王 磊, 郭 燦, 李慧明

(1.天津城建大學 經(jīng)濟與管理學院, 天津 300384; 2.南開大學 循環(huán)經(jīng)濟研究中心, 天津 300071)

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基于PSR-TOPSIS模型的寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全評價

王 磊1, 郭 燦1, 李慧明2

(1.天津城建大學 經(jīng)濟與管理學院, 天津 300384; 2.南開大學 循環(huán)經(jīng)濟研究中心, 天津 300071)

土地生態(tài)安全問題是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的核心問題之一?；赑SR-TOPSIS模型構建土地生態(tài)安全評價體系，選取處于“一帶一路”關鍵節(jié)點的生態(tài)脆弱典型區(qū)域寧夏回族自治區(qū)為研究區(qū)域，系統(tǒng)評價其2003—2013年的土地生態(tài)安全狀況。結果顯示：寧夏地區(qū)土地整體生態(tài)狀況呈好轉趨勢，但仍處于較不安全狀態(tài)，土地生態(tài)環(huán)境較惡劣，生態(tài)系統(tǒng)功能、結構受損，抗外界干擾能力較差；植樹造林、退耕還林、廢氣、廢水及固廢的控制與處理、經(jīng)濟效益的提高對研究區(qū)域土地生態(tài)安全的改善起到了積極作用；而區(qū)域本身脆弱的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生的環(huán)境污染以及響應政策的不連續(xù)性卻加劇了土地生態(tài)的不安全性。在此基礎上，從生態(tài)防護體系建設、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和生態(tài)治理長效機制建立等方面提出了對策建議。

土地生態(tài)安全評價; PSR-TOPSIS模型; 寧夏回族自治區(qū)

土地是人類賴以生存和發(fā)展的基礎，我國快速城市化、工業(yè)化和迅速增長的人口加速了人們對土地資源的開發(fā)利用，同時引發(fā)了一系列土地生態(tài)安全問題，危及到糧食供給、人類生存、區(qū)域發(fā)展空間。土地生態(tài)安全問題是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展核心問題之一，是我國生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容。近年來，土地生態(tài)安全問題引起了國內(nèi)外學者的廣泛關注，Hughey K F D[1]、張軍以[2]、楊春紅[3]等基于PSR模型框架分別構建新西蘭、三峽庫區(qū)、汕頭市土地生態(tài)安全評價指標體系，并在此基礎上，運用綜合指數(shù)法對研究區(qū)域的土地生態(tài)安全進行了評價；呂添貴[4]、關小克[5]、余敦[6]、呂建樹[7]等學者分別采用生態(tài)足跡法、灰色關聯(lián)分析、物元分析法、GIS/RS等評價方法對不同研究區(qū)域進行生態(tài)安全評價，為區(qū)域生態(tài)安全建設提供了值得借鑒的依據(jù)；李茜[8]、郭永杰[9]、馬莉婭[10]等分別采用不同的方法對寧夏土地環(huán)境安全、寧夏市域生態(tài)安全以及寧夏鹽池縣生態(tài)安全進行了動態(tài)評價，為寧夏開展環(huán)境治理提供了參考。前期研究中，在評價響應框架方面，PSR響應評價框架因能有效判定環(huán)境狀態(tài)與環(huán)境問題之間的因果聯(lián)系而得到廣泛應用；在評價方法方面，大部分學者多采用主觀性強、動態(tài)性弱的AHP、因子分析等評價方法，對研究區(qū)域生態(tài)安全現(xiàn)狀的真實反映存在一定局限性；在研究區(qū)域方面，國內(nèi)外學者對寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全的研究多集中于市域或縣級層面，對寧夏整體土地生態(tài)安全的研究相對較少，難以全面反映寧夏區(qū)域土地生態(tài)安全的整體發(fā)展狀態(tài)?；诖?，本研究應用相對成熟的PSR響應框架構建研究區(qū)域土地生態(tài)安全評價體系，選取客觀評價與主觀評價相結合，直接表征原始數(shù)據(jù)信息的逼近理想解法(TOPSIS法)，開展區(qū)域土地生態(tài)安全評價，具有一定理論價值。此外，本研究選取寧夏回族自治區(qū)為研究對象，該區(qū)域是我國生態(tài)環(huán)境脆弱典型區(qū)域，同時還是我國“一帶一路”戰(zhàn)略中向西開放的“橋頭堡”，未來土地資源負載壓力較大。因此，對寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全進行科學評價，測度其土地生態(tài)安全指數(shù)的動態(tài)變化過程，不僅有利于判斷寧夏地區(qū)的土地生態(tài)安全現(xiàn)狀，識別土地生態(tài)安全相關政策的響應效果，而且對于未來優(yōu)化區(qū)域土地利用方式，促進土地資源功能維持，具有重要實踐意義。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

寧夏回族自治區(qū)是我國五大少數(shù)民族自治區(qū)之一，地處我國西北地區(qū)的東部，黃河上游，東鄰陜西、北靠內(nèi)蒙、南連甘肅，是我國內(nèi)接中原、西通西域、北連大漠，各民族南來北往的重要區(qū)域。同時，寧夏也是我國發(fā)展“絲綢之路經(jīng)濟帶”，連接新亞歐大陸橋的重要節(jié)點，擁有明顯區(qū)位優(yōu)勢。

從發(fā)展現(xiàn)狀來看，寧夏積極把握發(fā)展機遇，不斷加速工業(yè)化和城市化進程，至2013年國民生產(chǎn)總值攀升至2 565.06億元，城鎮(zhèn)化率也由2000年的32.5%上升至2013年的52.0%，但經(jīng)濟的迅速發(fā)展也給寧夏帶來了一定的環(huán)境壓力，威脅寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全。數(shù)據(jù)表明：2013年工業(yè)廢氣排放量達10 026.2億標立方米；工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水排放總量達38 517.92萬t；固體廢棄物總量達3 281.94 t。加之近十年土地開發(fā)利用強度加劇，建設用地、耕地、林地等各類用地比例失衡[8]，寧夏土地生態(tài)安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

從自然氣候來看，寧夏位處東部季風、西北干旱以及青藏高寒的交匯地帶，地跨三個氣候帶的獨特地理位置決定了其自然環(huán)境的過渡性和生態(tài)脆弱性，同時涵蓋了西部地區(qū)所有的土地生態(tài)問題，包括土壤侵蝕、土地沙質荒漠化、土地鹽漬化等[11-12]。脆弱的土地生態(tài)環(huán)境使得寧夏成為土地生態(tài)安全評價的典型區(qū)域。同時，干旱少雨、蒸發(fā)強烈的水熱組合使得“基礎薄弱”的土地資源質量持續(xù)下降，植被覆蓋率降低，水土流失、沙化、鹽漬化等加劇，脆弱的土地生態(tài)環(huán)境進一步惡化。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究原始數(shù)據(jù)源于《寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計年鑒》(2004—2014年)、《寧夏回族自治區(qū)環(huán)境狀況公報》(2003—2014年)、《寧夏回族自治區(qū)環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》、《寧夏“十二五”規(guī)劃綱要》、《寧夏農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展“十二五”規(guī)劃》。

2 研究方法

2.1 評價方法及指標選取

PSR框架是由OECD于20世紀90年代提出的研究環(huán)境問題的框架體系，具有較強綜合性、系統(tǒng)性以及靈活性等特點，能清晰表征人類活動、自然環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展之間的因果關系，且能有效分解細化復雜問題，將其應用于土地生態(tài)安全評價，具有較強的適用性和針對性[13-15]。

因此，本文基于PSR框架模型，參考前期學者研究成果，充分考慮寧夏回族自治區(qū)社會經(jīng)濟、自然資源、生態(tài)環(huán)境質量狀況，特別是土地資源及土地利用的實際情況，遵循科學性、可操作性、數(shù)據(jù)可獲得性等原則，建立了包括壓力、狀態(tài)、響應三個分系統(tǒng)的區(qū)域生態(tài)安全評價指標體系(表1)因地制宜的選取30個評價指標。其中壓力系統(tǒng)依據(jù)人口壓力、經(jīng)濟壓力和環(huán)境污染壓力三個維度選取12個指標，狀態(tài)系統(tǒng)依據(jù)反映經(jīng)濟發(fā)展、自然資源及環(huán)境質量三個維度選取9個指標，響應系統(tǒng)依據(jù)為緩解土地生態(tài)壓力而采取的相關經(jīng)濟、環(huán)境、社會治理三個維度措施，選取9個指標。

在已建指標體系的基礎上，利用TOPSIS法測度研究區(qū)域的生態(tài)安全指數(shù)。TOPSIS法是由C.L.Hwang和K.Yoon于1981年提出的多目標決策方法，該方法是在充分分析原始數(shù)據(jù)信息的基礎上，通過測算評價對象與正、負理想解的接近程度評估區(qū)域土地生態(tài)安全狀況，得出的評價結果不僅能客觀、真實的反映區(qū)域實際情況，而且更具指向性，能明確反映區(qū)域土地生態(tài)安全所受壓力、所處狀態(tài)以及相關治理政策效果的動態(tài)變化。

表1 寧夏土地生態(tài)安全評價指標體系

注：“+”為效益型指標；“-”為成本型指標。

2.2 生態(tài)安全評價標準劃分

評價標準的劃分是生態(tài)安全評價的關鍵環(huán)節(jié)，科學合理的評價標準能有效確保評價結果的準確性和客觀性。

然而現(xiàn)階段我國并沒有統(tǒng)一的土地生態(tài)安全劃分標準，對于該方面的研究也仍處于探索階段。因此，本文通過參考相關學者的研究成果[16-19]，結合寧夏地區(qū)的特點以及國家、行業(yè)和地方規(guī)定的相關標準，采用傳統(tǒng)等間距法劃分安全等級，將寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全狀況分為5個等級(表2)。

表2 寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全評價標準劃分

2.3 土地生態(tài)安全計算模型

2.3.1 構建評價樣本矩陣 定義tij為第i年、第j項指標的實際值，以此構建研究區(qū)域土地生態(tài)安全評價m個評價指標和n個評價對象的樣本矩陣T，

(1)

正向指標：

(2)

負向指標：

(3)

式中：pij為指標標準化后的數(shù)值，pij∈(0，1)；maxtij與mintij分別為第j個指標的最大值與最小值。

2.3.3 確定指標權重 為了使評價結果能夠更加準確的反映寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全狀況，本研究采用客觀與主觀賦權相結合的方法確定指標權重，一方面充分挖掘各指標原始數(shù)據(jù)信息[20]，另一方面反映專家經(jīng)驗，使指標權重與其實際重要程度相一致。

(1) 利用變異系數(shù)法確定指標權重：

Cj=Sj/Ej， (j=1，2，…，m)

(4)

(5)

式中：Cj為第j項指標的變異系數(shù)；Sj為第j項指標的標準偏差；Ej為第j項指標的平均值；Wj為第j項指標的權重；m為指標的個數(shù)。

(2) 利用主觀賦權法修正客觀賦權法確定的權重值，得到Wj'。(表1)

(3) 加權規(guī)范化決策矩陣X的確定：

(6)

(7)

(8)

2.3.5 確定生態(tài)安全指數(shù) 計算評價對象與理想解的貼近程度Ui，即生態(tài)安全指數(shù)，Ui∈(0，1)，其值越大表明土地安全程度越高：

(9)

3 結果與分析

3.1 生態(tài)安全水平的評價結果及總體特征

依據(jù)土地生態(tài)安全計算模型，基于寧夏回族自治區(qū)2003—2013年的各項指標數(shù)據(jù)計算得出總系統(tǒng)層和分系統(tǒng)層的生態(tài)安全指數(shù)。

見圖1，2003—2013年寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全指數(shù)介于0.2～0.4，土地生態(tài)安全處于較不安全狀態(tài)，土地生態(tài)環(huán)境較惡劣，生態(tài)系統(tǒng)功能和結構受損，土壤污染、水土流失、土地沙化等現(xiàn)象嚴重，生態(tài)恢復和重建較為困難。從生態(tài)安全動態(tài)變化趨勢來看，寧夏地區(qū)2003—2013年的土地生態(tài)安全呈波動上升，生態(tài)安全狀況在近年有所好轉，并于2008年達到峰值。

圖1 寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全變化圖

3.2 生態(tài)安全狀況分析

3.2.1 土地生態(tài)安全壓力系統(tǒng) 寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)壓力綜合指數(shù)呈波動下降，并于2013年達到最低值，且始終處于不安全狀態(tài)，表明研究期間寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全壓力負荷逐年增大，嚴重威脅該地區(qū)土地生態(tài)安全。由圖2可知，寧夏地區(qū)土地生態(tài)壓力負荷主要受環(huán)境污染壓力變化的影響，盡管人口承載壓力以及社會經(jīng)濟壓力逐年緩解，但依舊沒能改變環(huán)境污染對土地生態(tài)安全造成的頹勢。從2012—2013年土地生態(tài)壓力綜合指數(shù)的變化來看，人口自然增長率的持續(xù)下降以及經(jīng)濟效益的不斷提高仍在一定程度上延緩了土地生態(tài)壓力負荷的持續(xù)增漲。總的來說，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入實施，寧夏建設發(fā)展工作全面展開，經(jīng)濟迅速增長在提高人們生活水平的同時，也使得環(huán)境壓力一定程度上有所增加。SO2、工業(yè)煙塵、廢水以及固廢排放量等指標增幅較大，化肥、農(nóng)藥使用量的增加對土地生態(tài)安全造成巨大壓力，已經(jīng)成為嚴重威脅寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全的主要因素。

圖2 寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)壓力變化

3.2.2 土地生態(tài)安全狀態(tài)系統(tǒng) 由圖1可知，寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)由2003年的0.37上升至2013年的0.55，盡管2009年、2013年有所波動，但整體處于持續(xù)增長態(tài)勢，表明寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全狀況持續(xù)轉好，狀態(tài)系統(tǒng)的安全狀態(tài)由較不安全狀態(tài)轉為臨界安全狀態(tài)。狀態(tài)系統(tǒng)安全指數(shù)由低轉高，一方面得益于不斷加大的生態(tài)環(huán)境保護力度。主要體現(xiàn)在：植樹造林、退耕還林等措施使林地覆蓋率提升至9.09%，有效增強土地自我修復、水土保持能力，控制土地沙化及土地鹽堿化；大力推廣工業(yè)、生活污水再處理設施、關停多家直接排污入黃河的高污染企業(yè)，有效改善黃河干流水質，使Ⅰ—Ⅲ類水質斷面比例由2003年的31.15%增至2013年的100%，且2008—2013年連續(xù)六年持續(xù)保持100%的比例；加大工業(yè)及生活廢氣的控制和治理，督促企業(yè)開展除塵、脫硫設施的增容改造，有效改善寧夏區(qū)域空氣環(huán)境，城市空氣綜合污染指數(shù)由2003年的3.19降至2012年的1.8，且近三年也未出現(xiàn)酸雨現(xiàn)象。另一方面則受益于經(jīng)濟發(fā)展水平的提高。寧夏人均GDP指標由2003年的0.77萬元升至2013年的3.94萬元，客觀上為生態(tài)建設、節(jié)能減排、污染物控制及處理工作提供了更多的經(jīng)費，對土地生態(tài)狀態(tài)系統(tǒng)安全水平的改善起到了積極的促進作用。

3.2.3 土地生態(tài)安全響應系統(tǒng) 見圖1，寧夏土地生態(tài)安全響應指數(shù)總體上呈波動上升趨勢，由不安全狀態(tài)升至較安全狀態(tài)，但從局部來看，個別年份波動較大，與壓力、狀態(tài)系統(tǒng)層相比，較不穩(wěn)定。但響應系統(tǒng)高安全級別的轉變表明寧夏回族自治區(qū)對區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)的保護能力在不斷增強，采取的環(huán)境保護措施對土地生態(tài)安全的提升起到了積極作用，如加大水土流失治理力度、提高污水處理廠處理能力、增加廢氣治理設施套數(shù)、提高工業(yè)固廢綜合利用率、增加工業(yè)污染治理項目投資比例等。土地生態(tài)安全響應指數(shù)在2005年及2010年產(chǎn)生較大波動，分析可得，主要是由當年工業(yè)污染治理項目投資占GDP比例的大幅下降導致，由此可見，土地生態(tài)安全的資金及人力的投入對土地生態(tài)安全的變化起著至關重要的作用。同時，寧夏政府對土地生態(tài)環(huán)境的治理長期處于被動狀態(tài)，尚未形成持續(xù)改善土地生態(tài)環(huán)境的響應機制。因此，寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全建設還存在巨大的改善空間，需要寧夏政府及公眾的共同努力。

4 結論與建議

基于PSR模型構建寧夏回族自治區(qū)土地生態(tài)安全評價指標體系，并采用逼近理想解法(TOPSIS法)對該區(qū)域土地生態(tài)安全進行了動態(tài)評價，結果顯示，研究期間(2003—2013年)寧夏地區(qū)整體土地生態(tài)安全不斷改善，但仍然處于較不安全狀態(tài)，土地生態(tài)安全問題并未從根本上得到緩解，分析其主要原因有：一是自然因素，寧夏獨特的地理位置以及干旱少雨、風大沙多的惡劣氣候條件決定了其自然環(huán)境的脆弱性，也造成了土地生態(tài)環(huán)境的整體不安全性；二是經(jīng)濟因素，經(jīng)濟發(fā)展雖為土地生態(tài)環(huán)境的改善提供了更多治理經(jīng)費，但也帶來了更加嚴重的環(huán)境污染，給土地生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力；三是社會因素，為改善寧夏地區(qū)土地生態(tài)安全現(xiàn)狀，社會各界共同努力，植樹造林、退耕還林、節(jié)能減排、加強工業(yè)、生活廢棄物的控制與處理等舉措都對研究區(qū)域土地生態(tài)安全狀況的改善起到了積極作用，但卻未能形成長效的土地生態(tài)環(huán)境響應機制，治理效果出現(xiàn)反復波動。

根據(jù)研究結論，結合寧夏區(qū)情，本研究針對寧夏土地生態(tài)安全治理工作提出以下幾條建議：

(1) 針對寧夏不同區(qū)域、地類，堅持分區(qū)規(guī)劃、重點治理，因地制宜的選擇植被種類，逐步構筑貫穿寧夏南北的防護林體系，即北部利用黃灌區(qū)的有利條件，在現(xiàn)有資源基礎上，逐步完善已有防護林體系，并發(fā)展以枸杞、紅棗等為主的林業(yè)產(chǎn)業(yè)體系；自然條件惡劣的中部地區(qū)則以喬、灌、草相結合的防控模式為基礎建立防風固沙林和水土保持林；南部地區(qū)以小流域為單元，綜合治理水、田、林、路，構建穩(wěn)固的小流域生態(tài)防護林體系。

(2) 加快寧夏地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，緩解經(jīng)濟發(fā)展對土地生態(tài)環(huán)境的破壞。依據(jù)寧夏區(qū)位特點，大力發(fā)展生態(tài)、節(jié)水型農(nóng)業(yè)，減少化肥使用，控制水資源流失；提升改造“兩高一低”傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，關閉小火電、小化工等企業(yè)，推廣清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)廢棄物的資源化、減量化和無害化，并圍繞寧夏豐富的太陽能、風能發(fā)展清潔、可再生能源產(chǎn)業(yè)；同時，積極發(fā)揮寧夏旅游資源優(yōu)勢，大力發(fā)展現(xiàn)代服務業(yè)。

(3) 建立土地生態(tài)系統(tǒng)長效治理機制，根據(jù)寧夏區(qū)域自然生態(tài)特點以及經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，制定科學合理的土地生態(tài)環(huán)境長期治理規(guī)劃，明確環(huán)境改善目標和治污減排時間表；構建政府主導、企業(yè)主體、多方參與、全民行動的環(huán)境保護格局；建立嚴格監(jiān)管污染物排放的環(huán)境管理體制，綜合運用法律、經(jīng)濟、技術和必要的行政手段，強化污染防治，保護生態(tài)環(huán)境。

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[20] 盧濤,王占岐,魏超,等.基于DPSIR模型的合肥市土地生態(tài)安全物元分析評價[J].水土保持研究,2015,22(4):221-227.

Evaluation of Land Security in Ningxia Hui Autonomous Region Based on PSR-TOPSIS Model

WANG Lei1, GUO Can1, LI Huiming2

(1.SchoolofEconomicsandManagement,TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China;2.ResearchCenteronCircularEconomy,NankaiUniversity,Tianjin300071,China)

Land security is the one of the keys of the regional sustainable development．Choosing Ningxia Hui Autonomous Region as the study area， the key nodes of ‘One Belt and One Road’ and typical ecological fragile area， we evaluate land security in 2003—2013 by the PSR-TOPSIS model． The results show that： the overall situation of the land security in Ningxia Hui Autonomous Region is better， but is still in the less safety status， bad land environment， broken land ecosystem， poor ability to resist outside interference；the forestation， returning farmland to forest， control and processing of waste gas， waste water and solid waste， the improvement of the economic benefit of the study area have played the positive role in improving the land security of the study area； fragile land ecosystem， pollution caused by economic development and discontinuities in response policy have aggravated the land insecurity．In addition， some suggestions were put forward on based on above research with respect to building the ecology protection forest system， optimization and upgrade of the industrial structure and establishing the mechanism of land ecological management．

evaluation of the land security; PSR-TOPSIS framework; Ningxia Hui Autonomous Region

2015-11-03

2015-12-04

國家自然科學基金(71303170);天津市高等學校人文社科項目(20132152)

王磊(1980—),男,天津市人,博士,副教授,碩士生導師、主要從事環(huán)境經(jīng)濟與管理等方向的研究與教學工作。E-mail:wangleith@163.com

F301.24

A

1005-3409(2016)06-0154-06