土地生态评价方法

土地生态安全评价1概述1.1生态安全的概念1）生态安全的背景“生态安全”这一概念是在生态环境日益遭受破坏的背景下提出的。

20世纪50—60年代，随着人口规模的急剧膨胀和工业化的快速发展，全球资源环境状况发生了重大变化，迅速增长的消费需求及结构变化对有限的资源环境基础及其安全保障形成了越来越大的压力。

如世界八大公害事件、自然资源的过渡消耗、生物物种的加速灭绝、温室效应加剧、臭氧层耗损、水土六十、土地沙化、环境污染、酸雨加剧等，这些生态环境问题直接威胁到整个人类自身的生存、安全和发展，成为全球性的问题。

20世纪70年代，在瑞典的斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议，会议通过了《人类环境宣言》，向全球胡宇：在我们人类决定师姐各地德行动时，必须更加审慎地考虑环境后果。

20世纪80年代，联合国世界环境与发展委员会提交的《我们共同的未来》报告中指出：在过去的经济发展模式中，人们关心的是经济发展对生态环境带来的影响，而现在，人类还迫切感受到生态压力对经济发展所带来的重大影星与存在的安全性问题。

20世纪90年代后，在巴西的里约热内卢召开的联合国人类环境会议是生态环境安全问题的一个里程碑，以这次大会标志，生态安全、环境安全与可持续发展成为国际社会中国际政治的一部分。

2002年9月，南非约翰内斯堡的环境与发展高峰会议，进一步商讨生态安全大计。

当前，关注生态安全问题已成为国际社会的广泛共识。

2）生态安全的概念及特点国际社会关于生态安全的概念至今未能达成共识，肖笃宁将生态安全分为广义和狭义两种广义：生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，包括自然生态安全，经济生态安全和社会生态安全，组成一个符合人工生态安全系统。

狭义：是指自然和半自然生态系统的安全，即生态系统完整性和健康整体水平的反映。

生态系统健康是环境管理的一个新内容和新目标，通常认为，功能正常的生态系统可称为健康系统，它是稳定的和可持续的，在时间上能够维持它的组织结构和自治以及保持对胁迫的恢复力。

反之功能不完全或不正常的生态系统为不健康的生态系统，其安全状况处于受威胁之中。

生态安全一般包含两层含义：一是生态系统自身的安全，即其自身结构是否受到破坏；二是生态系统对于人类的安全，即生态系统的功能是否受损害，其提供的服务是否能满足人类的生存和发展需要。

国内外学者对生态安全的定义有着许多不同的认识，这些生态安全的定义存在两方面的局限，一方面，仅考虑了生态风险，而忽略了脆弱性的一面；另一方面仅把生态安全看成一种状态，而没有考虑到生态安全的动态性。

针对这一局限，人们认为，生态安全的概念：生态安全应是指人与自然这一整体免受不利因素危害的存在状态及其保障条件，并使得系统的的脆弱性不断得到改善。

一方面，生态安全是指在外界不利因素的作用下，人与自然不收损伤、侵害或威胁，人类社会的生存发展能够持续，自然生态系统能够保持健康和完整；另一方面，生态安全的实现是一个动态过程，需要通过脆弱性的不断改善，实现人与自然处于健康和有活力的客观保障条件。

生态安全具有其自身的特点：①整体性②综合性③不可逆性④长期性⑤全球性3）生态安全与可持续发展的关系①生态安全是可持续发展的基石，它是可持续发展追求的目标之一。

②生态安全与可持续发展内涵的一致性③生态安全与可持续发展目标的一致性。

④生态安全是对可持续发展概念的补充和完善。

1.2土地生态安全的概念与特征1）土地生态安全的概念在区域范围内，土地生态安全的本质，应该围绕区域乃至周边地区人们可持续发展的目的，促使经济、社会和自然生态的协调统一，它是由土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会安全三个方面组成的安全复合体系2）土地生态安全的特征①保障供给②土地生态安全的收益具有代际转移性③土地生态安全具有基础性④土地生态安全具有可持续性⑤土地资源不安全的影响具有广泛性1.3土地生态安全的影响因素与研究内容1）土地生态安全的主要影响因素①经济因素②人口因素③管理因素④科技因素⑤自然因素⑥灾害因素2）土地生态安全研究的主要内容生态安全研究包括生态安全评价、生态安全预警、生态安全监控和生态安全政策等基本内容。

其中生态安全评价是各项研究的基础区域土地生态安全研究的主要内容包括：区域土地生态系统的完整性和稳定性；主要胁迫因子诊断分析；土地生态平衡期望值的设定及重要阈值的判定（变化的允许范围）；主要土地生态过程演化的连续性、演化状况的监测以及演化的预测和预警；管理和维护调控对策等。

2土地生态安全评价的指标体系和标准的建立2.1土地生态安全评价概述土地生态安全对于国家，地区地区的经济发展和未来的土地资源环境的合理利用起着至关重要的作用，因此认识和了解土地生态安全的状况及其动态变化具有非常现实的意义。

对土地进行土地生态安全评价是土地生态安全的核心内容，也是构建土地生态利用的基础。

评价要以土地资源、环境和生物为中心，立足于安全，着眼于可持续发展，充分利用科学技术，实现土地资源可持续发展的战略及解决土地可持续发展中的重大生态安全问题。

只有在准确安全评价的基础上，才能科学合理地制定出适合本地特点的土地生态安全战略。

土地是自然因素与经济、社会因素综合作用的产物。

因此，土地生态安全评价应综合土地自然环境和经济、社会情况，从土地生态系统的结构和功能出发，建立系统的区域生态安全评价指标体系，揭示各生态扰动因子在不同时空上的综合性生态效应和生态风险的时空分布规律，阐明退化生态系统过程的内在动力学机制，确定不同生态功能区的最低安全阈值。

土地生态安全评价的重要任务之一，就是全面分析研究各个因素及组成因子之间的动态联系和组成方式，以及它们对生态环境的影响和作用的效应。

一般，土地生态安全评价过程可分为以下几个步骤：确定研究区域，选择评价指标，确定指标权重，选定各指标不安全程度判断的标准值，计算每个指标的安全指数，综合评分和分析，提出对策。

2.2评价指标体系的建立1）评价指标体系建立的原则①科学性原则②客观性原则③可比性原则④实用性原则⑤全面性原则⑥独立性原则⑦可操作性原则3）评价指标体系的构成①自然指标：主要反映土地资源利用的状况、发展潜力及与之密切相关的生态、环境状况。

构成土地自然因素包括气候、地形、土壤、植被、水文和水文地质、农机总动力、化肥用量、有效灌溉面积壁垒、人均耕地量、根底年减少率、土壤肥力综合指标和水质量指数等；引用清洁水比例、森林覆盖率、工业“三废”排放量等。

②经济指标：主要是反映某种利用方式下土地资源的生产力和生产效益。

包括土地生产率、粮食产量、人均GDP、人均年收入、农民人均纯收入、非农产业产值比重和农业在GDP中的比重等。

③社会指标：主要反映土地资源利用方式对人们生活的影响和人们对它的反应。

包括城市化水平、人均住房面积、人均肉产量、人均蛋产量、农业技术人员比例、非农就业劳动力比重及交通条件、生产管理条件和地理位置等信息压力响应图区域土地生态系统的“压力——状态——响应”模式2.3评价标准的建立1）评价标准构建的原则①可计量性原则②先进性与应用性原则③地域性原则2）评价标准的来源①国家、行业和地方规定的标准②背景和本底标准③类比标准④科学研究已判断的生态效应3土地生态安全评价的方法3.1综合指数法1）分析研究评价的生态安全因子的程度与变化规律2）建立表征各生态安全因子特性的指标体系3）确定评价标准4）建立评价函数曲线，将评价的环境因子的现状值与预测值转换为统一的无量纲的生态安全与质量指标∑=-=∆ni igi hiW E EE 1)(式中 ： E ∆ ——人类活动前后生态安全及质量变化值hi E ——人类活动后i 因子的质量指标 gi E ——人类活动前i 因子的质量指标i W ——i 因子的权重3.2景观指数法 1） 概述景观结构、功能和变化等方面的指标与土地利用的持续利用的安全性关系相当密切，土地功能的退化、土地生态系统的失调等必然会导致土地生态景观结构和功能的失调或退化，因此，运用景观生态指数对土地生态安全评价也是一种值得探索的方法。

生态学中使用景观这个概念有两种方式。

第一种是直觉的（狭义的），认为景观是基于人类尺度上的一个具体地域，它是具有数公里尺度的生态系统聚合，包括森林、斑块、耕地、树篱、人类聚居地和自然生态系统等看得见的要素。

第二种概念（广义的）将景观作为任意尺度上空间异质性的代表，按照这种认识景观是一个对任何生态系统进行空间研究的生态标准。

不论如何使用景观的概念，根据所反映尺度的不同，景观生态学有两类主要的研究，一类是最普通的研究，阐明一类基质）尤其是相邻两者）中景观要素之间的相互作用，集中揭示整个基质的结构与动态的相对小尺度机制；另一类研究集中于大尺度动态与作为整体的基质行为。

这两类研究是相互补充的，两者兜承认具体要素之间的空间镶嵌。

地理信息系统和电子数据库等新技术把这两类研究综合在一起。

斑块—廊道—基质是景观的基本结构。

斑块指与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定内部均质性的空间单元。

廊道指景观中与相邻两边环境不同的线型或带状结构。

基底指景观中分布最广、连续性最大的背景结构。

在实际研究中要确切地区分斑块、廊道和基底有时很困难，也没有必要。

这种区分往往与观察程度相联系。

区域土地利用单元也分为斑块、廊道、基质，这些类型单元的结构、功能、稳定性、抗干扰能力、恢复能力和生产力等直接与土地生态安全有关。

基质是区域景观的背景地块，它可以控制环境质量的组分，可借用传统生态学中计算植被重要值的方法。

目前应用比较广泛的指标有景观破碎度、景观的多样性指数、均匀度、优势度、分离度、生境破碎化指数等。

斑块的表征，一是多样性指数，二是优势度指数。

景观的功能和稳定性分析包括组成因之的生态适宜性分析，生物的恢复能力分析，系统的抗干扰或抗退化能力分析，种群源的持久性和可达性分析（能流是否畅通无阻，物流能否畅通和循环） 2） 景观指数测度① 斑块形状指数AP S π2=APS 4=式中：S ——形状指数P ——斑块周长 A ——斑块面积② 景观丰富度指数m axm mR r =Am R d =式中：r R ——相对丰富度d R ——丰富度密度 m ——斑块类型数max m ——景观中斑块类型数的最大值A ——斑块面积③ 景观多样性指数∑=-=nk k k P P H 1)ln(211∑=-='nk kP H式中：H ——Shannon Weaver 景观多样性指数H '——Shannon 景观多样性指数k P ——斑块类型在景观中出现的概率n ——景观中斑块类型的总数④ 景观优势度指数∑=+=nk k k P P H D 1m ax )ln()ln(m ax m H =式中：D ——景观优势度指数k P ——斑块类型在景观中出现的概率m ——景观中斑块类型的总数⑤ 景观均匀度指数maxH HE =⑥ 景观形状指数AELSI 4=式中：LSI ——景观形状指数E ——景观中所有斑块边界的总长度A ——景观总面积 ⑦ 正方像元指数EA SQP 41-=式中：SQP ——正方像元指数A ——景观总面积E ——景观中所有斑块边界的总长度⑧ 景观聚集度指数)ln(11m ax ij n i nj ij P P C C ∑∑==+=)ln(2m ax n C =式中：C ——景观聚集度指数max C ——景观聚集度指数的最大值n ——景观中斑块类型的总数ij P ——斑块类型i 与j 相邻的概率⑨ 分维数Ak P F d ln )ln(2=式中：d F ——斑块分维数，1≤d F ＜2P ——斑块周长 A ——斑块面积k ——常熟⑩ 生态环境质量NAEQ ni i∑==1式中：EQ ——生态环境质量1A ——当地生态适宜性2A ——植被覆盖度，以土地的实际覆盖度为权值3A ——抗退化能力赋值，群落抗退化能力强时赋值100，较强赋值60，一般赋值40，以下为04A ——恢复能力赋值，群落恢复能力强时赋值80，较强赋值60，一般赋值40，以下为0生态安全质量表3.3景观生态安全格局法∑===mi nj i ij R CD f MCR )(m in式中：f ——一个未知的正函数，反映空间中任一点的最小阻力，与其到所有源的距离和景观基面特征的正相关关系；ij CD ——物种从源j 到空间某一点所穿越的某景观的基面i 空间距离；i R ——景观I 对某物运动的阻力。