高潔芝 鄭華偉 劉友兆
摘要:以土地生態(tài)系統(tǒng)健康的內涵為基礎構建驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(DPSIR)模型,運用熵權優(yōu)劣解距離法(Topsis模型)對2008—2017年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康進行診斷,探討人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。研究結果表明:(1)城鎮(zhèn)化率、人口密度、單位GDP廢水排放強度、單位農用地一產業(yè)增加值、單位GDP能耗、生活垃圾無害化處理率、環(huán)保投資占GDP比例、土地經濟密度等是江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況改善的主要影響因素;(2)2008—2017年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平總體呈現(xiàn)逐步上升趨勢,由較不健康狀態(tài)上升到了較健康狀態(tài),但距離健康狀態(tài)還有一定的差距;(3)從各子系統(tǒng)進行分析,江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康的驅動力、壓力、狀態(tài)、影響和響應系統(tǒng)的健康狀況雖有不同程度的波動但都在向較好水平發(fā)展。基于DPSIR模型的評價指標體系可以揭示人類活動和土地生態(tài)系統(tǒng)之間存在的問題,適用于土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷。
關鍵詞:土地生態(tài)系統(tǒng)健康;DPSIR模型;評價指標體系;熵權Topsis;江蘇省
中圖分類號: F301? 文獻標志碼: A
文章編號:1002-1302(2021)11-0178-08
收稿日期:2020-11-02
基金項目:國家自然科學基金青年科學基金(編號:71403130);中國博士后科學基金特別資助項目(編號:2018T110520)。
作者簡介:高潔芝(1992—),女,寧夏固原人,博士研究生,主要從事土地可持續(xù)利用研究。E-mail:jzgao1990@163.com。
通信作者:鄭華偉,博士,教授,主要從事農村社會發(fā)展與環(huán)境治理研究。E-mail:zhw1985@njau.edu.cn。
土地資源提供了人類生產活動關鍵要素,是人類生存發(fā)展的重要依托。土地生態(tài)系統(tǒng)健康有助于緩解當前由于有限土地資源遭到損害而造成的人地矛盾問題,是一項實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。生態(tài)學家Aldo Lcopold于20世紀40年代針對土地疾病(land sickness)提出了土地健康(land health)的概念[1],1994年國際生態(tài)健康組織(International Society of Ecosystem Health)的建立以及之后千年生態(tài)系統(tǒng)評估(Millennium Ecosystem Assessment)項目的開展進一步推動了生態(tài)系統(tǒng)健康的研究。國外關于生態(tài)環(huán)境承載力[2-4]和景觀生態(tài)健康評價[5-6]等方面的研究較多,其中對土地生態(tài)系統(tǒng)健康、以土壤健康指數(shù)概念為基礎對土地質量指標體系的研究[7-8]、根據(jù)生態(tài)環(huán)境脆弱性對土地生態(tài)風險的分析[9]、以生態(tài)系統(tǒng)健康基本理論為基礎強調土地生態(tài)健康的重要性和可持續(xù)利用的價值方面都有不同程度的探討[10]。我國對土地生態(tài)系統(tǒng)健康開展全方面的研究相對較晚,目前主要集中在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康評價[11-12]、流域、海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康[13-14]以及土地生態(tài)安全[15-16]等方面,隨著相關研究理論方法的不斷探索,層次分析法、環(huán)境評價(PSR)模型、物元模型、生態(tài)足跡等方法[17-18]也得到了廣泛應用。
土地生態(tài)系統(tǒng)健康是土地資源充分發(fā)揮其效益的基礎,是提高土地利用率的關鍵,土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷旨在較為準確地評估土地生態(tài)系統(tǒng)可否滿足對人類生產生活所需產品及服務的供應??傮w來看,針對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的研究較多,但關于人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)健康影響的關注度不足,缺乏綜合監(jiān)測各項評價指標間連續(xù)性的反饋機制,無法充分體現(xiàn)人地耦合在生態(tài)系統(tǒng)健康中所起的作用,不能整體把控土地生態(tài)系統(tǒng)各要素間的關系,弱化了人類對當前土地生態(tài)系統(tǒng)健康與理想健康狀態(tài)間的差距作出有效決策以對土地生態(tài)系統(tǒng)進行調整的能力。本研究應用驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(DPSIR)模型構建土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷的評價指標體系,引入改進的熵權優(yōu)劣解距離 (Topsis) 法對其進行評估,此模型基本能夠涵蓋研究土地生態(tài)系統(tǒng)的人口、資源、經濟、社會、環(huán)境等各要素,可以較好地分析人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)的影響,探討人地耦合與生態(tài)系統(tǒng)健康間的關系,具有綜合性、系統(tǒng)性、動態(tài)性、靈活性等特點[19]。通過對江蘇省2008—2017年土地生態(tài)系統(tǒng)健康情況的變化及其制約因素的分析,力求探索集問題評價和決策指導于一體的土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷方法,以期為江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康提供參考。
1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源
1.1 研究區(qū)概況
江蘇省位于我國大陸東部沿海中心,地理位置為116°18′~121°57′E、30°45′-35°20′N,東瀕黃海,西連安徽,北接山東,東南與浙江省和上海市毗鄰,地處長江三角洲,平原遼闊,自然條件優(yōu)越,經濟基礎較好。全省面積10.72萬 km2,約占全國總面積的1.1%。2017年江蘇省供應土地4.08萬hm2,同比增長11.2%,其中盤活存量用地占供應總量的55%,比2016年底提升5.58個百分點,完成城鎮(zhèn)低效用地再開發(fā)1.2萬hm2,建設高標準農田24.84萬hm2[20]。受土地后備資源不足的影響,江蘇省近年來在建設用地審批、土地整理復墾開發(fā)、礦業(yè)權市場運行等方面不斷改進以提高土地利用率,但由于區(qū)域發(fā)展不平衡以及土地利用目標多元化等因素影響,江蘇省土地的人地關系并未得到有效改善,土地生態(tài)系統(tǒng)健康問題的關注度有待提高。
1.2 數(shù)據(jù)來源及處理
為了確保數(shù)據(jù)的有效性和可靠性,本研究所涉及數(shù)據(jù)主要是根據(jù)2009—2018年《中國統(tǒng)計年鑒》《江蘇省統(tǒng)計年鑒》《江蘇農村統(tǒng)計年鑒》《中國國土資源年鑒》和《中國國土資源統(tǒng)計年鑒》中相關資料數(shù)據(jù)計算得出,其中由于2017年江蘇省耕地面積和建設用地實際面積與所查找的數(shù)據(jù)存在差異,為保證客觀性依舊延用2016年耕地面積和建設用地面積數(shù)據(jù)。
2 土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系構建
2.1 DPSIR模型框架
土地生態(tài)系統(tǒng)是地球陸地表層有機物和無機物的綜合體,涉及資源、環(huán)境、人口等方面,具有一定的復雜性,要實現(xiàn)對其較為準確的評價,構建合理的評價指標體系尤為必要。壓力、狀態(tài)、響應(PSR)模型通過不斷的演化修正,逐漸形成更為準確全面的驅動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(DPSIR)模型。PSR模型最開始由聯(lián)合國(UN)提出,經過發(fā)展修改為驅動力-狀態(tài)-響應(DSR)模型[21],最終DPSIR模型于1998年由歐洲環(huán)境署(EEA)確定提出,其不僅涵蓋了資源和生態(tài)環(huán)境要素,還包括了經濟、人口和社會發(fā)展等要素,可以較好地反映人類社會經濟活動對土地生態(tài)系統(tǒng)的影響,以及土地生態(tài)系統(tǒng)中各要素間的內在關系,具有綜合性、整體性、系統(tǒng)性、動態(tài)性、靈活性等優(yōu)點[19]。
DPSIR模型中土地生態(tài)系統(tǒng)各要素相互作用相互影響,系統(tǒng)驅動力往往會從不同方面導致系統(tǒng)壓力的產生,尤其是在人類生產生活對生態(tài)系統(tǒng)的影響下,系統(tǒng)壓力在生態(tài)系統(tǒng)無法承受時便會迫使系統(tǒng)原有狀態(tài)發(fā)生不同程度的變化,而原有狀態(tài)的改變會對整個系統(tǒng)造成影響,當這些影響對人類生產生活造成危害時,人類會根據(jù)當前狀態(tài)做出響應來減少壓力,促使系統(tǒng)狀態(tài)向良好方向發(fā)展[17,22]。在基于DPSIR模型的土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷中,“驅動力”是土地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化的直接或間接原因,包括自然環(huán)境自身的變化以及人類需求活動的影響,資源稟賦、人口變動等都會成為土地生態(tài)系統(tǒng)的內在動力;“壓力”主要包括人類活動對資源環(huán)境的過度需求打破了資源環(huán)境承載力,如土地污染嚴重、植被破壞、水土流失等對生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性的脅迫;“狀態(tài)”主要表示“驅動力”和“壓力”共同作用于土地生態(tài)系統(tǒng)所產生的影響結果;“影響”是指區(qū)域內土地生態(tài)系統(tǒng)對生態(tài)環(huán)境和人類經濟社會的影響程度,通常表現(xiàn)為一種生態(tài)、經濟、社會對土地生態(tài)系統(tǒng)的反饋現(xiàn)象;“響應”主要是以人為主體,對已經或可能對土地生態(tài)系統(tǒng)造成破壞的各種活動加以控制,并采取各項措施促進生態(tài)、經濟、社會的和諧可持續(xù)發(fā)展[19,23]。根據(jù)以上分析可構建土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷的DPSIR模型框架(圖1)。
2.2 評價指標體系構建
土地生態(tài)系統(tǒng)健康是生態(tài)系統(tǒng)與人類生產活動和諧有序發(fā)展的基礎,是可持續(xù)發(fā)展的保證。陳伊多等對土地生態(tài)安全基本概念作了闡述,雖然土地生態(tài)安全與土地生態(tài)系統(tǒng)健康有緊密聯(lián)系,但兩者依然存在一定程度的差別,土地生態(tài)系統(tǒng)健康意味著土地生態(tài)安全,但土地生態(tài)安全并不表示土地生態(tài)系統(tǒng)健康,兩者是互相影響并不斷遞進的關系[18,24-25]。本研究參考現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)健康[26-27]、土地生態(tài)安全[25,28]、土地利用系統(tǒng)健康評價[29-30]等方面研究,認為土地生態(tài)系統(tǒng)健康主要是指在一定區(qū)域內以陸地表層為主所構成的在一定時期內既可以實現(xiàn)自身系統(tǒng)結構的自我修復,又可以為人類生產生活提供各種服務以滿足人類發(fā)展所需的生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要強調人與自然之間的平衡關系,即人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)產生一定的影響,而土地生態(tài)系統(tǒng)在一段時間內能夠自行調整組織系統(tǒng)結構的一種可持續(xù)狀態(tài)。所以土地生態(tài)系統(tǒng)健康具有一定的綜合性和復雜性,對其進行診斷就須要對土地生態(tài)系統(tǒng)自然、經濟以及社會等各方面進行整合分析,理清人口、經濟社會的變化與生態(tài)資源之間的關系,診斷人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)的脅迫程度,以實現(xiàn)土地生態(tài)系統(tǒng)的健康可持續(xù)性。
根據(jù)上述分析,在參考已有相關研究的基礎上[18,30-31],結合《國家生態(tài)文明建設試點示范區(qū)指標(試行)》以及江蘇省的實際情況,按照數(shù)據(jù)的科學性和可獲得性原則,以DPSIR模型框架為基礎,從驅動力、壓力、狀態(tài)、影響和響應出發(fā)構建包含目標層、準則層、要素層的土地生態(tài)系統(tǒng)健康診斷指標體系(表1),其中驅動力層包括人口驅動、經濟驅動和社會驅動,壓力層包括人口壓力、社會壓力、環(huán)境壓力和資源壓力,狀態(tài)層包括經濟狀態(tài)和資源狀態(tài),影響層包括社會影響、經濟影響和環(huán)境影響,響應層包括經濟響應、環(huán)境響應和社會響應。
2.3 評價方法
2.3.1 熵權Topsis模型 Topsis模型,主要是對評價對象優(yōu)劣解距離進行研究的方法,在最初確定評價對象之后,根據(jù)具體情況明確最優(yōu)的評價目標,最后研究其逼近理想解的一種排序方法。熵權Topsis 模型對傳統(tǒng)的Topsis方法進行了改進,可以更加有效地實現(xiàn)評價對象結果與實際情況間的契合度[32-33],步驟如下:
(1)研究數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理:根據(jù)評價指標對各項數(shù)據(jù)進行標準化處理。本研究采用極值標準化方法,以求更加客觀地反映各項評價指標實際情況和指標權重。計算公式如下:
正向指標的歸一化值:
xij′=xij-jminjmax-jmin;
負向指標的歸一化值:
xij′=jmax-xijjmax-jmin。(1)
式中:xij為區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標;jmin是其最小值;jmax是其最大值;xij′為xij的歸一化值,xij′∈[0,1]。
(2)構建熵權決策矩陣
綜合標準化值(Pij)、熵值(ei)的計算公式如下:
Pij=xij′∑nj=1x′ij(j=1,2,…,n)。(2)
ei=-k∑nj=1PijlnPij=-1lnn ∑nj=1Pij lnPij。(3)
式中:ei為第i個指標的熵值,n為評價年份數(shù)。
差異性系數(shù)(Ii)的計算:
Ii=1-ei。(4)
權重(Wj)的計算:
Wi=Ii∑nj=1Ii。(5)
設立規(guī)范化決策矩陣V:
V=u11u12…u1j
u21u22…u2j
ui1ui2…uij=X×W。(6)
(3)確定理想解和貼近度
正理想解和負理想解計算公式如下:
V+={maxuij︱i=1,2,…,m}={u+1,u+2,…,u+m};
V-={minuij︱i=1,2,…,m}={u-1,u-2,…,u-m}。(7)
式中:uij為加權規(guī)范化值;V+為正理想解;V-為負理想解;m為評價指標數(shù)。
不同區(qū)域指標數(shù)據(jù)到正理想解和負理想解的距離的計算公式如下:
M+=∑mi=1(uij-u+j)2;
M-=∑mi=1(uij-u-j)2。(8)
式中:M+表示具體向量到正理想解V+的距離,如果土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價中各個指標評價的結果距離正理想解越遠則M+越大,此評價偏離最健康方案;M-表示具體向量到負理想解V-的距離,土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價中各個指標評價的結果距離負理想解越遠則M-越大,說明此評價趨近于最健康方案。
計算各向量與正理想解的貼近度(O)計算公式如下:
O=M-iM+i+M-i。(9)
式中:0≤O≤1,如果該區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)越健康則O的取值越大,如果該區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)越不健康則O的取值越小。當O越趨近于1時,即該區(qū)域的此類指標越趨近于該指標的正理想解,表明土地生態(tài)系統(tǒng)最健康,各方面的總體健康水平達到了預期目標;當O趨近于0時,即該區(qū)域的此類指標越趨近于該指標的負理想解,表明土地生態(tài)系統(tǒng)最不健康,各方面的總體健康水平未達到預期目標。
2.3.2 評判標準
本研究根據(jù)江蘇省具體情況和已有的相關研究[25,32],將貼近度劃分為5個等級標準,用以表示土地生態(tài)系統(tǒng)健康的程度(表2)。
3 結果與分析
3.1 江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康影響因素
采用熵權法確定土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標的權重(表3),可以看出2008—2017年影響江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康的前10位主要因素依次為城鎮(zhèn)化率(D3)、人口密度(P1)、單位GDP廢水排放強度(I5)、單位農用地一產業(yè)增加值(I2)、單位GDP能耗(P6)、生活垃圾無害化處理率(R5)、環(huán)保投資占GDP比例(R1)、土地經濟密度(S1)、人均城市建設用地面積(P5)和收益分配指數(shù)(R6)。對江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康起主要影響作用的要素集中在驅動力層的社會驅動要素,壓力層的人口壓力和資源壓力要素,狀態(tài)層的經濟狀態(tài)要素,影響層的經濟影響和環(huán)境影響要素,以及響應層的經濟、環(huán)境和社會響應要素方面,其中壓力層和響應層的影響較為明顯。從要素層出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)社會要素和人口要素對江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響較大,但資源環(huán)境要素和經濟要素對江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響范圍更廣,這表明資源環(huán)境和經濟發(fā)展作為社會和諧有序發(fā)展的基礎,對土地生態(tài)系統(tǒng)的健康起著關鍵作用。降低單位GDP能耗和廢水排放量,提升生活垃圾無害化處理率,增加人均城市建設用地面積等減少資源環(huán)境損耗的方法和對環(huán)保的直接性經濟投入行為對于土地生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的影響尤為明顯。
3.2 江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合狀況分析
根據(jù)公式(1)~公式(9)和江蘇省研究數(shù)據(jù)計算可知,2008—2017年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康具體評價指標向量到正理想解的距離從0.177 0下降到0.073 2,到負理想解的距離從0.073 1上升到0.178 4,即逐步趨近于正理想解,貼近度從0.292 2上升到0.708 9,健康等級由較不健康程度上升到較健康(表2、表4)。2008—2017年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康無明顯的大幅波動,整體上呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升態(tài)勢,其中在2009年期間江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平有所下降,主要是受到驅動力、壓力、狀態(tài)貼近度明顯下降的影響,尤其是壓力層面單位耕地農藥與化肥負荷的增加造成了一定的農業(yè)污染,同時城市建設用地的不斷擴張對土地生態(tài)系統(tǒng)健康也產生了不良影響。2013—2014年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康程度明顯上升,從臨界健康變?yōu)檩^為健康的狀態(tài),在此期間M+有較為明顯的下降,M-有較為明顯的上升,使貼近度發(fā)生明顯的上升現(xiàn)象,從而促使在此期間土地生態(tài)系統(tǒng)健康程度發(fā)生較為明顯的變化。其中人口壓力要素和社會壓力要素中人口密度和城鎮(zhèn)居民家庭恩格爾系數(shù)的變動對2013—2014年期間江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康波動產生了主要影響,這與在此期間江蘇省經濟結構的調整、城鎮(zhèn)居民生活質量的提升、人地關系的改善有著緊密聯(lián)系。2014年之后,江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康的貼近度在2016年受到人口自然增長率的影響較2015年有所下降,但總體上依舊呈現(xiàn)出一種較為穩(wěn)定的上升趨勢,說明近年來江蘇省對生態(tài)環(huán)境采取的保護措施有所成效,土地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況也在逐漸好轉??梢钥闯觯K省土地生態(tài)系統(tǒng)健康程度仍處于較健康水平,資源環(huán)境方面的壓力依舊存在,距離土地生態(tài)系統(tǒng)達到完全健康的程度還有一定距離,進一步加大對生態(tài)環(huán)境的保護力度,提高土地利用效率必不可少。
3.3 江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康各子系統(tǒng)狀況分析
由圖2、圖3、圖4可以看出:
(1)由驅動力系統(tǒng)變化趨勢可知,2008—2017年各指標向量到正理想解的距離(M+)呈減小趨勢,到負理想解的距離(M-)呈增大的態(tài)勢,表明其值在逐年趨近于正理想解。貼近度由0.255 1上升到0.661 7,土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平從較不健康上升至較健康水平,但在2009年和2015年受到M+和M-的影響出現(xiàn)較為明顯的波動。這主要是2008—2017年江蘇省人口自然增長率得到了有效控制,人均GDP在不斷增加,同時城鎮(zhèn)化水平也有了明顯提升,良好的社會經濟發(fā)展不僅提高了人民生活水平,也對土地生態(tài)系統(tǒng)的健康起到了一定的支撐作用,但在2009年和2015年人口自然增長率出現(xiàn)明顯的波動現(xiàn)象,導致在這2年期間江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展不夠平穩(wěn)。
(2)由壓力系統(tǒng)變化趨勢可知,2008—2017年期間各指標向量到正理想解的距離M+由0.073 4減小到0.044 9,到負理想解的距離M-由0.055 7增加到0.082 9,貼近度由0.431 6上升到0.648 7,表明土地生態(tài)系統(tǒng)健康從臨界健康狀態(tài)達到了較健康狀態(tài)。但從其變化趨勢可以發(fā)現(xiàn),M+雖然總體上呈減小趨勢,在2013年較2012年有所增加;M-則在2008—2013年期間出現(xiàn)逐漸減小的狀況,2013年后才呈現(xiàn)出逐步增加的現(xiàn)象;相對應的,貼近度受到M+和M-的影響,在2008—2013年期間基本處在臨界健康的穩(wěn)定狀態(tài),到2017年初步達到了較健康的水平。表明江蘇省在近10年的初期階段人地協(xié)調關系有所破壞,化肥、農藥使用量的控制力度較弱,對土地生態(tài)系統(tǒng)的健康造成了威脅;但在2013—2014年期間人民生活水平得到明顯提高,城鎮(zhèn)居民家庭恩格爾系數(shù)下降明顯,減少了社會壓力對土地生態(tài)系統(tǒng)健康的不利影響,一定程度上改善了江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)的健康水平。
(3)由狀態(tài)系統(tǒng)變化趨勢可知,各指標向量到正理想解的距離M+在2008—2017年呈較為穩(wěn)定的減小趨勢,M-雖然在2008—2010年期間有所波動,但自2011年開始逐漸增加,貼近度從2008年的0.306 8上升到2017年的0.629 2,其間在2008—2010年雖有小幅變動,但土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平依舊由較不健康水平上升到較健康水平。主要是因為雖然資源狀態(tài)中人均水資源量在不斷發(fā)生變動,耕地面積有所減少,土地利用率還有待提升,但經濟狀態(tài)中單位土地面積固定資產投入的增加以及地均GDP水平的不斷上升促使狀態(tài)系統(tǒng)向著較為良好的方向變動,對土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平起到了重要的作用。
(4)由影響系統(tǒng)變化趨勢可知,各指標向量到正理想解的距離M+迅速減小,到負理想解的距離M-逐年增大,貼近度從2008年的0.001 3上升到2017年的0.933 6,上升幅度明顯,土地生態(tài)系統(tǒng)健康由不健康水平上升到了健康水平。對于影響系統(tǒng),M+、M-、貼近度在發(fā)展之初較其他子系統(tǒng)都處于劣勢,但隨著逐年的發(fā)展改善,到2017年其土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平與其他子系統(tǒng)相比,達到了最優(yōu)的狀況,這與社會影響、經濟影響和環(huán)境影響的共同發(fā)展進步有著密切的關系。隨著經濟的發(fā)展,科學技術水平的提高,人均糧食產量以及單位農用地和建設用地的增加值在不斷增加,同時人均公園綠地面積的增加和單位GDP廢水排放量的減少改善了人居環(huán)境,促使影響系統(tǒng)不斷趨向健康狀態(tài),再加上較為穩(wěn)定的狀態(tài)系統(tǒng)的影響,進一步加快了影響系統(tǒng)由不健康狀態(tài)向健康狀態(tài)趨近的速度。
(5)由響應系統(tǒng)變化趨勢可知,2008—2017年期間各指標向量到正理想解的距離M+由0.089 2減少到0.0248,減少幅度較明顯;到負理想解的距離M-由0.026 3增加到0.090 9,其最終M+高于其他各子系統(tǒng),土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平從較不健康水平上升到較健康水平。但在2012年M+出現(xiàn)了明顯的增加,隨后逐年減小,M-同樣在2012年出現(xiàn)明顯的減小現(xiàn)象,隨后開始呈現(xiàn)出逐年增大的趨勢,由此導致了響應系統(tǒng)的貼近度在2011—2013年期間出現(xiàn)在較不健康和臨界健康之間的波動現(xiàn)象。主要是在2012年環(huán)境響應要素中的有效灌溉面積指數(shù)和水土流失治理率都出現(xiàn)了不同程度的下降,引發(fā)了響應系統(tǒng)貼近度的變動,對土地生態(tài)系統(tǒng)產生了一定的影響。
4 結論
本研究基于DPSIR模型對江蘇省2008—2017年土地生態(tài)系統(tǒng)健康進行研究,主要得出以下結論:
(1)結合江蘇省實際情況,運用DPSIR模型從驅動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應5個方面出發(fā),構建涉及社會、人口、經濟和資源環(huán)境等要素的土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系,對江蘇省近年來土地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行分析,結果表明土地生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展不僅須要保證自然資源和生態(tài)環(huán)境的綠色健康發(fā)展,還須要強化人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)的積極影響,才能實現(xiàn)土地生態(tài)系統(tǒng)健康有序發(fā)展。
(2)根據(jù)2008—2017年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標的權重計算結果可以看出,影響近年來江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的主要因素是城鎮(zhèn)化率、人口密度、單位GDP廢水排放強度、單位農用地一產業(yè)增加值、單位GDP能耗、生活垃圾無害化處理率、環(huán)保投資占GDP比例、土地經濟密度、人均城市建設用地面積和收益分配指數(shù)。其中社會要素和人口要素對土地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響較為明顯,而資源環(huán)境要素和經濟要素對土地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響更具基礎性和廣泛性。
(3)對2008—2017年江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價結果進行診斷,由綜合分析結果可知,江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平在2008—2017年期間由較不健康階段上升到了較健康階段,貼近度總體上呈上升趨勢,但當前較健康水平距離完全健康水平還有一定差距,狀況有待改善。由各子系統(tǒng)分析結果可知,2008—2017年期間江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康各子系統(tǒng)在不同階段雖然有所波動,但均呈現(xiàn)出上升趨勢,其中驅動力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)和響應系統(tǒng)健康狀態(tài)由較不健康上升到較健康狀態(tài),壓力系統(tǒng)健康狀況由臨界健康上升到較健康水平,而影響系統(tǒng)健康狀態(tài)由不健康上升到健康狀態(tài),各子系統(tǒng)健康狀況還有進一步優(yōu)化的空間。
本研究主要是從時間跨度出發(fā)分析了江蘇省土地生態(tài)系統(tǒng)健康當前狀況以及主要影響因素,對其在某一特定時間內各要素之間的特性研究和土地生態(tài)系統(tǒng)健康未來可能的發(fā)展態(tài)勢并沒有做出評價,在今后的研究中還有待于進一步探討。
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