三峡库区土地生态安全监测与评价1、三峡库区土地生态安全评价的意义及内容1. 1三峡库区土地生态安全评价的目的与意义土地是人类生存和发展的重要的物质基础和宝贵的自然资源之一。
健康的土地生态功能是维系寂静安全和社会稳定的决定性因素,同时也关系到国家的政治安全、经济安全、国防安全和人民的生存安全。
现如今,土地资源,人地矛盾日益突出,我国的土地利用强度不断增加,对土地的利用程度已经达到甚至超过区域土地的生态承载能力,导致区域内的生态环境逐渐恶化,生态安全成为一大严峻的挑战。
三峡水利工程作为我国重要的水利工程项目,对我国的生态环境、社会经济乃至政治的影响都极为重要,其建设在防洪、发电、航运等诸多方面都发挥了极大的作用,在世界上也引起了极大的关注。
库区蓄水对三峡库区的生态环境发生了巨大的改变,使其现今的生态系统变得脆弱敏感,并且重庆三峡库区广泛分布的侏罗系砂泥岩互层中的泥岩层、二叠系炭质页岩夹煤层、志留系页岩等,抗腐强度低,易风化,雨水易软化、泥化,不仅水力侵蚀活跃,水土流失严重,而且易引发滑坡、崩塌和泥石流,产生了一系列重大的生态问题。
同时加之人类不合理的生产、生活、土地利用方式将直接威胁水库安全运营的生态脆弱带,所以对三峡库区土地生态安全进行系统详细的评价并提出各生态问题的对策是十分必要的。
1.2.三峡库区土地生态安全评价的主要内容所谓土地生态安全,其确切的含义还没有科学的界定。
一般认为,是指一个国家或地区的生态环境资源状况不受或少受来自于资源和生态环境的制约于威胁的状态。
生态安全包括两个方面:首先是生态系统自身的安全,即生态系统的自身结构没有遭到破坏:其次是生态系统对人类的安全,即生态系统能够满足人类生存和发展需要的功能不受损害。
生态系统所能提供服务的质量和数量是生态安全的一个显性特征。
当一个生态系统所提供服务的质量和数量出现异常时,表明该生态系统处于“不安全”状态。
对于土地资源生态安全而言,它研究区域乃至周边地区人们可持续发展促进经济、社会和自然生态的协调统一的目,是由土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三方面组成的安全复合体系。
如果考虑到社会和经济对上述自然系统安全的影响,显然土地经济生态安全和社会生态安全构成了土地生态安全的动力和出发点,而土地自然生态安全构成了土地生态安全的基石和核心。
因此对三峡库区土地生态安全评价,要分别从土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三个方面考虑,选取各自不同的评价影响因素,共同构成土地生态安全评价体系。
在此基础上利用2009年和2010年三峡库区土地总面积、土地利用现状、人口、GDP等数据分别进行计算得出两个时期评价结果,分析结果为研究区的土地生态安全状况进行分等定级;对比三峡库区09年和10年的生态安全转变趋势,并对三峡库区土地的可持续利用提出意见及建议2研究区选择重庆三峡库区东北部地区山势地势高耸,地层岩性以古生代、中生代碳酸岩类地层为主,地表、地下喀斯特地貌发育,不仅地表缺水,而且土层瘠薄,生态环境十分破碎,一旦植被遭到破坏或因过度垦殖,土层剥蚀,生态环境将遭到彻底破坏直至无法利用。
所以对于重庆三峡库区的生态问题而言,东北区的土地生态安全的研究在重要性和典型性方面都具有代表性。
本文选择了巫山县、奉节县、云阳县、万州区和忠县作为示范研究点,该五个区县都属于渝东北区的重要区县,并地处三峡库区的腹心地带,地质地貌等具有三峡库区的特殊性、典型性,对上述五个区县的土地生态安全进行监测与评价,可以由此分析出整个三峡库区的土地生态安全情况。
3 土地生态安全评价3.1.建立评价体系土地生态安全评价体系的构建是一项探索性很强的工作,迄今还没有一个明确、统一的标准,也是进行土地生态评价研究的关键。
本研究涉及自然、经济、社会三个方面的因素,选择评价因子根据科学性、可操作性、系统性和可比性的原则,同时参考区域土地生态安全的国内相关研究成果,并结合万州区、忠县、云阳县、巫溪县和奉节县的土地利用现状和特征,从土地资源的安全角度出发,按照土地生态安全的自然因素、经济因素和社会因素三个方面,综合归纳确定了15个因素作为评价因子,建立了土地资源生态安全评价指标体系如表5-1所示。
表5-1 土地生态安全评价指标体系目标层准则层指标层安全趋向土地生态安全系统(A) 土地资源经济生态安全系统(B1)人均GDP(C1)∥万元/人+粮食单产(C2)∥万元/hm2+林业单产(C3)∥万元/hm2+牧业单产(C4)∥万元/hm2+经济密度(C5)∥万元/hm2+化肥施用量(C6)∥kg/hm2-农药使用量(C7)∥kg/hm2- 土地资源自然生态安全系统(B2)﹥25°的耕地面积比重(C8)∥% -林地面积比重(C9)∥% +草地面积比重(C10)∥% +耕地面积比重(C11)∥% + 土地资源社会生态安全系统(B3)人均耕地面积(C12)∥hm2/人+人口自然增长率(C13)∥% -城镇化率(C14)∥% +人口密度(C15)∥人/hm2-根据各个评价指标对土地生态安全的影响,可分为正安全趋向指标和负安全趋向指标。
(如表5-1所示)正安全趋向指标:耕地面积比重、林地面积比重、草地面积比重、人均耕地面积的值越大,表明土地资源的生态安全状况越好;人均GDP、经济密度(单位土地面积的国内生产总值)、粮食单产、林业单产、牧业单产、城镇化率的值越大,表明维护和改善土地资源生态安全的能力越强。
负安全趋向指标:>25°的耕地面积比重可以衡量地区耕地资源的质量,其值越大,该地区耕地的质量越差,土地资源的生态安全状况越差;化肥施用量、农药施用量、人口增长率、人口密度的值越大,表明对土地的压力越大,土地资源的生态安全状况越差。
3.2.评价指标无量纲化处理为了消除量纲对评价结果的影响,本文采用极值法对各个指标层数据进行标准化处理。
在一般情况下,用极值法进行数据上的无量纲化处理的方法如下。
○1当评价指标为正安全趋向指标时,指标的标准化处理公式为:m inm ax m in x x x x d i i --= ○2当评价指标为负安全趋向指标时,指标的标准化处理公式为:minmax max x x x x d i i --= 式中:id ——标准化后某评价因素指标的值; i x ——标准化处理前某因素指标的值;m in x ——标准化处理前因素指标的最小值;mac x ——标准化处理前因素指标的最大值。
结合上述极值法公式,对原始数据(表5-2)进行标准化处理。
层次分析法是一种将定性与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法。
该法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素, 对两两指标之间的重要程度作出比较判断,建立判断矩阵, 通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量, 就可得出不同方案重要性程度的权重, 为最佳方案的选择提供依据。
随着三峡库区蓄水的完成, 库区安全和环境问题成为重庆市各级政府和公众所关注的问题,对库区安全和环境风险的评价已成为库区研究的一个重要方面。
鉴于三峡库区生态安全评价指标较多, 直接确定每个指标对区域土地生态安全影响的大小比较困难。
采用层次分析法进行两两比较、判断, 在汇总了专家评价结果的基础上, 按层次分析法原理, 采用方根法, 计算出各指标的权重, 并针对实际情况做了部分调整, 计算结果具有令人满意的一致性。
3.3.评价模型确定三峡库区土地生态单指标安全值数学模型确定为:=i S i i W P ∙式中:i S ——土地生态指标安全值;i P ——土地生态安全指数;i W ——指标权重。
虽然单项指标安全值可以从不同的方面反映三峡库区土地生态安全的现状, 但是要更全面地反映库区土地生态安全现状, 还需对指标进行综合计算, 土地生态安全指标综合值数学模型为:∑∙=ii W 1i )P (T式中:T ——土地生态综合安全值;n ——指标项数;i P ——各指标安全指数;i W ——各指标权重。
3.4.评价结果根据以上建立的土地生态安全评价模型,可以计算出三峡库区各个生态安全评价指标安全值及综合安全值见表5-3和图5-1。
根据计算所得的综合安全值,将综合安全值取值范围确定为0—1之间,综合安全值越大,土地生态安全状况就越好,反之,则越差,并采用非等间距法将其分为5个安全档次进行描述。
其中土地生态系统服务功能几近崩溃,生态过程很难逆转,生态环境受到严重破坏,生态系统结构残缺不全,功能丧失,生态恢复与重建很困难,生态环境问题很大并经常演变成生态灾害为恶劣级;土地生态系统服务功能严重退化, 土地生态环境受到较大破坏,结构恶化较大,功能不全,受外界干扰后恢复困难,盐碱化程度高,治理困难,一般为低产田,生态问题较大, 生态灾害较多为风险级;土地生态系统服务功能已有退化,土地生态环境受到一定破坏,生态系统结构有变化,但尚可维持基本功能,受干扰后易恶化,生态问题显著,生态灾害时有发生为敏感级;土地生态系统服务功能较为完善,土地生态环境较少受到破坏,生态系统结构尚完整,功能尚好,受干扰后一般可恢复,生态问题不显著,生态灾害不大为良好级;土地生态系统服务功能基本完善,土地生态环境基本未受到干扰破坏,土地生态系统结构完整,功能性强,土壤肥沃,无农业污染,植被覆盖率高,无沙化、碱化现象,生态问题不显著为安全级。
具体分级情况如表5-4所示。
表5-4 土地生态安全标准综合评判安全值区间等级表征状态系统特征≤0.4 一级恶劣级土地生态系统服务功能几近崩溃,生态过程很难逆转,生态环境受到严重破坏,生态系统结构残缺不全,功能丧失,生态恢复与重建很困难,生态环境问题很大并经常演变成生态灾害0.4-0.6 二级风险级土地生态系统服务功能严重退化, 土地生态环境受到较大破坏,结构恶化较大,功能不全,受外界干扰后恢复困难,盐碱化程度高,治理困难,一般为低产田,生态问题较大, 生态灾害较多0.6-0.7 三级敏感级土地生态系统服务功能已有退化,土地生态环境受到一定破坏,生态系统结构有变化,但尚可维持基本功能,受干扰后易恶化,生态问题显著,生态灾害时有发生0.7-0.9 四级较好级土地生态系统服务功能较为完善,土地生态环境较少受到破坏,生态系统结构尚完整,功能尚好,受干扰后一般可恢复,生态问题不显著,生态灾害不大>0.9 五级安全级土地生态系统服务功能基本完善,土地生态环境基本未受到干扰破坏,土地生态系统结构完整,功能性强,土壤肥沃,无农业污染,植被覆盖率高,无沙化、碱化现象,生态问题不显著4库区土地生态可持续发展的意见及建议库区在2009年到2010年间,土地生态安全状况不断恶化。
针对以上分析所揭示的影响因素,可以从以下方面加强土地生态建设,以确保三峡库区土地生态安全:(1) 控制库区人口数量, 提高人口素质。