資源型城市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)
——以黑龍江省雞西市為例

王蘭霞， 秦大海，孟祥民， 苗日民

(1.黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150022；2.海南國(guó)源土地礦產(chǎn)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，海南?？?571100)

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資源型城市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)
——以黑龍江省雞西市為例

王蘭霞1， 秦大海2，孟祥民1， 苗日民1

(1.黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150022；2.海南國(guó)源土地礦產(chǎn)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，海南?？?571100)

以黑龍江省東部煤炭城市雞西市為例，選取16個(gè)典型評(píng)價(jià)因子，遵循客觀、科學(xué)、簡(jiǎn)明可行原則，利用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)框架結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用極差法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，以熵值法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，最終確定2008—2014年研究區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)。結(jié)果顯示：雞西市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)逐年提高的趨勢(shì)。

土地生態(tài)安全；評(píng)價(jià)；熵值法；雞西市

隨著世界人口的膨脹以及人類活動(dòng)范圍的延伸，人類對(duì)土地利用的活動(dòng)正在以前所未有的規(guī)模和速度改變著生存環(huán)境，土地生態(tài)環(huán)境問題日益突出。國(guó)家振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實(shí)施以及黑龍江省東部煤電化基地建設(shè)的開展使得煤炭城市土地利用活動(dòng)愈加頻繁。雞西市煤炭資源開采歷史已久，其土地生態(tài)安全應(yīng)受到更多的關(guān)注，這對(duì)雞西市土地資源的可持續(xù)利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)其他資源型城市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)具有重要的參考價(jià)值。國(guó)內(nèi)學(xué)者因研究角度不同對(duì)土地生態(tài)安全的定義各有側(cè)重，有學(xué)者從土地生態(tài)安全所要達(dá)到的保障程度來定義[1]，有的從土地生態(tài)安全所要達(dá)到的目標(biāo)來定義[2-5]。綜合來看，土地生態(tài)安全可定義為土地生態(tài)系統(tǒng)在特定時(shí)空范圍內(nèi)既能保持自身的平穩(wěn)狀態(tài)又能持續(xù)不斷地為人類發(fā)展提供服務(wù)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的復(fù)合體。對(duì)于土地生態(tài)安全的相關(guān)評(píng)價(jià)，學(xué)者們或借助于數(shù)學(xué)模型方法[6-9]，或運(yùn)用地理信息系統(tǒng)平臺(tái)[10-12]，近年也逐漸涉及到利用InVEST模型對(duì)區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估[13-14]。筆者利用PSR框架結(jié)構(gòu)構(gòu)建了雞西市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過測(cè)算土地生態(tài)安全綜合指數(shù)對(duì)雞西市土地生態(tài)安全情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 指標(biāo)選取、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建遵循客觀性、科學(xué)性以及簡(jiǎn)明可行性的原則，在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲取性，基于PSR模型構(gòu)建指標(biāo)體系，土地生態(tài)安全壓力反映人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)引起的對(duì)資源環(huán)境及社會(huì)的壓力因素；土地生態(tài)安全狀態(tài)反映資源環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)當(dāng)前所處的狀態(tài)或趨勢(shì)；土地生態(tài)安全響應(yīng)反映人類對(duì)于環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和政策的主觀能動(dòng)性，資源的可恢復(fù)性以及環(huán)境本身對(duì)污染的容納能力[15]。從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)方面建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層，選取16個(gè)指標(biāo)構(gòu)建雞西市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

1.2 數(shù)據(jù)來源土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)來自2009—2015年《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和雞西市國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展公報(bào)，部分指標(biāo)數(shù)據(jù)則是通過統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)間接運(yùn)算獲得。

1.3 研究方法

1.3.1歸一化處理。由于所選取各指標(biāo)計(jì)量單位有所不同，該研究選用極差法對(duì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，以消除量綱不同對(duì)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)綜合結(jié)果產(chǎn)生的影響。歸一化處理公式如下。

正向指標(biāo)：

(1)

負(fù)向指標(biāo)：

(2)

式中，xj為第j項(xiàng)指標(biāo)值；max(xj)為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值；min(xj)為第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小值。

1.3.2熵值法。熵值法作為一種客觀賦權(quán)方法，通過計(jì)算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)的相對(duì)變化程度對(duì)系統(tǒng)整體的影響來決定指標(biāo)的權(quán)重，相對(duì)變化程度大的指標(biāo)具有較大的權(quán)重。該方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性。利用公式(1)、(2)將土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化處理后，首先計(jì)算第i年、第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的比重：

表1 雞西市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(3)

然后計(jì)算信息熵值e與信息效用d。第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵值ej計(jì)算公式為：

(4)

(5)

指標(biāo)的信息效用價(jià)值dj取決于該指標(biāo)的信息熵ej與1之間的差值，它的值直接影響權(quán)重的大小，信息效用值越大，對(duì)評(píng)價(jià)的重要性就越大，權(quán)重也就越大。利用熵值法估算各指標(biāo)的權(quán)重，其本質(zhì)是利用該指標(biāo)信息的價(jià)值系數(shù)來計(jì)算，其價(jià)值系數(shù)越高，對(duì)評(píng)價(jià)的重要性就越大(或稱權(quán)重越大，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)大)。第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為：

(6)

1.3.3綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算。采用加權(quán)求和公式計(jì)算各區(qū)域的土地生態(tài)安全的綜合值，將各指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重相乘可得到雞西市土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全值，計(jì)算公式為：

(7)

2 結(jié)果與分析

采用公式(1)、(2)和(6)計(jì)算得到雞西市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重，結(jié)果見表2。

表2 2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重

雞西市土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全值測(cè)算結(jié)果見表3。

表3 2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全值

根據(jù)表2中權(quán)重值計(jì)算結(jié)果和表3數(shù)據(jù)，利用公式(7)，計(jì)算得到2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全綜合值(表4)。

表4 2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

目前國(guó)內(nèi)確定土地生態(tài)安全的標(biāo)準(zhǔn)還不統(tǒng)一。該研究在參考相關(guān)研究的基礎(chǔ)上[16-17]，綜合考慮雞西市土地生態(tài)系統(tǒng)狀況，將評(píng)價(jià)結(jié)果確定5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)：惡劣級(jí)(0，0.4]、風(fēng)險(xiǎn)級(jí)(0.4，0.6]、敏感級(jí)(0.6，0.7]、良好級(jí)(0.7，0.9]和安全級(jí)(0.9，1.0]。將土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值與土地生態(tài)安全等級(jí)相結(jié)合，得出雞西市土地生態(tài)安全變化趨勢(shì)(圖1)。

圖1 雞西市土地生態(tài)安全變化趨勢(shì)

由表4可知，2008—2009年雞西市土地生態(tài)安全壓力指數(shù)下降，在2009年降到最低，壓力指數(shù)為0.054 4；2010—2014年呈現(xiàn)出整體升高的趨勢(shì)，在2013年小幅回落，壓力指數(shù)為0.238 9，從單個(gè)指標(biāo)來看，主要是由于全市人口密度在2013年小幅反彈，億元GDP生產(chǎn)事故死亡率也有所提高；2014年雞西市土地生態(tài)安全壓力指數(shù)為0.275 1，達(dá)到峰值，這表明雞西市土地生態(tài)安全壓力總體上不斷增加。2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)一直處于上升趨勢(shì)，主要是由于農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、播種面積、糧食產(chǎn)量、農(nóng)村居民人均純收入等指標(biāo)數(shù)值整體上呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，表明土地生態(tài)安全狀態(tài)良好。2008—2013年雞西市土地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)逐年提高，2014年小幅降低。雞西市土地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)不斷提高，主要得益于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使得萬(wàn)元GDP能耗與萬(wàn)元GDP電耗逐年減少。

3 結(jié)論與建議

該研究基于PSR框架構(gòu)建了雞西市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)法確定權(quán)重，根據(jù)2008—2014年相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過測(cè)算雞西市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)，對(duì)雞西市土地生態(tài)安全情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況整體上呈現(xiàn)出不斷好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但趨勢(shì)較緩，主要在于土地生態(tài)安全壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)與響應(yīng)指數(shù)對(duì)綜合指數(shù)貢獻(xiàn)率較低；2008—2010年土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況一直處于惡劣級(jí)，2010—2012年土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況由惡劣級(jí)上升到良好級(jí)，表現(xiàn)出良好的勢(shì)頭；2012—2014年增幅趨緩，一直處于良好級(jí)。

雞西市等資源型城市應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際情況，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低地均化肥施用量；引進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，降低能耗；加大安全生產(chǎn)監(jiān)督管控，通過土地整治等相關(guān)措施保持土地生態(tài)永久持續(xù)安全。

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Land Ecological Security Evaluation of Jixi City in Heilongjiang Province

WANG Lan-xia1,QIN Da-hai2,MENG Xiang-min1et al (1.Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin,Heilongjiang 150022; 2.Hainan Guoyuan Institute of Land and Mineral Survey Planning and Design,Haikou,Hainan 571100)

Taking coal-resource-city Jixi in eastern Heilongjiang Province as an example,16 typical evaluation factors were selected.According to the objective,scientific,concise and feasible principles,Pressure-State-Response (PSR) frame structure model was used to establish land ecological security evaluation index system.Normalization processing of evaluation index data was carried out by Range method.Weight of evaluation index was calculated by entropy method.Finally the comprehensive index of land ecological security in 2008-2014 was finally determined.Results showed that comprehensive index of land ecological security in Jixi City presented the trend of increasing year by year.

Land ecological security; Evaluation; Entropy method; Jixi City

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(12531599)。

王蘭霞(1969- )，女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，從事土地利用與生態(tài)環(huán)境、土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究。

2016-08-31

F 301

A

0517-6611(2016)30-0179-04