基于PSR的北京市耕地利用系統(tǒng)健康評價

王鵬飛等

摘要：通過“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）框架模型構(gòu)建了包括15個指標(biāo)的北京市耕地利用系統(tǒng)健康評價的指標(biāo)體系，由層次分析法（AHP）對各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重的確定。結(jié)果表明，北京市耕地利用系統(tǒng)的健康綜合指數(shù)介于0.373 8～0.797 2，其中2005年處于不健康狀態(tài)，其健康狀況處于臨界健康和健康水平之間。

關(guān)鍵詞：土地；耕地利用系統(tǒng)；PSR模型；健康評價；北京市

中圖分類號：F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）03-0582-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.018

Health Evaluation of Cultivated Land in Beijing Based on PSR Framework

WANG Peng-fei， CHENG Lin-lin， JIANG Shu， REN Jun-tao， MA Lu

（Institute of Land Reclamation and Ecological Restoration， China University of Mining & Technology（Beijing）， Beijing 100083， China）

Abstract： The health assessment of cultivated land use system in Beijing was studied from 2000 to 2012. A health evaluation index system of land use system in Beijing including 15 indicators was constructed through the "pressure - state - response" （PSR） framework model. The weighing values of the indexes were determined by the analytic hierarchy process （AHP）. The results showed that the comprehensive indices of health evaluation of cultivated land use system in Beijing were between 0.373 8 and 0.797 2. The health state of cultivated land use system in Beijing was between critical health and health level. The health state in 2005 was unhealthy.

Key words： land； cultivated land use system； PSR； health evaluation； Beijing

土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)，人多地少是中國的基本國情，近幾十年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地利用規(guī)模不斷擴(kuò)大，土地利用強(qiáng)度不斷提高，環(huán)境污染的逐步嚴(yán)重化，耕地的數(shù)量和質(zhì)量不斷受到威脅，耕地資源的保護(hù)越來越引起人們的重視。最早于20世紀(jì)40年代提出“土地健康”的是Aldo Leopold，他認(rèn)為“健康的土地是雖被人類利用但其功能沒被破壞的土地”[1]。中國學(xué)者也逐漸開始了土地利用健康狀況方面的研究，但還不夠深入[2，3]。人地矛盾日益突出，如何使有限的耕地資源得到合理科學(xué)的利用，對耕地利用的健康狀況的評價研究，逐步成為耕地資源研究的熱點(diǎn)。這對了解中國耕地利用的合理性和科學(xué)性，對應(yīng)地制定耕地保護(hù)和利用的政策，實現(xiàn)耕地利用的可持續(xù)發(fā)展具有十分重大的指導(dǎo)意義。

1 研究模型簡介

耕地利用系統(tǒng)是一個社會、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng)。在這個復(fù)合系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)中的要素相互作用、影響，其相互作用和相互影響的結(jié)果最終體現(xiàn)于耕地利用的健康狀況。土地利用系統(tǒng)健康評價是以人類社會的可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)出發(fā)，把整個土地利用系統(tǒng)作為評價對象，包括土地自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，并不是針對某一種特定的土地利用方式，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和效益各個方面進(jìn)行評價，研究系統(tǒng)是否達(dá)到了生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并對其當(dāng)前土地利用系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行客觀評價[4]。

土地的評價始于20世紀(jì)30年代，目前學(xué)者們對土地利用系統(tǒng)健康評價的方法有很多，本研究對耕地利用系統(tǒng)健康評價采用國際上比較有代表性的和比較成熟的“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（Pressure—State—Response，簡稱PSR）評價體系”[5，6]。它是由世界銀行、聯(lián)合國糧農(nóng)組織、聯(lián)合國發(fā)展署、聯(lián)合國環(huán)境署共同提出的用于研究環(huán)境問題的評價框架，體現(xiàn)了人類活動與生態(tài)環(huán)境之間的相互作用關(guān)系[7]，被廣泛應(yīng)用在區(qū)域生態(tài)環(huán)境評價及可持續(xù)發(fā)展評價等方面的研究[8]。PSR模型[9]是通過壓力、狀態(tài)、響應(yīng)三類指標(biāo)的相互作用關(guān)系以及信息反饋，構(gòu)建一套以三者因果關(guān)系為主的指標(biāo)體系，即由于人類活動的干擾，對土地和環(huán)境產(chǎn)生了一定的壓力，再由于這些壓力，土地和環(huán)境改變了原有的屬性和狀態(tài)，導(dǎo)致土地利用不合理和環(huán)境問題的出現(xiàn)，人類經(jīng)過分析又通過行政、經(jīng)濟(jì)、法律等一系列措施，對這些變化和問題作出積極反應(yīng)，旨在保護(hù)、改善和恢復(fù)土地利用和環(huán)境中的不合理問題。

2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

北京是中國的首都，是全國的政治中心、經(jīng)濟(jì)中心和文化中心，也是一座舉世聞名的歷史名都和現(xiàn)代化國際性大都市。北京位于華北平原的西北部，中心地理坐標(biāo)為116°25′29′′E、39°54′20′′N，地處蒙古高原與華北平原交接帶，地形西北高，東南低，東北部、北部、西部三面環(huán)山，內(nèi)有永定河流過。全市18個區(qū)縣總面積為16 410.54 km2，市區(qū)面積12 187 km2，建成區(qū)面積1 386 km2，其中山地約占61%，平原約占39%。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所涉及數(shù)據(jù)主要來源于2000-2012年北京市統(tǒng)計年鑒、中華人民共和國國家統(tǒng)計局、北京市土地利用總體規(guī)劃、國土資源公報、土地變更調(diào)查報告、北京市國土資源部網(wǎng)站、北京市生態(tài)環(huán)境相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)及報告等。

3 評價指標(biāo)的選取及權(quán)重確定

3.1 評價指標(biāo)的選取

由于土地利用系統(tǒng)是一個相互作用的復(fù)合系統(tǒng)，土地利用系統(tǒng)健康評價的指標(biāo)篩選必須要符合3點(diǎn)要求[10]：①指標(biāo)體系能完整準(zhǔn)確地反映土地利用系統(tǒng)健康狀況，能夠提供現(xiàn)狀的代表性圖案；②對土地利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、效益的自然生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)狀況和人類脅迫進(jìn)行監(jiān)測，尋求自然、人為壓力與土地利用系統(tǒng)健康變化之間的聯(lián)系，并探求土地利用系統(tǒng)健康變化的原因；③定期地為政府決策、科研及公眾要求等提供土地利用系統(tǒng)健康現(xiàn)狀、變化及趨勢的統(tǒng)計總結(jié)和解釋報告。

結(jié)合上述要求以及北京市區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和北京市耕地利用的特點(diǎn)，在此前大多數(shù)學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)理論，擬定北京市耕地利用健康評價指標(biāo)體系包括了耕地利用系統(tǒng)壓力、耕地利用系統(tǒng)狀態(tài)、耕地利用系統(tǒng)響應(yīng)三個方面的15個典型指標(biāo)（表1），其中反映耕地利用系統(tǒng)壓力的指標(biāo)包括人均耕地面積（P1）、人口自然增長率（P2）、人口密度（P3）、人均水資源量（P4）、農(nóng)用化肥折純量（P5）、GDP年增長率（P6）；反映耕地利用系統(tǒng)狀態(tài)的指標(biāo)有人均糧食產(chǎn)量（S1）、耕地年減少率（S2）、受災(zāi)面積（S3）、灌溉保證率（S4）、土地墾殖率（S5）、人均GDP（S6）；反映耕地利用系統(tǒng)響應(yīng)的指標(biāo)有水土流失治理情況（R1）、農(nóng)業(yè)收入所占比重（R2）、農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量（R3）。

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

針對北京市耕地利用系統(tǒng)健康評價中的各指標(biāo)的實際情況，本研究采用層次分析法，確定了各指標(biāo)的權(quán)重（表2）。

4 評價指標(biāo)值及綜合指數(shù)的確定

4.1 評價指標(biāo)值及標(biāo)準(zhǔn)化處理

根據(jù)北京市2000-2012年統(tǒng)計年鑒，中華人民共和國國家統(tǒng)計局等相關(guān)資料，得到了北京市耕地利用系統(tǒng)健康評價指標(biāo)的值（表3）。

采用Min-max標(biāo)準(zhǔn)化方法即極值標(biāo)準(zhǔn)化法對各指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（表4），具體計算公式如下，

正向指標(biāo)：

Iij=（Xij-maxXij）/（maxXij-minXij） （1）

負(fù)向指標(biāo)：

Iij=（maxXij-Xij）/（maxXij-minXij） （2）

其中，正向指標(biāo)是指對耕地利用系統(tǒng)健康有積極影響的指標(biāo)，負(fù)向指標(biāo)則指對耕地利用系統(tǒng)健康有消極影響的指標(biāo)。式1和式2中，Iij是標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)值，Xij是指標(biāo)現(xiàn)值，maxXij是某類指標(biāo)的最大值，minXij是對應(yīng)的某類指標(biāo)的最小值。其中，北京市耕地利用系統(tǒng)正向指標(biāo)有，P1為人均耕地面積、P4為人均水資源量、P6為GDP年增長率、S1為人均糧食產(chǎn)量、S4為灌溉保證率、S5為土地墾殖率、S6為人均GDP、R1為水土流失治理情況、R2為農(nóng)業(yè)收入所占比重、R3為農(nóng)業(yè)從業(yè)人員投入；其負(fù)向指標(biāo)有，P2為人口自然增長率、P3為人口密度、P5為農(nóng)用化肥折純量、S2為耕地年減少率、S3為受災(zāi)面積。

4.2 北京市耕地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)

北京市耕地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)的計算采用公式[11]如下：

S=∑■■IiWi （3）

式中，S代表北京市耕地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)，Ii代表指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，Wi代表相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重。經(jīng)計算，最終得到了北京市耕地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)（表5）。

4.3 北京市耕地利用系統(tǒng)健康評價及分析

4.3.1 評價標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)北京市耕地利用的特點(diǎn)，通過綜合研究國內(nèi)有關(guān)專家學(xué)者對評價標(biāo)準(zhǔn)已有研究的基礎(chǔ)上[12-16]，借鑒有關(guān)研究成果，將北京市耕地利用系統(tǒng)評價標(biāo)準(zhǔn)劃分為4個健康級別，具體見表6。

4.3.2 評價分析 結(jié)合表5和表6，研究結(jié)果表明，2000-2012年北京市耕地利用系統(tǒng)健康級別發(fā)生了較大的變化（圖1），其綜合指數(shù)在0.411 0～0.797 2變動，其健康級別介于不健康、臨界健康和健康之間。

其中，2001-2005年北京市耕地利用健康級別嚴(yán)重下降，由健康逐步變?yōu)椴唤】?，這期間北京市耕地的利用更多地注重了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化推進(jìn)速度逐步加快，忽視了耕地的高效和集約利用，導(dǎo)致耕地面積逐年下降，再加上耕地利用中的不科學(xué)、不合理行為，直接對耕地利用系統(tǒng)的健康造成了污染，威脅了其生態(tài)健康。此后，由于政府加大了對耕地利用的管理力度，如出臺了相應(yīng)的耕地保護(hù)政策和相關(guān)法律法規(guī)，加強(qiáng)了生態(tài)環(huán)保的宣傳等，另外，人們的環(huán)保意識和耕地保護(hù)意識的提高，使得北京市耕地利用系統(tǒng)壓力逐步得到緩解，健康狀態(tài)逐步得到了改善。

5 小結(jié)與討論

中國人均耕地面積較少，不及世界平均水平的一半，耕地利用系統(tǒng)的健康程度應(yīng)備受關(guān)注。本研究采用“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR）框架模型，對北京市2000-2012年耕地利用系統(tǒng)健康進(jìn)行了評價研究，發(fā)現(xiàn)北京市耕地利用系統(tǒng)的健康狀況波動較大，在2005年落差最大，耕地利用系統(tǒng)綜合指數(shù)由2000年的0.797 2下降到了0.373 8，耕地健康級別從健康變?yōu)椴唤】?，這主要是因為耕地面積的急劇減少，灌溉保證率的下降，以及北京市人口的增長所帶來的壓力。通過研究，人們應(yīng)進(jìn)一步加大對耕地的保護(hù)力度，針對北京市耕地利用的現(xiàn)狀，因地制宜地制定出更加科學(xué)合理的管理措施和利用政策法規(guī)，平衡北京市耕地利用系統(tǒng)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)北京市耕地利用系統(tǒng)健康的最優(yōu)狀態(tài)。

本研究在對北京市耕地利用系統(tǒng)健康評價的研究中取得了一些實質(zhì)性成果，得到了2000-2012年的健康狀態(tài)以及各個指標(biāo)的波動情況，為進(jìn)一步的深入研究提供了一定的技術(shù)和理論支持。但由于所收集資料和研究水平的限制，本研究建立的耕地利用系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系還不夠完善，健康評價的標(biāo)準(zhǔn)也有待校正，因此如何更加系統(tǒng)完善地構(gòu)建評價指標(biāo)體系，更加科學(xué)合理地建立健康評價標(biāo)準(zhǔn)，從而更精確地評價區(qū)域的耕地利用系統(tǒng)健康水平將是下一步研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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