基于DPSIR-EES-TOPSIS模型的重慶市土地生態安全評價及其時空分異

呂廣斌, 廖鐵軍, 姚秋昇, 鄧 薇

(1.西南大學 資源環境學院, 重慶 400715; 2.重慶市國土資源和房屋勘測規劃院, 重慶 400020; 3.貴州財經大學 公管學院, 貴陽 550025)

土地作為人類生存與發展的物質承載體，土地生態安全反映著社會安全[1-2]。隨著我國快速的城鎮化和工業化，人地沖突愈加嚴重，人類不合理的土地開發和土地利用方式，導致區域土地生態系統失去自有平衡，土地生態問題嚴重威脅著區域土地生態安全及可持續利用[3-4]。因此，運用合理的方法和評價體系研究土地生態安全，分析區域土地生態系統的空間關系對于促進區域土地生態文明建設有重要意義。

土地生態安全研究作為生態安全研究的重要內容，國內外學者對土地生態安全問題從不同角度進行了研究[5]。國外學者研究主要集中在生態系統健康[6-7]和生物保護[8]等方面。目前國內的研究主要從評價框架體系、研究方法、區域尺度等方面開展。從評價框架體系方面看，主要選取“環境(自然)—經濟—社會”[9]、PSR模型[10]、DPSIR[11]模型等評價模型。從采用的研究方法來看，主要有正態云模型法[12]、物元模型法[13]、主成分分析法[14]、突變級數法[15]、生態足跡法[16]等研究方法。從研究尺度來看，以省域[17]、市域[18]、縣域[19]等行政區范圍為尺度，以城市群[20]、河流流域[21]等大區域為尺度，以農牧交錯區[22]、礦糧復合區[23]等生態脆弱區為尺度。已有的研究雖從不同角度豐富和完善了土地生態安全研究體系，但現有的土地生態安全評價體系多以單一模型構建為主，其只能反映土地生態各子系統間的相互關系，不能較好地實現各子系統內部的要素狀況反映；同時，土地生態安全研究主要以行政區為單元的時間序列總體研究，難以反映區域土地生態安全在空間上的關聯性、聚集規律等空間分異特征。因而，有必要運用復合模型完善土地生態安全評價體系，并探討區域土地生態安全空間分異規律，以便更好實現區域土地生態系統保護與社會經濟可持續發展。

本研究以長江經濟帶的重要節點重慶市為研究對象，基于DPSIR—EES概念模型構建區域土地生態安全評價體系，運用TOPSIS法揭示重慶市2009—2016年土地生態安全變化情況，并通過ESDA—GIS法對重慶市2009年、2016年兩個時期的土地生態安全時空分異狀況進行研究，以期為重慶市不同區域土地生態安全保護決策提供科學依據。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區域

重慶市地處中國西南、長江上游地區，位于105°11′—110°11′E，28°10′—32°13′N，屬亞熱帶季風濕潤性氣候，氣候溫和，降水豐富，屬于“一帶一路”和長江經濟帶的重要聯結點。截至2016年，全市下轄26個區，8個縣，4個民族自治縣，其區域可劃分為主城區、渝西片區、渝東北片區和渝東南片區(圖1)，區域實現生產總值17 559.25億元，同比增長10.7%，第一、二、三產業增加值比為7.4∶44.2∶48.4，常住人口3 048.43萬人，城鎮化率62.6%，居民人均可支配收入22 034元。重慶市土地總面積8.24×106hm2，其中耕地面積2.38×106hm2，建設用地面積6.40×105hm2。隨著長江經濟帶和成渝城市群發展戰略的深入推進，重慶市作為長江上游的生態敏感地區，其生態安全對長江經濟帶和成渝城市群社會經濟發展具有很強的指向性作用。

圖1 重慶市四大區域及縣域分布

1.2 數據來源

研究以重慶市38個縣域作為基礎研究單元進行數據采集，數據處理時以變更后的行政區作為統計。本文涉及評價指標的社會經濟與人口數據主要來源于《重慶市統計年鑒(2009—2016)》、重慶市國民經濟和社會發展統計公報(2009—2016)、重慶市政府工作報告(2009—2016)；環境數據主要來源于《中國林業統計年鑒(2009—2016)》、重慶市環境狀況公報(2009—2016)和重慶市水資源公報(2009—2016)，環境數據參照《生態環境狀況評價技術規范》(HJ192—2015)相關計算；DEM數據和遙感數據來源于中國科學院數據云(http:∥www.csdb.cn/)，柵格大小為30 m×30 m；土地利用現狀數據來源于重慶市土地利用現狀數據庫，土地分類標準參照最新《土地利用現狀分類》(GB/T21010—2017)。

2 研究方法

2.1 基于DPSIR-EES模型的土地生態安全評價指標體系構建

2.1.1 DPSIR—EES概念模型 DPSIR概念模型是對PSR模型改進后的新模型，其將整體系統分成驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個系統元素部分，又將系統元素分解成若干指標，其能夠較好反映各土地生態系統之間的因果聯系，但是無法實現土地生態安全各系統內部的分析[24]。EES概念模型是具有多種屬性的協同模型，由于區域土地生態系統具有環境、經濟和社會復合系統屬性，EES模型能夠適用復合的土地生態安全評價，但其無法反映各土地生態系統之間的因果關系。本研究結合區域的生態環境特點及實際情況，利用DPSIR模型和EES模型優點實現有機結合，最終形成以DPSIR—EES概念模型來構建區域土地生態安全評價指標體系。

2.1.2 評價指標體系的確立 評價指標對土地生態安全評價結果有著重要影響。研究在進行指標選取時堅持科學性、可操作性、代表性、完整性等原則，結合區域的社會經濟發展、生態環境和土地利用情況，借鑒國內已有的研究基礎[13,19,21]，在DPSIR—EES概念模型上構建目標層、準則層、要素層、指標層4個層次的評價體系(表1)，即將土地生態安全作為目標分解成土地生態驅動力、土地生態壓力、土地生態狀態、土地生態影響和土地生態響應5個系統層面，在各土地生態子系統層中形成以環境、經濟、社會3個要素構建要素層，并依據相應要素選取與土地生態安全相關指標形成指標層。其中，環境要素主要是反映土地生態系統安全變化的環境條件，其指標的選取主要參考生態環境狀況評價和自然條件狀況；經濟要素主要是反映土地生態安全變化的經濟條件，其指標的選取主要依據區域經濟總體狀況、經濟結構和人民經濟水平；社會要素主要是反映土地生態系統安全變化的社會條件，其指標的選取主要結合相關文獻[15,17]和區域客觀情況。研究選取的土地生態安全評價指標能較好地反映區域自然環境、社會經濟發展和土地利用狀態等情況，特別是圍繞以環境、經濟和社會要素所選取的評價指標在綜合作用下，能夠反映土地生態安全各子系統的要素關系，從而有效反映區域的土地生態安全狀況。

2.1.3 數據的標準化處理 由于評價指標量綱不同，因此采用極差標準化法消除不同指標間量綱的影響。假設指標體系包含i個評價對象或評價時點，j為指標，原始指標的數據矩陣為X={Xij}，數據矩陣標準化后為Y={Yij}，則：

(1)

(2)

式中：Yij為數據矩陣標準化值；Xij為原始數據矩陣值；Xmax,Xmin分別為原始矩陣數據最大和最小值。

2.1.4 權重的確定 熵值法與變異系數法是極具代表性的兩種客觀賦權法。熵值法能夠客觀而準確地求出各指標的權重值，但是其對于異常數據過于敏感，導致客觀權重過大[25]。變異系數法是一種多指標綜合評價法，能夠彌補指標權重分配均衡化的缺陷，并且能夠客觀確定每個指標的權重[26]。研究將熵值法和變異系數法結合對指標進行組合權重賦值，以提高權重賦值的準確性，減少因單一權重賦值帶來的誤差。熵值法和變異系數法的權重方法較為常見，研究不在此單列其計算公式。

2.2 改進的TOPSIS模型

2.2.1 建立加權規范化矩陣與標準處理

Vij=|Vij|m×n=Wj×Yij

(3)

(4)

式中：Vij為加權規范化矩陣；Wj為權重值；Yij為數據矩陣標準化值；Tij為加權規范化矩陣標準化處理值。

2.2.2 確立正理想解和負理想解

正理想解：Tij+={maxtij|i=1,2,…，m}

(5)

負理想解：Tij-={mintij|i=1,2,…，m}

(6)

式中：Tij+為正理想解集合；Tij-為負理想解集合；maxtij,mintij分別為加權規范化矩陣中的最大值和最小值。

2.2.3 測算指標理想解的歐式距離

(7)

(8)

式中：D+為評價對象與正理想解的距離；D-為評價對象與負理想解的距離。

2.2.4 測算評價指標與理想解的接近度

(9)

式中：Sj為指標與理想解的接近度，其接近度的值越大所代表的土地生態安全水平越高，LES所代表土地生態安全值越大。

2.3 探索性空間數據分析法(ESDA)

探索性空間數據分析法是一種反映研究對象空間分布狀況，揭示空間集聚或離散現象的研究方法。其中，全局自相關反映研究數據在大區域中的整體關聯程度，局部自相關則是進一步分析局部區域的某一屬性與相鄰單元上同一屬性的相互關聯程度[27]。本研究運用ESDA法分析重慶市土地生態安全狀況的空間相關性。

表1 重慶市土地生態安全指標體系

注：“+”指標取向為正；“-”指標取向為負。

2.3.1 全局空間自相關 全局空間自相關是以Moran′sI進行測度，其取值在[-1，1]，I>0表示空間正相關，I<0表示空間負相關，I趨近于0時表示空間呈隨機分布，Moran′sI絕對數值越大，反映區域土地生態安全值的空間集聚性越強，并運用Z檢驗對其進行顯著性檢驗。其計算公式為：

(10)

2.3.2 局部空間自相關 LISA實質是將全局Moran′sI指數分解到各局域空間單元，并揭示局域空間單元間的相關性，可以用“冷熱區域”反映局部空間相關性。局部Moran′sI模型如下：

(11)

式中：Xi,Xj為區域空間單元i與j取值；Wij為研究區域之間的鄰接空間權重矩陣；當Ii>0時研究單元相似值形成空間集聚，Ii<0時研究單元非相似值形成空間集聚。

2.4 土地生態安全評判標準

依據TOPSIS模型測算的接近度為0～1，其數值越大其土地生態安全越高，研究通過其值初步確定土地生態安全程度及區域生態特征，再運用ArcGIS中的Natural breaks工具對其接近度進行分類，并根據區域生態狀況并借鑒已有研究成果[4-5,19]，采用非等間距法對自然分類結果進行調整，最終形成重慶市土地生態安全評判等級標準(表2)。

表2 重慶市土地生態安全評判等級標準

3 結果與分析

3.1 土地生態安全綜合分析

3.1.1 重慶市土地生態安全狀況分析 通過測算得到重慶市2009—2016年生態安全狀況結果(表3)。重慶市土地生態安全總體呈現波動上升的趨勢，土地生態安全指數由2009年的0.33上升至2016年的0.65，根據表2的土地生態安全等級劃分標準，研究期內重慶市的土地生態安全狀況由“敏感級”向“良好級”轉變。具體來看，2009—2011年重慶市土地生態安全水平持續上升，這主要受區域土地生態系統影響和響應改善所致，2009年以來，重慶市以國發3號文件為契機，加快改革和產業結構調整，將經濟發展與產業結構調整相結合，加強農業基礎設施建設，積極進行造林工程建設，這推動了土地生態安全狀況的改善，但由于人口增長與經濟發展所導致的環境消耗，使其生態安全狀況仍然處于“敏感級”。2011—2012年重慶市土地生態安全水平有所下降，主要是由于受國內經濟增長放緩和產能相對過剩的影響，另外區域造林面積的減少也加劇了土地生態壓力，使得土地生態安全狀況有所退化。2012—2016年重慶市土地生態安全呈現波動上升，這一變化主要是由于土地生態各子系統的逐步改善，重慶市通過推進土地和林權制度改革，加快特色效益農業發展，增強農村經濟活力，提高了農村居民收入水平，其促進了土地壓力和狀態的改善。同時，重慶市以“科學發展、富民興渝”為總任務，加快生態文明建設的步伐，守住“5個決不能”的底線，不斷加強生態建設和環境保護，使得土地生態安全水平不斷提高。

表3 重慶市2009-2016年土地生態安全狀況

3.1.2 土地生態安全各層面要素分析

(1) 土地生態系統驅動力變化分析。重慶市土地生態系統驅動力大體呈現先下降后上升的態勢。2009—2014年土地生態驅動力指數由0.42下降至0.33，而后2014—2016年呈現逐年增長。其中，2009—2014年的變化主要是受社會要素的影響，表現在人口自然增長率和人口密度的上升，造成土地生態系統驅動力的下降。2014—2016年土地生態系統驅動力指數的增長主要反映在環境和經濟要素的改善。從環境驅動力要素的影響來看，林草覆蓋率由2014年的49.86%上升到2016年的50.75%，這得益于重慶市環?！拔宕笮袆印钡膶嵤?，以及天然林保護、生物多樣性等生態保護與建設工程的推進，豐富了土地生態系統。從經濟驅動力要素的影響來看，人均GDP、居民可支配收入分別實現了21.01%，20.06%的增長，面對國內經濟進入“新常態”，重慶市推進產業結構優化升級，著力穩定增長，推動社會民生的改善和人民經濟水平的提高，這都為土地生態安全提供了有力支持，推動著土地生態驅動力的提升?？偟膩砜?，環境和經濟要素的影響為土地生態安全的驅動力上升提供了支持，推動重慶市土地生態安全朝良好方向發展。

(2) 土地生態系統壓力變化分析。重慶市的土地生態系統壓力呈現先上升后下降再上升的變化，其土地生態壓力指數從2009年的0.42上升到2010年的0.57，再下降至2014年的0.36，而后由2014年的0.36上升到2016年的0.44。2009—2014年土地生態壓力波動變化主要受環境和經濟壓力的影響，其主要表現在單位耕地面積化肥施用量、GDP增長率等指標的變化。2014—2016年的土地生態系統壓力指數呈現上升變化，這一變化得益于環境、經濟和社會壓力的改善，其主要反映在單位耕地面積農藥使用量由2014年的7.50 kg/hm2下降到2016年的7.39 kg/hm2，單位耕地糧食產量由4 662.75 kg/hm2上升到4 894.02 kg/hm2，農村居民恩格爾系數由40.50%下降到38.70%，重慶市在這一時期扎實推進美麗鄉村建設，加快鄉村環境的連片整治，重點對農村面源污染進行了治理，使得鄉村環境質量得到較大的改善。此外，還加大城鄉統籌發展力度，努力推動農村基礎設施和公共服務的均衡化配置，積極落實扶貧開發工作，促進農民增收。由此看來，土地生態環境、經濟、社會因素的向好發展推動了土地生態壓力的改善。

(3) 土地生態系統狀態變化分析。重慶市的土地生態系統狀態呈現波動上升的變化，土地生態系統狀態指數從2009年的0.43上升到2016年的0.58，土地生態安全狀況穩定在“臨界級”。其中，2010年土地生態系統狀態指數比2009年下降了0.08，主要是受土地利用多樣性指數和人均耕地面積降低的影響。而2010—2014年土地生態系統狀態指數由0.35上升到0.65，雖然在2012年出現了小幅度下降，但土地生態狀況總體特征依然向好，這一時期的變化是由于環境狀態和經濟狀態穩步增長的結果，自2010年以來，重慶市加快推進飲用水源保護和重點區域河流整治工程，進一步加強水環境保護，使得區域水資源環境改善，人均水資源量保持穩定增長。通過實施“6+1”支柱產業發展規劃和重點領域的改革，全市經濟密度和地均固定資產投資分別由9.62萬元/hm2，8.42萬元/hm2上升到17.31萬元/hm2，16.05萬元/hm2。2014—2016年土地生態系統狀態出現了先降低再上升的情況，狀態等級處于“臨界級”范圍內，主要是受冬末春初中西部地區出現氣象干旱和區域年降水量減少的影響，導致當年區域水資源總量減少，降低了土地生態系統狀態，但隨著自然因素干擾的減弱和經濟的進一步發展，其土地生態系統狀態在2016年又得以恢復。

(4) 土地生態系統影響變化分析。重慶市土地生態系統影響整體處于上升態勢，土地生態系統影響指數由2009年的0.18上升至2016年0.76，其土地生態系統影響由“危險級”向“良好級”轉變。這一階段的土地生態系統影響明顯改善，土地生態系統狀態的上升推動了土地生態系統影響的好轉，其環境、經濟、社會要素也趨于好轉。其中，環境影響要素顯著增強，2009年產水模數由55.33萬m3/km2上升至2016年73.43萬m3/km2,水源涵養指數由96.81上升至98.09，這主要是由于重慶市在此期間大力推進水源涵養保護與生態修復、水土流失治理等生態工程建設，促進了區域生態環境進一步改善。同時，社會和經濟影響都有大幅增加，這得益于重慶市主動調整經濟發展思路，積極應對國內經濟發展壓力，大力發展循環經濟，推動高新技術產業的發展，使得經濟保持較快增長，重慶市地均財政收入和地均二、三產業值實現了翻一番。此外，重慶市在人口增長、社會經濟發展和土地節約集約等方面采取了積極有效的措施，表現在重慶市人口與經濟呈現協調增長，其建設用地面積總量增長控制在合理范圍內。

(5) 土地生態系統響應變化分析。土地生態系統響應作為土地生態安全重要環節，表現出人類對土地生態意識的一種調整。研究期間，重慶市土地生態系統響應等級呈現穩步上升，其土地生態系統響應指數從2009年的0.23上升到2016年的0.77，這是由于環境、經濟、社會響應增長迅速的結果。2009年以來，重慶市加快優化生態安全格局和劃定區域生態保護紅線，推動區域造林和生物多樣性保護等生態工程的實施，使得區域造林面積比重一直穩定在2%左右，生物豐富度指數上漲了1.08，區域土地生態安全狀況有明顯好轉。與此同時，重慶市綜合經濟實力有較大提升，經濟結構的優化調整取得新進展，第三產業比重從2009年的46%上升至2016年的48%，這為土地生態環境改善提供了有利的經濟條件；并且重慶市通過推動農村集體產權和地票制度改革，加快新型農業經營體系構建，推進鄉村合理開發，改善農村生產條件，區域農電集約度由2009年746.39 (kW·h)/hm2上升至2016年的955.32 (kW·h)/hm2，以上表明重慶市在研究期間土地生態響應強烈，土地生態保護已作為全市生態文明建設重要任務，區域的生態環境建設逐漸增強。

3.2 區域土地生態安全時空分異分析

3.2.1 土地生態安全時間序列分析 重慶市各縣域土地生態安全總體狀況見表4。2009—2016年，重慶市各區域土地生態安全狀況總體向好，但局部變化狀況不一；從區域劃分的情況來看，主城區土地生態安全有所退化，渝西片區、渝東北片區、渝東南片得以改善。其中，2009—2016年主城區土地生態安全狀況表現為大渡口區、江北區、巴南區有所好轉，其余各區均有所退化，這主要是受環境與社會因素影響，具體表現在主城區范圍內生態用地比例、林草地覆蓋率下降，城鎮化率、區域開發比例及人口數量增長加大了區域土地生態系統壓力，另外，主城區的生態環境自我修復和調整能力與社會經濟發展不相適應。渝西片區土地生態安全狀況表現為長壽區有所退化，涪陵區穩定不變，其余區縣都有所改善，形成以上狀況的原因是區域林草覆蓋率上升，單位耕地面積化肥及農藥使用量降低，水源涵養指數增加，而長壽區土地生態安全狀況有所退化，反映在各項指標上為水源涵養和生物豐富度指數的雙下降，這主要是由于長壽區作為重慶市和國家重要的化工基地，其產業結構亟待進一步調整，此外，生態環境保護與發展經濟建設的矛盾日益突出，使得區域土地生態安全壓力逐漸增大。渝東北片區土地生態安全狀況表現為多數區縣明顯好轉，而萬州區土地生態狀況有所退化，主要原因是萬州區作為重慶市第二大城市，區域開發建設體量龐大，加劇了土地生態結構的不穩定性，人均水資源量的減少以及水源涵養指數的下降，也對其土地生態安全產生了干擾。渝東南片區各區縣土地生態安全均得以改善，這表明研究期內渝東南片區實施的水土保持和造林工程對生態環境起到了積極的保護作用，區域人類活動對土地系統的干擾性降低，區域生態環境得到進一步優化，具體表現為生態用地比例和林草地覆蓋率增長較快。

表4 重慶市各縣域土地生態安全狀況

注：表示好轉，表示退化，—表示不變化。

3.2.2 土地生態安全空間分析 為進一步反映區域土地生態安全狀況，根據土地生態安全等級劃分標準并結合ArcGIS軟件繪制重慶市各縣域土地生態安全等級分布圖(圖2)。

圖2 重慶市各縣域土地生態安全等級分布

2009年重慶市土地生態安全等級普遍不高。其中，土地生態安全“敏感級”主要集中在主城區和渝西片區，“敏感級”面積約占研究區面積的40%，生態狀況等級較高的地區集中在渝東北和渝東南片區，形成渝東北—渝東南生態安全等級“臨界級”分布區，“臨界級”面積超過研究區面積的一半，這是由于主城區和渝西片區作為重慶市經濟增長的主戰場，其受環境、社會和經濟要素的影響，區域土地生態安全系統的不穩定性加劇，而渝東北和渝東南片區由于經濟發展水平與開發程度較低，人類活動干擾不強，區域自身生態系統狀況良好；潼南區是研究區土地生態安全等級唯一處于“危險級”的區縣，其主要原因是潼南區的林草地覆蓋率和生物豐富度較低，區域水源涵養能力較差，導致其生態安全系統較為脆弱，對生態壓力的抗干擾能力弱。2016年重慶市土地生態安全等級格局發生明顯變化，“臨界級”和“良好級”狀態成為重慶市主要生態狀況背景，并占研究區面積的近60%，土地生態安全“臨界級”向渝西片區推進擴散，酉陽縣和巫溪縣生態環境持續改善，由“臨界級”演化為“良好級”，而“危險級”徹底退出研究區，轉化為“臨界級”，這是因為重慶市持續推進生態屏障建設和水土流失綜合治理，響應國家新一輪退耕還林還草工程，加快區域湖庫和流域整治，使得區域生態涵養和保護能力不斷增強。研究期間，重慶市土地生態安全等級主要由“危險級”和“敏感級”向“臨界級”和“良好級”轉變，土地生態安全等級格局總體較為穩定，“敏感級”和“危險級”主要集中于主城區和渝西片區，而“臨界級”和“良好級”主要分布在渝東北及渝東南片區?？偟膩碚f，重慶市土地生態安全狀況得到有效改善，但各區域土地生態安全依然存在一定風險，在接下來的工作中，應當繼續推進區域生態文明建設，落實“不搞大開發，共抓大保護”的區域生態保護理念，致力于區域生態環境的修復和改善。

3.3 土地生態安全的空間相關性分析

3.3.1 土地生態安全全局空間自相關分析 運用GEODA軟件對重慶市區域土地生態安全作空間自相關和區域差異性分析，并選擇2009年、2016年作為研究斷面，獲得重慶市區域土地生態安全Moran′sI散點圖(圖3)。

經過測算，2009年重慶市土地生態安全的Moran′sI值為0.731 5，對其進行統計檢驗Z值為6.79，通過顯著性檢驗。2016年土地生態安全的Moran′sI值為0.766 7，其Z值大于0.01置信水平的臨界值2.58，且Moran′sI值整體呈上升趨勢，表明重慶市土地生態安全在空間上具有較強的正相關，其空間相關特征明顯。通常Moran散點圖劃分成的4個象限可以有效反映區域與其他區域相互之間的屬性關系。其中，第一象限的“高—高”(HH)聚集表示區域自身和周邊區域的土地生態安全水平都較高；第二象限的“低—高”(LH)聚集表示區域自身土地生態安全較低而周邊區域的土地生態安全水平高；第三象限的“低—低”(LL)聚集表示區域自身和周邊區域的土地生態安全都較低；第四象限的“高—低”聚集(HL)表示區域自身土地生態安全高而周邊區域的土地生態安全低。由圖3可知，2009年區域土地生態安全主要集中在“高—高”(HH)和“低—低”(LL)兩區，少量分布于“高—低”(HL)、“低—高”(LH)兩區，表明重慶市區域土地生態安全空間集聚特征顯著；2016年區域土地生態安全主要分布在“高—高”(HH)、“低—低”(LL)和“低—高”(LH)三區，表明重慶市土地生態安全空間差異在逐漸縮小，土地生態安全逐漸傾向于相似地區集群分布，這也反映出重慶市土地生態安全在空間上集聚現象逐漸增強。

3.3.2 土地生態安全局部空間自相關性分析 為了更加直觀反映重慶市區域或相鄰區域之間局部空間集聚和變異情況，對重慶市土地生態安全進行局部空間自相關分析，根據公式(11)和GeoDa軟件生成區域土地生態安全LISA值，并結合ArcGIS軟件繪制2009年和2016年重慶市區域土地生態安全局部空間自相關LISA集聚圖(圖4)。

圖3 重慶市土地生態安全Moran散點圖

圖4 重慶市土地生態安全局部空間自相關LISA集聚圖

由圖4可知，2009年和2016年重慶市土地生態安全呈現出較強的空間聚集現象，區域土地生態安全呈現“高—高”、“低—低”值集聚的特點。2009年和2016年重慶市土地生態安全主要分布在“高—高”和“低—低”值區，而空間局部自相關不顯著的區域則主要集中在主城區的大渡口區、南岸區；渝西的綦江區、南川區、涪陵區、長壽區；渝東北的梁平區、豐都縣、墊江縣、忠縣；渝東南的石柱縣。2009年重慶市的土地生態安全“高—高”值區分布在渝東南的酉陽縣、彭水縣，渝東北的城口縣、開州區、云陽縣、奉節縣、巫溪縣、巫山縣；同時“低—低”值區主要分布在主城區的九龍坡區，渝西的潼南區、合川區、銅梁區、大足區、榮昌區、永川區、江津區。2016年重慶市土地生態安全狀況發生了明顯變化，“高—高”值區向周圍擴散，渝東南的武隆區、黔江區、秀山縣由不顯著變為“高—高”值區，但渝東北的城口縣由“高—高”值區變為不顯著；“低—低”值區也隨之有所變化，其總體分布于主城區的渝北區、沙坪壩區、巴南區、九龍坡區、北碚區，渝西的合川區、銅梁區、璧山區、江津區。2009—2016年重慶市土地生態安全“高—高”和“低—低”值區都有所增加，其中“高—高”值區主要集中在渝東南和渝東北等開發程度較低，自然生態狀況相對較好的地區，“低—低”值區主要分布在主城區和渝西等區域開發程度較高，生態壓力較大的地區，由此來看，“高—高”和“低—低”值區的分布與自然生態狀況、人類活動密切相關?？傮w來說，重慶市區域土地生態安全狀況有明顯改善，這也說明隨著重慶市生態文明建設的推進，區域生態環境保護能力不斷增強，“高—高”值區對周圍區域的土地生態狀況有著積極的影響。

4 討論與結論

4.1 討 論

根據研究期間重慶市土地生態安全狀況及時空分異情況來看，重慶市土地生態安全水平明顯提升，但土地生態安全狀況依然不容樂觀，且區域土地生態安全的空間差異明顯。因此，重慶市需要進一步加大土地生態保護力度，加快循環經濟和高新技術產業的發展，持續實施水土流失保護與水源涵養、生物多樣性保護等生態保護工程，推進長江上游生態屏障建設，同時，也應當積極響應國家生態文明建設戰略及長江經濟帶生態環境保護規劃，以促進土地生態安全水平的提高。

研究綜合考慮了已有的土地生態安全評價指標體系，將DSPIR模型與EES模型的優點有機結合，并選取相關指標構建評價指標體系，彌補了土地生態各子系統不能較好反映內部要素作用狀況的不足，同時以熵值法和變異系數法兩種客觀方法確定指標權重，與單一的客觀權重賦值相比，其能夠有效降低因數據的敏感性而形成的誤差，提高研究數據的精度。此外，運用TOPSIS法較為客觀地揭示了重慶市土地生態安全總體狀況及土地生態各子系統的變化，并以環境、經濟、社會要素分析了其變化差異；通過ESDA—GIS法對重慶市土地生態安全空間相關性進行分析，研究結果能為重慶市因地制宜實施特色化的土地生態安全保護提供參考。本研究圍繞評價模型、區域特色與前人成果進行指標體系的構建，但如何使指標得到最大優化值得進一步探討；此外，區域土地生態安全尚未形成多尺度的空間關聯性、集聚規律性的對比研究，以及在此基礎上如何完善區域土地生態安全預測模型，這些值得在以后的工作中展開進一步研究。

4.2 結 論

(1) 2009—2016年，重慶市土地生態安全總體呈現波動上升的趨勢，土地生態安全由“敏感級”向“良好級”轉變。但在不同時段表現出不同的變化態勢，2009—2011年土地生態安全水平持續上升；2011—2012年土地生態安全水平有所下降；2012—2016年土地生態安全水平呈現波動上升；從各層面要素來看，重慶市土地生態安全各子系統整體趨于好轉。

(2) 2009—2016年，重慶市各區域土地生態安全狀況總體向好，局部變化狀況不一，表現為主城區土地生態安全有所退化，渝西片區、渝東北片區、渝東南片區得以改善；總的來說，重慶市土地生態安全狀況“敏感級”和“危險級”主要集中于主城區和渝西片區，而“臨界級”和“良好級”主要分布在渝東北及渝東南片區。

(3) 重慶市區域土地生態安全存在較強的空間正相關和聚集性，其“高—高”和“低—低”值區呈現增加的趨勢，“高—高”值區主要分布在渝東北和渝東南等開發程度較低和自然生態狀況較好的區域，“低—低”值區主要分布在主城區和渝西等開發程度較高和生態壓力較大的區域。