基于PSR 模型的生態脆弱區山南市土地生態安全評價

李洪慶，楊 瑀，張俊紅，李文麒

（河海大學公共管理學院，江蘇 南京 210098）

【研究意義】土地是人類賴以生存和發展的物質基礎，是經濟社會快速發展的根本。土地生態安全與人類的生存和生產緊密相關［1］，即在一定時空范圍內，土地生態系統保證其結構和功能不受破壞且能為人類生存和發展提供必要的資源和生態環境［2-3］。土地生態系統作為土地生態安全的重要載體，是生態系統循環發展的重要部分［4］，其健康、平衡狀態是社會經濟與農業可持續發展的基礎與保障，也是土地生態系統可持續發展的核心與基石［5］。對于自然環境惡劣、生態環境脆弱的西藏地區，保障土地生態安全不僅是經濟快速發展的必要條件，更是維護當地生態安全屏障的重要前提。【前人研究進展】國外對土地生態方面的研究早于國內，1976 年聯合國糧農組織提出了土地利用自然和社會經濟評價指標［6］，為評價土地生態狀況提供了堅實的理論基礎和實際操作方法［7］；隨后壓力-狀態-響應（PSR）、驅動力-壓力-狀態-響應（DPSR）、驅動力-壓力-狀態-影響-響應（DPSIR）等模型的構建，為研究環境與人類相互作用關系提供了清晰的邏輯思路和理論框架［8］。總的來說，國外學者的相關研究多集中在土地評價［9］、生態風險評價［10］等方面，與國內相比有關土地生態安全評價的研究較少［11］。國內對于土地生態安全評價的研究主要集中于指標體系的建立、評價方法的選取和評價尺度的衡量，評價指標體系包括PSR模型［12］、EES 模型［13］、基于生態系統本地特征指標體系［14］等；現有評價方法較為多元，常用方法包括聚類分析法［15］、熵權物元評價法［16］、生態足跡法［17］、突變模型［18］、主成分分析法［19］等；評價尺度方面，時間上以長時間序列為主［20］，空間上主要以城市［21］、重點流域［22］、區縣［23］為主。【本研究切入點】從研究區域上分析，我國學者多以中東部地區為研究對象，對生態脆弱區尤其是西藏地區研究較少，因此關注該地區的土地生態安全具有現實意義。山南市位于雅魯藏布江流域，是典型的高寒生態脆弱區。近年來，經濟水平快速增長，機場、高速、鐵路、旅游等全面發展，人類劇烈的活動對土地生態環境產生強烈擾動，對生態環境造成一定壓力。【擬解決的關鍵問題】本文以山南市為研究區域，運用PSR 模型和熵權法評估2010—2020 年該地區的土地生態安全狀況，并借助障礙度（ODM）模型識別影響土地生態安全的主要障礙因子，基于研究結果 對山南市生態環境保護和土地可持續利用提出建議，以期在保障土地生態安全的前提下，推動經濟持續健康發展，并為其他生態脆弱區的土地生態系統保護與經濟發展提供借鑒和經驗。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區概況

山南市位于27° 08"～29° 47" N、90° 14"～94°22" E 之間，平均海拔3 700 m 左右，面積占西藏總面積的1/15，邊境線長634 km，戰略位置十分重要。自南向北全市分為山地熱帶、山地亞熱帶和高原溫帶3 個氣候帶，全年干濕季分明，年平均氣溫約5.6 ℃，極端最低氣溫-27 ℃，極端最高氣溫31 ℃，年降水量為200～500 mm，降水稀少，且多集中在6—9 月份。冬季降水少，氣候干燥，多大風，年平均大風日數為70 d 左右。雅魯藏布江中游河谷、河心灘、河漫灘裸露，強烈的風積和風蝕等自然因素造成兩側山體產生大面積流動沙丘，土地沙化現象嚴重，沙塵暴、山體滑坡等災害頻發，導致土地資源退化，過度放牧、墾荒以及空港新區、拉林鐵路、拉薩-山南一體化戰略等密集經濟建設活動更加劇了這一狀況。但經濟快速發展的同時，山南市政府也意識到生態環境保護的重要性，在2014 年將環境保護支出獨立成項，投入大量資金推進環境整治工程，通過種植防風作物、網格固沙、退耕還林還草、輪耕休牧、建設自然保護區等措施整頓被破壞的生態環境，進行系統性修復，目前雖然取得了一定成效，但脆弱的生態環境仍然是制約山南市經濟發展的最大因素。

1.2 數據來源

結合山南市實際情況和數據資料的可獲得性，本研究選取14 個社會經濟指標對山南市土地生態安全進行評價。數據來源于2010—2020 年《山南市統計年鑒》《西藏統計年鑒》和《中國縣域統計年鑒》。

2 研究方法

2.1 壓力-狀態-響應（PSR）模型

PSR 模型以人類和自然系統的相互關系為出發點建立指標體系，通過壓力指標、狀態指標和響應指標清晰地反映人類活動對生態環境造成的壓力，生態系統遭受到壓力所呈現出的狀態，以及人類社會對生態環境變化作出的反應，具有較強的系統性和使用價值［24］。本研究區域山南市的生態系統較為簡單，主要為林地、草地、耕地和未利用地，我們以區縣為研究尺度，結合相關數據，從社會經濟角度出發，綜合考慮人口、經濟發展、環境保護措施等情況分析該市土地生態安全狀況（圖1）。

圖1 土地生態安全評價指標體系與流程Fig.1 Land ecological security evaluation index system and process

2.2 評價指標體系構建

2.2.1 壓力指標體系 壓力代表土地系統受到的外部壓力。人類活動對土地生態系統直接產生了巨大壓力，是影響土地生態安全的直接和重要原因。人口密度的大小直接反映了土地利用強度。山南市擁有很多著名景點，如羊卓雍措、桑耶寺等，游客接待數量越多對土地生態系統的潛在壓力越大。社 會經濟的發展離不開土地，山南市目前仍以第一、第二產業為主，GDP 增長主要依靠對土地的開發利用，人均GDP 的大小能夠反映土地開發利用的強度。農牧業是山南市重要的經濟產值，土地利用類型以草地資源為主，農作物播種面積和牲畜載畜量對土地利用造成一定影響。山南市政府積極進行基礎設施建設，在保障第一產業發展的同時快速推進第二、第三產業，經濟因素對土地生態安全的影響逐步擴大。

2.2.2 狀態指標體系 狀態是特定時間段內土地生態環境的狀態和變化，包括自然環境現狀和人類生活質量等。人均糧食產量直接反映耕地的質量和產出情況。一、二、三產業占GDP 的比重顯示了山南市的經濟結構，是土地產出的直接表現，合理的經濟結構有利于保障土地生態安全。山南市城市化水平較低，農村人均可支配收入既可以反映農村居民的生活水平，也可以間接顯示農牧業發展及土地利用程度。

2.2.3 響應指標體系 響應表示人類為改善不良影響而采取的相關措施。經濟快速發展對山南市土地生態環境造成一定影響，為保證經濟和生態協調發展，山南市政府積極推進環境治理系統工程，取得一定成效。退耕還草、植樹造林是提升生態環境的直接措施，通過造林面積效果來表達措施的成效。環境保護年支出與固定資產投資結構表示環境治理工程的投入力度。每萬人口中在校學生數是社會層面的響應，教育水平對土地利用效率、環保理念提升和環保措施普及具有重要影響。

2.3 評價指標權重的確定

借 助熵權法確定指標權重，熵作為物質狀態參量，可以用來度量系統的無序程度，指標的離散程度越大，熵值則越大［25］。詳細步驟如下：

式中，yij代表第j年第i個評價指標原始值；代表第j年第i個評價指標標準化后的數值；yijmax代表第i個評價指標的最大值，yijmin代表第i個評價指標的最小值。

式中，Fij代表標準化值占總標準化值的比重；Hj代表第j項指標的熵值；Wj代表第j項指標的權重。

式中，Yij是單個指標的標準化值；Wj是單項指標權重；U總為綜合生態安全指數，范圍在0～1 之間，值越接近1，表明土地生態安全度越高，反之越低。

2.3.4 土地生態安全定級 結合山南市土地生態安全指數，參照文獻［24］，將該市土地生態安全劃分為不安全、較不安全、臨界安全、較安全、安全5 個等級（表1）。

表1 山南市土地生態安全等級和評價標準Table 1 Levels and evaluation standard of land ecological security in Shannan City

2.4 障礙度（ODM）模型

ODM 是反映評價對象各相關因素影響力大小的模型，具有客觀性和適用性強的特點，被廣泛應用于各個研究領域［26］。

式中，Zi是第i個指標的障礙度；Yij是單個指標的標準化值；Wj是單項指標權重。Zi值越大，說明指標對于生態安全的影響力越大。

3 結果與分析

3.1 山南市生態安全指數分析

由表2 可知，2010—2016 年，山南市土地生態安全指數位于0.41～0.50 之間，呈現上升-下降-上升的波動狀態，變化幅度不大，生態安全等級長期處于Ⅲ臨界安全級；2016—2018 年呈下降狀態；2018—2019 年間發生重大變化，生態安全指數提升回0.50；2020 年生態安全指數大幅提升至0.69，生態安全等級由Ⅳ較安全級變為Ⅴ安全級。

表2 2010—2020 年山南市土地生態安全指數與等級Table 2 Land ecological security indexes and levels in Shannan City from 2010 to 2020

山南市土地生態安全指數的發展趨勢與該地區的經濟發展和生態保護政策、措施具有密切聯系。2014 年山南市政府將環保支出在財政支出中單獨列項，此后該市的土地生態安全指數持續攀升，2016 年到達小高峰，生態安全等級也由Ⅲ臨界安全級變為Ⅳ較安全級；“十三五”期間山南市大興土木，空港新區、拉林高速、拉林鐵路等工程相繼建設，經濟快速發展，生態環境承受了較大壓力，生態安全指數有所降低，生態安全等級由Ⅳ較安全級變為Ⅲ臨界安全級，同時山南市政府不斷增加環境保護年支出，制定并實施草原生態保護補助獎勵政策，大力開展公路綠化工程、治沙工程等措施緩解土地生態系統的壓力，穩定脆弱的生態環境，因此土地生態指數在2018 年降至谷底后在2019 年明顯回升，生態安全等級恢復為Ⅳ較安全級，并在2020 年持續上升，生態安全等級變為Ⅴ安全級，預測之后山南市土地生態安全指數會不斷提升，生態安全等級將穩定保持在安全等級內。

3.2 山南市各系統生態安全指數分析

采用熵值法確定壓力、狀態、響應3 個子系統權重，分別為0.31、0.34、0.35，結果表明響應子系統對山南市土地生態安全影響較大。根據PSR 模型得到2010—2020 年山南市各系統生態安全指數的變化（圖2）。

圖2 2010—2020 年山南市各系統生態安全指數變化Fig.2 Changes in ecological security indexes of various systems in Shannan City from 2010 to 2020

3.2.1 壓力子系統 由圖2 可知，2014 年壓力指數上升至0.18，達到小高峰；2014—2018 年，壓力指數雖然在2015 年下降至0.17，但是2016 年起重新恢復至0.18，此后一直維持在0.18 沒有變動；2019 年壓力指數下降至0.16，并在2020 年攀升至峰值0.22。總體來看，壓力指數呈現上升-下降-回升趨勢，波動幅度較小。人均GDP 和農作物播種面積持續上升是壓力指數上升的主要原因。2010 年以來，壓力指數呈持續上升狀態，2019 年人口密度和游客接待數量是近10 年來的最高值，導致壓力指數在2018 年上升到峰值之后有所回落，2019 年以后經濟發展迅速，人均GDP上升顯著，年末牲畜存欄數逐年減少，壓力指數回歸并超過2018 年。

3.2.2 狀態子系統 狀態指數的變化趨勢與壓力指數有所區別，以2016 年和2018 年為時間節點。2010—2016 年間，狀態指數呈現下降-回升態勢，前3 年指數一直維持在0.17，2013 年下降至0.13，2015 年恢復并上升為0.18，并在2016 年保持相同水準；2016—2018 年間，狀態指數呈下降趨勢，2018 年下降至谷底，狀態指數為0.10；2019 年開始狀態指數大幅回升，2020 年升至0.20。從整體來看，狀態指數的變化趨勢與山南市土地生態安全指數的趨勢總體一致，呈現波動-下降-回升狀態，但波動幅度較土地生態安全指數大。與綜合土地生態安全指數一致，狀態指數也在2018年觸底，之后呈現快速上升狀態。人均糧食產量和第二產業占GDP 比重的波動變化導致狀態指數在2010—2016 年產生波動；2018 年第二產業占GDP 比重是10 年來的最大值，而第三產業比重是10 年來的最小值，是2018 年狀態子系統見底的主要原因；此后第二產業比重下降，第三產業比重顯著上升使得狀態指數回升，2020 年人均糧食產量大幅增長使得當年的狀態指數達到峰值。

3.2.3 響應子系統 響應指數與土地生態安全指數趨于一致，但波動幅度較緩，并在2020 年極大提升。但與狀態指數有所區別，響應指數突變的時間節點為2012 年和2015 年。具體來看，響應指數在2010—2011 年維持在0.12，2012 年急速增長為0.16；2012—2015 年持續下降，至2015年下降至最低0.13；2015 年以后響應指數開始小幅回升，由2015 年的0.13 升至2019 年的0.17，2020 年更迅猛提升至0.27。造林面積的波動和每萬人口中在校學生數的持續減少導致響應指數出現波動；2014 年以后山南市政府將環境保護年支出在政府財政支出中單獨列項且逐年增長，固定資產投資數額也呈現增長狀態，是2015 年以后響應指數增長的主要原因。2020 年環境保護年支出和每萬人在校學生數有較大增長，導致響應指數在該年大幅攀升。

3.2.4 綜合評價 2010—2020 年壓力指數占山南市土地生態安全指數的權重在波動中有所增長，由29.19%增長為31.46%；狀態指數的權重不斷減少，由41.62%下降為29.39%；響應指數的權重不斷增長，由29.19%增長至39.16%。這與山南市積極采取生態環境保護措施（如植樹造林、圍欄育草、治理沙地等）以及2016 年之后經濟、農戶收入、環境保護支出、固定資產投資快速上升密切相關。雖然環境保護和經濟有了很大發展，2018 年之后壓力、狀態、響應指數均出現上升態勢，并在2020 年達到生態安全等級，但是研究結果表明，現階段山南市依然處于較為低級的安全級別，仍需要十分注重土地生態安全，減少對經濟可持續發展造成的影響。

3.3 山南市土地生態安全障礙因子分析

為進一步探討影響山南市土地生態安全的主要因素，采用障礙度模型測算各系統指標障礙度。由圖3 可知，2016 年和2018 年是比較重要的節點，結合山南市的實際發展情況，分3 個階段對山南市土地生態安全的主要影響因素進行分析。

圖3 2010—2020 年山南市土地生態安全評價指標障礙度排序Fig.3 Ranking of obstacle degree of land ecological security evaluation indexes in Shannan City from 2010 to 2020

（1）2010—2016 年，游客接待數量、第一產業占GDP 比重、當年造林面積、每萬人口中在校學生數對山南市土地生態安全影響較大，這與當時山南市的社會經濟發展狀況一致。2016 年以前，山南市經濟不發達，旅游行業在財政收入中占比較高，但當地生態環境脆弱、人口環境容量較低，接待過多的游客會對土地生態系統造成巨大壓力；在這一階段第一產業占比較大，農林牧漁等行業對土地直接利用，而教育水平對土地利用效率、環保理念提升和環保措施普及具有重要影響，但當時研究區的教育基礎較為薄弱，因此這些因素對山南市土地生態安全指數的影響極大。

（2）2016—2018 年，人均GDP、農村人均可支配收入、固定資產投資、環境保護年支出等經濟因素代替人口密度、每萬人口中在校學生數等人口、教育因素成為影響土地生態安全的重要因素。該階段山南市經濟高速發展，拉林鐵路、拉薩貢嘎機場的改擴建等建設活動增多，GDP、收入、投資等急劇提升，山南市政府為穩定環境，持續增加環境保護支出，推進環境整治工程。

（3）2019 年以后，人均GDP、農村人均可支配收入、環境保護年支出、固定資產投資等因素的障礙度進一步增長并影響當地土地生態安全。此外，人均糧食產量和年末牲畜存欄數也對土地生態安全產生一定影響。

（4）綜上，近幾年山南市著力發展第三產業，改善經濟結構，推動經濟合理高效發展，同時積極制定相關政策，避免草地過度放牧、開墾造成退化，土地生態安全指數有了較大提升。隨著山南市經濟的持續發展，人均GDP、農村人均可支配收入、環境保護年支出、固定資產投資、第三產業占GDP 比重等經濟因素對土地生態安全指數的影響將持續增長；而隨著山南市經濟結構不斷優化、環保理念和環境治理措施不斷發展，土地利用效率和效益極大提升，經濟和環境協調發展，土地生態安全指數將不斷提高。

4 結論與建議

4.1 結論

本研究通過PSR 模型和ODM 模型對山南市2010—2020 年相關數據進行分析，從壓力、狀態、響應3 個方面對山南市進行土地生態安全評價，并識別主要障礙因子。研究結果顯示，山南市土地生態安全指數在一定幅度內波動，并且與經濟發展、生態環境保護等密切相關，2018 年是重要節點，生態安全指數開始提升，至2020 年山南市生態安全等級已達到安全等級，但是仍然處于較為低級的安全等級，隨時有可能會退化為較安全級別，仍需注重部分指標因素，尤其是人均GDP、農村人均可支配收入、環境保護年支出、固定資產投資，隨著經濟的不斷發展和環境整治系統工程的不斷推進，山南市土地生態安全指數將越來越好。

學者對生態脆弱區的土地安全評價較少，且大多在評價后并未識別影響土地生態系統安全的主要因子［27］。而本研究在利用PSR 模型對山南市土地生態系統狀況進行評價后，借助ODM 模型找出影響當地生態穩定的主要因素，增強了研究的針對性。

此外，傳統研究缺少對西藏自治區土地生態安全狀況的評價分析，而西藏自治區作為我國的生態屏障，其生態安全狀況具有重要意義。本研究以西藏自治區下轄山南市為研究區，對山南市2010—2020 年土地生態安全狀況進行評價，并識別關鍵障礙因子，為山南市土地利用優化以及經濟、生態協調發展提供了借鑒。

4.2 建議

山南市近10 年經歷了經濟快速發展、生態環境保護提升，土地生態安全指數在一定幅度內波動變化，但生態環境仍處于臨界安全狀態。依據障礙度分析，有些因素對生態安全指數具有較大影響，如游客接待數量、人均GDP、第一產業占GDP 比重、農村人均可支配收入、環境保護年支出、固定資產投資等，尤其是2018 年以后人均GDP、農村人均可支配收入、環境保護年支出、固定資產投資等指標對生態環境保護、經濟發展產生重要影響，針對障礙度分析結果，提出以下建議：

（1）在生態安全前提下，大力發展經濟，推動GDP 進一步增長。土地利用的根本目的是獲得生產和生活資料，從而推動經濟發展。國內外相關研究結果顯示，經濟的快速發展不一定要以犧牲環境為代價，綠水青山就是金山銀山，良好的生態環境可與經濟發展相輔相成、相互促進。因此，建議山南市政府合理調整產業結構和經濟結構，大力發展生態旅游業，延長農產品生產加工產業鏈，提升產品附加值，形成特色經濟體系，發展綠色經濟。加快城市化和工業化進程，處理好區域協調發展的關系，在促進城鄉發展的同時帶動周邊村鎮的協調發展，以經濟發展帶動環境優化。

（2）重視“三農”問題，持續提高農村牧民人均可支配收入。中國特色社會主義的實踐證明，“三農”問題是經濟可持續發展的重要影響因素，山南市經濟可持續發展離不開農村經濟發展。建議政府加大地方生態環境建設投入力度，進一步完善村鎮基礎設施，加強農村污染整治，促進農村人居環境改善，強化農村水利設施建設，持續推進土地整治，增強土壤肥力，提高農牧業科技含量，將互聯網引入農業產業，形成產供銷一體化平臺，建立具有特色的農產品品牌，解放農村生產力，多渠道提高農村人均可支配收入，為經濟協調可持續發展提供助力。

（3）提升生態功能，繼續推進環境整治系統工程，持續增加環境保護年支出在政府財政支出中的比重。生態環境是經濟持續穩定發展的基礎，為經濟活動提供合適場所和基礎資源，但生態脆弱區的環境極易遭到破壞，需要付出極大努力維持系統的平衡與穩定，山南市政府近年來持續增加環境保護支出、深入環境整治工程，環境保護獲得一定成效，土地生態系統的安全等級由臨界安全級變為安全級，但現階段只是較為低級的安全等級，因此建議山南市政府進一步提高環境保護年支出預算和配額，持續推進環境整治系統工程，提高環境整治工作的系統性和科學性，有針對性地改進環境治理和修復措施，協調人地關系。

（4）優化固定資產投資結構，推動山南市經濟綠色發展。近幾年山南市經濟快速發展，第一產業占GDP 比重不斷下降，第二、第三產業比重不斷上升，因此基礎建設顯得更為重要。建議山南市政府注重引導固定資產投資結構優化，完善交通和基礎設施建設，大力扶持旅游業，推動特色農產品、藏醫藥等產業發展，以生態旅游業為核心發展綠色經濟，增強綜合治理能力，為社會經濟發展服務的同時，盡可能減少對環境的破壞。