绵阳市安州区土地利用生态安全格局评价
邵周玲1.2，董廷旭1※， 严 霜1
( 1.绵阳师范学院资源环境工程学院，四川绵阳 621006；2.西南大学地理科学学院，重庆北碚 400715)
摘 要 ：土地利用生态安全已经成为土地科学、地理学与生态学研究热点之一，通过土地利用变化规律可以揭示生态安全问题.本文从绵阳市安州区土地利用现状、土地利用数量、土地利用程度和土地利用格局变化这四个方面进行探究，综合得出了近年来安州区土地利用变化情况.基于PSR模型对安州区土地利用进行分析，计算得到安州区近年来生态安全指数值，揭示2012-2016年安州区生态安全变化趋势.结论表明：2012年到2016年生态安全指数从0.431 4上升到了0.651 6，上升率为51%，年均上升率为12.8%，安州区生态安全呈现出变好的趋势.
关键词 ：生态安全；土地利用；PSR模型；安州区
0 引言
土地是人类赖以生存的空间，人类社会的发展离不开对土地的利用和改造，可以说人与土地的这种关系是整个人类社会发展史中最基本的生产关系[1].人类为了自身生产生活的需要，在一定自然和社会经济的基础上进行长期的或者周期性的开发利用，从而形成不同的土地利用类型.安州区是2016年撤销安县新设立的一个区，并且自2008年汶川地震以来土地利用经历了系列变化，对安州区土地利用生态安全格局评价具有很强的现实意义.
近年来，环境变化与土地利用，可持续发展和生态安全评价研究不断深入，相关的模型构建、评价方法以及评价尺度等成为研究热点.生态安全是人类生产生活及适应环境能力不受威胁的状态.土地生态安全评价是土地生态安全格局构建的基础，土地生态安全评价研究主要体现在评价指标体系和评价方法研究.目前国内外还没有形成统一的土地生态安全评价指标体系，其研究尚属于起步阶段.联合国经济开发署提出的PSR框架模型(压力-状态-响应构建模型)从土地生态环境压力、土地生态环境状态和土地生态环境响应三方面进行指标筛选构建土地生态安全评价指标体系.张博[2]基于生态足迹的方法对浙江义乌的土地利用生态安全进行评估.目前的土地利用生态安全评价方法处于发展阶段，主要评价方法有综合指数评价法和土地承载力分析法，现阶段兴起的生态足迹法从新的角度研究人与资源环境的关系，也是一个研究热点[3-6].
近年来，环境经历了巨大变化，包括水资源污染、森林砍伐、土壤沙化盐碱化、大气污染等问题，给人们日常生产生活带来了巨大影响.通过对区域的生态环境研究，揭示了地区环境变化的影响机制，对于环境监测和恢复的政策制定提供了理论和决策支撑.本文通过借鉴国内外土地利用与生态安全评价的研究进展、理论和方法，搜集第二次全国土地调查成果及土地利用变更成果，得到安州区2012—2016年土地利用类型情况.通过建立PSR模型建立生态安全评价指标体系，选取各准则层下相应的评价指标并将其标准化，通过变异系数法确定各指标权重，最终对2012年到2016年安州区土地生态安全进行综合评价.
梅贻琦当校长时曾规定,清华教授的收入是三百至四百,最高的可达五百元，但梅贻琦自己却只拿三百元。他不是没资格,也不是家境富裕，而是为了要服众。其实那时他的经济负担很重,既要赡养父母,还要资助三个弟弟上学,以至个人的婚姻直拖到30岁时才与韩咏华女士成婚。他是1909年清华首批庚子赔款留美高才生,曾两度赴美,先后获得美国东部吴士托工业学院工学学士学位和芝加哥大学机械工程学硕士学位。谁都知道,那时清华教授队伍中人才济济,相互之间并不买账,但唯独对梅校长,他们却是例外。
1 研究区概况
安州区隶属四川省绵阳市，位于北纬31°23′～31°47′，东经104°05′～104°38′之间，北连北川羌族自治县，西北紧邻阿坝藏族羌族自治州，西南和南部与德阳市接壤，东部紧靠绵阳市游仙区，辖黄土镇、高川乡和花荄镇等18个乡镇，幅员面积1189km2.根据地表形态和地貌成因，安州区地貌可分为平原、丘陵、低山三种类型.
图1 安州区行政区划图
Fig.1 Anzhou district administrative map
2 数据来源和研究方法
2.1 数据来源
2.2.1 土地利用变化模型 在经济发展和自然变迁两方面的影响下，安州区自2012年到2016年土地利用类型发生了系列变化，这种变化主要体现在土地利用数量、土地利用程度和土地利用格局这三个方面[7-8].土地利用格局采用近年来重要的景观格局研究方法，本文选取了多样性和优势度，通过对土地利用/覆盖(LUCC)[9-10]的研究，揭示土地利用格局情况(表2).
表1 数据来源及内容
Tab .1 Data sources and contents
2.2 研究方法
本文主要参考数据为安州区2012—2016年发布的统计数据及相关年份统计局、国土局和政务网发布的数据，生态安全评价指标体系因子数据主要来自《安县年鉴》，土地利用数据来源于安州区国土资源局，具体详细信息见表1.
三年前某天，尹爱群陪着省财政厅的客人在红堪K T V歌厅唱歌。尹爱民给客人们都安排了漂亮小姐作陪，自己却没有找。不光是他长得高大帅气目光高傲，他觉得愧对妻子，何况妻子的美丽是这些小姐不可比拟的。可是扬扬却是个例外，那天一见到她，尹爱群就眼睛一亮，仿佛隔世的情缘，今生相遇。扬扬不是小姐，也不是歌手，只是个服务员。谈不上漂亮，却是十分文静，皮肤嫩白，身材颀长，谈吐优雅，正是他喜欢的类型。其实，差不多每个已婚男人心中，都会有一个埋藏在心中的异性偶像。
表2 土地利用变化模型函数式
Tab .2 Functions of land use change model
2.2.2 PSR模型 PSR模型[11]是联合国经济合作开发署提出的评价模型，是生态环境质量评价中一种常用的评价方法.本文主要从目标层、项目层和指标层三个层面选取了13个评价指标，采用变异系数法[12-13]确定各个构成要素内部指标权重，最后计算生态安全综合值(ESI ).变异系数和各指标权重计算方法如下所示：
(1)
(2)
根据安州区国土资源局提供的数据显示，2016年安州区土地总面积为1 181.68 km2，其中包括耕地、园地、草地、林地、城镇及工矿用地、交通运输用地、水域和其他用地.其中安州区耕地面积为378.24 km2，林地为503.05 km2，耕地和林地占安州区总面积的73.56%.园地为70.91 km2，占安州区土地总面积6%，草地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、水域及水利设施用地和其他用地共229.48 km2，占土地总面积的19.42%.从数据表3来看，安州区耕地、林地所占比重最大，符合当地经济发展现状，表明安州区土地利用率较高，耕地后备资源相对不足.
(3)
由于选取的指标量纲不统一，无法比较.本文采用极差标准化方法将指标进标准化处理，处理结果见表8.正向指标指对生态安全产生积极作用，负向指标对生态安全不利.对其进行标准化方法分别为：
3 土地利用变化分析
3.1 土地利用现状
C i 是第i各指标的变异系数，σ i 是第i指标的标准差，
是第i指标的平均数.
3.2.1 土地利用数量变化 根据表2计算得出安州区单一土地利用动态度和综合土地利用动态度(见表4)，从表4中可以看出2012年到2016年，安州区耕地面积增加了3.55 km2，其他土地面积减少最多，减少了4.33 km2.总体来说安州区2012—2016年用地呈现“三增四减”的规律.
表3 安州区2016年土地利用数据
Tab .3 Land use data for the Anzhou District in 2016
3.2 土地利用变化
对于高压旋喷桩，它主要是利用钻机进行钻孔，当孔深达到设计要求时，由台车将装设喷嘴的管段下放至设计确定的标高，再利用高压设备开始喷浆，借助高压射流对土体进行切割，以此使土体结构发生破坏，将土体和浆液混合到一起，伴随管段不断旋转与提升，形成完整的桩体，在浆液凝固以后，形成强度足够且相互咬合的整体，从而起到加固和止水的重要作用[1]。
对不同添加量FeCrBSi的烧结试样进行相关力学性能及盐雾试验测试，其中耐腐蚀性测试条件为温度35 ℃下5%的NaCl中性盐雾，测试结果列于表3．
表4 安州区2012-2016年土地动态变化
Tab .4 Land dynamic Change in Anzhou District 2012-2016
3.2.2 土地利用程度变化 庄大方等[14]提出的土地利用程度分级指数，通过分析土地利用在经济因素的影响下的状态，划分上下限范围，再通过分级，得到理想状态下不同的土地类型的综合利用程度,将其分为四级并赋予分级指数(见表5).
表5 土地利用分级指数
Tab .5 Land use grading index
通过表2中的函数式计算得到土地利用综合程度指数(见图2).根据折线图我们可以看出自2012年到2016年，安州区土地利用综合程度不断提高.2012和2013年都为255.50，2014年和2015年土地利用综合指数为256.26，2013年到2014年期间提高幅度最大，到了2016年，达到了256.34.通过表2中的函数式计算得出安州区土地利用程度变化量为0.838 7，土地利用程度变化率为0.003 3.
图2 土地利用综合程度指数
Fig.2 Index of comprehensive land use level
3.2.3 土地利用格局变化 根据景观指数计算函数式(表2)，计算得到安州区2012年到2016年的景观多样性指数和景观优势度(表6).景观多样性和景观优势度呈反相关，2012年和2013年景观多样性和优势度指数均分别为1.467和-1.102，这主要是由于2012年和2013年土地利用未发生明显变化；2014年和2015年景观多样性和优势度指数均分别为1.459和-1.095，相对于2012年和2014年景观多样性指数有所下降；2016年又有轻微上升.而景观优势度指数与多样性指数变化趋势相反.土地利用变化从景观格局变化来看，处于微小波动变化，变化较小不足以反映实质内容，故不做探究.
表6 安州区2012-2016年景观格局指数
Tab .6 2012-2016 Landscape Pattern Index of Anzhou District
4 土地利用生态安全分析
4.1 指标选取及权重确定
根据具体的问题和目的，选取最合适的指标.该文通过分析以上指标来构建安州区生态安全评价框架.本文从通过构建压力-状态-响应模型建立生态安全评价指标体系，选取各准则层下相应的评价指标，考虑自然因素和社会因素，通过综合分析建立评价指标体系.确定评价因素在生态安全评价中的重要性方法有很多种，如数理统计法，变异系数法，专家调查权重法.本文主要采用客观赋值的变异系数法确定评价因素的权重，通过公式(1)(2)计算得到权重值(见表7).由于评价指标的量纲不同，不能直接进行比较，通过各项指标的变异系数衡量指标取值的差异程度，从而消除了各项指标量纲不同的影响.
4.2 指标量化及标准化
其中W i 为各指标权重值；D i 为各生态安全评价指标标准化值；n 为指标总个数.
Di=(Xi-X min)/(Xmax-X min)
(4)
Di=(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)
(5)
其中Di和Xi分别表示第i指标的标准值和实测值，Xmax为实测最大值，Xmin为实测最小值.
表7 安州区生态安全评价指标体系及权重
Tab .7 Evaluation index system and weight of ecological safety in Anzhou Distric 2012
表8 安州区2012-2016生态安全评价指标标准化
Tab .8 Standardization of ecological safety evaluation index in Anzhou District 2012-2016
4.3 生态安全综合指数计算
本文通过计算ESI 测算安州区生态安全等级(见公式3).ESI 的取值在0～1之间，值越大，表明生态安全程度越高.本文采用等距法将其划分为5个等级(见表9).通过计算得到2012—2016年安州区生态安全指数以及等级划分(见表10)，生态安全综合指数折线图(见图3).
除了高能效之外，还实现了流动阻力的最小化，流量调节的简化，以及高水平的可维护性。随着Action Tesa新工厂的启动和运行，印度的下一个MDF工厂正在进行规划。
自2012年到2014年，生态安全综合指数从0.431 4下降到0.335 5，下降率为22%，年均下降率为11%；2014年到2016年，生态安全综合指数呈上升态势，生态安全有变好的趋势，上升率达到了94%，年均上升率为57%；总体来看，2012到2016年生态安全指数从0.431 4上升到了0.651 6，上升率为51%.
从3个项目层指标来看，压力、状态和响应指数都呈现了上升与下降相间的趋势，导致生态安全等级并不是直线上升而是反映出曲折上升的态势.其中，推动安州区生态安全近年来得到改善的重要原因在于状态指数和响应指数的提高，比如经济密度，第三产业比重以及农业机械化程度的提高，这反映了安州区在注重经济发展的同时，也加大了对环境治理的力度.
1.3.3 患儿治疗依从性评价 由于哮喘患儿是特殊群体，其对于治疗的依从性是针对于家属，临床药师对实验组患儿家属在1年时间内，每个月评估其治疗的依从性，以能够稳定持续用药为较好，以分值5分表示；以虽未能持续稳定进行药物治疗，但对于疾病控制仍存在相应的重视及治疗为一般，以分值3-4分表示；对于用药治疗频率较低，完全不能按照疗程进行治疗为较差，以分值1-2分表示。
表9 生态安全指数等级划分
Tab .9 Classification of ecological safety index
表10 安州区生态安全变化综合评价
Tab .10 Comprehensive evaluation of ecological security change in Anzhou District
图3 安州区2012-2016年生态安全综合指数趋势
Fig.3 2012-2016 Comprehensive index trend of ecological safety in Anzhou District
5 结论
(1)安州区土地利用变化从数量上变化不大，单一土地利用动态度变化从-1.824%～0.215%，变化幅度为2.039%，综合土地利用动态度为0.39%；土地利用程度的变化量和变化率分别为0.838 7和0.003 3，虽然都比较小但处于不断上升的状态，说明用地性质改变不大，生态相对安全.
泡沫铝作为优异的吸能缓冲材料，在航空航天、船舶、汽车等领域都有着广泛的应用。近年来，采用材料试验机和分离式Hopkinson杆(SHPB)技术[1]等实验测试手段，已经对泡沫材料的准静态和动态力学性能开展了大量的研究，但关于泡沫铝的动态率敏感性问题还存在着广泛的争议。
(2)近五年安州区生态安全等级从预警走向了较安全，整体而言生态有变好的趋势.2012到2016年生态安全指数从0.431 4上升到了0.651 6，上升率为51%，年均上升率为12.8%.
(3)生态变好主要受状态层和压力层影响，其中经济密度，第三产业比重以及农业机械化程度对于生态安全贡献最大，尤其是以引进高新技术产业为代表的产业结构调整和农业机械化促进了生态安全的发展.加强土地利用生态安全体系建设和维护,对于推进生态文明建设，完善国家安全制度，提升国家安全能力意义重大.
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Evaluation of Ecological Security Pattern of Land Use in Anzhou District of Mianyang City
SHAO Zhouling 1.2,DONG Tingxu 1*,YAN Shuang 1
(1.School of Resources and Environment Engineering, Mianyang Teachers' college, Mianyang, Sichuan 621006 2. School of Geographical Sciences, Southwest University, Beibei, Chongqing 400715)
Abstract ：Ecological security of land use has become one of the hotspots of land science, geography and ecology. This paper explores the current situation of land use in Anzhou district, land use quantity, land use degree and land use pattern change from four aspects, and comprehensively obtains the change of land use in Anzhou district in recent years. Based on the PSR model, the land use of Anzhou district was analyzed, and the ecological security index value of Anzhou district in recent years was calculated to reveal the trend of ecological security change in Anzhou district from 2012 to 2016. Conclusion: from 2012 to 2016, the ecological security index rose from 0.4314 to 0.6516, with an increase rate of 51% and an average annual increase rate of 12.8%. The ecological security of Anzhou district showed a good trend.
Keywords ：ecological safety, land use, PSR Model, Anzhou district
中图分类号 ：X826;F301
文献标志码： A
文章编号： 1672- 612X(2019)02- 0103- 08
DOI: 10.16276/j.cnki.cn51-1670/g.2019.02.019
收稿日期： 2018-10-19
基金项目： 生态安全与保护四川省重点实验室开放项目(ESP1707).
第一作者简介： 邵周玲(1995-)，女，四川大竹人，硕士研究生，研究方向：遥感与地理信息系统应用.
*通信作者简介： 董廷旭(1965-)，男，四川苍溪人，教授，硕士生导师，研究方向：土地利用与区域生态安全、3S技术集成应用、地灾防治与生态修复.
(责任编辑 ：陈桂芳 )
标签：生态安全论文; 土地利用论文; PSR模型论文; 安州区论文; 绵阳师范学院资源环境工程学院论文; 西南大学地理科学学院论文;