土地生態(tài)評價(jià)方法

1、土地生態(tài)安全評價(jià)1概述1.1 生態(tài)安全的概念1）生態(tài)安全的背景“生態(tài)安全”這一概念是在生態(tài)環(huán)境日益遭受破壞的背景下提出的。20世紀(jì)5060年代，隨著人口規(guī)模的急劇膨脹和工業(yè)化的快速發(fā)展，全球資源環(huán)境狀況發(fā)生了重大變化，迅速增長的消費(fèi)需求及結(jié)構(gòu)變化對有限的資源環(huán)境基礎(chǔ)及其安全保障形成了越來越大的壓力。如世界八大公害事件、自然資源的過渡消耗、生物物種的加速滅絕、溫室效應(yīng)加劇、臭氧層耗損、水土六十、土地沙化、環(huán)境污染、酸雨加劇等，這些生態(tài)環(huán)境問題直接威脅到整個(gè)人類自身的生存、安全和發(fā)展，成為全球性的問題。20世紀(jì)70年代，在瑞典的斯德哥爾摩召開了聯(lián)合國人類環(huán)境會議，會議通過了人類環(huán)境宣言，向全球胡宇

2、：在我們?nèi)祟悰Q定師姐各地德行動(dòng)時(shí)，必須更加審慎地考慮環(huán)境后果。20世紀(jì)80年代，聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會提交的我們共同的未來報(bào)告中指出：在過去的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中，人們關(guān)心的是經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境帶來的影響，而現(xiàn)在，人類還迫切感受到生態(tài)壓力對經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的重大影星與存在的安全性問題。20世紀(jì)90年代后，在巴西的里約熱內(nèi)盧召開的聯(lián)合國人類環(huán)境會議是生態(tài)環(huán)境安全問題的一個(gè)里程碑，以這次大會標(biāo)志，生態(tài)安全、環(huán)境安全與可持續(xù)發(fā)展成為國際社會中國際政治的一部分。2002年9月，南非約翰內(nèi)斯堡的環(huán)境與發(fā)展高峰會議，進(jìn)一步商討生態(tài)安全大計(jì)。當(dāng)前，關(guān)注生態(tài)安全問題已成為國際社會的廣泛共識。2）生態(tài)安全的概念及特

3、點(diǎn)國際社會關(guān)于生態(tài)安全的概念至今未能達(dá)成共識，肖篤寧將生態(tài)安全分為廣義和狹義兩種廣義：生態(tài)安全是指在人的生活、健康、安樂、基本權(quán)利、生活保障來源、必要資源、社會秩序和人類適應(yīng)環(huán)境變化的能力等方面不受威脅的狀態(tài)，包括自然生態(tài)安全，經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全和社會生態(tài)安全，組成一個(gè)符合人工生態(tài)安全系統(tǒng)。狹義：是指自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)的安全，即生態(tài)系統(tǒng)完整性和健康整體水平的反映。生態(tài)系統(tǒng)健康是環(huán)境管理的一個(gè)新內(nèi)容和新目標(biāo)，通常認(rèn)為，功能正常的生態(tài)系統(tǒng)可稱為健康系統(tǒng)，它是穩(wěn)定的和可持續(xù)的，在時(shí)間上能夠維持它的組織結(jié)構(gòu)和自治以及保持對脅迫的恢復(fù)力。反之功能不完全或不正常的生態(tài)系統(tǒng)為不健康的生態(tài)系統(tǒng)，其安全狀況處于受威

4、脅之中。生態(tài)安全一般包含兩層含義：一是生態(tài)系統(tǒng)自身的安全，即其自身結(jié)構(gòu)是否受到破壞；二是生態(tài)系統(tǒng)對于人類的安全，即生態(tài)系統(tǒng)的功能是否受損害，其提供的服務(wù)是否能滿足人類的生存和發(fā)展需要。國內(nèi)外學(xué)者對生態(tài)安全的定義有著許多不同的認(rèn)識，這些生態(tài)安全的定義存在兩方面的局限，一方面，僅考慮了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，而忽略了脆弱性的一面；另一方面僅把生態(tài)安全看成一種狀態(tài)，而沒有考慮到生態(tài)安全的動(dòng)態(tài)性。針對這一局限，人們認(rèn)為，生態(tài)安全的概念：生態(tài)安全應(yīng)是指人與自然這一整體免受不利因素危害的存在狀態(tài)及其保障條件，并使得系統(tǒng)的的脆弱性不斷得到改善。一方面，生態(tài)安全是指在外界不利因素的作用下，人與自然不收損傷、侵害或威脅，人類

5、社會的生存發(fā)展能夠持續(xù)，自然生態(tài)系統(tǒng)能夠保持健康和完整；另一方面，生態(tài)安全的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，需要通過脆弱性的不斷改善，實(shí)現(xiàn)人與自然處于健康和有活力的客觀保障條件。生態(tài)安全具有其自身的特點(diǎn)：整體性綜合性不可逆性長期性全球性3)生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系 生態(tài)安全是可持續(xù)發(fā)展的基石，它是可持續(xù)發(fā)展追求的目標(biāo)之一。 生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的一致性 生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的一致性。 生態(tài)安全是對可持續(xù)發(fā)展概念的補(bǔ)充和完善。1.2 土地生態(tài)安全的概念與特征1) 土地生態(tài)安全的概念在區(qū)域范圍內(nèi)，土地生態(tài)安全的本質(zhì)，應(yīng)該圍繞區(qū)域乃至周邊地區(qū)人們可持續(xù)發(fā)展的目的，促使經(jīng)濟(jì)、社會和自然生態(tài)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，它

6、是由土地自然生態(tài)安全、土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全和土地社會安全三個(gè)方面組成的安全復(fù)合體系2) 土地生態(tài)安全的特征保障供給土地生態(tài)安全的收益具有代際轉(zhuǎn)移性土地生態(tài)安全具有基礎(chǔ)性土地生態(tài)安全具有可持續(xù)性土地資源不安全的影響具有廣泛性1.3土地生態(tài)安全的影響因素與研究內(nèi)容2) 土地生態(tài)安全的主要影響因素經(jīng)濟(jì)因素人口因素管理因素科技因素自然因素災(zāi)害因素3) 土地生態(tài)安全研究的主要內(nèi)容生態(tài)安全研究包括生態(tài)安全評價(jià)、生態(tài)安全預(yù)警、生態(tài)安全監(jiān)控和生態(tài)安全政策等基本內(nèi)容。其中生態(tài)安全評價(jià)是各項(xiàng)研究的基礎(chǔ)區(qū)域土地生態(tài)安全研究的主要內(nèi)容包括：區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性；主要脅迫因子診斷分析；土地生態(tài)平衡期望值的設(shè)定及

7、重要閾值的判定(變化的允許范圍)主要土地生態(tài)過程演化的連續(xù)性、演化狀況的監(jiān)測以及演化的預(yù)測和預(yù)警；管理和維護(hù)調(diào)控對策等。2土地生態(tài)安全評價(jià)的指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)的建立3.1 土地生態(tài)安全評價(jià)概述土地生態(tài)安全對于國家，地區(qū)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和未來的土地資源環(huán)境的合理利用起著至關(guān)重要的作用，因此認(rèn)識和了解土地生態(tài)安全的狀況及其動(dòng)態(tài)變化具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。對土地進(jìn)行土地生態(tài)安全評價(jià)是土地生態(tài)安全的核心內(nèi)容，也是構(gòu)建土地生態(tài)利用的基礎(chǔ)。評價(jià)要以土地資源、環(huán)境和生物為中心，立足于安全，著眼于可持續(xù)發(fā)展，充分利用科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略及解決土地可持續(xù)發(fā)展中的重大生態(tài)安全問題。只有在準(zhǔn)確安全評價(jià)的基礎(chǔ)

8、上，才能科學(xué)合理地制定出適合本地特點(diǎn)的土地生態(tài)安全戰(zhàn)略。土地是自然因素與經(jīng)濟(jì)、社會因素綜合作用的產(chǎn)物。因此，土地生態(tài)安全評價(jià)應(yīng)綜合土地自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)、社會情況，從土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，建立系統(tǒng)的區(qū)域生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，揭示各生態(tài)擾動(dòng)因子在不同時(shí)空上的綜合性生態(tài)效應(yīng)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空分布規(guī)律，闡明退化生態(tài)系統(tǒng)過程的內(nèi)在動(dòng)力學(xué)機(jī)制，確定不同生態(tài)功能區(qū)的最低安全閾值。土地生態(tài)安全評價(jià)的重要任務(wù)之一，就是全面分析研究各個(gè)因素及組成因子之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系和組成方式，以及它們對生態(tài)環(huán)境的影響和作用的效應(yīng)。一般，土地生態(tài)安全評價(jià)過程可分為以下幾個(gè)步驟：確定研究區(qū)域，選擇評價(jià)指標(biāo)，確定指標(biāo)權(quán)重，選定各指標(biāo)

9、不安全程度判斷的標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的安全指數(shù)，綜合評分和分析，提出對策。3.2 評價(jià)指標(biāo)體系的建立1）評價(jià)指標(biāo)體系建立的原則科學(xué)性原則客觀性原則可比性原則實(shí)用性原則全面性原則獨(dú)立性原則可操作性原則3）評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)成自然指標(biāo)：主要反映土地資源利用的狀況、發(fā)展?jié)摿芭c之密切相關(guān)的生態(tài)、環(huán)境狀況。構(gòu)成土地自然因素包括氣候、地形、土壤、植被、水文和水文地質(zhì)、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、化肥用量、有效灌溉面積壁壘、人均耕地量、根底年減少率、土壤肥力綜合指標(biāo)和水質(zhì)量指數(shù)等；引用清潔水比例、森林覆蓋率、工業(yè)“三廢”排放量等。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：主要是反映某種利用方式下土地資源的生產(chǎn)力和生產(chǎn)效益。包括土地生產(chǎn)率、糧食產(chǎn)量、人均G

10、DP、人均年收入、農(nóng)民人均純收入、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重和農(nóng)業(yè)在GDP中的比重等。社會指標(biāo)：主要反映土地資源利用方式對人們生活的影響和人們對它的反應(yīng)。包括城市化水平、人均住房面積、人均肉產(chǎn)量、人均蛋產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)技術(shù)人員比例、非農(nóng)就業(yè)勞動(dòng)力比重及交通條件、生產(chǎn)管理?xiàng)l件和地理位置等信息壓力響應(yīng)圖區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)的“壓力一一狀態(tài)一一響應(yīng)”模式3.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立1）評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的原則可計(jì)量性原則先進(jìn)性與應(yīng)用性原則地域性原則2）評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的來源國家、行業(yè)和地方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)背景和本底標(biāo)準(zhǔn)類比標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究已判斷的生態(tài)效應(yīng)1.1 生態(tài)安全評價(jià)的方法1.2 綜合指數(shù)法1）分析研究評價(jià)的生態(tài)安全因子的程度與變化規(guī)律2）建

11、立表征各生態(tài)安全因子特性的指標(biāo)體系3）確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4）建立評價(jià)函數(shù)曲線，將評價(jià)的環(huán)境因子的現(xiàn)狀值與預(yù)測值轉(zhuǎn)換為統(tǒng)的無量綱的生態(tài)安全與質(zhì)量指標(biāo)，E-（Ehi-Egi）Wii=1式中：AE人類活動(dòng)前后生態(tài)安全及質(zhì)量變化值Ehi人類活動(dòng)后i因子的質(zhì)量指標(biāo)Egi人類活動(dòng)前i因子的質(zhì)量指標(biāo)Wi因子的權(quán)重1.3 景觀指數(shù)法1）概述景觀結(jié)構(gòu)、功能和變化等方面的指標(biāo)與土地利用的持續(xù)利用的安全性關(guān)系相當(dāng)密切，土地功能的退化、土地生態(tài)系統(tǒng)的失調(diào)等必然會導(dǎo)致土地生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)和功能的失調(diào)或退化，因此，運(yùn)用景觀生態(tài)指數(shù)對土地生態(tài)安全評價(jià)也是一種值得探索的方法。生態(tài)學(xué)中使用景觀這個(gè)概念有兩種方式。第一種是直覺的（狹義的）

12、，認(rèn)為景觀是基于人類尺度上的一個(gè)具體地域，它是具有數(shù)公里尺度的生態(tài)系統(tǒng)聚合，包括森林、斑塊、耕地、樹籬、人類聚居地和自然生態(tài)系統(tǒng)等看得見的要素。第二種概念（廣義的）將景觀作為任意尺度上空間異質(zhì)性的代表，按照這種認(rèn)識景觀是一個(gè)對任何生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行空間研究的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。不論如何使用景觀的概念，根據(jù)所反映尺度的不同，景觀生態(tài)學(xué)有兩類主要的研究，一類是最普通的研究，闡明一類基質(zhì)）尤其是相鄰兩者）中景觀要素之間的相互作用，集中揭示整個(gè)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)的相對小尺度機(jī)制；另一類研究集中于大尺度動(dòng)態(tài)與作為整體的基質(zhì)行為。這兩類研究是相互補(bǔ)充的，兩者兜承認(rèn)具體要素之間的空間鑲嵌。地理信息系統(tǒng)和電子數(shù)據(jù)庫等新技術(shù)把這

13、兩類研究綜合在一起。斑塊一廊道一基質(zhì)是景觀的基本結(jié)構(gòu)。斑塊指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同，并具有一定內(nèi)部均質(zhì)性的空間單元。廊道指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線型或帶狀結(jié)構(gòu)?；字妇坝^中分布最廣、連續(xù)性最大的背景結(jié)構(gòu)。在實(shí)際研究中要確切地區(qū)分斑塊、廊道和基底有時(shí)很困難，也沒有必要。這種區(qū)分往往與觀察程度相聯(lián)系。區(qū)域土地利用單元也分為斑塊、廊道、基質(zhì)，這些類型單元的結(jié)構(gòu)、功能、穩(wěn)定性、抗干擾能力、恢復(fù)能力和生產(chǎn)力等直接與土地生態(tài)安全有關(guān)?；|(zhì)是區(qū)域景觀的背景地塊，它可以控制環(huán)境質(zhì)量的組分，可借用傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)中計(jì)算植被重要值的方法。目前應(yīng)用比較廣泛的指標(biāo)有景觀破碎度、景觀的多樣性指數(shù)、均勻度、優(yōu)勢度、分

14、離度、生境破碎化指數(shù)等。斑塊的表征，一是多樣性指數(shù)，二是優(yōu)勢度指數(shù)。景觀的功能和穩(wěn)定性分析包括組成因之的生態(tài)適宜性分析，生物的恢復(fù)能力分析，系統(tǒng)的抗干擾或抗退化能力分析，種群源的持久性和可達(dá)性分析（能流是否暢通無阻，物流能否暢通和循環(huán)）2）景觀指數(shù)測度斑塊形狀指數(shù)式中：s形狀指數(shù)p斑塊周長A斑塊面積景觀豐富度指數(shù)RrmmmaxRd式中：Rr相對豐富度Rd豐富度密度m斑塊類型數(shù)mmax景觀中斑塊類型數(shù)的最大值A(chǔ)斑塊面積景觀多樣性指數(shù)nH'Pkln(Pk)k=1n2H=1-Pkk=1式中：HShannonWeaver景觀多樣性指數(shù)H'Shannon景觀多樣性指數(shù)R斑塊類型在景觀中出

15、現(xiàn)的概率n景觀中斑塊類型的總數(shù)景觀優(yōu)勢度指數(shù)maxn、Pkln(Pk)k=1Hmax=ln(m)式中：D景觀優(yōu)勢度指數(shù)Pk斑塊類型在景觀中出現(xiàn)的概率m景觀中斑塊類型的總數(shù)景觀均勻度指數(shù)max景觀形狀指數(shù)LSI式中：LSI景觀形狀指數(shù)E景觀中所有斑塊邊界的總長度A景觀總面積正方像元指數(shù)SQP式中：SQP正方像元指數(shù)A景觀總面積E景觀中所有斑塊邊界的總長度景觀聚集度指數(shù)nnC=Cmax''Pijln(Pij)i=1j=1Cmax=2ln(n)式中：C景觀聚集度指數(shù)Cmax景觀聚集度指數(shù)的最大值n景觀中斑塊類型的總數(shù)PJ斑塊類型i與j相鄰的概率分維數(shù)P2ln(k)lnA式中：Fd斑塊

16、分維數(shù)，1wFdv2P斑塊周長A斑塊面積k常熟生態(tài)環(huán)境質(zhì)量n'AiEQi=1N式中：EQ生態(tài)環(huán)境質(zhì)量A當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)適宜性A2植被覆蓋度，以土地的實(shí)際覆蓋度為權(quán)值A(chǔ)3抗退化能力賦值，群落抗退化能力強(qiáng)時(shí)賦值100,較強(qiáng)賦值60,一般賦值40,以下為0A恢復(fù)能力賦值，群落恢復(fù)能力強(qiáng)時(shí)賦值80,較強(qiáng)賦值60,一般賦值40,以下為0生態(tài)安全質(zhì)量表EQ值1007069504930291090生態(tài)環(huán)境安全級別InmV1.4 景觀生態(tài)安全格局法i=mMCR:fmJ(CDijRi)j=n式中：f一個(gè)未知的正函數(shù)，反映空間中任一點(diǎn)的最小阻力，與其到所有源的距離和景觀基面特征的正相關(guān)關(guān)系；CDj物種從源j到空間某一點(diǎn)所穿越的某景觀的基面i空間距離；R景觀I對某物運(yùn)動(dòng)的阻力。1.5 層次分析法AnnW二maxW式中：a1n判斷矩陣max最大特征根W最大特征根所對應(yīng)的特征向量，其計(jì)算方法取規(guī)一化的初值向量Wo=（W01,W02,Won）,計(jì)算AW'=Wi直至收斂，則Wo=（Wl,Wi2,Wn）：求得的W便是要求的排序權(quán)