基于AHP的土地生态安全评价研究与分析——以四川省巴中市为例

王 钺， 郭小红， 阙 怡， 陈叙笛

(西南石油大学 土木工程与建筑学院，四川 成都 610500)



基于AHP的土地生态安全评价研究与分析
——以四川省巴中市为例

王 钺， 郭小红， 阙 怡， 陈叙笛

(西南石油大学 土木工程与建筑学院，四川 成都 610500)

针对生态环境、经济、社会3方面因素分别选取人均耕地面积、耕地面积比重、森林覆盖率、耕地中旱地比重、自然保护区面积占国土面积比重、工业污水达标排放率；化肥施用量、人均GDP、第三产业比重、农业机械化水平、有效灌溉面积；城市化水平、人口自然增长率13个指标作为巴中市土地生态评价指标体系。首先，运用层次分析法(AHP)计算各指标权重，通过相关指标数据及公式得到计算结果，结果显示：巴中市2008年、2011年和2013年的土地生态安全值分别为0.817，0.828，0.832。然后，对巴中市土地生态安全状况进行评价分析，得到其土地生态安全水平基本处于上升趋势，并处于良好级(0.8

层次分析法；土地；生态安全评价；四川省巴中市

近年来，随着城市化的快速发展，土地的经济价值及功能得到充分发挥的同时，存在着生态环境被破坏、生物多样性呈现下降的现象。未来十几年巴中市将加快推进工业化、城镇化的进程，与此同时，建设用地的增加将占据部分具有生态功能的耕地和其他土地资源。由此导致巴中市生态用地减少，生态环境破坏，生物多样性下降的现象将日趋增加。以可持续发展为宗旨，以巴中市土地生态安全评价为依据，倡导人们在有效利用土地资源的同时要加强生态环境保护意识，避免人类对土地资源的使用超出其生态承载力，以创造人类、自然和谐共赢的局面。为此，对土地生态安全的评价与分析就显得极为重要。

1 研究区概况

巴中市处于四川省东北部，大巴山系米仓山南麓，是四川省与陕西省的交界地区。巴中市辖两区三县，分别是巴州区、恩阳区，南江县、通江县以及平昌县，共计187个乡镇(镇81个，乡106个)，幅员12 301 km2，共有总人口394万[1]。巴中市内地形地貌略显复杂，以其生态特征为依据，从南向北，大致分为南部丘陵区、中部低山区以及北部中山区。巴中市地形以山地为主，山地分布以北部中山区为主，约占巴中市总面积的90%。近年来，巴中市稳步持续发展林业建设，至2013年该市森林覆盖率为56.53%，远超过生态市的建设要求。全市动植物资源非常丰富，生物多样性明显，巴中市共拥有国家森林公园4个，国家级水生动物自然保护区1个，省级自然保护区5个和国家级风景名胜区1个。

2013年巴中市耕地面积为152.55×103hm2，是土地总面积的12.40%；年内减少耕地面积3 100hm2，其中国家基建占地200×103hm2，占年内减少耕地面积的64.5%，突显了近年来巴中市城市化快速发展的特点[2]。2013年巴中市生产总值415.94亿元，与2008年全市GDP 213.95亿元相比提高了94.4%。人均地区生产总值(GDP)为12 556元/人。2011年巴中市粮食种植面积33.9×104hm2，比2013年的全市粮食种植面积31.42 hm2减少7.3%；2008年巴中市全年粮食产量168.88×104t，比2012年的185.8×104t增长10%[2]。随着巴中市城市化和产业化水平的快速提升，城市建设用地的增加导致可耕地比重的降低，粮食种植面积不断退减，但随着农业现代化的发展使其粮食产量持续增长。与此同时，巴中市人口自然增长率持续上升，2013年约为4.53%，由近几年统计数据显示，该市人口持续稳步增长但增长缓慢。

2 评价体系的构建

2.1 生态安全评价体系

生态安全体系的构成通常有：土地安全、水资源安全、环境安全及生物安全。本文主要针对土地生态安全问题对巴中市生态水平进行研究分析，生态安全体系的构成见图1。

图1 生态安全体系

生态安全评价方法通常包括定量和定性评价方法，其中综合指数法是应用最广泛的，本文主要运用AHP和相关分析法对巴中市进行土地生态安全研究[3]。

首先对巴中市生态安全现状及其发展规划进行生态、环境、经济、社会等方面的资料收集，并对其影响因素相关指标进行数据查询，以确定巴中市土地生态安全评价的指标体系。运用层次分析法(AHP)分别对其指标体系进行单指标及综合指标评价；然后，在此基础上针对生态环境、经济及社会3方面对巴中市生态水平进行分析研究,生态安全评价程序见图2。

图2 生态安全评价程序

2.2 评价指标体系的构建

结合巴中市实际情况，基于数据的可选取性，本文从生态环境，经济以及社会因素这3个方面进行数据收集。具体包括以下指标：人均耕地面积、耕地面积比重、森林覆盖率、耕地中旱地比重、工业污水达标排放率、自然保护区面积占国土面积比重、化肥施用量、人均GDP、第三产业比重、农业机械化水平、有效灌溉面积、城镇化比重、人口自然增长率等[4-5]。基于上述指标得到以下巴中市土地生态安全指标体系，如图3所示。

2.3 基准值和评价指标权重的确定

2.3.1 基准值的确定

基准值确定原则为四川省国家级生态示范区和生态农业县建设指标，部分指标值的基准值采用国家级生态示范区、生态农业县以及四川省“十二五”规划目标。由于部分指标基准值难以确定，所以考虑以全国平均值(2008年)为基准值[6]。

图3 巴中市土地生态安全指标体系

2.3.2 土地生态安全指数的确定

假设ai为第i个评价指标的实际值，bi为第i个评价指标的基准值，Qi为第i个评价指标的安全指数(0≤Qi≤1)。

2.3.3 指标权重的确定

本文采用层次分析法对各层指标的相对重要性进行两两比较判断，使问题归结为最低层(各指标)相对于最高层(准则)的重要权值的确定，从而得到各指标权重。各指标具体权重确定的方法为：在确定各层次指标之间的权重时，本层所有指标针对上一层准则的相对重要性的比较，从而构造出判断矩阵。其方法为：对于准则S，元素Ii与Ij哪一个更重要，判断矩阵的元素rij用Stanty的1-9标度方法给出。对于准则层各元素之间相互重要性的比较得到下列判断矩阵R[7]。

R=(rij)n×n

(1)

式中：rij为Ij与Ij对于准则的重要性比例标度。并且判断矩阵R具有以下性质：rij>0;rij=1/rji;rii=1。

通过归一化处理后分别得到各指标值的权重向量W(i)：

(2)

由上述分析方法计算可分别得到各指标权重值。

2.3.4 各指标安全值的计算

巴中市土地生态评价体系中单指标安全值数学模型为：

Si=Qi×Wi

(3)

式中：Si为土地生态指标安全值；Qi为土地生态安全指数；Wi为指标权重。

为了充分体现巴中市土地生态安全情况，还需对上述各指标进行综合计算，其综合计算模型为：

(4)

式中：T为土地生态综合安全值；n为指标项数。

2.4 土地生态安全评价分等定级

根据四川省生态建设要求，将巴中市土地生态安全综合值T(0～1)划分为5个等级，得到其土地生态安全标准综合评价表。其中，T值越高，其安全度就越高，相反则越低[8]。其等级描述见表1。

表1 土地生态安全值等级划分

2.5 数据来源

为研究“十一五”及“十二五”期间巴中市生态水平状况，并鉴于数据的可查取性，本文选取2008、2011以及2013年作为巴中市生态水平评价时段。各指标相关统计数据主要来源于2009、2012和2014年的《四川统计年鉴》以及2008、2011和2013年巴中市国民经济和社会发展统计公报[9]。

3 评价结果与分析

3.1 巴中市土地生态安全评价

根据上述相关分析方法、统计指标以及公式推导指标(依据统计年鉴中相关指标经公式计算推导得出的新指标)计算得到巴中市2008、2011和2013年土地生态影响指标的权重值和其生态安全水平评价结果如表2～表3所示。

表2 巴中市2008、2011和2013年生态影响指标的权重值

表3 巴中市2008、2011和2013年土地生态安全水平评价结果

计算结果显示：巴中市2008年、2011年和2013年的土地生态安全值分别为0.817，0.828，0.832，土地生态安全水平处于良好级(0.8

3.2 土地生态安全影响因素分析

3.2.1 生态环境因素分析

随着巴中市城镇化的快递发展，建设用地占用耕地等其他土地资源的现象时有发生，因此政府应合理统筹建设用地与其他土地资源间的矛盾。2008—2013年，巴中市人均耕地面积从0.048hm2/人减少到0.046hm2/人，降低了4.2%，并低于联合国粮农组织规定的人均耕地面积0.053hm2的警戒线，巴中市人均耕地面积比重下降[10]。

巴中市自然地貌属盆周山区，呈三级阶梯状构造。地势北高南低，从北到南分为北部中山区，中部低山区，南部深丘区。其中北部中山区森林成片的较多，约有森林面积30.9×104hm2，其中原始森林面积为3.07×104hm2，但该区也存在较为严重的石漠化现象，需加强建设长江上游重要生态屏障。中部低山区以低山地貌为主，约有森林面积19.6×104hm2，该区水土流失较为严重。南部深丘区，以深丘地貌为主，约有森林面积15.5×104hm2，林地后备资源匮乏。巴中市资源遍及境域，野生动植物也多遍布于森林资源丰富的北部中山区[11]。2013年末巴中市活立木积蓄量达3.876×107m3，森林覆盖率从2008年的54%增加至2013年的56%，呈现出轻微幅动。该市的森林覆盖率远高于四川省甚至全国的平均森林覆盖率，达到了生态市的建设要求。巴中市自然保护区数量和面积近年来呈现波动趋势，因此，在巴中市“十二五”规划中亟待拯救保护一批国家珍稀濒危野生动植物。

3.2.2 经济因素分析

2008—2013年，巴中市土地化肥施用量从832.3 kg·hm-2增加到934.8 kg·hm-2，远超出生态市的建设指标要求，这可能是由于化肥使用过度所导致[12]。化肥的过度使用致使耕地资源受到污染，在某种程度上也阻碍了巴中市土地的可持续发展。2013年人均GDP比2008年提高了45.8%，2013年全年城镇人均GDP为18 937元/人，而全年农村人均GDP仅为6 137元/人，按农民人均GDP低于2 300元的新标准，年末农村贫困人口达47.42万人，占农村人口的21.9%。因此，城镇和农村居民人均GDP尚有一定差异，并且居民人均GDP从2011年增长速度逐渐降低。

2013年巴中市全年生产总值415.94亿元，与2008年的全市生产总值213.95亿元增长了94.4%。2008年第一、第二、第三产业生产值占巴中市全年生产总值的比重分别是42.2%、29.3%和28.5%；2013年第一、第二、第三产业生产值占巴中市全年生产总值的比重分别是18.99%、46.03%和34.97%，第三产业经济值从2008年到2013年提升了近一半的生产值。第三产业比重由2008年的34.17%增加到2013年的34.97%，增加了2.3%。由此说明巴中市产业结构发生了巨大变化，随着工业化的高速发展，巴中市产业结构逐渐由第一产业向第二、第三产业过度，并且第二产业为全市生产总值的贡献率日益增加。所以巴中市目前产业结构以发展第二产业为主，其次是第三产业，最后是第一产业[13]。

随着巴中市农业的发展及其农业科技的提高，农业机械化水平由2008年的7.33kW·hm-2增加到2013年的10.03 kW·hm-2，并远高于2008年的全国平均值6.75 kW·hm-2。耕地中有效灌溉比从2008年的47.2%增加到2013年的54.6%，同步增加近40%，但在某种程度上略低于国家平均水平。

3.2.3 社会因素分析

2008—2013年，巴中市的城市化发展持续稳步增长，但城镇化发展水平低于国家平均水平；人口自然增长率表现出持续增长趋势，但仍低于国家“十二五”对人口增长率7.2%的要求[14]。随着巴中市城镇化、产业化的快速发展，城市建设用地将加剧扩展，大批农村劳动力从第一产业转移到第二、第三产业，城市生存人口将日益增加。因此，政府应重视人口和土地之间的矛盾，并对其进行合理调配。

4 生态安全评价实施及保护对策研究

当前，巴中市的土地生态安全评级虽为良好级，但仍存在一些土地生态安全问题，为维持并提高巴中市土地生态安全水平，需要引起政府及人们的高度关注，以加强对生态环境的保护，以及对经济和社会方面的合理调配。土地生态安全给快速发展的国民经济以及农村经济发展、农业环境改善产生了一定影响，并对实现城乡统筹发展形成了实质性阻碍[15]。因此，既要重视土地的安全问题，又要采取积极有效的措施。本文分别针对生态保护、环境保护、经济及社会因素3方面给出实施、保护对策与建议。

4.1 加强生态保护力度

严守耕地红线，提高耕地质量，在控制建设用地增长的基础上，推进废弃地的复垦和生态修复。合理规划由于城镇化发展而占用的耕地资源，增强保护耕地意识。完善自然保护区管理体系，确保巴中市重点保护野生动植物得到全面保护，落实巴中市重要生态功能保护区规划的各项措施，加快推进四川巴中市土地整治规划的实施[16]。

强化森林管护力度，以提高森林覆盖率。北部中山区森林分布最为广泛，但该区也存在较为严重的石漠化现象，因此需高度重视巴中市石漠化地区的林业工程，积极育林育草，加强建设长江上游重要生态屏障，恢复石漠化地区的林草植被。中部地山区以低山地貌为主，该区内多陡坡、水土流失严重，因此需在该区继续实施停耕还林、还草政策，以增加因砍伐过度而受损的森林面积，进而使水土流失现象得到综合治理。南部深丘区，以深丘地貌为主，林地后备资源匮乏，因此推动幼龄林及公益林的建设进度，实施集体所有公益林生态补偿成为当务之急，全面实施森林抚育以及森林改造培育，并对树种结构做出合理调配，以加强森林经营建设。对于巴中市城乡区要积极规划市内灌木林地面积，加强农田林网、四(村、路、水和宅)旁的林木工程建设，以达到“千里绿色大通道”的目标。

4.2 加强环境保护力度

随着工业化的快速发展，工业废水、废气、废渣带来的污染日益加剧。加快污水处理指标改造工程及其配套工程建设，以确保流域水污染得到切实有效治理；加强机动车污染防治，控制温室气体排放；建设巴中垃圾处理厂，对工业污水及城镇生活垃圾进行有效处理。与此同时，农村生产、生活等活动对环境产生的影响已不容忽视。因此政府应重视农村清洁能源发展，积极建设农村能源服务站，倡导秸秆能源化使用；积极投入对农村环境的综合管制，整治农村生活垃圾以及生活污水等。

4.3 经济和社会因素合理调配

全面实施化肥减量增效工程，严格控制化肥的施用量，加强污染土壤的修复工作，以控制土地污染程度，推广生态农业，提倡种植“无害、绿色、有机”农作物。巴中不但属于国家粮食储备基地，而且是商品粮输出基地，政府要高度重视粮食及经济作物的种植培育工作。随着巴中市城市化和产业化的快速发展，政府要加大巴中市基础设施建设力度，确保土地资源利用和配置的合理性。

目前由于各种因素综合作用下致使巴中市城乡人均收入差距依然较大，政府要加大城乡统筹发展力度，以工业化支撑城镇化，以城镇化引领工业化，加快两者之间的发展进程，促进农村劳动力逐渐向二、三产业过渡；积极改善巴中市农村经济，加大政府对农村财政、教育、科技的支持及投入；完善新型农村合作医疗体系，实现了经济社会发展成果与民共享。

鉴于上述研究结果分析，分别针对生态保护、环境保护、经济及社会因素3方面给出了实施保护对策与建议。政府及有关部门应合理统筹生态、环境、经济和社会等方面的联系，采取措施以提高巴中市生态安全水平，实现巴中市经济的可持续发展与社会稳定进步。

5 结论

本文针对生态环境、经济以及社会因素3个方面共选取人均耕地面积、耕地面积比重、森林覆盖率、耕地中旱地比重、自然保护区面积占国土面积比重、工业污水达标排放率；化肥施用量、人均GDP、第三产业比重、农业机械化水平、有效灌溉面积；城市化水平、人口自然增长率13个指标作为巴中市土地生态评价指标体系，对于标准值的确定引入了生态市和生态示范区等建设指标。通过各指标权重的计算，得到巴中市土地生态安全水平处于良好级(0.8

[1]刘士磊,王黎黎,刘珉.大力发展林业助推绿色经济[J].绿色中国,2012,(12)：48-51.

[2]尤诗雨,吴柏清.四川省巴中市巴州区农用地整治潜力分析[J].地球,2014,(1)：244-245.

[3]魏春凤.生态安全评价指标体系研究——以查干湖国家自然保护区为例[D].长春：东北师范大学,2007.

[4]游文荪,丁惠君,许新发.鄱阳湖水生态安全现状评价与趋势研究[J].长江流域资源与环境,2009,(12):1173-1180.

[5]冯文斌,李升峰.江苏省土地生态安全评价研究[J].水土保持通报,2013,(2):285-290.

[6]李玲.河南省土地生态安全评价[D].哈尔滨：东北农业大学,2014.

[7]沈钧毅,李莉.用AHP法对体育教学训练质量评价因素的量化研究[J].哈尔滨体育学院学报,2001,(3):54-58.

[8]李茜.区域土地生态环境安全评价及生态重建研究[D].西安：陕西师范大学,2007.

[9]卢立峰.县域土地生态安全评价研究[D].杭州：浙江大学,2013.

[10]张青青,徐海量,樊自立,等.基于玛纳斯河流域生态问题的生态安全评价[J].干旱区地理,2012,(3):479-486.

[11]黄宝强,刘青,胡振鹏,等.生态安全评价研究述评[J].长江流域资源与环境,2012,(S2):150-156.

[12]赵春容,赵万民.模糊综合评价法在城市生态安全评价中的应用[J].环境科学与技术,2010,(3):179-183.

[13]和春兰,饶辉,赵筱青.中国生态安全评价研究进展[J].云南地理环境研究,2010,(3):104-110.

[14]汪朝辉,田定湘,刘艳华.中外生态安全评价对比研究[J].生态经济,2008,(7):44-49.

[15]曲福田,赵海霞,朱德明.江苏省土地生态安全问题及对策研究[J].环境保护,2005,(2):57-59.

[16]刘锬.基于GIS的海南岛海岸带生态安全评价与保护对策研究[D].湘潭：湖南科技大学,2011.

Evaluation of Land Ecological Security Based on AHP :A Case of Study of Bazhong City in Sichuan Province

WANGYue,GUOXiao-hong,QUEYi,CHENXu-di

(School of Civil Engineering and Architecture,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500，China)

Taking three factors into account,namely,ecological environment,and economy,and society,this paper has extracted 13 indexes respectively as land ecological evaluation system of Bazhong city.Such indexes are：per capita cultivated land,proportion of cultivated land,forest coverage,proportion of dry-land,proportion that nature reserves accounted for Land Area,discharge standard-meeting rate of industrial wastewater ;fertilizer application,per capita GDP,and proportion of the tertiary industry,agricultural mechanization level,and effective irrigation area;urbanization level,and population natural growth.At First,by virtue of the analytic hierarchy process (AHP)，the weight of indexes is thus calculated.Taking relevant indicator data and formula into account,he calculation results show that the value of land ecological security of Bazhong are,0.817,0.828,0.832 in 2008,2011 and 2013 respectively.Secondly,the evaluation of land ecological security of Bazhong city is completed,the result shows that the level of land ecological is on the rise,and falls at good level threshold (0.8

analytic hierarchy process;land;ecological security;Bazhong city

10.3969/j.issn.1009-4210.2016.06.014

2016-10-21

中国工程院重大咨询项目 (2015-ZD-05-09-05)；四川省发改委重点课题项目(ZH2015038)；四川省教育厅项目(16SA0021)

王 钺(1970—)，男，副教授，硕士生导师，从事城市与区域规划设计的教学与研究。

郭小红(1992—)，女，从事城市与区域规划设计研究。E-mail：1450179545@qq.com

F590.1(271)

A

1009-4210-(2016)06-094-07