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基于P-R-S模型的土地生态安全评价与预测——以宁夏固原市为例

更新时间:2009-03-28

生态安全的概念从生态风险研究中发展而来[1],并逐步发展成为当前可持续发展研究的新主题。土地生态安全是土地资源持续利用的基础,也是保障社会安全的基本前提条件[2]。随着社会经济的迅速发展和城市化水平的不断加快,环境污染和生态破坏日趋严重,加之人类活动和土地资源开发强度的不断增强,土地生态环境遭到严重破坏,正在威胁着人类的生存和发展。因此,土地生态安全评价对区域生态、经济、社会发展起到至关重要的作用[3]。当前,土地生态安全评价主要运用P-S-R模型[4]、DPSIRTOPSIS 模型[5]、生态足迹法[6]、主成分分析法[7]、物元模型[8]、BP神经网络[9]等方法,结合遥感和 GIS技术[10],对城市[11]、流域[12]、旅游景区[13]等区域的土地生态安全进行评价研究。其逐步完善的评价理论和方法为土地生态风险评价提供了有力的科学依据和技术支持。目前,对于宁夏土地生态安全的评价研究主要集中在全区尺度上,例如,王磊、李茜等[5,14]采用不同的研究方法对宁夏全区进行研究。目前,对于宁夏市域的生态安全评价研究较少。该研究选用能综合反映自然、经济和社会因素关系的P-S-R模型,构建固原市生态安全评价指标体系,对固原市2006—2015年生态安全状况进行评价,以期为固原市生态安全建设及管理提供科学的指导和依据。

1 研究区概况

固原市位于宁夏南部六盘山区,黄土高原的西北边缘,地处西安、兰州、银川三个省会城市构成的三角地带中心,东经 105°19′—106°57′,北纬35°14′—36°31′。 境内以六盘山为南北脊梁, 将全市分为东西两壁,呈南高北低之势,平均海拔在1 500~2 200 m,属于典型的大陆性季风气候,年平均气温6.2℃,年平均日照时数2 518.2 h,无霜期达152 d,平均降水量492.2 mm,且区域降水差异较大。目前,区域总面积1.05万km2,辖西吉县、隆德县、泾源县、彭阳县和原州区四县一区,62个乡镇,4个街道办事处。截至2015年总人口约149万人,其中回族人口占总人口的46.7%左右[15]

2 研究方法与数据来源

科学合理的评价指标体系以及对所选取指标权重的计算是生态安全评价的关键步骤。本文采用由联合国经济合作开发署 (OECD)提出的P-S-R模型,运用熵值法计算指标权重,最后利用生态安全评价模型计算得到综合生态安全指数,对固原市土地生态安全进行评价。P-S-R模型是20世纪80年代联合国经济合作开发署(OECD)提出的,其以人类与自然系统相互制约和依存关系为出发点建立指标体系,具有较强的系统性[16]。P-S-R模型由“压力—状态—响应”3部分指标组成。压力指标(P)表示环境承受人类各种生产、生活活动对其造成的压力;状态指标(S)表示自然资源和环境所处的现状;响应指标(R)表示人类在面对各种压力时所采取的手段和措施[17]。该模型较好地反映生态系统和人类社会间的关系,并将二者紧密联系起来,具有较强的使用价值[18]

2.1 数据来源

该研究数据来源于2006—2015年 《宁夏统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《固原经济要情手册》《固原市情数据手册》,宁夏回族自治区官方网站公布的数据与宁夏回族自治区国民经济和社会发展统计公报。

2.2 指标体系的构建

该研究根据指标选取的科学性、可操作性以及数据获取的可得性原则,运用P-S-R模型,结合固原市土地生态安全特点,在借鉴已有研究成果[19—20]的基础上,从研究区的土地资源状况及社会经济发展情况2方面选取资源、环境、经济和社会等方面指标,对宁夏固原市土地生态安全进行综合评价。考虑到评价需要和数据获取的可行性,本文构建了包括目标层、准则层、指标层3个层次、23个指标的固原市土地生态安全评价指标体系(表1)。

2.3 土地生态安全计算

2.3.1 构建样本评价矩阵 定义xij为第i年的第j项指标的实际值,从而构建研究区域生态安全评价m个评价指标和n个评价对象的样本矩阵X:

 

2.3.2 指标的标准化处理 为了消除量纲影响,本文采用极差法对各项指标进行标准化处理,得到矩阵Y,记为

 

[12]谢雪峰,吴涛,肖翠,等.基于P-S-R模型的东阳江流域生态安全评价[J].资源科学,2014,36(8):1702-1711.

还有学者对二语习得中影响语言迁移的社会因素进行大量的研究,找到影响语言迁移的因素,即年龄、性别、文化水平、社会地位、民族等因素都会影响语言迁移的发生。

 

负向指标:

 

式中:Yij为指标标准化后的值,Yij⊂(0,1);xijmax和 xijmin分别为第j项指标的最大值和最小值。

2.3.3 熵权法确定权重 定义fij为标准化值占总标准化值的比重,则有

 

表1 固原市土地生态安全评价指标体系

  

目标层 准则层 指标层 指标属性 指标权重B1压力系统C1人口密度/(人·km-2) - 0.036 0 C2自然人口增长率/% - 0.049 2 C3回族人口比率/% - 0.027 4 C4化肥使用量/t - 0.033 7 C5工业固体废物产生量/万t - 0.034 2 C6农用塑料薄膜使用量/kg - 0.032 2 C7废水排放量/万t - 0.036 5 0.032 4 C9年降水量/mm + 0.038 0 C10恩格尔系数/% - 0.047 3 C11综合能量消耗量/万t - 0.038 5 C12人均粮食产量/kg + 0.051 2 C13农村人均纯收入/(元·人-1) + 0.053 6 C14 单位耕地粮食产量/(kg·km-2) + 0.054 1 C15农村固定资产投资/万元 + 0.072 7 C8人均耕地面积/hm2 A土地生态安全系统B2状态系统B3响应系统+C16GDP增长率/% + 0.033 4 C17环境空气质量达标率/% + 0.054 3 C18第三产业占GDP的比重/% + 0.058 3 C19生活垃圾处理率/% + 0.047 3 C20固体废物综合利用率/% + 0.041 5 C21废气治理设施套数/套 + 0.050 1 C22水利、环保和公共设施投资占固定投资的比率/% + 0.042 6 C23每万人在校学生数/人 + 0.035 5

 

令ei为第j项指标的熵值,则有:

社区矫正起源于美国,在160多年的发展历程中,美国的社区矫正工作积累了丰富的经验。1973年,美国的明尼苏达州通过了第一部社区矫正立法,至1995年,美国已有18个州通过了社区矫正法。美国的社区矫正工作一般由州财政预算进行资助。社区矫正形式丰富,主要包括中途之家、社区服务、日间报告中心、家庭监禁、电子监控等众多形式。1983年,美国的新墨西哥州率先将电子脚镣引入社区矫正。

 
 

计算第j项指标的权重wj,有

 

式中:wj为第j项指标的权重;ei为第j项指标的熵值;m为研究期;j为指标个数。根据式(7)计算得到各指标权重(表1)。

2.3.4 土地生态安全综合指数 本文采用综合评价法,利用土地生态安全综合评价模型计算得到固原市土地生态安全综合指数(表2)。

 

通过研究发现,在研究期间,固原市整体土地生态安全等级处于不安全、较不安全和临界安全之间,2006—2007年和2011—2013年安全等级为较不安全级别;2008—2010年安全等级为不安全级别;2014—2015年安全等级为临界安全。2010年前后各项指数均发生了较大的改变,主要原因是生态移民所致。生态移民是一项兼顾了扶贫和生态保护、建设的工程,它是指把位于生态脆弱区或重要生态功能区、生态环境严重破坏地区,以及自然环境条件恶劣且已丧失基本生存条件地区的贫困人口向其他地区迁移的过程。因此,生态移民减轻了固原市的土地生态压力,改善了固原市生态环境,提高了生态安全水平。

等甲洛洛激动的心情渐渐平复,他又想起自己肩负的使命,既然小丁不是小偷,那小偷一定另有其人,可又是谁呢?他又开始从头整理思绪:

2.4 生态安全评价标准的划分

土地生态安全评价标准划分是生态安全评价的重要环节,然而国内对于生态安全评价标准的研究尚不成熟,还处于探索阶段,无明确、统一的划分标准。本文参考相关学者的研究成果[20—24],对固原市土地生态安全等级按照生态安全评价标准进行了划分(表2)。

 

表2 土地生态安全评价标准与安全等级

  

等级 不安全 较不安全 临界安全 较安全 安全生态安全指数 (0,0.4) (0.4,0.6) (0.6,0.7) (0.7,0.9) (0.9,1.0)

2.5 地理探测器机理

地理事物空间分布的差异性,受经济社会或自然要素影响较深,探明其机理是地理学研究的重要内容,“地理探测器”研究方法首次应用于地方性疾病形成原因的探测[25]。其模型为

企业做好财务风险的有效控制,不仅仅要关注财务风险理念的创新,除此之外,还要加强制度作用,发挥其规范作用,并且不断创新和探索有效的企业风险管理方式。在企业财务制度设置中,处理要对财务风险制度单独制定外,还需要把风险管理以及风险的预防和识别、处理等等,有效的纳入到整体的企业财务工作体系中去,不断加强制度建设的科学性,从而给财务风险管理的开展做好基础,不断推动其规范性和科学性发展。另外,要有效的落实企业的财务风险管理制度,使企业实现从“人治”到“法治”的根本改变,并且有效落实制度,使其发挥规范作用,并且加强企业的激励、约束和奖惩等等机制的运行,这样才能把财务风险管理工作做好。

 

依据2006—2015年生态安全综合指数对2016—2025年的土地生态安全进行预测。结果显示,研究期间固原市土地生态安全水平整体呈现上升趋势,2016—2025年其土地生态安全水平不断上升。利用地理探测器对固原市土地生态安全影响因子进行探测发现,固原市的土地生态安全水平主要受人口密度,化肥使用量,工业固体废物产生量,废水排放量,综合能量消耗量,环境空气质量达标率,水利、环保和公共设施投资占固定投资的比率等要素的影响。因此,为了实现可持续发展和资源的持续利用,保证生态环境的健康良性发展,固原市必须采取相应的政策和措施。

2.6 土地生态安全动态预测

围绕“创新机制”促提升,构筑科学治理的新格局。重大活动保障成效显著。2016年历时8个多月,全程开展了首届丝绸之路(敦煌)国际文化博览会食品安全保障工作,做到“零漏洞、零差错、零事故”,圆满完成食品安全保障任务。示范创建深入开展。瓜州县、敦煌市成功创建全省第一批省级农产品质量安全示范县。应急体系更加完善。2015年8月成功举办了“国家示范性药品安全事件应急演练”,受到了总局的高度评价。

 

式中:x为土地生态安全综合值;k为预测时间点。

为使预测结果更为准确,对模型预测精度进行检验。检验结果发现,原始数列的还原值与实际值之间的残差值的方差C=0.385 2,最小误差概率P=0.860 0。在灰色预测模型精度检验等级标准中,P>0.8,C<0.5即为合格,因此该预测模型通过检验,预测结果合理。运用GM(1,1)预测2016—2025年固原市土地生态安全态势见图1。

 

表3 2006—2015年固原市土地生态安全指数

  

年份 压力指数 状态指数 响应指数 综合生态安全指数 安全等级2006 0.149 235 0.121 870 0.138 874 0.438 832 较不安全2007 0.152 373 0.100 985 0.129 896 0.400 710 较不安全2008 0.159 165 0.077 864 0.116 841 0.353 871 不安全2009 0.169 829 0.058 767 0.108 476 0.317 244 不安全2010 0.178 089 0.046 320 0.106 104 0.304 030 不安全2011 0.153 160 0.174 654 0.184 870 0.512 684 较不安全2012 0.138 089 0.208 588 0.220 949 0.567 625 较不安全2013 0.130 713 0.230 787 0.230 949 0.592 449 较不安全2014 0.112 288 0.264 273 0.240 293 0.616 853 临界安全2015 0.100 120 0.276 718 0.273 094 0.649 931 临界安全

3 结果与分析

3.1 土地生态安全评价结果及总体特征

根据土地生态安全评价模型计算得到2006—2015年固原市土地生态安全评价综合指数。由表2和表3可知,2006—2015年固原市土地生态安全综合指数处于0.3~0.7,固原市土地生态安全综合指数由2006年0.438 832上升至2015年的0.649 931,土地生态安全等级由较不安全上升到临界安全,土地生态安全得到提升和改善。其中,2006—2010年土地生态安全指数呈现下降的态势,由2006年的0.438 832下降到 2009年的 0.304 030;2010—2015年固原市土地综合生态安全指数不断上升,由2010年的0.304 030上升到2015年的0.649 931。但从压力指数、状态指数以及响应指数来看,研究期间固原市的状态指数和响应指数整体呈现出增大趋势,而压力指数整体呈现出减少趋势。固原市自生态移民工程实施以来,减轻了固原市的土地生态压力,改善了山区贫困面貌,促进了其土地生态安全指数和等级的上升。

和某些追求吸引独角兽企业、巨无霸企业的城市不同,泸州产业园区把重点放在了培养产业链上的“隐形冠军”企业。

3.2 土地生态压力系统评价分析

由表3可以看出,固原市土地生态安全压力指数在研究期间整体上处于不断下降的趋势,中间略微有波动。从2006年的0.149 235下降至2015年的0.100 120。其中,2006—2010年处于波动微增状态,主要原因是人口密度和自然增长率增加 (分别从106人/km2增加到147人/km2),及化肥使用量和“三废”(废气、废水、废渣)排放量增加所导致的。2010年土地生态压力指数开始下降,说明固原市土地资源面临的压力不断降低。虽然化肥使用量和三废排放量都在增加,但土地生态压力指数下降的根本原因是人口密度的下降,由2009年的147人/km2下降至2015年的90人/km2。特别是“十二五”生态移民开始后,固原市的大量贫困户进行易地搬迁,大多数搬迁至红寺堡安置区,人口的大量迁移减轻了当地土地资源承载的压力。

3.3 土地生态状态系统评价分析

由表3可以看出,2006—2015年固原市土地生态状态指数由0.121 870增加至0.276 718,整体呈现“V”型波浪式增长态势,表明固原市土地生态安全状态发生好转。其中,2006—2010年响应指数由0.121870下降至0.046320,2010—2015年由0.106104增至0.276 718。主要原因是生态环境保护力度的不断加大,植树造林、退耕还林等政策措施的实施,使得森林覆盖率增加,有效地增加了土地的水土保持能力、自我恢复能力,防止土地退化面积和程度增大。同时,固原市的固定投资比率不断增大,由2006年的177811万元增加到2015年的3079617万元;其中用于水利、环保和公共设施投资总额占固定投资总额的比率由2006年的8.1%升至2015年的13.3%;为生态建设、环境保护、节能减排以及污染物处理等工作提供了经费支持,对土地生态系统安全水平的改善和提升起到了促进作用。

3.4 土地生态响应系统评价分析

由表3可以看出,固原市的土地生态安全响应指数整体上呈现先降低后增长的“V”型变化趋势。2006—2010年响应指数由0.138874下降至0.106104,主要是由固原市固体废物综合利用率、废气治理设施套数,水利、环保和公共设施投资比率指标数据的变化引起的。2010—2015年响应指数由0.106 104增至0.273 094,主要是因为城市生活污水处理率由21.38%增加至73.1%,每万人在校学生数却由2006年的2 138人增加至2010年的2 510人而后减少至2015年的1 976人,尤其是“十二五”以来,人口大量的迁出以及各项扶贫攻坚政策的开展,各级政府注重生态保护和改善民生,极大地保护和改善了固原市土地生态状况。

3.5 土地生态地理探测分析

区域土地生态安全受各种因素的综合影响,本文选取了能够反映土地生态安全的社会、经济、生态等方面的23项指标,对影响土地生态安全的主导因素进行探测研究。首先利用ArcGIS软件对土地生态安全体系各指标原始数据进行分级分区,根据地理探测器模型,将表1指标层中23项指标分别与土地生态安全指数进行空间探测分析,计算得到各因素对土地生态安全指数的影响力(表4)。P值越大,表明该因素对区域土地生态安全影响越大,本文将P值大于0.9的指标因素看作为影响土地生态安全的主导因素。由表4可以看出,人口密度,化肥使用量,工业固体废物产生量,废水排放量,综合能量消耗量,环境空气质量达标率,水利、环保和公共设施投资占固定投资的比率7项指标因子为固原市土地生态安全的主导因子。

3.6 基于GM(1,1)模型土地生态安全预测分析

利用GM(1,1)模型对固原市未来9 a的土地生态安全状况进行预测,结果显示,2016—2025年固原市土地生态安全呈现上升的趋势(图1),其土地生态安全等级由临界安全向较安全以及安全状态发展。土地生态安全的不断提升和改善有利于农业生产,将促进社会经济实力的不断增强。

 

表4 土地生态安全评价的因子影响力

 
  

图1 2016—2025年固原市土地生态安全变化趋势

4 结论与讨论

本文通过构建基于P-S-R模型的固原市土地生态安全评价体系,对2006—2015年固原市的土地生态安全进行评价。结果显示,固原市土地生态安全综合指数在研究期间整体呈现出增长的态势,2006—2015年,综合指数由 0.438 832增加到0.649 931,研究期间固原市土地生态安全总体呈逐渐好转状态。

式中:A为土地生态安全综合指数;wj为第j项指标的权重;Yij为第i年的第j项指标的标准化值;m为指标个数。

式中:PD,U 为生态安全影响因素探测力指标;nD,i为生态安全因子D的子区域i内的样本数;U为生态安全综合指数;n为整个区域样本数;m为次级区域个数为整个区域土地生态安全的离散方差为子区域i内的离散方差。当D对疾病具有决定力,则每个子区域的离散方差会很小,而子区域之间的方差很大。假设模型成立,PD,U 的取值区间为[0,1],PD,U=0 时,表明生态安全指数分布呈随机分布,PD,U值越大,说明分区因素对固原市土地生态安全分异的影响越大。

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[7]王鹏,况福民,邓育武,等.基于主成分分析的衡阳市土地生态安全评价[J].经济地理,2015,35(1):168-172.

三是加大了保饮水、保民生的力度。通过各种措施保障了旱区1939万因旱饮水困难群众的饮水安全,落实了中央领导“绝不能让一名群众没有水喝”的要求。

[8]常婷婷,姜世中,彭文甫.基于熵权物元模型的四川省土地生态安全评价[J].中国农学通报,2015,31(26):122-127.

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正向指标:

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灰色建模理论的灰色预测法是地理学中重要和较为常用的预测方法[26]。按照预测问题的特征分类,可分为数列预测、季节灾变预测、拓扑预测、灾变预测以及系统综合预测5种基本类型。本文以2006—2015年固原市土地生态安全综合指数作为基础数据源,采用灰色系统预测的数列预测法对其未来10年土地生态安全发展趋势进行预测。在Matlab 2012软件中运用GM(1,1)模型程序可以得到土地生态安全值的时间动态模型如下:

[15]固原市统计局,国家统计局固原调查队.2015固原市情数据手册[M].固原:固原博奥彩色印刷有限公司,2016.

综上所述,俄罗斯的政党政治仍处在趋于发展完善之中,即民主政治发展的初级阶段。2018年俄罗斯总统大选结果已于3月19日公布,普京以超过总数76%的选票毫无悬念的再次连任俄罗斯总统这一国家掌舵人之职。在接下来的新一届6年任期中,普京会否继续自己的铁腕政治生涯,俄罗斯执政当局还会在权威政治与民主政治之间权衡,以建构出符合俄罗斯转型期国情需要、符合现代民主理念的政党政治环境。

[16]张松男,雷国平,李秀霞,等.基于P-S-R模型的城市生态安全模糊物元评价——以吉林省四平市为例[J].水土保持研究,2013,20(2):170-175.

通过上面交点的计算,物体表面的自我遮挡效果已经得到了很好的表现,但是因自我遮挡而产生的自阴影的效果却完全没有被表现出来,所以还必须要额外地进行表面自阴影的计算。

[17]杨伶,张大红,王金龙,等.中国县域森林生态安全评价研究——以5省15县为例[J].生态经济,2015,31(12):120-124.

青年人才是石油企业发展的未来和希望,是人才队伍中最富活力的群体。职业生涯规划工作是人才工作的重要基础工作,对于明确人才职业发展目标、路径、措施,提升人才培养质量,加快青年人才成长,增强人才队伍活力,提高企业核心竞争力,推进企业持续有效和谐发展具有深远意义。笔者凭借在胜利油田(下文简称油田)党群工作部门多年工作中的实践与探索,以油田为样本采取问卷调查与座谈的方式对石油企业如何有效开展青年人才职业生涯规划工作进行系统研究,认为现阶段加强石油企业青年人才职业生涯规划,应该从以下五个方面着手。

[18]祝培甜,赵中秋,陈勇,等.基于三角模型的土地生态安全动态评价——以西安市为例[J].水土保持研究,2016,23(1):244-248.

图6的等高线图可直观地反映出2个变量对百香果酸奶品质的影响显著程度,三个等高线图显示这三个因素两两均存在着交互作用,且交互作用显著。

[19]张永利,吴宜进,王小林,等.内蒙古贫困地区生态安全评价及空间格局分析 [J].地球信息科学学报,2016,18(3):325-333.

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[22]黄木易,何翔.基于云模型与熵权法的安徽省土地生态安全评价研究[J].土壤,2016,48(5):1049-1054.

试验结果表明,2种遮荫网膜覆盖后,黑网、绿网棚内温度分别降低了11.53%、3.68%,湿度分别升高了12.78%、5.77%,光照度分别下降了22.67%、6.25%。2种网膜对温度、湿度、光照的影响均较大,而且温度和光照的影响是显著的。云层对光照度的波动较大,对温度和湿度的影响稍小且有滞后性。绿色遮荫网覆盖有利于新梢高生长,黑色遮荫网覆盖有利于苗木地径生长,但两者均未达显著水平。低海拔地区香榧育苗必须进行遮荫,否则苗木容易受日灼病危害,中度以上危害程度达到91.2%。

[23]王磊,郭灿,李慧明.基于PSR-TOPSIS模型的宁夏回族自治区土地生态安全评价[J].水土保持研究,2016,23(6):154-159.

[24]朱培甜,赵中秋,陈勇,等.基于三角模型的土地生态安全动态评价——以西安市为例[J].长江流域资源与环境,2016,23(1):244-248.

利用研制的晶体管直流增益在线测试系统,以BCX41和3CK3B两种晶体管器件作为试验样品,在CFBR-II堆上开展了不同中子辐照注量效应试验,分别获得了辐照功率为2,20,200 W下晶体管的直流增益变化趋势,结果如图8—图10所示。

[25]王劲峰,徐成东.地理探测器:原理与展望[J].地理学报,2017,72(1):116-134.

[26]严超,张安明,吴仕海.基于GM(1,1)模型的土地生态安全动态分析与预测[J].西南大学学报(自然科学版),2015,37(2):103-109.

 
陈晓,王鹏
《宁夏工程技术》 2018年第01期
《宁夏工程技术》2018年第01期文献

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