基于PSR模型的徐州市土地生态安全时序评价

戎晓红 马 娜

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140）

20 世纪80 年代后期，人类活动导致生态环境恶化，第一次引起了人们对生态安全问题的思考［1］。近年来，随着城市规模的扩大、经济的发展和人口的增长，土地资源利用面临着包括土地生态安全在内的越来越多的挑战［2］。所谓土地生态安全，是指地球陆地表层岩土部分内由各种有机物和无机物构成的生态系统的结构不受破坏，同时该生态系统为人类提供服务的质量和数量能够持续满足人类生存和发展的需要的状态。笔者运用熵值法，选用PSR 模型［3］，从影响土地生态安全的因素出发，选取徐州市的森林覆盖率、污水处理率等18 个指标，计算2007—2019 年徐州市的土地生态安全综合值，并对其进行整体量化评价与动态研究，从而为徐州市土地资源可持续利用提供建议。

1 研究区域概况

徐州市位于江苏省西北部，土地总面积11 258 km2，占江苏省总面积的11%，地跨东经116°22＇～118°40＇、北纬33°43＇～34°58＇，东西长约210km，南北宽约140 km。徐州市下辖2个县级市、3个县、5个区。截至2019年，徐州市常住人口达到882.56万人，地区生产总值7 151.4亿元，占江苏省地区生产总值的7.18%，城镇化率66.72%，相比2005年上升了23.42%。

2 数据来源与评价

2.1 数据来源

社会经济数据主要来源于《徐州市统计年鉴》（2020年）、历年徐州市国民经济及社会发展统计公报、《江苏省统计年鉴》（2010—2020年）、历年徐州市环境状况统计公报、统计局网站及各大数据库，并进行核查整理，得到研究所需的原始数据。

2.2 指标体系

运用PSR 模型，即压力-状态-响应模型构建评价指标体系，结合徐州市的自然条件、社会经济发展情况，并考虑数据的可获取性和科学性，从压力、状态、响应3 个层次选取了18项具有代表性的指标，涵盖了生态、经济、社会等各个方面。其中，正向指标有13项，负向指标有5项，如表1所示。

表1 徐州市土地生态安全评价指标体系

2.3 指标标准化处理

为消除不同量纲之间的差异性，采用极差标准化对数据进行标准化处理，形成徐州市的原始数据矩阵［4］，公式如下：

式（1）、式（2）中，Yij代表标准化后的值，Xij代表i年第j项指标的实际值，minXj、maxXj分别代表第j项指标的最小值和最大值。

2.4 指标权重的确定

本文采用熵权法来确定各指标的权重值。根据信息论中信息熵的定义，计算一组数据的信息熵：

式（3）、式（4）中，Yij代表标准化后的值，Pij代表第j项指标下第i个被评价的指标比重，Ei代表指标信息熵，如果Pij=0，则PijlnPij=0。

根据信息熵的计算公式，计算出各个指标的信息熵后，通过信息熵计算各指标的权重：

式（5）中，Wi代表第i个指标的熵权，Ei代表指标信息熵。经过相关计算，得到土地生态安全指标的标准化数据及指标权重，如表2所示。

表2 土地生态安全指标标准化数据及指标权重

2.5 徐州市生态安全指数

本研究采用综合指数法对各指标的安全指数进行计算，得出徐州市2009—2019年土地生态安全指数结果：

式（6）中，A表示评价区域的综合评价指数，Wi表示某个具体指标的权重值（见表3），Yij表示历年来各具体指标的标准化值。其中，i=1,2,...,n，j=1,2,...,m。

表3 2009—2019年徐州市土地生态综合指数

3 结果分析

为评价研究区域土地结构的生态安全情况，需对生态安全的评价等级和标准进行界定，以便正确探讨研究区域生态安全的变化趋势。基于相关学者的研究成果和资料，结合研究区域的生态环境特点和已经测定的安全指数［4-5］，将徐州市土地生态安全确定为5 个评价等级。土地生态安全等级越高，则对应的土地生态安全值也越高，具体评价标准和对应的生态安全特征如表4 所示。

表4 2009—2019年徐州市土地生态安全评价等级

3.1 徐州市土地生态安全综合评价

综合表3、表4 分析，徐州市的生态安全指数整体处于较低水平，但2009—2019 年徐州市的生态指数稳步由0.321 2 上升为0.673 3，只在2016 年出现了一定程度的回落。徐州市土地生态结构的安全等级也逐渐由不安全转变为较安全等级，整体呈现向安全方向发展的趋势。

徐州市作为一个重要的资源型城市，长期成为华东地区经济发展的能源供应基地，而且其工业发展在地方城市经济发展中的占比一直较高，区域土地利用生态安全状态一直不佳。随着煤炭等传统资源的逐渐枯竭，生态治理修复成为城市发展的重要课题。特别是近些年来，徐州市大力加强生态文明建设，并逐步推进工业发展转型。从“半城煤灰一城土”到“一城青山半城湖”，徐州市生态环境的改善有目共睹。同时，徐州市人口稠密，重工业在区域经济发展中的比例偏高，土地利用的生态安全水平仍然偏低。因此，生态建设与经济的协调发展成为影响区域土地生态安全利用的重要因素，甚至敏感地引起生态安全指数的回落。

3.2 徐州市土地生态安全各子系统评价

基于联合国环境规划署提出的PSR 模型，该文把目标层的土地生态安全系统划分为压力系统、状态系统、响应系统［6］。根据准则层3个子系统的相互关系，有助于进一步分析和推演徐州市土地生态安全格局演变的原因，如图1所示。

3.2.1 土地生态压力（P）指标。由图1 可知，2009—2019 年，徐州市生态安全压力指标基本呈现比较稳定的波动变化状态。徐州市人口稠密，总人口数量逐年呈稳步上升趋势，人口密度由729人/km2上升为750人/km2，农林牧渔业总产值从2009 年的2 281 034 万元上升到2019年的5 705 004万元，城镇化率从2009年的53.90%上升到2019年的66.72%。这些指标的上升，均导致徐州市生态环境承载压力增加。2009—2019 年，徐州市城镇化失业率呈现下降趋势，但变化较小，对于徐州土地生态压力的影响也较小，而人均耕地面积则体现出小幅波动变化的特征，基本与徐州土地生态安全压力比较稳定的波动变化一致。

图1 准则层压力、状态、响应子系统生态安全评价

3.2.2 土地生态状态（S）指标。由图1 可以看到，徐州市土地生态安全状态指标呈明显上升趋势，其中2009—2014 年快速上升，2014—2019 年则趋势平缓，但仍保持缓慢上升势头。近年来，徐州市经济取得了长足发展，地区生产总值由2009 年的2 412.54 亿元上升至2019 年的7 151.35 亿元；地方财政总收入也由2009 年的318.89亿元上升至2019年的897.14 亿元；尤其是产业结构调整取得了显著成效，第一产业占GDP 比重比较平稳，只有细微下调，第三产业占GDP 比重则由2009 年的37.1%稳步上升至2019 年的50.1%。同时，人均道路拥有面积和建成区的绿化覆盖率也均了一定程度的缓慢上升。

3.2.3 土地生态响应指标。如图1所示，徐州市土地生态安全响应指标整体呈现波动缓慢上升趋势。其中，徐州市的固定资产投资由2009年的1 568.99亿元上升至2019 年的5 699.00 亿元，保持了较强劲的增长势头。污水处理率也从2009 年的81.5%优化至2019 年的96.1%，保持稳步增长，但响应措施的可操作空间显然也越来越小。而对于空气质量，由于会受周边大区域范围的明显影响，很难有效果明显的响应措施，徐州市在2009—2019年的空气质量达标时间体现了较强的波动变化特征。

4 结论与建议

4.1 结论

本文基于“压力-状态-响应”的PSR模型，对2009—2019 年徐州市土地利用的生态安全状况进行了综合评价，得出以下结论。

第一，压力指数、状态指数和响应指数共同决定徐州市土地生态安全评价的综合指数。徐州市土地安全综合指数从 2009 年的 0.321 2 上升至 2019 年的 0.673 3，徐州市土地生态安全水平总体呈上升趋势。

第二，土地生态安全等级从不安全等级逐步过渡到较安全等级，整体呈现向安全等级发展的趋势。生态系统结构也逐渐趋于稳定，说明研究区域的生态安全状况有明显好转。

第三，徐州市生态安全压力指标基本呈现比较稳定的波动变化状态。2009—2019年，徐州市总人口数量、人口密度、农林牧渔业总产值及城镇化率等指标上升是导致该地生态环境承载压力增加的主要原因。

第四，徐州市土地生态安全状态指标呈明显上升趋势，其中2009—2014 年快速上升，2014—2019 年趋势平缓但仍保持缓慢上升势头。2009—2019 年，徐州市状态指标从0.034 4增长至0.302 8。

第五，徐州市土地生态安全响应指数从2009 年的0.070 9 上升至 2019 年的 0.147 7，2013 年有所降低，为0.073 9，但整体呈现波动缓慢上升趋势。

4.2 建议

基于“压力-状态-响应”的PSR 模型，对2009—2019年徐州市土地利用的生态安全状况进行了综合评价。相关计算结果显示，徐州市的生态安全等级从不安全等级过渡到较安全等级，说明研究区域的生态安全状况有明显好转，但生态安全指数仍总体偏低。笔者针对研究结果显示的徐州市土地生态安全的现实状态和问题，提出以下3点对策。

第一，建立健全生态保护红线及保护机制，制订生态保护红线划定方案，确定生态保护红线区域、自然资源使用上限和环境质量安全底线，将生态功能重要区域、生态环境敏感脆弱区域纳入生态保护红线，推进生态保护红线内生态保护与生态修复，制订生态环境准入清单，改善生产生活的生态空间。加强立法维护，为了实时监控环境，建议构建生态保护红线监管平台，实时监控人类干扰活动，开展生态保护红线监测预警与评估考核，全面掌握生态保护红线的动态变化。徐州市的生态安全指数总体偏低，土地利用的生态安全压力仍比较明显。因此，必须加强生态保护宣传，努力维持徐州市的生态平衡，坚持绿色、健康发展的观念。

第二，合理利用徐州市的自然资源和区位优势，科学规划，继续优化调整三大产业结构。徐州市土地利用生态安全状况的积极改善，要求必须发展绿色循环经济，按照“低碳、集聚、循环”的绿色生态发展理念，加快构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的产业结构和生产方式。努力完善农业配套设施，提高农业现代化水平。发展生态农业，通过食物链网络化、农业废弃物资源化，建立良性物质循环体系，促进农业持续稳定发展。继续对重工业的产业格局进行深层次优化升级，全力构建高端装备与智能制造、新能源新材料、集成电路及ICT、现代服务业4 个千亿级，生物技术和新医药、节能环保技术2个五百亿级“4+2”绿色产业体系，推动产业迈向价值链中高端。另外，加大金融、商贸和文化旅游方面的投入，积极推进服务业快速发展。

第三，加大在生态安全环境保护上的资金投入，构建一个以政府为主导、企业协同、多方积极参与、全民自主行动的环境保护综合规划格局。引导市场参与绿色发展，不断释放主体活力，构建政府债券、政府投资基金、政府与社会资本合作（PPP）、开发性金融、绿色信贷等多种融资渠道。坚持“谁开发谁保护、谁受益谁补偿”的原则，探索建立多元化生态补偿机制，切实增强资金保障能力。将生态环境治理与保护列为公共财政支出重点，并逐年加大投入。重点加大对农作物秸秆综合利用、炉窑与燃煤锅炉整治、重点行业污染治理提标改造、大气污染防治基础研究等方面的资金投入力度。