基于DPSIR模型的土地生态安全评价

薛 雅

（浙江农林大学，浙江 杭州 311300）

土地作为人类生存发展最基本的生产性资源，融合了经济、资产、生态环境等具有可持续发展的重要功能，其生态状况是否安全对可持续发展有着重要的作用。然而土地承受了巨大压力，不合理的人类活动直接或间接地影响着土地生态安全。目前，我国在土地资源利用上“生态优先”的方向发展理念和生态评价的核心相契合。人类社会可持续发展的重点环节是改善土地生态环境、完善土地生态评价，同时也是我国高速发展中不可回避的重要问题。土地生态评价重点解决了土地生态价值和用途之间的关系，为制定土地利用决策提供了强有力的支撑。

目前，国内学者选择的研究对象主要集中在城市、流域、自然保护区、国家公园以及绿洲、喀斯特地区等特殊地带土地生态安全，最常见的模型为PSR模型及EES模型，运用物元模型、模糊综合法、灰靶模型法、生态足迹法、投影寻踪法等评价方法。在计算权重上，大多数学者采用层次分析法、德尔菲法等主观赋权法，BP神经网络法、熵权法等客观赋权法。目前，评价研究多集中以统计年鉴为支撑的研究。

柳河县作为国家的商品粮基地县，随着城镇化与工业化发展，大量的不合理土地开发也使得土地问题愈加严重，大量的生态经济问题不断涌现。鉴于此，以柳河县乡镇为评价单元，对土地生态安全进行评价，是加快当前生态环境建设的要求。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

柳河县位于吉林省的东南部，地理坐标125 ° 17′-126 ° 35′E，41 ° 54′-42°35′N，隶属通化市，辖12个镇、3个乡、219个行政村。由于柳河县地处城乡接合部，随着城镇化与工业化的不断发展，建设用地迅速增长，土地开发强度不断加大，特殊的土地利用方式使得柳河县出现了多样的生态环境问题。同时，由于地貌地质、气候条件特征，生态功能退化有加速增长的态势。

1.2 数据来源

相关土地利用数据来源于GLOBELAND30(http：//www.globallandcover.com)，栅格大小为30 m×30 m；DEM数据来自地理空间数据云(http：//www.gscloud.cn/)；人口自然增长率、城市化水平、农业机械总动力、农村人均纯收入等数据来自吉林省统计年鉴（2021年）、通化市统计年鉴（2021年）、2020年柳河县政府工作报告及相关职能部门的统计数据。

2 基于DPSIR模型的柳河县土地生态安全评价过程

2.1 评价指标体系构建

DPSIR模型基本思路为：驱动力D是引起柳河县土地生态安全发生变化的原因，压力P是驱动力D在生态保护与土地开发上的竞争作用，状态S是压力D下土地生态系统的表现，影响I是土地生态发生变化的效应，R是人类针对影响I做出的相对应对措施。驱动力D会对土地生态系统产生压力P，进而导致土地生态系统状态S的改变并产生影响I，有关部门或个人采取协调发展的响应措施来改善土地生态环境。

文章遵循可操作性、代表性、普及性、完整性原则，结合柳河县的社会经济发展、生态环境和土地利用结构特点共选取15个指标（表1）。区域人口的增长、社会经济的发展，将给土地带来不可承受的巨大压力与挑战，且随着农业生产、工业生产等人类活动强度的剧烈增加，化肥农药等污染物排放量激增、建设用地面积增加。以上问题的不断涌现从不同程度上影响着土地的状态，进而对土地的生产效率、产业结构、农民收入等产生影响。同时，人们也采取措施对土地生态问题进行治理。根据评价指标产生的影响不同，将评价指标可分为正向与负向指标。

表1 柳河县土地生态安全评价指标体系及权重

2.2 评价指标的信息采集

对于农村人均纯收入等社会经济数据，以柳河县各乡镇为统计单元统计相应指标。对于自然生态环境状态数据，采用窗口分析法提取各乡镇的地形起伏度。利用Arcgis10.6软件表面分析的坡度对DEM数据进行坡度计算，并将数值平均在各乡镇上。基于NDVI采用像元二分模型计算FVC，并将数值平均在各乡镇上。

2.3 评价过程

由于各评价指标具有不同的单位，采用极差标准化对数据进行无量纲化处理。文章充分利用熵权法的客观性和层次分析法的经验性进行权重的计算，从而获得科学合理的指标权重。将主观与客观赋权确定的权重相结合，作为评价指标的最终权重（表1）。采用综合指数法求得各乡镇的土地生态安全指数。

3 柳河县土地生态安全评价结果与分析

3.1 土地生态安全等级标准划分

为进一步反映柳河县土地生态安全总体特征，根据Arcgis10.6中Nature Breaks工具对接综合值进行分类。同时，根据区域生态状况并借鉴已有研究成果，采用非等间距法对自然分类结果进行调整。

3.2 柳河县土地生态安全综合分析

通过分级可得2020年柳河县各乡镇土地生态安全等级（表2）。从整体来看，柳河县土地生态安全在各乡镇之间表现出明显差异，大部分处于临界安全与不安全状态。从权重占比来看，植被覆盖度、城市化水平所占权重相对较高。

表2 2020年吉林省柳河县各乡镇土地生态安全等级占比

柳河镇的土地生态安全等级较高，70.45%区域处于一级状态，29.55%区域处于二级状态，整体的生态安全状况较好。这主要是由于柳河镇人口自然增长率、人均GDP、城市化水平较高，且地形起伏度、坡度较低，工业固废综合利用率较高。圣水河子镇、三源浦镇、孤山子镇土地生态安全状况较好，石镇、亨通镇、时家店乡、姜家店乡土地生态安全状况较差。红石镇60.41%的区域处于五级状态，姜家店乡88.78%的区域处于五级状态，亨通镇76.52%的区域处于五级状态，时家店乡64.16%的区域处于五级状态。这主要是由于红石镇、亨通镇、时家店乡、姜家店乡相对比来看，单位耕地化肥负荷、单位耕地农药负荷较高。

4 结论与讨论

柳河县在未来发展中，应该更多关注土地生态存在的潜在问题，注重土地利用与生态建设，提高对其重要性的认识。首先，应当减少对土地驱动力和压力，要使得人口数量处于合理增长区间中，创新人口城镇化发展新模式，使得土地压力得到一定程度上的有效缓解。其次，应当保障土地集约节约利用，对土地利用结构进行合理的规划与布局。应当合理划定边界，避免城市的大范围扩张，在实现有效利用的同时，不断提高植被覆盖率，提高生态环境的服务能力。同时，应当科学与平衡施肥，严格控制人类活动在农业与工业生产上的污染物，尽可能地大范围减少污染源头，从源头上面尽量控制农业污染。最后，应当实现农业发展上的农业化、科技化与现代化，推动农业向优质、高效、生态方面发展，促使土地生态安全水平得到大幅度提升。

在今后的研究中，可以在运用空间面板数据分析的基础上，可进一步增加时间序列分析内容。在土地生态安全评价上，将其与未来的预警预测进行有效合理的结合，考虑其对土地可持续发展的重要作用。