基于PSR模型的农牧交错区土地生态安全评价——以呼和浩特市为例

耿金燕

（贵州省黔西南州不动产登记事务中心 贵州兴义 562400）

我国农牧交错区面积广大，长期垦种农作和超载放牧，使其面临的土地利用问题比一般地区更加严峻，是显著的生态脆弱区[1]。在生态文明建设理念下，为保护脆弱的土地生态环境，合理利用有限而宝贵的土地资源，亟须对其土地生态安全开展评价。目前，虽已有学者对呼和浩特市土地生态安全评价进行研究[2-3]，但其研究未涉及下辖县（旗）土地生态安全的分析，在具体结果应用方面分析还不完整。呼和浩特市下辖各县（旗）由于资源禀赋和土地利用程度存在差异，面临着不同的生态问题，对各县（旗）的土地生态安全还需进一步研究，希冀评价结果能为促进呼和浩特市及各县（旗）土地资源功能维持，保障社会经济与农业可持续发展以及制定调控措施提供科学依据。

1 研究区概况

呼和浩特市地处中国北部边疆，欧亚大陆内部，是我国北方沿边地区重要的中心城市，隶属内蒙古自治区，是我国北方典型的农牧交错地区。其地理坐标为110°46′～112°10′E，40°51′～41°8′N，年平均降水量在335.2 mm～534.6 mm之间。呼和浩特市下辖土默特左旗、武川县、和林格尔县、清水河县、托克托县5个县。呼和浩特市及下辖各县的生态环境较为脆弱，在生产经营上也具有农牧过渡性，经济基础薄弱，农牧生产条件滞后，生态环境恶劣，土地利用方式和程度发生深刻变化，存在土地退化、荒漠化等环境问题。

2 数据来源

研究的相关数据主要来自2008年—2017年的《内蒙古统计年鉴》《呼和浩特统计年鉴》《呼和浩特市国民经济与社会发展统计公报》，以及呼和浩特市政府报告、官方网站公布的数据。

3 研究方法

“压力-状态-响应”（PSR）模型因其较好地反映了生态系统中各个因子之间的关系而被广泛认可和使用[4]。压力指标是指造成土地退化和生态系统功能受损的因素；状态指标是指自然资源和环境所处的现状；响应指标是指人类在压力和状态下，所采取的促进生态系统改善和恢复的措施。

3.1 评价指标体系构建

结合呼和浩特市生态安全特点，参考其他学者的研究[5-6]，选取24个指标，构建呼和浩特市土地生态安全评价指标体系（见表1）。正向指标表示该指标有利于土地生态安全状况的维护和改善，负向指标表示该指标对土地生态安全状况有威胁作用。

3.2 土地生态安全计算

3.2.1 评价矩阵构建

构建样本矩阵Q：

式中，Qij表示第i年的第j项指标的实际值。

3.2.2 指标标准化

采用极差法得到矩阵P：

正向指标：

负向指标：

式中：Pij表示各指标标准化后的值，Pij∈（0，1）；Qijmax、Qijmin分别表示第j项指标的最大值和最小值。

3.2.3 指标权重确定

为了使评价结果能够更加准确地反映呼和浩特市土地生态安全状况，本研究选用层次分析法和熵权法各取权重0.5，加权综合确定各指标权重。一方面反映专家经验，另一方面充分挖掘各指标原始数据信息。

（1）层次分析法

层次分析法[7]是利用定性与定量相结合的方式，系统化、层次化地解决多目标决策问题的一种方法。

（2）熵权法

熵权法[8]是计算综合指标的数学方法，通过综合各种指标提供的信息量而较为客观准确地得到各指标权重值。

k=1/lnm，当Dij=0时，令lnDij=0，

式中：Dij表示比重，bj表示第j项指标的熵值，Wj表示第j项指标的权重，m表示研究期，j表示指标个数。

采用层次分析法和熵权法确定综合权重，详见表1。

表1 土地生态安全评价指标及权重

3.2.4 土地生态安全指数确定

式中：X表示土地生态安全综合指数，Wj表示第j项指标的权重，Pij表示第i年的第j项指标的标准化值。

3.3 评价划分标准

参考其他学者的研究[9-10]，依据呼和浩特市生态安全状况，将土地生态安全评价标准划为5个等级，如表2所示。

表2 呼和浩特市土地生态安全等级划分

续表2 呼和浩特市土地生态安全等级划分

4 结果与分析

4.1 呼和浩特市生态安全评价

4.1.1 综合安全值分析

表3为呼和浩特市土地生态安全值计算结果，可以看出2016年土地生态综合安全值最高，为0.598 9。2007年—2013年，综合安全值呈现平稳增长趋势，2014年相比2013年略有下降，2014年—2016年保持平稳增长状态。

表3 呼和浩特市土地生态安全值

4.1.2 压力安全值分析

土地压力安全值呈下降趋势，从2007年的0.349下降至2016年的0.133 9，下降了0.215 1。在此期间，2014年的压力安全值最低，为0.074 9。2014年，呼和浩特市化肥施用量比2013年增长3.11%，增长率最大；2014年年底牲畜量为261.2万头，为2007年—2016年间的最大值。2014年以后，压力安全值呈小幅回升趋势。相比2007年，2016年呼和浩特市的农药使用量从276万t上升至458万t，增长65.94%，化肥施用量、废水排放量分别增长47.34%、79.66%。

4.1.3 状态安全值分析

2007年—2016年间土地状态安全值整体呈上升趋势，其中，仅2010年的状态安全值相比2009年略有下降，下降幅度为7.51%。单位固定资产投资从2007年的254万元/km2增加至2016年的643万元/km2，增长153%。此外，相比2007年，2016年的人均GDP、牧区家庭人均纯收入指标值分别增长145%和137%。

4.1.4 响应安全值分析

2007年—2016年间土地响应安全值整体呈上升趋势，上升了0.254 9。有效灌溉面积从1 899.6 km2增加至2 032 km2，增长率为6.97%。城市建成区造林面积增加，从2007年的600 km2增加至2016年的616 km2，森林覆盖率提高。2016年的城市污水日处理能力是2007年的2.8倍。

近年来，呼和浩特市腾出大量耕地用于退耕还林还草，开展植树造林和生态建设，保障了退耕还林政策的有效落实，使生态环境得到了修复，土地生态安全状况在一定程度上有所改善。然而，由于人口的不断增长，以及化肥施用量、农药排放量、废水排放量的增加等压力因素，使得呼和浩特市的土地生态安全仍面临较大挑战。

4.2 各县（旗）生态安全评价

如图1所示，总体来看，2007年—2016年间，清水河县的综合安全值变化最大，土地生态压力安全值下降，状态安全值和响应安全值上升。土默特左旗的综合安全值变化幅度居中，压力安全值下降，状态安全值和响应安全值上升，土地生态抗外界干扰的能力增加。可以看出，随着社会经济的发展，人们的收入增加了，农业技术投入加大，状态安全值增大。随着社会投资不断增加，人均耕地面积增加，土地的供养压力减小。

图1 各县土地生态安全值变化趋势

清水河县的综合安全值变化最大，上升了0.231 7，土地生态压力安全值下降了0.084 8，状态安全值和响应安全值分别上升0.156 8和0.159 7。该县的人口密度从49.63人/km2上升至64.57人/km2，化肥施用量从0.21 t/hm2上升至0.27 t/hm2，压力安全值呈下降趋势；单位固定资产投资从43万元/km2增加到82万元/km2，农牧区家庭人均收入从3 080元增加至6 331元。

武川县的综合安全值变化较大，上升了0.205 8，压力安全值下降了0.063 3，状态安全值和响应安全值呈上升趋势，分别上升了0.127 9和0.141 2。土地生态安全等级从风险级变为敏感级，等级有所上升。农业机械化水平从0.012 kW/km2提高到0.29 kW/km2，人均粮食产量由452 kg/人上升至461 kg/人，粮食单产从0.05 t/km2上升至0.22 t/km2。农业耕作效率的提高，减轻了土地的供养压力。

土默特左旗的综合安全值变化幅度居中，上升了0.202 1，压力安全值下降了0.103 8，状态安全值和响应安全值分别上升了0.200 6和0.105 2。单位固定资产投资从157万元/km2增加至297万元/km2，粮食单产、人均粮食产量等指标值均增加，土地的利用和产出效率提高。2016年的牧区家庭人均收入、人均GDP等指标值呈显著增长，相比2007年，分别增长95.2%、149.54%。

托克托县的综合安全值变化较小，上升了0.195 9，压力安全值下降了0.103 8，状态安全值和响应安全值分别上升了0.194 8和0.105 0。2016年人均GDP相比2007年增长了71.56%。

和林格尔县的综合安全值变化最小，上升了0.194 9。压力安全值整体呈下降趋势，下降了0.171 8；状态安全值和响应安全值呈上升趋势，分别上升了0.262 5和0.104 1。压力、状态、响应安全值对综合安全值的贡献比例为32∶48∶20。人口密度从57.92人/km2上升至58.64人/km2，单位固定资产投资从194万元/km2增加至390万元/km2。

随着城镇化进程的加快，人口密度增加，各县（旗）在引进投资，促进产业发展的同时，也给土地生态安全带来威胁。同时，由于缺乏相应的技术投入和科学管理，使得化肥农药污染、废水污染、空气污染等问题加剧，且未能得到根本解决，导致压力安全值在10年间虽偶有上升，但整体仍呈现下降趋势。

5 结论与讨论

5.1 结论

通过分析呼和浩特市及其各县（旗）土地生态安全等级变化，得出以下结论：

（1）2007年—2016年，呼和浩特市压力安全值呈下降趋势，状态安全值和响应安全值呈上升趋势。

（2）从各县（旗）来看，5个县（旗）土地生态安全级别大都处于敏感级。

（3）呼和浩特市处于我国西北干旱农牧交错区，夏季炎热少雨，自然环境较为脆弱，仍有土地沙化、荒漠化风险，给土地生态环境带来较大压力。但各地加大了污水治理力度和组织开展大规模的植树造林活动，城市污水处理能力也日渐提高。

5.2 建议

（1）综合开发利用资源，加大农业技术投入，提高规模化养殖水平，调整优化畜禽养殖区域布局。

（2）坚持污染治理从源头控制，提高工业污染排放达标率，引导资源消耗量大的企业进行污染处理，并集中处置农业污染。

（3）坚持生态优先，各县（旗）结合区域特色，挖掘本地的资源优势，因地制宜调整产业结构和生产格局。