山西土地资源生态安全评价

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万方数据3．3．3CalculationModelofComprehensiveValueoftheEcologicalSecurity⋯⋯⋯⋯⋯⋯25ChapterIVEcologicalSecurityEvaluationofLandResourcesinShanxiProvinceandResultsAnalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．274．1DynamicEvaluationsandResultsAnalysisofEcologicalSecurityofLandResources．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．1．1CalculatingtheComprehensiveValueofEcologicalSecurityEvaluationIndexofLandResources⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．274．1．2AnalyzingtheResults⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．2DivisionEvaluationofEcologicalSecurityonLandResources⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l4．2．1Hi曲-riskAreaofEcologicalSecurity⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．314．2．2Medium-riskAreasofEcologicalSecurity⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．2．3Low-riskAreasofEcologicalSecurity⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38ChapterVMeasurestotheSustainableUseoftheEcologicalSecurityConstructionofLandResourcesinShanxiProvince．⋯．．⋯．⋯⋯⋯．．．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．．395．1MeasurestoPreserveNaturalLandEcologicalSecurity⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯391；．2MeasurestoPreserveEconomicLandEcologicalSecurity⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．．⋯．．405．3MeasurestoPreserveSocialLandEcologicalSecurity⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40ChapterVIConclusion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯426．1MainResultsandConclusions⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．426．2TheWorktobePerfect⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43References⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．44Thecontentofpublishedarticles⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．48Acknowledgements⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49 万方数据中文摘要生态安全评价是目前研究的热点问题，土地生态环境是生态系统的重要组成部分，土地资源生态安全是生态安全的重要研究内容之一。当前，由于人口的增长和经济的发展，土地利用强度不断增加，导致土地资源生态环境遭到破环，严重威胁到区域土地资源生态安全，所以，土地资源生态安全研究迫在眉睫，事关全局。但是，目前土地资源生态安全评价还处于起步阶段，土地资源生态安全评价的理论还处于探讨阶段，评价方法、评价指标体系及标准值的确定仍是研究中的难点问题，土地生态安全预测与预警还是处于探索阶段，需要在不同区域进行探索和实践。山西省属温带大陆性气候，地处黄土高原东缘，是我国北方半干旱农牧交错典型脆弱生态区的一部分。植被覆盖率低、水土流失率高、旱灾频繁、生态环境脆弱；加之土地人口承载指数大、矿产资源开发强度高、土地污染率高、土地污染治理投资不足等经济社会问题，严重威胁到区域土地资源生态安全，直接影响到区域的可持续发展。因此，本文将山西省作为研究区域，依据生态安全评价一般性指标体系，参考有关研究成果，结合区域土地资源自身特性，尝试建立区域土地资源生态安全评价的方法及指标体系，并对土地资源生态安全状况进行时空序列动态分析，为土地资源生态安全评价研究提供研究思路和参考，为合理、高效配置土地资源和生态社会经济可持续发展提供决策支持，也为区域发展政策的制定提供参考。主要研究内容和结论如下：首先，深入分析了山西省土地资源特征，针对区域存在的主要生态安全问题，建立了区域土地资源生态安全评价指标体系。体系由土地自然、经济和社会三个子系统构成，再进一步分四个层次共24项具体指标构成，三个子系统包括土地自然子系统、土地经济子系统和土地社会子系统，四个层次包括目标层、系统层、状态层和变量层。其次，选取2000年、2005年相关数据，运用土地资源生态安全评价模型，计算得出山西省2000年、2005年土地资源综合生态安全值，发现5年间山西省土地资源生态安全状况虽有改善，但仍处于预警状态(敏感状态)，并对评价结果进行动态分析。第三，运用土地资源生态安全评价模型，计算得出2005年山西省11个地市土地资源生态综合安全值。结果表明：2005年山西省的11个地市土地资源综合生态安T 万方数据全值中，太原、阳泉和吕梁土地资源生态安全综合值依次为0．5725、0．5819、0．5949，生态安全等级为II级，中警状态；其余8个地市的生态安全综合值均处于0．6,-～0．7之间，生态安全等级为III级，预警状态；各地市综合生态安全值由大到小依次为：晋中、运城、长治、朔州、晋城、临汾、大同、忻州、吕梁、阳泉、太原。第四，根据各地市土地资源生态综合安全值，对山西省土地资源生态安全进行分区评价。最后，紧扣综合分析结果，提出了以区域土地资源可持续利用为目标，促进生态安全的若干对策。针对整个评价结果，可以看出：山西省土地资源面临的不仅是生态安全问题，也是一个经济问题，更是与区域可持续发展紧密结合的社会问题。因此，以生态、经济、社会效益的协调发展为目标，紧扣评价结果，提出几点能够促进山西省土地资源可持续发展生态安全的建议，以期为决策者高效配置土地资源和生态社会经济可持续发展提供决策支持，也为区域发展政策的制定提供参考。关键词：土地资源；生态安全评价；层次分析法；山西省H 万方数据ABSTRACTEcologicalsecurityevaluationisahotissueofthecurrentresearch，mthatlandecologicalenvironment．isanimportantcomponentofeco‘systems，andlandresourcesisoneoftheimportantstudyofecologicalsecurity．Atpresent，duetopopulationgrowth，economicdevelopmentandtheincreasingintensityoflanduse，whichhasledtodestroytheecologicalenvironmentoflandresourcesandseriouslythreattoregionalecologicalsecurityoflandresources，ecologicalsecurityresearchonlandresourcesisanimminentproblemthataffectstheoverallsituation．However，thecurrentlandecologicalsecurityevaluationanditstheoryarestillinitsinitialstage，inthattheevaluationmethodsandindexsystemandhowtodeterminethestandardvaluearestillthedifficultissues，landecologicalsecurityforecastandwarningarestillinexplorationstages，whichneedtoexploreandpracticeindifferentregions．ShanxiProvince，atemperatecontinentalclimate，islocatedintheeasternmarginoftheLoessPlateauandapartoftypicalsemi—aridareasinterlockedagriculturalandpastoraloffragileecosystemsinnorthemChina．Theeconomicandsocialproblems，suchas，lowratioofvegetationcoverage，highrateofsoilerosion，frequentdroughts，fragileecologicalenvironment，inadditionoflargeindexofpopulationinlandsupporting，highintensityofmineralresourcesexploration，andheavylandpollution，inadequateinvestmentonit，severelythreattoregionalecologicalsecurityoflandresources，anddirectlyaffecttheregion’Ssustainabledevelopment．Therefore，thispapertakesShanxiProvinceasstudyarea，accordingtothegeneralindexsystemofecologicalsecurityevaluation，referringtotherelevantresearchresults，combiningtheirowncharacteristicsofregionallandresources，andattemptstocreatemethodsandindicesofregionalecologicalsecurityevaluation，anddynamicallyanalyzetheecologicalsecuritysituationoflandresourcesintimeandspaceseries．Thus，itcanprovidearesearchideaandinformationfortheecologicalsecurityevaluationoflandresources，1II 万方数据andsupportthedecisionofsustainablesocio．economicdevelopmentwithareasonable，efficientallocationoflandecologicalresources．aswellasofferareferenceforpolicy—makingofregionaldevelopment．Maincontentsconclusionsareasfollowing：First，chapter1deeplyanalyzesthecharacteristicsoflandresourcesinShanxiProvince，establishesaindexsystemoftheecologicalsecurityevaluationofaregionalsustainableuseoflandresourcesforthemajorissuesinregionalecologicalsecurity．The‘systemiscomposedofthreesubsystems，natural，economicsocialsystemsoftheland，furtherdividedintofourlevelsof24specifictargets，includingthegoallayer，thesystemlayer，statevariableslayer．Secondly，chapter2selectstherelevantdatain20002005ofShanxi．usingecologicalsecurityevaluationmodeloflandresources，respectivelycalculatescomprehensivevalueoflandecologicalsecurityin20002005．Andwefoundthatinthesefiveyears，althoughecologicalsecuritysituationoflandresourcesimprovedinShanxiProvince．ithasbeenisstillinthewarningstatus(sensitivestate)．Atlast，itanalyzeddynamicevaluationresults．Thethirdchapterusesecologicalsecurityevaluationmodeloflandresourcestocalculatecomprehensivevalueofecologicalsecurityoflandresourcesin1districtsofShan．xiin2005．Theresultsshowedthat：amongthecomprehensivevalueof1citiesintheecologicalsecurityoflandresources，Taiyuan，YangquanLvliangarefollowedbyO．5725，0．5819，O．5949，whoseecologicalsafetylevelsfortheII，themediatewarningstate；Thecomprehensivevalueofremainingeightcitiesintheecologicalsecuritylevelsfrom0．6to0．7，theecologicalsafetyfortheclassIII，earlywarningstatus．Thecomprehensivevaluesfollowintheorderfromthemosttotheleastthroughoutthecityecologicalsecurityis：Jinzhong，Yuncheng，Changzhi，Shuozhou，Jincheng，Linfen，Datong，Xinzhou，Lvliang，Yangquan，Taiyuan．IV 万方数据Fourthly，accordingtoeverycitycomprehensivevalueofecologicalsecurityoflandresources，thethesisevaluatesecologicalsecurityindistrictsofShanxi．Finally，closelyintegratedwithanalysisoftheresults，thechapterputsfonv锄．danumberofmeasurestoimproveecologicalsecurityasthegoalforaregionalsustainableuseoflandresources．Asaresultoftheentireevaluation．thelandresourcesproblemShanxiProvincefacingisnotonlyanecologicalsecurityissue，butalsoaneconomicissue，moreasocialproblemcloselyrelatedtoregionalsustainabledevelopment．Therefore，mypapercomesupwithseveralpiecesofadvicetopromotetheeco。securitysustain￡由ledevelopmentoflandresourcesinShanxiProvince，withthecoordinationdevelopmentoftheecological，economic，socialbenefits，asthegoal．As陆astheresultsofevaluationresultsconcerned，itsuppliesdecision．makerswithhighefficientallocationoflandresourcesnotonlyforsustainablesocio．economicandecologicaldevelopment，alsowithreferencefortheregionaldevelopmentpolicy—making．Keywords：Landresources；Ecologicalsecurityevaluation；AHP；ShanxiProvinceV 万方数据第一章绪论1．1研究背景和意义土地资源是人类赖以生存的最基本条件，是人类栖息的基地和衣食的基本来源。在人类科学技术高度发展的今天，国土资源的多少和优劣仍然是决定一个国家安全程度的重要因素，特别是像中国这样一个人口众多的发展中国家来说，更是一个先决性条件。然而，随着经济的发展，人类活动的加剧，土地利用面临着诸多的挑战，其中最引人注目的就是土地生态问题日益严竣。目前，我国水土流失面积为356万km2，约占国土总面积的37％；我国荒漠化土地面积达262万km2，是全国耕地面积的2倍多，并且还在以每年2400km2的速度扩展n1；据专家估计，每年仅土地污染造成的经济损失就达125亿元，土地沙化损失540亿元瞳1，这些土地生态问题，主要是由于人类不合理的土地利用方式造成的，并且直接导致土地生态系统的功能下降，这不仅给国民经济和社会造成了巨大的损失，并且己经制约了一些地区社会经济的发展，阻碍了人们生活水平的提高，影响了社会的稳定。生态安全是21世纪人类社会可持续发展所面临的一个新主题。生态安全已成为国家安全和区域安全的重要组成部分口1。生态安全(theEcologicalSecurity)H1是整个生态系统可持续利用的核心基础，没有生态安全，生态系统就不可能持续发展。资源安全是生态安全的重要组成部分，土地安全是资源安全的重要方面之一畸1。时至今日，当大多数土地生态环境遭受来自人类的日益严重的威胁和破坏时，人类才开始思考这一危及人类自身安全的问题。众所周知，人类所有的包括政治、经济、文化在内的活动都必须依托于所栖息的生态环境，土地生态系统为人类提供了必不可少的生命维护系统和从事各种活动所必需的最基本的物质资源，因此人们开始意识到土地生态安全是土地资源可持续利用的前提，是土地经济安全与社会安全的基础，也是土地资源安全的核心内容，并且为区域可持续发展提供重要的支撑和保障。特别是对于生态环境脆弱地区来说，进行生态安全评价研究有利于充分认识研究土地资源的生态安全状况，从而针对土地资源生态安全问题采取生态建设措施，对保障土地资源可持续利用的生态安全、协调区域人地关系、保证区域经济社会可持续发展具有重要的实践意义。山西省地处黄土高原东缘，是我国北方半干旱农牧交错典型脆弱生态区的一部分。植被覆盖率低，裸露和覆盖度低的土地占总面积的43．1％；水资源贫乏，供需矛盾突出；长期采煤对土地资源的破坏面积已达至U20352km2，占全省土地面积的13％∞1： 万方数据山西省土地资源生态安全评价水土流失十分严重，全省共有水土流失面积约10．8万km2，流失面积占全省总面积的68．9％，为全国水土流失最严重的区域之一口1。严重的水土流失不仅加剧了该区土地生态系统功能退化，而且严重影响了当地经济的发展和人民生活水平的提高。因此本文将山西省土地资源作为研究对象，针对其主要的生态安全问题，进行综合评价，并提出几点能够促进山西省土地资源可持续发展生态安全的建议，以期为决策者高效配置土地资源和生态社会经济可持续发展提供决策支持，也为区域发展政策的制定提供参考。1．2研究进展1．2．1土地资源生态安全国内外研究进展1．2．1．1土地资源生态安全的内涵(1)生态安全的概念早在1989年，国际应用系统分析研究所(IIASA)就提出要建立优化的全球生态安全监测系统，并指出生态安全的涵义是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要的资源、社会秩序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，组成一个复合人工生态安全系统晒’91。2000年11月26日国务院发布的《全国生态环境保护纲要》指出“生态安全是国家安全和社会稳定的一个重要组成部分’’。所谓国家生态安全，是指一个国家生存和发展所需的生态环境处于不受或少受破坏与威胁的状态。郭中伟、张虹波n0’111从生态系统的角度定义生态安全，认为生态安全包括两重含义：一是生态系统自身是否安全，即在外界因素作用下生态系统是否处于不受或少受损害或威胁的状态，即自身的结构是否受到破坏：二是生态系统对人类是否安全，即生态系统所提供的服务是否能满足人类生存的需要。肖笃宁∞1认为生态安全是人类在生产、生活与健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度，包括饮用水与食物安全、空气质量与绿色环境等基本要素。曲格平n21认为生态安全：一是防止生态环境的退化对经济基础构成威胁，主要指环境质量状况和自然资源的减少、退化，削弱了经济可持续发展的支撑能力；二是防止环境问题引发公众的不满，特别是导致环境难民的大量产生，影响社会稳定。崔胜辉n31认为生态安全是指人与自然这一整体免受不利因素危害的存在状态及其保障条件，并使得系统的脆弱性不断得到改善。周国富、李玉平口4’151认为生态安全的概念包括四个方面的含义：一是生态安全指一种资源环境状态，这种 万方数据第一章绪论状态一方面要生态环境自身处于良性循环之中，环境不出现恶化，另一方面是资源、环境状态要能满足社会经济发展需要。二是生态安全指一种关系，即资源环境与社会经济之间的关系，这种关系必须保持相互协调，社会经济的发展不能受资源环境的制约和限制。三是生态安全反映资源环境对社会经济发展的重要性。四是生态安全强调持续性和长期性。(2)土地资源生态安全的概念土地资源生态安全是一个较新的概念，它来源于近年来所兴起的“生态安全’’的研究，关于土地资源生态安全的内涵界定，至今仍处于探讨阶段。就其相关概念，目前有土地资源持续利用的生态安全、土地生态安全和土地资源生态安全等，尚未达成统一，但其内涵基本一致。土地生态系统是地球陆地表面上相互作用、相互依存的地貌、水文、植被、土壤、气候等自然要素之间以及与人类活动之间相互作用而形成的统一整体n6J。土地生态系统内的生物与环境之间不断进行着物质循环、能量转换和信息流动，构成它们之间相互联系、相互制约、相互依存的关系。梁留科n73认为土地资源生态安全是指土地生态系统对人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度，以实现追求经济利益最大化、生态效益最佳化和社会稳定化的目的。曹新向、汤洁口8·191认为土地资源生态安全包含了两重涵义：一是土地生态系统自身是否安全，即其自身结构是否受到破坏，生态功能是否降低：二是土地生态系统对人类的生产和生活是否安全，以及土地生态系统所提供的服务是否满足人类生存的需要。李玉平、刘胜华、曲福田n5’20,21]认为土地资源生态安全是指地球陆地表层岩土部分内，由各种有机物和无机物构成的生态系统的结构不受破坏，同时该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。刘勇、张虹波、高桂芹、任志远H-11'22’231认为土地资源生态安全(LandResourceEcologicalSecurity，LRES)是指一定时空范围内，土地生态系统能够保持其结构与功能不受威胁或少受威胁的健康、平衡的状态，并能够为保障人类社会经济与农业可持续发展提供稳定、均衡、充裕的自然资源，从而维持土地自然、社会、经济复合体长期协调发展。土地资源只有在这种生态安全的状态下，才能维持土地资源与人类的协调发展，实现自然、经济和社会的可持续发展目标。包括土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三个方面。3 万方数据山西省土地资源生态安全评价综合上述观点，本文比较认同刘勇、张虹波、高桂芹、任志远对土地资源生态安全概念的界定。1．2．1．21地资源生态安全评价指标体系研究建立科学的指标体系与评价标准是土地生态安全评价的关键环节，现阶段国内外尚无统一标准的土地生态安全评价指标体系，但与此相关的土地质量评价指标体系研究已取得了一些成果，为土地生态安全评价指标体系的构建提供了基础和借鉴。FAO口钔于1993年发表了《可持续土地管理评价大纲》，其中的生态可持续性(Ecologicalsustainability)也就意味着生态安全性(Ecologicalsecurity)的要求。为了更好地掌握土地质量变化及其驱动力，提供土地退化的早期预警和及时发现出现土地质量问题的地区，1995年6月，世界银行(wB)与联合国粮农组织(FAO)、联合国开发计划署(UNDP)及联合国环境规划署(UNEP)共同发起，建立了土地质量指标体系项目研究的全球联盟基础，并发布了《土地质量指标》乜5|。在此基础上，近年来，许多学者从不同角度、选择不同研究区域进行了土地质量指标体系及土地可持续评价指标体系的研究髓6Ⅷ3。目前土地生态安全评价指标体系研究尚属起步阶段，汤洁、张建新n9’3¨等人基于P—S—R框架模型，从土地资源生态压力、土地资源生态状态和土地资源生态环境响应三方面进行指标筛选，构建了土地生态安全评价指标体系；刘勇、高桂芹、李茜H，22t321等人则是从土地自然生态安全系统、土地经济生态安全系统和土地社会生态安全系统三个角度选取指标，构建了区域土地生态安全评价指标体系。这些研究为区域土地生态安全评价指标体系的建立提供了一些思路和尝试。值得注意的是，不同区域土地资源的自然条件和社会经济条件有所不同，其面临的生态威胁也不尽相同，例如山地丘陵地区土地资源最主要的生态威胁是水土流失，滨湖低洼地区土地资源最大生态威胁则是洪涝及土壤次生潜育化问题，而平原粮区土地资源最主要的生态安全问题是土壤污染等等，不同的生态安全问题对应的影响因素也不同，因此在建立区域土地生态安全评价指标体系时，应该针对区域特点，建立能够反映区域主要土地资源生态问题的指标体系。1．2．1．3土地资源生态安全评价方法研究定量测度土地生态安全状态和水平是土地生态安全评价的重要内容之一。目前土地生态安全评价方法研究还处在实践和探索阶段，比较常用的方法有以下几种：(1)综合指数评价法综合指数评价法是目前应用较多的一种方法，首先筛选因子构建多指标的评价指标体系。指标体系建立以后，应用层次分析法(AHP)、专家4 万方数据第一章绪论打分法(Delphi)等方法确定指标权重．然后确定评价指标的标准值即判定安全阈值，设定评价等级准则。通过数学计算得到区域土地生态安全的综合指数及安全等级。其中指标安全阈值的确定是土地生态安全评价的一个关键问题，也是一个难点。安全阈值的确定不仅影响着评价结果，还能起到预警控制的作用，一旦某些指标接近安全阈值的警戒线，即应及时采取相应的土地资源管理制度、法律、经济等措施改善这些指标的状态。由于土地生态安全的评价标准具有相对性和发展性，不同时期或者不同国家和地区，其评价标准也会不同，这给土地生态安全评价指标安全闽值的确定带来困难。(2)土地承载力分析法目前常用的是传统的土地资源承载力分析方法和近年来兴起的生态足迹法凹引。传统的土地资源承载力分析方法是将区域土地资源所能持续供养的人口数量，即土地资源人口承载量与现实人口数量相比较，如果承载量大于现实人口数量则判定土地资源处于安全状态，反之则不安全。而近年来兴起的生态足迹分析法是把生产一定区域内的人口所消耗的所有资源和能源及吸收这些人口所生产的所有废弃物的量都相应的转化为一定的生物生产土地面积，比较土地生态系统所能提供的生态足迹即土地生态承载力和人类对生态足迹的需求．如果土地生态承载力大于人类对生态足迹的需求，则出现生态盈余，判定系统是安全的，如果土地生态承载力小于人类对生态足迹的需求，则出现生态赤字，判定系统是不安全的。生态足迹的方法从一个新的角度阐释了人类及其发展与资源环境的关系，其定量化程度高，可用较少的因素定量测算生态承载力状况，但因无法考虑生态承载力复杂因素间的作用，同时单纯以人类对自然资源的占有与利用角度分析系统的承载力水平，因而难免有些缺憾。(3)景观生态学方法景观生态学强调空间格局与生态过程以及生态功能之间的联系，景观结构、功能和变化是景观生态学关注的最基本的三个特征，景观生态学中的景观生态指数可以定量化描述这三方面特征，景观结构、功能与变化与土地资源利用的关系相当密切，土地资源的退化也必然会导致区域景观结构和功能的失调或退化，斑块一廊道一基质是景观的基本结构，土地利用单元也可以分为斑块、廊道和基质，其结构、功能、稳定性及抗干扰能力等直接影响到土地生态安全状态，因此，运用景观生态学中定量化的景观生态指数对土地生态安全状况进行评价也是一种值得探索的方法口4，矧。1．2．2山西省土地资源生态安全研究状况 万方数据山西省土地资源生态安全评价近几年来随着经济的快速发展，山西省对煤电铝等能源需求不断加大，再加上山西省自身生态脆弱性，致使该省土地资源问题较为严重，土地资源生态安全面临严峻考验。因此有必要对这里的土地资源生态安全作出系统的总体评价，以便认清土地生态系统的状况，并获得土地资源生态安全值，为山西省土地资源管理与决策提供科学依据，使土地自然、社会和经济复合系统协调发展，从而实现山西省自然、经济和社会的可持续发展目标。但是，有关该省土地资源生态安全的研究尚不多见，目前大多是关于土地利用变化、土地沙漠化与生态环境评价等课题的研究。(1)有关山西省土地利用变化的研究有：邹亚荣∞明等人以RS与GIS为技术支撑，分析了80年代末至sJ2000年山西省土地利用动态变化。崔振洋口71利用RS与GIS技术，对山西省1990年至2000年10年土地利用动态变化进行了分析。结果表明：山西省土地利用变化以城镇、果园变化最大；草地、耕地备城镇大量占用；建设用地面积的扩大主要受人口压力的影响。(2)有关山西省土地荒漠化的研究有：马义娟∞’3钔论述了晋西北土地退化的特点、成因和危害；并对山西省土地沙质荒漠化现状及发展趋势进行了详尽的论述，指出山西省的晋西北和大同地区是全国荒漠化监测与防治的重点地区之一，也是京津唐地区防风固沙、绿色生态屏障建设的重点地区之一。白日军、李双全H仉4妇在分析了山西省土地沙漠化的现状基础上，指出了土地沙漠化的危害，并提出了相应的防治土地沙漠化的对策。(3)有关生态环境评价方面的研究有：芦彩梅H21根据山西省生态环境特点，按照代表性、可操作性、层次性、主导因子原则，并通过专家咨询，建立了评价指标体系，利用双基点法对1997,--,2001年间生态环境综合质量的动态变化进行了系统评价。结果表明：山西省生态环境综合质量、社会经济条件、抗逆水平在1997"--2001年间呈现出渐好的态势，但自然条件、环境水平呈现出下降趋势。王言荣H31以山西省97个县域为研究对象，共取3大类12项指标，通过层次分析法计算出各指标的权重，采用模糊综合评判法对各县生态环境脆弱度进行计算和定量评价，并根据最大隶属度原则把97个县分别划分为强度脆弱、中度脆弱和轻度脆弱三种不同脆弱等级。结果表明，山西省生态环境脆弱形势十分严峻，有52个县属于强度脆弱，28个县属于中度脆弱，17个属于轻度脆弱。1．3研究方案1．3．1数据来源6 万方数据第一章绪论(1)统计资料：研究案例相关年份的统计资料(中国统计年鉴、中国城市统计年鉴、中国农村统计年鉴、山西省统计年鉴)、全国土地利用调查报告。(2)文献资料：各种书籍、学术刊物、报纸、论文、研究报告等。1．3．2研究内容(1)总结国内外生态安全研究的理论、技术和方法，为本文开展研究奠定基础。(2)对山西省的土地资源利用状况进行了分析，为生态安全评价提供背景资料。(3)以已有研究成果为指导，结合研究区域自身特点建立了包括土地资源自然、经济与社会三个子系统24个指标的生态安全评价指标体系；并详细介绍了用层次分析法确定指标权重的生态安全评价方法。(4)以2000～2005年为研究时间尺度，运用上述评价指标体系和方法对山西省进行土地资源生态安全综合动态评价。(5)以全省11个地市为评价单元，运用上述评价指标体系和方法对山西省进行土地资源生态安全空间差异综合评价，并进行评价结果分析。(6)在土地资源生态安全评价的基础上，结合山西省土地资源生态环境状况和社会经济的发展情况，以土地资源可持续利用为目标，提出合理建议。1．3．3技术路线7 万方数据山西省土地资源生态安全评价8 万方数据第二章山西省土地资源生态安全状况2．1研究区概况2．1．1自然条件概况山西省地处黄河中游，黄土高原东部，华北平原西侧，北界长城与内蒙古自治区接壤，西隔黄河与陕西省相望，南抵黄河与河南省为邻，东面倚太行山与河北、河南两省毗连。是连接东部沿海地区与西部内陆各省的桥梁地带。境域轮廓大致呈一由东北向西南的平行四边形，介于东经110。14．67～114。33．47，北纬34。34．87---40。43．47之间。南北长628虹，东西宽385hn，总面积1562．7×104hm2，约占全国总面积的1．63％。山西省境内地貌类型比较复杂，山地和丘陵面积辽阔，其中山地占40％，丘陵占40．3％，平原和台地面积较小，仅占19．7％。境内除中、南部的盆地和谷地地势较低外，海拔大都在1000m以上。东部太行山、西部吕梁山纵贯南北，中部由北而南分布有大同、忻州、太原、临汾、长治和运城等盆地。恒山、五台山、系舟山、太岳山和中条山散列期间。纵观全貌，省境中部为一雁行排列的断陷盆地，东西两侧为隆起的山地，整个地形明显地分成三个大的地貌区。山西属大陆性季风气候，跨温带、暖温带气候区。气候特征表现为：冬季寒冷干燥，夏季降水集中，春秋较为短促，时空温差悬殊。本省光能资源十分丰富，年总辐射量为115,、-143千卡／am2，日照时数多，气温昼夜温差大，光合生产潜力大，是我国光能资源高值区。全省气温(除山地外)南北差别悬殊，年均气温在3．7～13．8"C之间，由南向北递减。年降水量介于400"--650mm之间，年平均值约为530mm左右，降水70％左右降在6～9月，常发生春旱。全省100多条河流分属黄河和海河两大水系，属于黄河流域的面积占全省总面积的62％，属于海河流域的面积占全省总面积的38％；全省可采地下水资源约5．5亿m3，其中能满足灌溉用水地区仅1．23万km2，占全省总面积1l％，集中分布在各大盆地河流中下游两岸及山前凹地；能部分满足灌溉用水地区为1．73km2，占全省总面积的11％，多分布在运城、临汾、长治盆地，大同、太原盆地南半部以及各山间小盆地；而其余广大山区和黄土丘陵台源区，均为缺灌溉用水地区，可见水资源短缺十分严重。水资源的贫乏严重影响和制约着山西土地利用方式及利用效益。9 万方数据山西省土地资源生态安全评价山西省的土壤资源典型特征是黄土分布广泛，土壤侵蚀严重。黄土在本省分布辽阔，约85％的地表为黄士和黄土状物质所覆盖，其厚度由几米到几十米不等。因此，结构疏松，抗蚀力弱，雨后易形成地表径流而造成水土流失，土壤侵蚀十分严重。山西省矿产资源十分丰富，是中国典型的资源大省。全省已探明的矿产有120多种，其中燃料矿产、金属矿产32种，非金属矿产79中，液体矿产4种，占迄今为止世界上已知有用矿产资源140种的85％，已经探明储量的有53种。煤、铝土、珍珠岩、耐火粘土、铁矾土、镓和沸石储量居全国之手；镁盐储量名列第二；含钾盐储量居第三位；铁矿石储量居第四位。从矿产资源的总评价来看，煤炭是山西省最大的资源优势，其特点是分布广，全省100多个县、市中，有94各县市藏煤；储量大，全省煤炭储量占全国探明储量的28．2％；山西的煤种齐全；煤质优；煤层稳定，埋藏浅，易开采。第二大优势资源矿种是铝土矿，是我国四大铝土矿基地之一。2．1．2社会经济概况截止2005年，山西省辖太原、大同、阳泉、长治、晋城、朔州、晋中、运城、忻州、临汾、吕梁11个省辖市，下辖119个县(市)、区(含市辖城区)。山西省2005年末总人口为3355．2万人，人口自然增长率为6．02％，其中农业人口为2283．97万人，非农业人口为1010．46万人；城镇化水平为30．12％；2005年完成国民生产总值4179．5亿元，比2上年增长17．02％；人均GDP为12495元，比上年增长16．33％。2．2山西省土地资源利用状况2．2．1土地资源自然禀存状况(1)耕地利用状况(见图2—1)。山西省耕地面积从1995年到2000年耕地面积从364．51万hrrl2增加至434．19万hm2，平均每年增加13．94万hm2。从2000年到2005年耕地面积减少幅度很大，从434．19万hm2迅速减少至379．32万hm2，平均每年减少10．98万hm2。总之，从1995年至2005年10年间，耕地面积仅增加了14．81万hm2，平均每年增加1．41万hm2。从耕地质量看，2005年山西省耕地资源中水田仅为0．55万hm2，比重为0．14％。水浇地为108．31万hm，比重为28．55％。这突显出山西省农业对降水的巨大依赖性。25。以上陡坡耕地为24．18万hm2，比重为6．37％，这体现出水土流失的潜在威胁性。(2)土地后备资源禀存状况。土地后备资源开发是补充耕地、增加其他农用地和发展建设用地的重要途径，是缓解人口与土地矛盾紧张的重要措施。山西省土地10 万方数据第二章山西省土地资源生态安全状况后备资源总量较大，但宜耕面积相对较小，在全省适宜开发的土地后备资源中，大部分面积适宜发展林地，而宜耕面积仅占10．9％；(3)植被状况。山西省丘陵山区面积大，原本是我国北方农区草地面积较大的省份之一，现仅有牧草地面积658．1万hm2，仅占全省土地面积的4．21％。多年来重用轻养。过度放牧，滥垦乱伐，加之投入不足，管理不善，造成草地严重退化。山西省的林地资源主要分布在交通不便、经济贫困的边远山区，特别是吕梁山、太行山、管芩山、关帝山、太岳山、中条山、五台山等8大省直国营林区管理范围内，占到全省林地面积的75％。而全省广大山区丘陵仍是光山秃岭，黄土裸露，平川农田林网标准低，加之乱砍滥伐，森林资源不断受到破坏，造成水土流失。(4)水土流失。山西省广大丘陵山区，黄土层深厚，含沙量大，粘结力差，疏松多孔，易溶于水。在水力、重力和风力的影响侵蚀作用下，成为世界上水土流失最严重的地区之一。据统计，水土流失面积10．8万km2，占全省总面积的68．9％，占全省山区、丘陵区总面积的88％，几乎每个县均有水土流失的问题。全省平均侵蚀模数为3000t／km2，严重地区可达1～1．5万t，每年平均向黄河、海河输送泥沙4．56亿t，其中黄河流域输泥沙3．66亿t，占全省输泥沙量的80％。侵蚀最严重的是晋西黄土残垣沟壑区和黄土丘陵沟壑区，年输沙量达2．9亿t，占全省输入黄河泥沙量的79％；水土流失面积达3．4万km2，占该地区土地总面积的71％；年平均侵蚀模数5000t左右。(5)水资源禀存状况。山西省是一个严重缺水的省份。水资源贫乏，单位土地面积占有水平较低。截至2005年全省水资源总量84．12亿m3，单位面积水资源量为250m3，还不到全国人均水平的1／4。而水资源总量变化在山西省又是丰枯悬殊，年际变化较大；特别是山西省属典型的黄土高原地貌，干旱和半干旱地区占70％以上。历史上是个十年九旱和水土流失严重的地区，水资源先天不足。全省大部分地区的年降水量介于400，--600mm，而蒸发量却达到9001300mm。由于时空分布不均，全省每年65％一--80％的降水量集中在难以充分利用的7～9月分，工农业生产和人口集聚的腹部盆地水量只占全省的1／3。同时，由于水利基础设施不足，一些主要河流缺水控制工程，汛期拦蓄利用少，雨季集中储存少，致使大量地表水流失，水资源未能得到充分利用。2．2．21地资源的经济投入压力及产出状况(1)土地资源的经济投入压力。 万方数据山西省土地资源生态安全评价国民生产总值：从2000～2005年，山西省经济有长足的发展，国民经济持续、快速、健康发展，2005年全省共完成4179．5亿元，与2000年相比翻一番。人均GDP从2000年的5722元增加到2005年的12495元可见山西省的经济增长势头较为强劲。与此同时也可看出GDP的快速增长给土地带来了巨大的压力。土地农业化肥投入状况：化肥是重要的农业生产资料，它在提高农业生产水平的同时，也给农田带来了不可避免的污染。2005年山西省化肥施用实物量为362．38万吨，单位耕地面积施用化肥955．3kg，远高于国际公认的255kg／hm2警戒线。工业生产“三废”排放状况：由于山西省产业结构中重污染型企业比重大，管理水平有限，工业“三废”排放量逐年增多，主要表现为：水体污染状况日益严重。全省24条主要河流中已有85％的河段受到不同程度的污染，并且从地表向地下蔓延；固体废弃物排放量大，综合利用率低，2005年山西省工业固体废弃物产生量为11182．7万吨，单位面积排放量为390kg，除44．2％被综合利用外，大部分在厂矿附近、城市郊区被倾到或填埋，堆存总量以超过4亿吨。数量巨大的固体废弃物占用了大量的土地资源，给土地资源的生态安全造成很大压力。(2)土地资源经济产出状况农林牧渔生产状况：农林牧渔的产值和内部比例关系与土地资源的数量和质量有着直接的关系，如果单位面积产值高，表明区域土地的经济生产效能高。2000年山西省农林牧渔总产值为322．3亿元，单位土地面积产值为742．5元。2005年总产值为483．8亿元，单位面积产值为1275．4，是2000年的1．6倍，可见山西省土地资源的农业产出效能处于良好状态。煤炭开发状况：长期以来，山西省把开发优势煤炭资源作为山西省经济。工业发展的主动力、支柱产业，为山西省的经济发展做出了巨大贡献：同时作为能源基地的山西省，高强度、全方位的开发煤炭资源，也为全国经济和工业的发展提供了强大的、廉价的能源支撑。但是这种高强度的资源开采，忽视了合理的、持续的利用资源，带来了严重的自然生态破坏和环境的污染。2005年，由于矿产资源的开采造成的地表沉陷面积高达3000km2，采空区面积达5000km2，且每年以74km2的速度递增；煤矸石累计对存量已达10亿t，占地面积大200多km2，且每年新增约4000多万t。由此可见，煤炭资源的开采对土地生态安全构成较大威胁。2．2．3土地资源人口压力从1995年到2005年10年间，人口总量由3077．28万人上升到3355．21万人，净增人口277．93万人，平均每年增加人口27．80万人。人口自然增长率由10．48％12 万方数据第二章山西省土地资源生态安全状况逐渐下降到6．02％。虽然人口自然增长率逐年稳步下降，但每年的人口自然增长量仍然保持在25万人以上的水平上，这种低增长率、高增长量，说明山西省人口压力很大。这给山西省土地资源生态安全构成较大压力。具体表现为人口增长与土地生态承载力的不协调，特别是山西是以农业为主业的省份，农村人口占很大比重，2005年人均耕地为0．11公顷，这远低于全国平均水平。另外，国际上认为半干旱区人口承载力一般为20人／km2，2005年山西省为214．7人／km2，超过承载力的10倍。在当前人口骤增，土地资源锐减十分严重的状况下，庞大的人口基数与有限的土地资源矛盾尤为突出。2．2．4土地资源的社会人文响应(1)耕地有效灌溉面积是提高土地单产、改善土地生态功能有效措施之一。由于山西省地貌以山地和丘陵为主，平原和台地面积较小，仅占19．7％，这种先天条件决定了区域内大多数耕地得不到及时的灌溉，故农业水利设施的建设显得尤为重要。2000年山西省有效灌溉面积占耕地比重为21．6％，2005年增加到28．7％，表明从2000,---2005年间，农业基础设施的建设在不断加大，水土的协调性水平逐渐提高。(2)植树造林是改善土地资源生态环境的有效措施，鉴于山西省植被覆盖率低、土壤侵蚀模数大、水土流失严重植树造林成为改善区域土地生态环境的主要策略，2000年山西省造林面积达到40．5万hm2，2005年下降到14万hm2，2005年造林面积不及2000年的一半，这可能与林业部门的决策有失偏颇有关，应当引起重视。(3)山西省作为全国污染最为严重的省分之一，“三废”排放量大，控制率低已成为制约区域经济可持续发展的瓶颈问题，所以对土地资源生态安全构成的威胁是不能忽略的。从2005年看来，年内全省工业污染治理共完成投资额19．45亿元，占当年GDP比例为1．16％。这远低于全国平均水平。综上所述，山西省目前面临的土地资源生态安全问题主要有：植被覆盖率低、水土流失率高、旱灾频发率高、土地人口承载指数大、土地矿产资源开发强度大、土地污染率高、土地污染治理投资不足等。 万方数据山西省土地资源生态安全评价第三章土地资源生态安全评价的指标体系与方法3．1土地资源生态安全评价指标体系的构建3．1．1评价指标体系构建原则(1)可比性原则。设置评价指标体系时使其在一定时期内涵义、范围、方法等方面保持相对稳定，以便于保证资料的可比性，从而有利于研究系统的长期趋势和变化规律。另一方面，在处理指标与外部的联系时也应遵循可比性原则，根据评价目标和对象的特点，尽可能地采用通用指标，使同类指标地涵义、范围和计算方法保持统一，在总体上计算口径也应该保持一致，以提高指标地实用性和可比性。(2)可操作性原则。指标体系选择应尽量简单明了，应达成简易性和复杂性的统一，要充分考虑相应指标量化及获取数据的难易程度，并保证数据准确可靠，尽量利用现存数据、统计资料数据和己有规范标准。数据获取和指标量化，既保证全面反映耕地质量及其变动的各种内涵又利于推行。(3)非兼容性。所选择的指标之间要遵循非兼容性原则，既从多元统计分析的过程来看，评价指标的相关程度越小则分析结果的可信度越高。生态安全作为特殊的研究对象，影响其水平的各指标因素之间无时无刻不进行着物质和能量的交换和转移，指标间作到完全不相关是不可能的，但从相关性很大的几个因素中选择一个具备代表性的评价指标却是可以做到的。(4)普遍性原则与区域性原则。在选择评价指标时，要兼顾普遍性原则与区域性原则。为了达到普遍适用的目的，使不同区域在运用指标体系进行研究时具有可比性，在建立整个评价指标体系时，选择的评价指标覆盖面要广，可以适用于不同的区域。而另一方面，在具体到一个区域的应用中，又要因地制宜地从指标体系中选择适用的指标因子，做到适当的取舍，使其具有区域特色。这两个原则看起来似乎矛盾，但实际上是两个不同层次上所要遵循的原则，普遍性原则是对建立总的指标体系而言的，区域性原则则是针对某一特定区域运用而言的。两者的统一在于指标选择的主导性原则，即无论怎样具有区域特色，决定生态安全的主导因素基本上是一致的。(5)一致性原则和进化性原则。为了能实事求是地反映评价区域生态安全的程度和效果，较好地比较区域间的实际差异，评价工作要力求公平、公正，评价的标准和框架体系要保证主体上的一致性。但土地利用系统及其可持续问题的复杂性、空间上的分异性和时间上的动态性以及区域上地方性决定了不存在普适的、一成不14 万方数据第三章土地资源生态安全评价的指标体系与方法变的评价指标体系。人们对生态安全及其评价方法的认识尚处于起步阶段，同时也是不断发展的。因此，指标体系应适应形式发展需要，表现出开放性和进化性，吐故纳新，使其结构更趋于合理，指标更具有代表性。3．1．2评价指标体系的建立选取恰当的评价指标建立研究区土地资源生态安全评价体系是非常关键的一步。依据以上指标选取原则，参考相关研究H，19，22，3¨，并根据研究区的实际情况，结合专家意见完成指标的筛选，得到下列山西省土地生态安全评价指标体系：(1)目标层。以山西省土地资源生态安全综合指标作为总目标层(A)，综合表征区域土地生态安全的总体状态。(2)准则层。以影响土地资源生态安全的主要因素组成，包含系统层B和状态层C，系统层B是对土地资源生态安全目标的分解，分为土地资源自然生态安全系统(B。)、土地资源经济生态安全系统(B。)和土地资源社会生态安全系统(B。)三个子系统。状态层C是对系统层B的因素说明，包含土地自然资源数量(C。)、土地自然资源质量(C。)、土地经济投入压力(C。)、土地经济产出质量(C。)、土地人口承载指数(C。)与土地整治能力指数(C。)。(3)指标层。指标层D是指标体系中最基本的层面，由可以直接度量的指标构成，根据状态层中各因素的特征和含义来确定。本文选择取了24个指标层评价指标(DI～D。。)。山西省土地资源生态安全综合评价指标体系及层次结构见表3—1：3．1．3评价指标具体说明(1)土地资源自然生态安全系统①土地自然资源数量人均耕地：耕地资源对于区域粮食安全有着重要的作用，一个区域的人均耕地也反映了区域人口对耕地资源的压力。单位为hm2／人。该指标值越大，表明土地生态环境质量越好，即越大越安全。 万方数据山西省土地资源生态安全评价表3-1山西省土地资源生态安全评价指标体系Table3-1ShanxiProvinceecologicalsecurityevaluationindexsystem人均林地面积：林地是土地利用的一种重要形式，在土地生态系统中占有十分重要的地位。单位为hm2／人。该指标值越大，表明人口对区域土地资源的压力也越小，及越大越安全。人均土地后备资源率：以未利用地面积占土地总面积的比重来表示，计量单位为％。未利用地是潜在的土地资源，是农业发展的后备资源，但开发利用上有一定难度，是区域农业进一步发展可利用的储备资源。该指标值越大，土地生态安全状态越好。单位土地面积水资源量：水资源的丰缺直接关系到区域农业的可持续发展，维持土地的生态功能关键的链条，计量单位为m3／hm2。该指标值越大，土地生态安全状态越好。②土地自然资源质量16 万方数据第三章土地资源生态安全评价的指标体系与方法水土流失率：是指区域内水土流失面积占整个土地总面积的比重，计量单位为％。水土流失严重制约着区域农业生产以及人们的生存条件，因此，本文选择水土流失面积比这一指标从宏观上反映土地资源退化的程度，以表征土地资源的质量。该指标值越大，表明区域土地资源的质量越差，即越大越不安全。土壤侵蚀模数：单位国土面积上每年的土壤侵蚀量，计量单位为t／km2．a。土壤侵蚀是土壤退化的根本原因，也是导致生态环境恶化的严重问题，土壤因子不同，对外界的风蚀、水蚀抵抗能力也不同，土壤侵蚀模数从强度上表现了水土流失的轻重，也反映了土壤质地和结构情况，反映了土地的质量。该指标值越大，表明区域土地资源的质量越差，即越大越不安全。25。以上陡坡耕地的百分比：是指坡度在25。以上的耕地占总耕地面积的比例，计量单位为％。人类不合理的陡坡开垦会加速地表的侵蚀过程，必然威胁土地资源的生态安全状态，因此本文选择25。以上坡耕地比重这一指标，从土地利用结构的角度表征土地资源的生态安全的状态。该指标值越大，表明土壤侵蚀的风险越大，即越大越不安全。旱灾成灾率：是指旱灾成灾面积占旱灾受灾面积的比重，用以表征自然灾害对区域土地资源所带来的压力，计量单位％。该指标值越大，表明区域土地资源的环境压力越大，即越大越不安全。(2)土地资源经济生态安全系统①土地经济投入数量人均6DP：是表示区域经济实力高低的一个重要指标，计量单位元／人。表征社会总体经济发展对土地资源的压力，该指标值越大，土地生态安全状态越好。单位耕地面积化肥负荷：是以化肥年施用总量除以耕地总面积，计量单位为kg／hm2。可反映区域内由于施用化肥对农作物、土壤结构、地表和地下水源所产生的直接或潜在的危害程度。该指标值越大，表明区域土地资源的环境压力也就越大，即越大越不安全。单位土地面积工业废水、废气排放量：是表征土地资源受污染程度的关键因子，计量单位为t／hm2。该指标值越小，表明区域土地资源受污染的程度越低，即越大越不安全。②土地经济产出质量单位耕地面积粮食产量：是指区域内单位耕地面积上能产出的粮食量，计量单位为kg／hm2。耕地粮食的产量同土壤的质量、结构、养分状况，土壤厚度、水分条17 万方数据山西省土地资源生态安全评价件以及耕作方式、管理方式等密切相关，因此本文选择耕地粮食单产作为表征土地资源质量的指标。该指标越大，表明区域土地资源的质量越好，即越大越安全。单位土地面积农业总产值：是单位土地面积农林牧渔的产值，表征土地产出效益的指标，计量单位为104元／hm2。单位土地面积原煤总产量：该指标值的大小可间接反映土地生态安全的状况，如露天煤矿的开采土地面积、储存煤炭所需的土地面积，除此之外，大量原煤的开采会破坏周围植被、地下水构造层，污染地表水，本文结合山西省作为煤炭大省的特征，选取单位土地面积原煤总产量来表征土地资源的生态安全状况，计量单位为t／hm2。该指标值越小，对土地资源的生态环境压力越小，即越小越安全。农民人均纯收入：农民人均纯收入的高低可以直接、有效地反映土地的产出能力，计量单位为元／人。(3)土地资源社会生态安全系统①土地人口承载指数人口密度：以单位土地面积上承载的人口数量表示，计量单位为人／hm2。人口自然增长率：是以年内净增人口数占年初人口的比重来表示。计量单位为％。城镇化水平：以城镇人口占区域总人口比重来表示，计量单位为％。农村人口外出务工率：是以长时间在外从事其他劳动的农村人口占区域农村人口总数的比重，计量单位为％。②土地整治能力指数水土协调度：表征水土协调的程度，是指能够保证灌溉的耕地面积占总耕地面积的比例，计量单位为％。干早缺水是威胁山西省种植业发展的重要因素，而人们通过兴建水利设施，推行节水灌溉技术，可以提高有效灌溉比例，这类投入可以改善耕地的生产条件，提高耕地的产出水平，从而减轻耕地资源面临的压力。即该指标值越大，土地生态安全状态越好。工业“三废"治理率：以工业废水、废气、废渣的治理率表示，计量单位为％。该指标值越小，土地生态安全状态越好。环保治理投资占GDP匕E例：是指包括循环经济示范工程、流域综合治理工程、生态环境保护与整治工程、污染防治工程等方面投资占GDP的比例，计量单位为％。这类投入可以改善水土流失等自然灾害对土地资源的压力。该指标值越大，土地生态安全状态越好。 万方数据第三章土地资源生态安全评价的指标体系与方法第三产业占GDP的比重：第一、二产业主要生产实物产品，第三产业主要生产服务产品。第三产业占国民经济比重的提高，可以有效缓解第一产业对土地资源的压力，计量单位为％o该指标值越大，土地资源生态安全状况越好。3．2土地资源生态安全评价标准值的确定生态安全评价指标标准值的确定是一项非常具有探索性的工作，本文在查阅有关资料的基础上，参考有关研究成果，咨询专家，以尽最大限度保证评价阈值的准确度和应用性。本文的评价标准值主要来依据以下原则确定各项指标的标准值：(1)国际和国家规定的标准①国际标准指国际公认值如人均耕地、单位耕地化肥施用量、人口密度、人口自然增长率、城镇化水平和环保治理投资占GDPLP：,重等指标。②国家标准n们指国家己发布的环境质量标准。凡已有国家标准或行业标准的指标，尽量采用规定的阐值，如国家己发布的污染物排放标准如大气污染物排放标准(GB4915"-"1996)、污水综合排放标准(GB8978-～1996)以及大气污染物综合排放标准(GBl6297，一--1996)等。(2)科学研究己判定的生态效应通过当地或相似条件下科学研究己判定的保障生态安全的绿化率要求、污染物在生物体内的最高允许量、特别敏感生物的环境质量要求等，均可作为评价的标准或参考标准应用H5|。例如山西省最主要的土地生态安全问题之一是水土流失，而土壤侵蚀量是表征水土流失的重要指标，应将其控制在允许范围以内，即不超过土壤允许侵蚀量。土壤允许侵蚀量是指在侵蚀速率和成土速率基本平衡情况下的土壤侵蚀量，目前各国、各地区确定的允许侵蚀量也不同，已有科学研究表明黄土高原土壤允许侵蚀量为1000t／(km2．a)H6|，因此我们采用该值作为土壤侵蚀模数这一指标的闽值。(3)背景和本底标准对那些目前既无相关国家标准或行业标准，也没有相关科学研究证明具有生态学意义阐值的指标，从研究区土地资源自身的特点出发，根据各项指标的特性和水平，即该指标在区域变化范围内的最大值、最小值、平均值、均方差以及全市、全省和全国的平均水平等，综合归纳确定本研究区域生态安全评价指标的阈值。如单位耕地粮食产量、单位土地农业总产值、单位土地原煤产量和水土协调度等。19 万方数据山西省土地资源生态安全评价(4)本文将生态安全指标分为正向指标和逆向指标，正向指标值越大越安全的指标，如人均耕地、人均林地等，所以该类指标的标准值为安全的下限，低于该值则不安全：逆向指标值越小越安全的指标，如水土流失率、单位耕地面积化肥负荷等，所以该类指标的标准值为允许值的上限，高于该值则不安全。依据以上原则，最终确定山西省土地资源生态安全评价标准值(见表3-2)。表3-2土地资源生态安全评价标准值及来源Table3-2ThethresholdofthelandresortI'CesecologicalsecurityevaluationD。。：水土协调度(％)正向42．322005年全国平均值D。：第三产业占GDP的比重(％)正向39．862005年全国平均值D。。：工业“三废”治理率正向80．002005年全国平均值D24：环保支出占GDP的比例(％)正向3．00国际公认值3．3土地资源生态安全评价方法3．3．1指标的无量纲化模型无量纲化，也叫数据的标准化、规格化，它是通过简单的数学变换各指标来消除指标量纲影响的方法n71。生态安全评价指标复杂多样，涉及范围广，既有定量指 万方数据第三章土地资源生态安全评价的指标体系与方法标，又有定性指标，为了使各种不同含义的指标统一起来，表征生态安全水平，需要将各类指标无量纲化，统一化成以百分比为单位的指标值。本文采用以下指标无量纲化模型计算各评价指标的安全指数：设x；(i=l，2，⋯，n)为第i个指标的实际值，S。(i=l，2，⋯，n)为评价指标的标准值，P；为该评价指标的安全指数，具体确定过程为：(1)对于正向指标：当Xi≥S。时，Pi_1；当X；S；时，P；=S；／x；*100。(3．2)3．3．2指标权重的确定采用多指标综合评估模型，必须科学、客观的确定各指标的权重。指标权重确定方法有主观法和客观法两大类。主观分析法是由评估者根据对各个指标的主观重视程度而赋予权重的一种方法，主要有特尔斐法(Delphi)、循环评分法、二项系数法、层次分析法(AHP)、经验估算法、意义推求法等。客观分析法是根据指标自身的作用和影响来确定权重的方法，主要包括熵值法、因子分析法、聚类分析法、主成分分析法等多元分析方法。各种方法都有优缺点，在具体使用时应根据评估的对象和评估的目的、以及指标的多少进行选择使用。考虑到区域土地生态安全评价的多目标性、高阶性等特点，为建立一个较为科学、稳定的指标权重体系，本研究中采用层次分析法(AHP)确定不同层次的各评价因子及指标的权重。层次分析法(analytichierarchyprocess，简称AHP)是美国运筹学家T．L．Satty于20世纪70年代提出的一种定量和定性相结合的决策分析方法。它的本质是一种决策思维模式，把复杂的问题进行分组和归类形成有序的层次结构，使之条理化。然后根据对客观现实的分析和判断就每一层次元素的相对重要性给予定量表示，最后利用一定数学方法确定每一层次中所有元素相对重要性的权值。这种方法具有以下特点：一是思路简单，决策者能够对复杂问题产生数学化、系统化的认识，不需要高深的数学知识，容易接受；二是在决策的过程中定量和定性分析能够进行有机结合，在定量数据较少时也能够清楚分析问题的本质、内在间的相互联系等；三是能够进行多目标、多层次的复杂问题的系统分析和判断。层次分析法确定权重大体可以分为5个基本步骤：2l 万方数据山西省土地资源生态安全评价(1)构建指标体系的层次结构模型应用层次分析法首先要弄清问题的范围、所包含的因素，各因素之间的关系等，从复杂众多的因素在中筛选最重要的关键性评判指标，并根据它们之间的制约关系构成多层次指标体系，按层次建立层次结构模型。对于决策问题，可以按照最高层(目标层)，中间层(系统层、状态层)，最低层(指标层)的形式排列起来，形成清晰的层次结构图。在山西省土地资源生态安全评价指标体系(见表3一1)中共分四个层次，第一层为目标层A，即山西省土地资源生态安全综合指标；第二层为系统层B，包括土地资源自然生态安全系统(B。)、土地资源经济生态安全系统(B：)和土地资源社会生态安全系统(B。)三个子系统；第三层为状态层C，即对系统层B的因素说明：第四层为指标层D，即状态层包含的各项具体的评价指标。(2)构建两两判断矩阵这一步骤是AHP决策分析方法的一个关键步骤。判断矩阵表示针对上一层中的某元素而言，评定该层次中各有关元素相对重要性的状况。通常用1-9L卜,率标度法将相对重要性的判断数量化，具体说明见表3—4．判断矩阵的值由专家根据自己的综合判断结果给出。表3-3判断矩阵卜9标度与含义Table3—3themeasurementandmeaningsofthejudgmentsmatrix标度含义说明两指标同等重要两指标对于某个性质具有相同贡献一个指标比另一个指标稍微重要以经验判断，一个指标稍重于另一个指标一个指标子另一个指标较强重要以经验判断，一个指标稍强于另一个指标一个指标比另一个指标强烈重要一个指标强烈偏重，显出主导地位一个指标比另一个指标绝对重要一个指标绝对重要于另一个指标两相邻判断的中间值需要有两判断的折中若指标i和j比较得判断bⅢ则指标j和i比较即b。。=l／b，．(3)进行层次单排序值的计算层次单排序的目的是对于上层次中的某元素而言，确定本层次与之有联系的各元素重要性次序的权重值。是本层次所有元素对上一层次某元素而言的重要性排序的基础。层次单排序的任务可以归结为计算判断矩阵的特征根和特征向量问题，判断矩阵的权数可以通过BW--五maxW，求出正规化特征向量而得到，式中力max为B的最大特征根，W为对应于旯max的正规化特征向量，W的分向量w；就是对应元素单排序的权重值。。35，9¨馓 万方数据第三章土地资源生态安全评价的指标体系与方法在AHP决策分析法中，判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量的计算，并不需要追求太高的精度H8|。因此常用方根法和和积法两种近似算法来求解。本文采用方根法进行计算，具体包含以下步骤：①计算判断矩阵每一行元素的乘积Mi=兀b{『(i=1，2，⋯n)(3．3)②计算M；的n次方根形：√M，(i：1，2，⋯，n)(3．4)③将向量∥=[彤，％，⋯，％]1归一化吩殛万／扛I(i=1，2，⋯，n)(3．5)则形=[彤，％，⋯，％]1即为所求的特征向量④计算最大特征根2ma)【：争丝堕(3．6)智nw,式(3．6)中(AW)；为向量(AW)的第i个分量。(4)一致性检验通过上面的分析，当判断矩阵B具有完全一致性时，允max=n。实际上，由于人们认识上的多样性，一般来说专家构建的判断矩阵不可能满足完全一致性条件。为了检验判断矩阵的一致性，需要计算它的一致性指标a：鱼二!以一1(3．7)在式(3．7)中，CI=0时，判断矩阵具有完全一致性：CI的值越大，判断矩阵的一致性越差。将CI的值与同阶的平均随机一致性指标RI进行比较，见表3—5，其比值称为判断矩阵的随机一致性比例，记为CR。当CR：CI