生態文明視角下的伊犁河谷綠洲土地生態安全評價及障礙因子診斷

劉志有, 曲秀武, 魏 冉, 閔廷冬, 寧 靜

〔1. 新疆農業大學 公共管理學院(法學院)， 新疆 烏魯木齊 830052； 2.新疆農業大學 MPA教育中心， 新疆 烏魯木齊 830000〕

土地生態安全包括自然生態安全、經濟生態安全和社會生態安全[1]，其中自然生態安全是保障，經濟生態安全是動力，社會生態安全是目標。土地生態安全評價，以堅持可持續發展為評價原則，以研究區域土地生態系統與社會經濟發展的協調性作為立腳點，綜合評價土地生態安全問題[2]。諸多學者對土地生態安全評價問題展開了深入的研究，其中在評價指標的建立、評價方法的選取、評價尺度的衡量等方面有所差異。評價指標主要從經濟、社會、生態等方面通過PSR，DPSIR，EES等模型構建指標體系[3-4]。目前的評價方法較為多元化，主要有主成分分析法、層次分析法、生態足跡法、灰色關聯度法、熵權物元評價法以及TOPSIS評價法等方法[5-8]。評價的尺度，時間尺度方面主要以長時間序列的評價為主[9]，空間尺度上研究區域較為廣泛，城市群落、鄉鎮農村、河流水域、高原山區、沿海地區、農牧林區等研究地域均有涉及[10-14]，但對于河谷綠洲地區的土地生態安全研究較少。伊犁河谷作為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, 促進綠洲生態文明可持續發展建設。本研究以新疆伊犁河谷地區為研究區域, 從生態文明視角對區域土地生態安全進行研究, 采用PSR—熵權TOPSIS模型對2000—2018年伊犁河谷綠洲土地生態安全進行評價分析，審視伊犁河谷綠洲土地生態安全演變情況，建立障礙因子診斷模型，揭示影響土地生態安全的主要因素，提出對策建議，科學合理開發利用土地，促進區域土地生態環境的改善，以期為干旱區綠洲土地的可持續利用和生態文明建設提供參考依據。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

伊犁河谷地處伊犁哈薩克自治州行政轄區，位于新疆維吾爾自治區西北角，地理范圍為80°09′—84°56′E，42°14′—44°50′N，西與哈薩克斯坦接壤，是“絲綢之路”的要沖關隘，戰略地理位置重要。地形復雜，東、南、北三面環山，地勢東高西低，自東向西為河谷，總體上呈現出“三山夾兩谷”的特殊地形特征。2018年末，伊犁河谷地區總人口為2.64×106人，民族組成包括漢族、哈薩克族、維吾爾族等47個民族，少數民族人口占總人口的71.30%；伊犁河谷所轄縣市GDP為7.98×1010元，人均GDP為30 243元；農牧業發展水平較高，農林牧漁業產值為2.75×1010元，農牧民人均純收入為13 212元。隨著社會經濟的發展，伊犁河谷地區土地利用情況具有明顯的變化，城鎮化率為42.21%，建設用地與耕地不斷擴張，耕地與建設用地面積與2000年相比分別增加了19.94%和30.05%，土地生態安全的壓力不斷加大，土地生態安全狀況不容樂觀。

1.2 數據來源

本研究中的社會經濟原始數據主要源于《伊犁哈薩克自治州統計年鑒》(2001—2018年)，《新疆統計年鑒》(2001—2019年)，伊犁哈薩克自治州國民經濟社會發展和統計公報等。土地利用現狀數據來源于新疆國土資源調查統計數據。

2 研究方法

2.1 指標體系

2.1.1 指標體系構建 土地生態安全是一個結構復雜的綜合系統，是自然、經濟和社會因素影響綜合作用下的穩定狀態。自然是土地生態安全的基礎，保證了土地生態系統的正常運行。經濟是土地生態系統和諧發展的主要動力，為土地生態安全提供了良好的經濟保障和經濟支持。社會因素主要反映了土地安全保障社會和諧發展所能應對的人口與土地資源承載狀況[15]。因此本研究選擇PSR框架模型構建伊犁河谷綠洲土地生態安全評價及障礙因素指標體系，綜合自然、經濟、社會因素指標從土地生態安全壓力、土地生態安全狀態和土地生態安全響應3個層面對指標進行篩選分類。結合伊犁河谷地區2000—2018年的經濟發展狀況、生態環境狀況、社會發展狀況以及土地利用狀況方面的數據，依據科學性、系統性、層次性、可計量性等原則，選取了18項指標構建伊犁河谷綠洲土地生態安全評價及障礙因素指標體系(表1)。

表1 伊犁河谷綠洲土地生態安全評價指標體系

2.1.2 指標性質解析 本研究指標性質的選取主要從研究的整體性、系統性、層次性角度考慮，按照對土地生態安全影響的最大可能性進行選取設定。其中壓力層面指標反映了人口與土地資源承載壓力以及生態環境壓力。綜合來看，其中人口密度、人口自然增長率、人均林草地面積、人均耕地面積反映土地資源承載的人口壓力以及人地供需水平，依據最大影響程度分別確定其正負指向；農業化肥施用量、工業廢棄物排放等指標體現了對土地生態環境的污染程度，值越大污染越嚴重，指標設為負向(表1)。

狀態層面指標反映了經濟社會發展對于土地生態安全的影響程度。其中城鎮化率、固定資產投資總額以及農林牧漁業產值是社會經濟發展水平的重要指標，體現出經濟發展狀態對土地生態安全的支撐程度，屬正向指標；第一產業就業人口比例指從事農業生產活動人口的比例，以此反映農業用地的利用效率，依據指標影響結果設為負向指標；建設用地面積與未利用地面積從正反兩方面體現了土地開發利用程度，土地開發利用一定程度上會影響土地生態環境，因此將其分別設為負向與正向指標(表1)。

響應層面指標反映了提升土地生態安全的經濟、社會、生態響應狀況。人均GDP、農牧民純收入、第三產業占GDP比例是經濟高質量發展，產業結構完善的重要表象，設為正向指標，體現了土地生態安全提升的經濟與社會響應；當年造林面積與工業固體廢棄物綜合利用率指標代表提升植被覆蓋水平，減少污染排放做出的生態響應，設為正向指標(表1)。

2.1.3 指標標準化處理 由于指標量綱與性質指向存在差異，采用極差法進行指標標準化處理。

2.1.4 指標權重確定 為減小主觀賦權的人為干擾，本研究采用客觀賦權法中的熵權法對指標進行賦權。

(1) 計算第j項指標在第i年的比重fij：

(2) 計算第j項指標的熵ej：

式中：當fij=0時,fijlnfij=0。

(3) 計算第j項指標的權重Wj：

2.2 熵權TOPSIS模型

TOPSIS模型在多因素評價決策中運用廣泛，通過找出各項指標的“最優解”與“最劣解”，計算各指標與理想解距離，對比找出最優解[16]。本文基于熵權法對TOPSIS模型進行了改進，對伊犁河谷地區土地生態安全進行測度評價。

(1) 計算加權規范化決策矩陣Zij：

(2) 計算正、負理想解A+和A-：

A+={maxZij∣i=1,2,3,…,m}

A-={minZij∣i=1,2,3,…,m}

(6)

(4) 計算指標貼進度C：

依據本研究，指標貼進度值越大，該年份地土地生態安全狀況越好，反之則越差。參考張洪等[17]研究成果，結合伊犁河谷綠洲土地生態評價情況，對指標貼近度C值按照等間距劃分法將土地生態安全評價標準分為5個等級(表2)。

表2 伊犁河谷綠洲土地生態安全評價等級標準

2.3 障礙因子診斷模型

設置障礙因子診斷模型[18]，分別對準則層與指標層指標進行障礙度測算，揭示阻礙伊犁河谷綠洲土地生態安全狀況改善提升的主要障礙因子。

Mij=∑Nij

(10)

式中：Vij=1-Xij，Qij=Wi，Vij為指標偏離度；Qij為因子貢獻度；Nij為指標層障礙度；Mij為準則層障礙度。

3 結果與分析

3.1 伊犁河谷綠洲土地生態安全整體狀況

根據熵權TOPSIS模型計算結果得出如圖1—3，依次從整體角度與子系統角度反映了伊犁河谷綠洲土地生態安全狀況的演變趨勢。

圖1 2000-2018年犁河谷綠洲指標貼進度C變化趨勢

從圖1可以看出伊犁河谷土地生態安全等級基本上都處于Ⅲ級，土地生態安全為一般的情況，僅有2007年指標貼進度低于0.4，處于Ⅱ級，土地生態安全較危險的情況。整體上來看伊犁河谷土地生態安全狀況呈現緩慢上升趨勢，指標貼進度C由2000年的0.429上升到2018年的0.559，增長了0.13。具體來看2000—2001，2004—2005，2007—2009，2010—2015，2016—2018年均呈現上升趨勢，在2001—2004，2005—2007，2009—2010，2015—2016年均有小幅度的下降。

圖2 2000-2018年伊犁河谷綠洲正理想距離L+變化趨勢

圖3 2000-2018年伊犁河谷綠洲負理想距離L-變化趨勢

3.2 伊犁河谷綠洲土地生態安全準則層狀況

3.2.1 土地生態安全壓力層面 由圖1—3可知，2000—2018年伊犁河谷綠洲壓力層面土地生態安全整體狀況呈現下降趨勢，具體來看，L+數值波動增加，偏離正理想解，L-數值逐漸減少，趨近負理想解，指標貼近度C由2000年的0.867下降為2018年的0.280，土地生態安全等級由Ⅴ級降為Ⅱ級，土地生態安全狀況由安全變為較危險。2002—2005年和2006—2013年壓力層面土地生態安全狀況呈現快速下降趨勢，首先由Ⅴ級降為Ⅳ級，然后由Ⅳ級降為Ⅰ級，土地生態安全處于危險狀態。主要是由于人口大量增加，林草地面積減少，農業化肥不合理施用，建設用地增加等影響加劇了土地生態負荷，致使土地生態安全壓力逐年增加。2013—2018年，壓力層面的土地生態安全狀況有了小幅度持續性地改善，土地生態安全等級由Ⅰ級提升為Ⅱ級，一定程度上，土地生態安全壓力有了小幅度的減輕。其主要原因是隨著社會的進一步發展，人口增速開始放緩，政府不斷加強生態環境建設力度，2013年，伊犁州被確定為全國第六批生態文明建設試點地區，退耕還林還草力度進一步加大，土地覆被狀況逐漸改善，但是土地生態安全壓力狀況仍然不容樂觀。

3.2.2 土地生態安全狀態層面狀況 由圖1—3可知，2000—2018年伊犁河谷綠洲狀態層面土地生態安全等級整體上呈現上升趨勢，其中，正理想距離L+數值波動下降，向正理想解靠攏，負理想距離L-數值增大，遠離負理想解，指標貼近度C由2000年的0.019上升為2018年的0.855，土地生態安全等級由Ⅰ級提升為Ⅴ級，土地生態安全狀況由危險提升到安全狀態。2000—2005年，狀態層面土地生態安全呈現上升趨勢，土地生態安全等級由Ⅰ級上升到Ⅱ級，主要原因是經濟發展增速明顯，城市化率的迅速提升，加快了土地的集約化利用。到了2006—2015年和2016—2018年土地生態安全狀況開始快速提升，土地生態安全狀態等級由Ⅱ級上升為Ⅴ級，土地生態安全由較危險變為安全狀態。該階段是經濟飛速發展的時期，固定資產投資總額、農林牧漁業產值增長迅速，第一產業比重人口逐漸減少，由2006年的58.84%下降為2018年的40.85%，經濟發展水平逐漸趨向高質量方向發展，農業規模化水平不斷提升，進一步提高了土地利用效率，促進了土地生態安全水平的提升。

3.2.3 土地生態安全響應層面狀況 由圖1—3可知，2000—2018年伊犁河谷地區響應層面土地生態安全等級整體上呈現上升趨勢，其中，正理想距離L+數值總體上減少，傾近于正理想解，負理想距離L-數值呈現增加趨勢，逐漸脫離負理想解，指標貼近度C由2000年的0.072上升為2018年的0.745，土地生態安全等級由Ⅰ級提升為Ⅳ級，響應層面土地生態安全狀況由危險提升為較安全。2000—2003年，響應層面土地生態安全呈現上升趨勢，土地生態安全響應等級由Ⅰ級上升到Ⅱ級，原因主要是造林規模不斷擴大，2000—2003年植樹造林共計41 992 hm2，植被覆蓋面積不斷增大對土地生態安全的維護具有積極作用。2004—2015年和2017—2018年響應層面土地生態安全呈現快速上升趨勢，土地生態安全響應等級由Ⅰ級上升為Ⅳ級，響應層面土地生態安全狀況由危險提升為較安全。該階段經濟朝向高質量高水平方向發展，產業結構不斷完善，減少了農業發展對土地的過度損耗以及工業發展對生態環境造成的污染破壞，另一方面，生態文明建設成果初步展現，2018年伊犁州已創建國家生態文明建設示范縣1個(昭蘇縣)、自治區級生態縣2個(鞏留縣和特克斯縣)，多個自治區級生態鄉鎮村落，伊犁河谷綠洲土地生態環境質量不斷提升。

3.3 障礙因子診斷分析

3.3.1 準則層障礙度分析 通過障礙因子診斷模型計算得出2000—2018年伊犁河谷綠洲土地生態安全準則層指標障礙度。具體如圖4所示。

圖4 2000-2018年伊犁河谷綠洲土地生態安全準則層指標障礙度

由圖4可以看出，伊犁河谷綠洲土地生態安全準則層障礙度變化較為顯著。總體上壓力層障礙度呈現出不斷增大趨勢，狀態層與響應層障礙度呈現下降趨勢。2000—2018年，壓力層指標障礙度增長了73.48%，狀態層與相應層指標障礙度分別減少了34.51%，38.96%。具體來看，2000—2007年，土地生態安全的提升受狀態層與響應層的影響較大，在2007年以前，響應層指標障礙度一直高于40%，狀態層指標障礙度處于波動下降的趨勢，而壓力層指標障礙度處于不斷上升的趨勢。2008年之后壓力層指標障礙度成為土地生態安全的主要影響因素，增至39.61%，且呈現向上增加趨勢，而狀態層與響應層障礙度開始波動下降，對于土地生態安全的影響逐漸變小。

總體來說，土地生態安全障礙度隨著經濟社會的發展，由響應層、狀態層向壓力層轉移，符合土地生態安全影響因素發展的態勢。①社會經濟不斷發展，人口數量增長過快，人口密度逐年增大，過載的人類活動使得土地生態負荷壓力逐年加大，影響了土地生態安全的提升速度；②生態文明發展理念逐漸深入人心，政府出臺了一系列生態環境建設調控政策，人們也越加重視土地生態問題，對于保護土地生態安全采取了一定的行動，土地生態響應層面障礙度不斷減小。

3.3.2 指標層障礙因子分析 由于指標較多，本研究選取2000—2018年每年指標障礙度排名前5的指標作為伊犁河谷綠洲土地生態安全的主要障礙因子。具體如表3所示。

表3 2000-2018年伊犁河谷綠洲土地生態安全主要障礙因子

由表3可以發現，2000—2008年農牧民人均純收入(X15)居于障礙因子首位，到2010年障礙度下降為8.09%，退居障礙因子第5位，此后逐漸退出主要障礙因子行列，而人均GDP(X14)和固定資產投資總額(X9)則是在此期間波動位列第2，3位，農林牧漁業產值(X10)處于第4位，均在2010年之后逐漸退出了主要障礙因子行列。伊犁州直政府出臺了一系列生態農業發展政策，不斷擴展高效農業面積，農牧民人均收入水平提升，土地的經濟效益逐年升高，經濟因素逐漸不是影響土地生態安全的主要障礙因素。2010—2018年，人均林草地面積(X3)、人均耕地面積(X4)、人口密度(X1)、農業化肥施用量(X5)則是占據了主要障礙因子的前4位，這四項指標均屬于準則層中的壓力層指標，進一步印證了土地生態壓力負荷不斷增大，影響到了土地生態安全的提升。主要原因是人口激增，土地的人口承載壓力不斷加大，再加上不合理的農業生產活動，土地集約化利用程度不高等因素對土地生態安全影響較大。從2000—2018年，當年造林面積(X17)和工業固體廢棄物綜合利用率(X18)，在主要障礙因子第5位上出現頻率較多，說明植樹造林工作和工業污染問題對于土地生態安全的提升影響長遠，屬于長期存在的障礙因子，需要采取持續性的措施加以解決。

總體上看，隨著時間的推進，伊犁河谷綠洲土地生態安全的障礙因子呈現出階段性的演變，2000—2010年，主要障礙因子有農牧民人均純收入(X15)、人均GDP(X14)、固定資產投資總額(X9)和農林牧漁業產值(X10)；2010—2018年，主要障礙因子變為了人均林草地面積(X3)、人均耕地面積(X4)、人口密度(X1)和農業化肥施用量(X5)；2000—2018年，持續存在的障礙因子有當年造林面積(X17)和工業固體廢棄物綜合利用率(X18)。綜合來看土地生態安全的主要障礙因素不再是經濟發展水平，而是轉移到了人口增長、工農業污染、土地植被覆蓋減少等方面，這些因素加劇了土地生態安全壓力，阻礙了土地生態安全水平的提升，須采取針對性的措施加以改進。

4 結論與建議

4.1 結 論

(1) 2000—2018年，總體上伊犁河谷綠洲土地生態安全呈現緩慢變好趨勢，但是提升幅度較小，土地生態安全數值由0.429僅提升到了0.559，土地生態安全等級基本上都處于Ⅲ級，土地生態安全一般狀態。期間有些許的波動變化，2001—2004，2005—2007，2009—2010，2015—2016年出現了小幅度下降。

(2) 準則層土地生態安全狀況變化顯著，其中壓力層面土地生態安全狀況整體上呈現下降趨勢，由Ⅴ級降位Ⅱ級，土地生態安全處于較危險狀態；狀態與響應層面土地生態安全狀況整體呈現上升趨勢，分別由Ⅰ級提升到了Ⅴ級與Ⅳ級，土地生態安全處于安全與較安全狀態。

(3) 準則層土地生態安全障礙度變化與其土地生態安全狀況變化基本一致，總體上壓力層障礙度呈現出不斷增大趨勢，狀態層與響應層障礙度呈現下降趨勢。從指標層障礙因子診斷情況來看，呈現出階段化趨勢，由農牧民人均純收入、人均GDP、固定資產投資總額等經濟層面的障礙因素向人均林草地面積、人均耕地、人口密度、農業化肥施用量等土地承載壓力層面轉移，持續性存在的障礙因子有當年造林面積與工業固體廢棄物綜合利用率等生態環境因素指標。

4.2 建 議

(1) 緩解伊犁河谷綠洲土地資源承載壓力。科學合理分流人口數量，均衡布局產業，鼓勵勞動力轉移，引導城鄉人口的合理流動，減輕人口過多和過于聚集對土地生態環境的負載壓力，促使人口數量、經濟發展、土地資源在區域形成最優匹配。

(2) 大力發展河谷綠洲生態經濟。科學引導河谷綠洲生態農業發展，提升耕地質量與集約化利用程度，堅持科學配比、綠色高效地使用化肥農藥，做到土地用養結合，實現土地的可持續利用；從生態文明視角出發，加大技術資金投入，優化產業結構，發展綠色循環經濟與生態旅游業，減少污染排放物對生態環境的影響。

(3) 加大河谷綠洲土地生態保護力度。加大封山育林與退耕還林還草力度，多途徑促進生態用地的合理流轉；政府要不斷完善相關法律政策，激勵與懲治措施并舉，提升土地生態安全水平。

(4) 鑄牢河谷綠洲土地生態安全監管機制。完善河谷綠洲土地生態安全預警體系，利用“3S”技術，實現伊犁河谷綠洲土地生態安全的全方位預警監測；其次劃定土地生態安全管制紅線，綜合調控土地生態空間開發需求。