云南省土地系统脆弱性及应对策略研究

王春雨 张洪

摘要 为了揭示土地系统脆弱性现状，在构建云南省土地系统脆弱性 VSD 模型框架的基础上，测算云南省土地系统脆弱性，并根据其脆弱性進行分级，并分区域提出土地系统脆弱性应对策略。结果表明：云南省2010、2015和2018年土地系统脆弱性指数分别为3.836 3、3.210 9和3.109 2，土地系统脆弱性整体上呈下降趋势。云南省土地系统脆弱性空间分异显著，不同州市由于社会经济发展水平、自然条件状况、土地利用结构等不同，导致全省土地系统脆弱性分布的差异性。该研究可为了解人类活动对区域土地的干扰和破坏程度，根据不同区域的脆弱性针对性地提出应对策略并对云南省土地系统保护发展政策提供依据。

关键词 土地系统;土地系统脆弱性;VSD模型;云南省

中图分类号 X-171.1  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）11-0080-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.021

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research on the Vulnerability of the Land System in Yunnan Province and Its Countermeasures

WANG Chun-yu，ZHANG Hong

（School of Urban and Environmental Sciences， Yunnan University of Finance and Economics， Kunming， Yunnan 650221）

Abstract In order to reveal the current situation of the vulnerability of the land system， based on the construction of the VSD model framework of the vulnerability of the land system in Yunnan Province， the vulnerability of the land system in Yunnan Province was measured and classified according to its vulnerability， and the land system vulnerability response strategy was proposed by region. The results show that the vulnerability index of the land system in Yunnan Province in 2010， 2015 and 2018 were 3.836 3， 3.210 9 and 3.109 2 respectively， and the vulnerability of the land system as a whole showed a downward trend. The vulnerability of the land system in Yunnan Province has significant spatial differentiation. Different prefectures and cities have different levels of social and economic development， natural conditions， and land use structure， resulting in differences in the distribution of vulnerability of the land system in the province. The research can provide a basis for understanding the extent of human activities interference and damage to the regional land， and propose countermeasures based on the vulnerability of different regions and provide a basis for the protection and development policies of the land system in Yunnan Province.

Key words Land system;Land system vulnerability;VSD model;Yunnan Province

土地资源是人类生产、生活和生存的物质基础和来源，为人类提供生存空间和活动场所[1]。近些年来，我国新型城镇化的发展和工业化的不断推进，造成了资源约束日益趋紧，生态环境不断恶化以及土地的质量不断下降等问题。不合理的土地利用方式引起生态环境恶化等问题日益暴露出来，土地系统遭受到了极大的冲击和损毁，人类生存环境问题日益突出。如何改善人地关系、实现土地系统的协调发展已成为广泛关注的焦点。通过对云南省土地系统脆弱性评价的研究，分析土地系统脆弱性演变格局，了解人类活动对区域土地的干扰和破坏程度，为区域因地制宜出台土地保护发展政策，更好地保障人地协调发展提供科学依据。

脆弱性评价是土地系统脆弱性研究的核心内容，国内外对土地系统脆弱性研究主要围绕着土地退化、土地可持续利用等问题展开，但未能形成完整独立的理论体系。Luers等[2]认为影响土地系统脆弱性的因素众多，选取具有代表性的指标来构建指标体系成为一种普遍采用的方式。徐留兴等[3]认为土地系统脆弱性与土地系统承载能力两者之间具有明显的协同效应。黄先明等[4]对金口河区1994—2010年的景观格局变化进行了定量分析，结果显示该区域的破碎化程度在不断加剧，反映出土地系统受人类活动的干扰，其脆弱性呈增加趋势。艾晓艳等[5]通过引入净碳排放量来对土地系统脆弱性响应机理展开分析。总体而言，脆弱性在不同的领域已经有了较为丰富的研究成果，理论基础也趋于完善，特别是在生态脆弱性领域。目前局限于通过研究单一的土地利用脆弱性和土壤退化等来体现土地系统的脆弱性，对土地系统本身的脆弱性评价和分析比较少。随着土地安全形势日趋严峻，土地系统脆弱性问题已经引起了世界范围内的高度关注，成为可持续发展研究的核心问题之一。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

云南地处中国西南边陲，位于97°31′～106°12′E、21°08′～29°15′N，云南省西部、南部分别与缅甸、老挝、越南相邻，东部、北部、西北部分别接壤贵州省、广西壮族自治区、四川省和西藏自治区，云南省与邻国的边境线长达4 060 km，全省总面积38.32万km2，占全国陆地总面积的4.11%，在全国各省级行政区中面积排名第8。云南省辖昆明市、曲靖市、玉溪市、丽江市、普洱市、保山市、临沧市以及昭通市8个省辖市，以及红河哈尼族彝族自治州、西双版纳傣族自治州、楚雄彝族自治州、德宏傣族景颇族自治州、大理白族自治州、迪庆藏族自治州、怒江傈僳族自治州以及文山壮族苗族自治州8个民族自治州。

作为典型高原山地区，山地面积占全省总面积的88.64%，河谷盆地仅占6%。地势呈现为西北高、东南低的格局，自西北向东南呈阶梯状逐级下降，属山地高原地形最高点海拔6 740 m，最低点海拔76 m。其中1 000～3 000 m中高海拔地区面积约占全省总面积的87.21%，全省绝大部分地区处于中高海拔区域。地形以元江谷地和云岭山脉南段宽谷为界，分为东、西两大地形区。东部为滇东、滇中高原，是云贵高原的组成部分，表现为起伏和缓的低山和浑圆丘陵;西部高山峡谷相间，地势险峻，形成奇异、雄伟的山岳冰川地貌。云南属低纬高原季风气候区，受东南季风和西南季风的交汇影响，年温差小、日温差大、干湿季分明，气温随地势高低呈垂直变化较为明显。多年平均气温为17.2 ℃。滇西北属高原山地气候，海拔高，气温低，但辐射强，日照丰富，降水少，冬半年风力强劲。气温的年较差小，日差较大。

1.2 数据来源

该研究采用的数据可以分为社会经济数据和空间数据两类。社会经济数据主要包括州市级的社会经济统计数据，来源于2010、2015、2018年《云南统计年鉴》、各州市统计年鉴，云南省及各州市的统计公报和云南省及各州市的政府工作报告等。相关研究期刊论文、著作、研究报告等资料。空间数据包括土地利用遥感监测数据、DEM数据、土壤侵蚀数据以及行政区划数据等。2010、2015和2018年的土地利用遥感监测数据以及土壤侵蚀数据来源于中国科学院资源环境科学环境数据中心（http：//www.resdc.cn）。DEM數据DEM是空间分辨率为30 m的ASTERGDEM数据，来源于地球观测中心（https：//yceo.yale.edu）。

2 研究方法

2.1 VSD模型

VSD模型将土地系统脆弱性分解为3个维度，分别是暴露度、敏感性和适应能力[6]。暴露度反映了系统承受灾害或危险冲击的程度，人或者地区暴露越明显，受风险因素的影响越敏感，系统越脆弱[7]，敏感性是指在干扰下，系统被改变或影响的程度，是由系统本身的属性所决定的。适应能力是系统处理能力、适应压力以及从胁迫造成的后果中恢复过来的能力，适应能力是一种可改变和可调度的潜在的状况参数，通过人为的干预或适应性管理进行提升[8-9]，其中，暴露度由10项指标构成，主要反映人类干扰和土地利用状况2个维度，人类干扰可以通过城镇化率、人口密度、工业废水排放、工业固体废物排放量、化肥投入水平和地膜使用量来表征，土地利用状况可以通过劳均耕地面积、土地利用率、土地利用类型多样性指数和垦殖指数等进行表征。

其中土地利用类型多样性指数公式为：

H=-ni=1pilnpi（1）

式中，H为土地利用类型多样性指数;pi为土地利用类型i所占比例;n为土地利用类型数目。

敏感性由8项指标构成，主要从气候条件、地形条件和生态环境条件3个维度进行指标选取，气候条件包括年平均气温和年降水量，地形条件包括高程和坡度，生态环境条件分别有土壤侵蚀强度、城市绿化覆盖面积、水土协调度和天然湿地面积指标来表征。

其中高程和坡度是土地资源固有的2个重要因子，对土地开发利用和土地系统脆弱性研究有直接作用。高程随海拔的抬升，气温降低，植被分布呈现垂直地带性规律，生物多样性减少。坡度是表征地表形态的重要因素，是重要的地形因子，其值大小直接影响着土地生态系统物质和能量的流动与再分配。根据相关研究[61-62]并依据云南省特征，将高程和坡度通过ArcGIS分为 5 个等级，如表1所示。

土壤侵蚀反映了地区土层浅薄且不连续、土壤流失量大的特点，土壤侵蚀越严重，导致土地系统敏感性越高。该研究主要选取土壤侵蚀强度作为重要指标。根据相关研究[63]及依据云南省特征，在ArcGIS中将土壤侵蚀强度分为5 个等级，如下表2所示。

适应能力由10项指标构成，主要从经济发展、农业发展和人为保护措施3个维度进行指标选取，经济发展主要包括人均GDP和第三产业占GDP比重，农业发展包括农民人均纯收入、农业机械总动力和耕地有效灌溉面积等指标，人为保护措施可以通过防护林、造林面积、农林水财政支出、工业废水处理量和工业固体废弃物处理量等指标来表征。较短时间内，区域土地系统的变化更多的是受经济发展、人类生产生活等人文因素的驱动[10]。

在参考以往研究的基础上，选择“暴露度-敏感性-适应能力”概念模型对云南省土地系统脆弱性情况进行评价，结合研究区实际状况构建了目标层、准则层、指标层3个层次、28个指标的云南省土地系统脆弱性评价体系（表3）。

2.2 土地系统脆弱性的计算

2.2.1 指标权重的计算方法。

为了消除指标数据的量纲和量级，采用极差变化法，将原始指标数据进行归一化处理，使最终标准化后的值在（0，10）区间内。采用熵值法和层次分析法相结合的方法确定权重（表4）。

2.2.2 综合加权求和模型。

土地系统是一个复杂开放的巨系统，其脆弱性受到多种因素的综合作用，为了客观反映研究区土地系统脆弱性，该研究采用多因素评价法中综合加权求和模型，计算系统分要素指数值。计算公式：

Qij=ni=1wijXij（2）

式中，Qij表示暴露度指数（Eij）、敏感性指数（Sij）和适应能力指数（Aij）3项分指数;Wij为第j项指标层的权重值;Xij为单项指标的标准化值;n表示指标个数。

2.2.3 脆弱度模型。

脆弱性可表达为暴露度、敏感性和适应能力的函数，且与适应能力成反比，与暴露度和敏感性成正比。通常暴露度和敏感性越大，系统越脆弱，而适应能力越强，系统脆弱性越小，遭遇外界干扰和损害的程度也越小。由此构建脆弱性评价模型：

Vi=Eij×SijA2ij（3）

式中，Vi为脆弱度;Eij为暴露度指数;Sij为敏感度指数;Aij为适应能力指数。Vi值越大，说明系统越脆弱。

3 结果与分析

3.1 土地系统暴露度、敏感性、适应力和脆弱性评价

2010、2015和2018年土地系统暴露度较高的区域主要集中于滇中地区的昆明市、曲靖市、玉溪市和楚雄州，其次是大理州。这5个州市是云南省人类活动强度最大的区域，经济发展较快，近年来建设项目增多，大量占用农用地;除工业废水和固体废弃物排放量大导致土地污染外，与农业开发力度也有较大有关，化肥和地膜的大量使用，土地污染较严重，因此暴露度较高。

2010、2015和2018年土地系统敏感性较高的区域主要有滇西北的怒江州和迪庆州;滇西南的保山市和临沧市、滇中地区的昆明市、滇东地区的昭通市和文山州等。云南省土地系统敏感性普遍偏高，这与云南省多山地有关，滇西北地区怒江州和迪庆州高低坡度交错分布，地形较为复杂，坡度是影响区域土地生态环境的负向因子，海拔差异大和坡度过大会导致区域土地脆弱面积变大，抵抗能力越差。滇西南的保山市和临沧市天然湿地面积较小，调节径流、保持水土、防止土壤沙化、净化有毒物质能力较低，土地系统的抵抗能力较弱。滇中地区的昆明市年降水量较低，水土资源组合不匹配，水土协调度处于全省低水平，敏感性指数较高。滇东地区昭通市和文山州土壤侵蚀面积较广，保水保土能力差，水土流失严重，土地系统敏感性指数高。

2010、2015和2018年土地系统适应力较高的区域主要有昆明市、曲靖市、玉溪市等，虽然其暴露度和敏感性均较高，但因该区域经济社會发展水平较高，政府对农林水事务财政投入较多，农业发展机械化水平较高，居民土地保护意识较强，因此适应力较强。

由2010、2015和2018年综合暴露度、敏感性和适应能力得出，土地系统脆弱性较高的区域有保山市、临沧市、西双版纳州、德宏州和怒江州。怒江州作为国家划定的连片特困地区，土地资源受制于生态保护，欠发达地区居民为满足基本生存需要而进行长期过度开垦，导致水土流失问题严重，滑坡、崩塌、泥石流等自然灾害频发，自然环境要素对土地系统的制约凸显，人均GDP、农民人均纯收入远低于全省水平，财政支出额度远高于地方财政支付能力，人为适应性管理弱，从胁迫和压力中恢复过来的能力小，因此怒江州土地系统脆弱性严重。伴随着相邻各国边境开放程度与经济贸易强度的提高，保山市、临沧市、版纳州和德宏州等具有地缘经济优势的边境地区的土地覆被变化剧烈，人类活动和土地利用强度不断增加，对土地系统的扰动更为剧烈，由于抵御外界扰动的能力弱，适应能力较低，因此土地系统脆弱性处于较高水平。

3.2 土地系统脆弱性分级

在自然断点法的基础上，根据国内有关脆弱性评价的相关研究[11-12]，以及云南省土地系统脆弱性表现特征和土地系统脆弱性指数值的范围，将云南省2010、2015、2015年的土地系统脆弱性指数值划分为5个等级：Vi<0.850、0.850≤Vi<2.522、2.522≤Vi<3.475、3.475≤Vi<6.282、Vi≥6.282分别表征系统处于低度脆弱、较低脆弱、中度脆弱、较高脆弱和高度脆弱。

云南省2010、2015和2018年土地系统脆弱性指数分别为3.836 3、3.210 9和3.109 2，土地系统脆弱性整体呈下降趋势，依据云南省土地系统脆弱性分级标准，其由较高脆弱降为中度脆弱。云南省土地系统脆弱性呈现出从滇西部地区向滇中和滇东部地区降低的空间分布特征。西部地区主要由土地系统高度脆弱和较高脆弱组成;中部和东部相对分散，大多由低度脆弱和较低脆弱区域构成。云南省土地系统脆弱性整体呈下降趋势，高度脆弱区域面积不断减少，到2018年已无高度脆弱区，全部转为较高脆弱区。土地系统脆弱性程度较高的区域在云南省形成“环抱型”结构。滇西的中部地区大理州相较于四周土地系统脆弱性较小。与西部地区其他州市相比，大理州经济社会发展较快，建设用地逐年增多，耕地、林地等对生态环境质量起正面作用的土地类型减少，生态环境质量总体下降，土地系统暴露度和敏感性指数较高，但防护林种植面积和造林面积与西部其他州市相比较多，工业固体废弃物处理量较大;用于改善农业生产环境的农林水财政支出较多，农业基础设施和机械化程度较高，耕作条件较好，土地系统适应外部环境扰动的能力越强，因此土地系统脆弱性越低。周边地区州市经济社会发展，土地系统受人类扰动较多，土地系统适应能力弱，系统脆弱性较严重。

4 土地系统脆弱性应对策略研究

4.1 各区域土地系统脆弱性应对策略

根据云南省不同地区的区位优势和人文环境特征，对云南省各区域提出土地系统脆弱性应对策略。

针对滇西北地区，土地系统状态极不稳定，应该重点保护，必须采取强硬的治理措施。严守划定的生态保护红线，增加生态用地布局，确保耕地和林地等各类生态用地数量。加强对土地系统脆弱性地区的保护，提高区域的自然环境抵抗力。严格限制高污染、高能耗、高物耗产业，淘汰污染环境、破坏生态、浪费资源的产业，扶持和引导第三产业发展。

针对滇西南地区，预防土地系统被人类活动肆意破坏，应对不合理的土地利用结构进行科学合理的优化调整，使其土地利用结构保持在合理的比例范围，以降低土地系统脆弱性风险。

针对滇中地区，加大生态恢复、环境保护的力度，才能实现人类社会环境、经济环境与自然环境三者之间的相互协调的可持续发展。加快调整经济产业结构和布局，积极发展现代化农业和第三产业;但必须严格控制建设用地规模，合理利用土地资源，维持土地系统稳定。

针对滇东南区域，探索建设石漠公园、地质公园、生态公园等，把防石治石、生态保护、新技术推广、宣传教育和开发利用集于一体，不断增加滇东南地区的植被整体覆盖程度。石漠化治理难度大、成本高，加大资金投入，建立多渠道、多元化的投融资体系，形成政府主导、市场推进、社会参与、多元投入的长效稳定投融资机制来治理石漠化，提高区域土地系统降低脆弱性的能力。

4.2 云南省土地系统脆弱性应对策略

针对云南省土地系统脆弱性结果分析，综合考虑制约云南省各州市土地系统脆弱性的关键影响因素，为进一步提升云南省土地系统稳定性，促进云南全省土地系统可持续发展和实现社会经济发展的协调可持续，提出以下政策建议。

4.2.1 优化调整土地利用结构，落实国土空间规划。

明确省级国土空间发展的总体定位，确定国土空间开发保护目标。從管理者角度优化土地利用结构，提高土地系统的良性运转。同时差别化制定和实施土地利用优化政策，调整土地利用结构。对不合理的土地利用结构应科学合理地进行优化调整，强化土地空间用途管制。在进行土地利用开发时，必须统筹兼顾，不仅要考虑土地利用带来的经济效益，更要兼顾土地利用产生的生态效益;不仅要考虑土地利用的自身利益，更要兼顾对周边生态环境的影响作用。

4.2.2 加快调整产业布局和结构，转变产业发展模式。

从经济结构入手，优化升级产业结构，改变高能耗、高污染、低效益的传统发展模式，坚持走科技水平高、资源消耗低、环境污染小、经济效益高的新型工业化道路，降低工业“三废”的超负荷排放，加强废物治理能力。避免大量使用农药化肥以及利用被污染的水资源灌溉农田，导致土地面源污染，土壤环境荷载加重，影响土地系统安全。应加大对农药化肥使用的规范力度，提倡施用高效、低残留农药和有机肥，最大程度上的减少农业污染，提升区域土地系统稳定。基于云南省自身各项优势，探索新经济增长方式，实现三大产业融合，发展特色产业和生态农业，形成现代化生态产业体系。

4.2.3 建立土地系统实时监管与维护体系。

加快构建覆盖全省的土地系统实时监管与维护体系，可以充分利用“3S”等先进技术，从时间和空间两个角度掌握云南省的土地系统变化状况。更加快捷高效、科学合理的建立土地系统实时监管系统，形成一个涵盖土地系统动态监测、决策与科技支撑的，具有实时应变能力的“土地系统维护体系”，扩大监管范围，针对重点区域实行实时在线监管。从而对土地系统实时变化的信息进行多方位、多角度分析，为土地利用总体规划的编制、实施与完善提供科学依据。

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