基于AHP的土地生態(tài)安全評價研究與分析
——以四川省巴中市為例

王 鉞， 郭小紅， 闕 怡， 陳敘笛

(西南石油大學 土木工程與建筑學院，四川 成都 610500)

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基于AHP的土地生態(tài)安全評價研究與分析
——以四川省巴中市為例

王 鉞， 郭小紅， 闕 怡， 陳敘笛

(西南石油大學 土木工程與建筑學院，四川 成都 610500)

針對生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟、社會3方面因素分別選取人均耕地面積、耕地面積比重、森林覆蓋率、耕地中旱地比重、自然保護區(qū)面積占國土面積比重、工業(yè)污水達標排放率；化肥施用量、人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)比重、農(nóng)業(yè)機械化水平、有效灌溉面積；城市化水平、人口自然增長率13個指標作為巴中市土地生態(tài)評價指標體系。首先，運用層次分析法(AHP)計算各指標權(quán)重，通過相關(guān)指標數(shù)據(jù)及公式得到計算結(jié)果，結(jié)果顯示：巴中市2008年、2011年和2013年的土地生態(tài)安全值分別為0.817，0.828，0.832。然后，對巴中市土地生態(tài)安全狀況進行評價分析，得到其土地生態(tài)安全水平基本處于上升趨勢，并處于良好級(0.8

層次分析法；土地；生態(tài)安全評價；四川省巴中市

近年來，隨著城市化的快速發(fā)展，土地的經(jīng)濟價值及功能得到充分發(fā)揮的同時，存在著生態(tài)環(huán)境被破壞、生物多樣性呈現(xiàn)下降的現(xiàn)象。未來十幾年巴中市將加快推進工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的進程，與此同時，建設(shè)用地的增加將占據(jù)部分具有生態(tài)功能的耕地和其他土地資源。由此導致巴中市生態(tài)用地減少，生態(tài)環(huán)境破壞，生物多樣性下降的現(xiàn)象將日趨增加。以可持續(xù)發(fā)展為宗旨，以巴中市土地生態(tài)安全評價為依據(jù)，倡導人們在有效利用土地資源的同時要加強生態(tài)環(huán)境保護意識，避免人類對土地資源的使用超出其生態(tài)承載力，以創(chuàng)造人類、自然和諧共贏的局面。為此，對土地生態(tài)安全的評價與分析就顯得極為重要。

1 研究區(qū)概況

巴中市處于四川省東北部，大巴山系米倉山南麓，是四川省與陜西省的交界地區(qū)。巴中市轄兩區(qū)三縣，分別是巴州區(qū)、恩陽區(qū)，南江縣、通江縣以及平昌縣，共計187個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(鎮(zhèn)81個，鄉(xiāng)106個)，幅員12 301 km2，共有總?cè)丝?94萬[1]。巴中市內(nèi)地形地貌略顯復雜，以其生態(tài)特征為依據(jù)，從南向北，大致分為南部丘陵區(qū)、中部低山區(qū)以及北部中山區(qū)。巴中市地形以山地為主，山地分布以北部中山區(qū)為主，約占巴中市總面積的90%。近年來，巴中市穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展林業(yè)建設(shè)，至2013年該市森林覆蓋率為56.53%，遠超過生態(tài)市的建設(shè)要求。全市動植物資源非常豐富，生物多樣性明顯，巴中市共擁有國家森林公園4個，國家級水生動物自然保護區(qū)1個，省級自然保護區(qū)5個和國家級風景名勝區(qū)1個。

2013年巴中市耕地面積為152.55×103hm2，是土地總面積的12.40%；年內(nèi)減少耕地面積3 100hm2，其中國家基建占地200×103hm2，占年內(nèi)減少耕地面積的64.5%，突顯了近年來巴中市城市化快速發(fā)展的特點[2]。2013年巴中市生產(chǎn)總值415.94億元，與2008年全市GDP 213.95億元相比提高了94.4%。人均地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)為12 556元/人。2011年巴中市糧食種植面積33.9×104hm2，比2013年的全市糧食種植面積31.42 hm2減少7.3%；2008年巴中市全年糧食產(chǎn)量168.88×104t，比2012年的185.8×104t增長10%[2]。隨著巴中市城市化和產(chǎn)業(yè)化水平的快速提升，城市建設(shè)用地的增加導致可耕地比重的降低，糧食種植面積不斷退減，但隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展使其糧食產(chǎn)量持續(xù)增長。與此同時，巴中市人口自然增長率持續(xù)上升，2013年約為4.53%，由近幾年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該市人口持續(xù)穩(wěn)步增長但增長緩慢。

2 評價體系的構(gòu)建

2.1 生態(tài)安全評價體系

生態(tài)安全體系的構(gòu)成通常有：土地安全、水資源安全、環(huán)境安全及生物安全。本文主要針對土地生態(tài)安全問題對巴中市生態(tài)水平進行研究分析，生態(tài)安全體系的構(gòu)成見圖1。

圖1 生態(tài)安全體系

生態(tài)安全評價方法通常包括定量和定性評價方法，其中綜合指數(shù)法是應(yīng)用最廣泛的，本文主要運用AHP和相關(guān)分析法對巴中市進行土地生態(tài)安全研究[3]。

首先對巴中市生態(tài)安全現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃進行生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等方面的資料收集，并對其影響因素相關(guān)指標進行數(shù)據(jù)查詢，以確定巴中市土地生態(tài)安全評價的指標體系。運用層次分析法(AHP)分別對其指標體系進行單指標及綜合指標評價；然后，在此基礎(chǔ)上針對生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟及社會3方面對巴中市生態(tài)水平進行分析研究,生態(tài)安全評價程序見圖2。

圖2 生態(tài)安全評價程序

2.2 評價指標體系的構(gòu)建

結(jié)合巴中市實際情況，基于數(shù)據(jù)的可選取性，本文從生態(tài)環(huán)境，經(jīng)濟以及社會因素這3個方面進行數(shù)據(jù)收集。具體包括以下指標：人均耕地面積、耕地面積比重、森林覆蓋率、耕地中旱地比重、工業(yè)污水達標排放率、自然保護區(qū)面積占國土面積比重、化肥施用量、人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)比重、農(nóng)業(yè)機械化水平、有效灌溉面積、城鎮(zhèn)化比重、人口自然增長率等[4-5]?；谏鲜鲋笜说玫揭韵掳椭惺型恋厣鷳B(tài)安全指標體系，如圖3所示。

2.3 基準值和評價指標權(quán)重的確定

2.3.1 基準值的確定

基準值確定原則為四川省國家級生態(tài)示范區(qū)和生態(tài)農(nóng)業(yè)縣建設(shè)指標，部分指標值的基準值采用國家級生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)縣以及四川省“十二五”規(guī)劃目標。由于部分指標基準值難以確定，所以考慮以全國平均值(2008年)為基準值[6]。

圖3 巴中市土地生態(tài)安全指標體系

2.3.2 土地生態(tài)安全指數(shù)的確定

假設(shè)ai為第i個評價指標的實際值，bi為第i個評價指標的基準值，Qi為第i個評價指標的安全指數(shù)(0≤Qi≤1)。

2.3.3 指標權(quán)重的確定

本文采用層次分析法對各層指標的相對重要性進行兩兩比較判斷，使問題歸結(jié)為最低層(各指標)相對于最高層(準則)的重要權(quán)值的確定，從而得到各指標權(quán)重。各指標具體權(quán)重確定的方法為：在確定各層次指標之間的權(quán)重時，本層所有指標針對上一層準則的相對重要性的比較，從而構(gòu)造出判斷矩陣。其方法為：對于準則S，元素Ii與Ij哪一個更重要，判斷矩陣的元素rij用Stanty的1-9標度方法給出。對于準則層各元素之間相互重要性的比較得到下列判斷矩陣R[7]。

R=(rij)n×n

(1)

式中：rij為Ij與Ij對于準則的重要性比例標度。并且判斷矩陣R具有以下性質(zhì)：rij>0;rij=1/rji;rii=1。

通過歸一化處理后分別得到各指標值的權(quán)重向量W(i)：

(2)

由上述分析方法計算可分別得到各指標權(quán)重值。

2.3.4 各指標安全值的計算

巴中市土地生態(tài)評價體系中單指標安全值數(shù)學模型為：

Si=Qi×Wi

(3)

式中：Si為土地生態(tài)指標安全值；Qi為土地生態(tài)安全指數(shù)；Wi為指標權(quán)重。

為了充分體現(xiàn)巴中市土地生態(tài)安全情況，還需對上述各指標進行綜合計算，其綜合計算模型為：

(4)

式中：T為土地生態(tài)綜合安全值；n為指標項數(shù)。

2.4 土地生態(tài)安全評價分等定級

根據(jù)四川省生態(tài)建設(shè)要求，將巴中市土地生態(tài)安全綜合值T(0～1)劃分為5個等級，得到其土地生態(tài)安全標準綜合評價表。其中，T值越高，其安全度就越高，相反則越低[8]。其等級描述見表1。

表1 土地生態(tài)安全值等級劃分

2.5 數(shù)據(jù)來源

為研究“十一五”及“十二五”期間巴中市生態(tài)水平狀況，并鑒于數(shù)據(jù)的可查取性，本文選取2008、2011以及2013年作為巴中市生態(tài)水平評價時段。各指標相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來源于2009、2012和2014年的《四川統(tǒng)計年鑒》以及2008、2011和2013年巴中市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[9]。

3 評價結(jié)果與分析

3.1 巴中市土地生態(tài)安全評價

根據(jù)上述相關(guān)分析方法、統(tǒng)計指標以及公式推導指標(依據(jù)統(tǒng)計年鑒中相關(guān)指標經(jīng)公式計算推導得出的新指標)計算得到巴中市2008、2011和2013年土地生態(tài)影響指標的權(quán)重值和其生態(tài)安全水平評價結(jié)果如表2～表3所示。

表2 巴中市2008、2011和2013年生態(tài)影響指標的權(quán)重值

表3 巴中市2008、2011和2013年土地生態(tài)安全水平評價結(jié)果

計算結(jié)果顯示：巴中市2008年、2011年和2013年的土地生態(tài)安全值分別為0.817，0.828，0.832，土地生態(tài)安全水平處于良好級(0.8

3.2 土地生態(tài)安全影響因素分析

3.2.1 生態(tài)環(huán)境因素分析

隨著巴中市城鎮(zhèn)化的快遞發(fā)展，建設(shè)用地占用耕地等其他土地資源的現(xiàn)象時有發(fā)生，因此政府應(yīng)合理統(tǒng)籌建設(shè)用地與其他土地資源間的矛盾。2008—2013年，巴中市人均耕地面積從0.048hm2/人減少到0.046hm2/人，降低了4.2%，并低于聯(lián)合國糧農(nóng)組織規(guī)定的人均耕地面積0.053hm2的警戒線，巴中市人均耕地面積比重下降[10]。

巴中市自然地貌屬盆周山區(qū)，呈三級階梯狀構(gòu)造。地勢北高南低，從北到南分為北部中山區(qū)，中部低山區(qū)，南部深丘區(qū)。其中北部中山區(qū)森林成片的較多，約有森林面積30.9×104hm2，其中原始森林面積為3.07×104hm2，但該區(qū)也存在較為嚴重的石漠化現(xiàn)象，需加強建設(shè)長江上游重要生態(tài)屏障。中部低山區(qū)以低山地貌為主，約有森林面積19.6×104hm2，該區(qū)水土流失較為嚴重。南部深丘區(qū)，以深丘地貌為主，約有森林面積15.5×104hm2，林地后備資源匱乏。巴中市資源遍及境域，野生動植物也多遍布于森林資源豐富的北部中山區(qū)[11]。2013年末巴中市活立木積蓄量達3.876×107m3，森林覆蓋率從2008年的54%增加至2013年的56%，呈現(xiàn)出輕微幅動。該市的森林覆蓋率遠高于四川省甚至全國的平均森林覆蓋率，達到了生態(tài)市的建設(shè)要求。巴中市自然保護區(qū)數(shù)量和面積近年來呈現(xiàn)波動趨勢，因此，在巴中市“十二五”規(guī)劃中亟待拯救保護一批國家珍稀瀕危野生動植物。

3.2.2 經(jīng)濟因素分析

2008—2013年，巴中市土地化肥施用量從832.3 kg·hm-2增加到934.8 kg·hm-2，遠超出生態(tài)市的建設(shè)指標要求，這可能是由于化肥使用過度所導致[12]。化肥的過度使用致使耕地資源受到污染，在某種程度上也阻礙了巴中市土地的可持續(xù)發(fā)展。2013年人均GDP比2008年提高了45.8%，2013年全年城鎮(zhèn)人均GDP為18 937元/人，而全年農(nóng)村人均GDP僅為6 137元/人，按農(nóng)民人均GDP低于2 300元的新標準，年末農(nóng)村貧困人口達47.42萬人，占農(nóng)村人口的21.9%。因此，城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民人均GDP尚有一定差異，并且居民人均GDP從2011年增長速度逐漸降低。

2013年巴中市全年生產(chǎn)總值415.94億元，與2008年的全市生產(chǎn)總值213.95億元增長了94.4%。2008年第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值占巴中市全年生產(chǎn)總值的比重分別是42.2%、29.3%和28.5%；2013年第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值占巴中市全年生產(chǎn)總值的比重分別是18.99%、46.03%和34.97%，第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟值從2008年到2013年提升了近一半的生產(chǎn)值。第三產(chǎn)業(yè)比重由2008年的34.17%增加到2013年的34.97%，增加了2.3%。由此說明巴中市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，巴中市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸由第一產(chǎn)業(yè)向第二、第三產(chǎn)業(yè)過度，并且第二產(chǎn)業(yè)為全市生產(chǎn)總值的貢獻率日益增加。所以巴中市目前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)為主，其次是第三產(chǎn)業(yè)，最后是第一產(chǎn)業(yè)[13]。

隨著巴中市農(nóng)業(yè)的發(fā)展及其農(nóng)業(yè)科技的提高，農(nóng)業(yè)機械化水平由2008年的7.33kW·hm-2增加到2013年的10.03 kW·hm-2，并遠高于2008年的全國平均值6.75 kW·hm-2。耕地中有效灌溉比從2008年的47.2%增加到2013年的54.6%，同步增加近40%，但在某種程度上略低于國家平均水平。

3.2.3 社會因素分析

2008—2013年，巴中市的城市化發(fā)展持續(xù)穩(wěn)步增長，但城鎮(zhèn)化發(fā)展水平低于國家平均水平；人口自然增長率表現(xiàn)出持續(xù)增長趨勢，但仍低于國家“十二五”對人口增長率7.2%的要求[14]。隨著巴中市城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，城市建設(shè)用地將加劇擴展，大批農(nóng)村勞動力從第一產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到第二、第三產(chǎn)業(yè)，城市生存人口將日益增加。因此，政府應(yīng)重視人口和土地之間的矛盾，并對其進行合理調(diào)配。

4 生態(tài)安全評價實施及保護對策研究

當前，巴中市的土地生態(tài)安全評級雖為良好級，但仍存在一些土地生態(tài)安全問題，為維持并提高巴中市土地生態(tài)安全水平，需要引起政府及人們的高度關(guān)注，以加強對生態(tài)環(huán)境的保護，以及對經(jīng)濟和社會方面的合理調(diào)配。土地生態(tài)安全給快速發(fā)展的國民經(jīng)濟以及農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)環(huán)境改善產(chǎn)生了一定影響，并對實現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展形成了實質(zhì)性阻礙[15]。因此，既要重視土地的安全問題，又要采取積極有效的措施。本文分別針對生態(tài)保護、環(huán)境保護、經(jīng)濟及社會因素3方面給出實施、保護對策與建議。

4.1 加強生態(tài)保護力度

嚴守耕地紅線，提高耕地質(zhì)量，在控制建設(shè)用地增長的基礎(chǔ)上，推進廢棄地的復墾和生態(tài)修復。合理規(guī)劃由于城鎮(zhèn)化發(fā)展而占用的耕地資源，增強保護耕地意識。完善自然保護區(qū)管理體系，確保巴中市重點保護野生動植物得到全面保護，落實巴中市重要生態(tài)功能保護區(qū)規(guī)劃的各項措施，加快推進四川巴中市土地整治規(guī)劃的實施[16]。

強化森林管護力度，以提高森林覆蓋率。北部中山區(qū)森林分布最為廣泛，但該區(qū)也存在較為嚴重的石漠化現(xiàn)象，因此需高度重視巴中市石漠化地區(qū)的林業(yè)工程，積極育林育草，加強建設(shè)長江上游重要生態(tài)屏障，恢復石漠化地區(qū)的林草植被。中部地山區(qū)以低山地貌為主，該區(qū)內(nèi)多陡坡、水土流失嚴重，因此需在該區(qū)繼續(xù)實施停耕還林、還草政策，以增加因砍伐過度而受損的森林面積，進而使水土流失現(xiàn)象得到綜合治理。南部深丘區(qū)，以深丘地貌為主，林地后備資源匱乏，因此推動幼齡林及公益林的建設(shè)進度，實施集體所有公益林生態(tài)補償成為當務(wù)之急，全面實施森林撫育以及森林改造培育，并對樹種結(jié)構(gòu)做出合理調(diào)配，以加強森林經(jīng)營建設(shè)。對于巴中市城鄉(xiāng)區(qū)要積極規(guī)劃市內(nèi)灌木林地面積，加強農(nóng)田林網(wǎng)、四(村、路、水和宅)旁的林木工程建設(shè)，以達到“千里綠色大通道”的目標。

4.2 加強環(huán)境保護力度

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，工業(yè)廢水、廢氣、廢渣帶來的污染日益加劇。加快污水處理指標改造工程及其配套工程建設(shè)，以確保流域水污染得到切實有效治理；加強機動車污染防治，控制溫室氣體排放；建設(shè)巴中垃圾處理廠，對工業(yè)污水及城鎮(zhèn)生活垃圾進行有效處理。與此同時，農(nóng)村生產(chǎn)、生活等活動對環(huán)境產(chǎn)生的影響已不容忽視。因此政府應(yīng)重視農(nóng)村清潔能源發(fā)展，積極建設(shè)農(nóng)村能源服務(wù)站，倡導秸稈能源化使用；積極投入對農(nóng)村環(huán)境的綜合管制，整治農(nóng)村生活垃圾以及生活污水等。

4.3 經(jīng)濟和社會因素合理調(diào)配

全面實施化肥減量增效工程，嚴格控制化肥的施用量，加強污染土壤的修復工作，以控制土地污染程度，推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)，提倡種植“無害、綠色、有機”農(nóng)作物。巴中不但屬于國家糧食儲備基地，而且是商品糧輸出基地，政府要高度重視糧食及經(jīng)濟作物的種植培育工作。隨著巴中市城市化和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，政府要加大巴中市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，確保土地資源利用和配置的合理性。

目前由于各種因素綜合作用下致使巴中市城鄉(xiāng)人均收入差距依然較大，政府要加大城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展力度，以工業(yè)化支撐城鎮(zhèn)化，以城鎮(zhèn)化引領(lǐng)工業(yè)化，加快兩者之間的發(fā)展進程，促進農(nóng)村勞動力逐漸向二、三產(chǎn)業(yè)過渡；積極改善巴中市農(nóng)村經(jīng)濟，加大政府對農(nóng)村財政、教育、科技的支持及投入；完善新型農(nóng)村合作醫(yī)療體系，實現(xiàn)了經(jīng)濟社會發(fā)展成果與民共享。

鑒于上述研究結(jié)果分析，分別針對生態(tài)保護、環(huán)境保護、經(jīng)濟及社會因素3方面給出了實施保護對策與建議。政府及有關(guān)部門應(yīng)合理統(tǒng)籌生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟和社會等方面的聯(lián)系，采取措施以提高巴中市生態(tài)安全水平，實現(xiàn)巴中市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展與社會穩(wěn)定進步。

5 結(jié)論

本文針對生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟以及社會因素3個方面共選取人均耕地面積、耕地面積比重、森林覆蓋率、耕地中旱地比重、自然保護區(qū)面積占國土面積比重、工業(yè)污水達標排放率；化肥施用量、人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)比重、農(nóng)業(yè)機械化水平、有效灌溉面積；城市化水平、人口自然增長率13個指標作為巴中市土地生態(tài)評價指標體系，對于標準值的確定引入了生態(tài)市和生態(tài)示范區(qū)等建設(shè)指標。通過各指標權(quán)重的計算，得到巴中市土地生態(tài)安全水平處于良好級(0.8

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[16]劉錟.基于GIS的海南島海岸帶生態(tài)安全評價與保護對策研究[D].湘潭：湖南科技大學,2011.

Evaluation of Land Ecological Security Based on AHP :A Case of Study of Bazhong City in Sichuan Province

WANGYue,GUOXiao-hong,QUEYi,CHENXu-di

(School of Civil Engineering and Architecture,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500，China)

Taking three factors into account,namely,ecological environment,and economy,and society,this paper has extracted 13 indexes respectively as land ecological evaluation system of Bazhong city.Such indexes are：per capita cultivated land,proportion of cultivated land,forest coverage,proportion of dry-land,proportion that nature reserves accounted for Land Area,discharge standard-meeting rate of industrial wastewater ;fertilizer application,per capita GDP,and proportion of the tertiary industry,agricultural mechanization level,and effective irrigation area;urbanization level,and population natural growth.At First,by virtue of the analytic hierarchy process (AHP)，the weight of indexes is thus calculated.Taking relevant indicator data and formula into account,he calculation results show that the value of land ecological security of Bazhong are,0.817,0.828,0.832 in 2008,2011 and 2013 respectively.Secondly,the evaluation of land ecological security of Bazhong city is completed,the result shows that the level of land ecological is on the rise,and falls at good level threshold (0.8

analytic hierarchy process;land;ecological security;Bazhong city

10.3969/j.issn.1009-4210.2016.06.014

2016-10-21

中國工程院重大咨詢項目 (2015-ZD-05-09-05)；四川省發(fā)改委重點課題項目(ZH2015038)；四川省教育廳項目(16SA0021)

王 鉞(1970—)，男，副教授，碩士生導師，從事城市與區(qū)域規(guī)劃設(shè)計的教學與研究。

郭小紅(1992—)，女，從事城市與區(qū)域規(guī)劃設(shè)計研究。E-mail：1450179545@qq.com

F590.1(271)

A

1009-4210-(2016)06-094-07