黑龍江省煤炭城市土地生態(tài)效益評價研究——以鶴崗市為例

崔登攀,宋戈

（東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院,哈爾濱 150030）

土地生態(tài)效益關系到人類生存發(fā)展的根本利益和長遠利益,提高土地生態(tài)效益是煤炭城市土地有效利用的重要途徑之一。煤炭資源型城市是以煤炭礦產(chǎn)資源的開發(fā)和礦產(chǎn)品加工為主導產(chǎn)業(yè)的城市,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,煤炭資源型城市的土地生態(tài)破壞問題越來越突出。煤炭是黑龍江省的第二大能源礦產(chǎn),資源總量約408億t,黑龍江的煤炭資源主要分布于東部的雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河等地區(qū),為黑龍江省乃至全國的現(xiàn)代化建設提供了大量的工業(yè)原料支持和資源保障。

近年來,鶴崗市確定了“建設兩大基地、發(fā)展六大產(chǎn)業(yè)”的戰(zhàn)略方向,“建設兩大基地”即在三江平原率先建設優(yōu)質綠色食品工業(yè)基地,在東部煤城搶先建設煤電化工業(yè)基地?！鞍l(fā)展六大產(chǎn)業(yè)”即加速發(fā)展醫(yī)藥工業(yè)、建材工業(yè)、林木加工業(yè)、高新技術產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)和對俄經(jīng)貿產(chǎn)業(yè)。2009年上半年,鶴崗市城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資增幅高于全省平均水平15.6個百分點,開工大項目數(shù)量出現(xiàn)“井噴”式增長,形成了年產(chǎn)能力達百萬噸的“百萬級大項目群”。就其經(jīng)濟地位來說,鶴崗市是國家煤炭工業(yè)的重點建設基地,為中國的經(jīng)濟建設做出了較大貢獻,但在經(jīng)濟轉軌和城市轉型進程中,傳統(tǒng)老工業(yè)基地和資源型城市固有的深層次矛盾不斷暴露[1],鶴崗在依托煤炭產(chǎn)業(yè)保持經(jīng)濟高速發(fā)展的同時也出現(xiàn)了土地塌陷、生態(tài)環(huán)境失衡等問題,從近幾年的資料顯示,鶴崗市由于過量開采,整個城市地下幾乎被掏空,礦山開采破壞土地總面積151.71 km2,地陷區(qū)達63 km2,影響21 000戶的居民 77 980人。最深的沉陷區(qū)有30多米,填了又陷,陷了又填,惡性循環(huán),嚴重破壞了土地的生態(tài)平衡。20多年來,鶴崗為整治地陷災害花掉了10多億元。為了保障煤炭城市土地結構的最優(yōu)配置,實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用,研究煤炭城市土地的生態(tài)效益顯得尤為重要。

目前,關于土地生態(tài)效益的研究多數(shù)學者集中在對城市土地生態(tài)安全的評價,而對城市土地生態(tài)效益評價還很少,本文以黑龍江省典型的煤炭城市為研究區(qū)域,突破傳統(tǒng)單一方法的局限,將協(xié)調度函數(shù)模型和綜合評價法結合起來,對鶴崗市2001-2007年間土地生態(tài)效益進行評價研究,定量測算鶴崗市的土地生態(tài)協(xié)調度及土地生態(tài)效益,并研究其相互作用關系。這為繼續(xù)研究煤碳城市土地生態(tài)變化的原因、未來發(fā)展趨勢、可持續(xù)發(fā)展等奠定研究基礎,并為同類城市進行土地生態(tài)效益評價研究提供參考依據(jù),制定提高土地生態(tài)效益對策提供實證參考。

1 研究區(qū)概況

鶴崗市位于黑龍江省東北部,地處小興安嶺與三江平原的緩沖地帶,鶴崗市東部、南部隔松花江與富錦市、佳木斯市相望,西部緣小興安嶺與伊春市接壤,北部界黑龍江與俄羅斯的比羅比詹州毗鄰。鶴崗市土地總面積146.8萬 hm2,農(nóng)用地11.5萬hm2,其中耕地44.2萬hm2。建設用地8.1萬hm2,其中城市用地 1.2萬hm2,工廢棄地及塌陷區(qū)面積 0.5萬hm2。鶴崗市區(qū)域遼闊,自然資源十分豐富,是我國重要的能源基地。已探明煤炭儲量達30億t,保有儲量20億t;境內還有豐富的煤層氣資源,總儲量為636.7億m3,目前已進入勘探開發(fā)階段。

鶴崗市是以煤為主的工業(yè)城市,土地利用的原則是地上服從地下,圍繞礦區(qū)生產(chǎn)布置地面建設及附屬設施,鋪設鐵路,修建礦區(qū)公路,興建居民點。各業(yè)用地為煤田服務,地上與地下用地發(fā)生矛盾時,主要以地下為主,土地利用很大程度上受煤田用地的制約,導致土地資源破壞嚴重,生態(tài)環(huán)境惡化。由于毀林開荒,超坡開荒,使水土流失面積日益增加,耕地破壞面積已占耕地總面積的32%。礦區(qū)塌陷面積日益增加,因煤炭采空區(qū)塌陷,造成農(nóng)業(yè)絕產(chǎn),房屋倒塌,致使土地資源遭到嚴重破壞。森林過度采伐及草原盲目開墾,又造成新的水土流失,同時工業(yè)污染日益嚴重,加之工業(yè)“三廢”導致土地資源污染,致使生態(tài)環(huán)境惡化,形成了惡性循環(huán)。

表1 鶴崗市土地生態(tài)效益評價指標體系

2 土地生態(tài)效益評價指標體系構建

考慮到影響土地生態(tài)效益的因素復雜,參評指標多樣,根據(jù)鶴崗市經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀,依據(jù)其自身土地特點,最大程度地體現(xiàn)各指標對鶴崗市經(jīng)濟發(fā)展和土地生態(tài)效益的影響。本文從土地生態(tài)承載力、土地生態(tài)狀態(tài)、土地生態(tài)響應三個方面建立了鶴崗市土地生態(tài)效益評價指標體系[2](表1)。

3 土地生態(tài)效益定量分析與評價

3.1 評價原理

為了使指標權重更能符合實際情況,本文指標權重確定采用的是最優(yōu)組合賦權法,即將主觀賦權法[3]與客觀賦權法[4]相結合的綜合評價方法,該方法突破單一方法確定權重的局限,將主觀賦權法(本文采用層次分析法)和客觀賦權法(本文采用熵值法)兩種方法所得到的權重系數(shù)按照最優(yōu)組合賦權法結合起來,客觀地反映各指標層對目標層的影響程度。

第一,確定主觀權重向量,即層次分析法確定的指標權重向量為W1=(W1,W2…,W24)T;

第二,確定客觀權重向量,即熵值法確定指標權重向量W2=(,…,)T;

第三,確定組合權重向量,設最優(yōu)組合權系數(shù)為WC=(WC1,WC2…,WC24)T;令:WC=θ1W1+θ2W2,其中 θ1,θ2為組合權系數(shù)向量的線性表出系數(shù),θ1,θ2≥0,且滿足單位化約束條件:θ21+θ22=1 。

3.2 土地生態(tài)效益評價模型

本文采用協(xié)調度模型[5]進行測算和評價,系統(tǒng)協(xié)調度值越大,反映土地生態(tài)效益越高,反之越低。

(1)功效函數(shù)。設區(qū)域土地生態(tài)效益系統(tǒng)評價指標變量為Uj(j=1,2,…,24),其現(xiàn)值為xij(i=1,2,…,10;j=1,2,…,24),aj,bj為系統(tǒng)臨界點上指標的上、下限。由于區(qū)域土地生態(tài)效益處于不斷變化之中,各指標值在不同的發(fā)展時期亦有所不同,因此,本文將系統(tǒng)穩(wěn)定臨界點指標的上、下限定為該評價指標時間序列中的最大、最小值[6]。這樣處理后,計算出的系統(tǒng)協(xié)調度與真實的系統(tǒng)協(xié)調度稍有偏差,但并不影響模型解釋現(xiàn)實的可信度,反而能更清楚地顯示區(qū)域土地生態(tài)效益變化的程度。

表2 綜合評價參數(shù)表

根據(jù)協(xié)同論可知:①系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時,狀態(tài)方程為線性;②勢函數(shù)的極值點是系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域的臨界點;③慢馳豫變量在系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)時也有量的變化,這種量的變化對系統(tǒng)有序度有兩種功效:一種是正功效,即慢馳豫變量的增大,系統(tǒng)有序趨勢增加;另一種是負功效,即慢馳豫變量增大,系統(tǒng)有序趨勢減少。因此,區(qū)域土地生態(tài)效益評價指標變量對系統(tǒng)有序的功效可表示為:

(2)綜合評價值。

式中:Fi——土地生態(tài)效益評價值;bij——各指標的權重值;wij——各個指標的標準化值(表2)。

(3)協(xié)調度函數(shù)。用線性加權法對每一個指標的功效配以權重系數(shù)Wj,則協(xié)調度函數(shù)表示為

(4)評價標準。協(xié)同理論認為:協(xié)調度C在0～1之間,當C≥0.8時,協(xié)調度極大,土地生態(tài)系統(tǒng)高度協(xié)調;當0.6≤C＜0.8時,土地生態(tài)系統(tǒng)比較協(xié)調;當0.5≤C＜0.6時,土地生態(tài)系統(tǒng)基本協(xié)調;當 0.4≤C＜0.5時,土地生態(tài)系統(tǒng)不太協(xié)調;當0.2≤C＜0.4時,土地生態(tài)系統(tǒng)處于不協(xié)調狀態(tài);當C＜0.2時,土地生態(tài)系統(tǒng)處于極不協(xié)調狀態(tài)[6]。

4 土地生態(tài)效益結果及分異特征分析

4.1 土地生態(tài)協(xié)調度值及效益綜合評價結果

由圖1可知,在2001-2007年間,鶴崗市的土地生態(tài)效益綜合評價值在0.1～0.21之間小幅度上升,處于一個極其低下的水平。在2001-2004年間土地承載力和生態(tài)狀態(tài)基本都是小幅提高的,人口自然增長率從2001年的5.60%降到2004年的3.64%,土地利用集約度從2001年的7.89%增加到2004年的11.03%。這勢必會影響到土地生態(tài)水平的變化,使鶴崗市土地生態(tài)效益水平從2001年的0.1上升到2007年的0.18。到2005年,鶴崗市的土地生態(tài)效益水平已經(jīng)上升到0.2。

圖1 2001-2007年鶴崗市土地生態(tài)效益評價值及協(xié)調度值

從總的協(xié)調度來看,鶴崗市在2001-2007年的協(xié)調指數(shù)是有序上升的,各指標因素的協(xié)調度也是波動上升的,2001-2002年土地生態(tài)系統(tǒng)處在不協(xié)調狀態(tài);2003年土地生態(tài)系統(tǒng)不太協(xié)調;2004-2006年土地生態(tài)系統(tǒng)基本協(xié)調;2007年土地生態(tài)系統(tǒng)比較協(xié)調。

4.2 土地生態(tài)效益綜合評價分析

煤炭城市對煤炭資源具有很大的依賴性,然而煤炭資源的開發(fā)利用又會對環(huán)境產(chǎn)生顯著的影響。鶴崗市逐年加大煤炭開采的力度,而且環(huán)境治理的進度趕不上廢氣、廢水等廢棄物對土地資源造成污染的速度,并伴隨著水黑塵揚、地下水滲透嚴重、植被減少、地表大面積塌陷等嚴重現(xiàn)象,由此衍生出一系列的生態(tài)環(huán)境及社會經(jīng)濟問題,使人地矛盾日益激化,直接導致了鶴崗市的土地生態(tài)發(fā)展水平較低。但是鶴崗市的土地生態(tài)水平總體趨勢還是上升的,這是由于人口自然增長率的持續(xù)下降、土地利用集約度的有序上升、廢棄物的合理利用等因素使這一時期的土地生態(tài)效益較前一時期有所上升。

總的來說,鶴崗市的土地生態(tài)效益還處在一個較低的水平,其經(jīng)濟發(fā)展仍然面臨著體制性、結構性問題和生態(tài)性矛盾,存在著產(chǎn)業(yè)結構趨同問題,有關生態(tài)環(huán)境保護還缺乏有效的協(xié)調機制。

4.3 土地生態(tài)協(xié)調度分析

由圖1可知,土地生態(tài)的綜合效益與各因素的協(xié)調度呈正相關性,即土地生態(tài)承載力、土地生態(tài)狀態(tài)、土地生態(tài)響應等因素的協(xié)調度越高,則土地生態(tài)綜合效益就越高,反之則較低。通過對協(xié)調度的分析,可以了解各因素對土地生態(tài)效益的影響程度,通過對各因素的分析來評價土地的生態(tài)效益。

這是因為鶴崗市在2001-2003年發(fā)展經(jīng)濟的同時對土地生態(tài)的關注度和投入力度相對較小,直接導致在這一時期的土地生態(tài)問題得不到有效的改善。2004年,鶴崗市開始引入“綠色GDP”理念,大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè),提高產(chǎn)品的開發(fā)深度,強化資源和“三廢”綜合利用,是這一時期的協(xié)調度達到一個相對高度的重要原因。

5 結語

應用協(xié)調度分析和綜合評價方法對鶴崗市土地進行了生態(tài)效益評價,科學地反映了土地系統(tǒng)多層次、多因素的特點,所建立的評價系統(tǒng)較合理地解決了定性、定量、定位三結合的問題。

研究黑龍江省煤炭城市土地生態(tài)效益具有較好的典型性和借鑒啟示作用。土地利用是一個可持續(xù)的動態(tài)過程,并呈現(xiàn)階段性變化[7],從各準則層權重來看,土地生態(tài)承載力和土地生態(tài)響應對土地生態(tài)的影響度比較大,在以后的土地利用中,應增加人均耕地面積、經(jīng)濟密度、工業(yè)固體廢物綜合利用率、環(huán)境污染治理投資額、三廢綜合利用產(chǎn)值等方面的投入,以此來提高土地生態(tài)效益水平。

此外,土地生態(tài)效益評價關系到區(qū)域土地的可持續(xù)利用,應不斷加強土地的生態(tài)效益研究,平衡土地之間的結構性和生態(tài)性矛盾,改變煤炭城市的產(chǎn)業(yè)趨同現(xiàn)狀,合理配置土地資源,穩(wěn)步提高土地的生態(tài)效益。

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