基于DPSIR模型的土地生態(tài)安全評價(jià)

薛 雅

（浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 杭州 311300）

土地作為人類生存發(fā)展最基本的生產(chǎn)性資源，融合了經(jīng)濟(jì)、資產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等具有可持續(xù)發(fā)展的重要功能，其生態(tài)狀況是否安全對可持續(xù)發(fā)展有著重要的作用。然而土地承受了巨大壓力，不合理的人類活動直接或間接地影響著土地生態(tài)安全。目前，我國在土地資源利用上“生態(tài)優(yōu)先”的方向發(fā)展理念和生態(tài)評價(jià)的核心相契合。人類社會可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)環(huán)節(jié)是改善土地生態(tài)環(huán)境、完善土地生態(tài)評價(jià)，同時也是我國高速發(fā)展中不可回避的重要問題。土地生態(tài)評價(jià)重點(diǎn)解決了土地生態(tài)價(jià)值和用途之間的關(guān)系，為制定土地利用決策提供了強(qiáng)有力的支撐。

目前，國內(nèi)學(xué)者選擇的研究對象主要集中在城市、流域、自然保護(hù)區(qū)、國家公園以及綠洲、喀斯特地區(qū)等特殊地帶土地生態(tài)安全，最常見的模型為PSR模型及EES模型，運(yùn)用物元模型、模糊綜合法、灰靶模型法、生態(tài)足跡法、投影尋蹤法等評價(jià)方法。在計(jì)算權(quán)重上，大多數(shù)學(xué)者采用層次分析法、德爾菲法等主觀賦權(quán)法，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、熵權(quán)法等客觀賦權(quán)法。目前，評價(jià)研究多集中以統(tǒng)計(jì)年鑒為支撐的研究。

柳河縣作為國家的商品糧基地縣，隨著城鎮(zhèn)化與工業(yè)化發(fā)展，大量的不合理土地開發(fā)也使得土地問題愈加嚴(yán)重，大量的生態(tài)經(jīng)濟(jì)問題不斷涌現(xiàn)。鑒于此，以柳河縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評價(jià)單元，對土地生態(tài)安全進(jìn)行評價(jià)，是加快當(dāng)前生態(tài)環(huán)境建設(shè)的要求。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

柳河縣位于吉林省的東南部，地理坐標(biāo)125 ° 17′-126 ° 35′E，41 ° 54′-42°35′N，隸屬通化市，轄12個鎮(zhèn)、3個鄉(xiāng)、219個行政村。由于柳河縣地處城鄉(xiāng)接合部，隨著城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的不斷發(fā)展，建設(shè)用地迅速增長，土地開發(fā)強(qiáng)度不斷加大，特殊的土地利用方式使得柳河縣出現(xiàn)了多樣的生態(tài)環(huán)境問題。同時，由于地貌地質(zhì)、氣候條件特征，生態(tài)功能退化有加速增長的態(tài)勢。

1.2 數(shù)據(jù)來源

相關(guān)土地利用數(shù)據(jù)來源于GLOBELAND30(http：//www.globallandcover.com)，柵格大小為30 m×30 m；DEM數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云(http：//www.gscloud.cn/)；人口自然增長率、城市化水平、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、農(nóng)村人均純收入等數(shù)據(jù)來自吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒（2021年）、通化市統(tǒng)計(jì)年鑒（2021年）、2020年柳河縣政府工作報(bào)告及相關(guān)職能部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2 基于DPSIR模型的柳河縣土地生態(tài)安全評價(jià)過程

2.1 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

DPSIR模型基本思路為：驅(qū)動力D是引起柳河縣土地生態(tài)安全發(fā)生變化的原因，壓力P是驅(qū)動力D在生態(tài)保護(hù)與土地開發(fā)上的競爭作用，狀態(tài)S是壓力D下土地生態(tài)系統(tǒng)的表現(xiàn)，影響I是土地生態(tài)發(fā)生變化的效應(yīng)，R是人類針對影響I做出的相對應(yīng)對措施。驅(qū)動力D會對土地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生壓力P，進(jìn)而導(dǎo)致土地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)S的改變并產(chǎn)生影響I，有關(guān)部門或個人采取協(xié)調(diào)發(fā)展的響應(yīng)措施來改善土地生態(tài)環(huán)境。

文章遵循可操作性、代表性、普及性、完整性原則，結(jié)合柳河縣的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境和土地利用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共選取15個指標(biāo)（表1）。區(qū)域人口的增長、社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將給土地帶來不可承受的巨大壓力與挑戰(zhàn)，且隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)等人類活動強(qiáng)度的劇烈增加，化肥農(nóng)藥等污染物排放量激增、建設(shè)用地面積增加。以上問題的不斷涌現(xiàn)從不同程度上影響著土地的狀態(tài)，進(jìn)而對土地的生產(chǎn)效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)民收入等產(chǎn)生影響。同時，人們也采取措施對土地生態(tài)問題進(jìn)行治理。根據(jù)評價(jià)指標(biāo)產(chǎn)生的影響不同，將評價(jià)指標(biāo)可分為正向與負(fù)向指標(biāo)。

表1 柳河縣土地生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

2.2 評價(jià)指標(biāo)的信息采集

對于農(nóng)村人均純收入等社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，以柳河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)為統(tǒng)計(jì)單元統(tǒng)計(jì)相應(yīng)指標(biāo)。對于自然生態(tài)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用窗口分析法提取各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地形起伏度。利用Arcgis10.6軟件表面分析的坡度對DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度計(jì)算，并將數(shù)值平均在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)上。基于NDVI采用像元二分模型計(jì)算FVC，并將數(shù)值平均在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)上。

2.3 評價(jià)過程

由于各評價(jià)指標(biāo)具有不同的單位，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。文章充分利用熵權(quán)法的客觀性和層次分析法的經(jīng)驗(yàn)性進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算，從而獲得科學(xué)合理的指標(biāo)權(quán)重。將主觀與客觀賦權(quán)確定的權(quán)重相結(jié)合，作為評價(jià)指標(biāo)的最終權(quán)重（表1）。采用綜合指數(shù)法求得各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地生態(tài)安全指數(shù)。

3 柳河縣土地生態(tài)安全評價(jià)結(jié)果與分析

3.1 土地生態(tài)安全等級標(biāo)準(zhǔn)劃分

為進(jìn)一步反映柳河縣土地生態(tài)安全總體特征，根據(jù)Arcgis10.6中Nature Breaks工具對接綜合值進(jìn)行分類。同時，根據(jù)區(qū)域生態(tài)狀況并借鑒已有研究成果，采用非等間距法對自然分類結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

3.2 柳河縣土地生態(tài)安全綜合分析

通過分級可得2020年柳河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地生態(tài)安全等級（表2）。從整體來看，柳河縣土地生態(tài)安全在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間表現(xiàn)出明顯差異，大部分處于臨界安全與不安全狀態(tài)。從權(quán)重占比來看，植被覆蓋度、城市化水平所占權(quán)重相對較高。

表2 2020年吉林省柳河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地生態(tài)安全等級占比

柳河鎮(zhèn)的土地生態(tài)安全等級較高，70.45%區(qū)域處于一級狀態(tài)，29.55%區(qū)域處于二級狀態(tài)，整體的生態(tài)安全狀況較好。這主要是由于柳河鎮(zhèn)人口自然增長率、人均GDP、城市化水平較高，且地形起伏度、坡度較低，工業(yè)固廢綜合利用率較高。圣水河子鎮(zhèn)、三源浦鎮(zhèn)、孤山子鎮(zhèn)土地生態(tài)安全狀況較好，石鎮(zhèn)、亨通鎮(zhèn)、時家店鄉(xiāng)、姜家店鄉(xiāng)土地生態(tài)安全狀況較差。紅石鎮(zhèn)60.41%的區(qū)域處于五級狀態(tài)，姜家店鄉(xiāng)88.78%的區(qū)域處于五級狀態(tài)，亨通鎮(zhèn)76.52%的區(qū)域處于五級狀態(tài)，時家店鄉(xiāng)64.16%的區(qū)域處于五級狀態(tài)。這主要是由于紅石鎮(zhèn)、亨通鎮(zhèn)、時家店鄉(xiāng)、姜家店鄉(xiāng)相對比來看，單位耕地化肥負(fù)荷、單位耕地農(nóng)藥負(fù)荷較高。

4 結(jié)論與討論

柳河縣在未來發(fā)展中，應(yīng)該更多關(guān)注土地生態(tài)存在的潛在問題，注重土地利用與生態(tài)建設(shè)，提高對其重要性的認(rèn)識。首先，應(yīng)當(dāng)減少對土地驅(qū)動力和壓力，要使得人口數(shù)量處于合理增長區(qū)間中，創(chuàng)新人口城鎮(zhèn)化發(fā)展新模式，使得土地壓力得到一定程度上的有效緩解。其次，應(yīng)當(dāng)保障土地集約節(jié)約利用，對土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的規(guī)劃與布局。應(yīng)當(dāng)合理劃定邊界，避免城市的大范圍擴(kuò)張，在實(shí)現(xiàn)有效利用的同時，不斷提高植被覆蓋率，提高生態(tài)環(huán)境的服務(wù)能力。同時，應(yīng)當(dāng)科學(xué)與平衡施肥，嚴(yán)格控制人類活動在農(nóng)業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)上的污染物，盡可能地大范圍減少污染源頭，從源頭上面盡量控制農(nóng)業(yè)污染。最后，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展上的農(nóng)業(yè)化、科技化與現(xiàn)代化，推動農(nóng)業(yè)向優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)方面發(fā)展，促使土地生態(tài)安全水平得到大幅度提升。

在今后的研究中，可以在運(yùn)用空間面板數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步增加時間序列分析內(nèi)容。在土地生態(tài)安全評價(jià)上，將其與未來的預(yù)警預(yù)測進(jìn)行有效合理的結(jié)合，考慮其對土地可持續(xù)發(fā)展的重要作用。