区域土地资源生态安全评价

区域土地资源生态安全评价
Abstract: Ecological security is the core of the research on sustainable utilization of land resources. The concept and basic objective of ecological security of regional land resource was described at first; and then the principle of evaluation on ecological security of regional land resources was explored. An empirical analysis taking Shijiazhuang city as an example was made. Base on the situtation of ecological security, the land resource in this city was dividied into 3 types,low-resk region,mid-rist region and high-risk region. Further more some countermeasures and suggestions on ensuring the ecological security of land resources in Shijiazhuang city were proposed. The results of this research objectively reflectd the present situation about ecological security of land resources in Shijiazhuang city, which had an important significance to the promotation of the sustainable social and economic development of the region.
Key words: land resources; ecological security evaluation; principal component analysis method; cluster analysis method
土地资源生态安全既是人类赖以生存的物质基础,又是区域经济社会可持续发展的先决条件｡当前河北省正处于工业化､城镇化快速发展阶段,农地非农业化进程持续进行,具有生态功能的农用地特别是耕地资源显著减少｡随着土地利用强度的不断增加以及不合理的利用方式,土地利用出现诸多问题,特别是水土流失､土地污染等生态环境问题日益突出,土地资源的可持续利用受到严重威胁｡
对石家庄市的土地生态安全问题进行了研究,其研究结果对于推动区域经济社会的可持续发展具有重要意义｡
1区域土地资源生态安全的内涵与基本目标
1.1区域土地资源生态安全的的内涵
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[1]｡区域土地资源生态安全是指在特定研究区域内,人类赖以生存和发展的土地资源所处的生态环境,处于一种不受或少受威胁与破坏的健康､平衡的状态｡在此种状态下,土地生态系统有稳定､均衡､充裕的自然资源可供利用,土地生态环境处于没有或很少污染的健康状态｡而且,土地资源也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[2]｡具体来讲,区域土地资源安全包含两重含义:一是生态系统自身的安全,即其自身结构未受破坏;二是生态系统对于人类的安全,即生态系统的功能不受损害,其提供的服务能满足人类生存和发展的需要[3]｡
1.2区域土地资源生态安全的基本目标
生态安全是可持续发展的核心和基础,可持续发展是建立在社会､经济､人口､资源､环境相互协调和共同发展的基础上的一种发展,因此生态安全也是涉及到人口､资源､环境､经济､社会等多方面因素的一种复合系统结构的安全｡土地资源是人类生存与社会经济发展的基础,土地资源生态安全的基本目标应该是自然-经济-社会复合生态系统整体结构的优化,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3个方面[4]｡
2区域土地资源生态安全评价原理
区域土地资源生态安全评价是一项涉及到资源､环境､经济､社会等诸多方面的多因素､多层次的复合系统工程｡通过选取一定的指标,建立区域土地资源生态安全评价的指标体系,并收集指标原始数据,选用主成分分析法和聚类分析法,对研究区域的土地资源生态安全进行评价,评价计算过程采用统计分析软件SPSS 11.5实现｡
2.1区域土地资源生态安全评价指标体系的构建
评价指标的选择不仅要考虑生态环境,反映出区域土地资源生态安全的目标,更要反映出对生态安全有潜在影响的重要因素的变化以及人类活动的影响,此外还要考虑生态安全指标数据的可获得性｡遵循科学性､系统性､相对独立性､可操作性､可持续性等原则[4,5],从土地资源自然生态安全､土地资源经济生态安全和土地资源社会生态安全三方面选取了20项指标[6-8],区域土地资源生态安全评价指标体系见表1｡
2.2区域土地资源生态安全评价模型
主成分分析法[9-11]是将多个因素指标转化为少数综合指标的一种统计方法｡简而言之,分析指标反映的信息在一定程度上有所重叠,主成分分析是利用降维的思想,将原来较多的指标用约化后较少的综合主成分指标来代替,剔除一些没有明显分异作用的指标或相互间存在明显的线性相关关系的指标,以确定最终的综合指标｡综合指标保留了原始变量的绝大多数信息,并且彼此间互不相关,能够使复杂问题简单化,减少了数据冗余｡聚类分析法[12]是研究样本分类问题的一种多元统计方法｡该方法以相似性为基础,寻找样本的自然分类方法,与人眼观测的分类方法相比,它有效克服了因经验和专业知识带来的主观性和任意性｡
评价模型根据主成分分析所得的数据,采用聚类分析方法对评价单元进行聚类分析｡在各个评价单元主成分得分的基础上,用系统聚类法对各评价单元进行聚类｡整个过程运用统计分析软件SPSS 11.5计算实现｡评价步骤[13-15]如下:
1)建立n个区域p个指标原始数据矩阵Mij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,p)
2)计算指标的相关系数矩阵Rjk｡
3)求特征值λk(k=1,2,…,p)｡
4)计算各成分的贡献率和累计贡献率,并提取主成分｡
5)计算主成分的权重Wj｡
6)计算主成分得分矩阵Yij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)｡
8)根据各评价单元的综合得分情况,进行聚类分析｡
3石家庄市土地资源生态安全评价实证研究
3.1研究区域概况
石家庄市地处河北省中南部,位于北纬37°27′~38°47′,东经113°30′~115°20′之间｡区域地貌可分西部山丘和东部平原两大类,面积分别占全市的52%和48%,地势西高东低｡石家庄市辖6区､12县､5个县级市和1个国家级高新技术开发区,总面积1.57万km2,人口909万人｡近几年来,随着经济的快速发展､城镇化进程的不断加快､人口的持续增加,石家庄市的大量农用地,特别是耕地资源不断减少,土地资源的生态安全受到严重威胁｡
3.2石家庄市土地资源生态安全评价
3.2.1数据来源根据石家庄市国土资源部门和统计部门的相关数据,参阅《石家庄土地年鉴( 2007)》,《石家庄统计年鉴(2007)》,《河北经济年鉴(2007)》,获得石家庄各县(市､区)的原始数据资料,并经过简单运算得到评价体系各指标的数值(表2)｡
3.2.2主成分的提取在确定了研究区域指标原始数据后,利用统计分析软件SPSS 11.5的因子分析功能,对石家庄各县(市､区)的数据进行降维处理,通过提取载荷因子相关系数矩阵,得到各评价单元的因子特征值与累计贡献率(表3)｡
由表3可得到特征值大于1.0的因子,且累计贡献率已达87.176%,符合主成分分析的要求(一般累计贡献率不小于85%,即认为主成分以较少的指标综合体现了原来评价指标的信息),所以选取因子1~5作为主成分,作进一步分析计算,可以得到主成分载荷矩阵(表4)｡
3.2.4根据综合得分进行聚类分析在进行聚类分析时,由于类与类之间的距离可以有许多种定义, 所以就有很多种聚类法｡这里用类平均法分别对石家庄各县(市､区)进行聚类,用SPSS 11.5统计分析软件实现聚类分析的过程,并得到聚类分析图(图2)｡
从图2中可以看出,当类间距取d=20时,将研究区域分为3类较合适｡结合各个
评价单元的综合得分､排名及石家庄市土地利用的具体情况,将该地区的生态安全划分为生态安全高风险区､生态安全中风险区､生态安全低风险区3个等级｡特别需要说明的是,结合各个评价单元的综合得分､聚类分析结果及石家庄市土地利用的实际,将鹿泉市定为生态安全高风险区,高新区定为生态安全低风险区｡根据生态安全分区的结果,作出石家庄市土地资源生态安全分区图(图3)｡
3.2.5结果分析石家庄市辖区和矿区处于生态安全低风险区;藁城市､正定县､新乐市､栾城县､辛集市､无极县､晋州市､深泽县､赵县､高邑县､元氏县处于生态安全中风险区;鹿泉市､行唐县､灵寿县､井陉县､赞皇县､平山县处于生态安全高风险区,评价结果客观地反映了石家庄市土地资源生态安全状况｡
就反映土地资源生态安全的单项主成分得分而言,市辖区在第一､四､五主成分的得分较高,反映市辖区的经济综合发展水平较高,但土地利用结构不够合理,在粮食自给､环境保护､生态建设等方面存在问题,所以市辖区应该在社会经济快速发展的同时,着重加强土地资源的合理利用,提高土地资源的利用率;处于生态安全中风险区的地区在第二､三主成分的得分较高,反映这些地区在土地利用､环境保护､经济发展､社会进步等方面的发展均处于一般水平,需要全面提高综合发展水平;处于生态安全高风险区的地区在第四､五主成分的得分较高,反映这些地区的土地利用结构比较合理,但社会经济发展综合实力不高,城镇基础设施和道路交通建设有待加强,经济发展速度需要提高｡
4生态安全对策及建议
4.1编制土地生态功能区划,实施土地生态保护
依据在“保护中发展,在发展中保护”的方针和“源头保护与治理”相结合的原则,编制地区土地生态功能区划,制定地区土地生态保护措施,以达到因地制宜指导经济布局和土地生态环境建设,为经济发展提供生态决策依据｡同时将土地生态和环境保护的目标纳入石家庄市各项开发建设规划,坚持生态环境建设与地区的经济社会发展相互促进,共同推进｡
4.2调整不合理的土地利用结构和方式
土地利用结构和方式的不合理是造成土地资源生态安全受到威胁的重要原因,尤其是地方政府以牺牲环境换取经济的发展,更加剧了这种生态安全恶化的趋势｡建议通过调整地区的产业结构,优化土地利用的空间布局,实现土地资源的优化配置｡同时应把提高土地综合生产能力和保护土地生态环境结合起来,提倡绿色环保型产业的发展｡
4.3控制人口数量,协调人地关系
河北省是人口与粮食大省,石家庄市作为省会更是人口集中和粮食需求量剧增的地区｡然而随着人口的迅速递增,人均耕地减少､耕地压力指数增大,造成石家庄市的人口与粮食矛盾日益尖锐,对土地生态环境产生了极大的压力｡因此,必须严
格执行计划生育政策,控制人口数量,降低人口出生率,提高人口素质,为实现人口与土地资源的协调发展创造条件｡
4.4建立土地生态补偿机制
所谓土地生态补偿,就是通过制度创新,让土地生态保护成果的受益者支付相应的费用,从而解决好土地生态产品这一特殊公共产品消费中的“搭便车”现象,激励人们从事土地生态保护投资并使土地生态资本增值｡因此,要按照“资源有偿利用､开发者保护､破坏者恢复､污染者付费”的原则,通过财政转移加大土地生态保护资金的投入,明确补偿的范围､内容､方式､途径等问题,逐步建立土地生态补偿机制｡
4.5综合治理“三废”,减轻土地污染
贯彻“以防为主,防治结合”的原则,加大土地资源生态环境的治理力度,治理重点是控制废水､废气､固体废弃物的排放,提高资源的利用率｡通过测土配方施肥,科学确定化肥的种类和农药的施用量､种类与最佳施用期,提高其利用率,同时积极研究､开发优质高效肥料和高效､低毒､低残留的生物农药,为土地生态环境保护提供有利条件｡
4.6开展生态保护宣传和教育,提高公众的土地生态保护意识
公众的土地生态保护意识薄弱,也是造成土地生态安全问题的重要原因｡因此,应当利用各种媒体,通过各种方式,加强土地生态保护宣传和教育,让生态环境教育深入人心,让广大民众认识到土地生态安全状况恶化的后果及其严重性,提高公众的生态意识,树立公众的土地生态安全观念,提高决策者的环境发展综合决策能力和公众参与､监督的积极性｡
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