李青芝
摘 要：【目的】探究西安市土地生态安全状况及其影响因素，为区域土地资源的生态安全改善及可持续利用提供建议。【方法】基于“自然-经济-社会”模型，选取20个指标构建土地生态安全评价体系，运用综合指数法计算西安市2013—2019年的土地生态安全评价综合值，并采用因子分析法探究其主要影响因素。【结果】西安市土地生态安全水平变化趋势：2013—2014年、2016—2018年处于上升期，2014—2016年、2018—2019年处于下降期，始终在临界安全水平内波动变化；
经济发展水平、产业结构以及环境质量是影响西安市土地生态安全的重要因素。【结论】西安市土地生态安全状态发展较稳定，后续可以从经济发展、产业结构及环境质量等方面提高土地质量，从而不断改善土地生态安全状态，促进土地资源可持续发展。
关键词：土地生态安全；
因子分析；
动态评价；
西安市
中图分类号：F301.24 文献标志码：A 文章编号：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
土地生態安全是指特定区域内的土地生态系统在外界各种影响因素的相互作用下，经过自身的调节使其结构与功能处于不受或少受威胁的状态，在保持自身结构与功能健康稳定的情况下，同时为经济和社会的可持续发展提供服务［1-2］。土地生态安全评价可以有效评估一个地区的土地生态安全状况及其变化态势，对缓解人地矛盾，促进人地关系协调发展具有重要指导意义［3］。
近年来，国内外学者对于土地生态安全的研究极为重视和关注，关于土地生态安全评价方面的研究主要集中在研究尺度的选取、评价方法的创新及指标体系的构建［4］等方面。研究尺度主要包括省域［5］、市域［6-11］、县域［12］、乡镇［13］、区域［14-15］及流域［2］，对于全国或跨区域等大范围的研究较少；
研究方法主要包括主成分分析法［6-10］、RBF模型［16］、层次分析法以及物元模型［17］等，虽然方法众多且差异较大，但都应用了相应的数理方法。土地生态安全评价的关键环节是构建评价指标体系，目前现有构建的评价指标体系主要包括两种类型，一种是基于“自然-经济-社会”（NES）模型构建评价指标体系，另一种是采用“压力-状态-响应”（PSR）模型构建评价指标体系，不少学者构建的模型基本上都是在此基础上进行改进的。
西安市作为国家的中心城市，对引领中国西北发展有着非常重要的战略意义，应更加关注其土地生态安全。基于前人的研究基础，本研究选取20个指标，构建以“自然-经济-社会”模型为基础的土地生态评价指标体系，探究西安市2013—2019年的土地生态安全状况，并运用因子分析法探究其影响因素，以期为西安市土地资源的生态安全改善及其可持续利用提供理论参考和科学依据。
1 研究区概况及数据来源
1.1 研究区概况
西安市是陕西省的省会，同时是关中平原城市群核心城市以及国家中心城市。地处平原地区，位于渭河流域中部关中盆地，北依渭河和黄土高原，南临秦岭，属暖温带半湿润大陆性季风气候，气候四季分明。总面积为10 096.81 km2，全市下辖新城区、碑林区、雁塔区等11个区和蓝田县、周至县2个县。
1.2 数据来源
本研究数据为西安市2013—2019年的土地生态安全评价数据集。各年度建设用地面积数据主要来自2013—2019年《中国县城建设统计年鉴》，土地生态安全评价影响因素的原始数据来自于相应年份的《西安统计年鉴》。
2 研究方法
2.1 土地生态安全评价体系构建
2.1.1 指标选取。本研究借鉴前人的相关研究成果，结合西安市近年来社会发展状况与自然生态结构，以西安市土地生态安全为目标层，从自然、经济、社会3个方面，选取了人均建设用地面积、第三产业比重、人口自然增长率等20项指标构建西安市土地生态安全评价指标体系［1，2，4，7］见表1。
表1 西安市土地生态安全评价指标体系
[目标层 准则层 指标层 单位 趋向性 权重 土地生态安全 自然因素 人均耕地面积 X1 hm2/人 正 0.033 人均建设用地面积 X2 hm2/人 负 0.067 人均水资源量 X3 m3/人 正 0.050 林地面积比重 X4 % 正 0.125 耕地面积比重 X5 % 正 0.031 经济因素 粮食单产 X6 kg/hm2 正 0.040 人均国内生产总值X7 元/人 正 0.043 第三产业比重 X8 % 正 0.039 城镇居民可支配收入 X9 元 正 0.046 地方财政收入 X10 108元 正 0.045 农业机械化水平 X11 万亩 正 0.050 化肥施用量 X12 t 负 0.051 农药施用量 X13 kg 负 0.031 社会因素 城镇化率 X14 % 正 0.070 人口自然增长率 X15 % 负 0.065 人口密度 X16 人/km2 负 0.034 就业率 X17 % 正 0.070 人均公共绿地面积 X18 m2/人 正 0.058 工业废水排放达标率 X19 % 正 0.025 工业固体废物利用率 X20 % 正 0.025 ]
2.1.2 标准化处理。为消除不同量纲之间的差异，使得指标间具有可比性，便于对评价结果进行分析与比较，利用极差法对各指标的原始数据进行标准化处理。其计算公式为式（1）、式（2）。
2.2 土地生态安全分级
参考之前部分学者的研究［12］，结合区域实际情况，本研究采用等间距法将西安市的土地生态安全水平划分为不安全、较不安全、临界安全、较安全和安全5个等级，见表2，并根据公式（5）计算所得的综合指数值判断其所处安全等级。
2.3 因子分析法
因子分析法是指从研究指标相关矩阵内部的依赖关系出发，把一些信息重叠、具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子的一种多元统计分析方法［1］。即在众多变量中找到隐藏的具有代表性的因子，将相同本质的量归纳为一个因子，从而達到减少变量的目的。
3 结果分析
3.1 土地生态安全总体评价
根据公式（5）计算得到西安市土地生态安全综合指数值见表3。
由表3可知，2013—2019年西安市的土地生态安全综合指数介于0.4～0.6之间，研究期内最低值为0.446，最高值为0.556，总体上呈现出波动变化趋势，但一直在临界安全水平内来回波动。2013—2014年西安市的土地生态安全综合值呈现增长的趋势，从0.450增长到0.505，表明这一阶段西安市的土地生态状况明显改善。2013—2014年西安市的人均耕地面积减少，人均建设用地面积、化肥施用量以及农药施用量等负向指标在增加，与此同时，人均国内生产总值、第三产业比重、人均公共绿地面积以及工业废水排放处理率等正向指标在增加，在人均国内生产总值及地方财政收入整体提高的情况下，人们对土地安全的状况越来越重视，极大地提高了土地环境质量。因此，2014年的土地生态安全指数较2013年有所上升。
2014—2016年西安市土地生态安全综合指数值从0.505下降到0.446，并于2016年下降到了最低点，土地生态安全状况较差，但仍处于临界安全水平。2014—2016年西安市的耕地面积比重与林地面积比重在持续减少，耕地面积比重从2014年的23.82%减少到2016年的22.90%，林地面积比重则从50.35%减少到47.60%，与此同时，城镇化率从期初的76.84%增加到期末的78.62%，人均建设面积也在持续增加，从2014年的0.00 53 hm2/人增加到0.006 2 hm2/人，人口自然增长率与人口密度也在持续上升，使得土地生态安全状况越来越紧张。其间，人均国内生产总值、第三产业比重、人均公共绿地面积以及工业废水排放处理率等正向指标在增加，但是极大的土地压力与土地保护问题仍然存在，导致西安市土地生态安全综合指数有所下降。
2016—2018年西安市土地生态安全水平为Ⅲ级，土地生态安全综合指数从2016年的0.446上升到2018年的0.556，并于2018年上升到了最高点。2016—2018年西安市的人均建设用地面积、化肥施用量、农药施用量以及人口自然增长率这些负向指标均呈现先增长后下降的趋势，但相较于2016年，负向指标数值仍呈上升趋势，与此同时，林地面积比重、人均国内生产总值、城镇居民可支配收入、地方财政收入及工业废水排放处理率在逐年增加。总的来看，西安市对其土地生态安全越来越重视，在土地生态安全方面做出了更多努力，使得土地生态安全状况有所好转。2018—2019年西安市土地生态安全综合指数值再次处于下降期，从0.556降为0.480，表明这一时期的土地生态安全状况有所恶化。在这一时期，西安市的耕地面积比重与林地面积比重下降，耕地面积比重由2018年的24.27%降为2019年的23.86%，林地面积比重从50.35%下降到47.59%，表明耕地面积与林地面积在减少。人均建设用地面积与人口密度在上升，第三产业比重与人均公共绿地面积在减少。由于之前环境污染治理仍存在一些问题，因此这一阶段土地生态问题再次凸显。综上所述，社会经济水平的提高、产业结构的合理化及环境治理力度的加大是使西安市土地生态安全状况改善的重要因素；
化肥及农药使用量的增加、人口增长率的提高及工业废水排放量的增加是威胁西安市土地生态功能健康持续发展的主要因素。
3.2 主要影响因素评价
运用SPSS 25.0统计软件对原始数据进行因子分析，根据得到的相关系数矩阵，变量中有60%以上的相关系数≥0.3［4］，可以进行因子分析，然后运用主成分分析法提取特征值>1的所有因子，并且通过最大方差法进行正交变换，进而得到旋转后的成分矩阵。4个成分的方差贡献率分别为56.955%，17.320%，14.284%，6.565%，累计贡献率达95.124%，说明这4个成分已经描述了原有变量的大部分信息，可以提取出4个公因子，见表4。
旋转后的成分矩阵，见表5。由表5可得，F1与大部分指标存在较高的相关性，主要包括人均耕地面积、人均建设用地面积、粮食单产、人均生产总值、第三产业比重、城镇居民可支配收入、地方财政收入、人口自然增长率、人口密度、工业废水排放达标率以及工业固体废物利用率，其中人均生产总值、第三产业比重、地方财政收入及工业废水排放达标率等正向指标在第1主成分中作用明显，表明了社会经济、产业结构及环境质量是影响西安市土地生态安全的主要因素；
F2包括耕地面积比重、农药施用量、城镇化率、就业率，其中农药施用量在第2主成分中占比最大，说明农药使用量的多少会影响西安市的土地生态安全健康；
F3包括化肥施用量和农业机械化水平，农业机械化水平在第3主成分中影响最大，说明农业机械化水平对西安市的土地生态安全状况有着重要影响；
F4包括人均水资源量与林地面积比重，林地面积比重在第4主成分中作用明显，表明生态建设对西安市的土地生态状况有一定的影响。综合分析表明，社会经济、产业结构及环境质量是影响西安市土地生态安全状况的重要因素。
4 结论与讨论
研究结果表明，在2013—2019年，西安市土地生态安全状态处于较稳定发展阶段，土地生态安全综合指数的范围在0.4～0.6之间，在临界安全水平
内来回波动。土地生态安全综合指数值的发展趋势大致分为四个阶段：2013—2014年处于上升期，2014—2016年处于下降期，2016—2018年为上升期，2018—2019年为下降期。通过因子分析发现，社会经济发展水平、产业结构及环境质量是影响西安市土地生态安全的重要因素。
从以上分析来看，西安市的土地生态安全状况发展较稳定，为提高土地资源高效利用以及促进土地生态状况健康发展，一方面应该继续发挥自身的文化优势，大力发展旅游业，同时积极发展清洁无污染的现代化工业与农业，合理构建产业结构，持续保持社会经济快速增长；
另一方面应该加大对环境的治理力度以及对土地的投入水平，加大对工业废水及固体废弃物的处理与再利用，减少对土地造成的污染，提高土地质量，从而不断改善土地生态安全状态，促进土地资源可持续发展。
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