（环境科学专业论文）唐山市土地生态安全动态研究.pdf

态在不断改善；土地生态系统状态指数2 0 0 6 年有所下降，至2 0 0 8 年又呈现出逐 年上升趋势，2 0 0 8 年状态指数达到时间段内最高值；2 0 0 3 - - - 2 0 0 8 年唐山市响应系 统生态安全水平呈现出波动变化的趋势，总体上生态安全水平有所上升。 ( 3 ) 结合唐山市目前面临的土地生态问题及生态环境现状，分别从影响土 地生态安全的自然、社会经济和环境三个方面因素探讨，提出提高唐山市土地生 态安全的对策与建议。 关键词：土地生态安全评价；综合指数法；唐山市 论文类型：应用研究 i i t h e s i st o p i c ：l a n dd y n a m i c so fe c o l o g i c a ls e c u f i t yi nt a n g s h a nc i t y p r o f e s s s i o n a ld i s c i p l i n e s ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e d e g r e ea p p l i c a n t ：y a n a nl u d i r e c t o r ：d e n g r o n gs h i a b s t r a c t l a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yi sa ni m p o r t a n tp a r to fe c o l o g i c a ls e c u r i t y , a c c u r a t e k n o w l e d g eo ft h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t ys t a t u sa n di t sd e v e l o p m e n tt r e n dh a s b e c o m ea ni m p o r t a n tp a r to ft h es t u d yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，a n di sa l s oa n i m p o r t a n tb a s i sf o ra n a l y z i n gt h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t ye n v i r o n m e n t ，f o r e c a s t i n g a n d e a r l yw a r n i n g o fl a n d e c o l o g i c a ls e c u r i t y a n dl a n du s e p l a n n i n ga n d c o n s t r u c t i o n t a n g s h a ni s l o c a t e di nt h eb o h a is e ae c o n o m i cc i r c l ea n di sa n i m p o r t a n ti n d u s t r i a lc i t y i nn o r t h e r n c h i n a t a n g s h a ni sc u r r e n t l yf a c i n gu r b a n t r a n s f o r m a t i o n ，i m p a c t e db yt h ee a r t h q u a k e ，d e v e l o p m e n to fm i n e r a lr e s o u r c e sa n d h e a v yc h e m i c a li n d u s t r y , l a n de c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti sf r a g i l ea n dd e g r a d e d i nt h i s c o n t e x t ，s t u d y i n gt h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yp r o b l e m si nt a n g s h a nc i t yi sn e c e s s a r y t op r o v i d eas c i e n t i f i cb a s i s f o rt h er a t i o n a lu s eo fl a n dr e s o u r c e sa n dl a n du s e p l a n n i n gf o rt a n g s h a nc i t y , a n dp r o v i d ei m p o r t a n ts u p p o r tf o rp o l i c yi m p l e m e n t a t i o n a n dd e c i s i o n m a k i n gp r o b l e m s o nt h eb a s i so fp r e v i o u sr e s e a r c ha n dp s rm o d e l ，a n df u l l yu n d e r s t o o dt h e n a t u r a le n v i r o n m e n t t h ep a t t e r no fs o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t e c o l o g i c a la n d e n v i r o n m e n t a ls 伍t u so ft a n g s h a nc i t y , t h i sp a p e rb u i l tal a n de c o l o g i c a ls e c u r i t y a s s e s s m e n t i n d e xs y s t e mo fr e s o u r c e b a s e dc i t y , i n c l u d i n gt h r e ec r i t e r i a , s e v e n e l e m e n t sa n d2 6i n d i c a t o r s t h i sp a p e ru s e dm e a nv a r i a n c em e t h o dt oe a l c u l a t et h e w e i g h to fe a c hi n d i c a t o r , a n du s e dt h ec o m p o s i t ei n d e xm e t h o dt oc a l c u l a t et h e i n t e g r a t e dv a l u eo fl a n de c o l o g i c a ls e c u r i t y , e v a l u a t e da n da n a l y z e dt h e l a n d e c o l o g i c a ls e c u r i t ys i t u a t i o no ft a n g s h a nc i t yf r o m2 0 0 3t o2 0 0 8 ，b a s e do nt h er e s u l t s ， p u tf o r w a r dl a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yc o u n t e r m e a s u r e sa n ds u g g e s t i o n sf r o mt h e p e r s p e c t i v eo fp r o m o t i n gs u s t a i n a b l eu s eo fl a n dr e s o u r c e sa n dm a i n t e n a n c eo f e c o l o g i c a ls a f e t y t h ec o n c l u s i o n so ft h i sa r t i c l ei n c l u d e dt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： ( 1 ) t h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yv a l u eo ft a n g s h a nc i t y , i na d d i t i o nt oas l i g h t d e c l i n ei n2 0 0 5 ，s h o w e da no v e r a l lu p w a r dt r e n dy e a ra f t e ry e a r , f r o m2 0 0 3t o2 0 0 8 ， t h ee f f e c ti so b v i o u s t h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yv a l u ej u m p e dt o0 716 6n2 0 0 8 f r o m0 3l5 7i n2 0 0 3 ，i n c r e a s e db y12 7 t h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t ye v a l u a t i o n r a t i n gi m p r o v e dt oab e t t e rs t a t ef r o mt h es e n s i t i v es t a t e i ns h o r t ，t h el a n de c o l o g i c a l s e c u r i t ys i t u a t i o ni m p r o v e dal o t ，a n dt h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yl e v e lw a ss h o w i n ga r i s i n gt r e n d ，a n di tw a si nam o r es e c u r es t a t e ( 2 ) i nt h er u l el a y e ro ft h el a n de c o l o g i c a ls e c u r i t yi nt a n g s h a nc i t y , 2 0 0 3 2 0 0 5 ， t h ep r e s s u r es y s t e ms a f e t yi n d e xf e l ls l i g h t l y , m a i n l yd u et ot h e1 0 a dc a u s e db y p o p u l a t i o ng r o w t ha n dh u m a na c t i v i t i e st oe c o l o g i c a le n v i r o n m e n th a si n t e n s i f i e di n 2 0 0 5 ，2 0 0 5t o2 0 0 8 ，t h ep r e s s u r eo ft h es y s t e ms e c u r i t yi n d e xs h o w e da ni n c r e a s i n g i i l t r e n ds h o w i n gt h a tt h el o a dc a u s e db yt h et a n g s h a nr e g i o no fh u m a na c t i v i t i e so nl a n d e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tw e a k ：e n e d t h eo r e s s u r es t a t u so ft h el a n de c o s y s t e mw a si n c o n t i n u o u si m p r o v e m e n t ；t h el a n de c o s y s t e ms t a t ei n d e xd e c l i n e df r o m2 0 0 3t o2 0 0 6 s h o w e dar i s i n gt r e n df r o m2 0 0 6t o2 0 0 8 a n dt h es t a t ei n d e xv a l u er e a c h e dt h e h i 曲e s ti n2 0 0 8 ；f r o m2 0 0 3t o2 0 0 8 ，t h er e s p o n s es y s t e mo fe c o l o g i c a ls e c u r i t yl e v e l s h o w e daf l u c t u a t i n gt r e n d ，t h eo v e r a l le c o l o g i c a ls a f e t yl e v e lh a si n c r e a s e d ，i n d i c a t e d t h a tt h eg o v e r n m e n th a sh a dap o s i t i v e r e s p o n s ea n di m p l e m e n t e d v a r i o u s e n v i r o n m e n t a lc o n t r o lm e a s u r e s k e y w o r d s ：l a n de c o l o g i c a ls e c u r i t y ；w e i g h t ；c o m p o s i t ei n d e xm e t h o d ；t a n g s h a n c 畸 t h e s i st y p e ：a p p l i e dr e s e a r c h i v 上海师范大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景与意义 第一章绪论 生态安全是人类社会可持续发展的一部分，随着当今社会经济的快速发展， 生态安全已经上升到国家的高度，是国家安全的基础，与国防安全、政治安全和 社会经济安全具有同等重要的战略地位【i j 。生态安全总体来说包含两个方面意 义：生态系统自身的安全和对于人类的安全，即生态系统在外界因素干扰的作用 下维护自身结构完整和功能健康的能力以及是否能够满足人类生存和发展的需 要、维护人类安全的能力【2 j 。 土地生态安全起源于生态安全研究，是生态安全的一个重要研究内容1 3 】。土 地是人类与自然界之间的载体，是人与自然交叉最为密切的环节。当今社会，科 学技术在快速发展和不断进步，土地资源仍然是人类赖以生存的物质基础，人类 的衣食住行都离不开土地。目前，由于城镇化、工业化进程的加速以及人口数量 的不断增加，人们对土地资源开发利用的强度在不断加大，再加上我国土地资源 的稀缺以及土地利用方式的不合理性，我国所面临的土地生态安全问题也越来越 严重，面临着诸多严峻的挑战。因此，科学合理地对土地生态安全进行评估，准 确地把握土地生态安全状态及其发展趋势已经成为衡量区域可持续发展程度的 一个重要内容，也可以为区域进行土地生态安全环境分析、土地生态的安全预测 和预警以及土地利用建设规划提供重要的依据 4 1 。 唐山是我国北方地区重要的工业城市和特大城市之一，地处环渤海经济圈京 津唐地区。唐山的近代工业在百年以前就已经发展起来，经济实力较强，城市工 业基础雄厚，重工业在产业结构和国民经济中占有较大的比重，是我国典型的资 源型城市。目前，唐山正面临城市转型问题，城市建设受大地震、矿产资源开发 和重化工业发展的影响，土地生态环境脆弱，土地质量退化严重，土地生态环境 也遭到了不同程度的破坏。在这样的背景下，对唐山市土地生态安全问题的研究 非常有必要。因此，本研究对唐山市2 0 0 3 2 0 0 8 年的土地生态安全进行评价，得 出近六年来土地生态安全的动态变化规律，分析其呈现该规律的原因，并提出相 应的土地生态安全对策和建议，为唐山市合理利用土地资源和进行土地规划提供 科学依据，有助于政府部门和相关机构的决策制定和实施，进而优化配置资源， 第一章绪论上海师范大学硕士学位论文 协调城乡建设，实现人口、经济社会和环境的可持续发展，对唐山市生态城市建 设而言极为重要。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 土地生态安全的定义与内涵 关于土地生态安全的文章很多，对于土地生态安全的概念，国内外很多学者 都做过相关的表述，但是目前为止其确切的含义还没有科学的界定。就其定义而 言，目前有土地利用生态安全【5 _ 8 1 、土地生态安全【3 弦1 3 】和区域生态安全等表述， 不同学者对其都有不同的表述，但其内涵基本一致，可以看作同一个概念不同的 说法。d e n n i sp i r a g e s 1 4 】从土地本身的自然生态系统出发，将土地生态安全定义 为：土地生态系统处于一种健康和可持续的状态，即土地生态环境未被或很少被 自然资源及生态环境约束及威胁。我国学者对土地生态安全的也有很多不同的定 义， 孟旭光【1 5 】从土地资源的经济属性出发，站在可持续发展的角度，强调土地资 源对人类提供稳定的生态服务功能以及对国家的可持续发展具有的良好的保障 能力和支撑能力，在生产、分配、交换和消费等环节处于一种良性循环的状态。 刘胜华【1 6 】认为土地生态安全是指土地生态系统为人类提供服务的数量与质量能 够继续满足人类生存需要与发展的同时，土地生态系统的自身的结构也能够免遭 损害。 综合以上观点，土地生态安全的内涵主要体现在两个方面：一是土地生态系 统对于自身安全的保障能力，是否能够保证土地生态系统内部植物、微生物等一 切生物的生命活动正常运行以及结构的稳定性和功能良好性；二是指土地生态系 统保障人类正常生存和社会经济发展的能力，即土地生态系统为人类提供的生态 服务功能【2 1 。它的本质是生态风险和生态脆弱性【1 7 1 ，一方面受到外界各种因素的 干扰，另一方面对于外界的干扰表现出易于受到伤害和损失的特点，而且不能仅 仅把生态安全看成一种状态，它的实现是一个动态过程，需要不断的改善它的 脆弱性，而达到一种健康、平衡状态。总之，土地生态安全是在保障土地生态 环境良性循环的条件下，其结构和功能处于良好的状态，能够为人类的生产和生 2 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 活提供充足、稳定的自然资源，满足人类生存和发展的需要，从而保证土地自然 生态与人类社会经济复合体长期和谐发展【1 8 j ，并且这种状态随着自然、社会和经 济的发展而发生相应变化。 1 2 2 土地生态安全的研究内容及研究进展 2 0 世纪7 0 年代末，国外学者开始对生态安全进行研究，崔胜辉等学者按照 研究内容和时间先后把生态安全研究划分为4 个阶段，即安全定义的研究与拓 展、环境变化和安全的经验性研究、综合性研究及环境变化与安全两者内在关系 探讨这几个阶段，目前已经深入到影响环境安全的具体因素研究，即探讨环境变 化与安全内在关系的研究阶段【1 。国外的研究已取得了很多成果，而且由刚开始 过多地关注全球或是国家层面上的问题、全球环境变化带来的威胁转向对地方或 区域层面上的生态安全研究。国内生态安全研究始于2 0 世纪9 0 年代，正处于研 究的初步阶段，有待进一步对理论和实践进行深入的研究，总体来说，我国生态 时 安全在区域水平上研究较多，如山地、丘陵、海岸带等微观层面上的生态安全的 研究，初步探讨了生态安全的指标体系构建、评价方法和建议措施等，对生态安 全的理论与实践的研究还比较浅显，特别是应用研究，在国内还没有完全展开。 生态安全研究已与可持续研究逐渐融合在一起，成为可持续研究的部分【l7 1 。 土地生态安全研究内容主要包括以下方面：， w ( 1 ) 土地生态安全与土地利用覆被变化的相互影响与联系 土地生态安全的变化与土地利用覆被的变化有着最直接的关系，它是影响 土地生态安全的最直接、最主要的原因，土地利用覆被的变化其实是人类改造 地球表面的过程，土地利用覆被变化可以改变气候、地表植被、土壤、水文等 自然因素，这些因素的改变进而影响土地生态系统的安全状态。所以对土地生态 安全与土地利用覆被变化之间的关系进行深入探讨并揭示两者之间的相互作用 机制，对于进行合理的土地利用规划，制定区域土地可持续利用对策，保障土 地生态安全具有深远和重大的意义。 受i g b pi i 工作开展的影响 1 9 2 1 1 ，越来越多的学者开始研究土地利用变化的 环境效应与生态安全之间的相互关系和影响机理。s a l i v a 和r i c h e y1 2 2 2 3 1 研究了 土地利用变化对河流的影响，认为土地利用变化不仅会对河流的水质产生影响， 第一章绪论上海师范大学硕士学位论文 而且砍伐和开发森林会增加下游洪水泛滥的频率和强度。m a t s o n 2 4 1 对农业土地利 用集约程度和生态系统属性之间的关系和影响进行了研究，认为农业集约程度的 增加和面积扩张会造成负面的局地、区域和全球影响。s o l o m o n ，t r i m b l e 2 5 ，2 6 1 通 过研究表明，土地利用覆被变化对土壤有机质的含量有很大影响，开垦农田、 农田管理和经营方式、耕作制度的现代化，可以降低土壤中自然有机质的含量； 化肥使用量的增加，不仅导致土壤退化，而且会改变生态系统的物质和化学循环 特征。 从2 0 世纪9 0 年代起，我国学者也紧跟国际研究步伐，对土地利用土地覆 被变化引起的土地生态系统变化进行了广泛的研究。杨勇【2 7 1 指出我国对于l u c c 研究区域主要集中于两类地区：“热点地区”和“脆弱地区”，“热点地区 即社 会经济发展水平较高，人文影响极为活跃的地区，如东部地区，“脆弱地区”是 生态环境比较脆弱的地区，如农牧交错带、风沙过渡区等。土地利用覆盖变化 引起的效应研究主要集中在气候、粮食安全、土壤质量、生物多样性、水质及地 表径流、地球生物化学循环的影响以及由l u c c 引起的生态系统服务价值的变 化研究。李晓兵【2 8 1 指出任何的土地利用覆盖的变化都与一定的环境后果相联系， 可能会对大气、气候、水文、土壤和生物多样性等产生影响。 因此，土地利用覆被的变化在改变自然景观的面貌形态的基础上，对生态 系统的物质循环和能量分配也产生了深远的影响，它对区域生态系统的气候、水 文、土壤等也会产生深远的影响。土地利用覆盖与生态系统的相互作用，二者 之间存在反馈作用的关系，二者协调，对生态安全有利，反之，则会引起生态环 境恶化【2 9 1 。所以，必须切实研究土地利用覆盖对生态安全产生的影响以及影响 机理，在此基础上，构建合理的土地利用模式和土地利用格局，确保土地生态安 全，从而实现区域土地资源可持续利用。 ( 2 ) 土地生态安全评价 土地生态安全评价对于土地生态安全研究来说至关重要，是当前土地生态安 全研究的基础和核心内容，可以为土地利用安全格局的构建、进行土地利用规划 和建设、土地生态安全预测和警示提供重要的参考，也是优化土地利用模式的基 础【1 3 j 8 。对于土地生态安全评价来说，研究重点和难点在目前主要集中在评价指 标体系构建和评价方法研究2 个方面。 4 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 评价指标体系研究 评价指标体系是进行土地生态安全评价的一个重要部分，指标体系的科学 性、全面性、合理性对于评价结果的准确性和可信度至关重要，它的构建是一个 系统的、复杂的、探索性很强的工作，目前还没有达到统一的标准。相比之下， 理论研究较为成熟的是土地质量评价指标体系，这种指标体系与此土地生态安全 评价指标体系联系较为紧密，可以为科学合理的构建土地生态安全评价指标体系 提供基础和较多的借鉴【3 0 l 。p i e r i c 3 q 从水土流失、土壤肥力下降和盐渍化、草地 退化、林地破坏等方面总结研究出了有关土地质量方面的评价因素。m u r g e t 3 2 1 等研究探讨了土壤质量指标，这些指标主要包括土壤有机质和土壤养分等。 j e f f r e y 3 3 】意识到土壤质量评价指标体系的不足和局限性，对指标体系进行了补充 和拓展，指出土壤质量指标对于土地的可持续性利用是必须的，但不是完全的， 还必须把联系生态系统功能和土壤质量的指标加入到体系中去。还有些学者从土 壤的持续发展的角度出发研究了土地，对影响土壤质量的指标进行了分类，分为 物理、化学和生物学指标，并提出了土壤质量指数和土壤健康指数等概念【3 4 】。 我国的学者也用不同的视角，对不同区域对土地生态安全评价指标体系进行 了广泛和深入的研究，王增【3 5 】在对土地生态安全进行评价时，引入“组成一结构 一功能”模型，综合景观生态学、生态系统服务价值等方法，将生物多样性和社 会干扰等列入考虑因素，从“组成一结构一功能一社会四级指标体系出发建立 了土地生态系统评价指标体系，并对研究区土地生态系统安全进行了全面评价。 吕建树【5 】提出了隐患- 状态一免疫生态安全指标层次模型，该模型中，将隐患归 纳为环境隐患和人文社会隐患；状态主要着眼于自然生态环境的状态，包括土地 生态系统的各个组成要素、结构和功能；免疫主要包括污染治理保障、环保投资 保障、生态建设保障。曲衍波、齐伟【3 6 j 等认为在没有极端条件限制的条件下，土 地生态安全受多种因素综合作用影响，要在综合考虑研究区自然生态环境和土地 利用结构特点的基础上，构建体现区域土地生态系统特点的评价指标体系。在今 后构建区域土地生态安全评价指标体系时，可以借鉴上面学者的研究基础和理 论。 总体来说，常用的土地生态评价指标体系有以下几种： 第一种，压力一状态一响应框架模型( p r e s s u r e s t a t e r e s p o n s e ，p s r ) 。 第一章绪论上海师范大学硕士学位论文 p s r 模型是在上世纪8 0 年代末期，由经济合作发展组织( o e c d ) 与联合国环 境规划署( u n e p ) 一并提出的【3 7 1 。p s r 模型从压力、状态、响应3 个方面来构建 评价指标体系，在该框架模型中，3 种类型指标相互联系，共同体现区域生态环 境问题，压力指标反映人类活动给生态环境造成的负荷；状态指标表示生态环境 系统所处的状态；响应指标表示面对生态环境污染和破坏，人类所采取的积极对 策与措施【3 8 】。这个框架模型的前因后果关系非常明了，人类活动对环境施加了一 定压力后，环境状态发生了改变，此后人们对环境的改变做出治理措施和响应， 达到防止生态环境遭到破坏并恢复环境质量的目的。p s r 模型包含因果关系、 综合性、灵活性和三个显著特点，该框架模型的涵盖范围广，包括自然环境和人 类活动，而且还强调了人类社会活动和生产活动及其对生态环境的影响。以自然 生态与人类社会两者间的相互联系与作用为出发点，p s r 框架模型对评价指标 进行组织和划分，系统性较强，而且这种评价方法能够综合自然、社会多方面评 价指标，得到广泛应用，由此还衍生出很多以此为基础的其他评价指标体系。比 较典型的拓展模型为d s r ( 驱动力状态响应) 、d p s i r ( 驱动力压力状态影 响响应) 模型等。如张京钊3 9 1 提出的状态一诱因一影响一响应( s i i r ， s t a t e i n d u c e m e n t i m p a c t r e s p o n s e ) 模型，此类拓展模型有很多，都是由p s r 模 型演变而来的。 第二种，自然经济社会框架模型。即从土地自然生态安全系统、经济安全 系统和社会安全系统3 个方面来构建指标体系。土地生态系统为人地关系复合系 统，关系复杂，能够综合自然、经济、社会环境等多个方面的因素，所选取的指 标体系也较为广泛和宏观，因此以自然一经济一社会模型构建指标体系一方面能 满足系统性、全面性的要求，另一方面还能客观反映区域土地生态安全的现状和 存在的矛盾。 评价方法研究 土地生态安全评价方法主要包括：数学模型法、生态模型法、景观模型法和 数字地面模型4 类。 1 ) 数学模型法 数学模型法中常用的方法包括：综合指数法、模糊综合评价法、灰色关联度 法、主成分聚类分析法、物元分析法等综合评价法。数学模型法主要包括指标数 6 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 据标准化、指标权重确定和多指标综合计算3 个步骤，首先根据选取的模型选取 包括自然、经济社会和环境等多方面的指标，对评价指标进行标准化处理，然后 确定指标的权重，最终通过数学运算计算土地生态安全综合值，该方法在我国应 用的比较广泛。 2 ) 生态模型法 生态模型由大n 4 , 包括区域以及景观尺度、生态系统、种群群落、个体等不 同尺度上的模型，生态模型法各亚类方法间一般是相互独立、彼此分离的，每个 方法各自完成特定尺度的评价任务，不同尺度间需要利用新模型才能互相产生关 联【4 1 1 。生态模型法中比较有代表性的方法是土地承载力分析法和生态足迹法。土 地资源承载力分析法兴起的时间较早，土地资源承载力反映的是区域在不损害其 可持续发展的前提下能够供养的最大人口数量，传统的方法是将土地资源承载人 口数量与实际存在的人口数量作对比，如果承载量小于实际存在人口数量，则判 定土地资源处于不安全状态【1 8 】。最近比较流行使用的生态足迹法最早是上世纪 糍 9 0 年代由加拿大生态经济学家w i l l i a m 和他的博士生提出来的，是一种可以用来 度量可持续发展程度的生物物理方法，该方法首先是对土地面积进行量化，即把 区域所消耗的各种资源和能源以及产生的废弃物总量折算为生物生产的土地面 积，生态足迹大小是在需求层面计算，在供给层面计算生态承载力大小，通过对 两者进行比较来评价区域的可持续发展情况，如果计算的生态足迹大于生态承载 力，即为生态赤字，土地生态系统不安全，反之，生态盈余，土地资源处于安全 状态1 3 8 】。王孟洲、鲁迪等1 4 2 1 在运用生态足迹方法分析平顶山市2 0 0 3 - 2 0 0 7 年的 生态足迹构成及土地生态安全时，在利用生态足迹原理的基础上进行了拓展，提 出了生态压力指数( e t i ) 和生态占用指数( e o i ) 两个概念，作者认为区域人 均生态足迹与生态承载力的比值即为该地区的生态压力指数，这里的人均生态足 迹仅为可更新资源的，e t i 反映了区域土地生态环境承受压力的程度，区域人均 生态足迹占全球人均生态足迹的比率为该地区的生态占用指数，代表了区域人均 消费水平和社会经济的发展程度，文章用e t i 和e o i 的对比来表征煤炭资源型 城市的土地生态系统安全状况，从一个比较新的角度阐述了土地生态系统安全状 况。生态足迹法从一个崭新的角度阐述了人类社会发展与生态环境相互联系，这 种方法可以高度定量化，能用比较少的因素定量计算生态承载力情况，但是该方 7 第一章绪论上海师范大学硕士学位论文 法仅仅以人类对自然资源的占有与利用的角度出发来分析生态系统的承载力水 平，无法把影响生态承载力的复杂因子间的作用列入考虑的范畴【4 3 1 。 3 ) 景观生态学方法 景观生态学方法是通过空间异质性分析景观生态空间稳定性来进行区域生 态安全评价的方法【4 4 1 ，景观生态学注重景观结构、景观功能和景观变化与生态过 程和生态功能的相互影响和关系。因为土地利用的变化必然会导致景观结构、功 能和格局的变化，两者之间的关系相当密切。所以，景观生态学方法该方法逐渐 成为区域生态安全评价的重要方法，而且也是一种值得研究和探讨的方法。景观 生态学方法主要包括景观生态安全格局法、景观指数法( 4 5 】等。 4 ) 数字模型法 数字模型法是参照数字地面模型，结合运用3 s 技术，来建立数字生态安全 模型【4 l 】。数字模型法实质上是g i s 数字地面模型的展开和应用，通过建立栅格 数据或矢量数据来重点反映区域生态安全特点。生态环境特征与区域地理位置和 空间分布相关。将生态安全评价与3 s 空间信息技术结合成为生态安全评价的主 要创新方向，首先利用g p s 和遥感获取空间数据资料，然后应用g i s 软件建立 生态安全空间数据库，最后通过建立数字模型来评价区域生态安全状况和生态安 全格局与过程，而且生态安全评价结果与格局分布可以可视化表达出来。数字模 型法可以将相关信息、研究数据和成果与具体空间位置对应起来，该模型可以作 为土地利用安全格局设计的基础和检验模型，为区域制定生态安全建议和决策等 提供重要的依据。 这几种方法各总结，详见表1 1 。 8 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 表l - 1 土地生态安全评价方法 数学模综合指数法、指标体系比较宏观，涵盖范围广泛，指标体系的建立比较复 型法 模糊综合评价涵盖了包括自然、社会经济和环境杂，选取的指标较为宏观， 法、灰色关联等各个方面的指标，对于评价对象空间上量化较为困难，数据 度法、主成分所处的生态环境状况能够较全面的的计算量繁杂； 聚类分析法、反应出来。 指标的选取和权重的确定 物元分析法仍处于摸索阶段，需要通过 相关研究以及方法的演进来 进一步优化和验证。 生态模 土地承载力分可以通过人类对自然资源的占有仅从生态的角度对生态安 型法 析法、生态足与利用角度对土地生态安全进行分全进行了度量，评价的角度嗨 迹法、能值分析，定量化程度高，可用较少的因较片面； “ 析方法子定量测算生态承载力状况；对一些细微的变化，反应 便于对不同的区域进行横向和纵不够灵敏；母 向的比较分析。无法考虑影响生态承载力 的负载因子间的相互作用。盘 景观生景观生态安全强调空间异质性和空间尺度，适计算较为简便、快捷，但 态学法格局法、景观用于宏观尺度的生态安全研究，是具有一定的片面性，没有考 指数法、景观重大生态环境问题研究最佳尺度虑社会经济因素，仅能反映 空间邻接度法h 引；可以很好的反映l u c c 对景景观格局的变化和人类的干 观格局和生态空间稳定性的影响，扰程度，具有相对性； 并可以将空间景观格局的变化与全获取数据较困难，且需要 球变化联系在一起；可以很好的的数据量较人。 与3 s 技术相结合。 数字模数字生态安全生态安全评价的主要创新方向；处于研究的起步阶段，理论 型法 法将生态安全与区域地理位置和空和实践都不够成熟。 问分布结合，通过可视化表达出来。 9 第一章绪论 上海师范大学硕士学位论文 1 3 本文研究思路与研究内容 1 3 1 数据来源 ( 1 ) 统计数据：2 0 0 3 - 2 0 0 9 年河北省经济年鉴、唐山统计年鉴、唐山 统计公报、唐山环境质量公报及政府部门公开网站的统计数据。 ( 2 ) 参考文献：书籍、研究报告、学术刊物、论文等。 ( 3 ) 唐山市相关规划文件及调研资料。 1 3 2 研究内容 研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 唐山市土地生态安全评价指标体系的构建及评价方法研究 参考前人研究的成果，结合唐山市生态环境现状及土地利用状况以及地区人 口资源环境矛盾突出问题采用系统性较强的压力状态调控响应( p s r ) 模型， 从压力一状态调控响应三方面筛选指标并进行层次的划分，构建了一个包含3 个准则7 个要素2 6 个指标的资源型城市土地生态安全评价指标体系，并利用均 方差法和综合指数法建立土地生态安全评价模型。 ( 2 ) 唐山市土地生态安全评价 利用土地生态安全评价模型，对2 0 0 3 - - , 2 0 0 8 年唐山市土地生态安全状况进行 评价，得到唐山市土地生态安全综合值以及各准则层综合值，得出2 0 0 3 , - - 2 0 0 8 年唐山市土地生态并对土地生态安全动态变化趋势，并对变化趋势进行成因分 析。 ( 3 ) 唐山市土地生态安全对策与建议 根据土地生态安全评价结果，结合唐山市目前面临的土地生态问题及生态环 境现状，分别从影响土地生态安全的自然、社会经济和环境三个方面因素探讨， 提出提高唐山市土地生态安全的对策与建议。 1 3 2 研究方法 ( 1 ) 文献查阅法：文章查阅了大量有关土地生态安全评价的论文与书籍， 充分了解前人的研究成果，总结经验，为本文研究提供了参考与依据。 1 0 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 ( 2 ) 实地调查法：对唐山市基本情况与生态环境现状进行了实地调研，了 解大量相关信息。 ( 3 ) 模型法：应用压力状态调控响应( p s r ) 模型，构建资源型城市土地 生态安全评价指标体系，并利用均方差法计算权重，综合指数法来计算土地生态 安全值。 ( 4 ) 统计分析法：确定生态安全指标体系后，本研究运用均方差法对构建 的评价指标体系确定权重，然后利用综合指数法计算唐山市2 0 0 3 - - - 2 0 0 8 年土地生 态安全值以及各准则层土地生态安全综合指数，并对动态变化情况进行评价分 析。 1 3 2 技术路线 图1 1 技术路线图 第二章唐山市区域概况上海师范大学硕士学位论文 2 1 自然环境概况 2 1 1 地理区位 第二章唐山市区域概况 唐山市是河北省东北部沿海的一座典型的资源型城市，地理位置界于北纬 3 8 。5 57 - 4 0 。2 0 ，东经1 1 7 。3 0 1 1 9 。1 97 之间。南临渤海，北依燕山， 东与秦皇岛市隔河相望，西与天津市毗邻。全市总面积1 7 1 6 8 6 5 平方公里，其 中陆地面积1 3 4 7 2 平方公里，海域面积约3 6 9 6 平方公里。明清以来，唐山就是 “京之肘腹”，为联接东北与华北广大地区的纽带【4 7 】。唐山市具有优越的地理位 置和交通条件，是京津冀都市圈和环渤海经济圈的重要组成部分。 图2 1 唐山市地理区位图 唐山市位于华北平原东北部、燕山山脉南侧，地貌形态主要是由于新生代以 来，北部蒙古高原和燕山山地构造区域强烈上升，南部渤海地区和平原地区剧烈 下降，并且地块分异运动强度不断加大形成的，故唐山市地势由北向南呈梯形下 上海师范大学硕士学位论文第二章唐山市区域概况 降至渤海边，逐渐形成低山丘陵、山间河流谷地、山间盆地、山麓台地、山前平 原、低平原区六种地貌类型，按大的地貌单元划分，全市可概括为山地、平原两 种地貌类型，北部为山地、丘陵区，中部和南部为平原区【4 7 1 。 唐山市地层层序较多，北部山区主要为太古界与前寒武系，南部平原区为石 炭二迭系，第四季极为发育，分布面积约占全市总面积的6 0 ，形成面积广阔 的山前倾斜平原。 2 1 3 气候 唐山市为大陆性季风气候，位于暖温，具有半湿润的特点。春季干旱，多大 风天气；夏季炎热多雨，灾害性天气频繁，如暴雨、大风、冰雹等；秋季秋高气 爽，气温变化大；冬季气候干燥寒冷，降水量稀少。全年平均日照2 6 0 0 小时左 右，多年平均气温约1 1 5 c 。初霜期在1 0 月下旬，终霜期至第二年4 月，无霜 期平均1 8 0 天，年平均降霜日数大约1 0 天。 零 2 0 0 3 , - - 2 0 0 8 年，多年平均降水量5 9 3 m m ，年度降水量变化呈现一定的波动性， 2 0 0 6 年降水量最低，仅为4 7 8 5 m m ，2 0 0 6 - - 2 0 0 8 年，降水量逐渐增加至6 6 9 m m ， 达到6 年内最高值，见图2 2 ；降水季节分布不均，夏季6 - - 9 月降水量占全年的 8 0 。降水量在空间分布上，南北差异较大，由南向北逐渐增多，西北部长城沿 线一带，地处燕山南麓夏季迎风坡，降水充沛。东南部沿海一带，降水最少， 均降水量小于5 5 0 m m 左右，具体情况见图2 3 。 图2 22 0 0 3 , - 2 0 0 8 年唐山市年降水量时间分布图 第二章唐山市区域概况 上海师范大学硕士学位论文 2 1 4 植被与土壤 _ t t - _ ” 群姆t * m o 9 2 氍t i 一： ；- _ j 磐y r - ； 图2 3 唐山市年降水量地区分布图 根据地貌类型的不同，唐山市植被与土壤表现出一定的差异性： 北部低山丘陵区( 凉温、暖温森林灌丛草原植被区) ：气候较冷凉湿润，土 壤为棕壤、褐土，植被主要为人工培育的针叶、阔叶混交林和天然次生林。主要 有油松、辽东栎、酸枣、荆条等乔木、灌木树种；经济林有苹果、板栗、红果、 红枣、梨、桃等；种植作物有玉米、谷子、白薯等。该区为唐山市水果主要产区。 山前冲洪积平原( 暖温灌丛草原植被区) ：土壤为褐土、潮褐土。植被类型 为人工落叶阔叶林；乔木主要有柳树、杨树、槐树等，灌木有荆条、酸枣等；经 济林木主要有红果、苹果、梨等。种植作物有小麦、玉米、棉花、花生及豆类等 北方农作物。本区域为唐山市主要粮食产区。 冲积平原区( 暖温、湿生、水生、农业植被区) ：土壤类型为沼泽土、潮土、 盐化潮土，本区天然植被多遭人类破坏，田边多生长一些草类和芦苇等；树木主 要有柳树、杨树、槐树等平原地区常见树种；主要栽培作物有小麦、水稻、玉米、 高粱、花生、大豆等。该区也是唐山市的主要粮食产区【4 7 】。 滨海低平原区( 暖温轻盐生、盐生植被区) ：土壤为水稻土和滨海盐土。植 被主要为盐吸、碱蓬等一些盐生植物；乔木类主要有杨树、椿树和槐树等；主要 农作物有水稻、高粱、玉米【4 7 】。 上海师范大学硕士学位论文第二章唐山市区域概况 2 1 5 自然灾害 唐山市位于构造活动异常活跃的地带。目前地质灾害主要包括岩溶塌陷、 矿山环境地质问题、地下水水位下降漏斗、地震灾害，还包括森林火灾及病虫 灾害等自然灾害。 地质灾害主要分布在北部低山丘陵区，包括山区崩塌、滑坡、泥石流等灾 害，北部山区地质灾害防治区的范围包括遵化、迁西、迁安、玉田、丰润及滦 县北部，面积约5 3 5 1 平方公里；平原地区主要为采空塌陷和岩溶塌陷，冀东平 原地面塌陷灾害防治区主要分布在平原区的唐山市中心区、路北区、路南区、 古冶区、开平区、丰润区东欢坨煤矿区、玉田县林南仓煤矿区和滦县雷庄镇黄 家庄村，面积约5 4 6 6 2 平方公里；沿海地区为地面沉降灾害防治区，沿海地面 沉降及海岸蚀退灾害防治区主要分布在滨海平原区的