基于PSR模型与物元模型的土地生态安全评价

刘艳芳 明立彩+孔雪松

摘要：以湖北省大冶市为例，运用“压力-状态-响应”模型构建土地生态安全指标体系，熵权法确定指标权重，PSR模型与物元方法相结合评价资源枯竭型城市土地生态安全现状和发展趋势。结果表明：（1）基于PSR模型的指标体系能够更准确地表明系统各要素之间的关系，物元分析方法能揭示单个评价指标的分异信息和综合评价结果的中间信息，PSR模型与物元方法的结合能更好地评价土地生态安全。（2）1996—2010年湖北省大冶市土地生态安全水平较低，呈现“M”形发展趋势，等级关联度较弱有下降趋势；（3）建设用地占用耕地面积比重、人均生活用水量、单位土地面积废水排放量、水土协调度等指标对湖北省大冶市土地生态安全水平提升有很大的影响；结合大冶市土地利用现状，要积极开展农村土地整治，减少建设用地占用耕地面积，提高水土协调度，规划工矿废弃地复垦，促进土地生态系统安全状况改善。

关键词：土地生态安全；物元分析；PSR模型；大冶市

中图分类号： X144文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）05-0271-06

作者简介：刘艳芳（1959—），女，湖北武汉人，教授，博士生导师，主要从事土地资源管理及地理信息应用工程研究。E-mail：yfliu610@163.com。

通信作者：明立彩，硕士研究生，主要从事区域规划与经济地理研究。E-mail：595699093@qq.com。

[ZK）]

土地是自然界最宝贵的自然资源之一，是我们人类赖以生存和发展的物质基础，随着近代社会经济和科学技术的迅猛发展以及人口的急剧增加，人类对土地的需求量日益加大[1]。另外，加速的工业化与城市化使得土地利用强度不断加剧，并且传统农业生产经营方式的转变，使得农药化肥大量使用，土壤养分含量发生变化，导致区域内生物、生态环境和生态系统遭到了空前的冲击与破坏，某些破坏已经达到甚至超过土地资源的生态承载能力，而土地资源的生态破坏反过来又影响到区域乃至一个国家人类的健康生活和社会的可持续发展[2]。同时，土地生态安全作为生态安全的基石，是实现粮食安全、经济安全与社会安全的基础和保障，涉及国家的长治久安[3]。在土地利用与环境变化、土地可持续利用评价等研究逐渐深入的背景下，生态安全研究已成为土地资源可持续利用研究的前沿课题。因此，土地生态安全研究具有重要的理论意义和现实意义[4]。

土地生态安全是生态安全和国家生态安全的一个重要方面，是人类生存环境处于健康可持续发展的状态，具体指一定时空范围内，通过对土地资源的合理利用和管理，使土地生态系统能够保持其结构与功能不受威胁或少受威胁的健康、平衡的状态，并能够为保障人类社会经济和农业可持续发展提供稳定、均衡、充裕的自然资源，从而能够维持土地自然、社会、经济复合体长期协调发展[5]。可见，生态安全具有持续性、稳定性、长期性的特点，是一种资源环境状态，它既要求生态环境自身处于良性循环之中，又要求资源、环境状态满足社会经济发展需要，同时保持资源环境与社会经济之间关系相协调。土地生态安全受自然、社会、经济等多因素影响，这些因素之间又相互作用和制约，并且土地生态安全在一定程度上制约着社会经济的可持续发展[6]。

目前，我国的土地生态安全评价研究正由定性研究向定量研究发展，并已落实到区域，呈现出以空間尺度为主流、时间尺度为支流、区域土地生态安全评价为核心，辅以流域和国家安全评价的研究格局[7]。主要研究有土地生态安全内涵[8]、土地生态安全评价[9]、土地生态安全预警[10]、土地生态安全设计研究等[11]，研究区域主要集中选在东部沿海发达地区，对于中部地区资源枯竭型城市的研究比较少，且指标体系不够完善，评价方法比较单一，多采用综合评价法，存在一定的不足：（1）综合评价方法，先主观确定土地生态安全等级取值范围并划分若干等级，然后测算评价对象的土地生态安全水平综合分值，最后根据评价综合分值归等定级，主观性较强[12]；（2）将分散的信息通过模型集成，再进行综合分值归等定级来评价研究对象的土地生态安全综合水平，不能有效识别指标与评价等级之间的隶属程度，容易遗漏单个指标之间的评价信息[13]；土地生态安全是推进新型城镇化的重要内容之一，湖北省大冶市是国家首批资源枯竭型城市经济转试点，是湖北省城乡一体化试点市，建设发展与生态安全保护矛盾突出。本研究以大冶市为例，运用压力-状态-响应（PSR）模型综合考虑社会、经济、资源与环境构建土地生态安全指标体系，熵权模型确定指标权重[14]，并引入物元分析法[15]对土地生态安全进行实证研究，综合评价大冶市1996—2010年土地生态安全状况与演化趋势，诊断土地生态安全的制约因子以及生态安全状况不断得到改善的必要条件，为改善土地生态系统安全状况、协调人地关系、促进土地资源可持续利用提供一定的依据。

1研究区概况与数据来源

1.1研究区域概况

大冶市位于湖北省东南部，依托长江，背靠湖北省武汉市，北连黄石市、鄂州市，南毗江西省九江市，西邻咸宁市，东达安徽省安庆市，交通便利，是湖北省武鄂黄黄都市圈的重要组成城市，地跨29°40′～30°15′N、114°31′～115°20′E。西北与鄂州市为邻，东北与蕲春、浠水县隔江相对，西南与武汉市、咸宁市毗邻，东南与阳新县接壤。距省会武汉市仅60 km。全市总面积1 566.3 km2，辖1个乡、9个镇、3个街道、1个国有农场。大冶市矿藏资源丰富，是世界青铜文化发祥地，中国矿冶名城，“冶金腹地”的“铜都”大冶，素有“百里黄金地，江南聚宝盆”之美誉，是全国六大铜矿基地基之一、十大铁矿基地之一，硅灰石储量世界第一，其矿产开发史可上溯到 3 000 多年前。大冶市是一个典型的资源枯竭型城市，如何做好工矿废弃地复垦利用试点、承接产业转移是当前发展的重中之重。

1.2研究区数据来源