李青芝

摘 要：【目的】探究西安市土地生態(tài)安全狀況及其影響因素，為區(qū)域土地資源的生態(tài)安全改善及可持續(xù)利用提供建議。【方法】基于“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”模型，選取20個(gè)指標(biāo)構(gòu)建土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用綜合指數(shù)法計(jì)算西安市2013—2019年的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)綜合值，并采用因子分析法探究其主要影響因素。【結(jié)果】西安市土地生態(tài)安全水平變化趨勢(shì)：2013—2014年、2016—2018年處于上升期，2014—2016年、2018—2019年處于下降期，始終在臨界安全水平內(nèi)波動(dòng)變化；經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及環(huán)境質(zhì)量是影響西安市土地生態(tài)安全的重要因素?！窘Y(jié)論】西安市土地生態(tài)安全狀態(tài)發(fā)展較穩(wěn)定，后續(xù)可以從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及環(huán)境質(zhì)量等方面提高土地質(zhì)量，從而不斷改善土地生態(tài)安全狀態(tài)，促進(jìn)土地資源可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：土地生態(tài)安全；因子分析；動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)；西安市

中圖分類號(hào)：F301.24? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2023）09-0107-05

Abstract： [Purposes] To investigate the ecological security of land in Xi'an and its influencing factors， and to provide suggestions for the improvement of ecological security and sustainable use of regional land resources.[Methods] The evaluation system of land ecological security was constructed by selecting 20 indicators based on the "nature-economy-society" model， and the comprehensive index method was used to calculate the comprehensive ecological security evaluation value of land in Xi'an from 2013 to 2019.[Findings] The trend of changes in land ecological safety level in Xi'an： 2013 to 2014 and 2016 to 2018 were in the rising period， and 2014 to 2016 and 2018 to 2019 were in the declining period， and were always fluctuating and changing within the critical safety level; the level of economic development， industrial structure and environmental quality were important factors influencing land ecological safety in Xi'an.[Conclusions] The development of land ecological safety state in Xi'an is relatively stable， and the quality of land can be subsequently improved in terms of economic development， industrial structure and environmental quality， so as to continuously improve the land ecological safety state and promote the sustainable development of land resources.

Keywords： land ecological safety; factor analysis; dynamic evaluation; Xi'an City

0 引言

土地生態(tài)安全是指特定區(qū)域內(nèi)的土地生態(tài)系統(tǒng)在外界各種影響因素的相互作用下，經(jīng)過自身的調(diào)節(jié)使其結(jié)構(gòu)與功能處于不受或少受威脅的狀態(tài)，在保持自身結(jié)構(gòu)與功能健康穩(wěn)定的情況下，同時(shí)為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供服務(wù)［1-2］。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)可以有效評(píng)估一個(gè)地區(qū)的土地生態(tài)安全狀況及其變化態(tài)勢(shì)，對(duì)緩解人地矛盾，促進(jìn)人地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義［3］。

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于土地生態(tài)安全的研究極為重視和關(guān)注，關(guān)于土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方面的研究主要集中在研究尺度的選取、評(píng)價(jià)方法的創(chuàng)新及指標(biāo)體系的構(gòu)建［4］等方面。研究尺度主要包括省域［5］、市域［6-11］、縣域［12］、鄉(xiāng)鎮(zhèn)［13］、區(qū)域［14-15］及流域［2］，對(duì)于全國(guó)或跨區(qū)域等大范圍的研究較少；研究方法主要包括主成分分析法［6-10］、RBF模型［16］、層次分析法以及物元模型［17］等，雖然方法眾多且差異較大，但都應(yīng)用了相應(yīng)的數(shù)理方法。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，目前現(xiàn)有構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包括兩種類型，一種是基于“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”（NES）模型構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，另一種是采用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）模型構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，不少學(xué)者構(gòu)建的模型基本上都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。

西安市作為國(guó)家的中心城市，對(duì)引領(lǐng)中國(guó)西北發(fā)展有著非常重要的戰(zhàn)略意義，應(yīng)更加關(guān)注其土地生態(tài)安全?；谇叭说难芯炕A(chǔ)，本研究選取20個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建以“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”模型為基礎(chǔ)的土地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，探究西安市2013—2019年的土地生態(tài)安全狀況，并運(yùn)用因子分析法探究其影響因素，以期為西安市土地資源的生態(tài)安全改善及其可持續(xù)利用提供理論參考和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

西安市是陜西省的省會(huì)，同時(shí)是關(guān)中平原城市群核心城市以及國(guó)家中心城市。地處平原地區(qū)，位于渭河流域中部關(guān)中盆地，北依渭河和黃土高原，南臨秦嶺，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，氣候四季分明。總面積為10 096.81 km2，全市下轄新城區(qū)、碑林區(qū)、雁塔區(qū)等11個(gè)區(qū)和藍(lán)田縣、周至縣2個(gè)縣。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)為西安市2013—2019年的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集。各年度建設(shè)用地面積數(shù)據(jù)主要來自2013—2019年《中國(guó)縣城建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)影響因素的原始數(shù)據(jù)來自于相應(yīng)年份的《西安統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 研究方法

2.1 土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

2.1.1 指標(biāo)選取。本研究借鑒前人的相關(guān)研究成果，結(jié)合西安市近年來社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r與自然生態(tài)結(jié)構(gòu)，以西安市土地生態(tài)安全為目標(biāo)層，從自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3個(gè)方面，選取了人均建設(shè)用地面積、第三產(chǎn)業(yè)比重、人口自然增長(zhǎng)率等20項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建西安市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［1，2，4，7］見表1。

表1 西安市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

[目標(biāo)層 準(zhǔn)則層 指標(biāo)層 單位 趨向性 權(quán)重 土地生態(tài)安全 自然因素 人均耕地面積 X1 hm2/人 正 0.033 人均建設(shè)用地面積 X2 hm2/人 負(fù) 0.067 人均水資源量 X3 m3/人 正 0.050 林地面積比重 X4 % 正 0.125 耕地面積比重 X5 % 正 0.031 經(jīng)濟(jì)因素 糧食單產(chǎn) X6 kg/hm2 正 0.040 人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值X7 元/人 正 0.043 第三產(chǎn)業(yè)比重 X8 % 正 0.039 城鎮(zhèn)居民可支配收入 X9 元 正 0.046 地方財(cái)政收入 X10 108元 正 0.045 農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平 X11 萬(wàn)畝 正 0.050 化肥施用量 X12 t 負(fù) 0.051 農(nóng)藥施用量 X13 kg 負(fù) 0.031 社會(huì)因素 城鎮(zhèn)化率 X14 % 正 0.070 人口自然增長(zhǎng)率 X15 % 負(fù) 0.065 人口密度 X16 人/km2 負(fù) 0.034 就業(yè)率 X17 % 正 0.070 人均公共綠地面積 X18 m2/人 正 0.058 工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率 X19 % 正 0.025 工業(yè)固體廢物利用率 X20 % 正 0.025 ]

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)化處理。為消除不同量綱之間的差異，使得指標(biāo)間具有可比性，便于對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析與比較，利用極差法對(duì)各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。其計(jì)算公式為式（1）、式（2）。

2.2 土地生態(tài)安全分級(jí)

參考之前部分學(xué)者的研究［12］，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，本研究采用等間距法將西安市的土地生態(tài)安全水平劃分為不安全、較不安全、臨界安全、較安全和安全5個(gè)等級(jí)，見表2，并根據(jù)公式（5）計(jì)算所得的綜合指數(shù)值判斷其所處安全等級(jí)。

2.3 因子分析法

因子分析法是指從研究指標(biāo)相關(guān)矩陣內(nèi)部的依賴關(guān)系出發(fā)，把一些信息重疊、具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法［1］。即在眾多變量中找到隱藏的具有代表性的因子，將相同本質(zhì)的量歸納為一個(gè)因子，從而達(dá)到減少變量的目的。

3 結(jié)果分析

3.1 土地生態(tài)安全總體評(píng)價(jià)

根據(jù)公式（5）計(jì)算得到西安市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值見表3。

由表3可知，2013—2019年西安市的土地生態(tài)安全綜合指數(shù)介于0.4～0.6之間，研究期內(nèi)最低值為0.446，最高值為0.556，總體上呈現(xiàn)出波動(dòng)變化趨勢(shì)，但一直在臨界安全水平內(nèi)來回波動(dòng)。2013—2014年西安市的土地生態(tài)安全綜合值呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從0.450增長(zhǎng)到0.505，表明這一階段西安市的土地生態(tài)狀況明顯改善。2013—2014年西安市的人均耕地面積減少，人均建設(shè)用地面積、化肥施用量以及農(nóng)藥施用量等負(fù)向指標(biāo)在增加，與此同時(shí)，人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)比重、人均公共綠地面積以及工業(yè)廢水排放處理率等正向指標(biāo)在增加，在人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值及地方財(cái)政收入整體提高的情況下，人們對(duì)土地安全的狀況越來越重視，極大地提高了土地環(huán)境質(zhì)量。因此，2014年的土地生態(tài)安全指數(shù)較2013年有所上升。

2014—2016年西安市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值從0.505下降到0.446，并于2016年下降到了最低點(diǎn)，土地生態(tài)安全狀況較差，但仍處于臨界安全水平。2014—2016年西安市的耕地面積比重與林地面積比重在持續(xù)減少，耕地面積比重從2014年的23.82%減少到2016年的22.90%，林地面積比重則從50.35%減少到47.60%，與此同時(shí)，城鎮(zhèn)化率從期初的76.84%增加到期末的78.62%，人均建設(shè)面積也在持續(xù)增加，從2014年的0.00 53 hm2/人增加到0.006 2 hm2/人，人口自然增長(zhǎng)率與人口密度也在持續(xù)上升，使得土地生態(tài)安全狀況越來越緊張。其間，人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)比重、人均公共綠地面積以及工業(yè)廢水排放處理率等正向指標(biāo)在增加，但是極大的土地壓力與土地保護(hù)問題仍然存在，導(dǎo)致西安市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)有所下降。

2016—2018年西安市土地生態(tài)安全水平為Ⅲ級(jí)，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)從2016年的0.446上升到2018年的0.556，并于2018年上升到了最高點(diǎn)。2016—2018年西安市的人均建設(shè)用地面積、化肥施用量、農(nóng)藥施用量以及人口自然增長(zhǎng)率這些負(fù)向指標(biāo)均呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，但相較于2016年，負(fù)向指標(biāo)數(shù)值仍呈上升趨勢(shì)，與此同時(shí)，林地面積比重、人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、城鎮(zhèn)居民可支配收入、地方財(cái)政收入及工業(yè)廢水排放處理率在逐年增加?？偟膩砜?，西安市對(duì)其土地生態(tài)安全越來越重視，在土地生態(tài)安全方面做出了更多努力，使得土地生態(tài)安全狀況有所好轉(zhuǎn)。2018—2019年西安市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值再次處于下降期，從0.556降為0.480，表明這一時(shí)期的土地生態(tài)安全狀況有所惡化。在這一時(shí)期，西安市的耕地面積比重與林地面積比重下降，耕地面積比重由2018年的24.27%降為2019年的23.86%，林地面積比重從50.35%下降到47.59%，表明耕地面積與林地面積在減少。人均建設(shè)用地面積與人口密度在上升，第三產(chǎn)業(yè)比重與人均公共綠地面積在減少。由于之前環(huán)境污染治理仍存在一些問題，因此這一階段土地生態(tài)問題再次凸顯。綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化及環(huán)境治理力度的加大是使西安市土地生態(tài)安全狀況改善的重要因素；化肥及農(nóng)藥使用量的增加、人口增長(zhǎng)率的提高及工業(yè)廢水排放量的增加是威脅西安市土地生態(tài)功能健康持續(xù)發(fā)展的主要因素。

3.2 主要影響因素評(píng)價(jià)

運(yùn)用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，根據(jù)得到的相關(guān)系數(shù)矩陣，變量中有60%以上的相關(guān)系數(shù)≥0.3［4］，可以進(jìn)行因子分析，然后運(yùn)用主成分分析法提取特征值>1的所有因子，并且通過最大方差法進(jìn)行正交變換，進(jìn)而得到旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣。4個(gè)成分的方差貢獻(xiàn)率分別為56.955%，17.320%，14.284%，6.565%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)95.124%，說明這4個(gè)成分已經(jīng)描述了原有變量的大部分信息，可以提取出4個(gè)公因子，見表4。

旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣，見表5。由表5可得，F(xiàn)1與大部分指標(biāo)存在較高的相關(guān)性，主要包括人均耕地面積、人均建設(shè)用地面積、糧食單產(chǎn)、人均生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)比重、城鎮(zhèn)居民可支配收入、地方財(cái)政收入、人口自然增長(zhǎng)率、人口密度、工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率以及工業(yè)固體廢物利用率，其中人均生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)比重、地方財(cái)政收入及工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率等正向指標(biāo)在第1主成分中作用明顯，表明了社會(huì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及環(huán)境質(zhì)量是影響西安市土地生態(tài)安全的主要因素；F2包括耕地面積比重、農(nóng)藥施用量、城鎮(zhèn)化率、就業(yè)率，其中農(nóng)藥施用量在第2主成分中占比最大，說明農(nóng)藥使用量的多少會(huì)影響西安市的土地生態(tài)安全健康；F3包括化肥施用量和農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平在第3主成分中影響最大，說明農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平對(duì)西安市的土地生態(tài)安全狀況有著重要影響；F4包括人均水資源量與林地面積比重，林地面積比重在第4主成分中作用明顯，表明生態(tài)建設(shè)對(duì)西安市的土地生態(tài)狀況有一定的影響。綜合分析表明，社會(huì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及環(huán)境質(zhì)量是影響西安市土地生態(tài)安全狀況的重要因素。

4 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，在2013—2019年，西安市土地生態(tài)安全狀態(tài)處于較穩(wěn)定發(fā)展階段，土地生態(tài)安全綜合指數(shù)的范圍在0.4～0.6之間，在臨界安全水平

內(nèi)來回波動(dòng)。土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值的發(fā)展趨勢(shì)大致分為四個(gè)階段：2013—2014年處于上升期，2014—2016年處于下降期，2016—2018年為上升期，2018—2019年為下降期。通過因子分析發(fā)現(xiàn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及環(huán)境質(zhì)量是影響西安市土地生態(tài)安全的重要因素。

從以上分析來看，西安市的土地生態(tài)安全狀況發(fā)展較穩(wěn)定，為提高土地資源高效利用以及促進(jìn)土地生態(tài)狀況健康發(fā)展，一方面應(yīng)該繼續(xù)發(fā)揮自身的文化優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展旅游業(yè)，同時(shí)積極發(fā)展清潔無污染的現(xiàn)代化工業(yè)與農(nóng)業(yè)，合理構(gòu)建產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，持續(xù)保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)；另一方面應(yīng)該加大對(duì)環(huán)境的治理力度以及對(duì)土地的投入水平，加大對(duì)工業(yè)廢水及固體廢棄物的處理與再利用，減少對(duì)土地造成的污染，提高土地質(zhì)量，從而不斷改善土地生態(tài)安全狀態(tài)，促進(jìn)土地資源可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄭嵐，張志斌，笪曉軍，等.嘉峪關(guān)市土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)及影響因素分析［J］.干旱區(qū)地理，2021，44（1）：289-298.

［2］吳景全，吳銘婉，臧傳富.西北諸河流域土地利用變化及土地生態(tài)安全評(píng)估［J］.干旱區(qū)地理，2021，44（5）：1471-1482.

［3］熊建華.土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究回顧、難點(diǎn)與思考［J］.地理與地理信息科學(xué)，2018，34（6）：71-76.

［4］劉凌冰，李世平.西北荒漠化地區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)：以酒泉市為例［J］.水土保持研究，2014，21（4）：190-194+202.

［5］張小虎，雷國(guó)平，袁磊，等.黑龍江省土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2009，19（1）：88-93.

［6］李燕玲.基于主成分分析的瀘州市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2021，41（9）：47-50.

［7］孫奇奇，宋戈，齊美玲.基于主成分分析的哈爾濱市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)［J］.水土保持研究，2012，19（1）：234-238.

［8］星亞楠，楊海鎮(zhèn).基于主成分分析的西寧市土地生態(tài)安全變化分析［J］.農(nóng)村實(shí)用技術(shù)，2019（3）：8-10.

［9］王鵬，況福民，鄧育武，等.基于主成分分析的衡陽(yáng)市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)［J］.經(jīng)濟(jì)地理，2015，35（1）：168-172.

［10］孫藝寧，許嘉巍.基于主成分分析的長(zhǎng)春市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（34）：207-210.

［11］劉艷，桂智凡.基于“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”模型的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究：以黃石市為例［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（28）：11536- 11539.

［12］楊昌明，陸汝成，林樹高.基于演化PSR模型的喀斯特地區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)：以廣西永?？h為例［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，60（9）：157-163.

［13］于海洋，張飛，曹雷，等.基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的土地生態(tài)安全時(shí)空格局評(píng)價(jià)研究：以博爾塔拉蒙古自治州為例［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2017，37（19）：6355-6369.

［14］趙領(lǐng)娣，李莎莎，趙志博，等.干旱半干旱區(qū)城市生態(tài)效率時(shí)空演變及區(qū)域差異分析［J］.干旱區(qū)地理，2020，43（2）：449-457.

［15］謝玲，嚴(yán)土強(qiáng)，高一薄.基于PSR模型的廣西石漠化地區(qū)土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)［J］.水土保持通報(bào)，2018，38（6）：315-321.

［16］陳美婷，匡耀求，黃寧生.基于RBF模型的廣東省土地生態(tài)安全時(shí)空演變預(yù)警研究［J］.水土保持研究，2015，22（3）：217-224.

［17］郭利剛，馮珍珍，劉庚，等.基于物元模型的汾河流域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2020，39（6）：2061-2069.