我国城市土地生态安全研究进展

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　　摘 要：城市土地生态安全问题日益突出，城市土地生态安全评价与研究已成为当前的前沿课题。该文通过对相关文献进行梳理和总结，从基本概念、基础理论、研究尺度、指标体系与评价方法5个方面进行阐述和分析，总结了当前城市土地资源生态安全研究中存在的不足，并针对有待完善之处提出了建议，旨在为城市土地生态安全评价与研究提供方法与借鉴。
　　关键词：中国;城市;土地生态安全
　　中图分类号 X826;F301.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）06-0105-05
　　Abstract： The problem of urban land ecological security is increasingly prominent. The evaluation and research of urban land ecological security has become the current frontier topic. Through combing and summarizing relevant literatures， this paper elaborates and analyzes from five aspects： basic concepts， basic theories， research scales， index system and evaluation methods， and then summarizes the deficiencies in the current research on ecological security of urban land resources， and puts forward suggestions for improvement， aiming to provide methods and references for future evaluation and research on ecological security of urban land.
　　Key words： China; Cities; Land ecological security
　　1 引言
　　第十九届中央委员会第4次全体会议通过的《中共中央关于坚持和完善中国特色社会主义制度推进国家治理体系和治理能力现代化若干重大问题的决定》中明确指出，在中国，生态文明建设是千年大计，要践行绿水青山就是金山银山的理念，坚定走文明发展道路，建设美丽中国[1]。随着我国社会主义市场经济的快速发展，城镇化、工业化的快速推进，城市土地生态环境恶化、人地矛盾问题日益凸显等一系列土地问题开始出现。为解决日益增多的城市土地问题，引导城市土地实现可持续发展，城市的生态问题被放在重要位置。在《全国城市生态保护与建设规划（2015—2020年）》中，城市生态空间保护与管控、城市生态园林建设与生态修复、城市污染治理与市政环境基础设施建设等方面被列为主要任务与重点工程。我国土地资源安全的目标导向之一就是优先保障国家的生态安全[2]。要想城市土地资源得到持续利用，城市土地生态安全是核心内容，同时城市土地生态安全也是建设生态城市中非常重要的一部分。城市资源的持续开发利用必须与城市生态环境保护结合起来，树立土地利用必须“生态优先”的理念，推动建立“城市生态友好型”的土地利用模式已势在必行。。
　　笔者从城市土地生态安全的基本概念入手，总结归纳了城市土地生态安全研究的相关基础理论，并对这些年来我国城市土地生态安全研究的研究尺度、指标体系及评价方法进行分析，指出当前我国城市土地生态安全研究的一些不足，针对有待完善之处提出了建议，旨在提高人们对城市土地生态安全的认识和关注，并为以后城市土地生态安全的研究和生态文明建设提供方法和借鉴。
　　2 基本概念
　　早在1949年，在美国享有声望的环境保护主义者奥尔多·利奥波德就提出了“土地健康”的概念[4]。苏联生态学家雅尼科斯基首先给出了生态城市的概念[5]，在相关研究不断发展的情况下，上个世纪八十年代末“生态安全”这一专业术语正式出现。而城市土地生态安全是一个全新的概念，它源自近些年来对兴起的“生态安全”的研究。
　　关于生态安全的概念，可以从广义和狭义2个方面去理解[6]。美国国际应用系统分析研究所（IASA）给出了“生态安全”的定义，广义的生态安全是指人的生活、生产、健康、所需资源等方面不受威胁，生态安全包括3个方面：自然、经济和社会生态安全，这3个方面组成了一个有机的生态安全系统。狭义的生态安全是指自然和半自然状态的生态系统安全，更侧重于其具有的稳定性和持续性。广义的生态安全重点体现整体性，包括自然、经济、社会3个方面，强调生态系统为人类提供的服务和保障能力，在满足人类需求的同时不会威胁到自身;狭义的生态系统更强调生态环境可以为人类发展持续、稳定地提供资源[7]。
　　土地生态安全，以上述的“生态安全”概念为基础。一些学者从土地生态系统结构和功能是否能够保持的角度来定义，这些学者认为土地生态安全就是通过对土地资源的合理利用和管理，使土地生态系统能够保持其结构与功能不受威胁或尽可能的少受威胁的状态，可以持续地为人类提供服务[8];一些学者从实现社会、经济、生态安全达到协调发展的角度来定义，这些学者认为土地生态系统具有保障功能，使人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响，以实现经济利益最大、生态效益最佳和社会稳定的目的[9]。
　　城市土地生态安全是以生态安全、土地生态安全概念为基础。目前学术界对城市土地生态安全的定义比较少且未达成一致。一些学者站在优化城市结构的角度来下定义，这些学者认为以资源环境承载力为基础，在推进新型城镇化的过程中，去构建科学合理的城镇化布局，通过土地资源集约节约利用来优化城市内部空间结构[10];一些学者站在促进城市可持续发展角度来下定义，这些学者认为在城市土地利用过程中，出现了一系列问题和矛盾，促进城市土地资源安全可以提高土地资源的利用效益，促进土地資源的集约节约利用，是实现城市可持续发展的根本途径[11]。 　　3 基础理论
　　3.1 人地关系协调理论 人地关系的经典解释就是人类社会及其活动与自然环境之间的关系[12]。人地之间具有一种客观关系[13]：一是人对地具有依赖性，地为人类提供物质基础和空间场所;二是在人地关系中，人处于主动地位，人具有能动功能与机制。总之，人要在尊重地的规律的前提下去利用和改变地，使地更好地为人类服务。从上个世纪90年代开始，国内学者逐渐丰富了对人地关系的理论研究。李小云等[14]从历史视角去认识人地关系的演变过程及机制，以期从纵向视角加深对中国人地关系的整体认知，并为人地系统优化及有效调控提供借鉴;李扬等[15]站在研究方法的角度，在梳理其内涵及研究脉络的基础上，评述了中国人地关系及人地关系地域系统的研究方法;程钰等[16]站在演变趋势及驱动因素的视角，运用地理数学模型与数理统计分析方法去探究人地关系演变趋势及驱动因素。从纵向看，人地关系的理论研究逐渐深入并趋于成熟，诸多学者从不同层面对人地关系理论进行了不同角度的研究分析;从横向看，人地关系理论结合了生态学[17]、人文地理学[18]等相关学科领域。本质上，土地在人地系统中起着基础性作用，土地利用是人地关系的核心问题和首要问题。
　　3.2 可持续发展理论 自20世纪工业革命以来，全球经济得到飞速发展的同时也造成了资源过度开发、环境恶化等一系列问题。1972年，联合国在瑞典召开了人类环境会议并通过了《联合国人类环境宣言》，这是国际上第一次关于可持续发展理论进行讨论[19]。1987年，联合国环境特别委员会发表了名为《我们共同的未来》的报告，这被认为是提出可持续发展概念的起点。邬建国等[20]认为“满足当代人类的需求而不损害子孙后代满足他们自己需求的能力”这个由WCED下的定义是最被广泛接受的，认为可持续性科学必须注重多尺度研究，应特别关注时间尺度以及空间尺度。李玉恒等[21]将土地工程与乡村可持续发展结合起来，通过对典型案例进行分析，解析了土地整治工程与乡村可持续发展的关系。王莹等[22]借助构建的土地可持续利用评价指标体系，进而得到土地可持续利用在时间和空间上存在的差异变化。可持续发展理论在土地生态安全研究中体现为人、地、社会等方面的协调发展，该理论为土地生态安全研究提供了基础理论层面的支撑。
　　3.3 城市生态学理论 城市生态学由城市学、生态学等多个学科组成，属于一个交叉学科，以城市范围内的生命系统和环境系统之间的关系为研究对象，在1925年，美国芝加哥学派的代表人物帕克首次提出这一名词。城市生态学是对城市自然、经济和社会生态系统之间的关系进行研究，强调城市中人与自然之间的相互作用[23]。1992年联合国环发大会之后，建设生态城市受到全球的广泛关注。随着城市生态问题越来越受重视，我国学者们也对城市土地相关研究越来越深入。汤天滋等[24]站在理论的角度提出了我国生态城市建设过程中必须坚持的几个理论和原则问题，并做了论述;朱乾隆等[25]认为城市土地集约利用与生态文明建设存在交互耦合关系，对二者的耦合协调程度进行评价，有利于提高城市土地利用效率、促进城市可持续发展;张荣群等[26]以生态位理论为基础，利用生态位适宜度模型和反规划思想对城市土地综合开发适宜性进行评价，丰富了反规划和生态位理论的应用领域。土地生态学在土地科学学科体系中属于重要的基础性的学科[27]，也是城市生态学重要组成部分。城市生态学理论拓展，对加强城市土地生态安全的深入研究具有重要意义。
　　3.4 城市规划理论 中国的城市规划思想和实践具有悠久的历史，早在夏代，就有关于“国土”的研究，[23]。然而现代城市规划理论则更加丰富多样，包括早期的乌托邦、太阳城，还有现在的田园城市、生态城市等。“城市规划”是规范城市发展、促进城市经济和社会进步、推动生态城市建设的重要手段。顾朝林[28]从我国城市规划的转型视角，论述城市生态学，认为生态城市建设强调人与自然、人与社会的协调关系，融合了社會、文化、经济、生态等各种因素;沈清基等[29]将中国城市生态规划演进过程分为4个阶段：初始萌芽期、缓慢发展期、启动建构期和全面发展期，并归纳了中国城市生态规划的演进特征;刘郑[30]认为土地利用问题一直是城市规划和发展的核心问题，并尝试提出城市土地资源合理利用与规划的措施。城市规划是一项综合性工作，是对城市土地、城市空间等科学的统筹安排，并为保障城市土地生态安全打下了坚实的基础。
　　4 研究尺度、指标体系及评价方法
　　4.1 研究尺度 从空间尺度上分析，包括宏观尺度、中观尺度和微观尺度。通常将省级及其以上作为宏观尺度;地、市一级作为中观尺度;县级及以下作为微观尺度[31]。而城市作为中观尺度的研究区域，对土地生态安全评价研究具有重要意义，可以突出和加强对土地生态安全的研究，我国对城市土地生态安全的研究重点逐步向多因素发展，欧美国家在这方面的研究工作比国内开展早[32]，但是近些年来，国内中、微观尺度研究也在逐渐增加。从时间尺度上分析，可划分为时点尺度与时段尺度[7]。时点尺度是一种静态的研究，指的是一定某区域在某个时点的状态，这种研究方法虽然能了解该时点的土地生态安全状况，但却无法看出其演变趋势，徐珊等[33]以青岛市为研究区，对2017年青岛市的土地生态安全状况进行综合评价，并进行区域等级划分。时段尺度是一种动态的研究，即在一个时段内，某区域的变化状况和该时段内各时点的状况，李艳艳等[34]选取2006—2016年这个时间段，以宁夏回族自治区下辖的5个市为研究对象来测算土地生态安全等级。随着GIS、ENVI等技术的发展，当下研究热点逐渐趋向于对时段尺度的研究，并且其时间间隔逐渐加长。
　　4.2 指标体系 城市土地生态安全评价的基础是评价指标体系构建，同时构建科学合理的评价指标体系也是城市土地生态安全评价的关键，会直接影响到评价结果的科学性和可靠性。目前我国学术界尚未形成统一的评价指标体系，我国仍处于探索研究阶段[7]。当前城市土地生态安全评价指标体系主要采用系统分解法[35]，首先将土地生态系统分解为若干子系统，再选取合适的评价指标。目前常用来构建区域生态安全的指标体系有3种：PSR（压力-状态-响应）模型、DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型、EES（自然-经济-社会）。 　　4.2.1 PSR模型 在20世纪80年代末由联合国环境规划署（UNEP）提出的[36]。压力、状态和响应3个指标层存在一种互为因果的关系。压力层是人类活动对城市土地生态资源造成的压力;状态层是指在受到压力的情况下，土地生态环境、土地生产能力等方面所呈现的状态;响应层是指人类为促进城市土地生态环境可持续利用所做出的响应。PSR模型提供的是一种评价思路，在实际应用过程中，要结合各区域具体情来补充、完善，灵活运用。目前已广泛运用于土地生态安全评价[37-38]、土地资源利用评价[39-40]、城市规划环境影响评价[41]等领域。
　　4.2.2 DPSIR模型 于1993年由OECD （联合国经济合作组织）提出[42]，DPSIR概念模型继承了PSR模型的优点，是PSR模型的修正模型。将经济发展与人口增长作为驱动因素，城市扩张、产生的环境污染导致土地生态系统面临压力，土地生态系统长期面对压力会影响土地资源的质量与状态，土地生态系统的状态不断恶化会对人类社会产生影响，那么政府和相关机构会加大对土地生态系统的保护力度与资金投入即作出的响应。DPSIR模型是对PSR模型中指数的细化和深入[43]。我国很多学者[44-45]在进行城市土地生态安全评价时都会选用DPSIR模型。
　　4.2.3 EES协同模型 基于人文社会视角[46]，由于土地生态系统是一个包含自然、经济、社会等多重因素的复杂系统，选取评价指标时需要遵循资源环境协调性、经济可行性和社会可接受性的评价准则。目前该模型在城市土地生态安全领域运用广泛[47-48]。
　　4.3 评价方法 城市土地生态安全评价可分为定性方法与定量方法2种评价方法，其中定量方法成为近年来我国的主要研究趋势，常用的评价方法可分为3种类型。
　　4.3.1 数学模型 以综合指数法[49]为典型代表。综合指数法是将个体指标进行标准化处理后进行加权平均，转化为综合指数，经过分析和研究对城市土地生态安全水平进行评价，具有方法简单和容易量化等特点。层次分析法[50]、熵权法[51]、主成分分析法[52]等也是学者们常用的数学模型。
　　4.3.2 生态模型 运用比较广泛的就是近年来兴起的生态足迹法。Wac Wackernagel（1996）提出了生态足迹的概念[53]，他认为生态足迹是生产人口需要的资源和吸纳人口产生的所有废弃物所需要的土地总面积和水资源总量。我国在1999年引入生态足迹的概念，大部分学者在利用生态足迹理论对某个区域进行生态安全状况评价时，一般会从时间和空间双重维度进行研究[54-55]。生态足迹模型紧扣着可持续发展理论，能反映在一定条件下人们的社会经济活动与生态承载力之间的差距，但是，这种模型也存在缺憾：单纯以人类对自然资源的占有与利用去分析，无法考虑到生态承载力复杂因素间的作用[32]。
　　4.3.3 景观生态模型 基于景观生态学的研究理念，结合3S技术对区域土地生态安全进行评价，这种评价方法已呈现主流发展趋势。景观生态安全格局法和景观空间邻接度法是构建景观生态模型常用的2种方法[56]。前者通过建立反映物种空间运动趋势阻力面来判断生物物种的空间安全格局，城市生态安全格局强调自然保护与人类建设开发之间的协调和互利[57];后者则通过构造空间邻接长度比、数目比及面积比的函数来分析各景观类型的受胁迫程度[58]。
　　5 存在的问题与建议
　　我国在城市土地生态安全的研究上已取得一定的研究成果。目前我国的城市土地生态安全研究处于探索实践阶段，整体发展趋势主要表现为：从单要素向综合发展;由简单多指标向高等数理评价模型和空间评价模型转变;从静态研究向动态研究发展。
　　5.1 存在问题 总体上，我國城市土地生态安全研究中存在以下4点不足：（1）我国的城市土地生态安全研究起步较晚，目前还未形成较为完整且系统的理论框架。对理论研究的深入程度直接影响到是否可以得到科学的实践，直接影响到评价对象、评价指标和评价方法的选择。（2）从整个土地生态安全研究来看，以城市为目标区域的研究相对较少。我国土地生态安全的研究多集中于中、小尺度的区域，研究内容多集中于水土流失、荒漠化、草地退化等方面，多以农用地为研究对象，对目前存在土地生态安全问题较多的城市土地研究较少。（3）关于城市土地生态安全尚没有建立统一的评价标准。评价指标体系的构建具有比较强的主观性，主要体现在指标域值的确定、权重的确定和土地资源安全等级的划分等方面。（4）目前对城市土地生态安全的研究多集中于评价方面，对城市土地资源生态安全的监测、预警、驱动力因素等方面研究较少。
　　5.2 建议 针对上述不足指出，在未来的研究中应重点关注以下4个方面：（1）构建城市土地生态安全评价研究的理论体系。理论研究指导科学实践，同时也对城市土地生态安全评价具有一定的指导和促进作用。学术界要统一与准确界定相关概念内涵，强化相关理论支撑，创新和完善城市土地生态安全评价的理论框架。（2）扩展研究的广度。因城市扩张、人口增长、经济发展等引起城市土地生态安全受到威胁，加大对城市土地生态安全的研究有利于响应国家的政策，建设生态型城市。（3）要促进城市土地生态安全评价标准系统化，这是以后学科建设的必要工作。由于各地区自然条件、资源禀赋等特征不同，可以制定具有针对性、体现差异性的城市土地资源生态安全评价指标体系，并确定生态安全阈值，促进土地生态安全评价规范化。（4）进一步加强对城市土地生态安全的驱动力因素、监测、预警方面等具有领域特色的研究。有利于及时掌握城市土地生态安全现状和变化趋势，有利于城市土地生态安全维护和管理。
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