和Bartlett的檢驗，如表3、4。前3個累積方差達到99.92%，初始方差分別為98.010%、1.705%和0.207%。說明這3個可以作為該研究的主成分提取，這3個主成分基本包含了所要分析的信息。

3.2.3 成分得分系數矩陣

得到的成分得分系數矩陣如表5，依據各因子的貢獻率分別歸結于3個主成分中。成分得分系數矩陣系數值主要是反映各個因子的貢獻率大小，正、負值反映的是影響的正、逆方向。第一主成分中數據反映2009～2014年塔城市土地生態安全比較平穩； 第二主成分中數據反映塔城市土地生態安全呈現降低的狀態， 2014年土地生態安全系數最低； 第三主成分數據顯示塔城市6年土地生態安全呈現波動變化， 2013年土地生態安全度有所提高，體現了區域開始注重生態環境保護，逐漸將生態文明發展理念貫徹社會經濟發展中。

表5 成分得分系數矩陣

Zscore成分123Zscore(2009年)016619484955Zscore(2010年)01691188-2833Zscore(2011年)01700328-2850Zscore(2012年)0169-0642-4621Zscore(2013年)0169-11741410Zscore(2014年)0167-16344079

表6 2009～2014年塔城市土地生態安全影響因子得分矩陣

y1y2y3y排序人均耕地面積-062-014007-02312耕地面積065139006073牧草地面積1262170061162林地面積0090730060295全年平均氣溫-062-014007-02312全年降水量-062-013007-02312全年日照時數-059-01005-02211當年造林面積-061-013011-02110人均公共綠地面積-062-014007-02312第一產業產值092-151150196第二產業產值095-078-432-13813第三產業產值262-2840660157糧食單產-062-014007-02312化肥施用量-0320050470078農藥施用量038144-0880314農用柴油使用量-047-034068-0049農用薄膜使用量-06-014009-02211農業機械總動力2551571031721凈遷移-062-013011-02211人口自然增長率-062-014007-02312城市污水處理率-062-014007-02312排水管道長度-062-014007-02312人口密度-062-014007-02312人均國內生產總值-062-014007-02312

3.2.4 主導因素確定

依據SPSS軟件得出的成分得分系數矩陣，利用主成分權重計算方程：

(1)

式(1)中，Zij為第j年第i個因子標準化值；Di為第i個評價因子的得分系數矩陣。通過計算得出2009～2014年影響塔城市土地生態安全各因子的得分，計算結果如表6。

農業機械總動力、耕地面積、牧草地面積、農藥施用量、林地面積、第一產業產值、第三產業產值、化肥施用量等因子計算得分上顯示對塔城市土地生態安全影響較大。其中，在相對其他情況不變時，農業機械總動力、耕地面積、牧草地面積、林地面積、第一產業產值、第三產業產值等正向指標影響作用大； 塔城市土地生態安全整體市處在降低狀態，由于人口的增加、城市的發展及相對產業發展的不均衡，都在加大土地生態負荷； 另外，農藥施用量、化肥施用量等逆向指標也有較大的影響，塔城市農牧產業發展基礎好，農業發展水平也在逐步地改進，由單純地依靠農藥、化肥提高產量逐步走向改進農業技術、產業化、規模化經營。

4 提升土地生態安全管控機制

4.1 構建綠色經濟發展機制

依靠區域獨特的自然資源優勢條件，塔城市將發展社會經濟的重點放在農業和第三產業，發揮塔額盆地優越的耕地和牧草地資源。 且塔城市是我國西北部重要的口岸城市，與俄羅斯、哈薩克斯坦等國接壤，區域內商貿經濟發展歷史悠久，國際班車等交通聯系便利，都為塔城市未來發展第三產業提供有利條件。塔城市生態環境保護工程已經開始實施，產業轉型面臨著新的要求和形式。立足塔城市實際發展綠色經濟是提升土地資源科學高效利用的有效途徑，維護土地資源生態安全提供科學保障。

4.2 強化土地資源“三位一體”保護機制

塔城市優越的區位環境，水土資源豐富，是北疆重要的糧油、畜產品生產基地。同時，土地資源也面臨著社會經濟生態的三重壓力。轄區內大量土地整治項目的開展，改善了耕地條件，強化農業發展基礎。 同時針對庫魯斯臺草原也進行了生態保護措施，生態退耕、生態移民等。土地資源利用與保護開始從單純數量發展到現在土地數據、質量和生態“三位一體”的保護機制。通過開展大量土地整治項目，為實現耕地利用條件的優化、農業規模化生產提供了條件，為農業機械化迅速發展提供了平臺。 同時也有利于塔城市農業結構的調整完善。

4.3 構建科學土地資源生態安全評價機制

土地生態安全是涉及土地學科和生態科學的交叉知識，土地生態安全的評價是一項系統工程，涉及社會、經濟、自然及人文等多方面影響。目前對土地生態安全評價主要是考慮自然、經濟和社會三大方面。各個學者針對不同的研究區，采用不同的研究方法，選取不同指標進行評價研究。故選取科學的研究方法，構建科學的土地生態安全評價指標，建立土地生態安全評價機制，是新疆綠洲土地資源生態安全研究的核心內容。

4.4 構建科學土地資源生態安全監管機制

新疆綠洲是典型的生態脆弱區，土地生態安全是生態系統的基礎，建立一套科學有效的土地資源生態安全監管機制，有利于對新疆綠洲生態系統更加科學的監督管理。同時也有利于科學高效的利用綠洲資源為社會經濟發展服務。目前，國內學者大多關注土地生態安全評價，而相對缺乏對土地資源生態安全監督管理的有效機制。生態文明建設提出，為土地生態安全監管機制的完善提供了機遇，也為綠洲土地生態系統研究提供了保障。

5 結語

土地生態安全是生態系統安全研究的重要組成，對其研究是土地和生態學者關注重點。土地生態安全是一項系統工程，影響因素涉及面較多，該文在借鑒國內學者對土地生態安全研究的基礎上，以塔城市作為研究區，構建自然、經濟和社會3方面指標，通過定量分析方法，揭示土地生態安全影響因素。2009～2014年塔城市土地生態安全總體存在惡化現象； 在生態文明建設背景下，塔城市逐漸改善產業發展結構，探討建立科學的土地生態安全評價體制機制，有利于提高土地利用率，實現區域土地資源可持續利用。

[1] 嚴耕. 生態文明綠皮書：中國省域生態文明建設評價報告.北京：社會科學文獻出版社， 2012

[2] 劉衛東， 譚永忠，彭俊，等.土地資源學.上海：復旦大學出版社， 2010

[3] 林彰平. 中國東北農牧交錯帶土地利用生態安全模式研究.東北師范大學報， 2000， 10(2)： 88～91

[4] 畢海洋， 李波，南箔，等.土地功能調控與生態政績考核研究——以華陽河湖群地區為例.水土保持研究， 2015, 22(2): 171～178

[5] 吳冠岑， 牛星.土地生態安全協同演變的機理分析及動態評價——以淮安市為例.生態經濟， 2012，(2)： 157～160

[6] 孫奇奇， 宋戈，齊美玲.基于主成分分析的哈爾濱市土地生態安全評價.水土保持研究， 2012, 19(1): 234～239

[7] 湯潔， 朱云峰，李昭陽，等.東北農牧交錯帶土地生態環境安全指標體系的建立與綜合評價——以鎮賚縣為例.干旱區資源與環境， 2006, 20(1): 119～124

[8] 劉勇， 劉友兆，徐萍.區域土地資源生態安全評價——以浙江嘉興市為例.資源科學， 2004, 26(3): 69～76

[9] 劉慶， 陳利根，舒幫榮，等.長株潭城市群土地生態安全動態評價研究.長江流域資源與環境， 2010, 19(10): 1192～1198

[10]黃輝玲， 羅文斌，吳次芳，等.基于物元分析的土地生態安全評價.農業工程學報， 2010, 26(3): 316～322

[11]徐秋艷.SPSS統計分析方法及應用.北京：中國水利水電出版社， 2011

[12]杜強.SPSS統計分析從入門到精通.北京：人民郵電出版社， 2011

[13]新疆維吾爾自治區國土資源廳. 新疆維吾爾自治區土地統計年鑒.北京：中國統計出版社， 2010～2015

[14]塔城市統計局. 塔城市統計年鑒.2010～2015

[15]焦紅， 汪洋.基于PSR模型的佳木斯市土地生態安全綜合評價.中國農業資源與區劃， 2016，37(11)： 29～36

[16]邵麗亞， 陳榮蓉，侯俊國，等.城鎮建設用地生態適宜性評價研究——以重慶市榮昌縣為例.中國農業資源與區劃， 2013，34(6)： 86～92