山东省农用地数量变化及生态安全评价*

侯洪升

(山东省土地调查规划院,济南 250014)

0 引言

土地是人类赖以生存的基础，农用地作为主要的农业生产用地，主要包括耕地、园地、林地、牧草地以及其他农用地(包括畜禽饲养地、设施农业用地、农村道路、坑塘水面、养殖水面、可调整养殖水面、农田水利用地、田坎、晒谷场等)。保证农用地面积的相对稳定对于国家粮食安全和区域生态环境保护具有重大意义，但21世纪以来，由于我国人口数量不断增加、城市化进程不断加快、环境污染问题日益突出，对于农用地的数量、质量及其生态安全都带来了前所未有的压力。在这种压力下，国内部分专家学者对我国的农用地生态安全展开不同角度的研究，但主要集中在宏观方面和研究方法的探讨上。王国强[1]认为农用地安全应该包括数量安全、质量安全和生态安全3个方面。王根绪等[2]认为生态安全评价是对生态系统完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与评判，并体现人类安全的主导性。杨建波等[3]利用“压力—状态—响应”模型对河南省的农用地进行了生态安全评价，结果表明河南的农用地生态安全现实状况是较为严峻的。田克明等[4-5]探讨了我国的农用地生态安全评价及其方法，并建立了农用地生态安全评价的指标体系，并对河南省的农用地进行了生态安全评价。焦红和汪洋[6]基于PSR模型对佳木斯市的土地生态安全进行了评价。山东省作为农业大省，是我国重要的粮、棉、油产区，也是重要的水产品、果品、畜产品、蔬菜基地。但是，目前关于山东省农用地生态安全评价的研究还未见相关报道，只有部分研究者针对山东省的土地生态安全进行了相关评价。如李进涛[7]、曲衍波[8]、周迎雪[9]、高桂琴[10]等分别采用不同的方法从不同的角度研究了山东省土地的生态安全问题。基于此，文章针对山东省的农用地数量进行统计并采用层次分析法(AHP)构建评价体系，通过计算安全指数来评价农用地的生态安全性，以期为山东省的农用地开发和利用提供借鉴。

1 农用地生态安全评价的原则

(1)可持续原则

生态安全评价的根本目的是为区域农业可持续发展中的资源保护及其生态环境建设提供决策和参考[11]。农用地生态安全评价的基本目的主要是为农用土地的生态管理、农田生态环境的改善及其生态安全预警等提供决策依据，避免农用土地生态环境遭到破坏，保证实现农用地的可持续利用。

(2)系统性原则

农用地生态安全评价指标体系的构建是一项复杂的综合性系统工程，必须要保证整个系统能够全面地反映整体的要求。评价体系作为一个完整的系统，要保证其能最大限度地反映总体目标，而且还要保证体系内各指标间要协调一致，能够从不同的角度体现农用地生态安全评价的总体要求。同时，还要避免评价指标间的重复性，使各指标均能体现其价值。

(3)科学性原则

农用地生态安全评价指标体系的构建必须要保证各指标选取的科学性，运用科学的筛选方法合理选取不同层次具有代表性的评价指标，使选取的指标能够客观、准确地将农用地生态安全中最具代表性的内容表现出来，还要保证评价指标与评价目标的一致性。

(4)可行性原则

评价指标体系中各项指标的设置，特别是最低层次的指标选取，要保证其能够透过现象抓住农用地生态安全评价的本质，评价指标的描述要简单明了，尽量选用可直接从官方统计年鉴中能够找到具体数据的指标，以便保证结论的准确性和地域性。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

研究相关数据来源于山东省统计年鉴(2007～ 2016)、山东省土地利用现状数据集(2007～ 2016)、山东省环境状况公报(2007～2016)以及山东省环保局、山东省统计局和国家统计局等相关单位官方数据。

2.2 农用地生态安全研究方法

2.2.1 评价指标体系的构建

确定农用地生态安全评价指标是一项具有探索性的工作，因为迄今为止还没有一个明确的、统一的选择标准。该研究从影响农用地生态安全的自然、经济和社会因素3个方面出发，并参照国内相关研究成果，综合归纳确定了由目标层、系统层和指标层构成的山东省农用地生态安全评价指标体系(表1)，该体系共包含17项评价指标，这些指标作为影响农用生态安全的因素，可分为正安全趋向性指标和负安全趋向性指标(表1)，其中正安全趋向性指标越高、负安全趋向性指标越低说明农用地生态安全性越高。

表1 农用地生态安全评价指标体系

目标层系统层指标层安全趋向性农用地生态安全评价体系农用地生态安全的自然因素人均耕地面积(hm2/人)+耕地面积比重(%)+森林覆盖率(%)+草地面积比重(%)+林地面积比重(%)+水土流失面积比重(%)-旱地面积比重(%)-农用地生态安全的经济因素农民人均纯收入(元/人)+人均GDP(元/人)+化肥施用量(kg/hm2)-农药施用量(kg/hm2)-农业机械化水平(kW/hm2)+农用地生态安全人口密度(人/km2)-人口自然增长率(‰)-工业废水排放达标率(%)+工业固体废物综合利用率(%)+城镇化水平(%)+

2.2.2 农用地生态安全评价指标权重、基准值及安全指数的确定

研究采用层次分析法(AHP)，请教山东省农科院和相关高校的多名专家对各指标的相对重要性做出判断，在汇总专家评价意见的结果后，按照层次分析法的原理构造判断矩阵、计算各指标权重并检验其一致性。

设总目标层为A，与下层B1，B2，…，Bn有联系，构造判断矩阵M=P(A-B)，其中：

(1)

式(1)中，Bij>0，Bji=1/Bij，Bij表示Bi比Bj的相对重要性，比值越大说明越重要。

(1)判断矩阵的计算

(2)

(2)计算Ni的n次方根

(3)

(4)

(4)计算最大特征值λmax

(5)

通过计算和检验过程最终确定各指标的权重。

基准值的来源主要为目前国际公认值和世界平均值。同时，考虑到我国农用地生态环境的特点和山东省的实际情况，部分指标的基准值采用了全国平均值，并采用以下方法计算农用地生态各指标的安全指数。

设Xi为第i个评价指标的实际值(研究采用2010年和2015年的相关数据)，Yi为第i个评价指标的基准值，Pi第i个评价指标的安全指数， 0≤Pi≤1，则：

(6)

(7)

2.2.3 农用地生态安全值的计算

式中，u p为桩的周长，m；n为桩长范围内所划分的土层数；q s i为桩周第i层土的侧阻力特征值，应按地区经验确定；li为桩长范围内第i层土的厚度，m；α为桩间土承载力提高系数，应按静载试验确定；q p为桩端土端阻力特征值，kPa，可按GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》的有关规定确定。

山东省农用地生态单指标安全值计算模型为：

Si=pi×Wi

(8)

式(8)中，Si为土地生态指标安全值；pi为土地生态安全指数；Wi为指标权重。

农用地生态综合安全值计算模型为：

(9)

评价等级的划分标准是评价山东省农用地生态安全度的衡量尺寸。根据综合指数的排序特点，在参考有关科学研究成果[3，12]和咨询相关专家学者的基础上，确定山东省农用地生态安全分级标准(表2)。

3 结果与分析

3.1 农用地数量变化

根据对2007～2016年山东省农用地数量统计(表3)表明， 10年间山东省农用地的面积未出现较大变动，一直保持在1 150万hm2以上，对保障山东省的粮食产量和粮食安全具有重大意义，也说明在强大的外部压力下山东省对保障农用地的数量安全做出了很大努力。这主要是由于从中央到地方都对农用地面积划出了红线，切实维护广大农民的基本生存保障权益，广大农民也为了自身利益而自觉保护农用地，特别是耕地，坚决不行允许任何人非法占用。通过政府和广大农民的共同努力才使得山东省的农用地面积可以一直保持在较高水平。

3.2 农用地生态安全评价

表2 山东省农用地生态安全综合评价标准

安全值区间(T)等级表征状态系统特征≤0 35Ⅰ恶劣级农用地生态系统服务功能几近崩溃，生态环境受到严重破坏，生态系统结构残缺不全，功能丧失，生态恢复与重建很困难，生态环境问题很大并经常演变成生态灾害0 350 9Ⅴ安全级农用地生态系统服务功能基本完善，生态环境基本未受到干扰破坏，生态系统结构完整，功能性强，土壤肥沃，无农业污染，植被覆盖率高，生态问题不显著

表3 2007～2016年山东省农用地数量变化

表4 山东省农用地生态安全评价指标权重及安全值

经计算，山东省2010年和2015年的农用地生态安全值分别为0.597 2和0.636 6，其中，自然因素生态安全值2010年和2015年分别为0.247 1和0.263 7； 经济因素生态安全值2010年和2015年分别为0.247 1和0.263 7； 社会因素生态安全值2010年和2015年分别为0.262 3和0.269 8。按照表2中的山东省农用地生态安全综合评价标准可以看出， 2010年和2015年的农用地生态安全等级均为“敏感级”，但2015年比2010年的安全值略有提升； 自然和经济因素的生态安全值基本保持稳定，社会因素的生态安全值增幅明显，对总的安全值提升贡献较大。

分析表4数据可以发现，山东省农用地生态安全值有所上升的原因是：草地面积比重增加、水土流失面积比重下降，两者共同导致农用地质量上升，可利用农用地面积增加； 城镇化水平提高、农民人均纯收入大幅度增加，这就导致部分农村居民进城安家，居民建设用地转变为农用地，正好可以抵消工业用地占用的农用地面积。虽然5年间农用地的生态安全值有所上升，但是仍然表现为“敏感级”，这主要是由于部分指标的有增无减所致，化肥施用量和农药施用量2010年分别为301.4 kg/hm2和10.4kg/hm2， 2015年分别为401.37kg/hm2和13.07 kg/hm2，远远超过国家公认值并有逐年增长的趋势，化肥和农药的大量施用使土壤中残留的有毒物质逐渐积累，超过环境容量，不能及时从土壤中得到转化和迁移，从而造成土壤污染，危害农用地尤其是耕地安全； 人口密度和人口自然增长率2010年分别为623.41人/km2和5.1%， 2015年分别为640.25人/km2和5.88%，人口增长过快必然会对农用地生态安全造成一定威胁，人均耕地面积下降，使耕地压力进一步增大，人地矛盾、人粮矛盾更加尖锐，不可避免地会造成部分耕地过载，威胁粮食安全。此外，山东省黄河三角洲地区土地盐碱化严重，而且近年来盐碱化土地面积不断增大，严重威胁农用地生态安全，可利用耕地面积不断减少，对农用地生态环境带来巨大压力。

4 结论与建议

4.1 结论

山东省农用地数量在2007～2016年的10年间未出现较大变动，一直保持在1 000万hm2以上。该文通过构建山东省土地生态安全评价指标体系并利用单指标生态安全模型和综合生态安全模型，对山东省农用地生态安全值进行了计算，并参照根据山东省实际情况制定的农用地生态安全综合评价标准，总结认为2010年和2015年山东省农用地生态安全状态处于敏感级。虽然5年间生态安全值略有上升，但仍有很多生态安全问题需要注意，尤其是农药化肥的施用量，需要及时进行调整和治理，以避免发生更加严重的农用地生态安全问题，切实保障全省农用地生态安全和粮食安全。

4.2 山东省农用地生态安全对策

(1)控制人口数量，提高全民生态意识

人口数量是对耕地带来最大压力的影响因素，山东省应根据各地市的实际情况合理控制人口生育率，降低人口出生率，逐步缩小人地矛盾，缓解耕地压力。还要加快城镇化建设，使农村人口进入城市，减少农村土地占用，从而使农用地数量有所增加。通过降低人口出生率和增加农地面积两条途径可以在一定程度上缓解人地矛盾。政府部门还应加大对农用地保护的宣传力度，采用各种方式和网络媒体传播生态安全理念和环保理念，使广大居民充分认识到保护农用地的重要性，提高自觉保护耕地的意识。

(2)合理施肥用药，减少农用地污染

山东省的农业科研部门要积极研究和开发低毒、高效、无残留农药，根据不同区域的土壤特性积极制定合理施肥方案，做到科学施肥、高效施肥，还要提倡使用优质、高效的有机肥料，增施农家肥，并与无机肥合理搭配，减少有机有毒物质在土壤中的残留量。此外，还要根据作物生长习性和生长阶段，制定针对性的科学配方，确定肥料与农药的具体使用种类、选择施肥与喷药的最佳时期，提高肥效和药效。对于部分农作物害虫，选择使用生物防治手段和天敌防治手段，实现农药零施用。通过一定的技术手段和方法，切实减少农用地污染，保障农用地生态安全。

(3)加大财政投入，建立生态补偿机制

山东省政府和环保部门应加大对农用地生态保护的财政投入，建立相应的土地资源有偿使用机制和生态补偿机制，将农用地生态价值评价和经济核算程序纳入政府计划，逐步建立农用地区域生态补偿机制，依据“谁破坏谁治理、谁占用谁补偿”的原则，根据各地市的具体情况合理建立相应补偿机制，严格管控农用地使用性质转变审批程序，对于破坏、污染农用地的企业和个人要严肃处理。

(4)集中治理盐碱地，增加农用地面积

山东省盐碱地面积广阔，盐碱地是具有可开发利用价值的后备农用地资源，政府应牵头制定盐碱地长期改良和使用规划，并以高校和科研院所为依托积极开展盐碱地综合治理改良研究和综合实验，在改良盐碱地的同时还要加快培育耐盐碱作物和水果等，使广阔的盐碱地变成粮仓，弥补农用地的不足，缓解紧张的人地矛盾，还可以保障粮食安全。

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