柳思, 張軍,2,*, 田豐, 楊峰

1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 蘭州 730070

2.甘肅省節(jié)水農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心, 蘭州 730070

1 前言

21世紀(jì)以來(lái), 土地生態(tài)安全問(wèn)題成為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的瓶頸和挑戰(zhàn)[1]。伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)急速發(fā)展, 人類(lèi)對(duì)土地資源掠奪式開(kāi)發(fā)和粗放式利用, 致使水土流失、土地荒漠化、植被覆蓋減少等生態(tài)惡化現(xiàn)象日益劇增, 人地矛盾突出, 解決土地生態(tài)安全問(wèn)題已成為可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急[2]。土地生態(tài)安全是指能夠維持原有土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能不退化并維持動(dòng)態(tài)平衡的土地要素不減少, 功能完善, 持續(xù)為人類(lèi)提供有效資源的狀態(tài)[3]。土地生態(tài)安全研究備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注, 主要聚焦土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[4-5], 土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷[6-7], 土地資源承載潛力測(cè)算[8-9]和生態(tài)服務(wù)價(jià)值核算[10-11]等, 從不同視角豐富土地生態(tài)安全研究?jī)?nèi)涵。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建[12-13]和評(píng)價(jià)方法應(yīng)用[14]研究完善了土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的基本框架, IDRISI[15]等 GIS地理空間技術(shù)為精細(xì)化土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及制圖表達(dá)提供了技術(shù)支持。但以上研究忽略了土地生態(tài)安全在時(shí)間序列上的衍化與發(fā)展, 在時(shí)間尺度上的發(fā)展規(guī)律揭示不夠; 評(píng)價(jià)單元大多以市或縣/區(qū)行政范圍為主[16-17], 以城市群、河流流域?yàn)樵u(píng)價(jià)單元的大空間尺度土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)尚不多見(jiàn); 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算以特爾斐法和層次分析法[18]為主, 主觀性較大; 研究方法無(wú)法界定單指標(biāo)與評(píng)價(jià)級(jí)別間的隸屬度, 進(jìn)而識(shí)別其分異信息。物元模型基于可拓?cái)?shù)學(xué)理論, 從模糊數(shù)學(xué)的[0,1]拓展到整個(gè)實(shí)數(shù)軸上, 更準(zhǔn)確地反映要素之間的隸屬程度, 揭示要素之間的分異規(guī)律[14]。

疏勒河流域是“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成部分, 是西北干旱區(qū)沙漠綠洲建設(shè)的典型地區(qū),是甘肅省四大生態(tài)安全屏障“河西內(nèi)陸河屏障區(qū)”不可或缺的一部分, 水資源匱乏, 生態(tài)環(huán)境脆弱。近年來(lái), 氣候變化, 城鎮(zhèn)化建設(shè)等人類(lèi)活動(dòng)引起的土地生態(tài)安全問(wèn)題日益凸顯, 因此, 開(kāi)展疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)對(duì)保障國(guó)家“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”戰(zhàn)略安全及地區(qū)生態(tài)安全具有重要意義。本文借助熵權(quán)法和物元模型對(duì)疏勒河流域 2005—2014年土地生態(tài)安全進(jìn)行定量評(píng)價(jià), 旨在獲取10年間疏勒河流域土地生態(tài)安全狀態(tài), 探索其發(fā)展方向, 揭示其影響因子作用機(jī)制, 為疏勒河流域土地生態(tài)治理決策和人地關(guān)系和諧可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)[19]。

2 研究區(qū)概況

疏勒河流域(93°E—98°E, 39°N—43°N), 位于河西走廊西端, 河流發(fā)源于祁連山脈西段疏勒南山,自東南向西北流經(jīng)青海、甘肅和新疆三省注入羅布泊, 全長(zhǎng)670 km, 流域面積4.13×104km2, 年均徑流量10.31×108m3, 是甘肅河西地區(qū)第二大內(nèi)陸河, 流域主要覆蓋甘肅省酒泉市肅北縣、玉門(mén)市、瓜州縣以及敦煌市(圖1)。地形以高原、平原和盆地為主, 南部阿爾金山及祁連山及北部馬鬃山一帶地形崎嶇,地勢(shì)起伏明顯。氣候?qū)俅箨懶愿珊祷哪? 光熱資源豐富, 無(wú)霜期長(zhǎng), 降水少、蒸發(fā)大, 年降水量?jī)H 36.8—61.8 mm, 年蒸發(fā)量高達(dá)2490.6—3522.3 mm。土壤以灰棕漠土和棕漠土為主, 砂粒含量大; 以鹽生和沙生植被為主，綠洲邊緣分布有蘆葦草甸、芨芨草甸等植被，覆蓋稀疏，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單; 流域內(nèi)耕地面積占比1.83%, 人均耕地 0.13 hm2, 上游肅北縣以畜牧業(yè)為主, 玉門(mén)、瓜州及敦煌主要發(fā)展綠洲灌溉農(nóng)業(yè)。

3 數(shù)據(jù)與方法

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和政府部門(mén)數(shù)據(jù), 其中, 環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于《甘肅水資源公報(bào)》(2004—2014) 和甘肅省疏勒河流域水資源管理局; 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和社會(huì)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《酒泉市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《酒泉市政府工作報(bào)告》(2004—2014)及調(diào)查數(shù)據(jù)。

3.2 研究方法

3.2.1 熵權(quán)法

熵權(quán)法中, 給定一個(gè)原始系數(shù)矩陣X。一般地,X中有正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)。首先對(duì)X進(jìn)行同趨勢(shì)變換, 對(duì)逆向指標(biāo)量值取倒數(shù), 得出正向系數(shù)矩陣Y。其次, 對(duì)矩陣Y進(jìn)行列向歸一化處理,得出矩陣Z。再次, 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值, 公式如下：

圖1 疏勒河流域地理位置Fig. 1 The geographic location of the Shule River Basin

式中,k為調(diào)解系數(shù)n是矩陣的行數(shù),zij表示第i個(gè)評(píng)價(jià)單元中第j個(gè)指標(biāo)的歸一化值。最后, 將熵值轉(zhuǎn)化成權(quán)重值：

式中, 0 ≤wj≤ 1, 且wj滿足

3.2.2 物元模型

物元模型[20]是20世紀(jì)80年代提出的, 用于研究解決因子不相容問(wèn)題, 適用于多因子綜合評(píng)價(jià)。物元模型的一般步驟是： 設(shè)定物元; 確定物元的經(jīng)典域和節(jié)域; 確定待判物元; 確定關(guān)聯(lián)函數(shù); 計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度; 判定評(píng)價(jià)級(jí)別。

(1)設(shè)定土地生態(tài)安全物元。土地生態(tài)安全物元(R)包括土地生態(tài)安全(N)、土地生態(tài)安全特征(C)和土地生態(tài)安全特征量值(V)。則土地生態(tài)安全物元(R)

可表示為：

(2)確定物元經(jīng)典域和節(jié)域。土地生態(tài)安全物元經(jīng)典域是評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考值, 即特征值的取值范圍。節(jié)域是由經(jīng)典域最值組成。因此, 土地生態(tài)安全的經(jīng)典域可表示為：

式中,Rj表示第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的經(jīng)典域物元,Noj表示土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)劃分的第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí),Ci表示第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)中的第i個(gè)指標(biāo),表示

第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)中某指標(biāo)量值的取值范圍。

土地生態(tài)安全物元的節(jié)域可表示為：

式中,Vp表示某個(gè)指標(biāo)量值的最值,Vp=P表示土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)全部等級(jí)。

(3)確定待判物元。把待評(píng)對(duì)象Nx表示成物元Rx：

(4)確定關(guān)聯(lián)度函數(shù)。關(guān)聯(lián)度函數(shù)是為了量化評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度, 包括變異程度, 同一程度,對(duì)立程度。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度函數(shù)K(x)可定義為：

ρ(x,x0)表示點(diǎn)x到有限區(qū)間的距離, 同理,ρ(x,xp)表示點(diǎn)p到有限區(qū)間的距離是土地生態(tài)安全待判物元指標(biāo)的量值、經(jīng)典域物元量值的取值范圍和節(jié)域物元量值的取值范圍。

(5)確定綜合關(guān)聯(lián)度和評(píng)價(jià)等級(jí)。綜合關(guān)聯(lián)度函數(shù)是用來(lái)確定評(píng)價(jià)對(duì)象Nx在評(píng)價(jià)等級(jí)j上的綜合關(guān)聯(lián)度的數(shù)學(xué)函數(shù)。綜合關(guān)聯(lián)度函數(shù)K(x)數(shù)值大小反映某評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于某評(píng)價(jià)等級(jí)的度量。當(dāng)k(x)≥1.0 時(shí), 表示待評(píng)對(duì)象超出標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的要求上限, 數(shù)值越大, 發(fā)展?jié)摿τ? 當(dāng) 0≤k(x)＜1.0 時(shí),表示待評(píng)對(duì)象符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的要求程度, 數(shù)值越大,愈接近標(biāo)準(zhǔn)上限; 當(dāng)-1.0≤k(x)＜0 時(shí), 表示待評(píng)對(duì)象不符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的要求值, 但具備轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的條件, 且數(shù)值愈大, 愈易轉(zhuǎn)化; 當(dāng)k(x)＜-1.0時(shí), 表示待評(píng)對(duì)象不符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象要求, 又不具備轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的條件[21]。

土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)綜合關(guān)聯(lián)度函數(shù)可定義為：

式中,Kj(Nx)表示待評(píng)對(duì)象Nx在等級(jí)j上的綜合關(guān)聯(lián)度;Kj(xi)表示待評(píng)對(duì)象Nx在等級(jí)j(j=1,2, …m)上的單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度,wj表示個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。若：

則待評(píng)對(duì)象中第i個(gè)指標(biāo)屬于土地生態(tài)安全等級(jí)j。若：

則待評(píng)對(duì)象Nx屬于土地生態(tài)安全等級(jí)j。

3.3 疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的熵權(quán)物元模型

3.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建直接影響著土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的合理性和準(zhǔn)確性。研究利用指標(biāo)頻次法統(tǒng)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)[3,5,7,12-15,21]評(píng)價(jià)指標(biāo)頻次并篩選高頻次指標(biāo), 結(jié)合疏勒河流域氣候、水文特征、土壤等自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件實(shí)際情況, 構(gòu)建環(huán)境-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)(EES)模型構(gòu)建疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 并運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,表1。

3.3.2 物元模型經(jīng)典域、節(jié)域及待判物元確定

根據(jù)物元分析模型的可拓性, 本文對(duì)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型建立4個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí), 分別是： 安全(No1)、較安全(No2)、臨界安全(No3)、不安全(No4)。結(jié)合物元模型, 構(gòu)建疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)經(jīng)典域Rj和節(jié)域

經(jīng)典域和節(jié)域的確定, 即各評(píng)價(jià)指標(biāo)的土地生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)閾值, 首先參考國(guó)家環(huán)保部頒發(fā)的《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)》(修訂稿)及全國(guó)平均水平; 其次依據(jù)疏勒河流域生態(tài)城市建設(shè)規(guī)劃、土地利用結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等, 最后結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)所得[13]。因此, 疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)經(jīng)典域物元矩陣RNo1、RNo2、RNo3、RNo4和節(jié)域物元矩陣Rp分別為：

疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)待判物元為：

表1 疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab. 1 Evaluation index of land eco-security of the Shule River Basin

4 結(jié)果與分析

4.1 綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算及評(píng)價(jià)級(jí)別判定

將待判物元輸入疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)物元模型, 即可得到單指標(biāo)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果。以2005年C1=0.3為例, 代入(1)至(5)式計(jì)算得到C1對(duì)應(yīng)No1、No2、No3和No4評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度,分別為K1(C1=0.33,K2(C1)=0,K3(C1)=0,K4(C1)=-0.33, 根據(jù)經(jīng)典域及關(guān)聯(lián)度判斷標(biāo)準(zhǔn), C1(0.3)指標(biāo)屬于較安全(No2)狀態(tài)。同理可以求得各評(píng)價(jià)年各指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)度, 表2。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及其評(píng)價(jià)級(jí)別Tab. 2 The evaluation index correlation degree and evaluation rank

將各指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)度代入(6)至(8)式, 分別計(jì)算 2005—2014評(píng)價(jià)年土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)綜合關(guān)聯(lián)度, 表3, 據(jù)此確定各評(píng)價(jià)年土地生態(tài)安全狀態(tài)。

4.2 疏勒河流域土地生態(tài)安全時(shí)間變化差異分析

4.2.1 影響因子分析

由表 2可得, 疏勒河流域土地生態(tài)安全水平影響因子可分為促進(jìn)性和阻礙性因子兩種, 其中, 促進(jìn)性因子有水土流失治理率、機(jī)械化耕種面積占比、人均GDP、經(jīng)濟(jì)密度、城市化率、污水處理率、農(nóng)業(yè)就業(yè)密度、水土協(xié)調(diào)度、耕地有效灌溉面積占比和化肥折純施用量10個(gè), 主要為社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件因子,均實(shí)現(xiàn)了“不安全”至“安全”的優(yōu)化轉(zhuǎn)變, 阻礙性因子有森林覆蓋率、產(chǎn)水模數(shù)、人均水資源量、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與GDP占比、耗水率和人均耕地面積6個(gè),多為自然條件因子, 因其具有穩(wěn)定性和長(zhǎng)期性均處于“臨界安全”和“較安全”狀態(tài), 成為制約疏勒河流域土地生態(tài)安全水平提升的關(guān)鍵因子。

表3 綜合關(guān)聯(lián)度和評(píng)價(jià)級(jí)別Tab. 3 The comprehensive correlation degree and evaluation rank

表4 主成分荷載矩陣Tab. 4 Principal component load matrix

研究運(yùn)用主成分分析法量化各指標(biāo)對(duì)土地生態(tài)安全水平的貢獻(xiàn)率和影響程度，采用SPSS19.0對(duì)待判物元數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 得到相關(guān)系數(shù)矩陣, 所選指標(biāo)相關(guān)性系數(shù)絕對(duì)值大于0.30的占61.32%, 說(shuō)明可以進(jìn)行主成分分析[16]。利用主成分降維提取了4個(gè)主成分, 累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá) 93.34%, 初始貢獻(xiàn)率分別為53.57%、16.12%、12.24%、11.41%, 表明此4變量基本包含其他變量信息。采用最大方差法對(duì)因子成份矩陣進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn), 輸出主成分荷載矩陣(表4)。

研究以系數(shù)絕對(duì)值大于0.80作為因子荷載界線,據(jù)此可得, 促進(jìn)性因子有C5(0.986),C11(0.983),C8(0.972),C9(0.970),C13(0.970),C16(0.932),C14(0.894),C4(0.855),C10(0.817); 阻礙性因子有C2(0.973),C7(0.968)。表明此11個(gè)因子對(duì)疏勒河流域土地生態(tài)安全影響最大, 其中, 阻礙性因子森林覆蓋率和產(chǎn)水模數(shù)成為制約疏勒河流域土地生態(tài)安全綜合水平提升的關(guān)鍵限制因子。

4.2.2 土地生態(tài)安全水平分析

從表3可以看出, 2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全狀態(tài)呈上升趨勢(shì), 由“不安全”到“安全”逐漸轉(zhuǎn)化, 但關(guān)聯(lián)度均處于[-1, 0], 表明2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全水平不符合相對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的要求, 但具備轉(zhuǎn)化為該級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的條件。如圖2所示, 函數(shù)線表示不同評(píng)價(jià)級(jí)別內(nèi)土地生態(tài)安全綜合值的變化趨勢(shì), 紅線表示不同年份相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)級(jí)別, 箭頭表示生態(tài)安全的發(fā)展方向, 向上箭頭表示土地生態(tài)正向發(fā)展, 向下箭頭表示土地生態(tài)負(fù)向發(fā)展。2005—2009年綜合值由-0.30升至-0.01, 安全狀態(tài)由“不安全”轉(zhuǎn)化至“臨界安全”, 表明這 5年間土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)級(jí)別向該級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象要求條件轉(zhuǎn)化的可能性逐漸增強(qiáng),說(shuō)明土地生態(tài)安全水平有好轉(zhuǎn)趨勢(shì); 2010—2014年綜合值由-0.08降至-0.25, 安全狀態(tài)由“較安全”轉(zhuǎn)化至“安全”, 表明雖然此 5年間疏勒河流域土地生態(tài)安全水平有所上升, 土地生態(tài)問(wèn)題逐漸減少,但是評(píng)價(jià)級(jí)別向其標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象要求轉(zhuǎn)化的可能性則降低, 說(shuō)明疏勒河流域土地生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)依然存在且愈加嚴(yán)重。2008和2009年, 土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)級(jí)別上升為“臨界安全”狀態(tài), 成為2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全優(yōu)化轉(zhuǎn)變的“臨界點(diǎn)”。對(duì)比2005年, 2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全綜合水平相對(duì)于No1、No2和No3等級(jí)的隸屬度逐漸減小, 且變化幅度較大, 相對(duì)于No4等級(jí)的隸屬度增高, 說(shuō)明10年間疏勒河流域土地生態(tài)安全狀態(tài)向No1、No2和No3等級(jí)轉(zhuǎn)化可能性增強(qiáng), 向No4等級(jí)轉(zhuǎn)化可能性減弱, 從級(jí)別尺度的變化幅度來(lái)看,No4至No1逐漸減小; 從時(shí)間尺度的變化幅度來(lái)看, 2005年至2014年整體上也呈降低趨勢(shì), 表明No4向No1轉(zhuǎn)化的可能性逐漸增強(qiáng), 且2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全狀態(tài)呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。由此可見(jiàn), 在國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略支持下, 國(guó)家和甘肅省共建河西走廊“一帶一路”經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)安全屏障, 對(duì)疏勒河流域及河西走廊進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃, 完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,實(shí)施了天然防護(hù)林建設(shè)、水土流失綜合治理和退耕還林等一系列生態(tài)建設(shè)工程, 提升了疏勒河流域土地生態(tài)水平, 土地生態(tài)環(huán)境有所改善。

圖2 2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)綜合值及變化趨勢(shì)Fig. 2 Comprehensive value and developing trend of evaluation land eco-security in the Shule River Basin from 2005 to 2014

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

(1)2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全還存在著惡化風(fēng)險(xiǎn)。2005—2007年風(fēng)險(xiǎn)降低, 2007—2008年風(fēng)險(xiǎn)小幅增加, 2008—2009年風(fēng)險(xiǎn)降低,2009—2013年風(fēng)險(xiǎn)大幅增加, 2013—2014年風(fēng)險(xiǎn)有所降低; 發(fā)展方向表現(xiàn)為“不安全→安全”的階梯式上升趨勢(shì), 其中, 2005—2007年土地生態(tài)安全狀態(tài)為“不安全”; 2008—2009年安全狀態(tài)為“臨界安全”, 達(dá)到了疏勒河流域土地生態(tài)安全水平的“臨界點(diǎn)”; 2010—2011年安全狀態(tài)為“較安全”; 2012—2014年安全狀態(tài)為“安全”。

(2)主要制約疏勒河流域土地生態(tài)安全水平提升的關(guān)鍵因子有 6個(gè), 分別是人均耕地面積、森林覆蓋率、人均水資源量、產(chǎn)水模數(shù)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與GDP占比和耗水率, 其中, 森林覆蓋率和產(chǎn)水模數(shù)影響最大, 主成分荷載達(dá)0.973和 0.968。

5.2 討論

從土地生態(tài)安全狀態(tài)來(lái)看, 表明疏勒河流域土地生態(tài)問(wèn)題得到初步解決, 但從評(píng)價(jià)綜合值來(lái)看,疏勒河流域土地生態(tài)安全還存在著惡化風(fēng)險(xiǎn)。疏勒河流域土地生態(tài)治理還需要進(jìn)一步加大工作力度,尤其應(yīng)堅(jiān)決貫徹國(guó)家生態(tài)治理的相關(guān)政策, 確保土地生態(tài)安全。疏勒河流域是西北典型的干旱區(qū), 區(qū)域特征明顯, 本文著重考慮疏勒河流域水土協(xié)調(diào)度、產(chǎn)水模數(shù)等水生態(tài)因子, 綜合環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三方面因素完成的疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià), 時(shí)間尺度相對(duì)較長(zhǎng), 區(qū)別于土地生態(tài)類(lèi)型質(zhì)量評(píng)價(jià)[23-24], 優(yōu)于單一的短時(shí)間尺度水生態(tài)安全研究[25], 對(duì)指導(dǎo)區(qū)域中長(zhǎng)期土地生態(tài)治理建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。

自然氣候條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件共同作用于疏勒河流域土地生態(tài)安全, 有研究[26]表明疏勒河流域生態(tài)惡化的主要促進(jìn)因素是水域、耕地和草地面積減少及人類(lèi)活動(dòng), 與本文研究結(jié)果一致。由此可見(jiàn), 疏勒河流域土地生態(tài)治理規(guī)劃的調(diào)控方向是重點(diǎn)優(yōu)化森林覆蓋率和產(chǎn)水模數(shù)。在生態(tài)建設(shè)上, 培育保土固沙草種樹(shù)種,積極推進(jìn)以防風(fēng)固沙涵養(yǎng)水源為重點(diǎn)的山地—沙漠—綠洲復(fù)合生態(tài)體系建設(shè)。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整上, 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 促進(jìn)三產(chǎn)融合, 積極扶持第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在水資源利用上, 完善節(jié)水體系建設(shè), 構(gòu)建節(jié)水型社會(huì),實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水, 促使六大限制因素優(yōu)化轉(zhuǎn)變, 達(dá)到疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)“安全”級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)要求,提升疏勒河流域土地生態(tài)安全水平。

本文運(yùn)用熵權(quán)法和物元模型研究了2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全狀態(tài)及其動(dòng)態(tài)特征, 利用主成分分析法定量探究其主要影響因素, 物元模型將土地生態(tài)安全特征及其特征值作為待判物元,其經(jīng)典域及節(jié)域的確定需要根據(jù)國(guó)家和地方政府生態(tài)城市建設(shè)指標(biāo)的要求, 所得結(jié)果近乎實(shí)際情況,客觀地揭示了疏勒河流域土地生態(tài)安全狀態(tài)變化趨勢(shì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系, 具有一定的科學(xué)價(jià)值。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)是區(qū)域生態(tài)安全研究的重要內(nèi)容, 本文完成的 2005—2014年疏勒河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)僅僅是主要影響疏勒河流域生態(tài)安全的土地要素在時(shí)間序列上的衍化研究, 在流域內(nèi)部的空間分布特征分析尚未涉足, 疏勒河流域生態(tài)安全評(píng)價(jià)及其時(shí)空分布特征研究是未來(lái)工作方向之一。另外, 疏勒河流域土地生態(tài)水平較之全國(guó)平均屬于偏低區(qū), 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)閾值的確定與其他區(qū)域沒(méi)有直接可比性, 此區(qū)域類(lèi)似問(wèn)題未來(lái)可采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法量化確定; 更加精細(xì)化的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究需進(jìn)一步深入。

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