西安市土地生態安全評價及影響因素探究

李青芝

摘 要：【目的】探究西安市土地生態安全狀況及其影響因素，為區域土地資源的生態安全改善及可持續利用提供建議?！痉椒ā炕凇白匀?經濟-社會”模型，選取20個指標構建土地生態安全評價體系，運用綜合指數法計算西安市2013—2019年的土地生態安全評價綜合值，并采用因子分析法探究其主要影響因素。【結果】西安市土地生態安全水平變化趨勢：2013—2014年、2016—2018年處于上升期，2014—2016年、2018—2019年處于下降期，始終在臨界安全水平內波動變化；經濟發展水平、產業結構以及環境質量是影響西安市土地生態安全的重要因素?！窘Y論】西安市土地生態安全狀態發展較穩定，后續可以從經濟發展、產業結構及環境質量等方面提高土地質量，從而不斷改善土地生態安全狀態，促進土地資源可持續發展。

關鍵詞：土地生態安全；因子分析；動態評價；西安市

中圖分類號：F301.24? ? ?文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-5168（2023）09-0107-05

Abstract： [Purposes] To investigate the ecological security of land in Xi'an and its influencing factors， and to provide suggestions for the improvement of ecological security and sustainable use of regional land resources.[Methods] The evaluation system of land ecological security was constructed by selecting 20 indicators based on the "nature-economy-society" model， and the comprehensive index method was used to calculate the comprehensive ecological security evaluation value of land in Xi'an from 2013 to 2019.[Findings] The trend of changes in land ecological safety level in Xi'an： 2013 to 2014 and 2016 to 2018 were in the rising period， and 2014 to 2016 and 2018 to 2019 were in the declining period， and were always fluctuating and changing within the critical safety level; the level of economic development， industrial structure and environmental quality were important factors influencing land ecological safety in Xi'an.[Conclusions] The development of land ecological safety state in Xi'an is relatively stable， and the quality of land can be subsequently improved in terms of economic development， industrial structure and environmental quality， so as to continuously improve the land ecological safety state and promote the sustainable development of land resources.

Keywords： land ecological safety; factor analysis; dynamic evaluation; Xi'an City

0 引言

土地生態安全是指特定區域內的土地生態系統在外界各種影響因素的相互作用下，經過自身的調節使其結構與功能處于不受或少受威脅的狀態，在保持自身結構與功能健康穩定的情況下，同時為經濟和社會的可持續發展提供服務［1-2］。土地生態安全評價可以有效評估一個地區的土地生態安全狀況及其變化態勢，對緩解人地矛盾，促進人地關系協調發展具有重要指導意義［3］。

近年來，國內外學者對于土地生態安全的研究極為重視和關注，關于土地生態安全評價方面的研究主要集中在研究尺度的選取、評價方法的創新及指標體系的構建［4］等方面。研究尺度主要包括省域［5］、市域［6-11］、縣域［12］、鄉鎮［13］、區域［14-15］及流域［2］，對于全國或跨區域等大范圍的研究較少；研究方法主要包括主成分分析法［6-10］、RBF模型［16］、層次分析法以及物元模型［17］等，雖然方法眾多且差異較大，但都應用了相應的數理方法。土地生態安全評價的關鍵環節是構建評價指標體系，目前現有構建的評價指標體系主要包括兩種類型，一種是基于“自然-經濟-社會”（NES）模型構建評價指標體系，另一種是采用“壓力-狀態-響應”（PSR）模型構建評價指標體系，不少學者構建的模型基本上都是在此基礎上進行改進的。

西安市作為國家的中心城市，對引領中國西北發展有著非常重要的戰略意義，應更加關注其土地生態安全?；谇叭说难芯炕A，本研究選取20個指標，構建以“自然-經濟-社會”模型為基礎的土地生態評價指標體系，探究西安市2013—2019年的土地生態安全狀況，并運用因子分析法探究其影響因素，以期為西安市土地資源的生態安全改善及其可持續利用提供理論參考和科學依據。

1 研究區概況及數據來源

1.1 研究區概況

西安市是陜西省的省會，同時是關中平原城市群核心城市以及國家中心城市。地處平原地區，位于渭河流域中部關中盆地，北依渭河和黃土高原，南臨秦嶺，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，氣候四季分明?？偯娣e為10 096.81 km2，全市下轄新城區、碑林區、雁塔區等11個區和藍田縣、周至縣2個縣。

1.2 數據來源

本研究數據為西安市2013—2019年的土地生態安全評價數據集。各年度建設用地面積數據主要來自2013—2019年《中國縣城建設統計年鑒》，土地生態安全評價影響因素的原始數據來自于相應年份的《西安統計年鑒》。

2 研究方法

2.1 土地生態安全評價體系構建

2.1.1 指標選取。本研究借鑒前人的相關研究成果，結合西安市近年來社會發展狀況與自然生態結構，以西安市土地生態安全為目標層，從自然、經濟、社會3個方面，選取了人均建設用地面積、第三產業比重、人口自然增長率等20項指標構建西安市土地生態安全評價指標體系［1，2，4，7］見表1。

表1 西安市土地生態安全評價指標體系

[目標層 準則層 指標層 單位 趨向性 權重 土地生態安全 自然因素 人均耕地面積 X1 hm2/人 正 0.033 人均建設用地面積 X2 hm2/人 負 0.067 人均水資源量 X3 m3/人 正 0.050 林地面積比重 X4 % 正 0.125 耕地面積比重 X5 % 正 0.031 經濟因素 糧食單產 X6 kg/hm2 正 0.040 人均國內生產總值X7 元/人 正 0.043 第三產業比重 X8 % 正 0.039 城鎮居民可支配收入 X9 元 正 0.046 地方財政收入 X10 108元 正 0.045 農業機械化水平 X11 萬畝 正 0.050 化肥施用量 X12 t 負 0.051 農藥施用量 X13 kg 負 0.031 社會因素 城鎮化率 X14 % 正 0.070 人口自然增長率 X15 % 負 0.065 人口密度 X16 人/km2 負 0.034 就業率 X17 % 正 0.070 人均公共綠地面積 X18 m2/人 正 0.058 工業廢水排放達標率 X19 % 正 0.025 工業固體廢物利用率 X20 % 正 0.025 ]

2.1.2 標準化處理。為消除不同量綱之間的差異，使得指標間具有可比性，便于對評價結果進行分析與比較，利用極差法對各指標的原始數據進行標準化處理。其計算公式為式（1）、式（2）。

2.2 土地生態安全分級

參考之前部分學者的研究［12］，結合區域實際情況，本研究采用等間距法將西安市的土地生態安全水平劃分為不安全、較不安全、臨界安全、較安全和安全5個等級，見表2，并根據公式（5）計算所得的綜合指數值判斷其所處安全等級。

2.3 因子分析法

因子分析法是指從研究指標相關矩陣內部的依賴關系出發，把一些信息重疊、具有錯綜復雜關系的變量歸結為少數幾個綜合因子的一種多元統計分析方法［1］。即在眾多變量中找到隱藏的具有代表性的因子，將相同本質的量歸納為一個因子，從而達到減少變量的目的。

3 結果分析

3.1 土地生態安全總體評價

根據公式（5）計算得到西安市土地生態安全綜合指數值見表3。

由表3可知，2013—2019年西安市的土地生態安全綜合指數介于0.4～0.6之間，研究期內最低值為0.446，最高值為0.556，總體上呈現出波動變化趨勢，但一直在臨界安全水平內來回波動。2013—2014年西安市的土地生態安全綜合值呈現增長的趨勢，從0.450增長到0.505，表明這一階段西安市的土地生態狀況明顯改善。2013—2014年西安市的人均耕地面積減少，人均建設用地面積、化肥施用量以及農藥施用量等負向指標在增加，與此同時，人均國內生產總值、第三產業比重、人均公共綠地面積以及工業廢水排放處理率等正向指標在增加，在人均國內生產總值及地方財政收入整體提高的情況下，人們對土地安全的狀況越來越重視，極大地提高了土地環境質量。因此，2014年的土地生態安全指數較2013年有所上升。

2014—2016年西安市土地生態安全綜合指數值從0.505下降到0.446，并于2016年下降到了最低點，土地生態安全狀況較差，但仍處于臨界安全水平。2014—2016年西安市的耕地面積比重與林地面積比重在持續減少，耕地面積比重從2014年的23.82%減少到2016年的22.90%，林地面積比重則從50.35%減少到47.60%，與此同時，城鎮化率從期初的76.84%增加到期末的78.62%，人均建設面積也在持續增加，從2014年的0.00 53 hm2/人增加到0.006 2 hm2/人，人口自然增長率與人口密度也在持續上升，使得土地生態安全狀況越來越緊張。其間，人均國內生產總值、第三產業比重、人均公共綠地面積以及工業廢水排放處理率等正向指標在增加，但是極大的土地壓力與土地保護問題仍然存在，導致西安市土地生態安全綜合指數有所下降。

2016—2018年西安市土地生態安全水平為Ⅲ級，土地生態安全綜合指數從2016年的0.446上升到2018年的0.556，并于2018年上升到了最高點。2016—2018年西安市的人均建設用地面積、化肥施用量、農藥施用量以及人口自然增長率這些負向指標均呈現先增長后下降的趨勢，但相較于2016年，負向指標數值仍呈上升趨勢，與此同時，林地面積比重、人均國內生產總值、城鎮居民可支配收入、地方財政收入及工業廢水排放處理率在逐年增加。總的來看，西安市對其土地生態安全越來越重視，在土地生態安全方面做出了更多努力，使得土地生態安全狀況有所好轉。2018—2019年西安市土地生態安全綜合指數值再次處于下降期，從0.556降為0.480，表明這一時期的土地生態安全狀況有所惡化。在這一時期，西安市的耕地面積比重與林地面積比重下降，耕地面積比重由2018年的24.27%降為2019年的23.86%，林地面積比重從50.35%下降到47.59%，表明耕地面積與林地面積在減少。人均建設用地面積與人口密度在上升，第三產業比重與人均公共綠地面積在減少。由于之前環境污染治理仍存在一些問題，因此這一階段土地生態問題再次凸顯。綜上所述，社會經濟水平的提高、產業結構的合理化及環境治理力度的加大是使西安市土地生態安全狀況改善的重要因素；化肥及農藥使用量的增加、人口增長率的提高及工業廢水排放量的增加是威脅西安市土地生態功能健康持續發展的主要因素。

3.2 主要影響因素評價

運用SPSS 25.0統計軟件對原始數據進行因子分析，根據得到的相關系數矩陣，變量中有60%以上的相關系數≥0.3［4］，可以進行因子分析，然后運用主成分分析法提取特征值>1的所有因子，并且通過最大方差法進行正交變換，進而得到旋轉后的成分矩陣。4個成分的方差貢獻率分別為56.955%，17.320%，14.284%，6.565%，累計貢獻率達95.124%，說明這4個成分已經描述了原有變量的大部分信息，可以提取出4個公因子，見表4。

旋轉后的成分矩陣，見表5。由表5可得，F1與大部分指標存在較高的相關性，主要包括人均耕地面積、人均建設用地面積、糧食單產、人均生產總值、第三產業比重、城鎮居民可支配收入、地方財政收入、人口自然增長率、人口密度、工業廢水排放達標率以及工業固體廢物利用率，其中人均生產總值、第三產業比重、地方財政收入及工業廢水排放達標率等正向指標在第1主成分中作用明顯，表明了社會經濟、產業結構及環境質量是影響西安市土地生態安全的主要因素；F2包括耕地面積比重、農藥施用量、城鎮化率、就業率，其中農藥施用量在第2主成分中占比最大，說明農藥使用量的多少會影響西安市的土地生態安全健康；F3包括化肥施用量和農業機械化水平，農業機械化水平在第3主成分中影響最大，說明農業機械化水平對西安市的土地生態安全狀況有著重要影響；F4包括人均水資源量與林地面積比重，林地面積比重在第4主成分中作用明顯，表明生態建設對西安市的土地生態狀況有一定的影響。綜合分析表明，社會經濟、產業結構及環境質量是影響西安市土地生態安全狀況的重要因素。

4 結論與討論

研究結果表明，在2013—2019年，西安市土地生態安全狀態處于較穩定發展階段，土地生態安全綜合指數的范圍在0.4～0.6之間，在臨界安全水平

內來回波動。土地生態安全綜合指數值的發展趨勢大致分為四個階段：2013—2014年處于上升期，2014—2016年處于下降期，2016—2018年為上升期，2018—2019年為下降期。通過因子分析發現，社會經濟發展水平、產業結構及環境質量是影響西安市土地生態安全的重要因素。

從以上分析來看，西安市的土地生態安全狀況發展較穩定，為提高土地資源高效利用以及促進土地生態狀況健康發展，一方面應該繼續發揮自身的文化優勢，大力發展旅游業，同時積極發展清潔無污染的現代化工業與農業，合理構建產業結構，持續保持社會經濟快速增長；另一方面應該加大對環境的治理力度以及對土地的投入水平，加大對工業廢水及固體廢棄物的處理與再利用，減少對土地造成的污染，提高土地質量，從而不斷改善土地生態安全狀態，促進土地資源可持續發展。

參考文獻：

［1］鄭嵐，張志斌，笪曉軍，等.嘉峪關市土地生態安全動態評價及影響因素分析［J］.干旱區地理，2021，44（1）：289-298.

［2］吳景全，吳銘婉，臧傳富.西北諸河流域土地利用變化及土地生態安全評估［J］.干旱區地理，2021，44（5）：1471-1482.

［3］熊建華.土地生態安全評價研究回顧、難點與思考［J］.地理與地理信息科學，2018，34（6）：71-76.

［4］劉凌冰，李世平.西北荒漠化地區土地生態安全評價：以酒泉市為例［J］.水土保持研究，2014，21（4）：190-194+202.

［5］張小虎，雷國平，袁磊，等.黑龍江省土地生態安全評價［J］.中國人口·資源與環境，2009，19（1）：88-93.

［6］李燕玲.基于主成分分析的瀘州市土地生態安全評價［J］.環境保護與循環經濟，2021，41（9）：47-50.

［7］孫奇奇，宋戈，齊美玲.基于主成分分析的哈爾濱市土地生態安全評價［J］.水土保持研究，2012，19（1）：234-238.

［8］星亞楠，楊海鎮.基于主成分分析的西寧市土地生態安全變化分析［J］.農村實用技術，2019（3）：8-10.

［9］王鵬，況福民，鄧育武，等.基于主成分分析的衡陽市土地生態安全評價［J］.經濟地理，2015，35（1）：168-172.

［10］孫藝寧，許嘉巍.基于主成分分析的長春市土地生態安全評價［J］.安徽農業科學，2017，45（34）：207-210.

［11］劉艷，桂智凡.基于“自然-經濟-社會”模型的土地生態安全評價研究：以黃石市為例［J］.安徽農業科學，2013，41（28）：11536- 11539.

［12］楊昌明，陸汝成，林樹高.基于演化PSR模型的喀斯特地區土地生態安全評價：以廣西永?？h為例［J］.湖北農業科學，2021，60（9）：157-163.

［13］于海洋，張飛，曹雷，等.基于鄉鎮尺度的土地生態安全時空格局評價研究：以博爾塔拉蒙古自治州為例［J］.生態學報，2017，37（19）：6355-6369.

［14］趙領娣，李莎莎，趙志博，等.干旱半干旱區城市生態效率時空演變及區域差異分析［J］.干旱區地理，2020，43（2）：449-457.

［15］謝玲，嚴土強，高一薄.基于PSR模型的廣西石漠化地區土地生態安全動態評價［J］.水土保持通報，2018，38（6）：315-321.

［16］陳美婷，匡耀求，黃寧生.基于RBF模型的廣東省土地生態安全時空演變預警研究［J］.水土保持研究，2015，22（3）：217-224.

［17］郭利剛，馮珍珍，劉庚，等.基于物元模型的汾河流域土地生態安全評價［J］.生態學雜志，2020，39（6）：2061-2069.