胡 松，黃義忠，謝小棠，和圓媛，袁 泉

（昆明理工大學(xué)，云南昆明 650093）

基于PSR模型的煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價研究

胡 松，黃義忠*，謝小棠，和圓媛，袁 泉

（昆明理工大學(xué)，云南昆明 650093）

中國是煤炭開采大國，煤炭的開采勢必對土地生態(tài)產(chǎn)生影響，如引起地表變形、破壞耕地等。本文就井工煤礦開采產(chǎn)生的土地生態(tài)環(huán)境影響進行分析，采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型框架，從土地生態(tài)安全壓力、土地生態(tài)安全狀態(tài)和土地生態(tài)安全響應(yīng)3個方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系，并在此基礎(chǔ)上，運用專家打分法和熵值法綜合確定指標(biāo)權(quán)重。以云南省羅平縣龍馳煤礦礦區(qū)為例，運用上述評價體系對其土地生態(tài)安全進行評價，所得結(jié)果與實際基本相符，表明該方法具有可行性，可為相關(guān)研究提供研究思路與參考。

煤礦區(qū)；土地生態(tài)安全；PSR模型；指標(biāo)體系；評價

土地是人類生存和發(fā)展最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人類對土地的利用強度不斷增加，人口、資源、環(huán)境的矛盾日益加重，一系列土地生態(tài)問題相繼出現(xiàn)。土地生態(tài)安全對國家的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，近年來受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。

土地生態(tài)安全問題最早由卡爾曼諾夫和費里耶夫提出，他們根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專門化和集約化的要求，提出了一套對土壤、氣候和其他自然條件進行全面比較評價的方法，并根據(jù)上述因素制定了評價指標(biāo)體系。通過綜合各學(xué)者的觀點可知，土地生態(tài)安全的含義應(yīng)是指陸地表層由各種有機物和無機物構(gòu)成的土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不受破壞，并且給人類提供的服務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量能夠滿足需要。相應(yīng)地，土地生態(tài)安全評價就是對土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、價值所進行的評價［1］。

煤炭是我國的重要能源之一，我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國。據(jù)統(tǒng)計，我國煤礦資源在開采過程中，約94%為井工開采［2_3］，開采過程中會產(chǎn)生環(huán)境污染，并有可能破壞土地生態(tài)安全，如地表變形、植被生物擾動、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造改變、地類破壞、地表水污染、地下水污染及人類搬遷等。本文擬就井工煤礦區(qū)的土地生態(tài)效應(yīng)及其土地生態(tài)安全進行分析評價。

1 煤礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析

煤炭作為主要動力能源，其開采利用對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來了巨大的推動作用，同時也對礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一系列影響。井工煤礦區(qū)的開采和相應(yīng)設(shè)施的建設(shè)會挖損、壓占礦區(qū)內(nèi)的生物、水資源、耕地等，并有可能引發(fā)地質(zhì)塌陷，污染地質(zhì)環(huán)境等。相關(guān)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析詳見圖1。

2 煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價方法與指標(biāo)體系

2.1 土地生態(tài)安全分級

土地生態(tài)安全評價標(biāo)準(zhǔn)和等級的確定是評價的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)和等級的設(shè)置是否科學(xué)合理直接影響到評價結(jié)果的正確性，本文參照國內(nèi)外相關(guān)文獻中綜合指數(shù)的分級方法，將土地生態(tài)安全評價標(biāo)準(zhǔn)分為5級（表1）［4］。

2.2 評價指標(biāo)體系建立

土地生態(tài)系統(tǒng)是一個多層次、多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，對土地生態(tài)安全進行評價需要進行全面深入的研究，建立起一整套完整的、實用的評價指標(biāo)體系。PSR模型即壓力（Pressure）-狀態(tài)（State）-響應(yīng)（Response）模型，是20世紀(jì)80年代末由經(jīng)濟合作和開發(fā)組織（OECD）與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）提出的模型概念，該模型從人類與土地生態(tài)環(huán)境相互作用的角度出發(fā)，將指標(biāo)分為3種各不相同又相互聯(lián)系的類型：壓力指標(biāo)反映人類活動對土地生態(tài)環(huán)境造成的負荷；狀態(tài)指標(biāo)反映土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、健康狀態(tài)；響應(yīng)指標(biāo)反映人類面臨土地生態(tài)環(huán)境問題所采取的對策和措施［5_6］。本文根據(jù)井工煤礦區(qū)的土地生態(tài)安全問題構(gòu)建了相應(yīng)的評價指標(biāo)體系，如表2所示。

圖1 井工煤礦開采土地生態(tài)效應(yīng)

表1 土地生態(tài)安全分級標(biāo)準(zhǔn)

2.3 評價方法

2.3.1 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于各指標(biāo)的性質(zhì)不同，具有不同的量綱和數(shù)量級，為了保證結(jié)果的可靠性，采用極值標(biāo)準(zhǔn)化法對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

公式（1）適用于正向指標(biāo)，即指標(biāo)數(shù)值越大越好；公式（2）適用于負向指標(biāo)，即指標(biāo)數(shù)值越小越好。式中max xj為標(biāo)準(zhǔn)最大值，min xj為標(biāo)準(zhǔn)最小值。對于原始數(shù)據(jù)中超出指標(biāo)值域范圍的值，根據(jù)指標(biāo)類型分別取值0或1，標(biāo)準(zhǔn)化后各指標(biāo)取值區(qū)間為［0，1］［7］。

2.3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的確定是土地生態(tài)安全評價過程中的一個重要環(huán)節(jié)，合理地分配各指標(biāo)的權(quán)重是量化評估的關(guān)鍵。因此本文采用專家打分法與熵值法對評價指標(biāo)進行組合賦權(quán)［8］，盡量提高各指標(biāo)權(quán)重的可信度。

2.3.3 土地生態(tài)安全評價綜合得分計算模型

本文采用綜合指數(shù)法計算礦區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)，數(shù)學(xué)模型為：

Z=w1×y1+w2×y2+……+wn×yn。（3）

式（3）中，Z為土地生態(tài)安全綜合指數(shù)；wi為i指標(biāo)的權(quán)重；yi為i指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

3 案例分析

3.1 案例概況

龍馳煤礦所在地為溶蝕低山地貌，屬亞熱帶高原性山地季風(fēng)氣候，土壤類型主要屬紅壤、黃壤。礦區(qū)土地利用類型主要包括耕地20.50%、林地56.70%、草地7.54%、其他地類15.26%。

3.2 案例區(qū)土地生態(tài)安全評價

根據(jù)龍馳煤礦土地損毀情況及對土地生態(tài)環(huán)境的影響，將該礦區(qū)分4個單元進行評價：開采區(qū)（1評價區(qū)），進場道路（2評價區(qū)），工業(yè)場地（3評價區(qū)）和上述3個評價區(qū)土地生態(tài)問題影響外延區(qū)（4評價區(qū)）。根據(jù)各個評價區(qū)造成的土地生態(tài)安全問題及其對整個煤礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境的影響程度，采用特爾菲法確定各評價區(qū)占整個區(qū)域指數(shù)權(quán)重分別為0.36，0.22，0.33，0.09。

結(jié)合上述評價指標(biāo)體系和評價方法，對龍馳煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價結(jié)果如表2，表3和圖2所示。在評價中由于龍馳煤礦區(qū)不涉及村民搬遷，所以未對此項指標(biāo)進行評價。

從表3可以看出，龍馳煤礦區(qū)1，2，3，4評價區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)分別為0.630 0，0.590 6，0.589 1，0.808 5。根據(jù)各個評價區(qū)的權(quán)重，可得龍馳煤礦區(qū)綜合指數(shù)為0.623 9。由表1土地生態(tài)安全分級標(biāo)準(zhǔn)可知，1評價區(qū)土地生態(tài)安全等級為Ⅲ等，屬于敏感級；2和3評價區(qū)土地生態(tài)安全等級為Ⅳ等，屬于風(fēng)險級；4評價區(qū)土地生態(tài)安全等級為Ⅱ等，屬于較安全級。根據(jù)礦區(qū)整體綜合指數(shù)，礦區(qū)土地生態(tài)安全等級為Ⅲ等，屬于敏感級?？傮w來看，龍馳煤礦區(qū)中4評價區(qū)的土地生態(tài)安全狀態(tài)最好，而2和3評價區(qū)最差。

表2 煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價指標(biāo)、權(quán)重及龍馳煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價

表3 龍馳煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價結(jié)果

X 821

A

0528-9017（2015）02-0264-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20150237

2014-10-05

云南省人才培養(yǎng)項目（kksy20121057）

胡 松（1989_），女，云南紅河州人，在讀碩士研究生，主要研究方向為土地開發(fā)與生態(tài)保護。E-mail：1119167031@qq.com。

黃義忠（1972_），男，廣西桂林人，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，主要研究方向為土地資源管理、環(huán)境地質(zhì)。E-mail：hyizhong95@163.com。

文獻著錄格式：胡松，黃義忠，謝小棠，等.基于PSR模型的煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評價研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（2）：264_ 266，269.