李 衍,李巧云,關(guān) 欣

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128）

生態(tài)安全評價(jià)是生態(tài)安全研究中的重要內(nèi)容，其能夠?qū)⒊橄笊鷳B(tài)系統(tǒng)的安全狀況直觀、量化的表現(xiàn)出來，為生態(tài)環(huán)境的管理和決策提供科學(xué)的依據(jù)；土地資源作為與人類社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)的自然資源，其所反饋的生態(tài)問題，如水土流失，土地荒漠化等，無一不對人類的生存有著重要且直接的影響；確保土地資源的生態(tài)安全對于區(qū)域乃至國家的發(fā)展意義重大。目前我國學(xué)者在國內(nèi)的相關(guān)研究中做了大量的工作[8-15]；但在土地生態(tài)安全評價(jià)的研究中，概念體系的建立以及評價(jià)方法仍處于探討階段，尚沒有統(tǒng)一、完善的評價(jià)指標(biāo)體系與評價(jià)方法。本項(xiàng)研究旨在對極差分析法以及綜合指數(shù)法在區(qū)域尺度上的土地生態(tài)安全評價(jià)進(jìn)行對比分析，以探討不同方法間的異同與其適用性。

1 研究區(qū)域概況

貴州省位于中國西南的東南部,地處云貴高原，介于東經(jīng)103°36′～109°35′、北緯 24°37′～29°13′之間，總面積為17.6萬km2，占全國國土面積的1.8%。境內(nèi)地勢西高東低，山川縱橫、地形破碎，自中部向北、南、東三面傾斜，最高點(diǎn)海拔2 900.6 m，最低點(diǎn)海拔147.8 m，平均海拔1 100 m左右。地貌景觀大體上可分為高原山地、丘陵和盆地三種基本類型，山地和丘陵面積占92.5%；其中喀斯特地貌面積約有10.92萬km2，占土地總面積的61.9%。貴州耕地整體質(zhì)量偏差，水土流失嚴(yán)重，占土地總面積的41.54%。

貴州下轄9個(gè)市(州、地)、88個(gè)縣(市、區(qū)、特區(qū))，2011年末常住總?cè)丝? 469萬人，城鎮(zhèn)化率為29.11%，低于全國平均水平(45.68%)；人口密度為197人/km2，高于全國水平(138人/km2)；GDP由1996年的719.83億元增至2011年的5 701.84億元，屬于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。

2 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

土地資源與人類社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)，是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)境要素、重要的子系統(tǒng)。 土地生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的人—地耦合系統(tǒng)，土地生態(tài)系統(tǒng)不僅具有重要的自然意義，也有著重要的社會、經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵。因此，為了能夠全面的對土地生態(tài)系統(tǒng)安全進(jìn)行評價(jià)，不僅需要考慮自然因素，還要將與其相關(guān)的人類社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)納入考量。人類活動(dòng)與土地生態(tài)系統(tǒng)有著復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，要使評價(jià)具有科學(xué)性、可行性，就必須構(gòu)建一個(gè)合理、可行的評價(jià)框架模型。目前國內(nèi)外學(xué)者普遍接受的評價(jià)體系有兩種，分別為壓力—狀態(tài)—響應(yīng)概念框架模型（pressure-stateresponse,P-S-R）,以及自然—經(jīng)濟(jì)—社會概念框架模型。此兩種評價(jià)體系較為常見，但同時(shí)還有許多以這兩種概念框架模型為基礎(chǔ)的其他評價(jià)體系，此外，還有部分研究中根據(jù)研究對象自身的特殊性來構(gòu)建評價(jià)體系的概念框架模型。

該項(xiàng)研究中以自然—經(jīng)濟(jì)—社會概念框架來構(gòu)建貴州省土地生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，據(jù)此概念所構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)體系包括土地自然生態(tài)安全、土地經(jīng)濟(jì)安全以及土地社會安全三個(gè)方面，能夠較為可觀的反應(yīng)區(qū)域生態(tài)安全的狀態(tài)和問題。

2.1 評價(jià)指標(biāo)的選取

在評價(jià)指標(biāo)的選取上，國內(nèi)針對土地生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)尚未有明確、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)安全評價(jià)涉及到自然、經(jīng)濟(jì)和社會方面，因此，在指標(biāo)選取的確定上有著相當(dāng)程度上的復(fù)雜性，是一項(xiàng)科學(xué)性要求很強(qiáng)的工作。在遵循指標(biāo)選取的客觀性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、代表性、可比性以及可獲得性等普遍原則的基礎(chǔ)上，還需要針對性的將研究區(qū)域的主要土地特征及其生態(tài)問題、人類活動(dòng)的影響及變化以及評價(jià)區(qū)域的土地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢等方面納入考量。同時(shí)，為了突出研究對象的基本特征，減少計(jì)算量，還要在兼顧全面性的情況下選取盡可能少的指標(biāo)。

結(jié)合貴州自身特點(diǎn)和國內(nèi)外相關(guān)研究成果，自上而下逐層分析，從自然、經(jīng)濟(jì)、社會方面選取構(gòu)建貴州省生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系的評價(jià)指標(biāo)，第一層為目標(biāo)層，即貴州省土地生態(tài)安全指數(shù)，用A表示；第二層為基準(zhǔn)層，用B表示，此一層次分為“土地自然生態(tài)安全指數(shù)”、“土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全指數(shù)”以及“土地社會生態(tài)安全指數(shù)”三個(gè)指標(biāo)，分別用B 1、B 2和B3來表示，這二層的指標(biāo)數(shù)值越大，表明當(dāng)前土地生態(tài)安全越友好。

貴州省地處我國西南地區(qū)，區(qū)域自然條件復(fù)雜多變，喀斯特地貌面積廣大且類型齊全，水資源豐富，氣候濕潤降水較多，水土流失以及土地石漠化問題嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境較為敏感。因此，結(jié)合調(diào)查資料，在自然生態(tài)安全方面選取人均耕地、人均水資源占有量、森林覆蓋率、土地石漠化比重以及地面水質(zhì)五個(gè)方面作為評價(jià)指標(biāo)。在社會生態(tài)安全方面，由于貴州省在我國眾多省份中經(jīng)濟(jì)水平落后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后，人口密度較大，同時(shí)貧困人口所占比重也較大，因而選取人口密度、人口自然增長率、城鎮(zhèn)化水平以及農(nóng)業(yè)人口比重這四個(gè)因素。近年來貴州經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速較大，地區(qū)生產(chǎn)總值增長速率在全國排位靠前，科技水平的提高在一定程度上減輕了人類活動(dòng)對土地生態(tài)安全的影響，但高速的發(fā)展也導(dǎo)致了人地矛盾的日益突出。在指標(biāo)的選取上，經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全這一項(xiàng)中擇取人均GDP、化肥負(fù)荷、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、第三產(chǎn)業(yè)比重這四個(gè)數(shù)據(jù)易獲取，同時(shí)又能突出經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)水平發(fā)展的代表性指標(biāo)。第三層次的指標(biāo)層中共有13個(gè)指標(biāo)，用C表示，分別表示為C11、C12、C13、C14、C15、C21、C22、C23、C24、C31、C32、C33、C 34表示。在這些評價(jià)指標(biāo)當(dāng)中，有的指標(biāo)的值越大，對土地生態(tài)系統(tǒng)的壓力就越大，有的則反之。因此，可將指標(biāo)分為正趨向指標(biāo)與負(fù)趨向指標(biāo)。

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的確定方法通常可以分為主觀賦權(quán)重法和客觀賦權(quán)重法。主觀賦權(quán)重法中常用的有特爾菲法（Delphi）、層次分析法（The analy tic hierarchy p rocess，AHP）等，在指標(biāo)權(quán)重確定中應(yīng)用較為廣泛?？陀^賦權(quán)重法在近年來的研究中也逐步受到重視，具體如熵權(quán)法。通過客觀賦權(quán)重法能夠克服主觀賦權(quán)重法中所確定的權(quán)重的不確定性，因而也有研究中通過將熵權(quán)法與層次分析法相結(jié)合，已達(dá)到取長補(bǔ)短，優(yōu)化權(quán)重值的做法。

該項(xiàng)研究采取層次分析法來確定指標(biāo)權(quán)重。通過比較每一層對上一層的影響，將同層因素兩兩比較，全部比較的結(jié)果構(gòu)成比較矩陣。計(jì)算比較矩陣的最大特征根及其所對應(yīng)的特征向量，并通過計(jì)算一致性比例CR來對比矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

CR=CI/RI

CI=(R-N)/(N-1)

其中，CR為計(jì)算一致性比例；C I為一致性指標(biāo)；RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；R為判斷矩陣的最大特征根；N為比較判斷方陣的階數(shù)。通過層次分析得到各指標(biāo)權(quán)重值如表1所示。

表1 指標(biāo)權(quán)重表Table 1 The factor weight

3 土地生態(tài)安全評價(jià)

3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

該項(xiàng)研究以市域?yàn)榛驹u價(jià)單元，在對指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算之前，首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（表3）。在所選取的13個(gè)指標(biāo)中，人均耕地、人均水資源占有量、森林覆蓋率、地面水質(zhì)、人均GDP、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、第三產(chǎn)業(yè)比重、城鎮(zhèn)化水平為正趨向指標(biāo)；人口密度、人口自然增長率、農(nóng)業(yè)人口比重、土地石漠化比重、化肥負(fù)荷為負(fù)趨向指標(biāo)。根據(jù)指標(biāo)的趨向性不同，正負(fù)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式分別為：

Cij=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)

Cij=(Ximax-Xij)/(Ximax-Ximin)

式中Cij為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，Ximax為同類指標(biāo)最大值，Ximin為同類指標(biāo)最小值，Xij為指標(biāo)原始數(shù)值。

3.2 綜合安全指數(shù)計(jì)算

該項(xiàng)研究所采用的評價(jià)方法為綜合指數(shù)法，此方法中土地生態(tài)安全評價(jià)綜合指數(shù)的計(jì)算公式為：

式中E為綜合指數(shù)，Wi為第i項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，Ci為第i項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

依據(jù)計(jì)算所得綜合安全指數(shù)，并參考相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)置土地生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)綜合評判等級表，在0～1范圍內(nèi)以均等間距設(shè)置5個(gè)安全等級（表2）。這5個(gè)等級分別由高至低代表了各指標(biāo)因素現(xiàn)狀對評價(jià)區(qū)域土地生態(tài)安全的破壞程度，由破壞較小到破壞嚴(yán)重。隨著評價(jià)指標(biāo)因素對區(qū)域土地生態(tài)安全現(xiàn)狀的破壞加重，等級隨之降低。

表2 貴州省土地生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)綜合評判等級表Table 2 The comprehensive appraisal grades of land ecological security standard in Guizhou Province

表3 貴州省9個(gè)地區(qū)土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全指數(shù)Table 3 The individual factor security index of land ecological security of 9 prefectures in Guizhou Province

4 結(jié)果與分析

根據(jù)最終計(jì)算所得到的結(jié)果（表4），貴州省超過一半的5個(gè)地區(qū)安全等級為第3等，分別為貴陽、遵義、銅仁、黔西南、黔南；等級最高的地區(qū)為黔東南，其安全等級為第2等；等級最低的3個(gè)地區(qū)為六盤水、安順和畢節(jié)，其等級為第4等。

總體來說，貴州省土地生態(tài)安全形勢較為嚴(yán)峻，透過圖1可以看出，貴州各地區(qū)主要的土地生態(tài)安全壓力來自于社會經(jīng)濟(jì)方面，但同時(shí)自然條件形勢也不容樂觀。安全等級最高的黔東南自然資源狀況較好，但社會經(jīng)濟(jì)安全水平較差。雖然目前安全等級較高，但如不做好合理的規(guī)劃，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展土地生態(tài)安全的水平終究也會逐步下滑。安全的等級居中的5個(gè)地區(qū)中，銅仁、黔西南以及黔南與黔東南狀況較為相似；貴陽與遵義雖然自然資源狀況不容樂觀，但在社會經(jīng)濟(jì)狀況的影響下仍能將土地生態(tài)安全狀況維持在平均水準(zhǔn)左右，如何結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展合理展開對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)，對提升當(dāng)?shù)氐耐恋厣鷳B(tài)安全水平顯得尤為重要。而等級最低3個(gè)地區(qū)均處于貴州省西部，區(qū)域自然條件不理想，同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，落后的社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加劇了當(dāng)?shù)赝恋厣鷳B(tài)安全狀況的下滑，其中綜合安全指數(shù)最低的畢節(jié)的指數(shù)分值已經(jīng)相當(dāng)接近最低的等級第5等。傳統(tǒng)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式在此區(qū)域有著重大的缺陷，要在發(fā)展中保證土地生態(tài)安全，只能尋求新的技術(shù)方法和新的發(fā)展模式。

表4 貴州省各地區(qū)土地生態(tài)安全等級表Table 4 The land ecological security grades of the prefectures inGuizhou Province

圖1 貴州省各地區(qū)土地生態(tài)安全評價(jià)統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 The comprehensive evaluation chart of land ecological security of the prefectures in Guizhou Province

5 討 論

貴州所處生態(tài)環(huán)境較為特殊，具有一定的敏感性與脆弱性；同時(shí)破碎的山地丘陵地表環(huán)境也對當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展起著一定的桎梏影響；同比而言，在此區(qū)域人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響無疑要大上許多。如何尋求社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與維持生態(tài)環(huán)境之間的平衡是可持續(xù)發(fā)展的重要課題。一味的加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的投入或許能在一段時(shí)間內(nèi)對地區(qū)生態(tài)安全有一定的維持與恢復(fù)作用，但因此而拖下了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展只會讓一切回到原點(diǎn)。社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)力、生產(chǎn)技術(shù)水平的提升在一定程度上對生態(tài)安全的維持也起著積極的作用。

土地生態(tài)安全的評價(jià)是為了讓人更清晰的觀察是什么影響著土地的生態(tài)安全，以期為規(guī)劃的開展及政策的制定提供直觀的、科學(xué)的參考。土地生態(tài)安全評價(jià)要做的工作還有很多，首先，既要進(jìn)行當(dāng)前安全現(xiàn)狀的靜態(tài)研究，也要對長期的變化的原因以及發(fā)展趨勢進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究；其次，針對土地生態(tài)安全的評價(jià)所涉及的內(nèi)容多、地域范圍廣，運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)無疑能更科學(xué)、更準(zhǔn)確、更快速地開展評價(jià)；最后，對基礎(chǔ)理論的發(fā)展尤為重要，與基礎(chǔ)理論相結(jié)合，使土地生態(tài)安全的評價(jià)變得更為準(zhǔn)確、更具實(shí)際運(yùn)用價(jià)值與意義。

[1] 石 山．樹立生態(tài)安全新思想[J]．生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，1998，6(4)：1-3．

[2] 劉 紅，王 慧，張興衛(wèi)．生態(tài)安全評價(jià)研究述評[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2006，25(1)：74—78．

[3] Costanza, Nrton B G, Haskell BD．Ecosystem health： New goal for environment management[M]．Washington DC：Island Press．1992．

[4] Norton S B，Rod jer D J，Genile J H, et al．A fram ew ork for ecological risk assessment at the EPA[J]．Environment of Tarical Chem istry,1992，（11）：1663-1672．

[5] Dobson A D，B radshaw A D，Bakera J M．Hopes fo r the fu tu re：Resto ration eco logy and conservation biology[J]．Science, 1997，277：515-524．

[6] 謝花林，李 波，王傳勝，等．西部地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(11)：3028，3036．

[7] 劉 明，劉 淳，王克林．洞庭湖流域生態(tài)安全狀態(tài)變化及其驅(qū)動(dòng)力分析[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2007，26(8)：1271，1276．

[8] 郭中偉．建設(shè)國家生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)與維護(hù)體系——面對嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)的對策[J]．科技導(dǎo)報(bào)，2001，（1）：54，56．

[9] 肖篤寧，陳文波．論生態(tài)安全的基本概念和研究內(nèi)容．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13(3)：354，358．

[10]陳國階．論生態(tài)安全[J]．重慶環(huán)境科學(xué)，2002，24(3)：1-3．

[11]崔勝輝，洪華生，黃云風(fēng)，等．生態(tài)安全研究進(jìn)展[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(4)：861，868．

[12]高長波，陳新庚，韋朝海，等．廣東省生態(tài)安全狀態(tài)及趨勢定量評價(jià)[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26(7)：2191，2196．

[14]昊 迪，段昌群，楊 良．生態(tài)安全與國家安全[J]．城市環(huán)境與城市生態(tài)，2003，16(6)：40-42．

[15]尹曉波．中國可持續(xù)發(fā)展生態(tài)安全面臨的挑戰(zhàn)及對策[J]．計(jì)劃與市場探索，2003，(2)：24，26．

[16]楊存建，陳靜安，白 忠，等．利用遙感和GIS進(jìn)行四川省生態(tài)安全評價(jià)研究[J]．電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，38(5)：700—705．

[17]張小虎，雷國平，袁 磊，等．黑龍江省土地生態(tài)安全評價(jià)．中國人口·資源與環(huán)境，2009，19(1)：88-93．

[18]金 磊．新世紀(jì)全球更矚目：生態(tài)安全與減災(zāi)[J]．勞動(dòng)安全與健康，200l，(9)：12，14．

[19]高吉喜，張向暉，姜 昀，等．流域生態(tài)安全評價(jià)關(guān)鍵問題研究[J]．科學(xué)通報(bào)，2007，52(增刊II)：216-224．

[20]左 偉，周慧珍，王 橋．區(qū)域生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系選取的概念框架研究．土壤，2003，(1)：2-7．