基于生态文明视角新疆绿洲土地生态安全影响因素及管控机制研究*——以塔城市为例

刘志有，蒲春玲，闫志明，刘祥鑫，穆飞翔，苏 睿，王嘉蓉，刘金芝，付万年，朱亚楠

(新疆农业大学管理学院，乌鲁木齐 830052)

0 引言

党“十八大”报告首次把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业总体布局。习近平总书记明确要求：全面提高生态文明建设水平，要照着“绿水青山就是金山银山”这条路走下去，继续探索有效模式和科学路径，把绿水青山护得更美，把金山银山做得更大。生态文明建设是一项涉及经济、政治、文化、社会、生态的系统工程，不仅包括生态保护、环境治理、资源节约，而且要求物质文明、政治文明和精神文明达到较高水平[1]。土地生态安全是指区域土地生态环境不受到破坏，并能为人类社会经济发展提供持续土地需求安全。土地生态系统包括投入、排出、循环和调节4个子系统。土地利用是土地生态系统调整的具体体现。土地利用过程，尤其是现代高强度的开发利用，导致了景观生态格局、水环境的变化和土地荒漠化，进而引起生态环境结构和功能的整体演化[2-3]。土地功能的优化调控，是协调资源保护与利用，促进区域可持续发展的重要途径之一[4]。针对绿洲土地生态问题，国内学者主要从生态足迹、土壤环境、生态安全理论、土地生态建设、土地生态区划、土地生态环境问题、生态系统服务价值、生态安全评价等方面，运用GIS空间分析法、层次分析法、主成分分析法等不同方法进行研究[5-10]。

塔城市是新疆北部绿洲重要的生态屏障区，对其土地生态安全问题研究，有利于区域绿洲土地生态环境屏障建设，更关乎绿洲生态文明可持续发展建设。文章以塔城市为研究区，从生态文明视角对区域土地生态安全进行研究，揭示影响土地生态安全的主要因素，并构建区域土地生态环境管控机制，为实现区域土地可持续利用提供保护措施，为科学利用土地奠定基础。

1 研究区概况

塔城市地处新疆西北部与哈萨克斯坦共和国接壤，东距自治区首府乌鲁木齐市630km，是中国距离边境最近的开放城市之一；属中温带大陆性干旱气候，光照充足，昼夜温差大，农区年平均气温为7.1℃，年均降水量282.4mm。光热资源充沛，水土资源总量丰富，有中国第二大天然平原草原——库鲁斯台草原，草场资源丰富。优越的气候条件，肥沃的土地，辽阔的牧场，给发展农牧业创造得天独厚的有利条件。

塔城市总面积3 991.90km2，南北最长处92km，东西最宽处61km，下辖1镇5场8乡。2014年国民生产总值199.71亿元，其中第一产业为40.37亿元，第二产值为608.89亿元，第三产值为98.45亿元； 地方财政收入为5.94亿元，地方财政支出19.49亿元。总人口为17.28万人，民族组成包括哈萨克族、汉族、维吾尔族、回族等13个民族； 城镇化率达到62.79%，人口自然增长率为6.14‰； 建成区绿化覆盖率达到40.67%。

2 研究方法

该文运用主成分分析方法。主成分分析[11-12]是把一定相关性的初始变量指标进行重新组合，组合成一组不太相关的指标体系，并在初始变量和共因子之间建立某种关联，主要根据变异的累积贡献率提取一定个数的共因子，再对载荷矩阵实施因子旋转，计算各个因子的综合得分。

该研究涉及塔城市相关数据包括土地现状数据、人口数据、和经济产值等方面。其中土地数据来源《新疆维吾尔自治区土地统计年鉴》[13]； 其他所需要的社会经济数据来源的《塔城市统计年鉴(2010～2015年)》[14]及相关规划资料。

3 绿洲土地生态安全因素分析

3.1 土地生态安全影响指标构建

评价指标的构建是研究土地生态安全评价的核心，研究指标选取要从生态文明建设角度出发，充分体现土地生态系统状况[15-16]。坚持科学性、可比性、代表性和层次性的基础上，结合塔城市土地利用结构和社会经济发展情况，构建自然、社会和经济3方面24项指标(表1)对影响塔城市2009～2014年土地生态安全因素进行分析。

表1 塔城市土地生态安全影响指标体系

准则层指标层单位指标内涵安全趋向自然因素人均耕地面积(D1)hm2人均耕地规模正向耕地面积(D2)hm2耕地面积数量正向牧草地面积(D3)hm2牧草地面积数量正向林地面积(D4)hm2林地面积数量正向全年平均气温(D5)℃正向全年降水量(D6)mm正向全年日照时数(D7)h正向当年造林面积(D8)hm2正向人均公共绿地面积(D9)m2正向经济因素第一产业产值(D10)万元正向第二产业产值(D11)万元正向第三产业产值(D12)万元第三产业发展程度正向粮食单产(D13)kg/667m2粮食对个人的满足程度正向化肥施用量(D14)t化肥对土地的污染度逆向农药施用量(D15)kg农药对土地的污染度逆向农用柴油使用量(D16)t农用柴油对土地的污染度正向农用薄膜使用量(D17)t逆向农业机械总动力(D18)kW机械动力正向社会因素净迁移(D19)人逆向人口自然增长率(D20)%人口增长的程度和趋势逆向城市污水处理率(D21)%城市污水治理率正向排水管道长度(D22)km正向人口密度(D23)人/km2单位面积土地人口数量逆向人均国内生产总值(D24)万元/人正向

3.2 塔城土地生态安全因素定量分析

3.2.1 数据标准化处理

采用极差标准化法将数据放入SPSS17.0软件进行标准化处理，得到评价指标标准化结果(表2)。通过标准化处理将指标控制在∣Z∣≤4之间，因而使其具有可比性。

表2 2009～2014年塔城市土地生态安全影响指标标准化

指标层Z2009年Z2010年Z2011年Z2012年Z2013年Z2014年人均耕地面积-063-064-063-061-061-058耕地面积092080068057048040牧草地面积168150131113101086林地面积024017010005000-003全年平均气温-063-064-063-061-061-058全年降水量-063-063-063-061-061-058全年日照时数-059-060-059-058-058-055当年造林面积-061-063-062-059-060-057人均公共绿地面积-063-064-063-061-061-058第一产业产值064073088090105129第二产业产值051102108124098085第三产业产值207220248280297306粮食单产-062-063-062-060-060-057化肥施用量-028-031-033-035-037-026农药施用量060057050031017010农用柴油使用量-049-054-054-053-020-052农用薄膜使用量-061-062-061-059-059-056农业机械总动力286271257236236231净迁移-063-064-062-062-060-058人口自然增长率-063-064-063-061-061-058城市污水处理率-063-064-063-061-061-058排水管道长度-063-064-063-061-061-058人口密度-063-064-063-061-061-058人均国内生产总值-063-064-063-061-061-058

表3 KMO 和 Bartlett 的检验

取样足够度的Kaiser-Meyer-Olkin度量Bartlett的球形度检验近似卡方dfSig076354389815000000

表4 解释的总方差

成分初始特征值提取平方和载入合计方差的(%)累积(%)合计方差的(%)累积(%)158819801098010588198010980102010217059971501021705997153001202079992200120207999224000400649998650001001299998600000002100000

3.2.2 主成分的提取

主成分分析就是将多元变量通过计算降维归结到较少的变量的过程。塔城市土地生态安全评价指标标准化后数据，输入SPSS17.0软件中，进行主成分分析计算。软件分析中数据通过KMO和Bartlett的检验，如表3、4。前3个累积方差达到99.92%，初始方差分别为98.010%、1.705%和0.207%。说明这3个可以作为该研究的主成分提取，这3个主成分基本包含了所要分析的信息。

3.2.3 成分得分系数矩阵

得到的成分得分系数矩阵如表5，依据各因子的贡献率分别归结于3个主成分中。成分得分系数矩阵系数值主要是反映各个因子的贡献率大小，正、负值反映的是影响的正、逆方向。第一主成分中数据反映2009～2014年塔城市土地生态安全比较平稳； 第二主成分中数据反映塔城市土地生态安全呈现降低的状态， 2014年土地生态安全系数最低； 第三主成分数据显示塔城市6年土地生态安全呈现波动变化， 2013年土地生态安全度有所提高，体现了区域开始注重生态环境保护，逐渐将生态文明发展理念贯彻社会经济发展中。

表5 成分得分系数矩阵

Zscore成分123Zscore(2009年)016619484955Zscore(2010年)01691188-2833Zscore(2011年)01700328-2850Zscore(2012年)0169-0642-4621Zscore(2013年)0169-11741410Zscore(2014年)0167-16344079

表6 2009～2014年塔城市土地生态安全影响因子得分矩阵

y1y2y3y排序人均耕地面积-062-014007-02312耕地面积065139006073牧草地面积1262170061162林地面积0090730060295全年平均气温-062-014007-02312全年降水量-062-013007-02312全年日照时数-059-01005-02211当年造林面积-061-013011-02110人均公共绿地面积-062-014007-02312第一产业产值092-151150196第二产业产值095-078-432-13813第三产业产值262-2840660157粮食单产-062-014007-02312化肥施用量-0320050470078农药施用量038144-0880314农用柴油使用量-047-034068-0049农用薄膜使用量-06-014009-02211农业机械总动力2551571031721净迁移-062-013011-02211人口自然增长率-062-014007-02312城市污水处理率-062-014007-02312排水管道长度-062-014007-02312人口密度-062-014007-02312人均国内生产总值-062-014007-02312

3.2.4 主导因素确定

依据SPSS软件得出的成分得分系数矩阵，利用主成分权重计算方程：

(1)

式(1)中，Zij为第j年第i个因子标准化值；Di为第i个评价因子的得分系数矩阵。通过计算得出2009～2014年影响塔城市土地生态安全各因子的得分，计算结果如表6。

农业机械总动力、耕地面积、牧草地面积、农药施用量、林地面积、第一产业产值、第三产业产值、化肥施用量等因子计算得分上显示对塔城市土地生态安全影响较大。其中，在相对其他情况不变时，农业机械总动力、耕地面积、牧草地面积、林地面积、第一产业产值、第三产业产值等正向指标影响作用大； 塔城市土地生态安全整体市处在降低状态，由于人口的增加、城市的发展及相对产业发展的不均衡，都在加大土地生态负荷； 另外，农药施用量、化肥施用量等逆向指标也有较大的影响，塔城市农牧产业发展基础好，农业发展水平也在逐步地改进，由单纯地依靠农药、化肥提高产量逐步走向改进农业技术、产业化、规模化经营。

4 提升土地生态安全管控机制

4.1 构建绿色经济发展机制

依靠区域独特的自然资源优势条件，塔城市将发展社会经济的重点放在农业和第三产业，发挥塔额盆地优越的耕地和牧草地资源。 且塔城市是我国西北部重要的口岸城市，与俄罗斯、哈萨克斯坦等国接壤，区域内商贸经济发展历史悠久，国际班车等交通联系便利，都为塔城市未来发展第三产业提供有利条件。塔城市生态环境保护工程已经开始实施，产业转型面临着新的要求和形式。立足塔城市实际发展绿色经济是提升土地资源科学高效利用的有效途径，维护土地资源生态安全提供科学保障。

4.2 强化土地资源“三位一体”保护机制

塔城市优越的区位环境，水土资源丰富，是北疆重要的粮油、畜产品生产基地。同时，土地资源也面临着社会经济生态的三重压力。辖区内大量土地整治项目的开展，改善了耕地条件，强化农业发展基础。 同时针对库鲁斯台草原也进行了生态保护措施，生态退耕、生态移民等。土地资源利用与保护开始从单纯数量发展到现在土地数据、质量和生态“三位一体”的保护机制。通过开展大量土地整治项目，为实现耕地利用条件的优化、农业规模化生产提供了条件，为农业机械化迅速发展提供了平台。 同时也有利于塔城市农业结构的调整完善。

4.3 构建科学土地资源生态安全评价机制

土地生态安全是涉及土地学科和生态科学的交叉知识，土地生态安全的评价是一项系统工程，涉及社会、经济、自然及人文等多方面影响。目前对土地生态安全评价主要是考虑自然、经济和社会三大方面。各个学者针对不同的研究区，采用不同的研究方法，选取不同指标进行评价研究。故选取科学的研究方法，构建科学的土地生态安全评价指标，建立土地生态安全评价机制，是新疆绿洲土地资源生态安全研究的核心内容。

4.4 构建科学土地资源生态安全监管机制

新疆绿洲是典型的生态脆弱区，土地生态安全是生态系统的基础，建立一套科学有效的土地资源生态安全监管机制，有利于对新疆绿洲生态系统更加科学的监督管理。同时也有利于科学高效的利用绿洲资源为社会经济发展服务。目前，国内学者大多关注土地生态安全评价，而相对缺乏对土地资源生态安全监督管理的有效机制。生态文明建设提出，为土地生态安全监管机制的完善提供了机遇，也为绿洲土地生态系统研究提供了保障。

5 结语

土地生态安全是生态系统安全研究的重要组成，对其研究是土地和生态学者关注重点。土地生态安全是一项系统工程，影响因素涉及面较多，该文在借鉴国内学者对土地生态安全研究的基础上，以塔城市作为研究区，构建自然、经济和社会3方面指标，通过定量分析方法，揭示土地生态安全影响因素。2009～2014年塔城市土地生态安全总体存在恶化现象； 在生态文明建设背景下，塔城市逐渐改善产业发展结构，探讨建立科学的土地生态安全评价体制机制，有利于提高土地利用率，实现区域土地资源可持续利用。

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