煤炭资源型城市农用地脆弱性进展研究

邓家容 李鹏飞

摘要 对国内外脆弱性及煤炭资源型城市农用地脆弱性的研究文献进行整理分析，从煤炭资源型城市农用地脆弱性内涵、研究进展、评价方法及技术应用等方面进行总结，发现脆弱性内涵由单一化向多元化方向扩充、研究方法不断拓展丰富、评价体系持续扩充，但对于煤炭资源型城市农用地脆弱性研究仍处于起步阶段，关于煤炭资源型城市农用地脆弱性研究成果较少，煤炭资源型城市农用地脆弱性内涵研究尚未有明确的界定。最后，从社会经济与生态环境两方面对煤炭资源型城市農用地脆弱性的今后研究方向进行展望。

关键词 煤炭资源型城市；农用地；脆弱性

中图分类号 F290 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）21-0044-04

Abstract The collation and analysis of research literature on the vulnerability of domestic and foreign cities and the vulnerability of agricultural resources in cities with coal resources were carried out.Aspects of the connotation， research progress， evaluation methods， and technical applications of agricultural land vulnerability in coal resourcebased cities were summarized. As a result， it was found that the connotation of vulnerability was expanded from the singularity to the diversification direction， the research methods were continuously expanded and enriched， and the evaluation system continued to expand. However， the study on the vulnerability of agricultural land in coal resourcebased cities still belonged to the starting stage .There are few research results on the vulnerability of agricultural land in agricultural resourcesbased cities， and the research on the connotation of agricultural land vulnerability in coal resourcebased cities has not yet been clearly defined. Finally， from the aspects of social economy and ecological environment， the future research direction of the vulnerability of agricultural land in coal resourcebased cities will be prospected.

Key words Coal resourcebased cities；Agricultural land；Vulnerability

自20世纪中叶开始，随全球气候和生态环境的变化，国内外学者对脆弱性的研究不单局限于自然科学领域，社会科学领域也成为研究范畴[1]。20世纪60年代International Biological Programme（IBP）、70年代Man and Biosphere Programme（MAB）、80年代 International Geosphere-Biosphere Programme（IGBP）、International Human Dimension Programme on Global Environmental Change（IHDP）都体现出脆弱性成为当前的重要研究内容[2-4]。近几年来，脆弱性理论在多个学科中得到广泛运用，其理论方法也在不断完善、扩充，这为研究煤炭资源型城市农用地脆弱性提供了重要的借鉴和参考。

煤炭资源型城市是以丰富的煤炭资源为基础发展起来的一种城市类型，城市主导产业是以煤炭资源开发为核心的工业结构布局[5]。2013年11月12日，国务院印发的《全国资源型城市可持续发展规划（2013—2020年）》（国发〔2013〕45号）中，目前我国共有262个资源型城市，以煤炭、有色金属等为主的资源型城市占据绝大部分[6]。随社会经济的高速发展，各煤矿区的开采规模逐渐增大，煤矿产量也呈逐年增长的趋势，煤炭资源的开采在为国家经济快速增长做出巨大贡献的同时，也造成生态环境稳定性减弱[7]。这“一增一减”的2个方面使我国煤炭资源型城市土地矛盾逐渐突出，煤矿区地面沉陷、废弃物堆积等生态问题以及农用地污染、面积减少造成的土地纠纷等社会问题呈逐年增加的趋势。

以煤炭资源型城市农用地脆弱性为研究对象，对资源型城市脆弱性研究进展进行总结凝练，为煤炭资源城市农用地脆弱性的研究提供参考借鉴，进而提高煤炭资源型城市的合理开发与生态保护的协调发展，建立可持续发展的社会、经济和自然体系，以期为煤炭资源型城市农用地的可持续发展提供理论与实践依据。

1 脆弱性内涵研究

脆弱性（vulnerability）最初来源于自然灾害的研究[8]。20世纪40年代，Gilbert和White在研究洪水灾害中提出“适应和调整”的观点，这是脆弱性研究的雏形[9]。20世纪70年代，White[10]将脆弱性定义为系统及其组成部分由于具有暴露性和敏感性，使其在某种程度上易受到外界干扰和压力的影响[10]；20世纪80年代以来，脆弱性研究逐步成为全球环境变化和可持续发展研究中的热点和前沿领域[11-14]，受到国内外学者、科学研究计划及机构（IHDP、IPCC、IGBP）的广泛关注[15-17]，如Timmernan将脆弱性定义为：基于系统遭受外界干扰后产生的结果，其遭受不利影响或损害的程度[18]。进入21世纪，脆弱性的研究在经济学和社会福利学[19-20]、生态环境研究[21]、自然灾害影响研究[22]、气候变化[23]、农业用地及物种[24]、农业和食品安全[25]、土地利用脆弱性的研究[26]、可持续发展[27]等多个领域中得到广泛的关注和应用。

脆弱性的研究逐渐趋向于多元结构，脆弱性的概念也从单一化演变成多样化，如风险、敏感性、适应性、恢复力等概念的集合，涉及领域也逐渐由自然生态系统扩大到生态经济系统、社会生态经济复合系统、人-地耦合系统。20世纪50年代至今，国内不少学者也从不同研究视角对脆弱性的内涵进行界定[28-29]，如相关学者将脆弱性的内涵定义为退化特征程度的衡量、系统状态[30-31]。进而随着国内学者对脆弱性的关注，脆弱性所涵盖的内容不断拓展，从一维拓展到多维，相关的脆弱性研究范围逐渐全面化，达到跨多领域的综合性研究的新高度[32]。

综合当前对脆弱性内涵的研究，脆弱性即是指某一系统、某一生物体或群体内自身结构固有的属性，其自身的结构对外界某种因素的干扰或侵害具有的不同程度的敏感性，并且在遭到干扰或侵害后难以恢复原来状态的一种性质。

2 煤炭资源型城市农用地内涵研究

煤炭是我国重要的不可再生能源资源之一，在我国社会发展中占据重要的地位。矿区农用地因煤矿开采受到不同程度的污染，而我国又是农业大国，人多地少，土地资源总体质量不高，随工业化和城市化进程的推进，农用地的稀缺性更加突出[33]。

人们对土地的利用最早是在农用地的基础上开始。20世纪90年代起我国开始实施土地整理，最初的整理对象集中在农用地。农用地作为农业生产的重要资源和物质基础，是国家粮食安全及国民经济健康发展的重要保障[34-35]。因此，农用地脆弱性的研究有利于人类认识、评价、保护煤炭资源型城市的生态系统平衡、维持大气圈平衡、调节气候以及有效的生态系统功能和营养元素的有效循环。

农用地是土地利用分类中的一级分类，是直接用于农用生产的土地，并且在一定的技术条件下通过人类劳动作用、土地类型可以相互转换的土地。依照中华人民共和国国家标准《土地利用现状分类法》（GB/T 21010—2017）与《中华人民共和国土地管理法》，将农用地分为7大类，23小类（表1）。

德国是世界上最先提出土地评价系统的国家之一，1934 年提出的《农用地评价条例》是世界上最早的加（减）法农用地分等定级估价系统[36]。此外，德国还颁布和修订一系列针对煤矿区的相关法律，从颁布针对褐煤矿区的总体规划法，到对基本矿业法的修订，再到《联邦采矿法》《矿产资源法》的颁布，越来越重视矿区的生态重建。而美国、英国 、意大利、俄罗斯、澳大利亚、巴西等国家针对矿区环境问题开展了大量的研究，在20世纪末21世纪初均对矿区的环境问题进行大量的调研，同时针对矿区的生态修复问题大量尝试性工作[37-38]。近年来，国内也有一些学者针对煤炭资源开采活动的环境污染问题开展相关的研究[39-40]，同时对土壤污染植物修复和矿区生态恢复进行研究[41]。煤矿区农用地污染不但影响当地的农业生态环境，而且还可能影响当地粮食安全和人类的身体健康。

3 煤炭资源型城市农用地脆弱性研究

3.1 煤炭资源型城市农用地脆弱性研究

土地系统的脆弱性和恢复力受到生态系统和一系列外在条件及过程相互作用的影响，外在的敏感条件将影响土地系统的环境和人文因素，其产生的结果又会持续影响脆弱性和恢复力之间的关系[42]。脆弱性的研究是当前全球环境变化及可持续发展领域关注的热点问题[43]。国内外学者主要进行荒漠及干旱生态系统[44-45]、农牧交错带、森林植被和水资源生态系统[46-47]的脆弱性研究，也有部分学者研究矿区土地利用变化[48-49]，但很少有学者针对煤炭资源型城市农用地脆弱性的特征及变化趋势进行研究。

土地利用变化引起的自然要素和生态过程的变化在生态环境脆弱地区体现得尤为明显[50]。而对于煤炭资源型城市可持续发展理念下，根据《土地管理法》《土地利用现状分类》的规定，按照土地用途分类，侧重于煤炭资源型城市農用地脆弱性的研究较少。 农用地脆弱性是人类活动对自然的破坏程度及对外界干扰的响应，它已逐渐成为制约煤矿区农用地可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患，煤矿区农地脆弱性及恢复力研究迫在眉睫。因此，研究煤炭资源型城市农用地脆弱性，对于因地制宜合理利用农业土地资源、促进煤炭资源型城市生态环境修复、协调人与自然耦合关系具有重要的重要意义。

3.2 煤炭资源型城市农用地脆弱性评价研究

近几年，各国学者在脆弱性评价研究上有一定的进展。国内学者针对不同的研究对象制定出适合煤矿区的脆弱性评价体系[51-52]，也有不少国外学者应用不同的分析方法进行脆弱性评价[53-54]，还有学者利用软件进行矿区评价分析[55]。目前，已经提出许多脆弱性评价方法并应用于实践，分别是综合指数法[加权求和（平均）法、主成分分析法、层次分析法、模糊综合评价法]、图层叠置法、脆弱性函数模型评价法、模糊物元评价法、危险度分析等研究方法[56]。

农用地脆弱性评价是多维度的，在农用地脆弱性评价过程中，选择不同的评价方法、不同的指标，得到的结果会不同。农用地系统具有复杂性，涉及的参数和因子多，每种方法都有局限性，因此，研究中存在一些问题：在评价指标的选择上，不断出现新的因素，指标种类、数目增多，影响脆弱性评价的科学性和造作性。例如：对气候变化下的农用地脆弱性进行研究时，只对选取的评价指标进行时间序列的对比，没有结合气候变化情况进行相关分析。

3.3 煤炭资源型城市农用地脆弱性技术应用研究

目前，在技术应用上，遥感（RS）及地理信息系统（GIS）在脆弱性评价中应用逐渐增多[57]。借助“3S”技术深入到各类型区域研究中，制定相关的脆弱性评价体系，取得相应的成果。

从当前的研究现状看，RS主要应用于土地遥感影像的测绘、土地利用信息的提取；GIS主要从空间角度分析区域生态脆弱特征，为生态修复提供明确的方向，也可监测地表沉降过程、开展土地复垦等方面的工作；在矿区景观规划中，常将CAD和GIS结合，将他们成功整合演变成新的工具，探索景观动态现象；基于图像绘制，GIS二维地图直接导入CAD作为一个数据层或背景，但在实际建模过程中并不能完全地绘制复杂景象[58]。

4 結论与展望

（1）综合目前学者对煤炭资源型城市农用地脆弱性的研究，可以看出，研究仍处于起步阶段，还需要深入开展相关研究工作。

（2）因研究者的学科背景不同，选取的研究对象也不同，国内学者对煤炭资源型城市的相关脆弱性研究视角集中在煤炭资源型城市社会、经济、生态环境及人地耦合系统等方面，研究范围较为广泛，而针对农用地脆弱性的研究甚少，相关农用地脆弱性概念也没有完整的、统一的界定。

（3）以遥感、地理信息系统为技术平台，煤炭资源型城市为典型研究对象，对煤炭资源型城市农用地分布现状及变化进行监测，构建农用地利用脆弱性评价体系，分析煤炭资源型城市农用地脆弱性产生的原因、变化特征、发展趋势及各评价因子影响力，提出改善煤矿区农用地的合理利用技术体系及生态修复对策。不仅可以推动煤炭资源型城市农用地脆弱性相关研究发展，而且可为煤炭资源型城市的区域发展、经济结构协调及生态建设与保护提供理论依据。

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