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(安徽農(nóng)業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院,安徽 合肥 230036)
十九大報告中提出,打造生命共同體,統(tǒng)籌推進山、水、林、田、湖草系統(tǒng)治理,建設(shè)美麗中國。土地作為最重要的自然資源,對于生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義,而高速發(fā)展的經(jīng)濟社會與有限的土地供給之間的矛盾,導(dǎo)致耕地占用、水域破壞、土壤污染等問題突出。土地生態(tài)安全關(guān)系國民生活與社會發(fā)展的方方面面,是國家政治、經(jīng)濟和社會安全的重要載體,因而土地生態(tài)安全評價十分必要。
目前,國內(nèi)外學者對土地生態(tài)安全評價多有研究,國外研究多側(cè)重于土地污染[1-2]、土地適宜性研究[3];國內(nèi)在研究區(qū)域方面主要集中于西北、西南等生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)[4-5],研究對象以湖泊、濕地、綠洲、山區(qū)為主[6-8],研究方法上涉及主成分分析法[9]、TOPSIS模型[10]、PSR模型[11]、生態(tài)足跡法[12-13]、物元模型[14]、GIS模型[15]、灰色關(guān)聯(lián)度模型[16]等。就研究區(qū)域而言,對中部地區(qū)研究較少,已有對安徽省的土地生態(tài)安全評價中,多為使用時間序列數(shù)據(jù)評價不同年份土地生態(tài)安全變化[17];研究方法僅涉及傳統(tǒng)TOPSIS模型、BP神經(jīng)模型[18]等方法。因而,本研究借助改進TOPSIS模型,基于PSR模型使用2016年安徽省各地級市截面數(shù)據(jù)構(gòu)建評價指標體系,進行土地生態(tài)安全評價,并與2012年比較,探究影響安徽省土地生態(tài)安全的主要因素,以期為安徽省生態(tài)文明建設(shè)提供借鑒。
PSR模型[19]是經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)于20世紀八九十年代共同發(fā)展起來的用于研究環(huán)境問題的框架體系,現(xiàn)階段構(gòu)建生態(tài)安全評價指標體系多使用該模型。本研究綜合考慮安徽省土地生態(tài)安全狀況并參考已有相關(guān)研究成果,按照科學性、全面性、適用性和可操作性的要求,利用人口密度、常住人口自然增長率、城市化水平等24個指標構(gòu)建土地生態(tài)安全評價指標體系(見表1),以實現(xiàn)全面客觀的土地生態(tài)安全評價。
表1 土地生態(tài)安全評價指標體系及權(quán)重
注:表中“-”和“+”分別表示指標對土地生態(tài)安全的負向作用和正向作用。
1.數(shù)據(jù)處理
研究數(shù)據(jù)主要來源于2013年、2017年《安徽省統(tǒng)計年鑒》和安徽省各地級市《國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。由于研究指標涉及領(lǐng)域、單位和性質(zhì)存在差異,不能直接進行比較分析,因此對其進行規(guī)范化處理,通過公式(1)、(2)對數(shù)據(jù)進行極差標準化。
(1)
(2)
其中,Yij表示原始指標規(guī)范化處理之后的值,xij表示第i個地區(qū)j指標原始值,Min{xj}和Max{xj}表示第j項指標的最小值和最大值。
2.權(quán)重確定
確定指標權(quán)重的方法有主觀賦值法和客觀賦值法,考慮到主觀賦值法受決策者意愿影響,主觀隨意性較強,因此本研究采用客觀賦值法中的熵權(quán)法確定指標權(quán)重。
(3)
(4)
3.改進的TOPSIS模型
TOPSIS模型由Hwang和Yoon[20]于1981年首次提出,其原理是通過計算評價對象與理想化目標之間的距離來衡量方案的優(yōu)劣,當方案靠近理想值且遠離負理想值則為最優(yōu)方案。當方案的解關(guān)于理想值對稱時,TOPSIS模型不能有效地解決,本研究通過計算加權(quán)距離以改進傳統(tǒng)模型的弊病。具體過程如下:
第一步,對決策矩陣Yij進行規(guī)范化處理得Zij:
(5)
其中,Yij表示經(jīng)過公式(1)和公式(2)的標準化處理后,第i個評價對象在第j個指標上的取值。
第二步,確定各評價指標的正理想解和負理想解:
(6)
(7)
其中,J1={正向指標},J2={負向指標},j=1,2,…,m。
第三步,計算各評價指標距離理想解的加權(quán)距離:
i=1,2,…,n,j=1,2,…,m
(8)
i=1,2,…,n,j=1,2,…,m
(9)
第四步,計算各評價指標與最優(yōu)方案的接近程度:
(10)
土地生態(tài)安全等級為衡量區(qū)域土地生態(tài)安全提供了評價標準,但現(xiàn)階段對土地生態(tài)安全等級劃分并無統(tǒng)一規(guī)定。在綜合已有研究成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)TOPSIS模型測算的各方案值與理想值的貼近程度,形成一套土地生態(tài)安全等級標準(見表2),為評價區(qū)域生態(tài)安全作出指導(dǎo)。
表2 土地生態(tài)安全等級標準
安徽省位于華東地區(qū),介于東經(jīng)114°54′~119°37′,北緯29°41′~34°38′之間,長江、淮河、新安江的橫貫劃分出由北到南的淮北平原、江淮丘陵、皖南山區(qū)三大自然區(qū)域。轄境國土面積14.01萬平方千米,2016年常住人口達6 196萬人,國內(nèi)生產(chǎn)總值24 117.9億元,水資源總量為1 245.17億立方米,森林覆蓋率為28.65%,林業(yè)用地面積達449.3萬公頃[21]。隨著長江經(jīng)濟帶、中原城市群、皖江示范區(qū)等規(guī)劃建設(shè)推進,尤其是“十三五”規(guī)劃中生態(tài)強省、“三重一創(chuàng)”建設(shè)的提出,安徽省在經(jīng)濟發(fā)展的同時更需注重土地生態(tài)安全。
結(jié)合安徽省2016年相關(guān)數(shù)據(jù),依據(jù)PSR模型構(gòu)建安徽省土地生態(tài)安全評價指標體系,對數(shù)據(jù)規(guī)范化處理,通過熵權(quán)法計算指標權(quán)重,利用改進的TOPSIS模型測算2016年各地級市土地生態(tài)安全理想值和實際值的貼近度,按照土地生態(tài)安全等級標準判斷,實現(xiàn)對安徽省土地生態(tài)安全評價。此外,通過對比2012年安徽省土地生態(tài)安全評價結(jié)果,根據(jù)不同年份變化,判斷影響區(qū)域土地生態(tài)安全主要因素,為提高各城市土地生態(tài)安全水平提供針對性政策建議。
1.土地生態(tài)安全綜合評價
根據(jù)2016年安徽省土地生態(tài)安全評價結(jié)果(見表3),對各地級市土地生態(tài)安全進行綜合評價。首先,通過各地級市生態(tài)安全與理想值的貼近度判斷生態(tài)安全等級??傮w上,安徽省土地生態(tài)安全綜合貼近度均高于0.3,平均值為0.405 2,達到基本安全水平??梢?,隨中原城市群、長江經(jīng)濟帶、皖江示范區(qū)等建設(shè),安徽經(jīng)濟迅速發(fā)展,城市化進程加快,但土地生態(tài)環(huán)境依然十分脆弱,各地生態(tài)文明建設(shè)力度仍需加強。就地理位置而言,南部優(yōu)于北部,皖南山區(qū)土地生態(tài)安全評價結(jié)果高于江淮丘陵城市,北部平原城市整體處于較低水平。其中,合肥市、馬鞍山市、宣城市、銅陵市、池州市和黃山市六市的土地生態(tài)安全等級均為Ⅲ級,綜合貼近度最高值為黃山市0.512 47,最低值為宣城市0.419 35,平均值為0.451 34,土地生態(tài)狀況處于基本安全狀態(tài),生態(tài)服務(wù)功能相對完善,生態(tài)結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定,生態(tài)環(huán)境處于較好水平。
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表3 2016年安徽省土地生態(tài)安全評價結(jié)果
其次,通過比較壓力、狀態(tài)和響應(yīng)指標差異綜合評價土地生態(tài)安全。整體上,安徽省土地生態(tài)安全壓力較大,最大值為蚌埠市0.628 11,且平均值也達到0.505 5,可見2016年安徽省在經(jīng)濟發(fā)展中土地面臨巨大壓力,工業(yè)產(chǎn)值的增長以生態(tài)環(huán)境為代價,對生態(tài)環(huán)境造成嚴重負擔。土地生態(tài)安全狀態(tài)指標皖南各市較高,達到基本安全水平,皖中、皖北城市土地生態(tài)安全水平較低,其中黃山市達最高值0.601 27,一方面由于皖南城市森林覆蓋、水資源總量、空氣質(zhì)量高于皖中皖北各市;另一方面,人口相對較少,經(jīng)濟發(fā)展對土地資源壓力相對較小也是重要原因。土地生態(tài)安全響應(yīng)指標全省呈較大幅度波動,其中合肥、馬鞍山、蕪湖和蚌埠居前列,且合肥達最大值0.803 32,第三產(chǎn)業(yè)比重、“三廢”整治以及生態(tài)保護力度是影響地區(qū)土地生態(tài)安全的主要因素。就生態(tài)安全等級為Ⅲ級的合肥市來看,其生態(tài)安全壓力大,狀態(tài)較低,但響應(yīng)指標評價高達0.803 32,主要由于近幾年合肥市生態(tài)文明建設(shè)力度的加大,包括“十二五”期間耕地保護、累計造林78 533公頃、空氣整治“九招治霾”、巢湖治理“八大工程”、能源生產(chǎn)“總量減排”等措施的推進,使合肥市土地生態(tài)安全雖面臨巨大壓力,仍能處于基本安全狀態(tài)。
2.土地生態(tài)安全比較分析
為探索安徽省土地生態(tài)安全建設(shè)狀況,以5年為研究階段,比較“十二五”規(guī)劃與“十三五”規(guī)劃中安徽省土地生態(tài)發(fā)展情況。因此,利用2012年安徽省數(shù)據(jù),測算當年土地生態(tài)安全指標與理想值貼近度,對比2012年與2016年土地生態(tài)安全水平分析安徽省土地生態(tài)安全變化(見圖1)。
圖1 2012年和2016年安徽省各地級市土地生態(tài)安全評價結(jié)果
通過2012年和2016年綜合對比分析,發(fā)現(xiàn)安徽省2012年土地生態(tài)安全最高值仍為黃山市0.553 61,全省平均值為0.400 4,達到基本安全水平,全省整體生態(tài)安全水平低于2016年。2012年提出打造文化強省、經(jīng)濟強省和生態(tài)強省,通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和增長方式保護生態(tài)環(huán)境,并加強水域整治,森林覆蓋率提高,土地生態(tài)安全質(zhì)量增強,達基本安全水平。其中從2012年到2016年,合肥、亳州、宿州、淮南和馬鞍山五市土地生態(tài)水平皆有所提高,其造林面積、城市污水治理和工業(yè)固廢利用效率等指標明顯優(yōu)于2012年,生態(tài)保護和土地綜合利用為土地生態(tài)安全提供保障?;幢薄⒘?、蕪湖、池州、安慶和黃山六市土地生態(tài)安全水平有所下降,主要由于城市化進程加快,人口劇增導(dǎo)致建設(shè)用地無序擴張,土地資源人口壓力巨大,成為制約生態(tài)安全綜合評價結(jié)果的主要因素。蚌埠、阜陽、滁州、宣城和銅陵五市土地生態(tài)安全存在小幅波動,基本穩(wěn)定在相應(yīng)安全等級,綜合各指標來看,各市生態(tài)環(huán)境面臨壓力巨大,人口與土地、資源間矛盾依然尖銳,土地生態(tài)安全處于穩(wěn)定狀態(tài),但仍有提升空間,通過土地整治、耕地保護等手段可以進一步提高生態(tài)安全等級。
此外,可以發(fā)現(xiàn)2012年和2016年對比中淮南市土地生態(tài)安全水平有小幅上升,銅陵市整體波動不大,而六安市和安慶市則小幅下降,出現(xiàn)這一情況與2015年安徽省行政區(qū)劃調(diào)整密切相關(guān)。2015年壽縣由六安市劃分至淮南市,一定程度上影響淮南市造林面積、經(jīng)濟密度等,使其生態(tài)安全狀況得到優(yōu)化;反之,導(dǎo)致六安市土地生態(tài)安全水平小幅下降。樅陽縣原屬于安慶市,2015年劃分至銅陵市,該縣地理位置優(yōu)越,位于長江流域,河湖眾多,水系十分發(fā)達,生態(tài)狀況良好,行政區(qū)劃調(diào)整對安慶市2016年空氣質(zhì)量、森林覆蓋等指標造成影響,進一步影響土地生態(tài)安全水平,而銅陵市由于區(qū)域面積和人口的增加,綜合全市各要素來看,波動不大。
本研究以安徽省為例,根據(jù)PSR模型構(gòu)建評價指標體系,基于改進型的TOPSIS模型,對安徽省2016年土地生態(tài)安全狀況進行評價,得出如下結(jié)論:首先,借助熵權(quán)法測算各指標權(quán)重,發(fā)現(xiàn)影響土地生態(tài)安全的主要因素集中在人口密度、人均水資源量、農(nóng)業(yè)機械化水平、經(jīng)濟密度和森林覆蓋率等方面,因而提升區(qū)域土地生態(tài)安全水平應(yīng)注重此類要素投入。其次,2016年安徽省整體土地生態(tài)處于較不安全狀態(tài),少數(shù)城市達到基本安全狀態(tài),集中在皖南地區(qū),皖中、皖北城市土地生態(tài)安全水平較差。安徽省土地生態(tài)結(jié)構(gòu)較脆弱,生態(tài)環(huán)境遭到比較嚴重破壞,生態(tài)服務(wù)功能仍有缺陷,土地受到外界干擾恢復(fù)較困難。最后,2016年安徽省土地生態(tài)安全狀態(tài)略高于2012年水平。通過比較壓力、狀態(tài)、響應(yīng)和綜合評價指標變化,發(fā)現(xiàn)2012年土地資源人口壓力大,人均公共綠地面積少,農(nóng)業(yè)農(nóng)藥化肥施用量居高不下,安徽省通過合理控制人口規(guī)模,引導(dǎo)建設(shè)用地有序擴張和土地整治,提高耕地質(zhì)量,減輕土地生態(tài)壓力。