201３.１
新疆农垦经济
土地问题
松嫩平原土地利用生态安全的 评价及预测
马艳敏
（ 黑龙江省普通高等学校地理环境遥感监测重点实验室 黑龙江 哈尔滨 １５００２５； 哈尔滨师范大学地理科学学院 黑龙江 哈尔滨 １５００２５）
［ 摘 要］ 生态安全特别是区域土地利用生态安全的研究是当前研究的热点问题，对维护 区域生态环境实现可持续发展有着重要的意义。本文以松嫩平原 １９８０ 年、２０００ 年、２０１０ 年 ＴＭ 影像为依据，利用综合指标评价法构建松嫩平原土地利用生态安全综合评价指数，对松嫩平原 １９８０～２０１０ 年土地利用生态安全水平的时空变化进行分析和预测。 结果表明： （ １）松嫩平原土 地利用生态安全风险总体呈东北向西南递增的趋势。 （ ２）较低风险区比重最大，在 ５０％以上，其 次为中度风险区、低风险区、较高风险区、高风险区。 １９８０～２０００ 年，各风险区面积均减少并向 较低风险区转化，生态环境压力有所缓解。 而在 ２０００～２０１０ 年，低风险区和较低风险区均减少 明显，向中、高风险转化趋势明显。 （ ３） ２０２０～２０５０ 年预测结果表明，中度风险等级、较高风险等 级、高风险等级均表现出逐步递增趋势，松嫩平原生态安全恶化趋势明显。 ［ 关键词］ 土地利用生态安全 综合指数评价 时空变化 马尔可夫预测 松嫩平原
一、绪论 近年来，生态安全问题已成为国内外研究的 热点。 土地利用生态安全 （ Ｌａｎｄ Ｕｓｅ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ＬＵＥＳ）是一个较新的概念，是生态安全 的重要组成部分。 土地利用生态安全评价，是指 针对土地利用的宏观结构调整与布局对环境与 生态的可能影响做出的预测性评估，它对于避免 规划造成的环境影响和维护区域生态安全有着 重要意义。 国内一些学者利用不同的方法对我国 不同区域的土地利用生态安全进行了评价和分 析。 如范瑞锭、曲青林、吕建树等在压力—状态—
响应 （ ＰＳＲ）模型框架下构建了福建、兰州、济宁的 土地利用生态安全评价的指标体系，研究表明福 建生态安全总体不太理想、兰州市土地利用生态 安全水平较低整体有好转的趋势、济宁市土地利 用生态安全状况不甚乐观；王庆日、张虹波等拓 展可拓理论构建了土地资源生态安全的物元判 别模型，并以西藏、宁夏南部彭阳县为例进行说 明；鲍艳、罗贞礼等则是对影响生态安全的主要 指标进行聚类分析得到阜新市、湖南省各分区的 土地利用生态安全分类情况，从而得到研究区生 态安全水平的整体分布。
［ 作者简介］马艳敏 （ １９８７－），女，汉族，河北唐山人，硕士研究生，研究方向：生态系统模拟。 XINJIANG STATE FARMS ECONOMY
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松嫩平原位于黑龙江省西南部和吉林省西 北部，是东北三大平原之一。 松嫩平原不仅是土 地利用土地覆盖变化的 “ 热点区”，还是我们北方 “ 生态环境脆弱带”的一部分，自 ２０ 世纪 ５０ 年代 以来，松嫩平原开发和建设速度加快，已成为我 国重要的重工业基地、粮食生产和能源基地。 与 此同时，人类活动对自然环境的干扰强度日益增 大，大面积开荒、垦建脱节、重用轻养、超载过牧、 环境污染等均导致了生态环境的恶化。 因此，对 松嫩平原生态安全做出评价便显得更为重要和 急迫。 汤洁、白淑英、王宗明等对松嫩平原土地利 用变化及其对区域生态系统服务价值的影响进 行了研究，但对松嫩平原土地利用生态安全时空 变化评价和预测还缺乏相关研究。 二、数据来源与研究方法 （ 一） 数据来源 研究中所用的松嫩平原 １９８０ 年、２０００ 年、 ２０１０ 年 Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ 遥感影像， 来源于中科院 地面观测站，分辨率为 ３０ 米。 非遥感影像数据主 要 包 括 松 嫩 平 原 ９０ 米 分 辨 率 数 字 高 程 模 型 （ ＤＥＭ）以及国家基础地理信息系统中 １∶４００ 万的 全国铁路、省级公路矢量图。 （ 二） 研究方法 １． 空间动态变化、转移矩阵分析模型 空间信息分析模型，测算动态变化速度和强 烈程度。 具体公式如下： （ １） （ ２） （ ３） 式中，ＴＲＬｉ 为 第 ｉ 种 生态安全等级类型 在研 究时期的转移速率；ＩＲＬｉ 为其新增速率；ＣＣＬｉ 为其 变化速率；ｎ 为区域内生态安全等级的类别数，ｉ∈ （ １，ｎ）；ＬＡ （ｉ，ｔ１ ） ，ＬＡ （ｉ，ｔ２ ）分别为第 ｉ 类生态安全等级在 研究期初期 和 末期 的面 积；ＵＬＡｉ 为研究 期内第 ｉ 种生态安全等级未变化面积；ｔ１，ｔ２ 为研究时段。 转移矩阵 能够反映 出生态安全等级变化的 特征、结构与变化方向。 转移矩阵的数学形式为：
式中：Ｓ 代表面积；ｎ 代表生态安全等级数；ｉ，ｊ 分别代表研究初期与研究末期的生态安全等级。 ２． 综合指数评价法 综合指 数评价 法综合考虑各个 因 子 对 总 体 对象的影响程度， 把各个指标的优劣综合起来， 用一 个数值化指标加以集中，表示整个 评价对 象 的优劣。 此方法特别适用于对技术、策略或方案， 进行综合分析评价和优选，是目前最 为常用的 计 算方法之一，表达式为： （ ５） 其中，Ｃｖｊ 评价因 子 的 总 值，Ｑｖｉｊ 是对于因 子 ｊ 的 指标 ｉ （ Ｑｉｊ ≥０），Ｗｃｉ 是 指标 ｉ 的 权 重值 （ ０≤ Ｗｃｉ≤１）， 通 过 层次 分析 法 （ ＡＨＰ）计 算得出，ｍ 是 评价指标个数。 此外，本研究还 采用了 ＡＨＰ 层次分析、聚 类 分析、马尔可夫预测模型等分析方法。 三、结果与分析 （ 一）松嫩平原 １９８０ 年 、２０００ 年 、２０１０ 年土 地利用分析 应 用 ＥＲＤＡＳ －ＩＭＡＧＥ９．１ 对 松 嫩 平 原 地 区 １９８０ 年、２０００ 年、２０１０ 年三个时 段的 ＴＭ 影像进 行土地利用分类，利用 ＧＩＳ 将土地利用类型 合并 成七个一级分类，分别为草地、耕地、林地、水域、 未利用地、建筑用地和湿地。 并根据需要提取沙 地、盐碱地、乡村居民点、城镇。 以 ２０１０ 年土地利 用、乡村居民点、盐碱地为例。 统计各土地利用类型面积及比重，如表 １。 １９８０～２０１０ 年， 耕地面 积 增加了 １６６１３．５ 平 方公里，约为 ７．２９％，耕地成为最主要的土地利用 类型，比重接近 ６０％。 湿地、林地、草地均 有所减 少。 湿地面积减少最为明显，减少了 ５．０８％，草地 面积减少了 ５３２７．０ 平方公里约 ２．２８％，未利用地 面积减少了 １．４９％。 计算松嫩平原各区土地利用 类型的年平均变化率如表 ２。 （ 二）土地利用生态安全指标体系的建立 决定 土地利用生态安全的因 素 主要包括土 地利用类型、影响人类生活便捷的交通、高程、坡 度等，以及影响人类生活 质 量的 距离沙 地、 盐碱 地地距离等。 本研究综合相关文献及松嫩平原实
（ ４） １４ XINJIANG STATE FARMS ECONOMY
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表１
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１９８０ 年～２０１０ 年松嫩平原各土地利用类型比重
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表２
土地利用生态安全阻力因子赋值及权重
际，确定生态安全评价指标 １０ 个，对各指标进行 分级并赋予阻力值。 由于各个指标在土地利用生 态安全综合评价中重要性不同，利用层次分析法 （ ＡＨＰ）确定各个因子的权重值。 各因子阻力值及 相对权重如表 ２。 （ 三）土地利用生态安全分级及评价 １． 松嫩平原土地利用生态安全指数分级。 利 用 ＧＩＳ 对土地利用图进行重分类、赋值，并对铁路、 公路、乡村居民点、城镇、盐碱、沙地进行缓冲区分 析并赋值，对数字高程影像进行拼接、坡度计算并 赋值。 得到所有阻力因子 ５００ 米×５００ 米栅格数据 图， 以 １９８０～２０１０ 年城镇阻力因子变化情况为例
（ 如图 １）。 叠加得到松嫩平原土地利用生态安全综 合评价指数栅格图。 为更好地进行变化分析根据生 态安全综合指数状况进行等间距分级 （ 表 ３）。 得到 １９８０ 年、２０００ 年、２０１０ 年松嫩平原土地利用生态 安全等级格局分布图 （ 图 ２～图 ４）。 ２． 松嫩平原土地利用生态安全总体评价。 由 图 ２ 至 ４ 可以看出：松嫩平原土地利用生态安全 风险总体呈现由东北向西南递增的趋势。 东北部 及东部边缘地区及流域附近多处于低风险区、较 低风险区；西南部地区多处在中度风险区、较高 风险区， 局部及交通线附近地区处于高安全区。 整体上看黑河市、齐齐哈尔北部、绥化市北部、哈
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表３
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松嫩平原土地利用生态安全分级标准
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图 １ １９８０年～２０１０ 年城镇变化 图 ４ ２０１０ 年松嫩平原土地利用生态安全图
图 ５ １９８０～２０１０ 年松嫩平原土地 利用生态安全等级比重变化图
尔滨市生态安全水平优于齐齐哈尔市南部、绥化 南部、大庆市、松原市、白城市、四平市、长春市。
图 ２ １９８０ 年松嫩平原土地利用生态安全图
统计高、 中、 低风险等级面积， 得到 １９８０～ ２０１０ 年各生态安全风险等级比重变化图 （ 如图 ５ 所示）。 在所有风险等级中，较低风险区所占比重最 大，在 ５０％ 以上，其次为中度风险区、低风险区、 较高风险区、高风险区。 １９８０～２０１０ 年，低风险区 逐步减少趋势，中度风险区、较高风险区、高风险 区呈现先减后增的趋势，较低风险区为先增后减 趋势。 可以看出 １９８０～２０００ 年，各风险区面积均 减少并向较低风险区转化，表明生态环境压力有 所缓解。 而在 ２０００～２０１０ 年，低、较低风险区均减 少明显，约占 １０ 个百分点，向中、高风险转化趋 势明显。 ３． 松嫩平原土地利用生态安全空间动态变
图 ３ ２０００ 年松嫩平原土地利用生态安全图
化分析。 通过 Ａｒｃ－ＧＩＳ 软件对 １９８０ 年、２０００ 年、
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表４
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松嫩平原生态安全的转移矩阵及动态变化率 （ ｋｍ２）
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２０１０ 年的生态安全等级矢量图进行数据融合叠 加，得到生态安全等级类型的转移矩阵。 并计算 出各生态安全等级的未变化面积、转移面积和新 增面积及转移速率、新增速率和变化速率，结果 如表 ４ 所示。 １９８０～２０００ 年，高风险等级、较高风险等级、 中度风险等级、低风险等级以转出为主，而增加 明显的为较低风险等级。 表现为低风险等级向较 低风险等级的转移；较低风险等级向中、低风险 等级的转移；中度风险等级向较低、较高风险等 级的转移； 较高风险等级向中度风险等级的转 移； 高风险等级向较高风险等级的转移。 说明 １９８０～２０００ 年松嫩平原的生态安全等级有缓解的 趋势。 ２０００～２０１０ 年，中度、较高、高风险等级的新 增速率均明显大于转移速率，表明低、较低风险 等级面积有所减少，中度、较高、高风险等级增加 显著。 表现为低风险等级向较低、中度风险等级 的转移；较低风险等级中度、较高风险等级的转 移；中度风险等级向较低、较高风险等级的转移； 较高风险等级向较低、中度、高风险等级的转移； 高风险等级向较高风险等级的转移。 ４． 松嫩平原土地利用生态安全区划。 为了解 松嫩平原主要城市生态安全等级格局的变化特 点， 科学的制定保护和治理本区有限的土地资 源、 改善环境现状的相关政策。 统计 １９８０～２０１０
图 ６ １９８０～２０１０ 年松嫩平原生态安全结构变化聚类谱系图
年松嫩平原主要城市土地利用生态安全各风险 等级比重变化情况如表 ５。采用 ＳＰＳＳ 统计软件对 松嫩平原各市的土地利用生态安全等级比重变 化进行聚类分析，得到聚类分析的谱系图 （ 图 ６）。 根据 １９８０～２０１０ 年各生态安全等级面积比 重变化情况可以将松嫩平原各市分为 ４ 类： （ １） 哈尔滨、齐齐哈尔、绥化三市。 主要变化趋势表现 为低风险等级以及较低风险等级向中度风险等 级的转化，较高风险等级也有明显增长、高风险 等级有约 １％小幅增长。（ ２）黑河市。 生态安全等 级的变化趋势表现为低风险等级向较低风险等 级转化，及小部分向中度风险等级、较高风险等 级的转化。（ ３）白城市。 生态安全等级的变化主要 趋势表现为低风险等级、中度风险等级、较高风 险等级向较低风险等级的小幅增长。 （ ４）松原、大 庆、长春、四平市。 生态安全等级比重变化不是十 分剧烈，其中，大庆、松原与第一类城市特点相似， 主要表现为低风险等级、 较低风险等级向中度风
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表５
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松嫩平原各市生态安全等级结构变化 １９８０ 年～２０１０ 年
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（ ％）
险等级的转移。 四平市表现为较低风险等级向中 度风险等级的转化。长春市等级变化微弱。主要是 中度风险等级向较高风险等级的转移。 （ 四）土地利用生态安全趋势预测 提取研究期前期 （ ２０００）和后期 （ ２０１０）生态 安全等级的状态，各等级占总面积的比例量化表 示为： Ａ （ ０）＝ （ ０．１８０９，０．５９４８，０．２０２５，０．０２１２，０．０００６） Ａ （ ｎ）＝ （ ０．１１６９，０．５５８１，０．２９１７，０．０３１８，０．００１４） 根据松嫩平原 ２０００～２０１０ 年生态安全的转 移矩阵和 ２０００ 年初始生态安全等级状态计算得 出两期生态安全等级类型变化转移概率矩阵。 生 态安全等级转移概率的计算方法：２０１０ 年生态 安全等级类型的增加面积除以 ２０００ 年向其转出 的生态安全等级类型的面积总数， 则为 ２０００ 到 ２０１０ 年该生态安全等级类型的转移概率。 其转 移步长为 １０。 得到 ２０００ 年各类生态安全等级转 变为 ２０１０ 年的各类生态安全等级的转移概率矩 阵 Ｐｉｊ。
根据 Ａ （ ｎ）以及松嫩平原 ２０００ 年～２０１０ 年生 态安全的转移概率矩阵对松嫩平原生态安全进 行预测。 预测结果如下表所示。 从预测结果可以看出松嫩平原仍以较低风 险等级与中度风险等级为主体， 占到总面积的 ８５％以上，不过较低风险等级比重逐步减少，中度 风险等级比重在增大。 低风险等级与较高风险等 级总体约在 １０％ 左右， 低风险等级比重逐步减 小，较高风险等级比重逐步增加。 高风险等级比 重一直在 １％以下， 但是每 １０ 年增加约 ０．１ 个百 分点，面积逐步扩大。 总体来看，未来 ４０ 年内，松 嫩平原生态安全等级结构恶化趋势明显，应当引 起相关部门的注意。 四、结论 １． １９８０～２０１０ 年， 人类活动较大的影响着土 地利用 ／ 覆被类型面积的变化。 人类过多的追求 粮食生产量，导致用地类型朝着单一化的方向发 展，主导用地类型耕地面积持续攀升，城市化进 程加快，建设用地面积增加明显。 而林地、草地、 湿地等对生态系统具有重要调节作用的用地类 型的面积在下降。 ２． 松嫩平原土地利用生态安全风险呈东北
表６
松嫩平原生态安全预测表 ２０２０～２０５０ 年
（ ％，ｋｍ ２）
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向西南递增的趋势。 东北部、东部边缘地区及流 域附近多处于低风险区、较低风险区区，而西南 部地区多处在中度风险区、较高风险区，西南部 地区的局部及交通线附近处于高安全区。 ３． 从等级结构上看较低风险区所占比重最 大，在 ５０％ 以上，其次为中度风险区、低风险区、 较高风险区、高风险区。 １９８０～２０００ 年，高风险等 级、较高风险等级、中度风险等级、低风险等级以 转出为主，而增加明显的为较低风险等级。 生态 环境压力有所缓解。 而在 ２０００～２０１０ 年，低风险 区和较低风险区均减少明显，约 １０％，向中、高风 险转化趋势明显。 生态环境恶化趋势明显。 ４． 预测表明 ２０２０～２０５０ 年松嫩平原中度风 险等级、较高风险等级、高风险等级均表现出逐 步递增，土地利用生态安全等级结构恶化趋势明 显 （ 见表 ６）。 ５． １９８０～２０１０ 年， 松嫩平原土地利用生态安 全水平恶化趋势明显。 究其原因主要是生态系统 自身的脆弱性与人类活动强烈干预的结果。 松嫩 平原的土地资源空前开发的历史，使得耕地面积 增加的同时破坏了原有植被，土地风蚀、沙化、盐 碱化日益加剧。 １９８０～２０１０ 年， 耕地面积增加了 １６６１３．５ 平方公里约为 ７．２９％，耕地成为最主要的 土地利用类型，比重接近 ６０％。 湿地、林地、草地 均有所减少。 湿地面积减少最为明显， 减少了 ５．０８％， 同时由于城市化进程加快， 建设用地面 积、城镇居民点的分布增加明显。 虽然 ２０ 世纪 ８０ 年代中期至今开垦高潮已过， 国家生态退耕、森 林保护等生态政策的实施，沙化土地面积基本得 到控制，局部碱化土地有所改良，但速度缓慢，生 态安全问题仍十分严峻。 为了提高松嫩平原土地 利用生态安全的整体水平， 必须使该区域生态、 经济和社会效益有机结合、相互协调。 只有因地 制 宜 的 采取 合 理措 施 才能确 保松嫩平原土地利 用生态安全整体水平恢复和稳定的发展。 参考文献
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（ 责任编辑： 刘清军）
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（ 黑龙江省普通高等学校地理环境遥感监测重点实验室 黑龙江 哈尔滨 １５００２５； 哈尔滨师范大学地理科学学院 黑龙江 哈尔滨 １５００２５）
［ 摘 要］ 生态安全特别是区域土地利用生态安全的研究是当前研究的热点问题，对维护 区域生态环境实现可持续发展有着重要的意义。本文以松嫩平原 １９８０ 年、２０００ 年、２０１０ 年 ＴＭ 影像为依据，利用综合指标评价法构建松嫩平原土地利用生态安全综合评价指数，对松嫩平原 １９８０～２０１０ 年土地利用生态安全水平的时空变化进行分析和预测。 结果表明： （ １）松嫩平原土 地利用生态安全风险总体呈东北向西南递增的趋势。 （ ２）较低风险区比重最大，在 ５０％以上，其 次为中度风险区、低风险区、较高风险区、高风险区。 １９８０～２０００ 年，各风险区面积均减少并向 较低风险区转化，生态环境压力有所缓解。 而在 ２０００～２０１０ 年，低风险区和较低风险区均减少 明显，向中、高风险转化趋势明显。 （ ３） ２０２０～２０５０ 年预测结果表明，中度风险等级、较高风险等 级、高风险等级均表现出逐步递增趋势，松嫩平原生态安全恶化趋势明显。 ［ 关键词］ 土地利用生态安全 综合指数评价 时空变化 马尔可夫预测 松嫩平原
一、绪论 近年来，生态安全问题已成为国内外研究的 热点。 土地利用生态安全 （ Ｌａｎｄ Ｕｓｅ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ＬＵＥＳ）是一个较新的概念，是生态安全 的重要组成部分。 土地利用生态安全评价，是指 针对土地利用的宏观结构调整与布局对环境与 生态的可能影响做出的预测性评估，它对于避免 规划造成的环境影响和维护区域生态安全有着 重要意义。 国内一些学者利用不同的方法对我国 不同区域的土地利用生态安全进行了评价和分 析。 如范瑞锭、曲青林、吕建树等在压力—状态—
响应 （ ＰＳＲ）模型框架下构建了福建、兰州、济宁的 土地利用生态安全评价的指标体系，研究表明福 建生态安全总体不太理想、兰州市土地利用生态 安全水平较低整体有好转的趋势、济宁市土地利 用生态安全状况不甚乐观；王庆日、张虹波等拓 展可拓理论构建了土地资源生态安全的物元判 别模型，并以西藏、宁夏南部彭阳县为例进行说 明；鲍艳、罗贞礼等则是对影响生态安全的主要 指标进行聚类分析得到阜新市、湖南省各分区的 土地利用生态安全分类情况，从而得到研究区生 态安全水平的整体分布。
［ 作者简介］马艳敏 （ １９８７－），女，汉族，河北唐山人，硕士研究生，研究方向：生态系统模拟。 XINJIANG STATE FARMS ECONOMY
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松嫩平原位于黑龙江省西南部和吉林省西 北部，是东北三大平原之一。 松嫩平原不仅是土 地利用土地覆盖变化的 “ 热点区”，还是我们北方 “ 生态环境脆弱带”的一部分，自 ２０ 世纪 ５０ 年代 以来，松嫩平原开发和建设速度加快，已成为我 国重要的重工业基地、粮食生产和能源基地。 与 此同时，人类活动对自然环境的干扰强度日益增 大，大面积开荒、垦建脱节、重用轻养、超载过牧、 环境污染等均导致了生态环境的恶化。 因此，对 松嫩平原生态安全做出评价便显得更为重要和 急迫。 汤洁、白淑英、王宗明等对松嫩平原土地利 用变化及其对区域生态系统服务价值的影响进 行了研究，但对松嫩平原土地利用生态安全时空 变化评价和预测还缺乏相关研究。 二、数据来源与研究方法 （ 一） 数据来源 研究中所用的松嫩平原 １９８０ 年、２０００ 年、 ２０１０ 年 Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ 遥感影像， 来源于中科院 地面观测站，分辨率为 ３０ 米。 非遥感影像数据主 要 包 括 松 嫩 平 原 ９０ 米 分 辨 率 数 字 高 程 模 型 （ ＤＥＭ）以及国家基础地理信息系统中 １∶４００ 万的 全国铁路、省级公路矢量图。 （ 二） 研究方法 １． 空间动态变化、转移矩阵分析模型 空间信息分析模型，测算动态变化速度和强 烈程度。 具体公式如下： （ １） （ ２） （ ３） 式中，ＴＲＬｉ 为 第 ｉ 种 生态安全等级类型 在研 究时期的转移速率；ＩＲＬｉ 为其新增速率；ＣＣＬｉ 为其 变化速率；ｎ 为区域内生态安全等级的类别数，ｉ∈ （ １，ｎ）；ＬＡ （ｉ，ｔ１ ） ，ＬＡ （ｉ，ｔ２ ）分别为第 ｉ 类生态安全等级在 研究期初期 和 末期 的面 积；ＵＬＡｉ 为研究 期内第 ｉ 种生态安全等级未变化面积；ｔ１，ｔ２ 为研究时段。 转移矩阵 能够反映 出生态安全等级变化的 特征、结构与变化方向。 转移矩阵的数学形式为：
式中：Ｓ 代表面积；ｎ 代表生态安全等级数；ｉ，ｊ 分别代表研究初期与研究末期的生态安全等级。 ２． 综合指数评价法 综合指 数评价 法综合考虑各个 因 子 对 总 体 对象的影响程度， 把各个指标的优劣综合起来， 用一 个数值化指标加以集中，表示整个 评价对 象 的优劣。 此方法特别适用于对技术、策略或方案， 进行综合分析评价和优选，是目前最 为常用的 计 算方法之一，表达式为： （ ５） 其中，Ｃｖｊ 评价因 子 的 总 值，Ｑｖｉｊ 是对于因 子 ｊ 的 指标 ｉ （ Ｑｉｊ ≥０），Ｗｃｉ 是 指标 ｉ 的 权 重值 （ ０≤ Ｗｃｉ≤１）， 通 过 层次 分析 法 （ ＡＨＰ）计 算得出，ｍ 是 评价指标个数。 此外，本研究还 采用了 ＡＨＰ 层次分析、聚 类 分析、马尔可夫预测模型等分析方法。 三、结果与分析 （ 一）松嫩平原 １９８０ 年 、２０００ 年 、２０１０ 年土 地利用分析 应 用 ＥＲＤＡＳ －ＩＭＡＧＥ９．１ 对 松 嫩 平 原 地 区 １９８０ 年、２０００ 年、２０１０ 年三个时 段的 ＴＭ 影像进 行土地利用分类，利用 ＧＩＳ 将土地利用类型 合并 成七个一级分类，分别为草地、耕地、林地、水域、 未利用地、建筑用地和湿地。 并根据需要提取沙 地、盐碱地、乡村居民点、城镇。 以 ２０１０ 年土地利 用、乡村居民点、盐碱地为例。 统计各土地利用类型面积及比重，如表 １。 １９８０～２０１０ 年， 耕地面 积 增加了 １６６１３．５ 平 方公里，约为 ７．２９％，耕地成为最主要的土地利用 类型，比重接近 ６０％。 湿地、林地、草地均 有所减 少。 湿地面积减少最为明显，减少了 ５．０８％，草地 面积减少了 ５３２７．０ 平方公里约 ２．２８％，未利用地 面积减少了 １．４９％。 计算松嫩平原各区土地利用 类型的年平均变化率如表 ２。 （ 二）土地利用生态安全指标体系的建立 决定 土地利用生态安全的因 素 主要包括土 地利用类型、影响人类生活便捷的交通、高程、坡 度等，以及影响人类生活 质 量的 距离沙 地、 盐碱 地地距离等。 本研究综合相关文献及松嫩平原实
（ ４） １４ XINJIANG STATE FARMS ECONOMY
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表１
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１９８０ 年～２０１０ 年松嫩平原各土地利用类型比重
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表２
土地利用生态安全阻力因子赋值及权重
际，确定生态安全评价指标 １０ 个，对各指标进行 分级并赋予阻力值。 由于各个指标在土地利用生 态安全综合评价中重要性不同，利用层次分析法 （ ＡＨＰ）确定各个因子的权重值。 各因子阻力值及 相对权重如表 ２。 （ 三）土地利用生态安全分级及评价 １． 松嫩平原土地利用生态安全指数分级。 利 用 ＧＩＳ 对土地利用图进行重分类、赋值，并对铁路、 公路、乡村居民点、城镇、盐碱、沙地进行缓冲区分 析并赋值，对数字高程影像进行拼接、坡度计算并 赋值。 得到所有阻力因子 ５００ 米×５００ 米栅格数据 图， 以 １９８０～２０１０ 年城镇阻力因子变化情况为例
（ 如图 １）。 叠加得到松嫩平原土地利用生态安全综 合评价指数栅格图。 为更好地进行变化分析根据生 态安全综合指数状况进行等间距分级 （ 表 ３）。 得到 １９８０ 年、２０００ 年、２０１０ 年松嫩平原土地利用生态 安全等级格局分布图 （ 图 ２～图 ４）。 ２． 松嫩平原土地利用生态安全总体评价。 由 图 ２ 至 ４ 可以看出：松嫩平原土地利用生态安全 风险总体呈现由东北向西南递增的趋势。 东北部 及东部边缘地区及流域附近多处于低风险区、较 低风险区；西南部地区多处在中度风险区、较高 风险区， 局部及交通线附近地区处于高安全区。 整体上看黑河市、齐齐哈尔北部、绥化市北部、哈
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表３
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松嫩平原土地利用生态安全分级标准
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图 １ １９８０年～２０１０ 年城镇变化 图 ４ ２０１０ 年松嫩平原土地利用生态安全图
图 ５ １９８０～２０１０ 年松嫩平原土地 利用生态安全等级比重变化图
尔滨市生态安全水平优于齐齐哈尔市南部、绥化 南部、大庆市、松原市、白城市、四平市、长春市。
图 ２ １９８０ 年松嫩平原土地利用生态安全图
统计高、 中、 低风险等级面积， 得到 １９８０～ ２０１０ 年各生态安全风险等级比重变化图 （ 如图 ５ 所示）。 在所有风险等级中，较低风险区所占比重最 大，在 ５０％ 以上，其次为中度风险区、低风险区、 较高风险区、高风险区。 １９８０～２０１０ 年，低风险区 逐步减少趋势，中度风险区、较高风险区、高风险 区呈现先减后增的趋势，较低风险区为先增后减 趋势。 可以看出 １９８０～２０００ 年，各风险区面积均 减少并向较低风险区转化，表明生态环境压力有 所缓解。 而在 ２０００～２０１０ 年，低、较低风险区均减 少明显，约占 １０ 个百分点，向中、高风险转化趋 势明显。 ３． 松嫩平原土地利用生态安全空间动态变
图 ３ ２０００ 年松嫩平原土地利用生态安全图
化分析。 通过 Ａｒｃ－ＧＩＳ 软件对 １９８０ 年、２０００ 年、
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表４
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松嫩平原生态安全的转移矩阵及动态变化率 （ ｋｍ２）
土地问题
２０１０ 年的生态安全等级矢量图进行数据融合叠 加，得到生态安全等级类型的转移矩阵。 并计算 出各生态安全等级的未变化面积、转移面积和新 增面积及转移速率、新增速率和变化速率，结果 如表 ４ 所示。 １９８０～２０００ 年，高风险等级、较高风险等级、 中度风险等级、低风险等级以转出为主，而增加 明显的为较低风险等级。 表现为低风险等级向较 低风险等级的转移；较低风险等级向中、低风险 等级的转移；中度风险等级向较低、较高风险等 级的转移； 较高风险等级向中度风险等级的转 移； 高风险等级向较高风险等级的转移。 说明 １９８０～２０００ 年松嫩平原的生态安全等级有缓解的 趋势。 ２０００～２０１０ 年，中度、较高、高风险等级的新 增速率均明显大于转移速率，表明低、较低风险 等级面积有所减少，中度、较高、高风险等级增加 显著。 表现为低风险等级向较低、中度风险等级 的转移；较低风险等级中度、较高风险等级的转 移；中度风险等级向较低、较高风险等级的转移； 较高风险等级向较低、中度、高风险等级的转移； 高风险等级向较高风险等级的转移。 ４． 松嫩平原土地利用生态安全区划。 为了解 松嫩平原主要城市生态安全等级格局的变化特 点， 科学的制定保护和治理本区有限的土地资 源、 改善环境现状的相关政策。 统计 １９８０～２０１０
图 ６ １９８０～２０１０ 年松嫩平原生态安全结构变化聚类谱系图
年松嫩平原主要城市土地利用生态安全各风险 等级比重变化情况如表 ５。采用 ＳＰＳＳ 统计软件对 松嫩平原各市的土地利用生态安全等级比重变 化进行聚类分析，得到聚类分析的谱系图 （ 图 ６）。 根据 １９８０～２０１０ 年各生态安全等级面积比 重变化情况可以将松嫩平原各市分为 ４ 类： （ １） 哈尔滨、齐齐哈尔、绥化三市。 主要变化趋势表现 为低风险等级以及较低风险等级向中度风险等 级的转化，较高风险等级也有明显增长、高风险 等级有约 １％小幅增长。（ ２）黑河市。 生态安全等 级的变化趋势表现为低风险等级向较低风险等 级转化，及小部分向中度风险等级、较高风险等 级的转化。（ ３）白城市。 生态安全等级的变化主要 趋势表现为低风险等级、中度风险等级、较高风 险等级向较低风险等级的小幅增长。 （ ４）松原、大 庆、长春、四平市。 生态安全等级比重变化不是十 分剧烈，其中，大庆、松原与第一类城市特点相似， 主要表现为低风险等级、 较低风险等级向中度风
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表５
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松嫩平原各市生态安全等级结构变化 １９８０ 年～２０１０ 年
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（ ％）
险等级的转移。 四平市表现为较低风险等级向中 度风险等级的转化。长春市等级变化微弱。主要是 中度风险等级向较高风险等级的转移。 （ 四）土地利用生态安全趋势预测 提取研究期前期 （ ２０００）和后期 （ ２０１０）生态 安全等级的状态，各等级占总面积的比例量化表 示为： Ａ （ ０）＝ （ ０．１８０９，０．５９４８，０．２０２５，０．０２１２，０．０００６） Ａ （ ｎ）＝ （ ０．１１６９，０．５５８１，０．２９１７，０．０３１８，０．００１４） 根据松嫩平原 ２０００～２０１０ 年生态安全的转 移矩阵和 ２０００ 年初始生态安全等级状态计算得 出两期生态安全等级类型变化转移概率矩阵。 生 态安全等级转移概率的计算方法：２０１０ 年生态 安全等级类型的增加面积除以 ２０００ 年向其转出 的生态安全等级类型的面积总数， 则为 ２０００ 到 ２０１０ 年该生态安全等级类型的转移概率。 其转 移步长为 １０。 得到 ２０００ 年各类生态安全等级转 变为 ２０１０ 年的各类生态安全等级的转移概率矩 阵 Ｐｉｊ。
根据 Ａ （ ｎ）以及松嫩平原 ２０００ 年～２０１０ 年生 态安全的转移概率矩阵对松嫩平原生态安全进 行预测。 预测结果如下表所示。 从预测结果可以看出松嫩平原仍以较低风 险等级与中度风险等级为主体， 占到总面积的 ８５％以上，不过较低风险等级比重逐步减少，中度 风险等级比重在增大。 低风险等级与较高风险等 级总体约在 １０％ 左右， 低风险等级比重逐步减 小，较高风险等级比重逐步增加。 高风险等级比 重一直在 １％以下， 但是每 １０ 年增加约 ０．１ 个百 分点，面积逐步扩大。 总体来看，未来 ４０ 年内，松 嫩平原生态安全等级结构恶化趋势明显，应当引 起相关部门的注意。 四、结论 １． １９８０～２０１０ 年， 人类活动较大的影响着土 地利用 ／ 覆被类型面积的变化。 人类过多的追求 粮食生产量，导致用地类型朝着单一化的方向发 展，主导用地类型耕地面积持续攀升，城市化进 程加快，建设用地面积增加明显。 而林地、草地、 湿地等对生态系统具有重要调节作用的用地类 型的面积在下降。 ２． 松嫩平原土地利用生态安全风险呈东北
表６
松嫩平原生态安全预测表 ２０２０～２０５０ 年
（ ％，ｋｍ ２）
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向西南递增的趋势。 东北部、东部边缘地区及流 域附近多处于低风险区、较低风险区区，而西南 部地区多处在中度风险区、较高风险区，西南部 地区的局部及交通线附近处于高安全区。 ３． 从等级结构上看较低风险区所占比重最 大，在 ５０％ 以上，其次为中度风险区、低风险区、 较高风险区、高风险区。 １９８０～２０００ 年，高风险等 级、较高风险等级、中度风险等级、低风险等级以 转出为主，而增加明显的为较低风险等级。 生态 环境压力有所缓解。 而在 ２０００～２０１０ 年，低风险 区和较低风险区均减少明显，约 １０％，向中、高风 险转化趋势明显。 生态环境恶化趋势明显。 ４． 预测表明 ２０２０～２０５０ 年松嫩平原中度风 险等级、较高风险等级、高风险等级均表现出逐 步递增，土地利用生态安全等级结构恶化趋势明 显 （ 见表 ６）。 ５． １９８０～２０１０ 年， 松嫩平原土地利用生态安 全水平恶化趋势明显。 究其原因主要是生态系统 自身的脆弱性与人类活动强烈干预的结果。 松嫩 平原的土地资源空前开发的历史，使得耕地面积 增加的同时破坏了原有植被，土地风蚀、沙化、盐 碱化日益加剧。 １９８０～２０１０ 年， 耕地面积增加了 １６６１３．５ 平方公里约为 ７．２９％，耕地成为最主要的 土地利用类型，比重接近 ６０％。 湿地、林地、草地 均有所减少。 湿地面积减少最为明显， 减少了 ５．０８％， 同时由于城市化进程加快， 建设用地面 积、城镇居民点的分布增加明显。 虽然 ２０ 世纪 ８０ 年代中期至今开垦高潮已过， 国家生态退耕、森 林保护等生态政策的实施，沙化土地面积基本得 到控制，局部碱化土地有所改良，但速度缓慢，生 态安全问题仍十分严峻。 为了提高松嫩平原土地 利用生态安全的整体水平， 必须使该区域生态、 经济和社会效益有机结合、相互协调。 只有因地 制 宜 的 采取 合 理措 施 才能确 保松嫩平原土地利 用生态安全整体水平恢复和稳定的发展。 参考文献
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（ 责任编辑： 刘清军）
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