土地資源可持續(xù)利用評價指標體系的構建

土地資源可持續(xù)利用評價指標體系的構建

張家口市位于河北省西北部，位于北京、河北、天津和蒙古的交匯處。貧困人口多，區(qū)域經濟相對落后。這是國家貧困地區(qū)的中心地區(qū)。同時，該地區(qū)位于生態(tài)脆弱地區(qū)，也是北京和天津的上游和上游開發(fā)區(qū)。近年來由于社會經濟發(fā)展的脅迫,該區(qū)土地需求持續(xù)增大,土地利用中出現了眾多問題,嚴重影響了該市及京津地區(qū)的生態(tài)安全和社會經濟可持續(xù)發(fā)展。因此,從可持續(xù)發(fā)展的高度對張家口市的土地利用狀況進行評價,對改變其脆弱的環(huán)境、改善其貧困落后的生活面貌及保護京津地區(qū)的生態(tài)安全具有重大的現實意義。1張家口市土地使用現狀和問題1.1土地利用難度大,利用率相對較低據河北省國土資源廳2000年土地利用動態(tài)監(jiān)測,張家口市的土地總面積為368.62萬hm2,耕地和未利用地比重較大。其中,耕地面積110.8萬hm2,占土地總面積的30.06%,低于全省36.3%的平均水平;未利用地面積103.71萬hm2,占土地總面積的28.13%,高于全省20.8%的平均水平。由于受氣候、地形、地貌等因素的影響,張家口市土地開發(fā)利用難度較大。張家口市草場資源相對豐富,2000年牧草地面積52.84萬hm2,占土地總面積的14.34%,是河北省草場資源的主要分布地區(qū)之一。1.2結構變化情況通過對1990、2000年張家口市的土地利用動態(tài)監(jiān)測數據進行分析,得到這2個年期的土地利用結構變化情況,具體見圖1。結合對張家口市1990年和2000年的TM影像進行人機交互式目視解譯后的結果可知,10年來張家口市耕地和未利用地面積減少,而林地、牧草地面積增加;增加的林地主要分布在壩緣山地及太行山北段山地,增加的未利用地主要分布在壩下間山盆地和湖淖的周圍。1.3土壤侵蝕現象嚴重①干旱嚴重。該區(qū)屬于典型的大陸型干旱和半干旱氣候。降水量是制約糧食生產和草原畜牧業(yè)發(fā)展的主要因素。②土壤侵蝕嚴重。根據2000年河北省水利廳的遙感調查結果,張家口市輕度以上土壤侵蝕面積達20968.28hm2,占研究區(qū)面積的56.9%,是河北省土壤侵蝕最為嚴重的地區(qū)。③土地沙化嚴重。該區(qū)氣候干旱,表土土質粉沙含量高,一遇干旱、大風天氣,極易出現揚塵或風沙,嚴重時形成沙塵暴,已成為京津地區(qū)沙塵災害的主要沙源之一。過度開墾和超載放牧是形成土地沙化的人為原因。2土地資源可持續(xù)利用評估體系的建立2.1評價指標體系的建立指標體系的構建是土地資源可持續(xù)利用評價的關鍵環(huán)節(jié)之一。筆者從實際出發(fā),遵循系統(tǒng)性、科學性、可操作性、區(qū)域性、動態(tài)性原則,采用系統(tǒng)分析法來構建張家口市土地資源可持續(xù)利用評價指標體系。首先,依據指標體系的設置原則和土地資源可持續(xù)利用影響因素分析,參考聯合國糧農組織有關土地持續(xù)利用評價的五大目標,從生產力、生產穩(wěn)定性、資源保護性、經濟可行性、社會可接受性等5方面列出一系列相關的評價指標,初步選定第1組評價指標體系。然后,廣泛征求專家意見,決定指標的取舍,經過分析匯總形成第2組評價指標體系。再對第2組指標體系中的所有指標進行相關關系分析,剔除一部分指標,以較少的指標來反映張家口市土地利用系統(tǒng)狀況,最后建立了張家口市土地資源可持續(xù)利用評價指標體系(表1)。張家口市土地資源可持續(xù)利用的指標體系是一個由目標層、準則層、因素層、元素層構成的遞階層次體系,其中目標層由準則層加以反映;準則層由因素層加以反映,元素層又是對因素層的解釋。2.2評價方法的確定由于土地資源可持續(xù)利用評價涉及到自然、經濟、社會、生態(tài)等多方面因素,各因素度量單位不一致,不能直接進行評價。因此,有必要找出一種方法,使得所有指標值都轉換成可以統(tǒng)一評價的分值,并使各評價指標的分值均變化在0～1之間,分值趨于1為可持續(xù)性強,趨于0為可持續(xù)性弱。評價分值的關鍵在于各評價指標閾值的確定,筆者在國內外研究成果的基礎上,結合研究區(qū)實際,對這一問題進行了探索。2.2.1土地生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定性土地生產力穩(wěn)定性是土地利用系統(tǒng)健康與否的重要標志,并對區(qū)域社會經濟系統(tǒng)健康狀態(tài)有明顯的指示作用,土地生產力穩(wěn)定性系數是確定土地可持續(xù)利用評價指標閾值的核心指標。其計算公式如下:Csp=Cspr/Cspn式中,Csp為土地生產力穩(wěn)定性系數,Cspr為土地生態(tài)系統(tǒng)自然生產力多年平均變異系數,Cspn為土地生態(tài)系統(tǒng)現實生產力多年平均變異系數。其中:Cspr=(Pr-pr)/prCspn=(Pn-pn)/pn式中,Pr為某年土地生態(tài)系統(tǒng)自然生產力(kg/hm2,單位下同),pr為該年土地生態(tài)系統(tǒng)的趨勢性自然生產力,Pn為該年土地生態(tài)系統(tǒng)現實生產力,pn為該年土地生態(tài)系統(tǒng)的趨勢性現實生產力。其中,兩類趨勢性生產力模擬采用時間序列預測模型,自然生產力采用Miami模型計算。選取河北省138個縣為樣本,計算其1990～2000年耕地生產力穩(wěn)定性系數,并與同期農民人均純收入進行擬合發(fā)現,兩者間存在明顯的對數相關關系(圖2)。其中,Csp=1是土地利用系統(tǒng)最重要的閾值,它是土地利用系統(tǒng)對區(qū)域社會經濟系統(tǒng)影響的質變點。2.2.2草地面積及草地生產力實現率耕地生產潛力實現率=耕地糧食單產單位面積糧食光溫水潛力草地潛力實現率=(未退化草地面積+輕度退化草地面積×0.75+中度退化草地面積×0.53+重度退化草地面積×0.28)牧草地面積林地潛力實現率=(園地面積+有林地面積+苗圃面積+0.5×灌木林面積+0.3×疏林地面積+0.3×幼林地面積)(園地面積+林地面積+宜林荒草地面積)上述牧草地實現率中的各種退化草地面積的比率來源于不同退化草地的產草量與全部草地的產草量之比。該比值參考李博的地上生物量的下降率,取中間值,用1減去該值后得到各類草地面積產草量所占的百分比。林地生產量之比,根據經驗值得到。各種草地面積系統(tǒng)轉換指數同實際數值,若指數>1,系統(tǒng)轉換指數均取值為1。對土地生產力穩(wěn)定性系數與耕地生產潛力實現率進行擬合發(fā)現,與Csp=1相對應的耕地生產潛力實現率數值為54.35。故設定該值為耕地、林地、草地生產潛力實現率可持續(xù)性的下限值,分值為0.5。評價分值轉換公式為:分值=1+[0.5/(100-54.35)]×(指標值-100)。2.2.3確定環(huán)境保護指數的閾值2.2.3.土地生產力穩(wěn)定性土壤侵蝕率=ΣWi×Si/S。式中,Wi為侵蝕強度級別當量因子,以中度侵蝕強度為1;Si為上述相應侵蝕強度的面積;S為土地總面積。當量因子=某級年平均侵蝕模數/中度侵蝕年平均侵蝕模數。對土地生產力穩(wěn)定性系數與土壤侵蝕率進行擬合發(fā)現,與Csp=1相對應的土壤侵蝕率數值為29.16。故設定該值為土壤侵蝕率可持續(xù)性的下限值,分值為0.5。評價分值轉換公式為:分值=1-(0.5/29.16)×指標值。2.2.3.相對應的土地鹽漬化比率對土地生產力穩(wěn)定性系數與耕地鹽漬化比率進行擬合發(fā)現,與Csp=1相對應的土地鹽漬化比率數值為5.01。故設定該值為耕地鹽漬化比率可持續(xù)性的下限值,分值為0.5。評價分值轉換公式為:分值=1-(0.5/5.01)×指標值。2.2.3.草地覆巖價值式中,Wi為輕度、中度、重度退化草地面積的比率;Si為上述相應退化程度的面積;S為牧草地總面積。閾值按“草地生產潛力實現率”的反向指標確定,即將指標值=100-54.35=45.65作為草地退化率可持續(xù)性的下限值,分值為0.5。評價分值轉換公式為:分值=1-[0.5/(100-54.35)]×指標值,如果分值<0,則為0。2.2.3.土地利用率可持續(xù)性分值閾值按土壤侵蝕率的反向指標確定,即將指標值=100-29.16=70.84作為土地利用率可持續(xù)性的下限值,分值為0.5。評價分值公式為:分值=[(1-0.5)/(100-70.84)]×(指標值-100)+1,如果分值<0,則為0。2.2.3.相對應的坡耕地比率對土地生產力穩(wěn)定性系數與坡耕地比率進行擬合發(fā)現,與Csp=1相對應的坡耕地比率數值為37.97。故設定該值為坡耕地比率可持續(xù)性的下限值,分值為0.5。評價分值公式為:分值=1-(0.5/37.97)×指標值。2.2.3.6.水資源平衡指數。水資源平衡指數是指水源的總量和實際供水量設水資源平衡率指數=1為標準值,即分值為1。若指標值<1,則分值為指標值;如指標值>1,則分值為1。2.2.3.7.林地的有效利用率林地有效利用率=林地面積/(林地面積+宜林荒地面積)。分值計算同“2.2.3.4”。2.2.4確定穩(wěn)定指數的閾值2.2.4.土地生態(tài)系統(tǒng)評價選用土地生產力穩(wěn)定性指數來描述土地生產力的穩(wěn)定性。如前所述,Csp=1設定為土地利用系統(tǒng)穩(wěn)定的下限值,分值取0.5。它的含義是:當Csp≥1時,受人類活動改變的現實區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)生產力穩(wěn)定性等于或高于自然生態(tài)系統(tǒng),區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)處于安全狀態(tài),與之相對應的土地利用結構和利用方式處于合理利用區(qū)間;Csp值越大,土地生態(tài)系統(tǒng)的安全程度越高。相反,當Csp<1時,區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)處于不安全狀態(tài),與之相對應的土地利用結構和利用方式處于不合理區(qū)間。評價分值公式為:分值=0.5×指標值;如果分值>1,則為1。2.2.4.2.自然災害的成災率自然災害成災率=成災面積/受災面積。確定自然災害成災率=0為標準值,即分值為1。評價分值公式為:分值=1-指標值。2.2.4.河北省水質狀況劃分參考國家環(huán)保局制定的1、2、3、4、5級水體的質量標準,將河北省的水質狀況劃分為1、2、3、4、5、超5類。水質狀況指數=(2×1類%+1.5×2類%+1.0×3類%+0.5×4類%+0×5類、超5類%)/2。評價分值計算同實際指標值。2.2.5經濟有效指標的閾值的確定2.2.5.評價分值的確定根據土地生產力穩(wěn)定性系數與農民人均純收入增長量關系(圖2),將Csp=1對應的農民人均純收入增長量轉換為農民人均純收入,將該收入水平設定為農民人均純收入可持續(xù)性的下限值,該收入水平為河北省平均水平的85%,分值為0.5。評價分值轉換公式為:分值=[(0.5-0.1)/(下限值-最低值)]×(指標值-最低值)+0.1。當下限值>指標值時,分值=[(0.9-0.5)/(最高值-下限值)]×(指標值-最高值)+0.9;當下限值<指標值時,最低(高)值是指區(qū)域(省轄市域)最低(高)值。轉換公式將最低值的分值設定為0.1,最高值的分值設定為0.9。2.2.5.2.種植收入指數用種植業(yè)產投比來反映。種植業(yè)產投比=種植業(yè)產值/種植業(yè)中間消耗值。評價分值計算同“2.2.5.1”。2.2.5.3.畜牧業(yè)的收入指數用畜牧業(yè)產投比來反映。畜牧業(yè)產投比=草地畜牧業(yè)產值/草地畜牧業(yè)中間消耗值。評價分值計算同“2.2.5.1”。2.2.5.4.林業(yè)收入指數用林業(yè)產投比來反映。林業(yè)產投比=林業(yè)產值/林業(yè)中間消耗值。評價分值計算同“2.2.5.1”。2.2.6確定社會接受性指數的閾值2.2.6.均食物消耗量食物安全保證率=人均食物(糧食、草食畜肉類、水產品、果品等)產量/人均食物消費量。根據中國營養(yǎng)學會和國內有關學者的研究,以寬裕型的人均食物消費量400kg定為人均食物消費量標準。確定食物安全保證率=1為標準值,即分值為1。評價分值轉換公式為:分值=(指標值-0.5)/0.5;如果分值>1,則為1。轉換公式將保證率為50%的分值設定為0。2.2.6.確定超標率和評價分值選用村鎮(zhèn)用地超標率和城市用地超標率來表示。其中,村鎮(zhèn)用地超標率=(實際人均村鎮(zhèn)用地面積-人均村鎮(zhèn)用地的政府定額標準)/人均村鎮(zhèn)用地的政府定額標準;城市用地超標率=(實際人均城市用地面積-人均城市用地的政府定額標準)/人均城市用地的政府定額標準。河北省不同居民點類型人均用地標準為:中等以上城市≤