河南省农用地生态安全评价探讨

第15卷第1期中国生态农业学报Vol.15 No.12007年1月Chinese Journal of Eco- AgricultureJan.，2007河南省农用地生态安全评价探讨田克明1王国强2(1.中国科学院青藏高原研究所北京100085;2. 河南省科学院地理研究所郑州450052)摘要从生态系统完整性要求和评价结果实用性角度出发,论述了生态安全评价单元的确定,并将河南省18个地市作为评价单元,结合农用地生态安全评价特点,利用多因素综合评定法和系统聚类法相结合方法，借助MAPGIS和SPSS软件对河南省18个评价单元进行生态安全评价,评价结果在评价单元较少情况下可体现各级别.差异和级别内评价单元间良好的相关性。关键词河南省农用地生态安全评价评价方法Evaluation on agricultural land ecological security of Henan Province . TIAN Ke Ming' ,WANG Guo- Qiang2(1. Instituteof Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085 , China; 2. Institute of Geography , HenanAcademy of Sciences, Zhengzhou 450052 ,China) , CJEA ,2007,15(1):156~ 158Abstract On the base of existing research achievements and according to the integrity of the eco-system and the practi-cality of evaluating results, this paper describes the division of evaluating units and evaluates the ecological security ofHenan Province 's agricultural land. Compared with the special characters of the eological security evaluation of agriculturalland , each of the existing evaluating methods used for the land evaluation has its shortcomings. This paper integrates themethod of poly-element with the method of systematical polymerization，aided by the software of MAPGIS and SPSS to e-valuate the ecological security of agriculture land of 18 evaluated units in Henan Province. The evaluating results reflect notonly the difference among agriculture land of various levels, but also the obrious relationships among units at the same levelon the condition of lack of evaluating units.Key words Henan Province, Agricultural land ,Ecological security evaluation , Evaluating method( Received March 19 ,2005 ;revised June 4 ,2005)1河南省农 用地生态现状及安全评价2003年河南省农用地(耕地、园地、林地、牧草地、水面)面积1180.85 万hm2,占全省土地总面积的71.35%。全省低产田面积占耕地总面积的35%以上,农业抗御自然灾害的能力较弱,水土流失严重,水土流失面积约3万km2,占丘陵山区面积的41%,加上近来年耕地数量锐减,人地矛盾加剧。导致河南省农用地生态系统不断恶化,生态安全程度降低。1.1农用地生态安全评 价单元的确定由于不同地貌部位有不同的小气候条件.地表水排水条件、潜水的埋藏深度及化学性质,加之岩性土质的差异,不同地貌具有不同的生物群落和土壤[]。河南省位于我国第二地貌台阶和第三地貌台阶的过渡地带,山丘面积占全省总面积的50%左右。因此,按照生态系统的原理,评价单元依地貌条件划分可使生态评价单元更具完整性。同时,为了使评价结果更具实用性,可利用行政区图和地貌图叠加生成评价单元。但是由于目前很多详细的数据资料难以收集,本次研究直接将河南省18个地级市作为评价单元。1.2评价指标选取及其权重确定评价指标太多会增加评价的难度及工作量,而真正影响一个区域生态安全的因素决定于一些比较重要的指标,因此本研究按照生态安全评价的“压力-状态-响中国煤化工生态安全评价指标体系,包括农用地资源生态环境压力指标、农用地资源生态环MHCNMH(二生态环境保护整治能力指标。首先对影响河南省农用地生态的各因素指标数据饭左国小比几力仫也导无量纲化,然后应用收稿日期:2005-03-19改回 8期:2005-06-04第1期田克明等:河南省农用地生态安全评价探讨157SPSS11.5.0软件进行主成分分析,结合层次分析法确定评价的指标体系及其权重。结果见表1。表1河南省农用地 生态安全评价指标Tab.1 Evaluating indexes of agriculture land ecological security in Henan Province准则层权重因素指标文重阕值CriterionWeightFactorsIndexesThreshold value农用地资0.2973人口压力0.0419人口自然增长率/%0.0105源生态环人口密度/km2●人10.0315122境压力土地压力人均耕地面积/hm2.人-10.08低产地面积比率/%0.2671水资源压力0.0782人均水资源量/m3●人11000污染物负荷0.1352废水排放负荷/:. km~20.021310303.27废气排放负荷/t●km-0.012248.62耕地化肥负荷/t●km-20.040226.46耕地农药负荷/t.km~20.70耕地地膜负荷/t km-20.30农用地资.0.1638资源质量0.0546森林覆盖率/%0.040914.14地面水质COD/kg.万元~10.013613.16境质量生态环境质量0. 1092年均温0.01824年均降水量/mm327.7>10七年积温/七0农作物戚灾窜/%72.81资源生态0.5390投人能力.0.1348农民人均纯收入/元0.0442476环境保护城市化率1%0.08936整治能力科技能力0.4043废渣处理率/%0.044200废水处理率/%100耕地除涝串/%0.0834耕地旱涝保收率/%0.1489农业劳动者素质/%11.701.3评价标准依据安全科学理论,安全是与风险互为反函数的,其中有一定的界线,本研究以阈值来划分评价标准。农用地生态安全阈值根据已有研究成果、国际标准、评价区域背景和本底标准、评价区域指标数据的统计特征(即该指标在省内各地市变化范围内的极差、平均值、均方差)等确定[2.3]。确定的各指标阈值见表1。1.4 不安全指数计算与以往土地评价中指标指数计算不同,本研究将生态安全评价指标分为不利因素和有利因素。各指标.不安全指数应用如下模型计算:设X;(i=1,2,3,.",n)为第i个评价指标的值,P(C;)(C;为指标号,i=1,2,3,-,n)为第i个指标的不安全指数,0≤P(C;)≤1,Xs;为评价指标的阈值。对于有利因素而言,其阈值为安全的下限,低于该值则不安全。若X;≥Xs,则P(C;)=0;若X; Xs,则P(C})=.30 t氏0.251- Xs;/X;。利用多因素综合评定法[4]的指数计算0.20 l模型计算各评价单元综合不安全指数:0.05 |1=ZP,xx,(1)0.00式中,1为评价单元的综合不安全指数,P:为评价单元第i个评价因素因子的权重,X;为评价单元名称评价单元第i个评价因素因子的分值,n为评中国煤化工从小到大排序)价单元评价因素因子的个数。经计算，各评价单元不安全指数见图1。YHCNMH Gaosate vlble158中国生态农业学报第15卷1.5评价单元聚类城市名称单元号°___ S1015..2025利用系统聚类法[5]的Q型聚类对各评价单元进周口地区17:行聚类分析,同样利用SPSS软件进行分析并输出聚濮阳市新乡市13商丘市类结果的树状关系图,如图2。根据评价单元之间的平顶山市距离,在距离为5~10和10~15之间从整体上分别划郑州市出评价单元的类别。- -是划分为6个类别,即:17、10开封市和13,12.9和3,16和5,6.11和1,15.4、8和18,14、洛阳市三门峡市2和7各为一个类别。二是划分为4个类别,即:17、安阳市10和13,12.9和3,16、5.6、11和1,15、8.4、18、14、2许昌市南阳市和7各为一个类别。焦作市驻马店市1.6级别划分及评价结果分析信阳地区结合不安全指数折线图上的突变点，选取距离为鹤壁市漯河市10~15的聚类结果经分析调整后最终将评价单元划分为4个级别(见表2)。生态安全评价的不安全指数圄2聚类结果树状关系圉(I)越大,说明安全度越低。根据吴国庆对不安全度Fig.2 Arborescent relation chart of cluster的划分方法[6] ,生态安全度可分为稍不安全,0<1<0.25;较不安全,0.25<1<0.50;很不安全,0.50<1<0.75;极不安全,0.75<1<1.00。根据评价结果可看出,河南省农用地生态状况整体处于较不安全的表2生态安全级别划分状态,但采取适当的措施和政策可以使其向安全Tab.2 The rank dividing of ecological security方向转化。从各地市看,济源市、平顶山市、商丘级别不安全值范围评价单元市的农用地生态状况比较好,这主要是由于这些LevelRange of no-safe valueEvaluated units0.0000~0. 1500 .3,9,12地区的工业不太发达,工业污染相对较少,森林覆0. 1500 ~ 0.22007,2,14,18,4,8,15盖率也较其他地市高;其存在的主要问题有人口0. 2200 ~0.28001,11 ,6,5,16多导致人均耕地、人均水资源量少“三废”处理率V0.2800~ 0.300010,13,17低下以及环保治理、生态建设投人资金少等。濮阳市、新乡市、周口地区农用地生态安全度最低。除了农业人口多而素质低的因素外,周口地区耕地使用化肥、农药和地膜较多,森林覆盖率低下，“三废”处理率低,防旱抗灾能力低下,环保治理、生态建设资金投入.少等是导致农用地生态环境恶劣的因素;而濮阳市和新乡市则是由于工业相对发达,排放“三废"较多而“三废"处理率低,环保治理、生态建设资金较少,森林覆盖率低的缘故。2小结农用地生态安全评价与农用地分等定级在等级分布上有很大差别。农用地生态安全评价结果不如分等定级具有区域联系性,即相邻或相同级别的区域不- -定相邻,这主要是评价因素不一样,农用地生态安全评价更多地考虑人类活动对农用地的影响,其中选取的很多主要因素如“三废”排放及处理率等不像自然因素那样具有地域分异规律,各个区域不一样,区域之间也没有明显的规律。土地评价中经常根据评价单元分值的频率直方图划分等级,但由于农用地生态安全评价评价单元相对较少,在其级别划分中无法生成满足要求的频率直方图。而本文中先将各评价单元进行聚类,再根据评价单元不安全分值的折线图突变趋势互相调整划分级别,使得级别划分既体现各级别差异,同时体现同-.级别内各评价单元良好的相关性,还避免了由于评价单元少而使得级别划分的困难,得出的评价结果更具准确性。参考文献1黄秉维,郑 度,赵名茶 .现代自然地理.北京:科学出版社1999.36,56中国煤化工2左伟,王 桥,王文杰,等.区城生态安全评 价指标与标准研究.地理3毛文永. 生态环境影响评价概论北京:中国环境科学出版杜1998.92YHCNMHG4林增杰.地籍管理.北京:中国人民大学出版社,1990.158 ~ 1645于秀林,任雪松.多元统计分析.北京:中国统计出版社199.61 ~ 1006吴国庆.农业可持续发展的生态安全研究.中国生态农业学报,2003,11(2):141-143