基于PSR模型的土地生態(tài)安全評價
——以淮南市為例

陳廣宇

(1.河海大學，江蘇南京 210098； 2.河海大學社會穩(wěn)定風險評估研究中心，江蘇南京 211100)

進入21世紀以來，我國城市化進程加速發(fā)展，對土地需求量極大，但土地面積在某種程度上是固定不變的，因此對土地進行了高強度的開發(fā)與利用，與此同時土地生態(tài)環(huán)境也遭到嚴重破壞，造成了土地污染、土地荒漠化以及鹽漬化等一系列問題，極大阻礙了我國經(jīng)濟社會的長遠發(fā)展[1]。2016年國土資源部審議并通過《全國土地整治規(guī)劃(2016—2020年)》(送審稿)，其中指出保護土地生態(tài)環(huán)境對于保護我國土地資源、建設生態(tài)國土具有重要意義，是生態(tài)文明建設的必然選擇。在此背景下，如何保護城市土地生態(tài)的安全，發(fā)揮城市土地潛力，協(xié)調人口增長與用地缺乏之間的矛盾，已經(jīng)成為城市生態(tài)建設重點要關注的方向。

土地生態(tài)安全一般被理解為由不同類型有機物、無機物構成的土地生態(tài)系統(tǒng)不受人類活動的影響或損壞，并且能為人類生存和發(fā)展提供長久保障[2]。近年來對土地的生態(tài)安全評估，很多專家和學者都提出了自己的意見和看法。縱觀這些研究，在研究區(qū)域上多是集中在省級層面[3-4]。在研究對象的時空分布上，多是集中在西部[5-6]。在研究方法上多是采用熵權模糊物元、物元分析等方法[7-8]。然而采用壓力-狀態(tài)-響應(pressure-state-response，簡稱PSR)模型對中部地區(qū)以煤炭資源為主要能源消耗城市的土地生態(tài)安全進行分析評價的研究不是很多，通過不同子系統(tǒng)的協(xié)調度來分析影響土地生態(tài)安全變化的研究還比較缺乏，具有較大研究拓展空間。

在深入了解國內土地生態(tài)安全評價基本情況的基礎上，以安徽省淮南市為例，參考PSR的模型構建適合當?shù)氐耐恋厣鷳B(tài)安全評價體系，綜合利用層次分析法和熵值法對權重進行確定，對淮南市2006—2015年的土地生態(tài)安全進行評估分析，為保護土地生態(tài)環(huán)境、城市長遠的發(fā)展以及當?shù)赝恋乩玫目茖W決策提供意見和建議。

1 研究區(qū)域簡介

淮南市地處安徽省中部、淮河沿岸，地理位置非常優(yōu)越。地形以淮河為界，淮河以北為平原，地形平坦開闊，以南是低山丘陵，地表起伏不平；氣候溫和濕潤，降水量豐富，年均降水量893.4 mm左右，2015年總人口380萬人，面積5 571 km2，研究區(qū)域的生產(chǎn)總值(GDP)達788.84億元，比2014年上升 3.7%?；茨弦蜷_采煤炭聞名，煤炭資源十分豐富，已發(fā)現(xiàn)63種礦產(chǎn)，煤礦產(chǎn)地488處，煤炭儲量高達500億t，占安徽省總煤炭產(chǎn)量的70%左右[9]。在煤炭資源開采的作用下，土地污染、損壞十分嚴重，特別是礦區(qū)塌陷面積日益增加，據(jù)2014年《淮南市采煤塌陷區(qū)治理利用規(guī)劃》，2013年年底，研究區(qū)域的塌陷面積約為220 km2，占地面積高達該市總面積的 8.5%，據(jù)有關專家預測，淮南市到2020年塌陷面積將達到369 km2。煤炭塌方造成土地存量面積不斷縮減，土地生態(tài)環(huán)境受到嚴重影響，土地可持續(xù)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，對研究區(qū)域的土地生態(tài)環(huán)境評價有著重要的意義。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于2006—2015年《淮南市統(tǒng)計年鑒》2006—2015年《中國煤炭工業(yè)年鑒》、以及2006—2015年《中國城市統(tǒng)計年鑒》和2006—2015年《淮南市環(huán)境衛(wèi)生公報》等資料。

2.2 研究方法

2.2.1 評價指標體系的構建 PSR模型即壓力-狀態(tài)-響應模型，是由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(organization for economic co-operation and development，簡稱OECD)為評估世界不同地域的環(huán)境狀況提出的，其基本思想是人類通過活動對生態(tài)環(huán)境施加壓力(pressure)，進而改變了環(huán)境的狀態(tài)(state)，人類再根據(jù)這些變化進行反應(response)[10]。本研究參考其他學者的研究成果，基于PSR模型，并結合淮南市土地利用基本情況，選取20個指標構建適合當?shù)氐脑u價指標體系(表1)。

2.2.2 指標的同方向化和度量化 不同指標間有著不同的量綱，要對其進行標準化，而且指標的方向也不是完全相同的，指標對評價目標有積極的影響即為正方向指標，反之為負方向指標，為了能將評價指標之間進行分析和比較，必須將其統(tǒng)一在同一量綱和方向下，才能進行評價計算[11]。

式中：mij為標準化的值；max{bij}為第j個指標中的最大值；min{bij}為第j個指標中的最小值。

表1 淮南市土地生態(tài)安全評價指標體系

2.2.3 權重確定 指標權重的計算是評價中的一個重要步驟，其確定的好壞直接影響評價結果。當前對于權重的確定，主要類型是主觀賦值、客觀評估。本研究綜合利用層次分析法和熵值法確定權重。

2.2.3.1 層次分析法 層次分析法(analytic hierarchy process，簡稱AHP)是一種可以充分發(fā)揮定量和定性優(yōu)點的一種決策方法[12]。按照評估的目標建立一個層次分析模型，在決策過程中利用所得信息對評價指標進行量化，隨后對一致性進行檢驗，AHP促進了目標復雜、多樣化的決策問題的解決與發(fā)展。評價步驟：

首先，構建比較矩陣和求解。將評價指標的因數(shù)和因子進行分層，然后對照普通采用的9分位比例標度(表2)對影響集約程度的各項指標進行相對重要性評級，最后依據(jù)分級成果構建比較矩陣A(m×n)。

表2 相對重要性的比例尺度

注：量化值取8、6、4、2、1/2、1/4、1/6、1/8為表中相對重要性的中間值。

2.2.3.2 熵值法 熵原是物理學上的概念，后被科學家引用到信息論上，被用來表示信息量的大小，即信息量越大，熵值與其正相關性越大，而權重與其負相關性越小。首先設有m個評價對象，n項評價指標，然后構成數(shù)據(jù)矩陣Y={yij}m×n。對于某項指標yj，與其對應的指標值yij的差距愈大，該項指標權重愈大[13]。

表3 平均隨機指標SI值

評價步驟：第一步，計算第j項指標下第i個評價對象指標值所占的比例，即指標同度量化，公式如下：

第二步，求取各項指標的熵值：

式中：r為評價對象數(shù)m對數(shù)的倒數(shù)，r不為0，并且r=1/lnm。

第三步，求取Cj即指標差異性系數(shù)：

Cj=1-e。

對于某一項指標，其Cj愈大，表示指標值的差異性愈大，指標權重越大。

第四步，計算權數(shù)：

2.2.3.3 綜合權重的確定 綜合權重計算公式如下：

式中：Zi為綜合權重；Qi、Wi分別為層次分析法、熵值法所求得的權重。計算結果見表4。

表4 淮南市土地生態(tài)評價體系權重

2.2.4 評價方法 土地的生態(tài)安全是由多因素共同形成的結果，單個指標不能完全反映研究地域的生態(tài)安全狀態(tài)，因此必須在對指標進行同方向化、標準化及權重明確的基礎上對研究地域的生態(tài)安全進行評估。本研究中評價計算公式如下：

式中：Si為土地生態(tài)安全系數(shù)；bij為各個指標的標準化值；Zi為綜合權重。

2.2.5 評價標準 通過參考其他關于土地生態(tài)安全的評價標準，制定符合淮南市的評價標準，將標準分為5個等級，取值范圍為[0，1](表5)。

表5 土地生態(tài)安全評價等級

3 評價結果與分析

根據(jù)上述評價方法和標準，計算出淮南市2006—2015年土地生態(tài)安全評價綜合指數(shù)和不同準則層的評價結果。

2006—2015年，淮南市的土地生態(tài)安全程度呈現(xiàn)波動上升的態(tài)勢(表6)，按照生態(tài)安全分級標準(表5)，2006年研究區(qū)域土地生態(tài)安全處于評價等級中的惡劣級，2007—2010年是敏感級，2012年及以后，研究區(qū)域土地資源生態(tài)安全狀態(tài)處于“比較安全”的狀態(tài)。在一定程度上說明，研究區(qū)域的土地生態(tài)環(huán)境受人類活動影響，生態(tài)環(huán)境受到破壞，但仍然處于比較安全的狀態(tài)，土地的生態(tài)服務功能尚待開發(fā)。本研究從壓力、狀態(tài)、響應3個方面對研究區(qū)域土地生態(tài)安全進行動態(tài)分析。

表6 2006—2015年淮南市土地生態(tài)安全評價結果

3.1 壓力安全分析

從壓力系統(tǒng)安全角度分析，自2006年以來，土地生態(tài)壓力指數(shù)呈波動上升的趨勢。從2006年的0.074 86提升到2015年的0.135 80，由此可以看出淮南市土地的生態(tài)環(huán)境趨于良性發(fā)展，由于壓力指標作為一個負面型的指標，其值越大，生態(tài)壓力越小。人類對土地的破壞程度在一定程度上弱化。比如單位面積耕地化肥使用量從2006年的0.129 t/hm2下降到2015年的0.097 2 t/hm2，而且城市化水平也不斷的提高，從53.6%上升到67.9%，原因是當?shù)卣?012年通過了《積極穩(wěn)妥推進戶籍管理制度改革的意見》和《淮南市流動人口服務管理及居住登記暫行規(guī)定》，提出積極促進非農(nóng)業(yè)人口進城，放寬并減少在城鎮(zhèn)落戶的條件，對于進城買房的農(nóng)戶給予政策的支持和補助，有效地推進了當?shù)氐某鞘谢M程。總的來說，淮南市土地生態(tài)環(huán)境得到較大的改觀，土地壓力在一定程度上得到緩解。

3.2 狀態(tài)安全評價

從狀態(tài)系統(tǒng)安全角度來說，狀態(tài)安全指數(shù)由2006年的 0.046 39 上升到2015年的0.273 25。說明淮南市的土地生態(tài)安全的狀況向好的方面轉化。它對綜合安全指數(shù)的貢獻率由2006年的15.3%升高到2016年的38.3%，主要是因為在2006年后當?shù)卣庾R到煤炭開采對土地生態(tài)環(huán)境造成巨大的危害，對工業(yè)用地進行重新規(guī)劃和布局，以煤礦用地為主的工業(yè)用地布局得到改善，并在2014年出臺《關于加快推進全市小煤礦關閉退出工作的實施意見》，對小型的煤礦進行合并整合，并在2014年年底將該市14個小煤礦全部關閉退出，進一步優(yōu)化以煤炭為主的工業(yè)用地布局，工礦用地占工業(yè)用地的比例，從2006年的61.2%降低到2015年的49.8%。采取措施對污染土地進行復墾、生態(tài)恢復，淮南市在2015年的土地復墾率達60%，復墾水平不斷提高；人均綠地面積也從2006年的11.4 m2/人到2016年的15.76 m2/人，增加了38.25%，綠化水平不斷提高。上述舉措都極大改善了淮南市土地資源的生態(tài)安全現(xiàn)狀。

3.3 響應安全評價

從響應系統(tǒng)安全分析，2006—2015年，響應安全系統(tǒng)指數(shù)不斷上升，從2006年的0.075 78上升到2015年的0.303 91，年均增長率16.67%。說明淮南市意識到土地生態(tài)安全的重要性，采取了一些措施改善當?shù)赝恋氐纳鷳B(tài)環(huán)境。經(jīng)濟的快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級、環(huán)保投資力度的加大和政策支持都促進研究區(qū)域的土地生態(tài)環(huán)境不斷改善，此外對于以煤炭為主的淮南市來說，采取了一些措施加快循環(huán)經(jīng)濟建設，提高煤炭的利用率，在2015年平均采區(qū)回收率82.79%，選礦回收率73.92%，煤矸石及粉煤灰綜合利用率達到100%，基本在大型煤礦基地實現(xiàn)排放無害化、礦區(qū)環(huán)境優(yōu)良化。截至2015年年底，淮北市共實施礦山地質環(huán)境保護與治理項目18個，累計治理面積達2 525.94 km2，礦區(qū)的環(huán)境得到極大的改善。

4 結論和建議

4.1 結論

淮南市是以煤炭為主的能源消耗型城市，土地的生態(tài)安全狀況對其綠色持續(xù)發(fā)展有著十分重要的影響。從評價結果來看，2006—2015年，淮南市的土地生態(tài)安全程度總體呈現(xiàn)出波動上升的趨勢，2006年研究區(qū)域的土地生態(tài)安全值為 0.207 03，處于評價等級中的惡劣等級，2007—2010年處于敏感等級，2012年開始有明顯的改善，位于比較安全等級。利用PSR模型對淮南市的土地生態(tài)安全進行分析，能科學全面地反映淮南市土地資源生態(tài)安全狀況以及變化情況。但指標體系受主客觀影響，仍不完善，而且缺乏對社會效應和環(huán)境反饋機制的研究。

4.2 建議

4.2.1 完善法律，提高民眾的環(huán)保意識 完善法律法規(guī)，為土地生態(tài)安全的保護提供保障。同時，利用多渠道加強環(huán)保宣傳，如利用報紙、電視、微博、微信等方式對土地生態(tài)安全的重要性進行宣傳，使土地生態(tài)安全的保護意識深入人心。

4.2.2 大力推進對工礦廢棄用地的復墾工作 政府在對被煤礦開采破壞、污染的土地進行復墾或生態(tài)恢復時，要依據(jù)不同地區(qū)的條件和特點，采取不同復墾方式進行復墾開發(fā)，同時在復墾資金籌集時，可以采取政府和社會資本合作(public-private partnership，簡稱PPP)模式籌集資金，充分利用不同主體的力量，進一步加強對工礦廢棄用地的復墾，提升利用土地的效益。

4.2.3 加大對環(huán)境的保護與治理 企業(yè)要提高自身的創(chuàng)新能力，促進公司經(jīng)濟結構的升級與優(yōu)化，制定科學的排污標準，嚴格控制工業(yè)的“三廢”排放，提高資源利用效率，推進有機肥和低殘留農(nóng)藥的研發(fā)和使用，減少耕地的污染。

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