基于PSR模型的城郊接合部土地利用健康評價及障礙因子診斷
——以武漢市蔡甸區為例

■ 張凱瑞 ，向婉婷 ，曹瀚文 ，趙澤平 ，徐偉青

（1.三峽大學水利與環境學院，湖北 宜昌 443002；2.自然資源部城市國土資源監測與仿真重點實驗室，廣東 深圳 518040)

在我國土地資源逐年減少，以及社會各界對土地需求矛盾持續惡化的狀況下，土地矛盾日益凸顯，特別是在我國實施可持續發展戰略以來，如何做到土地資源、生態環境、社會經濟的可持續發展是當今土地利用系統的重點研究問題之一。

生態、社會、經濟三者之間的平衡取決于土地利用系統的健康程度[1]。所以只有從多個方面綜合研究土地利用系統的健康狀況才有具體的作用和意義。城郊接合部是銜接農村與城市的過渡區域，既具有城市的土地利用特點也具有農村的土地利用特點，該區域受中心城區快速城鎮化影響，其土地資源不合理利用現象嚴重，人地矛盾更激烈[2]。

因此，本文以特大中心城市——武漢市的城郊接合部區域蔡甸區為例，基于壓力-狀態-響應(pressure state response，PSR)評價模型，對 2009—2018 年的土地利用健康進行評價，并診斷影響該區域土地利用系統健康發展的障礙因子。本研究對構建合理的土地結構，以及對城郊接合部土地資源可持續利用有重要參考意義。

一、材料與方法

（一）研究區概況與數據來源

武漢市是位于我國華中地區唯一的副省級都市，西接江漢平原，坐落于兩江交匯處[3]。優越的地理位置，造就了武漢城區的快速發展。然而經濟的迅速增長、人口的急速膨脹，周邊農村人口向城市圈的遷移，導致武漢城市圈向周邊區域急劇擴散，進而影響了武漢城區邊緣地區——城郊接合部的土地利用系統結構和生態環境，對接合部內土地資源的可持續利用與土地利用系統的健康狀況造成不利影響。

本研究所使用的土地利用系統健康評價指標數據主要來源于《武漢市統計年鑒2009—2018》《武漢市蔡甸區國民經濟與社會發展統計公報2009—2018》《武漢市蔡甸區環境狀況公報2009—2018》以及土地利用調查數據等。

（二）評價模型與體系構建

壓力-狀態-響應(pressure state response，PSR)模型被聯合國環境規劃署 (UNEP)和經濟合作發展組織(OECD)歸為主要應用于世界環境狀況評價模型，最早由加拿大統計學家Rapport和Friend于1979年提出[4]。借助PSR模型構建土地利用系統健康性評價體系可衡量人口增長和社會經濟發展等因素給城市土地利用施加的壓力，描述在當前狀況下的經濟發展水平和土地生態質量等土地產出水平，分析土地利用系統對壓力的適應能力以及環境保護措施的成效性。環境變化與環境壓力之間的關系體現在壓力、響應、狀態之間的相互制約和相互影響[5]。

根據指標數據的可獲得性和特點，遵循指標數據選取的相關基本原則，對土地利用系統健康評價指標進行分析[6]。PSR模型建立了壓力系統(人口壓力、土地壓力、社會經濟發展壓力)、狀態系統(社會經濟發展水平、土地集約化狀態)以及響應系統(環境治理力度、政策管理力度)三個目標層，共28項相關指標。

（三）結果與分析

根據公式，計算出2009—2018年武漢市蔡甸區土地利用系統P、S、R三個子系統的評價得分和健康綜合指數值，結果見圖1。

圖1 2009—2018年武漢蔡甸區土地利用系統健康評價結果

由圖1可以看出，在2009-2018年蔡甸區的土地利用系統的壓力、狀態、響應指數和綜合指數曲線均持續上升，說明該地區土地利用系統健康狀況正在逐年好轉。狀態指數上升幅度最大，說明近年來土地管理部門對生態環境的重視和保護初見成果，有利于該區土地利用系統健康發展。土地利用系統健康綜合指數由2009年的0.067221上升到2018年的0.290939，表明土地利用系統健康等級由病態上升到不健康狀態，且接近亞健康。究其原因是土地利用管理部門在土地的規劃和利用方面更加注重生態保護，大力發展生態企業；提升了土地利用系統的健康狀況。根據土地利用系統健康分級標準判斷，得出蔡甸區2009—2014年土地利用系統處于“病態”，2014—2018年土地利用系統逐漸好轉為“不健康狀態”。以上土地利用健康評價的結果與蔡甸區近年來經濟、社會的持續發展，對生態環境造成影響的實際情況相吻合。

在2009—2016年，壓力指數一直在0.05附近波動，但總體來看，呈現先波動后增大的趨勢，2018年的壓力指數是2009年的1.24倍。壓力指數數值越小代表著生態壓力越大[7]，因此壓力指數是一個負向指標。由圖1還可以看出，在2009—2016年，壓力指數呈現波動狀態，其中最大值為0.05358，最小值為0.04251，說明武漢市蔡甸區的土地利用壓力狀況和土地利用的干擾程度都維持在一個相對穩定的狀態。在2016—2018年，壓力指數呈上升趨勢，增長率分別為14.59%和28.12%，增長率在逐年提升，表明土地利用系統的壓力在逐年減小，這有利于土地利用系統的恢復和發展。壓力指數的上升代表了生態壓力的減小，說明武漢市蔡甸區土地利用壓力狀況逐漸好轉。主要原因是2016年后國家制定的一系列生態保護政策的嚴格實施，加強了對生態企業和生態旅游的支持，同時城市的快速發展吸引了農村的年輕人，使農村的耕地利用率逐年減小，農村的耕地退化使林地和草地的比重逐年上升，這也提升了士地利用系統的恢復和發展速度。

2009—2018年狀態指數逐年上升，說明十年間武漢市蔡甸區的經濟水平正在提升。2018年狀態指數是2009年的20.9倍，年增長率為35.55%，而且年增長率持續升高，表明有諸多有利因素使蔡甸區土地利用系統狀態指數呈上升趨勢。說明武漢市蔡甸區在系統狀態方面做了很多的工作，這一時期的主要影響因素中的第三產業占GDP比重、城鎮人均可支配收入和農民人均收入等指標的比重都在升高，說明了土地利用系統健康正處在一個持續自身修復、加速自身恢復的狀態。

武漢市蔡甸區的士地利用系統響應指數在2009—2018年都呈上升趨勢，發展水平正在逐漸提升，2018年系統響應指數是2009年的4.83倍，年均增長17.1%。說明系統響應指數呈上升趨勢，但年增長速率最初比較高后又逐漸下降，因此武漢市蔡甸區應該需要對響應系統的工作加大力度，特別是在生活污水處理率、造林面積等一些方面加大力度。

二、土地利用系統障礙因素診斷

根據土地利用系統健康障礙因素診斷的計算方法，計算出2009、2013和2018年武漢蔡甸區土地利用系統健康障礙度，結果見表1。由表1可知，2009、2013和2018年阻礙其健康狀況改善的障礙因素均主要體現在壓力系統和狀態系統兩個方面。2009年的障礙因素主要是響應子系統中的垃圾無害化處理率、工業廢水排放達標率和環保投資強度，其中工業廢水排放達標率是最大阻礙因子，說明蔡甸區2009年的土地利用系統健康狀況主要受環境治理和政策管理制約；2013年的主要障礙因素包括地均GDP、人口密度和第三產業占GDP比重，其中第三產業占GDP比重是最大阻礙因子；2018年的主要障礙因素包括人均建設用地、人口自然增長率和人口密度，其中人均建設用地是最大阻礙因子。雖然每年的主要障礙因素不盡相同，但每年都以狀態子系統中的社會發展狀態等指標因子為主。

表1 2009、2013和2018年武漢蔡甸區土地利用系統健康障礙度因素排序

從單項指標變化趨勢上看，2009—2018年的人口壓力的指標因子升高幅度增大，響應子系統中的指標因子降幅增大，說明近10年蔡甸區在人居環境方面有所改善。近10年，蔡甸區區域面積增大，促進了當地建設用地的發展，但同時也導致基本農田保護不到位以及建設用地效率不高、產出效益過低等問題。

在表1的基礎上，得到各類指標對土地利用系統健康的障礙度，結果見圖2。狀態和響應系統的障礙度都在持續下降，其中狀態系統下降幅度較大，降幅為50.1%，響應系統降幅為17.7%，而壓力系統障礙度變化幅度不大，2009—2018年下降4.9%。由此可知，2016年之前狀態系統的障礙度最大，其次是壓力系統和響應系統，說明2016年以前，其第三產業占GDP比重、地均GDP和地均固定資產投資等障礙度雖有所減小，但依然是阻礙土地利用健康發展的重要因素；2016年之后，壓力指數的障礙度最大，狀態和響應指數的障礙度均低于10%，其中人口密度、人口自然增長率和土地墾殖率對土地利用健康發展的阻礙度最大。可見，提升土地利用系統健康水平的關鍵在于提升狀態指標層，與此同時要保護壓力指標層。從2009—2018年的土地利用系統障礙因素診斷來看，狀態指標層是影響蔡甸區土地利用系統健康的主要因素，所以接下來必須將狀態指標層作為重要的研究對象，使武漢市蔡甸區土地利用系統進一步改善和恢復。

圖2 2009—2018年蔡甸區分類指標障礙度

三、結論

（1）運用PSR模型對武漢市蔡甸區2009—2018年的土地利用系統健康水平進行綜合評價，顯示其綜合指數由2009年的0.0672增長至2018年的0.291，總體呈上升趨勢，主要表現為2018年的綜合指數是2009年的4.33倍，健康水平持續上升；壓力指數總體先穩定波動后緩慢上升，狀態指數和響應指數總體上持續上升。響應指數的增長率最高，其中水土流失治理率、造林面積和環保投資等指標的上升趨勢明顯，使響應指數由0.0081上升到0.039，表明近十年武漢市蔡甸區的環境治理和生態修復工作開展得十分順利。因土地墾殖率、人口密度和城市化水平等正向和負向指標阻礙度持續升高，使壓力指數在0.05附近波動，可見武漢市蔡甸區土地生態壓力較大。狀態指數因城鎮化率、人均GDP、地均GDP、農村人均純收入和城鎮人均可支配收入的增加，由0.00903上升全0.18916，也體現了武漢市蔡甸區的經濟、工業在發展。武漢蔡甸區位于華中地區，地形主要以平原和丘陵為主，工業較發達，然而人口日益增多，使政府部門對土地的相關規劃產生矛盾，因此要合理規劃土地資源，就必須要實現土地資源可持續利用。

（2）通過對障礙度的計算和分析，2009—2018年影響武漢市蔡甸區土地利用健康的障礙度存在時間差異特征。2009—2016年，系統狀態指數對土地利用系統的障礙度最大，2016—2018年，系統壓力指數對土地利用系統的障礙度最大。整個期間狀態指數和響應指數的障礙度在持續下降，壓力指數的障礙度在20%左右穩定波動。總體來看，系統壓力障礙度的主要影響因素為人口增長率、土地利用率和城市化水平。因此，武漢市蔡甸區今后應該從壓力指標等方面提高土地利用系統的健康水平。