劉則方，張安明，郭棟梁

(西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶400715)

三峽庫(kù)區(qū)山多坡陡，地質(zhì)地貌復(fù)雜，土層瘠薄，水土保持能力極差，生態(tài)環(huán)境先天脆弱[1].目前，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)屏障區(qū)水土保持治理項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)，針對(duì)農(nóng)村地區(qū)，修建排水溝、沉砂池，實(shí)現(xiàn)坡地改梯田等成為農(nóng)村土地整理項(xiàng)目的重點(diǎn)，既能保證經(jīng)濟(jì)行為的合理性，也能建立和諧統(tǒng)一的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng).

重慶市黔江區(qū)作為三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)之一，肩負(fù)著緩解人地矛盾、保障糧食安全、實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要職責(zé).為了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)民生活水平，特在黔江區(qū)水田鄉(xiāng)大塘村、石郞村、水田村實(shí)施土地整理項(xiàng)目.本文對(duì)該項(xiàng)目區(qū)土地整理前后的生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)在于生態(tài)環(huán)境的改善程度，評(píng)估項(xiàng)目開展的生態(tài)環(huán)境效益.

1 土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)的物元模型

利用物元模型對(duì)土地整理進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究近年來(lái)發(fā)展的較成熟，其科學(xué)性和合理性與模糊綜合評(píng)價(jià)法相比較，也得到驗(yàn)證，且物元模型主要適合解決不相容的、多因子評(píng)價(jià)問(wèn)題，利用物元模型對(duì)土地整理生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，更能反映評(píng)價(jià)指標(biāo)與生態(tài)安全等級(jí)之間存在的非線性關(guān)系[2?5].因此，本文選擇構(gòu)建物元模型進(jìn)行評(píng)價(jià).

1.1 確定土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)物元

將土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)N作為評(píng)價(jià)對(duì)象，特征c和量值v共同構(gòu)成土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)物元R=(N,c,v).土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)物元表示為

1.2 確定經(jīng)典域和節(jié)域物元矩陣

土地整理的生態(tài)安全經(jīng)典域矩陣可以表示為

式中：Rmj為土地整理生態(tài)安全的經(jīng)典物元，Nmj為所劃分土地整理生態(tài)安全的第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)(j=1,2,…,m)；表示第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)；區(qū)間(amji,bmji)為對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)j的量值范圍，即經(jīng)典域.

同樣的節(jié)域矩陣可以表示為

式中：RP稱為節(jié)域物元，xp1=(ap1,bp1)為節(jié)域物元關(guān)于特征ci的量值范圍；p表示評(píng)價(jià)等級(jí)，顯然，在這里，(ap1,bp1)?(api,bpi)(i=1,2,…,n).

1.3 確定待評(píng)價(jià)物元

土地整理生態(tài)安全作為待評(píng)價(jià)對(duì)象表示為Rx

式中：Nx為土地整理生態(tài)安全；ci為標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；xi關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)ci的實(shí)際值.

1.4 “距”的計(jì)算模型

事物之間的區(qū)別，在物元模型中，需要通過(guò)計(jì)算實(shí)際值與評(píng)價(jià)等級(jí)區(qū)間之間的距離表現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算出“距”得以量化.實(shí)際值xi到經(jīng)典域Vmji和節(jié)域Xpi的距分別為

式中：ρ=(xi,Vmji)表示實(shí)際值與經(jīng)典域的“距”，amji、bmji為經(jīng)典域的下限和上限；ρ=(xi,Xpi)表示實(shí)際值與節(jié)域的“距”，api、bpi是節(jié)域的下限和上限.

1.5 關(guān)聯(lián)函數(shù)模型

根據(jù)可拓學(xué)理論，定義關(guān)聯(lián)函數(shù)為

式中：kj(xi)為標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)與評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度值.若k(x)=max[kj(xi)]，則評(píng)價(jià)對(duì)象第i指標(biāo)處于土地整理生態(tài)安全等級(jí)j級(jí)，j=1,2,…,n.

關(guān)聯(lián)度值用在實(shí)數(shù)軸(?∞,+∞)中的大小，表示被評(píng)對(duì)象屬于某一等級(jí)的程度，揭示指標(biāo)分異信息，取值范圍不同，代表不同的含義，具體含義見表1.

表1 關(guān)聯(lián)度的意義

1.6 計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度并確定評(píng)價(jià)等級(jí)

評(píng)價(jià)對(duì)象Nx關(guān)于等級(jí)j的綜合關(guān)聯(lián)度進(jìn)行處理，得到關(guān)于等級(jí)j的綜合關(guān)聯(lián)度值

其中，ωi為土地整理生態(tài)安全各指標(biāo)權(quán)重，kj(xi)為各指標(biāo)關(guān)于生態(tài)安全等級(jí)的簡(jiǎn)關(guān)聯(lián)度，Kj(Nx)為評(píng)價(jià)對(duì)象關(guān)于j等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度.若Kjx=max[Kj(Nx)]，則Nx處于土地整理生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)j級(jí)，j=1,2,…,n.

1.7 確定指標(biāo)權(quán)重

利用改進(jìn)的層次分析法IAHP進(jìn)行計(jì)算，求得各指標(biāo)權(quán)重，具體計(jì)算結(jié)果見表2，由于篇幅原因，具體過(guò)程省略.

2 構(gòu)建土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及確定經(jīng)典域和節(jié)域

2.1 土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

本文采用壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（簡(jiǎn)稱PSR）框架模型，為生態(tài)安全指標(biāo)提供邏輯基礎(chǔ)，建立人與生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系[5].該模型不僅可以衡量人類行為對(duì)生態(tài)造成的影響和壓力，也能反應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類行為的反饋，從而探索生態(tài)環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生的原因，指導(dǎo)人與自然的和諧相處.

借鑒國(guó)內(nèi)的研究成果[6?14]，根據(jù)《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)（試行）》關(guān)于生態(tài)安全的指標(biāo)，重點(diǎn)選取了土壤侵蝕模數(shù)、土地墾殖率、人均耕地面積、中低產(chǎn)田比重、農(nóng)田防護(hù)網(wǎng)密度、土地利用多樣化指數(shù)等18個(gè)屬性指標(biāo)構(gòu)建影響土地整理生態(tài)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.利用層次分析法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果見表2.

2.2 確定土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)的經(jīng)典域和節(jié)域

本文根據(jù)土地整理的基本特點(diǎn)，結(jié)合生態(tài)安全指標(biāo)體系，將生態(tài)安全狀態(tài)劃分4個(gè)等級(jí)：安全、較安全、臨界安全和不安全，即N01→N02→N03→N04.經(jīng)典域和節(jié)域的確定主要參考《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)（試行）》、《農(nóng)用地分等規(guī)程》、《農(nóng)用地定級(jí)規(guī)程》以及問(wèn)卷調(diào)查、實(shí)地踏勘、專家評(píng)價(jià)等.建立的經(jīng)典域和節(jié)域矩陣R01、R02、R03、R04和Rp具體如下.

表2 土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

3 研究區(qū)概況

3.1 研究區(qū)的自然經(jīng)濟(jì)概況

水田鄉(xiāng)位于黔江區(qū)東南部，距離黔江城19 km，地處東經(jīng)108?4103700～108?4601900、北緯29?200900～29?2605200之間.項(xiàng)目區(qū)涉及水田鄉(xiāng)的大塘村二、三、四、五組，石郞村六組和水田村一組，屬低山地貌，南高北低，高程差346.9 m.項(xiàng)目區(qū)處于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，熱量豐富、冬暖春旱、雨量充沛、四季分明、無(wú)霜期長(zhǎng)，多年平均降雨量1 186 mm，歷年平均日照時(shí)數(shù)為1 240 h；土壤主要為礦子黃泥水稻土，土層厚度介于40～70 cm之間，土壤pH值一般在5.5～7.5之間，有機(jī)質(zhì)含量為0.9%等.主要自然災(zāi)害有低溫陰雨、干旱、大風(fēng)、綿雨和水土流失災(zāi)害.項(xiàng)目區(qū)耕地面積103.56 hm2，涉及人口1 458人，人均耕地面積0.071 hm2.

3.2 研究區(qū)土地整理概況

該項(xiàng)目區(qū)土地利用存在干旱嚴(yán)重、水土流失危害突出、基礎(chǔ)設(shè)施不完善等限制性因素，導(dǎo)致水稻、玉米等農(nóng)作物大量減產(chǎn)，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境脆弱.為了實(shí)現(xiàn)新增耕地，提高土地利用率，改善農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施、提高農(nóng)村環(huán)境等目標(biāo)，項(xiàng)目建設(shè)包括了土地平整、農(nóng)田水利和田間道路三大工程，兼顧社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的統(tǒng)一.

表3 水田鄉(xiāng)土地整理前后土地面積變化及百分比

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)紅線范圍內(nèi)的土地進(jìn)行土地整理和開發(fā)的適宜性分析，在農(nóng)用地中扣除坡度大于25?的陡坡耕地4.36 hm2及附屬于耕地上的田坎1.48 hm2，以及不參與整理的林地、園地和其它農(nóng)用地中的曬谷場(chǎng)86.16 hm2；扣除建設(shè)用地20.28 hm2；未利用地中不適宜開發(fā)的零星分布于林地中的荒草地0.84 hm2、裸巖石礫地0.08 hm2和其它未利用地2.96 hm2.扣除不參與整理和開發(fā)的面積共計(jì)116.15 hm2，確定項(xiàng)目區(qū)建設(shè)規(guī)模為190.70 hm2，其中農(nóng)用地183.67 hm2、占建設(shè)規(guī)模96.31%，未利用地中荒草地7.03 hm2、占建設(shè)規(guī)模3.69%，項(xiàng)目區(qū)建設(shè)規(guī)模詳見表3.

3.3 土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)經(jīng)典域、節(jié)域和待評(píng)價(jià)物元

本文搜集水田鄉(xiāng)土地整理前后生態(tài)安全相關(guān)數(shù)據(jù)，完成2.2的研究成果，確定了黔江區(qū)水田鄉(xiāng)項(xiàng)目區(qū)土地整理生態(tài)安全評(píng)價(jià)的等級(jí)、經(jīng)典域和節(jié)域，也建立起整理前后的待評(píng)價(jià)物元矩陣，整理前Rb和整理后Ra.具體參見2.2.

3.4 結(jié)果與分析

利用公式（6）計(jì)算各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，求出各指標(biāo)的生態(tài)安全等級(jí)水平，見表4.

表4 水田鄉(xiāng)土地整理前后生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

利用公式（7），將各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和權(quán)重代入，求得水田鄉(xiāng)土地整理前后生態(tài)安全的綜合關(guān)聯(lián)度，具體見表5.

表5 水田鄉(xiāng)土地整理前后生態(tài)安全等級(jí)

3.4.1 各子系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)狀況分析

生態(tài)系統(tǒng)壓力指標(biāo)狀況分析.從表4可以看出，水田鄉(xiāng)土地整理生態(tài)系統(tǒng)壓力指標(biāo)的安全等級(jí)總體呈上升趨勢(shì).其中，土壤墾殖率整理前后均處于較安全等級(jí)，土壤侵蝕模數(shù)、人均耕地面積、中低產(chǎn)田比重、農(nóng)田防護(hù)網(wǎng)密度、土地利用多樣化指數(shù)安全級(jí)別均得到提高.其中，中低產(chǎn)田比重由整理前的不安全級(jí)別經(jīng)整理后上升為安全級(jí)別，躍升3個(gè)安全等級(jí)，生態(tài)效果改善最佳，其主要原因是坡改梯和開溝排水.

生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指標(biāo)狀況分析.從表4可以看出，水田鄉(xiāng)土地整理生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指標(biāo)的安全等級(jí)總體呈上升趨勢(shì).其中，表層土壤質(zhì)地安全等級(jí)未變，為較安全等級(jí)；坡度、森林覆蓋率、有效土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量和田塊規(guī)整率5個(gè)指標(biāo)安全等級(jí)皆上升，尤其是田塊規(guī)整率，躍升兩個(gè)安全等級(jí).

生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)指標(biāo)狀況分析.從表4可以看出，水田鄉(xiāng)土地整理生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)指標(biāo)的安全等級(jí)總體上也呈上升趨勢(shì)，并且生態(tài)改善效果明顯高于生態(tài)壓力、狀態(tài)指標(biāo).農(nóng)田旱澇保收率、灌溉保證率和單位面積耕地糧食產(chǎn)量的安全級(jí)別均躍升兩級(jí)，人為改善效果明顯；自然災(zāi)害抵抗能力、環(huán)境改善程度、防治污染度安全等級(jí)也上升一級(jí).

3.4.2 土地整理生態(tài)安全總體狀況分析

從表5可以看出，黔江區(qū)水田鄉(xiāng)的土地生態(tài)安全等級(jí)整理前為臨界安全等級(jí)，主要是因?yàn)?8個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)中，有9個(gè)指標(biāo)處于臨界安全，6個(gè)指標(biāo)處于不安全，總體生態(tài)安全水平低；整理后，上升為較安全等級(jí)，不安全因素全部得到改善，剩下坡度、有效土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量和防治污染度處于臨界安全，仍有待提高.

3.4.3 生態(tài)安全狀況形成的主要原因分析

由于黔江區(qū)土地資源受成土母質(zhì)和氣候的影響，包括沙、粘、瘦、薄等種類，坡度大，水土流失嚴(yán)重，再加上人類的不合理利用，土地生態(tài)安全遭到威脅.土地整理項(xiàng)目開展后，脆弱的生態(tài)環(huán)境得到改善，人類活動(dòng)也得到相應(yīng)的規(guī)范.土地平整、田間道路和農(nóng)田水利三大工程，對(duì)減輕水土流失，保證灌溉率和旱澇保收率，提高單位面積糧食產(chǎn)量，增強(qiáng)自然災(zāi)害抵抗能力等成效顯著，生態(tài)安全等級(jí)明顯提高.

4 結(jié)論

利用物元模型對(duì)黔江區(qū)水田鄉(xiāng)項(xiàng)目區(qū)土地整理前后的生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，土地整理后，生態(tài)安全級(jí)別由臨界安全上升為較安全級(jí)別，安全等級(jí)呈現(xiàn)總體上升的趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境不斷改善.開展田、水、路的綜合整治，有效地促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，提高了生態(tài)安全等級(jí)，但在土地整理后也依然存在防治污染程度低、土地開發(fā)利用過(guò)度等問(wèn)題.在今后的土地整理過(guò)程中，如何更好地規(guī)范人類活動(dòng)，減少人為造成的環(huán)境破壞，防治農(nóng)村化肥農(nóng)藥、生活垃圾等對(duì)環(huán)境的污染，是需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題.