土地生态安全评价(共12篇)
土地生态安全评价 篇1
土地生态安全是指在一定时间和空间范围内土地生态系统能够保持自身结构、功能稳定或不受干扰的状态, 它关系到人类社会的生存与发展, 是土地资源可持续利用的核心和基础。然而, 伴随着城市化、工业化进程的加快, 人类对土地利用的广度和深度不断增加, 人地矛盾日益突出。加之, 人类在进行生产活动时, 习惯以环境作为代价来换取经济发展, 忽略对生态环境的保护, 水土流失、森林植被破坏、土地退化、土壤污染、荒漠化、土地承载力下降等一系列土地生态环境问题频繁发生, 严重威胁着区域的生态安全, 甚至威胁着整个区域的可持续发展。因此, 如何对土地生态安全进行科学合理的评价显得尤为重要。
一、构建评价指标体系
根据土地利用规划实施对土地生态的影响机理和评价指标体系的构建原则, 结合湘乡市的社会、经济和生态等实际状况, 参考相关的评价指标体系, 主要从社会经济指数、生物丰富指数、生物保护指数、环境负荷指数4个方面构建土地利用规划对土地生态安全的影响评价体系。指标体系分目标层、准则层及指标层3个层次, 选用15个指标因子来构建。 (表1)
二、评价方法与模型的建立
根据湘乡市的实际情况, 选用层次分析法作为土地生态安全的评价因子权重计算方法, 最终通过综合指数多目标决策模型, 测算出湘乡市土地利用规划的基期和规划期的土地生态安全指数。
(一) 评价指标数据来源。据湘乡市相关统计年鉴、湘乡市土地利用现状数据和最新规划修改数据整理所得。
(二) 相对权重值的计算
1、构造评价因子的判断矩阵。
根据1-9标度法构造目标层-准则层 (A-B) 、准则层-指标层 (B-C) 的判断矩阵P (两两比较判断矩阵) , 并进行层次排序。矩阵P的最大特征根所对应的特征向量即为各评价因子的权重分配。
2、一致性检验 (CR) 。
对构造的判断矩阵P进行一致性检验, 根据层次分析法的特点, 只有CR<0.1才能通过检验, 说明各指标的权重分配是合理的。计算可知, CRA-B、CRB-C均小于0.1, 通过检验。
3、计算指标权重。
(1) 通过计算得出A-B和B-C的权重值表。 (2) 分别把A-B、B-C的权重值相乘, 得到A-C的权重值。 (表2、表3)
(三) 评价标准值的确定。土地生态安全评价标准的选择依据包括国家和地区制定的标准;当地土地利用规划、城市规划所确定的技术指标;经济效益的标准可参考全国同类城市或当地近5年统计资料的平均数、最高数、最低数。
考虑到湘乡市属于县级市, 本文根据国家生态县标准以及其他相关指标的研究情况, 建立湘乡市的土地生态安全预警等级标准和评价标准。其中, 以“理想”等级的数值作为评价的标准值。 (表4)
(四) 评价因子指标分值计算。
当因子指标集约利用合理值是一个区间值时, 只限低值, 达到安全理想等级合理值的区间全部取1;当因子指标集约利用合理值是一个点值时, 采用下列公式计算:
Si= (ti-ai) / (ti+ai)
式中, Si为i因子分值;ti为i因子集约利用合理值;ai为i因子指标实际值。由以上方法, 根据表5各指标的现值及规划值, 确定各指标的指标分值, 结果如表6所示。 (表5、表6)
(五) 土地生态安全综合指数的测算。通过综合指数多目标决策模型测算土地生态安全指数, 模型如下:
式中, λ为生态安全指数;βn为n指标权重;Sn为n指标分值。
三、评价结果
由上述模型最终得出湘乡市土地生态安全指数的评价结果和单项因素安全指数的评价结果。 (表7)
1、从总体上看, 土地利用规划对土地生态安全的影响是负面的, 主要原因是人口增长过快给土地生态环境带来了巨大的压力。同时, 我们也应该看到, 生物丰富指数和生物保护指数的规划远期值要大于现值, 这说明通过对各类用地指标的规划, 特别是森林和自然保护区等生态用地的控制, 加强了该时期内生态环境的保护力度。
2、土地生态环境安全状况分为5类, 分别是:巨警状态 (恶劣状态) 、中警状态 (风险状态) 、预警状态 (敏感状态) 、较安全状态 (良好状态) 、安全状态 (理想状态) 。其评价标准如表8。据此可以看出, 规划远期湘乡市土地生态安全属于风险状态, 生态问题较大, 政府需要从控制人口增长和加强对重点污染企业的治理等方面入手采取一定措施。 (表8)
参考文献
[1]刘鎏, 黄云, 高德山.土地利用规划的环境影响评价研究——以乐山市峨边县为例[J].安徽农业科学, 2007.35.8.
[2]王佑汉, 余波, 潘安.岳池县土地利用规划环境影响评价研究[J].安徽农业科学, 2009.37.5.
[3]于开芹, 常明.城市土地可持续利用评价指标体系的构建原理与方法研究[J].西北农林科技大学学报 (自然科学版) , 2004.3.
[4]周生路.土地评价学[M].南京:东南大学出版社, 2006.
土地生态安全评价 篇2
邢台市土地生态安全评价及对策研究
在对土地生态安全概念研究的基础上,以河北省邢台市为例,运用层次分析原理和土地生态安全模型,建立适合该区的由22项指标组成的`土地生态安全评价指标体系,对该区和的土地生态综合安全值进行了计算.根据研究结果,提出确保土地生态安全的对策建议,以期维持土地资源与人类的协调发展,实现自然、经济和社会可持续发展的目标.
作 者:李玉平LI Yu-ping 作者单位:邢台学院地理系,河北邢台,054001刊 名:邢台学院学报英文刊名:JOURNAL OF XINGTAI UNIVERSITY年,卷(期):24(2)分类号:P942关键词:邢台市 土地 生态安全 评价指标 对策
土地生态安全评价 篇3
摘 要:土地整理项目实施后的生态效益关系到经济、社会、人文等多个方面,且相互影响、相互制约,而生态效益的评价也是一项综合性、技术性很强的工作,不仅会打破土地资源原有的状态还会产生或利或害的影响。本文以庆阳市西峰区董志镇土地整理项目为例,运用生态系统服务价值货币化的方法,对比分析土地整理项目实施前后研究区生态效益的变化情况,得出实施前生态效益货币化价值为800 018.8元,实施后生态效益货币化价值为923 159.1元,实施后其价值增加了123 140.31元(增加率15.39%)。说明土地整理项目实施生态效益显著。
关键词:土地整理;生态效益;生态系统服务价值;西峰区董志镇
中图分类号:F311 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2016.03.016
土地整理项目涉及田、路、林、村等多个工程领域,对区域内的水资源、土壤、植被、生物等环境要素及其生态过程产生短期的影响。我国土地整理侧重于增加耕地、优化农业结构、降低生产成本和提高农民收入等方面,忽视了生态效益,对生态效益的评价多以正面的定性描述为主,不能客观反映项目实施对项目区生态环境的影响程度[1]。生态效益评价作为土地整理项目的一项基础性工作,也是区域内长期经济效益和社会效益实现的保证,所以对土地整理生态效益的研究进行是必要的,并且要重视土地整理中的生态环境及效益,确保耕地质量、改善区域生态环境、实现土地的生态可持续利用。
我国土地整理项目开展之久,但其实施后效果如何、会产生怎样的效益、该如何衡量他的成功?近年来,对土地整理项目的效益评价并没有统一的评价体系,但国内专家学者在研究土地整理的经济效益和社会效益的基础上,更加注重土地整理生态效益的研究,张晓锁等[1]应用模糊关系合成原理对生态环境效益进行模糊综合评价;甘晓琳等[2]采用能值分析法对农地整理的生态效益评价;李正[3]采用直接市场法、替代市场法进行生态效益评价;樊敏等[4]构建了土地整治项目生态效益云模型,计算出生态评价因子分值;陈俊等[5]以半定量的方法对土地整理的三大效益进行评价等。
1 研究区概况和数据来源
1.1 区域概况
庆阳市西峰区董志镇地处东经107°33′53″~107°36′17″,北纬35°35′23″~35°36′57″,项目区包括罗杭村、野林村、庄头村,总面积384.21 hm2,属黄土高原残塬沟壑区,总体地势东南高西北低,地形高低起伏不大,地势较平缓。最高点海拔1 312.84 m,最低点海拔1 241.65 m。气候属温带半干旱半湿润地区,四季分明,受季风影响,多年平均降雨量530 mm左右、年平均蒸发量1 452 mm左右。年平均气温9.5 ℃,无霜期158 d。种植结构较为单一,以粮食作物为主,冬小麦和玉米一年一熟是普遍的种植模式。经营相对粗放,耕地产出率较低。土壤主要为黄绵土,肥力水平较低,水土流失严重,生态环境不断恶化。植被稀少,缺少基本的、系统的农田防护林。自然灾害频发,主要以旱灾、霜冻、暴雨和冰雹农业气象灾害为主。
1.2 数据来源
本文所需基础数据来源于庆阳市西峰区董志镇土地整理项目,主要是项目实施前后的土地利用现状变化的数据。项目实施前的土地利用现状数据通过实地调研和规划设计人员的协助,项目实施完成后的土地利用现状数据来源于对土地利用现状图、施工图和竣工图的分析和处理。
根据西峰区第二次全国土地大调查成果图和项目区1∶10 000详查图得出项目区总面积是384.21 hm2。具体的土地整理项目实施前后土地利用现状数据见表1和表2。
4 结论与讨论
4.1 结 论
从土地整理项目实施前、后生态服务价值变化图表上来看,森林、农田、湿地的生态服务价值都增加了,其中农田的生态服务价值增加最多,即增加了98 067.96元。因为对项目区的其他草地进行了开发,对废弃居民点和一些设施农用地进行复垦,将其全部变为耕地,增加了农田面积。森林的生态服务价值增加,是因为研究区实施了农田林网工程建设,田间道路两侧和沟边种植中槐和刺槐共14 477株。西峰区董志镇罗杭村原有的生态系统比较脆弱,通过开发复垦,重新建立了一个相对稳定的新生态系统,使得绿色植被覆盖有所提高和改善。湿地生态服务价值增加是因为修建沟渠,沟渠面积增加了。
计算结果显示,项目区在整理实施前生态效益货币化价值为800 018.8元,实施后生态效益货币化价值为923 159.1 元,实施后其价值增加了123 140.31元,即土地整理项目生态效益货币化值为123 140.31元,增加率为15.39%。由此说明,西峰区董志镇罗杭村土地整理项目的实施,不仅增加有效耕地面积,提高耕地质量,完善田间基础设施,提高粮食综合生产能力;而且还改善了区域生态环境,提高生态效益,起到了对经济、社会和生态效益的协调作用,促进经济社会的可持续发展。
4.2 讨 论
庆阳市西峰区董志镇罗杭村生态效益的提高充分说明了该土地整理项目的实施是以项目科学规划、严格实施管理等为前提的,没有只因注重经济效益或社会效益,忽略生态效益。而是在保证经济效益或社会效益都有所提高的基础上,重点结合了当地生态环境脆弱、植被稀少的特征,从生态效益对环境保护正面影响出发,规划和设计的土地整治实施方案正确合理。
因次,要确保土地整治项目实施生态效益的稳步提高和呈良性可持续发展,建议在土地整治项目实施前后应做到以下几点:第一,要科学规划、合理实施和加强管理。在确保规划设计方案科学的前提下,合理实施土地整理各项工程,同时注重加强施后对各工程用途的管理,如对防护林的管理和抚育,及时进行林木的补充与更新等。第二,要注重经济效益、社会效益和生态效益均衡协调发展。应该让人们意识到土地整理不只是片面的增加土地面积,更应该保护好区域内生物多样性和生态平衡才能有助于协调可持续发展。第三,村域范围要提高土地综合生产能力,镇域范围要着力建设生态保护设施。保证绿色基础设施和生态网络的连通性以及绿色生态空间的开放性。第四,要完善相关法律法规,建立统一生态效益评价体系,使土地整理有法可依。加强生态环境保护的综合立法工作,以法律形式加强土地整理工作,建立从工程立项、工程实施以及工程验收的一系列法律法规体系,确保土地整治项目切实可行。
参考文献:
[1] 张晓锁. 基于生态系统服务理论的土地整理生态效益研究[D].武汉:华中农业大学,2012.
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[3] 李正.喀斯特地区土地整理景观生态与效益研究[D].北京:中国地质大学,2011.
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[5] 陈俊, 侯鲁川. 基于可持续发展的川中丘陵区土地整理研究[J].资源与人居环境,2005(12S):18-20.
[6] COSTANZA R. The Value of the World's Ecosystem Services and Natural Capit[J]. Nature, 1997, 38(7):253-260.
[7] 谢高地,鲁春霞,成升魁.全球生态系统服务价值评估研究[J].资源科学,2001,23(6): 5-9.
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大庆市土地生态安全评价 篇4
关键词:大庆市,土地,生态安全,评价
大庆市是典型的资源型工业城市,土地资源复杂,油田土地利用具有独特的方式,与一般工业和城镇建设用地利用方式存在较大差异。地下油田开发对地上土地资源生态安全产生较大影响加强土地资源安全研究,具有重要的现实和历史意义[1]。
1 研究区概况
大庆市位于黑龙江省西南部,松嫩平原中部,属松花江流域。该区域地势平坦,由北向南逐渐变低。随着石油开采量的节节攀升,石化工业和地方工业的快速壮大,以及大规模城市建设,人口数量的逐年增加,土地生态环境遭到不同程度地破坏。
2 评价过程方法与结果
2.1 评价指标体系构建
影响土地生态安全的因素有自然、社会、经济、文化、环境等不同层面,该文参考相关文献,结合研究区土地利用现状,选取压力-状态-响应(P-S-R)三方面15个指标构建了土地生态安全评价指标体系(见表1)。
2.2 评价指标数据标准化处理
生态安全评价是多指标综合评价,指标间缺乏统一的度量标准[2]。该文采用极差标准化法对指标数据进行处理,使各指标值都处于同一个数量级上,进行指标值对比和综合测评分析。其计算公式为:
式中,yij为指标Gj在第i年的实际数值,ymin为最小值,ymax为最大值,zij为标准化后数值。
2.3 评价指标权重的确定
由于均方差决策方法具有概念清晰、计算简便、客观性强的特点,选用该方法进行大庆市土地生态安全评价。基本思路是先求出各指标的均方差,将其归一化,所得结果即为各指标的权重系数(见表2)[3]。计算步骤为:设Gi(i=1,2…,15)为指标集,zj(j=1,2…,10)为标准化后的属性值,其中(1,2…10)为2000~2009年的方案集。
2.4 评价结果
根据公式计算出研究区生态安全度:(见表3),根据所得生态安全度,参考相关文献的等级标准,设定了土地生态安全评判标准表(见表4),将生态安全度取值范围(0~1)分为5个区间,分别为≥0.9、0.9~0.8、0.8~0.6、0.6~0.4和≤0.4,依次对应5个等级,并对系统特征进行描述(见表4)[4,5]。
3 分析与对策
3.1 大庆市土地生态安全现状
综合表3和表4可以看出,近10年大庆市土地生态安全值一直处于Ⅱ级以下,并多年处于风险级,土地生态问题较显著。森林覆盖率低,草原大面积退化,耕地肥力下降,土壤风蚀沙化、盐碱化,非农业占地增加,人地矛盾、草畜矛盾突出,自然灾害频繁发生,人民群众的生存环境受到威胁。油田区域土地生态恢复缓慢,治理任务非常繁重。
3.2 解决土地生态安全问题对策
坚持土地生态环境保护与建设并举。在加强建设的同时,坚持保护优先、预防为主、防治结合,彻底扭转一些地区边建设边破坏的被动局面。
坚持污染防治与土地生态环境保护并重。对土地荒漠化、盐碱化,草原“三化”进行整治。加大对湿地的保护。
兼顾土地资源开发与环境保护的关系,坚持在保护中开发,在开发中保护。经济发展必须遵循自然规律,近期与长远统一、局部与全局兼顾。进行土地资源开发活动必须充分考虑生态环境承载能力,绝不允许以牺牲生态环境为代价,换取眼前和局部的经济利益。
参考文献
[1]吴次芳,鲍海军.土地资源安全研究的理论与方法[M].北京:气象出版社,2004.
[2]张卫华,赵铭军.指标无量纲化方法对综合评价结果可靠性的影响及其实证分析[J].统计与信息论坛,2005,20(3):34-35.
[3]王明涛.多指标综合评价中权数确定的离差、均方差决策方法[J].中国软科学,1999(8):100-101.
[4]李波,张俊飚.区域土地资源生态安全评价与影响因素研究——基于湖北省1999~2005年数据的实证[J].湖北社会科学,2009(1):66.
土地生态安全评价 篇5
摘要:针对污染土壤的修复技术研究已经取得了很多重要的结果,但是对修复效果的评价研究却相对较少.实际上,在对污染土壤进行物理、化学以及生物修复后,再用前需要根据再用目的`对可能残留的污染物或修复剂是否会产生生态安全和人类健康问题进行风险评价.本文着重从修复场地原位观察法、实验室模拟观察法、微宇宙法和现场经验与推导法四方面讨论了如何能够有效、灵敏地诊断污染物对生态系统产生的潜在危害,归纳了生态毒理学实验在评价修复土地再用风险中的作用;并对修复土地再用生态风险评价的发展前景进行了展望,提出了针对性的建议.作 者:刘家女 周启星 LIU Jia-nv ZHOU Qi-xing 作者单位:刘家女,LIU Jia-nv(南开大学环境科学与工程学院,环境污染过程与基准教育部重点实验室,天津300071)
周启星,ZHOU Qi-xing(南开大学环境科学与工程学院,环境污染过程与基准教育部重点实验室,天津300071;中国科学院沈阳应用生态研究所,中国科学院陆地生态过程重点实验室,辽宁,沈阳,110016)
期 刊:生态科学 Journal:ECOLOGICAL SCIENCE 年,卷(期):, 29(3) 分类号:X171 Q14 关键词:污染土壤 生态风险评价 方法学 生态毒理
土地生态安全评价 篇6
关键词:上地利用总体规划;生态系统服务功能价值;环境影响评价;湘潭县
1引言
根据国土资源部办公厅文件(国土资厅发[2013]25号),全国组织开展土地利用总体规划中期评估,并完成土地利用总体的调整完善工作。本研究以《湘潭县土地利用总体规划(2006-2020年)》(以下简称规划)为例,探讨生态服务功能价值理论在土地利用总体规划环境影响实施评价中的应用,将生态服务功能价值理论引入土地利用总体规划中期评估工作中,评价规划实施的环境影响效益,并对湘潭县最新规划成果进行预测分析,找出规划生态服务功能价值与规划实施情况之间的差距,从中分析原因,为湘潭县规划调整完善工作提供决策依据,探索土地利用总体规划环境影响的定性分析和定量评价相结合的评价方法。
2理论及方法
2. 1生态系统服务功能价值理论基础
生态系统服务功能价值理论主要阐述了生态系统中不同系统(本研究主要涉及陆地系统)中各种服务功能以及将其量化的方法。土地作为陆地生态系统的载体,土地利用变化直接影响生态系统服务功能的强度和种类,通过计算研究区域内的生态系统服务功能价值,可以反映出土地利用变化对生态环境所产生的影响。因土地利用总体规划调整了土地利用规模和结构,土地利用发生变化,故采用生态服务功能价值法来评价土地利用总体规划对生态环境的影响是可行的。依据土地利用规模和结构调整情况结合区域实际情况,分别计算土地利用总体规划既定目标和实施情况的生态系统服务功能总价值,来定量反映土地利用总体规划实施期间对生态环境所造成的影响与规划预期的差距。此方法的优点在于把土地利用产生的生态效益转化为货币形式,能够定量地预测出环境影响的变化趋势,通过对土地利用总体规划确定的规划目标及规划实施情况的生态效益进行综合评估,将两者进行对比分析,可为决策者提供参考,具有较大的应用价值。
2. 2生态系统服务功能价值核算方法
在研究生态系统服务功能价值的方法中,由Costanza等[5]和谢高地等[4]研究的方法模型近年来得到了国内学者的广泛应用。所以本文是主要应用Costanza等提出的“生态系统服务功能价值计算方法”(公式1)谢高地等提出的“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表”(表1)“我国平均状态下的单位面积生态系统服务功能价值单价表”(表2)等研究成果为基础,对湘潭县规划基准年(2005年)、规划中期评估年(2013年)和规划目标年(2020年)的生态系统服务功能价值进行计算,计算方法如下:
3实例分析
3. 1研究区概况
湘潭县位于湖南省中部偏东、湘江下游西岸,隶属于湖南省湘潭市,地理坐标介于东经112°25′~113°03′、北纬27°20′~28°05′之间,土地总面积2512.38平方公里。其东临湘潭市雨湖区、株洲市、株洲县,南接衡东县、衡山县、双峰县,西抵湘乡市、韶山市,北至宁乡县、望城县、长沙县。湘潭县境内水陆交通发达,湘江自东侧蜿蜒北去,湘黔铁路、上瑞高速和320国道横贯东西,107国道、京港澳复线纵贯南北。
3. 2数据来源
本研究基本数据来源于湘潭县土地利用变更调查、《湘潭县各乡镇土地利用总体规划(2006-2020年)》(来自最新规划数据库)及中期评估相关资料等。
3. 3数据处理
在前人研究的基础上,结合新一轮土地利用总体规划的土地分类
系统,笔者将湘潭县生态系统划分为耕地、园地、林地、其他农用地、
建设用地、水域和未利用地等共7类土地利用类型。将经过地类转换后的地类对应到陆地生态系统。其中耕地对应农田,林地对应森林,水域对应水体,未利用地对应荒漠。生态系统的生态服务功能大小与其生态系统的生物量有着密切关系,一般来说,生物量越大,生态服务功能越强。因此,假设生态服务功能的大小与生物量成线性关系,提出生态服务价值的生物量因子按公式(2)来进一步修订生态服务单价:
式中:Pij —订正的单位面积第j类生态系统第i种生态服务功能的价值量;bj —第j类生态系统的生物量;B—我国一级生态系统类型单位面积平均生物量;pij—表1中第j类生态系统第i种生态服务功能的全国平均价值量。
参考表2提供的一个全国平均状态下的生态系统生态服务价值的单价,全国农田生态系统生物量因子为1. 00,湘潭县农田生物量因子取湖南省的均值1.95[8],即Pij=(1.95/1.00)pij=1.95pij;得到修正后的农田生态系统的生态服务功能價值量,然后根据谢高地[4]提供的“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表”(表1),分别得到林地、草地、水域和未利用地生态服务功能的单价,园地取林地和草地的平均值;其他农用地(包括田坎、农村道路、设施农用地、坑塘水面、沟渠、水库水面)取耕地和水域的平均值;而建设用地参考Costanza等专家的思路,不估算其生态服务功能价值。
3. 4结果与分析
3. 4. 1土地利用结构变化分析
研究发现湘潭县规划土地利用变化的总趋势是:耕地、林地、面积会增加,园地、其他农用地、建设用地、水域和未利用面积均有所减少。从规划实施情况来看2005-2013年期间耕地和建设用地面积分别增加1204.80公顷、965.60公顷,园地、林地、其他农用地、水域和未利用面积分别减少117.74公顷、1537.30公顷、219.93公顷、82.79公顷、212.63公顷,与规划目标的发展趋势有所不同,在接下来的规划实施期间应控制少占林地,加大植树造林的力度;控制建设用地增长规模,加大农村居民点整理力度;严格保护生态用地。从土地利用类型的年变化率情况来看:规划实施期间建设用地而积增加的速度最快其次是耕地而积;园地减少的速度最快,其次是未利用地,然后是水域,再是林地,最后是其他农用地。从土地利用构成上看,林地和耕地仍然是区域主要的土地利用类型。
nlc202309080841
3. 4. 2土地利用结构变动引起的生态系统服务功能价值的变化
规划目标期内湘潭县土地生态系统服务功能价值总体呈上升趋势。2005年土地生态系统服务功能价值为564149.36万元,到2020年土地生态系统服务功能价值为569241.17万元,较2005年增加5091.81万元。2005-2020年,湘潭县园地、其他农用地、水域和未利用地的服务功能价值均在减少,其中其他农用地的生态服务功能价值减少量最大,为3461.42万元,其次为水域,减少556.22万元;耕地和林地的生态系统服务功能价值均有增加,其中林地的生态系统服务功能价值增加量最大,达到9204.13万元。耕地和林地的生态系统服务功能价值的增加量不仅抵消了园地、其他农用地、建设用地、水域和未利用地生态系统服务功能价值的减少量,还使湘潭县总的生态系统服务功能价值增加了。但是从规划实施情况看,2005到2013年湘潭县规划实施期间湘潭县的土地生态系统服务功能价值总体呈下降趋势,2005年土地生态系统服务功能价值为564149.36万元,到2013年土地生态系统服务功能价值为557818.65万元,较2005年减少6330.71万元,比2020的目标数(569241.17万元)少11422.53万元。2005-2013年,湘潭县除了耕地的生态服务功能价值在增加之外,园地、林地、其他农用地、水域和未利用地的服务功能价值均在减少,其中林地的生态服务功能价值减少量最大,为5796.15万元;耕地的生态系统服务功能价值的增加量为1436.46万元,全县的生态服务功能价值量的变化情况与规划目标的变化情况存在差异,本应该增加的林地生态系统服务功能价值不仅没增加反倒减少,虽然耕地的生态系统服务功能价值增加量比规划目标要多,但是林地和水域的态系统服务功能价值减少量要远远大于耕地的增加量,导致2005-2013年湘潭县的土地生态系统服务功能价值总体呈下降趋势。
3. 4. 3不同类型生态服务功能价值变化
研究发现不同类型生态系统服务产生的价值及其比重。从规划实施期间以及规划目标末期的总体变化趋势来看,各个类型生态系统服务功能价值变化不大,按照各类生态服务功能价值量大小依次分别为水源涵养、土壤形成与保护、废弃物处理、生物多样性保护、气体调节、气候调节、原材料、娱乐文化、食物生产。其中水源涵养所占比重最大,接近23%;土壤形成与保护居第二,接近15%,这主要源于林地和水体强大的水源涵养和土壤形成与保护能力。
不同类型生态系统服务功能价值的变化趋势也各不相同,其中气候调节、土壤形成与保护服务功能在增加,而规划需增加的气体调节、生物多样性保护和原材料服务功能在规划实施期间在减少,另外水源涵养、娱乐文化等生态服务功能也在减少。
结论:通过对湘潭县的实施评价研究发现,生态系统服务功能价值法在土地利用总体规划环评中的应用具有很多优势。主要包括:①将生态系统服务功能价值作为一项量化指标,可为土地利用总体规划目标及规划实施的生态效益评估提供依据;②把因土地利用变化引起的生态效益转化为通俗易懂的货币形式,能为决策者提供了直观的信息,是将生态价值纳入土地利用总体规划决策的重要途径;③利用己有研究成果,生态效益核算比较简单,节省了规划环评的时间和资源。
在未来的研究中有如下几方面值得深入探讨:①可以将生态系统服务功能价值法广泛应用于土地利用总体规划的实施评价工作中,为土地利用总体规划的修改或调整提供依据;②加强对建设用地特别是交通水利设施等公共基础设施及建筑的生态服务功能价值研究,并不是所有的建设用地的生态服务功能价值都为0。加入建设用地的生态服务功能价值计算,可以使土地利用总体规划的环境影响评价更加科学全面;③尝试将生态系统服务功能价值计算与“3S”技术相结合,对土地利用空间布局变化所引发的生态环境影响进行预测和判断,而不仅仅局限于对土地利用规模结构变化的生态环境影响进行评价。
参考文献
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土地生态安全评价 篇7
玉树市位于青藏高原东南部, 玉树藏族自治州最东部, 是玉树藏族自治州、玉树市两级政府驻地。其面积占三江源自然保护区面积的4.72%。地理位置为东经95°41′40″~97°44′34″, 北纬33°46′44″~32°41′34″。东西最宽189.5 km, 南北最长194.3 km, 面积1.57万km2。地势西北、中部偏高, 东南和东北偏低, 最高峰保俊色海拔5 752 m, 境内海拔5 000 m以上高山951座, 大部分终年积雪。玉树市气候属于典型的高原性气候, 无明显四季之分, 只有冷暖两季, 冷季较暖季长1~2个月。降水集中、雨热同期、霜冻频繁;冷季多风并伴有沙尘暴, 暖季多雷雨冰雹。玉树市水源丰富, 其矿产资源开发潜力巨大。
2 研究方法及数据来源
2.1 评价指标体系的构建
土地生态安全评价是一个新兴客体, 只有在建立科学、系统的评价指标体系的基础上, 才能对其进行准确的评价, 因此, 在选择其评价指标体系时, 要遵循其系统性、科学性、适宜性、动态性及主导性等原则。本文根据“压力—状态—响应”的理论框架, 结合玉树市自然环境特点、人类活动影响情况及数据的可获得性出发, 分别从目标层、准则层、一级指标、二级指标4个等级出发, 选用了14个评价指标, 建立了玉树市土地生态安全评价指标体系。
2.2 指标权重的确定
2.2.1 评价指标标准化
指标数据的标准化是通过数学公式来消除各指标量纲的影响的一种方法。本文采用相对指数法进行指标的标准化, 最终得到指标的标准化值。
对于正趋向性指标, 实际指标值转化为标准化值公式为:
对于负趋向性值表, 实际指标值转化为标准化值公式为:
式中:dij和fi j分别为第i年第j项指标的实际值和标准化值, jd max、jd min分别为第j项指标在研究期内的最大值与最小值。
2.2.2 评价指标权重计算
指标权重是对指标重要程度的反映, 影响土地生态安全评价结果的准确性。指标权重的计算方法分为主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法受专家经验影响大, 具有主观随意性。客观赋权法较为客观, 但又由于与实际操作经验存在一定的误差不能准确计算出指标权重。因此, 本文在计算评价指标的权重时, 采用了主客观赋权法相结合的方式, 主观方法采用AHP法, 客观方法采用熵权法对AHP法进行修正, 获得更加合理的指标权重。
(1) 客观赋权法 (熵权法) 计算指标权重过程。
定义pij为第j项指标下的第i个被评价对象的指标值比重, 则有:
令E为第j项指标的熵, 则有:
计算第j项指标的综合熵权j W:
(2) 主观赋权法 (层次分析法) 计算指标权重过程。根据层次分析法计算步骤, 首先通过咨询专家确定各指标两两相比其重要性而获得的相对权重, 根据专家意见监理判断矩阵;其次计算判断矩阵中每行元素的几何平均数并将计算所得几何平均数归一化处理得到权重向量;计算完成后进行一致性检验, 最终得到各项指标权重。
(3) 土地生态安全评价指标权重的确定。本文对上述两种方法进行结合, 采取了算术平均数的方法, 为加强评价指标权重的合理性, 以层次分析法所得权重为主, 后采用熵权法所得数据对其进行修正, 最终得到玉树市土地生态安全评级体系指标权重, 如表1所示。
2.3土地生态安全综合值计算
在土地生态安全评价指标体系中, 每项指标都能从不同面反映出土地生态安全状况, 为了综合反映研究区域土地生态安全情况, 本文采用综合评价法, 先计算单项指标安全值j U, 而后对每项指标加权得到研究区土地生态安全评价综合值U。
土地生态安全综合值计算的数学模型:
式中, U为玉树市土地生态安全综合值, n为评价指标个数。
经计算, 2010年玉树市土地生态安全综合值为0.1929。
2.4 土地生态安全结果
2.4.1 土地生态安全评价等级的划分
本文根据已有的生态安全综合值指标特征, 借鉴张小虎[1]等人的研究成果, 采用等间距法, 将土地生态安全综合值划分为5个等级, 结合刘勇[2]、蔡运龙[3]等人的评价标准及玉树市实际情况, 制定了玉树市土地生态安全综合评价标准, 如表2所示。根据表2所示, 其土地生态安全综合值越大, 说明土地生态越安全, 反之则越差。
3 玉树市土地生态安全评价结果与结果分析
根据玉树市评价结果综合值及评价等级, 2010年土地生态安全综合值为0.192 6, 处于恶化级, 原因可能在于2010年玉树市发生了7.1级强地震, 使整个城市毁于一旦, 造成整个城市土地系统结构不稳定性增大, 土地生态环境状态发生了巨大的变化。
3.1玉树市土地生态安全评价结果分析
根据前文对玉树市土地生态安全的评价结果, 该市处于不安全状态, 且发展趋势不乐观。其主要原因归纳为:
3.1.1自然生态环境的局限性分析
由于玉树市地处内陆高原地区, 植物及牧草生长周期短, 植被脆弱, 其恶劣的自然环境对于动植物的生长及生态环境的保护都造成了不利的影响;加之自然气候灾害对动植物生长的威胁, 致使土地生态安全发生退化。
3.1.2社会经济发展带来的非理性行为
玉树市经济水平落后, 科技水平不高, 当地牧民的物质需求与其经济收入间产生的矛盾只能通过增加饲养牲畜数量, 开采各类资源等形式解决。且近年来人口数量急速上升, 加之外来经济的刺激, 人类活动的加剧及不文明行为对生态环境造成严重威胁和破坏, 造成当地土地生态安全发生退化。
3.1.3政府主导的土地管理分析
政府部门对土地进行管理的基本任务是维护社会主义土地公有制以及土地所有者和使用者的权益, 保护、开发及合理利用土地, 促进地区社会经济实现可持续发展。
3.2 改善玉树市土地生态安全现状的对策
针对玉树市土地管理存在的问题及该市经济发展状况, 笔者以下三个角度出发提出了改善玉树市土地生态安全状况的诸多建议:
3.2.1 行政保障措施
任何政策措施的有效执行, 都不能离开政府的政策导向和行为保障。玉树市地方政府及各级主管部门, 应结合当地实际情况, 从以下方面出发, 制定一系列维护生态安全, 实现经济可持续发展为终极目标的机制:提高管护力度实现生态工程效益长效化, 强化各职能部门监管责任意识, 完善立法提高法律执行力, 提高自然灾害应急与预防能力, 积极宣传生态保护知识推动全民参与, 打造科学的土地管理队伍。
3.2.2 经济辅助措施
由于玉树地区受交通、信息、自然条件等因素制约, 地区经济发展水平相对滞后, 当地农牧民对草原的依赖性较强, 对生态环境压力较大, 提高土地规划利用的合理性, 保障区域经济发展, 才能满足群众日益增长的物质需求, 从根本上解决人与自然间的矛盾。只有发展、充实和壮大地方经济实力, 才能投入足够的资金对当地生态环境进行保护和治理, 对其所面临的问题才能得到解决, 从而改变以破坏生态环境求发展的不利局面。
3.2.3 技术支持措施
在科学技术飞速发展的今天, 通过提高当地GIS、遥感卫星系统, 人工智能监测技术等对环境变化的诸多因子实施监控, 及时做好数据更新处理, 提高专业技术人员技术水平, 及时掌握生态环境动态信息, 强化人们的环境意识, 为生态环境健康发展, 达到人与自然和谐做好技术保障
4 讨论与结论
4.1 讨论
本文利用“压力-状态-响应”模型, 从玉树市土地生态环境“压力-土地生态环境状态-人类社会响应”3个方面构建指标体系。由于土地是一个复杂的复合生态系统, 涉及到自然、经济、社会等多方面, 本文结合自然、经济、社会三要素选取了不同的指标进行分析, 对玉树市土地生态安全进行评价, 并发现其中存在的问题, 提出解决建议。
本文采用主、客观赋权法结合, 计算得到指标权重, 提高了玉树市土地生态安全评价结果的准确性。
4.2 结论
原生生态环境的脆弱性制约了玉树市经济社会的发展, 应加大对生态环境的保护力度, 加强经济基础建设, 改善生态环境。
近年来, 随着玉树市经济的发展, 威胁到了其土地生态安全, 因此, 在城市发展过程中, 不能只在乎眼前利益, 将目光放长远, 以便让生态环境更好地为经济发展服务。
土地生态安全评价是一项复杂的系统工程, 本文只针对玉树市2010年土地生态安全进行了初步的探讨, 在今后的学习中, 笔者要加强区域性横向比较以及以时间序列为主的纵向比较, 对玉树市土地生态安全进行更深层次的研究。
参考文献
[1]张小虎, 雷国平, 袁磊, 等.黑龙江省土地生态安全评价[J].中国人口·资源与环境, 2009, 19 (1) :88-93.
[2]刘勇.区域土地资源可持续利用的生态安全评价研究[D].南京:南京农业大学, 2004.
土地生态安全评价 篇8
生态安全是区域内生态系统能够维持自身结构稳定, 发挥正常功能, 并满足人类生存与社会经济可持续发展的状态[2,3,4]。生态安全主要指生态系统两个方面的稳定:一方面是生物种类的组成和数量比例相对稳定;另一方面是土地系统, 即非生物环境保持相对稳定。土地生态安全是指陆地表层由各种有机物和无机物构成的土地生态系统的结构不受破坏, 同时土地生态系统为人类提供服务的质量和数量能够持续满足人类生存和发展的需要。
随着工业化和城市化的飞速发展, 人地矛盾日益突出, 土地利用强度不断增加, 导致土地生态问题日益突出, 给我国的土地生态系统带来了巨大压力, 土地生态问题和土地生态安全也引起了人们的关注个和重视[5]。本文利用SPSS软件中的主成分分析方法, 构建了两当县土地生态安全评价指标体系, 对两当县土地生态安全进行评价, 以期为两当县土地资源的可持续利用提供理论基础。
1 研究区概况
两当县位于甘肃省东南部, 陇南市东北部, 属长江上游嘉陵江水系。地处东经106°12′-106°34′, 北纬33°30′-34°15′之间, 北靠天水, 西邻徽县, 东面与陕西宝鸡凤县相连, 南面与汉中留坝县相连。为陕、甘、川三省交通要道, 素有“秦陇门户”、“巴蜀噤喉”之称, 是甘肃省打通四川、陕西经济通道的重要战略节点。两当县属半旱落叶阔叶林褐色土地带, 主要土类有褐色土、山地棕壤、淀土、新积土、暗色草甸土、潮土、红粘土7大类, 地势南北高, 中部低, 呈马蹄形, 平均海拔约1400m, 最高海拔2738m, 最低海拔773m。
两当县辖3镇9乡 (城关镇、站儿巷镇、西坡镇、杨店乡、左家乡、显龙乡、鱼池乡、兴化乡、张家乡、云屏乡、泰山乡、金洞乡) , 118个行政村, 4个社区。2013年总人口49587人 (其中农村人口36817人) , 有汉、回、蒙、藏、苗、彝、壮、满、侗、朝鲜、维吾尔族等11个民族。旅游景点主要有“两当兵变纪念馆”、“云屏三峡自然风景区”、“灵官峡张果老登真洞”等。
2 评价方法
2.1 主成分分析法的定义[6,7]
主成分分析法 (简称PCA法) , 是霍特林于1933年首先提出来的, 是利用降维的思想, 以损失最少信息为前提, 把原来众多具有一定相关性的指标, 重新组合成为一组新的互不相关的综合指标 (称为主成分, 是每个原始变量的线性组合) , 来代替原来指标的一种多元统计方法。主成分分析法的优势在于研究复杂问题时只需考虑少数几个主成分而不至于损失太多的信息, 且更容易抓住问题的主要矛盾, 揭示事物内部变量间规律, 使问题简单化, 提高分析问题的效率。
2.2 主成分分析法的数学模型[8,9]
其中, 为X的协方差阵Σ的特征值多对应的特征向量, ZX1, ZX2, ……, ZXP是原始变量经过标准化处理的值。
2.3 主成分分析法步骤[10,11,12,13,14,15,16,17,18,19]
1) 选取指标与数据。
2) 进行指标数据标准化, 进行指标无量纲化处理。
3) 判断指标之间的相关性, 确定原始变量是否适合进行因子分析。
4) 依据以下原则:第一, 特征根△>1;第二, 累积百分比达到80%-85%以上的△值对应的主成分;第三, 根据特征根变化的突变点决定主成分的数量, 确定主成分数量。
5) 对主成分Fi进行命名。
6) 计算综合主成分分值。
综合主成分分指计算公式见公式 (1) 。
式中:X表示特征值的特征向量;a、b等是原始指标标准化数据。
3 两当县土地生态安全评价
3.1 选取指标与数据
根据生态安全评价指标选取原则:科学性、可操作性、可比性、简洁性等[20], 选择了人口密度、人口自然增长率、城镇化率、人均GDP、人均耕地面积、森林覆盖率、工业三废综合处理率、农民人均纯收入、经济密度、有效灌溉面积、人均粮食产量、工业废水COD排放量、生活污水COD排放量这十三项指标进行两当县土地生态安全评价。
3.2 指标标准化处理
本文数据主要来源于《2013年两当县统计年鉴》, 因各个指标的单位不同, 所以对其进行标准化处理, 也称无量纲化。
在主成分分析时, SPSS19.0软件会对原始数据进行标准化处理, 所以得到的变量都是经过标准化处理后的变量。但SPSS19.0并不直接给出标准化后的数据, 如需要得到标准化数据, 则需要调用SPSS19.0软件的“描述统计”工具进行计算。两当县土地生态安全评价指标标准化值见表1。
3.3 相关系数矩阵计算
计算原始指标之间的相关性, 确定原始变量是否适合进行因子分析。计算结果见表2。
表2表示的是各指标之间的相关性, 两指标之间联系系数的绝对值越大, 则这两指标之间的联系越紧密[21]。
3.4 确定指标特征值与贡献率
确定指标特征值与贡献率, 确定主成分因子, 并对主成分Fi进行命名。利用SPSS19.0软件, 对已经标准化的指标数据进行主成分分析, 通过分析指标之间的关系, 去除那些没有明显分异作用的或互相间存在明显线性关系的指标, 得到主成分因子, 见表3。
由表3可以看出, 前四项的累计值为90.865%, 超过了80%, 所以将前四项作为两当县基于主成分分析的土地生态安全评价的主成分因子。由SPSS软件直接计算得到这四个因子对于原始指标的载荷状况, 结果见表4。
由表4可以看出, 生活污水COD排放量、人口密度、经济密度、有效灌溉面积、农民人均纯收入、人口自然增长率、工业废水COD排放量、工业三废综合处理率在主成分1中的作用明显, 而人均粮食产量、人均耕地面积、人均GDP、森林覆盖率、城镇化率等影响相对较弱, 这说明人口的变化和工业的发展对土地资源的威胁是比较突出的;生活污水COD排放量、人均耕地面积、人口自然增长率、森林覆盖率、工业废水COD排放量、工业三废综合处理率、城镇化率对主成分2的影响较大, 而人口密度、经济密度、有效灌溉面积、农民人均纯收入、人均粮食产量、人均GDP对主成分2的影响较小, 说明城市化水平的提高对两当县的环境压力比较大;生活污水COD排放量、人口密度、经济密度、有效灌溉面积、人均粮食产量、人均耕地面积、人均GDP、工业废水COD排放量、工业三废综合处理率对主成分的影响大, 农民人均纯收入、森林覆盖率、城镇化率对主成分3的影响较小, 说明减少生活污水COD排放量对提高土地生态安全有作用;人均GDP、人口自然增长率、森林覆盖率、工业废水COD排放量对主成分4的影响较大。得到主成分对原始指标的载荷状况, 见表5。
3.4 计算综合主成分分值
根据计算得到的标准化数据和表4-5, 结合公式 (1) , 计算得到两当县土地生态安全评价四个主成分对应的分值, 见表6。
根据四个主成分分别对应的分值, 以每个主成分所占四个主成分综合的比重作为权重, 计算得到两当县土地生态安全评价主成分分析综合得分值及排名, 见表7。
4 结果分析
如果综合得分为正, 表明该主成分在平均发展水平之上, 且得分较高, 说明生态安全越好;反之, 综合得分为负, 表明该主成分在平均发展水平之下, 得分越低, 说明生态安全越差[22]。
由表7可以看出, 两当县土地生态安全得分由大到小的顺序是:城关镇、鱼池乡、显龙乡、兴化乡、站儿巷镇、杨店乡、金洞乡、西坡镇、泰山乡、云屏乡、左家乡、张家乡。其中, 城关镇、显龙乡、鱼池乡和兴化乡的土地生态安全评价得分为正值, 说明这四个乡镇的土地生态安全评价在两当县平均发展水平之上, 且城关镇的得分最高, 分值为1.9259, 相比其他乡镇其土地生态安全状况较好;杨店乡、左家乡、站儿巷镇、西坡镇、张家乡、云屏乡、泰山乡和金洞乡的土地生态安全评价得分为负值, 表明这八个乡镇的土地生态安全评价得分在平均发展水平之下, 且张家乡的得分最低, 分值为-0.5781, 其土地生态安全状况较差。
摘要:文章选择了人口密度、人口自然增长率、城镇化率、人均GDP、人均耕地面积、森林覆盖率、工业三废综合处理率、农民人均纯收入、经济密度、有效灌溉面积、人均粮食产量、工业废水COD排放量、生活污水COD排放量这十三个指标, 利用SPSS软件中的主成分分析方法, 对两当县的土地生态安全进行评价。结果表明:两当县土地生态安全得分由大到小的顺序是:城关镇、鱼池乡、显龙乡、兴化乡、站儿巷镇、杨店乡、金洞乡、西坡镇、泰山乡、云屏乡、左家乡、张家乡。
土地生态安全评价 篇9
土地复垦与生态重建过程中采取的工程措施不可避免地会对工程本身及周围区域的环境造成一定的影响, 其中对土壤结构及其营养成分的运移、地表地下水文环境等产生的影响是最为明显的。因此, 在实施前对土地复垦与生态重建工程的环境影响进行评价, 不仅能为项目决策提供支持, 而且能为规划设计提出切实可行的环境保护措施, 对避免重大环境问题有十分重要的意义。同时, 开展环境影响评价, 是贯彻落实国家保护环境基本国策和《中华人民共和国环境影响评价法》的需要。
土地复垦与生态重建环境影响评价从复垦区内的环境特征等因素出发, 针对土地复垦与生态重建的建设内容, 对潜在影响的环境因子进行环境现状调查、建成后的环境预测, 确定土地复垦与生态重建所引起的重要环境问题、制定环境保护措施方案。最终形成区域经济发展与环境保护相协调发展的动态预复垦规划方案, 促进复垦区社会、经济、资源利用的可持续发展, 主要内容包括:
1.1 调查土地复垦与生态重建区环境现状
复垦区环境现状调查包括自然环境调查和社会环境调查。自然环境包括气候、水文、地质、地貌、生物、土壤等主要内容;社会环境包括人口、社会经济、土地利用、交通状况等。调查目的之一是明确各自然环境要素的变化规律和分布特征、社会经济状况、土地利用状况、基础设施状况。重点是分析环境敏感因素, 明确重点保护对象及当地的主要环境问题, 比如珍稀动物栖息地和迁徙路线等、少数民族生活习惯、湿地保护区等。调查目的之二是为分析土地利用的制约因素及土地复垦与生态重建的适应性和潜力提供依据。
1.2 预测土地复垦与生态重建对环境的影响
通过对复垦区环境现状的调查, 明确了土地利用的制约因素, 分析了土地复垦与生态重建的潜力, 也就明确了复垦建设的内容, 确定了主要的环境影响因子, 为进一步预测土地复垦与生态重建对环境影响的范围及影响程度提供了基础资料。根据国内外类似复垦对相关环境因子的影响情况, 对拟复垦区域的环境影响进行分析, 分别在复垦实施过程中以及复垦完成后对水、土、气渣、生态和社会等要素按其影响程度进行预测, 分别列出复垦的有益、有害影响, 明确主要有害影响因素及其影响程度。在此基础上, 对危害程度比较深、影响范围大的主要影响因素建立数学模型进行预测, 并对预测结果合理性进行分析。
1.3 确定土地复垦与生态重建的重要环境问题及保护措施
在明确主要环境问题后, 根据生态学原理和其他相关的方法制定相应的环境保护措施, 对土地复垦与生态重建的环境影响问题进行补救。确定主要的解决思路, 在规划设计中制定切实可行的措施, 避免发生破坏环境的严重后果。
2 土地复垦与生态重建环境影响评价指标
土地复垦与生态重建环境影响主要体现在对自然环境、生态环境和人文经济环境三个方面的影响。
2.1 自然环境
土地复垦与生态重建项目要达到预期的目的, 必须借助一系列的工程措施来实现。这些工程对自然环境产生的影响主要表现在以下几个方面:
2.1.1 局部气候
通过工程措施的实施, 对地表覆盖条件会有所改变, 这将导致局部小气候的变化。影响的主要因子是蒸发量、风速和风向。在评价局部小气候变化时, 需要采用科学的判别方法确定是否是因为土地复垦与生态重建引起的。
2.1.2 地形地貌
通过工程措施的实施, 同样会对地形地貌有一定的影响。如田块规整、挖深垫浅等对地形的改变作用尤为突出。地形地貌的变化会对其他环境因子发生改变, 如地形坡度变化使地表径流条件发生改变, 还会引起其他水文因素发生改变。
2.1.3 土壤土质
水土流失是造成我国大部分地区土壤瘠薄的主要原因。土地复垦与生态重建通过工程措施, 控制水土流失;通过改进耕作方法, 改善土壤结构, 提高土壤肥力, 提高单位面积耕地的产量, 促进农业发展。但有些项目在刚完成一定时期内, 由于对原耕作土层有不同程度的破坏, 土壤的基本性状变差, 因此, 这就需要在项目完成后的一定时期内通过精耕细作、多施有机肥的方法促进土壤改良, 加强土壤水肥管理, 提高耕地肥力。
2.1.4 水文
土地复垦与生态重建对水文的影响可以分为水文特性指标和水质的影响。土地复垦与生态重建的实施会改变局部地形地貌、地表覆盖和土壤土质, 这些条件的变化会改变降雨利用率、地表径流量以及地表径流水质状况;灌溉排水系统的变化, 会在一定程度上影响地下水位, 同时, 灌溉条件的变化对农田水分和盐类的运移、分布会有很大的影响, 从而影响地下水的水质。
2.2 生态环境
土地复垦与生态重建的实施对生态环境的影响主要包括对形态结构指标、能量结构指标、物质结构指标和生态功能指标的影响。
2.2.1 形态结构指标
形态结构指标主要指森林、农田、河流、湖泊及人类居住面积等生态结构指标。土地复垦与生态建设一般以“农田成方、路渠配套、排水畅通、绿化成网”为建设目标, 因此, 大多数复垦都能够改善项目区的形态结构, 需要评价的是对其形态结构的改善程度。
2.2.2 能量结构指标
能力结构指标主要指单位面积上的植物量、动物量、人口数量和每人每年的食物量。土地复垦与生态重建实施后土地生产力提高, 单位面积上的作物产量提高, 是充分利用光热资源的结果, 因此, 复垦后的土地能够提高能量利用效率。
2.2.3 物质结构指标
物质结构指标是指包括区域各种水体的流入量、流出量、农业用水量和排水量, 营养结构指标、氮、磷、钾等营养物质在区域内的各种输入量、输出量以及在生物体和土壤中的含量等。
2.2.4 生态功能指标
生态功能指标是指物质利用率和利用效率, 包括水、氮、磷、钾等物质的利用率和利用效率, 总生物量、净生物量、净辐射量等。
2.2.5 生态效益指标
生态效益指标指的是有益生物量、水土保持效果、净化空气效果、景观效果等。生物群落物种种类保护区面积、植被覆盖面积。
2.3 人文经济
土地复垦与生态重建的实施对人文经济的影响主要包括对自然景观和地区经济的影响。
2.3.1 自然景观
主要是土地复垦与生态重建对水源的保障、作物长势、乡村环境、景观的变化等方面进行评价。主要指标包括林网覆盖率、绿色覆盖率、环境风险降低、美学角度的判断等。
2.3.2 地区经济
土地生态安全评价 篇10
关键词:土地整理,生态环境影响,评价方法
1 土地整理生态环境效应评价的方法
土地整理生态环境效应在不同地区有不同的表现, 因此进行生态环境效应评价的方法也多种多样, 主要分为三类, 即定性分析方法、定量分析方法及定性与定量相结合的分析。定性分析方法在我国运用的较多, 主要以文字形式进行描述;而定量分析方法主要是以数字的形式进行分析。但是当前, 有关生态环境效应的部分评价方法应用条件较为严格, 而土地生态系统构成复杂, 因此传统的生态评价方法难以适应土地整理生态效应评价的要求。而各个地区, 土地整理项目各有不同, 在项目环境、土壤、水、植被等自然条件等方面各有差异, 在土地整理资料、土地调查、普查资料等人文资料等方面也有较大不同, 应该根据研究尺度和研究内容, 选择适宜的土地整理生态环境效应评价方法。
如赵华等利用生态效应评价的一般指标, 应用模糊关系合成原理, 根据多因素在评价对象上的隶属度, 从数量上进行量化和描述, 对土地整理项目中的生态环境效应进行模糊综合评价。这种评价可以根据不同土地整理对象选择指标的不同权重, 从而突出不同土地整理对象主要考虑的评价内容, 对土地的适宜性评价和潜力评价起到重要作用。王玉芳等以湖南省祁东县皮塘土地整理项目为例, 采用定量评价方法对土地整理的生态环境效应进行分析、评价, 得出了各类生态因子的效应价值。
郑慧敏以江苏省响水县为例, 选择水土流失治理率等14个因素作为参评因素, 建立了具有目标层、准则层、指标层三个层次的响水县土地整理规划环境响评价指标体系, 并通过统计资料查询、计算、咨询专家和提取规划文本的各项指标, 得到响水县土地整理规划环境影响评价的各个指标值, 通过指标权重确定和指标无量纲化处理, 得到了生态环境影响评价指标标准化值。
很多学者也通过建立评价模型或是依据特定的理论进行评价。值彭群等以甘肃省酒泉市为例, 结合西部地区的生态环境特征选取评价因子, 利用评价模型, 对研究区进行了土地整理生态评价;胡廷兰等分析了生态效应评价在土地整理中的地位, 以能值理论为基础, 提出了以自然环境系统的无偿能值投入变化量为表征的土地整理生态效应评价方法, 构建了土地整理生态效应的评价公式;王秀茹等试图从土地整理类型角度阐述土地整理产生的生态环境问题。王炜等通过构建土地整理综合效应评价的指标体系, 用层次分析法确定各指标权重, 对指标进行量化, 得出了江苏省溧阳市新昌镇土地整理的生态环境效应指标。
土地整理的景观影响评价近几年得到了较快发展。刘勇等人以GIS和景观指数为研究手段, 选择典型的土地整理项目作为研究案例, 建立了包括提升生物多样性、维持物质和能量流通、维持景观格局稳定、提升生活环境品质、提高生态服务价值等5个方面的土地整理项目的生态效应指标体系, 研究发现案例区的土地整理有正效应和负效应, 并提出土地整理规划和设计时应融入景观设计和生态保育思想。
虽然现在大多数学者所采用的生态环境评价发法能够较好的反映土地整理对项目区生态环境的影响程度, 但是由于评价范围较小, 定量指标的获得比较困难, 需要探索更多的有效的获取定量指标的方法, 运用定量与定性相结合的评价方法对项目区进行科学的评价。
2 总结及展望
土地整理现今已成为贯彻土地用途管制制度和耕地总量动态平衡政策的最重要、最直接、最有效的途径和手段, 但是随着整理的进行, 项目区及其背景区域的水资源水环境、土壤、植被、大气、生物等环境要素及其生态过程产生了诸多直接或间接、有利或有害的影响, 因此成为近年的热点研究方向。本文就土地整理对生态环境的影响、评价指标体系构建、评价方法和技术应用几个方面总结了对于土地整理生态环境的影响国内外的研究, 得出:
2.1 生态环境影响的研究既有正效应的研究, 又有负效应的研究, 绝大多数项目区最后得到的正面效应多于负面效应。
因此, 当前学者们正加强对土地整理对生态环境负效应的研究, 引导土地整理向健康、有序的方向发展。
2.2 评价指标体系的构建, 趋向于越来越完善。
但是在定性指标和定量指标的比例上, 还需提高定量指标的比重, 减少人的主观判断的影响, 这样有利于建立更为科学的指标体系。
2.3 现今的评价方法很多, 但多用数学分析法, 将指标量化分析。
建立具有可操作性和科学性的土地整理生态环境效应评价方法, 使定量分析和定性分析相结合, 是土地整理科学决策和实践的前提。
2.4 一些学者建立了基于GIS和RS的生态环境效应评价系
统, 为土地整理生态环境效应定量评价提供了快速、高效和高精度的资源管理和计算环境和个性化、专业的设计开发平台。
土地生态安全评价 篇11
摘 要:耕地生态安全关系到国家粮食安全。根据新疆耕地利用现状及特点,基于P-S-R模型构建新疆耕地生态安全评价指标体系,运用突变级数法进行评价。结果表明:(1)2004—2013年新疆耕地生态安全水平经历了不安全→较不安全→临界安全→较安全的发展历程。(2)从各准则层看,压力系统安全水平经历了较不安全→临界安全→较安全的发展历程;状态系统安全水平经历了不安全→较不安全→较安全→安全的发展历程;响应系统安全水平经历了不安全→较不安全→临界安全→较安全→安全的发展历程。(3)影响新疆耕地生态安全的障碍因素是单位耕地化肥负荷率和人均水资源量。
关键词:耕地;生态安全;P-S-R模型;突变理论;新疆
中图分类号:F127 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.016
Ecological Security Assessment on Cultivated Land of Xinjiang Based on Catastrophe Theory
HUANG Xiao-dong1,PU Chun-ling1,SONG Jian-hua2,YAN Zhi-ming1,ZHANG Ying1,LIU Chao1
(1.College of Management,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,Xinjiang 830052, China;2. Institute of Economics,Xinjiang Academy of Social Science,Urumqi,Xinjiang 830011,China)
Abstract: The cultivated land ecological security is related to national food security. According to the situation of farmland utilization and characteristics in Xinjiang, based on P-S-R model the evaluation index system was constructed and using mutation progression method to evaluate. The results show that(1)Ecological security of cultivated land of Xinjiang during 2009 to 2013 experienced the development process of Unsafe →Less safety →Criticality safety →The safer; (2) From the criterion level, the pressure system experienced the development process of Less safety →Criticality safety →The safer; State system experienced Unsafe →Less safety →The safer →Safe; Response system experienced Unsafe →Less safety →Criticality safety →The safe →safe; (3) The main factors affecting ecological security of cultivated land of Xinjiang are unit farmland fertilizer load rate and average per capita water resources.
Key words: cultivated land; ecological security; P-S-R model; catastrophe theory; Xinjiang
耕地是人类可利用土地中的精华部分,是保障粮食生产的最基本要素。耕地生态安全是指在在一定的时间和空间尺度内,耕地资源生态系统处于保持自身正常功能和满足社会经济可持续发展需要的状态[1]。耕地生态安全是国家生态安全的重要组成部分,关系着国家粮食安全。随着工业化和城镇化进程的不断推进,一方面占用大量耕地资源,导致耕地资源数量减少加速;另一方面耕地利用中化肥、农药和农膜等的不合理使用及过量投入导致农业面源污染严重[2-4],耕地生态环境恶化趋势明显,耕地的可持续利用和国家粮食安全都面临严重挑战。赵宏波等[5]基于PSR-EES 模型对吉林省48个县耕地生态安全进行时空差异性分析,并诊断出影响吉林省耕地生态安全的障碍因子;徐辉等[6]基于NES框架,运用多因素综合评价法对黑龙江省宁安市10年的耕地生态安全进行了科学评价;崔明哲等[7]运用组合赋权法对哈尔滨市耕地生态安全进行了定量评价;张祥义等[8]以河北省肥乡县为研究对象,基于NES框架,结合熵权物元模型对该区域的耕地生态安全从定性和定量两方面进行了评价;张锐等[9]将PSR模型与熵权物元模型综合运用于耕地生态安全评价研究中,对我国15年耕地生态安全发展变化情况进行了综合评价。耕地生态系统具有突变性、脆弱性、系统性等特点,现有研究缺乏对系统突变特性的考虑。基于此背景,本研究将突变理论与模糊数学结合起来,将突变级数法应用于耕地生态安全评价,并定量评价了2004—2013年新疆的耕地生态安全状况,为耕地的可持续利用提供理论依据和科学指导。
1 材料和方法
1.1 研究区概况
新疆位于我国西北边陲,地处亚欧大陆腹地,介于34°25'~48°10'N,73°40'E~96°18'E。在国内新疆与西藏、青海、甘肃三省交界,国际上与塔吉克斯坦、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、俄罗斯、阿富汗、蒙古、巴基斯坦、印度等8个国家接壤,陆地边境线长达5 600多km,占全国陆地边境线的四分之一,是中国面积最大、陆地边境线最长、毗邻国家最多的省区。截止2013年末,全疆人口2 264.3万人,土地总面积166.49×104 km2,占全国陆地总面积的六分之一,地区生产总值8 360.24亿元,仅占全国的1.47%。耕地面积506.7×104 hm-2,单位耕地化肥施用量达到401.095 kg·hm-2,单位耕地农业机械总动力达到427.474 kw·hm-2,人均水资源量4 223 m3·人-1。新疆属典型的干旱气候,生态系统脆弱,粮食生产面临问题多,耕地质量及生态安全对保障粮食安全和地区稳定至关重要。因此,对于新疆耕地生态安全的研究势在必行,可为新疆耕地的可持续利用提供理论依据和科学指导。
1.2 数据来源
文中研究数据主要来自于中国统计年鉴(2005—2014年)、中国国土资源统计年鉴(2005—2014年)和新疆统计年鉴(2005—2014年)以及各相关职能部门的统计数据。
1.3 研究方法
突变理论由Rene Thom创立于20世纪70年代,其基本原理是利用拓扑理论构造数学模型来描述、预测自然现象与社会活动中事物连续性中断的质变过程[10]。突变级数法是该理论的重要应用之一,主要特点是首先对系统的总评价目标进行多层次矛盾分解,由指标层逐层向目标层综合,确定各层的突变类型,然后将各层的控制变量带入相应的突变模糊隶属函数,通过归一化公式计算,求出总的隶属度值,得出总的评价结果[11-14]。按照控制变量的维数不同,常用的突变类型有折叠突变、尖点突变、燕尾突变、蝴蝶突变,如表1所示。
1.3.1 评价指标体系构建 耕地生态系统受到自然生态因素、社会经济因素及人类干预因素的影响,针对新疆耕地利用现状,采用“压力-状态-响应”模型,依据科学性、区域性、数据可获得性及可量化等原则,在借鉴相关研究成果的基础上[15-19],选取包含单位耕地化肥负荷率、人均耕地面积、人均水资源量、单位耕地农业总产值等14项指标构建新疆耕地生态安全评价指标体系(表2)和突变级数模型(图1),并利用主成分分析法对各层次指标的重要性进行排序。
1.3.2 数据标准化 耕地生态安全评价指标中包含定性指标和定量指标,为消除指标间量纲不统一的缺点,要将各个指标进行无量纲化处理,统一化成以百分比为单位的指标值,从整体上反映耕地生态安全评价结果。采用极差法对各个指标进行无量纲化处理,公式如下。
■(1)
式中,Bi为指标标准化后的实际评价数值;Xi、Xmax、Xmin分别为评价指标i的实际值、最小值和最大值。
1.3.3 评价标准的确定 指标体系评价标准的确定直接影响到评价结果的准确性,耕地生态安全常规评价标准为0.2、0.4、0.6、0.8,由低到高分为5个安全等级,分别为Ⅰ(不安全)、Ⅱ(较不安全)、Ⅲ(临界安全)、Ⅳ(较安全)、Ⅴ(安全)。由于突变级数法综合评价值较大,且评价值之间的差距很小,难以用常规的评价标准来得到评价结果,因此需要将常规评价标准转换为突变级数法使用的标准。本文的评价标准转换思路为:在突变指标体系和各层指标重要性确定的前提下,当底层指标对应的隶属度值均取为ym(m=1,2,3,…,m),由突变级数法进行运算,可以得到其综合评价值为rm(m=1,2,3,…,m)。由相应的突变模型及归一化公式计算准则层和目标层的评价标准[20],如表3所示。
2 结果与分析
运用公式(1)对原始数据进行标准化处理,然后根据各层指标相应的突变级数模型,利用表1中的归一化公式,由低到高计算准则层和目标层的综合评价值,最后根据表3得出2004—2013年新疆耕地生态安全等级,如表4所示。
2.1 综合系统安全状况分析
由表4可知,新疆耕地生态系统安全水平呈直线上升趋势,安全隶属度值由2004年的0.600 7上升至2013年的0.962 3,安全等级经历了不安全→较不安全→临界安全→较安全的发展历程,综合系统安全水平的稳步提升主要得益于状态系统和响应系统安全水平的明显改善。2005—2008年综合系统安全水平一直处于较不安全状态,且隶属度值有所波动,主要是因为这4年间粮食单产一直处于下降趋势,由2005年的2 536.799 kg·hm-2下降至2008年的2 203.871 kg·hm-2。2009—2013年综合系统安全水平经历了临界安全和较安全的发展历程,且隶属度值一直保持上升的趋势,这主要得益于政府采取了多项措施严格保护耕地,同时加大对土地整治项目的扶持力度,人均耕地面积由2009年的0.182 4 hm2·人-1增加至2013年的0.223 8 hm2·人-1,年均增长率1.59%,说明基本农田保护、土地整治、后备耕地资源开发等一系列耕地保护措施的实施效果明显,为新疆耕地生态安全水平的提高起到了积极的推动作用。
2.2 压力系统安全状况分析
压力系统安全等级经历了较不安全→临界安全→较安全的发展历程,安全隶属度值由2004年的0.798 8上升到2013年的0.950 8,总体来看安全水平得到了一定的提高。但2005—2012年压力系统一直处于临界安全水平,说明压力系统安全问题并没有得到根本缓解。主要原因是耕地生态环境压力加大,单位耕地化肥负荷率由2005年的311.665 kg·hm-2增加到2012年的488.911 kg·hm-2,年均增长率达到6.64%,耕地面源污染不断加重。
2.3 状态系统安全状况分析
状态系统安全水平总体上得到了较大改善,由2004年的不安全状态上升为2013年的安全状态。2004—2008年状态系统一直处于不安全状态,安全隶属度值有所提高,但仍处于不安全标准之下,主要原因是2006年以来新疆遭遇了极端干旱天气,降水量大幅度减少,干旱造成的缺水对耕地生态安全造成了极大危害,人均水资源量由2004年的4 789 m3·人-1下降到2008年的3 798 m3·人-1,耕地有效灌溉率由2004年的68.46%下降到2008年的62.13。2009—2013年状态系统安全水平由较不安全提高到安全水平,主要原因是农业水利灌溉设施建设步伐加快,节水灌溉技术得到全面推广,耕地灌溉有效率和节水灌溉率分别以3.59%和7.39%的年均增长率提高。
2.4 响应系统安全状况分析
响应系统安全水平逐步上升,安全隶属度至由2004年的0.379 6上升至2013年的0.970 1,安全等级经历了不安全→较不安全→临界安全→较安全→安全的发展历程。这主要得益于社会经济水平的快速发展,2004—2013年农牧民的人均纯收入由2 245元·人-1提高到7 296元·人-1,年均增长率12.51%;单位耕地农业总产值由15 317元·hm-2提高到42 498元·hm-2,年均增长率10.74%。
3 结论与讨论
突变级数法的应用避免了主观确定评价标准引起的不确定性对评价结果准确性的影响,同时该方法不需要对评价指标确定具体的权重,因此更加便捷准确,消除了人为赋权的主观性。结果表明:2004—2013年新疆耕地生态安全水平经历了不安全→较不安全→临界安全→较安全的发展历程;压力系统安全水平经历了较不安全→临界安全→较安全的发展历程;状态系统安全水平经历了不安全→较不安全→较安全→安全的发展历程;响应系统安全水平经历了不安全→较不安全→临界安全→较安全→安全的发展历程。
(1)研究发现新疆耕地生态系统10年来发展趋势总体上看是好的,主要的障碍因素是单位耕地化肥负荷率和人均水资源量。
(2)新疆作为典型的干旱区省份,水资源短缺是制约农业发展和生态环境改善的关键因素。鉴于此背景,一方面应加大农业基础设施建设投资力度,修建农田水利灌溉设施,保障农业用水;另一方面要提高农业灌溉技术,倡导微灌、滴灌等节水灌溉技术,提高水资源有效利用率。
(3)耕地利用中化肥、地膜的过量使用造成的农业面源污染严重,给耕地生态安全带来了巨大的挑战。鉴于此背景,一方面应大力推广测土配方施肥技术,提高肥料利用率;另一方面要推动农作物病虫害统防统治和绿色防控,优先采用生态控制、物理防治和生物防治措施,减少农药的施用量。
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土地生态安全评价 篇12
在研究城市生态系统的过程中, 有一项基础研究工作, 即用环境生态学观点评价城市的土地利用状态。在城市生态系统中, 人类的一切生活、经济及政治等各项活动, 都离不开土地。而各种不同的土地利用方式对城市生态系统产生的影响也不同。因此, 准确地评价城市土地利用状况, 能确切的反映出城市生态系统结构的特征。从而为城市环境的综合整治, 为合理的设计城市生态系统, 提供科学依据。
在城市土地利用状况的评价中, 常用的方法有, 人口密度法和土地利用综合评价 (S值) 法。人口密度法, 是以城市的人均占地状况, 来评价城市的土地利用状况。土地利用综合评价 (S值) 法, 是以土地利用现状 (人口密度等级U或经济密度等级) 和土地利用条件 (土地自然状况等级L) 的平衡关系, 即S=L/U来评价城市土地利用状况, 所以, 她在某种程度上优于人口密度法。其不足之处是在确定土地利用现状时, 仅考虑了人口密度 (或经济密度) , 而忽视了对土地的其他利用方式, 因此, 不能全面地反映出土地利用现状。为了比较准确和全面地评价城市土地利用现状, 我们提出了城市土地生态利用度的概念, 对城市的土地利用状况进行生态学评价。
城市土地生态利用度即是在生态适宜的条件下, 单位面积上的土地利用面积 (X) 与可能利用的土地面积 (T) 的比值。然后, 通过其平衡关系, 对城市土地利用现状进行评价。
在确定土地利用面积 (X) 时, 须考虑工业、仓库、道路广场、公建、城郊农田用地以及居民生活用地 (包括绿地) 等因素。前5项用地因素, 均用实际占地面积表示土地利用程度;而城市居民生活用地, 则根据生态要求, 以居住楼层的状况来表示 (居住楼层的不同, 每个人应占有的生活用地的面积也不同, 见表1)
(注:居民生活用地中包括绿地面积)
把人口密度换算成相应的居民生活用地面积, 将上述各种因素的用地面积加和, 即为在符合生态条件下, 人类各项活动所需要的土地面积。也即为土地利用面积 (X) 。
在确定可能利用的土地面积 (T) 时, 根据土地的自然特征, 城市化利用的可能性, 及人工改造所需要的投资费用等因素, 把不同自然特征的土地面积, 换算成相应的可利用土地面积, 换算系数见表2.然后, 将各个换算结果相加和, 即得可利用土地面积 (T) 。
城市土地生态利用度TLD可以下式表达,
TLD=X/T
式中, X=ΣΧii=1, 2, ……6
其中, Xi-居民密度 (人/km2) 与居民生活用地 (m2/人) 的乘积:
X2……X6-分别为单位面积上的工业仓库道路广场、公建及农田菜地用地面积 (m2/km2) 。
T=0×t1+0.1t2+0.2t3+0.6t4+0.8t5+t6
其中, t1……t6———分别为单位面积中水面、沙滩、滨堤、山地急斜坡、丘陵、湿洼地和缓斜面、干湾、平原、台地的面积 (m2/km2) 。
最后, 以土地利用面积与可能利用面积相平衡为标准, 对城市土地的利用程度可进行生态学评价。
当X>T时, 表明该区域的土地利用过度, 超出了生态学的要求。应适当迁出居民和工厂, 或提高居住建筑楼层;
当TLD=1时, 表明该区域的土地利用程度适中;
当TLD<1时, 表明该区域的土地利用开发不足, 可使当地迁入工厂或建设生活小区。
由于在城市土地生态利用度 (TLD) 中, 不仅考虑了人类在城市生态系统中, 对土地的各种利用方式, 而且还根据生态要求, 把人口密度与土地利用联系一起。并以土地的利用状况进行评价。因此, 他能够较全面、准确地从生态学角度, 反映出城市的土地利用现状。在此基础上, 若再结合生态适宜度的分析, 则可为城市的建筑布局、生产力布局, 以及为确定城市的物理结构, 提供可靠的科学依据。从而寻求符合生态系统要求的最佳土地利用开发方案。
摘要:文章根据生态系统要求, 把人口密集度与土地利用联系在一起。并以土地利用面积与可能利用土地面积相平衡为标准, 对城市土地的利用状况进行评价。因此, 它能够较全面的、准确的从生态学角度, 反映出城市的土地利用现状。
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