張曉露 呂明超 鄧一榮 莊長偉 劉麗麗

(廣東省環(huán)境科學研究院/廣東省污染場地環(huán)境管理與修復重點實驗室和粵港澳環(huán)境質(zhì)量協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合實驗室，廣東 廣州 510045)

引言

生態(tài)安全是指一個國家或地區(qū)的生態(tài)環(huán)境資源狀況少受或不受資源和環(huán)境的限制和威脅，是體現(xiàn)國家安全和社會穩(wěn)定的一個因素[1]。隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展、人口的不斷增加以及越來越頻繁的人類活動，人類對土地的需求日益增長，人地矛盾也在不斷加劇，研究區(qū)域的土地生態(tài)安全對其土地可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護具有一定的參考意義[2]。為此，國家高度關(guān)注生態(tài)安全問題。黨的十八大把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位；黨的十九大報告提出了“積極參與全球環(huán)境治理，落實減排承諾”、“為全球生態(tài)安全作出貢獻”的要求；黨的十九屆五中全會再次明確，要堅持“綠水青山就是金山銀山”理念，守住自然生態(tài)安全邊界。

廣州作為改革開放的先行區(qū)和習近平生態(tài)文明思想的踐行區(qū)，近年來，市、區(qū)兩級投入近7億元，建成了19個公園，面積達240萬m2；廣州的城市綠化覆蓋率從2000年的31.6%增加到2019年的45.5%。廣州在城市生態(tài)建設(shè)上獨具匠心，其中一大亮點是打造“空中花廊”。此外，廣州全力實施新一輪綠化廣東大行動和“花城綠城水城”戰(zhàn)略，重點保護好面積達2066.67hm2的“北肺”白云山風景名勝區(qū)和866.66hm2的“南肺”海珠湖國家濕地公園，打造環(huán)境、經(jīng)濟及社會協(xié)調(diào)發(fā)展的城市。

近年來，土地生態(tài)安全越來越受到國內(nèi)外學者的關(guān)注，國外對生態(tài)安全的研究可追溯到20世紀40年代[3]，國內(nèi)的研究在20世紀90年代逐漸開始。在研究尺度上，涉及國家[4]、流域[5]、省域[6]、市域[7]、縣域[8]等，整體中小尺度的研究偏多。在研究模型上，涉及PSR[9]、EES[7]以及混合模型[10]等，以這3類模型為基礎(chǔ)，在研究中逐漸衍生出DPSIR、REES以及NEES等模型[11-13]。在評價方法上，熵值法[6]、主成分分析[12]、物元分析法[5,11]等也得到廣泛使用。

1 研究區(qū)域概況

廣州市位于廣東省的中南部，地勢東北高，西南低，屬于低山丘陵地區(qū)，土地總面積為7434km2，轄11個區(qū)縣，是廣東省政治、經(jīng)濟、文化、教育和科技中心，也是粵港澳大灣區(qū)中心城市之一。2020年，廣州市實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值25019.11億元，據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，廣州市常住人口1867.66萬人，占全省總?cè)丝诘?4.82%。

在環(huán)境方面，廣州市2020年P(guān)M2.5年平均值為23μg·m-3，空氣質(zhì)量達標天數(shù)為331d，空氣質(zhì)量明顯改善；10個城市集中式飲用水水源地水質(zhì)達標率均穩(wěn)定保持在100%。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要來源于《廣東省統(tǒng)計年鑒2000—2020》、《廣州市統(tǒng)計年鑒2000—2020》以及廣州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2000—2020)，部分數(shù)據(jù)來源于廣東省自然資源廳、農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳官方網(wǎng)站公開數(shù)據(jù)。

2.2 指標體系構(gòu)建

EES模型是多屬性的協(xié)同模型，具有環(huán)境、經(jīng)濟和社會屬性的復合系統(tǒng)，綜合反映區(qū)域生態(tài)安全的影響因素[7,14]。在遵循科學性、系統(tǒng)性、代表性和完整性等原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)域的特點與實際情況，參考國內(nèi)已有研究[8,14]，以EES模型為框架，選取23個指標構(gòu)建廣州土地生態(tài)安全評價指標體系。

2.3 無綱量化處理

由于評價指標性質(zhì)各不相同不具可比性，先對其進行無綱量化處理，正向和負向指標的處理公式如下。

正向指標：

(1)

負向指標：

(2)

式中，Xij為i年第j項指標無綱量化后的值；xij為某項評價指標的實際值；maxxj和minxj分別為指標的最大值和最小值；k為平移距離。

2.4 熵值法確定權(quán)重

計算第j項指標的第i年樣本值的比重pij：

(3)

計算第j項指標的熵值ej：

(4)

計算第j項指標差異系數(shù)gj：

gj=1-ej

(5)

計算指標權(quán)數(shù)wj：

(6)

根據(jù)熵值法計算可得廣州市土地生態(tài)安全各項指標權(quán)重，見表1。

表1 廣州市土地生態(tài)安全評價指標及權(quán)重

2.5 土地生態(tài)安全綜合指數(shù)

運用加權(quán)求和的方法獲得廣州市土地生態(tài)安全評價的綜合分值，計算公式：

(7)

式中，Xij為i年第j項指標無綱量化后的值；wj為j項指標的權(quán)重值。

為科學合理地反映區(qū)域土地生態(tài)安全水平狀況，參考已有研究[8,14]并結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，將土地生態(tài)安全大致劃分為5個等級，見表2。

表2 土地生態(tài)安全評價劃分標準

3 結(jié)果及分析

3.1 土地生態(tài)安全綜合指數(shù)分析

2000—2019年，廣州市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)從29.94上升至77.49，見表3，整體呈現(xiàn)向好發(fā)展趨勢,見圖1，生態(tài)安全等級顯著提升，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。其中可以分為2個階段，2000—2008年，呈現(xiàn)波浪式上升趨勢，生態(tài)安全指數(shù)普遍較低，安全等級處于Ⅴ和Ⅳ級，2000年、2004年及2006年均為Ⅴ級，在2006年出現(xiàn)最低值29.52；2009—2019年，呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，綜合指數(shù)不斷提高，安全等級逐步提升，在2016年開始達到較為安全狀態(tài)，全市土地生態(tài)安全等級從Ⅳ級向Ⅱ級改善。

表3 2000—2019年廣州市土地生態(tài)安全評價結(jié)果

環(huán)境指數(shù)前期表現(xiàn)突出，但由于經(jīng)濟和社會指數(shù)過低，廣州市的土地生態(tài)安全等級總體較低，這一時期的環(huán)境指數(shù)下降速率大于經(jīng)濟指數(shù)增長速率。2009年以后，經(jīng)濟指數(shù)顯著增長，環(huán)境指數(shù)呈穩(wěn)定略升趨勢，到2011年，經(jīng)濟指數(shù)開始超越環(huán)境指數(shù)，至2019年增長為環(huán)境指數(shù)的2.08倍；社會指數(shù)與環(huán)境指數(shù)的差距也在不斷縮小。由此可見，廣州市的經(jīng)濟實力不斷提高，經(jīng)濟發(fā)展從犧牲環(huán)境的發(fā)展模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色發(fā)展的模式，綜合競爭力顯著提升。

3.2 環(huán)境、經(jīng)濟和社會指數(shù)分析

廣州市土地生態(tài)安全環(huán)境指數(shù)呈現(xiàn)先下降后上升走勢，見圖1。2000—2009年波動下降，2009年開始逐漸回升，緩慢上漲。土地墾殖率下降、一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、工業(yè)廢水、二氧化硫和粉塵的排放量增加，是影響環(huán)境指數(shù)增長的主要因素。由于2000—2009年是廣州市重工業(yè)的大幅增長時期，工業(yè)發(fā)展對環(huán)境造成了一定的負擔，在2007年，廣州發(fā)布了《關(guān)于廣州市區(qū)產(chǎn)業(yè)“退二進三”工作實施意見》的意見，隨著“退二進三”工作的推進，大量重工業(yè)企業(yè)關(guān)停搬遷，有助于廣州市提升總體環(huán)境質(zhì)量。

圖1 2000—2019年廣州市土地生態(tài)安全狀態(tài)

廣州市土地生態(tài)安全經(jīng)濟指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，整體先緩后快，由2000年的0.46上升到2019年的39.9，在3項指數(shù)中增幅最大，達到85.61%。其中，農(nóng)民純收入、地方財政收入以及社會消費品零售3項指標在經(jīng)濟指數(shù)中所占綜合權(quán)重最大，7項指標均呈上升趨勢。

廣州市土地生態(tài)安全社會指數(shù)呈現(xiàn)小幅波動但總體平穩(wěn)的趨勢，2000—2006年平緩上升，2007—2010年經(jīng)歷波動階段，2010開始平穩(wěn)增長?？蒲小⒔逃度胫笜吮憩F(xiàn)最為突出，也是23個指標中權(quán)重最大的指標，對社會指數(shù)的影響較大。

綜上，要提高廣州市土地生態(tài)安全狀況，在保持經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展的同時，也要加強生態(tài)文明建設(shè)，繼續(xù)鞏固經(jīng)濟和社會層面的建設(shè)，重視環(huán)境方面存在的問題，促進環(huán)境、經(jīng)濟與社會三者協(xié)調(diào)發(fā)展[7]。

4 結(jié)論

2000—2019年，廣州市土地生態(tài)安全呈穩(wěn)中向好的發(fā)展趨勢，綜合指數(shù)從29.94上升至77.49，安全等級從Ⅴ級向Ⅱ級提升，生態(tài)安全有明顯改善。其中，2000—2008年，安全等級較低，整體處于Ⅴ級及Ⅳ級；2009年開始不斷上升，在2016年達到Ⅱ級水平。

環(huán)境指數(shù)呈現(xiàn)先下降后回升走勢，上升速度較為平緩，地墾殖率下降、一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、工業(yè)廢水、二氧化硫和粉塵等指標影響增長。經(jīng)濟指數(shù)持續(xù)上升，增幅最大，增長速度先緩后快，各項指標均呈上升趨勢。社會指數(shù)呈現(xiàn)小幅波動總體平穩(wěn)上升趨勢，其中科研、教育投入指標影響最為突出。

在未來的發(fā)展中，廣州市要進一步處理好經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，在鞏固經(jīng)濟和社會發(fā)展的同時，也要增強環(huán)境建設(shè)，以實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)安全問題涉及多項因素，是一項復雜的問題，由于數(shù)據(jù)的可獲得性、連續(xù)性以及研究方法本身的局限性，指標體系在一定程度上存在不完善，在后續(xù)的研究中將繼續(xù)完善指標體系的建立、改進生態(tài)安全的評價方法。