基于熵權法的區域土地利用生態安全評價
——以安徽省池州市為例

王文琴，紀凱婷，張 也

（池州學院 地理與規劃學院，安徽 池州 247000）

土地是人類生活和工作的場所，同時土地本身也是重要的勞動對象，人類的衣食住行均離不開土地資源。因此土地資源生態安全對人類來說至關重要。生態安全是人類生存與發展非常重要的安全需求之一，土地資源生態安全是新時代生態文明建設的重要任務之一，同時土地資源生態安全也是生態文明建設的基礎[1]。生態安全不僅關系到人類社會的可持續發展，而且也關系到國家的戰略安全和社會穩定[2]。生態安全與國家安全、區域安全同等重要。黨的十九大報告中提出綠水青山就是金山銀山，因此維護土地資源生態安全，促進土地資源可持續發展具有重要的戰略意義。

1 土地利用生態安全內涵界定

生態安全是指一個地區或國家的生態環境資源狀況能持續滿足社會經濟發展需要，社會經濟發展少受或不受來自于生態環境和資源的制約與威脅的狀態[3]。生態安全它包含兩個方面的含義：一方面是生態系統自身的安全，生態系統受到到外界因素干擾下是否還能保持結構完整和功能健康的狀態。另一方面是生態系統對于人類的安全，生態系統提供的服務是否滿足人類生存和發展的要求[3]。高桂芹通過對研究區域內土地所處的特定的生態環境進行研究與分析，認為土地生態安全是一種受污染影響較小的、健康的、可持續的狀態[4]。李玉平、蔡運龍從生態學的角度闡述了土地生態安全的概念，他們認為土地表層的各種有機物與無機物所組成土地生態系統未受到外界因素的影響與破壞時維持土地生態安全的前提，同時人類的生產生活在土地生態系統的運行下達到一個健康與可持續的狀態[5]。孫峰華、朱傳耿從人地關系的角度得出，土地生態安全是一種人類與生態環境之間的相互影響、相互作用共同發展的過程，需要達到人與自然協同并進的狀態[6]。張軍以通過構建P-S-R模型，在此基礎上研究三峽庫區2003—2006年生態經濟區的生態安全變化，并根據研究結論提出了相應的建議與對策[7]。本論文研究的土地利用生態安全指人類的土地利用活動與生態環境協調發展，土地的生態系統具有健康完整的結構，自我恢復和調節能力強，人地關系和諧的一種狀態。

2 區域土地利用生態安全評價指標體系構建

2.1 P-S-R模型簡介

P-S-R是Pressure-State-Response的縮寫，即壓力-狀態-響應模型。P-S-R模型是在1979年加拿大統計學家Tony Friend和J.Rapport共同提出的，后由OECD （Organization for Economic Co-operation and Development,聯合國經濟合作開發署）和 UNEP（United Nations Environment Programme，聯合國環境規劃署）于20世紀八九十年代共同發展起來的。P-S-R框架模型包含3個模塊，每個模塊反映的指標各不相同。首先是“壓力”指標，它指人類不合理的經濟和社會活動對環境造成的后果，如土壤質量惡化、資源開采等?！盃顟B”反映的是社會經濟發展進程中各個部分所呈現出來的現象，包括生態系統狀況、資源環境狀況，也涉及人類自身的健康狀況等?！绊憫敝溉祟惒扇〈胧⒆陨砘顒訉Νh境帶來的負面影響扭轉為正面效應。“狀態”是不斷變化的，不僅僅只與某個或特定的因素有關，也不只是與某個或特定的反應有關，它包括自然、經濟、社會等多種相關因素，各因素之間的相互關系也相當復雜，而P-S-R模型則可以清晰明了地揭示這一過程[8]。

2.2 評價指標選取原則

2.2.1 科學性原則

土地生態系統內部較為復雜，因此在指標選取的過程中要有充分的科學依據，所選取的指標不僅要能夠反映土地生態安全的現況，而且要體現土地生態內部系統的演變規律[9]。

2.2.2 全面性與區域性原則

在構建指標體系的過程中，應該考慮到指標的普遍適用，指標的涉及面應該廣泛，人口、社會、經濟、自然環境都應該考慮。由于不同研究區域具有差異化的區域特征，因此在保證選取指標覆蓋面廣的前提下考慮研究區的特點，選取能夠代表區域特征的指標[10]。

2.2.3 可操作性原則

考慮選擇的指標需要量化并且指標獲取的難易程度問題，因此選擇的指標不能太復雜，并且指標數據的來源需要可靠和真實[10]。

2.3 評價指標體系構建

研究區域土地利用生態安全所選取的指標要立足于自然、經濟和社會各方面。本文基于研究區概況以及國內外學者的研究成果，以土地利用生態安全的自然、社會、經濟三方面因素為基礎，選取了15個指標，以這15個指標為基礎構成區域土地利用生態安全評價指標體系。其中以土地利用生態安全評價綜合指標作為目標層；以土地利用生態壓力、狀態、響應作為準則層；選取的15個評價指標作為指標層。針對這15個指標，本文還為各個指標制定了標準值，標準值來源于國際公認值或者全國平均值。區域土地利用生態安全評價指標體系如下表1：

表1 區域土地利用生態安全評價指標體系

以上15個指標的說明：評價指標是影響土地生態安全的因素，指標的安全趨向分為正、負兩種。正指標是指指標數值越大土地利用生態越安全，負指標則相反，指標數值越小土地利用生態越安全。

人口密度：單位土地面積可以承載的人口數量。指標為負，越小越安全。

人口自然增長率：一定時期內人口自然增加數與同期平均總人數之比。指標為負，越小越安全。

單位耕地面積化肥施用量：指區域內化肥年施用總量與播種面積的比重。指標為負，越小越安全。

單位耕地面積農藥施用量：指區域內農藥年施用總量與播種面積的比重。指標為負，越小越安全。

城市化水平：即城市化率，指區域內城鎮人口占總人口的比重。指標為正，越大越安全。

人均耕地面積：指區域內總耕地面積與人口總量之比。指標為正，越大越安全。

人均建設用地面積：指區域內建設用地總面積與城市人口總量之比。指標為負，越小越安全。

土地復種指數：指農作物總播種面積與耕地總面積之間的比值。指標為正，越大越安全。

森林覆蓋率：區域內森林面積占土地總面積的比率。指標為正，越大越安全。

水土協調度：指區域內有效灌溉面積與耕地總面積之間的比值。指標為正，越大越安全。

人均GDP：區域內GDP總產值與人口總數之比，體現區域內經濟發展水平。指標為正，越大越安全。

環保投入占GDP比重：體現了對環境保護的重視程度。指標為正，越大越安全。

教育投資強度：指教育支出占區域財政總支出的比重。指標為正，越大越安全。

空氣指數≥2級的天數比例：空氣質量越高，說明環境越好。指標為正，越大越安全。

污水處理率：指區域內污水排放量與污水處理量之比。指標為正，越大越安全。

3 池州市土地利用狀況

3.1 池州市區域概況

池州市坐落于安徽省西南部，與江西省九江市接壤。區域土地總面積83.99萬公頃，境內常駐人口約為148.5萬人。池州市地處亞熱濕潤氣候區，以山地和丘陵地形為主，得天獨厚的自然條件使得池州市植被覆蓋率較高，達57%。區域內氣候溫暖且濕潤，年均氣溫在17.2℃左右，年降水量約為1400～2200mm；日照時間長，年均日照率45%；四季分明且無霜期長，年無霜期220天，最長286天。區域內水系發達，水資源充沛。境內有三大水系十條河流，江河湖水面積348.4平方公里。

池州市經濟條件較為落后，主要靠發展生態旅游業。2019年池州市GDP達到831.7億元，位居全省第15位，增速為7.9%，增幅居全省第8名。其中第一產業為83.9億元，第二產業為367.4億元，第三產業為380.5億元，增長率分別為3.3%、9.7%、7.1%。

3.2 土地利用現狀

根據池州市土地利用現狀調查數據，2018年池州市土地總面積約839870公頃。其中農用地總面積約為724030公頃，占土地總面積的85.19%。包括耕地總面積138350公頃，占農用地總面積的19.11%；建設用地總面積約為53378公頃，占土地總面積的6.28%；未利用面積約為62461公頃，占土地總面積的7.35%。各類用途土地占土地資源總面積的比重如圖3-1所示。從土地利用結構的數據來看，池州市主要土地利用類型是農用地，以林地為主，屬于丘林地區，生態環境在安徽省算比較好的區域，土地利用結構見圖1:

圖1 池州市土地利用現狀結構

4 池州市土地生態安全評價

4.1 原始數據收集

本文通過《安徽省統計年鑒》《池州市國民經濟和社會發展統計公報》、池州市自然資源和規劃局官網、自然資源部門戶網站等相關渠道對原始數據進行收集，經整理，原始數據如表2所示。

表2 池州市土地利用生態安全評價原始數據

4.2 指標標準化

因為選取的評級指標有量綱的差異，直接參與運算會影響評價結果，為使評價結果具有客觀性，必須對評價指標進行標準化處理，如表3。本文通過極差法對指標進行標準化處理，其計算公式如下：

表3 池州市土地利用生態安全評價標準化數據

公式中Xij為指標標準值，xij為第i年的第j項指標，xmax為第j項指標的最大值，xmin為第j項指標的最小值。

4.3 指標權重確定

權重針對指標而言，能夠衡量該指標在整體評價中的重要程度。本文通過熵權法來確定指標權重。熵權法確定指標的權重具有很強的客觀性，它是由評價指標實際值構成的判別矩陣來確定指標權重。其計算公式如下：

計算結果如表4所示，對應指標權重趨勢見圖2。

表4 池州市土地利用生態安全評價各指標權重

圖2 指標權重趨勢圖

4.4 計算指標生態安全指數

公式中，Yij為第i年的第j項指標的安全指數，xij為第i年的第j項指標,Cj為第j項指標的基準值，計算結果如表5所示。

表5 2008—2018年各指標安全指數

4.5 生態安全值

本文選用綜合指數法來確定土地利用生態安全值，其計算過程如下：

（1）單項指標安全值

Tij=Yij×Wj

公式中，Tij為第i年的第j項指標的安全值，Yij為第i年的第j項指標的安全指數，Wj為第j項指標的權重，計算結果如表6所示。

表6 2008—2018年各指標安全值

（2）土地利用生態安全綜合值

公式中Ti為第i年的土地利用生態安全綜合值，Tij為單項指標安全值，計算結果如表7所示。

表7 2008-2018年土地利用生態安全綜合值

5 土地生態安全評價結果與分析

5.1 評價標準

從2008—2018年池州市土地利用生態安全評價結果可知，土地生態安全的綜合值在0～1之間，本文參考相關文獻[11]，采用非等間距方法，將土地生態安全綜合值劃分為五個等級，如表8。

表8 池州市土地利用生態安全等級劃分

5.2 土地利用生態安全評價結果

池州市土地利用生態安全值在不斷增加，即池州市的土地生態安全狀況在不斷提升，整體變化趨勢由圖3所示。分階段來看2008年至2014年池州市的土地生態安全狀況處于臨界安全階段，2014年至2018年處于較安全階段。在這十年間，2010年土地生態安全狀況最差，生態安全值為0.6476,2018年土地生態安全狀況最優，生態安全值為0.7852，較2010年相比增加了0.1376。

結合圖3和圖4可以看出池州市土地利用生態安全壓力值、狀態值、響應值整體變化趨勢與綜合值較為相似。其中，土地利用生態安全壓力值整體在不斷增長，從2008年的0.1302增長到2018年的0.1603，增長了0.0301；土地利用生態安全狀態值呈波浪式起伏，變化較為復雜，從2008年的0.3885下降到0.3641，下降了0.0244，但中間也有一個小幅度增長；土地利用生態安全響應值增幅較大，從2008年的0.1344增加到2018年的0.2608，增加了0.1264。

圖3 池州市土地利用生態安全綜合發展趨勢

圖4 池州市土地利用生態安全壓力、狀態、響應發展趨勢

為進一步分析池州市土地利用生態綜合發展狀況，以及為保護池州市土地利用生態安全提出切實可行的方法，本文對土地利用生態安全壓力值、狀態值、響應值和綜合值進行了相關性分析，結果如表9所示。

表9 土地利用生態安全值相關性分析表

池州市土地利用生態安全綜合值與土地利用生態安全響應值相關性最大,為0.964**,其次是土地利用生態安全壓力值,為0.724*,和土地利用生態安全狀態值相關性最小，如表9所示。由此我們可以認為，土地利用生態安全響應對土地利用生態安全狀況影響最大，其次是土地利用生態安全壓力，最次是土地利用生態安全狀態。

5.3 土地利用生態安全評價結果的原因分析

池州市土地利用生態安全狀況發展趨勢總體分為兩個階段。

第一階段是2008年至2015年，這一階段池州市土地利用生態安全狀況處于臨界安全，整體發展趨勢是不斷上升的，但在2009至2010年和2012至2014年這兩個時間段池州市土地利用生態安全狀況呈下降趨勢，尤其是2012年至2014年下降幅度較大。其原因主要有三方面，首先是污水處理力度的下降，各類企業排放的污水直接滲透到地下，嚴重危害了土地質量，污水處理率由2012年的12.66%下降到2014年的8.06%，下降了4.6%。其次是城市的發展、人口的增多，增加了糧食需求量和人均建設用地面積，在局部區域造成巨大壓力，其中城市化水平從2012年的47.5%提升到了2014年的50.06%，人口密度由2012年的 169.1人/km2增加到了 2014年的170.26人/km2，人均建設用地面積從0.0055hm2/人提升到0.0862hm2/人。最后是由于教育投資強度的減弱，與基準值相比還有較大的差距。

第二階段是2015年至2018年，池州市土地利用生態安全狀況提升了一個等級，達到了較安全的狀態，其發展趨勢是先有一個小幅度下降，后又提升，然后維持在一個較穩定的階段。2015年至2016年是一個小幅度下降的階段，與2015年相比，2016年的各指標變化的不是較明顯，這也是政府的一個自我調整、自我適應的階段。2017年的土地利用生態安全狀況又回歸到正常的發展趨勢，與2016年相比政府在環保投入、教育投資和污水處理方面均加大了力度。2018年池州市土地利用生態安全值增長幅度雖然不高但總體而言多項指標均達到了峰值。在自然方面，政府提高了對生態安全的重視，提高污水處理率，加大對生態的維護力度，積極響應國家號召，推動礦山復綠工作，改善空氣質量，在此基礎上池州市的森林覆蓋率達到了59.9%，超出基準值29.3%；在社會經濟方面，人均GDP增長到46865元/人，環保投資占GDP的比重上升到1.35%，污水處理率提高到42.07%，這些指標均為十一年來最高值，這些數據足以表明池州市政府兩年來在環境方面做出的貢獻——大力發展旅游業，加大森林保護力度，推進綠色發展，構建國家森林城市，打造全國生態文化村，做到生態建設產業化，產業、經濟、綠色協同發展，帶動土地利用生態安全狀況邁入新階段。

6 池州市維護土地資源生態安全對策

6.1 加強生態安全宣傳，轉變發展理念

首先政府要制定新的發展理念，走綠色可持續發展的道路。池州市未來發展要樹立金山銀山不如綠水青山的生態觀。在社會方面要提高廣大民眾的生態安全意識，生態環境是人類生存發展的根基，是促進國民經濟可持續發展的關鍵。政府部門可以拓寬宣傳渠道，一方面深入基層、聯系群眾，通過派發宣傳手冊、舉辦線下宣講會等方式進行宣傳，增加民眾對生態安全的敏感度。另一方面可以運用一些新媒體方式進行宣傳，如抖音、微博、微信公眾號等，吸引年年輕人參與到保護生態安全的活動中。牢固樹立民眾的生態安全觀念，將維護和改善生態環境作為己任，使保護生態環境的觀念深入人心，為土地可持續利用而努力。

6.2 發展綠色生態產業經濟

在池州市未來的發展規劃中，要優化產業機構，調整礦業經濟發展形勢，強化規劃引領，積極響應國家號召，牢牢樹立“金山銀山就是綠水青山”的理念，加大環保投入，充分利用池州市的自然條件，切實發展池州綠色礦業經濟。大力實施“旅游興市”戰略，積極創建旅游品牌，加強旅游營銷，壯大旅游隊伍，完善景區配套基礎設施，讓旅游業帶動池州市經濟的發展。利用池州良好的生態環境，發展生態農業，打造生態農業產品的品牌，提高農產品的境內外知名度，讓池州的生態農業經濟水平跟上來。綠色生態產業經濟效益水平提高了，人們自然也就不會用工業文明替代生態文明建設了。因此發展綠色生態產業經濟是維護土地資源生態安全的重要手段。

6.3 編制土地資源的生態環境整治規劃

池州市以丘陵、山地地形為主，林木蔥郁，降水充沛，在今后的發展中應當充分發揮地域優勢，發展生態池州，對生態環境進行一個整體的規劃。一方面要保持現有的良好生態，因地制宜地開發利用土地，提高主城區的綠化面積。對排污企業實施嚴格管制，加大污水凈化力度、垃圾處理力度，提高土壤質量，保持空氣質量。另一方面要在原有的基礎上有進一步的提高，加大對礦山的管理力度，對已經廢棄的礦山加強復綠工作。建立土地利用生態監管系統，定期對區域內的環境整治工作進行監督管理，掌握其動態變化情況，健全預警機制，以備在突發環境事件來臨時能及時采取措施處理。改良化肥、農藥生產企業技術，積極研制危害程度更低的化肥，同時提高化肥、農藥的使用效率，減少藥物殘留，做好病蟲防治工作。

6.4 劃定并堅守生態紅線

劃定生態保護紅線的目的是保護自然資源與生態環境不受破壞，維護國家和區域生態安全和經濟社會可持續發展。劃定生態紅線是保護生態環境與自然資源、走綠色發展道路的重要措施，具有重要的現實意義。生態紅線和耕地紅線同等重要，也是國家層面的“生命線”。因此劃定生態保護紅線是維護國家生態安全的重要手段。劃定生態保護紅線，按照生態系統完整性原則和主體功能區定位，優化國土空間開發格局，理順保護與發展的關系，從而維護國家生態安全。劃定生態保護紅線是一項維護生態安全的手段，但是劃定后生態紅線后，還必須牢牢堅守生態紅線。堅守生態紅線不能僅僅依靠國家強制手段，還需要每一個公民自覺參與堅守生態紅線的活動。在新一輪的國土空間規劃中要嚴格劃定生態保護紅線，在國土空間規劃的實施過程中要嚴格堅守生態紅線。

7 結論與討論

本文結合池州市的自然、社會、經濟和土地利用狀況，從土地利用生態安全狀態、壓力、響應三方面對池州市土地利用生態安全狀態進行了評價分析。結果表明：池州市的土地利用生態安全狀況整體處于一個較安全的等級，主要是由于池州市生態環境基礎好，政府發展生態旅游產業，政府一直制定的保護綠水青山、保護生態環境的政策方針。土地利用生態安全壓力值呈現逐年增加的趨勢，整體生態安全處于一個較為緊張的狀態。主要原因是工業、采礦業的發展，基礎設施建設的需要等，大量農用地被建設占用，人地矛盾問題凸顯。土地利用生態響應值逐年呈現上升趨勢，這可以看出政府在為土地利用生態安全不斷付出努力，對生態安全問題的政府響應力度在整體加大。面對池州市逐年增加的生態安全壓力，政府要繼續響應號召，倡導綠色發展，要從自然、經濟、社會等方面采取土地資源生態對策，進而實現經濟、生態協調高效發展，人地關系和諧。