2000-2009 年重庆市土地资源生态安全评价及趋势分析

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2000－2009年重庆市土地资源生态安全评价及趋势分析张军以1，苏维词1，2，张婕3(1.重庆师范大学地理与旅游学院；2.贵州科学院山地资源研究所；3.重庆市科技馆)【摘要】针对重庆市土地资源的特点及问题，在国内关于区域土地生态安全研究成果的基础上，基于“压力－状态－响应”框架模型，构建了一套土地资源生态安全评价指标体系，采用熵权赋权法确定指标权重，运用土地资源生态安全综合模型对该区域2000－2009年的土地生态安全综合指数进行了计算。结果表明，区域土地生态安全综合指数由2000年的0.160升高至2009年的0.695，2000年土地生态安全属于“敏感级”，2009年则进入“良好级”，整体生态安全状态呈好转趋势，但土地所受的生态压力整体上有所加大。土地生态安全状况的改善主要依赖于对土地生态环境的治理，现阶段土地的生态压力依然严峻。对2000－2009年的土地生态安全变化进行趋势拟合，显示土地生态安全综合状况已进入快速改善阶段。【关键词】土地生态安全：评价；指标体系；重庆市0引言生态安全广义上指人的生存、基本权利和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全，组成了一个复合人工生态安全系统[1]。随着人类经济发展与人口的激增，由人类活动引起的各类生态安全问题日益显现。土地作为人类生存发展最基本的生产资源，其生态安全关系着人类未来的可持续发展，对土地生态安全的研究具有重要的现实意义。土地生态安全是指陆地表层由各种有机物和无机物构成的土地生态系统的结构不受破坏，同时，土地生态系统为人类提供服务的质量和数量能够持续满足人类生存和发展的需要[2]。生态安全是指维护一个区域或一个国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态，能为整个生态经济系统的安全和持续发展提供生态保障的能力。针对土地资源的生态问题，国内学者已从不同角度、不同区域进行了土地质量评价及土地可持续利用评价研究[7－10]，主要研究领域集中在区域土地、水资源等生产要素[11－14]、城市[14－15]、农业[16－17]、小流域[18]、湖泊湿地[19－21]等方面。重庆市作为长江上游重要的生态屏障带，土地资源生态安全问题研究较少，现有研究主要关注区域生态安全评价[22]、土壤侵蚀敏感性评价[23]、耕地利用变化[24]等 方面。此外，随着三峡工程建设完成，针对三峡库区特殊的生态环境状况及其对三峡水库水资源安全的战略性意义，不同学者针对库区土地生态安全问题进行了大量的实证研究，主要集中在三峡库区土地利用／土地覆被变化[25]、移民安置区土地生态安全[26]、消落带生态安全[27]等方面，并从库区土地的水土流失、土壤侵蚀敏感性等方面心[28－29]对库区土地生态安全进行了评价研究。重庆市作为长江流域上游生态屏障建设的重要地带，生态地位极其重要，其土地资源生态安全环境的优劣，不仅直接关系到重庆长江上游生态屏障的建设，更关系到三峡水库的水源安全及对重庆市未来的可持续发展产生影响。本研究以重庆市为研究区，对土地资源生态环境安全进行评价，目的在于了解土地生态环境的现状及基本的影响因素，为制定有效的保护措施、提高土地生态环境质量奠定基础。1研究区概况重庆市地处青藏高原与长江中下游平原的过渡地带，地貌以丘陵、山地为主，平坝耕地比重小，坡耕地面积大，是长江上游的重要生态屏障，属典型的生态脆弱区。气候类型属亚热带季风性湿润气候，气候温和，土壤类型主要以水稻土、紫色土、红壤、黄壤、黄棕壤为主，植被类型属于亚热带常绿阔叶林。由于历史、文化、人口、开发模式等多重因素的影响，重庆市的生态环境较脆弱，土壤侵蚀和土地退化情况较严重。2009年末全市人口3275.61万，其中，农业人口约占71%，人均耕地6.83×10-2hm2，已接近于联合国粮农组织确定的最低人均耕地5.33×10-2hm2的警戒线，人地矛盾尖锐，耕地复种指数高，水土流失较为严重，据《重庆市2008年度水土保持公报》的数据显示，2008年全市水上流失面积达44.6%。重庆市土地资源生态安全不仅影响三峡水利枢纽工程的安全运行，而且对整个长江流域生态安全有着举足轻重的作用。因此，对重庆市土地资源生态安全及其变化趋势进行评价研究，对重庆市及三峡库区的可持续发展均具有重要的现实意义。2研究方法2.1研究方法土地资源生态安全评价的关键是建立科学的评价指标体系和确定各指标的权重，指标的权重代表了该指标在整体评价中相对重要程度的大小。因此，正确客观地确定指标的权重是获得客观准确评价结果的重要基础，常用的权重确定方法有Delphi法、主成分分析法、层次分析法(AHP)等，为克服主观赋权法中主观因素的影响，将熵的概念应用到指标权重的确定中，熵权法是一种客观的赋权法，避免了个人的主观影响。在评价指标选取中，根据科学性原则、指标数据的可得性和可操作性原则，充分考虑了区域土地资源生态安全各评价指标的相互影响，指标的选取不仅反映生态环境状态，而且更要重视指标的潜在作用及人类活动的内在影响，在借鉴相关研究的基础上，结合世界经合组织(OECD)提出的“压力－状态－响应”框架(press－state-response)，初步建立了一套土地资源生态安全评价指标体系 (表1)，并以熵权赋权法确定指标权重，最后计算出土地生态安全的综合得分(表2)。 2.2数据获取原始数据主要来源于《重庆市统计年鉴》(2001－2010)，重庆市水利局发布的《2005年重庆市土壤侵蚀数据表》，《2000－2004年重庆市水土流失变化情况表》、《重庆市2008年度水土保持公报》、《2007年中国水土保持公报》及重庆市水利局部分资料。2.2.1数据标准化。对原始数据矩阵进行标准化，评价某区域n年的包括m个评价指标的土地生态安全情况，则其原始指标数据矩阵为为消除指标间不同量纲的影响，对X进行标准化处理，得到指标标准化矩阵。标准化公式为正向指标为指数值越大越好的指标，选用公式(1)；负向指标为指数值越小越好的指标，选用公式(2)。标准化公式中：minxj为指标值最小值；maxxj 为指标值最大值；Xij为第i年的第j个指标的原始值。标准化后样本矩阵转化为矩阵Y，Y=(yij)n×m，式中：yij∈[0，1]，yij为指标原始值的标准化值。2.2.2指标权重的确定。采用熵权赋权法，在有m个指标、n个评价对象的评估问题中，第j个指标的熵值Hj2.2.3土地生态安全综合得分计算。虽然各指标可以从不同的方面反映出区域土地生态安全的状态，但区域土地生态安全是各因素作用综合叠加的结果。因此，必须在指标标准化和权重确定的基础上对区域生态安全进行计算。本研究定义土地资源生态安全综合指数T来表征，数学模型为式中：T为土地资源生态安全综合指数；wj为j指标的权重系；yij为第i年第j指标的标准化值；n为指标数。3评价结果分析根据上述指标体系和评价计算方法，计算得出了重庆市2000-2009年的土地生态安全综合指数及各类型影响指标的结果(表2)，并对土地资源生态安全变化趋势进行了初步分析(图1)。在参考了相关文献[30-34]和重庆市特殊的自然、社会、经济条件的基础上，设计了一个5级土地资源生态安全标准评判表(表3)。 3.1压力安全评价从表2可以看出，重庆市土地资源生态压力指数处于波动上升的变化状态，从2000年的0.0969上升到2009年的0.1729，这表明重庆市土地资源所面临的生态压力现状有所改善(负向指标，数值越小，生态压力相对越大)，人类对土地资源的自然生态状况的干扰有所弱化。如重庆市城市化水平由2000年的35.6%上升到2009年的51.6%，年均提高1.6%，主要原因是城市化水平的显著提高及常年外出务工人员增加，造成常住人口减少，表明人类对土地资源的整体压力相对减弱；单位耕地面积农药使用量由2000年的11.7kg／hm2下降到2009年的9.8ks／hm2，土地生态压力指数对土地生态安全的贡献率则由2000年的60.6%下降到2009年的24.9%，土地资源生态压力整体趋向于弱化。3.2状态安全评价 状态安全指数从2000年的0.0275上升到2009年的0.2949，说明重庆市土地资源生态安全现状不断好转，在安全综合指数中的贡献率不断增大，由2000年的17.2%升高到2009年的42.4%，其中，资源状态持续好转，资源状态指数由2000年的0.0275增加到2009年的0.1190(表2)，主要得益于年均耕地减少率的下降和人均粮食产量的降低，其中，耕地在2008年还有所增加；粮食单产下降主要因为常住人口减少，外出务工人员增加，播种面积减少，部分耕地进行了休耕造成的。环境状态指数不断提高，2009年达到了0.1759，主要原因是随着2003年三峡水库开始蓄水，政府进一步强化了对库区的治理力度，2004年仅林业和水利部门就治理水土流失面积1.51万km2，退耕还林643.3km2，面上造林207km2(重庆市水利局统计数据资料)，水土流失面积比重由2000年的63.26%下降到2008年的44.6%，森林覆盖率由2000年的23.1%增加到2009年的35%，上述措施都在很大程度上改善了重庆市土地资源的生态安全现状。3.3响应安全评价重庆市土地资源生态安全的响应指数不断提高，呈快速上升趋势，由2000年的0.0358提高到2009年的0.2268，年均增幅达53.4%。从响应指数看，其中经济响应指数由2000年的0.0358增加到2009年的0.0862，10年间增长了2.4倍，同期社会响应指数由2001年的0.0311增长到2009年的0.1406，年平均增长率为35.2%(表2)，通过分析可以得出经济发展水平、农业生产技术的提高和产业结构调整对土地资源生态环境改善的贡献较大。此外，在三峡水库蓄水后国家及重庆市都加大了对库区的投入力度，如2001-2005年国家投入库区的生态保护工程资金11.5亿元国家环保总局，《三峡库区及其上游水污染防治规划2001－2010年》，2001年11月。；重庆市环保投入占GDP比重也由2000年的1.4%增加到2009年的2.9%，提高了约2倍，而社会响应指数的增长主要得益于城市化水平的迅速提高及非农业人口比重的大幅上升，由2000年的21.4%增加到2009年的29.O%。3.4综合安全评价对2000-2009年的土地资源生态安全综合指数利用Excel进行趋势拟合，得到对数拟合曲线方程式：Y=0.24781n(x)+0.1446，R2=0.9381。拟合的方程曲线走势表明土地生态安全综合指数处于改善上升趋势(图1)，土地生态安全未来将会不断得到改善。重庆市土地资源的生态安全综合指数由2000年的0.160上升到2009年的0.695，土地生态环境不断好转，10年增长了约4.3倍，表明全市土地资源整体生态安全水平不断提高。根据土地资源生态安全分级标准(表3)，整体土地资源生态安全状态2009年已初步进入“良好级”范围， 表明重庆市的土地生态系统结构已在人类活动的影响下发生了一定的变化，但尚在许可范围内，生态系统主要服务功能尚能发挥，生态压力还处于土地生态系统的承载能力之内。从土地生态系统压力看，城市化水平的提高使农村地区的人口密度进一步下降，有效地缓解了农村人口对土地的生态压力。从生态环境状态看，万元GDP能耗(标准煤)不断不降，由2000年的1.77t标准煤下降到2009年的1.18t标准煤，而同期的森林覆盖率增长了11.9%，在很大程度上保护了土壤，减少了土壤的流失。响应状态处于快速上升趋势，贡献率不断提高，2009的贡献率为32.6%，较2000年的22.4%提高了10.2%，对土地资源生态安全的影响不断加大，以后要注重加强对土地资源生态安全的响应力度。此外，土地生态安全的状态指数贡献率最高，表明重庆市的土地资源生态安全状况的改善主要依赖于对现有水土流失等环境问题的治理及森林覆盖率的提高。4结论与讨论重庆市作为长江中上游的重要生态屏障，属典型的生态脆弱区，土地资源生态问题显得尤为重要。重庆市土地资源生态安全状况评价结果显示2000年的土地生态安全属于“敏感级”，2009年有了明显的改善，已初步跨入“良好级”。计算结果与实际情况较为吻合，证明了该评价方法具有一定的现实意义。此外，基于PSR模式的土地生态安全评价指标体系结构简明易懂，反映出土地资源生态安全变化的影响因素，可为制定更为有效的保护措施提供参考价值。由于缺乏长时间连续数据，研究时段仅为2000－2009年10年，不能很好地反映研究区土地生态安全的动态变化规律，若能进一步延长研究的时间序列，将能更好地反映研究区土地生态安全的动态变化规律。此外，土地生态安全是自然因素和人为因素叠加的结果，不同区域的评价有所差异，进一步研究区域土地资源生态安全的社会效应和生态环境反馈机制就显得尤为重要。参考文献：[1]马克明，傅伯杰，黎晓亚，等.区域生态安全格局：概念与理论基础[J].生态学报，2004，24(4)：761－768.[2]李玉平，蔡云龙.河北省土地生态安全评价[J].北京大学学报(自然科学版)，2007，43(6)：784－789.[3]谢花林，李秀彬，陈瑜琦，等.土地利用规划环境影响的生态安全评价方法初探——以内蒙古翁牛特旗为例[J].资源科学，2010，32(1)：57－63.[4]Dohson，AndyP.HopesfortheFuture：RestorationEcolo-gyandConservationEcology[J].Science，1997，277；515-522.[5]NortonSB，RodierDJ，GentileJH，etal.AFrameworkforEcologicalRiskAssessmentattheEPA[J].EnvironTaficalChem，1992，11：1663-1672.[6]CostanzaR，NortonBG，HaskellBD.EcosystemHealth：NewGoalforEnvironment[M].WashingDC：IslandPress，1992.[7]蔡运龙，李军.土地利用可持续性的度量：一种显示过程的综合方法[J]. 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