基于PSR模型的四川省耕地集約利用評(píng)價(jià)及分區(qū)研究

黃露滴 黃美菱

摘要 以耕地資源集約利用中的人地關(guān)系為依據(jù)，構(gòu)建基于PSR模型的耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合四川省實(shí)際情況，共選取15個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用改進(jìn)的熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用綜合指數(shù)方法分析四川省21個(gè)市（州）的耕地集約利用度，并將其劃分為高度集約區(qū)、中度集約區(qū)、一般集約區(qū)和不集約區(qū)。結(jié)果表明：在不同區(qū)域間，耕地集約利用水平具有明顯差異；平原地區(qū)如成都等地的耕地集約利用水平較高，甘孜、阿壩等地較為典型，耕地集約利用水平較低；引起區(qū)域差異的主要原因是各市（州）自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同；采用PSR模型、熵值法和綜合指數(shù)方法評(píng)價(jià)耕地集約利用水平是合理的，研究結(jié)果為四川省耕地集約利用提供進(jìn)一步指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 PSR；熵值法；耕地集約利用；四川省

中圖分類(lèi)號(hào) F301.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）01-0204-04

Abstract Based on the man-land relationship of cultivated land intensive utilization，the index system of cultivated land intensive utilization based on PSR model was established. Combined with the actual situation in Sichuan Province，A total of 15 indexes were selected.To calculate the weight of each index，the improved entropy weight method will be used.Then the cultivated land intensive utilization of 21 cities in Sichuan Province was calculated with comprehensive index method.And it was divided into highly intensive area，moderate intensive area，generally intensive area and non-intensive area.The results indicated that：there were obvious differences in the level of cultivated land intensive utilization between different areas.The level of cultivated land intensive utilization in plain areas such as Chengdu is higher than that in Ganzi and Aba.The main reason for regional difference is that the natural conditions and socio-economic development are different in each city.It is reasonable to evaluate the level of cultivated land intensive utilization by using the PSR model，the entropy method and comprehensive index method.The results will provide a further guidance for cultivated land intensive utilization in Sichuan Province.

Key words PSR；Entropy method；Cultivated land intensive utilization；Sichuan Province

我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，一方面，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快和工業(yè)的快速發(fā)展，耕地面積不斷減少[1]；另一方面，人口的增多導(dǎo)致需要的農(nóng)產(chǎn)品也越來(lái)越多，從而使人地之間的矛盾日益加劇[2]。耕地集約利用，是指在區(qū)域內(nèi)耕地資源合理配置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化考慮的前提之上，為有限的耕地投入相關(guān)生產(chǎn)要素，從而提高耕地利用的綜合效益，進(jìn)一步充分發(fā)掘耕地資源的利用潛力，使耕地資源走可持續(xù)發(fā)展道路[3-4]。因此，集約利用土地引起了國(guó)土資源部門(mén)的重視，并促進(jìn)了集約節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)[5]。同時(shí)，大力開(kāi)展耕地集約利用土地研究，使得寶貴耕地資源得以充分利用，這對(duì)于緩解人地矛盾，保障糧食安全、國(guó)家安全及社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展也具有很重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義[6]。

目前，對(duì)耕地集約利用分析研究大多數(shù)是通過(guò)構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)體系來(lái)進(jìn)行定性、定量分析研究。國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多從生態(tài)資源、環(huán)境角度入手構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)[7-9]。評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定的方法比較廣泛，如物元分析法[6]、層次分析法[8]、組合賦權(quán)法等。耕地集約利用研究分析涉及區(qū)域也較廣泛，彭爾瑞等[10]對(duì)云南耕地保護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析；趙宏波等[11]對(duì)河南省耕地集約利用情況進(jìn)行了分析；史麗君等[12]研究評(píng)價(jià)了徐州市城市土地集約利用。總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)耕地集約利用主要在分析評(píng)價(jià)[13-14]、時(shí)空變化趨勢(shì)[3， 15-16]、驅(qū)動(dòng)力[11，17-18]等方面較多。但目前來(lái)看，在1999年國(guó)家出臺(tái)基本農(nóng)田保護(hù)政策的引領(lǐng)下，耕地集約利用評(píng)價(jià)研究已較成熟，但定性分析較多、定量研究相對(duì)較少。耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建大多集中在生態(tài)資源與環(huán)境狀況方面，對(duì)從人地關(guān)系入手的人類(lèi)活動(dòng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面對(duì)耕地集約利用評(píng)價(jià)考慮較少，故該研究使用PSR模型方法選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，另外，評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重多采用層次分析法，主觀性較強(qiáng)，該研究采用熵值法確定權(quán)重，較好地保證了評(píng)價(jià)的客觀性。

四川省是我國(guó)農(nóng)業(yè)大省、人口大省和糧食主產(chǎn)區(qū)。近50年來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致四川省大量非農(nóng)用地對(duì)耕地占用的增加，造成耕地面積的減少[18]。為了更加充分利用四川省的耕地資源，保障糧食安全，筆者以四川省21個(gè)市（州）為研究對(duì)象，采用PSR模型選取耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)，熵值法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，并結(jié)合GIS技術(shù)，對(duì)各市（州）進(jìn)行空間分區(qū)，探尋空間差異現(xiàn)象，研究影響耕地集約利用的因素。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況 四川省位于我國(guó)西南腹地，地處長(zhǎng)江上游，介于92°21′～108°12′E、26°03′～34°19′N(xiāo)，東西長(zhǎng)約1 075 km，南北寬約900 km。東連重慶，南鄰滇、黔，西接西藏，北界青海、甘肅、陜西3省。全省地貌東西差異大，地形復(fù)雜多樣，可分為成都平原、川西高原和川東山地丘陵地區(qū)三大部分。全省轄18地級(jí)市、3個(gè)自治州、183個(gè)縣（區(qū)）。2015年末全省總?cè)丝? 102萬(wàn)，其中農(nóng)業(yè)人口約6 316.8萬(wàn)，占總?cè)丝诘?9.4%。全省土地總面積48.6萬(wàn) km2，其中耕地面積約673.608萬(wàn)hm2，人均耕地面積約0.074 hm2，低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織 （FAO）所確定的人均耕地0.08 hm2 的警戒線，形勢(shì)較為嚴(yán)峻。四川省人多地少的矛盾十分突出，為了滿(mǎn)足四川省人民生活、經(jīng)濟(jì)建設(shè)用地需求，對(duì)耕地進(jìn)行集約利用評(píng)價(jià)刻不容緩。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源 數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2016年《四川統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.3 研究方法

1.3.1 PSR模型。使用PSR模型構(gòu)建四川省耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。PSR模型即“壓力（P）-狀態(tài)（S）-響應(yīng)（R）”模型，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）于1993年提出，耕地集約利用面臨的壓力（Pressure）主要是指來(lái)自人口、城市擴(kuò)張以及糧食需求所帶來(lái)的壓力；耕地集約利用所表現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)（States）主要是指耕地的利用強(qiáng)度所帶來(lái)的效益；社會(huì)響應(yīng)（Response）主要是指人對(duì)耕地集約利用面臨的壓力和所表現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)所做出的響應(yīng)[19]。由于PSR模型可以涉及人地關(guān)系穩(wěn)定，社會(huì)積極發(fā)展方面，加之也具有較為豐富的含義和較強(qiáng)的邏輯關(guān)系，被廣泛研究耕地集約利用學(xué)者專(zhuān)家使用[12，20]。PSR模型描述了耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的因果關(guān)系，并揭示了人地之間的相互作用關(guān)系，經(jīng)過(guò)“作用-反饋-再作用”的循環(huán)過(guò)程，達(dá)到耕地集約利用的目的。該研究根據(jù)四川省的實(shí)際情況，參考已有研究成果[12]，遵照完全、非相容、簡(jiǎn)潔和客觀性原則，從“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”系統(tǒng)中選取了體現(xiàn)耕地的利用效率、耕作狀態(tài)和投入強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系15個(gè)選取符合PSR模型依據(jù)的耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體指標(biāo)及其含義見(jiàn)表1。

1.3.2 確定指標(biāo)權(quán)重。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重的確定方法分為主觀和客觀，主觀賦權(quán)法主要有特爾斐法、層次分析法等；而客觀賦權(quán)法主要有熵值法、主成分分析法等，客觀賦權(quán)法排除了主觀意識(shí)，故該研究選取客觀的熵值法進(jìn)行賦權(quán)。在確定權(quán)重之前對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量綱處理，以保證數(shù)據(jù)一致性。

（1）量綱一致性處理。由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)類(lèi)型不一致和量綱不一致的差異，該研究在綜合評(píng)價(jià)耕地集約利用時(shí)，為了避免出現(xiàn)較大的誤差，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量綱一致性處理。該研究選用極值處理法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理[21]，方法具體描如下：

式中， Xi max為第 i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值；Xi min為第 i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小值；Xij為j區(qū)域第i個(gè) 評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值。

（2）熵值法。在對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化后，采用改進(jìn)的熵值法確定權(quán)重。在確定權(quán)重方法中，直接利用決策矩陣所給矩陣計(jì)算權(quán)重是其最大的特點(diǎn)，排除了決策者的主觀判斷帶來(lái)的影響，這樣確定的權(quán)重更為客觀。在耕地集約利用評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，對(duì)于指標(biāo)值來(lái)說(shuō)，指標(biāo)值變化愈慢，得到的指標(biāo)信息熵就愈大，效用值就愈小，指標(biāo)權(quán)重就愈?。环粗?，指標(biāo)權(quán)重就愈大[22]。由公式 （1）、（2）可知，極值法無(wú)量綱化處理的數(shù)據(jù)會(huì)存在負(fù)值或極值，而在熵值法中要求 Xij>0，需要將Xij*平移改進(jìn)，得到改進(jìn)后的數(shù)據(jù)Xij[23]。

1.3.3 耕地集約利用度的計(jì)算。確定評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重之后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)結(jié)合表1指標(biāo)含義計(jì)算出四川省21個(gè)市（州）的指標(biāo)值。進(jìn)一步運(yùn)用綜合指數(shù)模型計(jì)算四川省耕地集約利用各準(zhǔn)則層或目標(biāo)層得分。其公式為：

1.3.4 空間分區(qū)評(píng)價(jià)。根據(jù)以上指標(biāo)權(quán)重值計(jì)算出的目標(biāo)層得分為改區(qū)域的總體耕地集約利用度，根據(jù)文獻(xiàn)[24]提供的耕地集約利用等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分4個(gè)等級(jí)，即高度集約區(qū)（集約度>0.6）、中度集約區(qū)（集約度0.5～0.6）、一般集約區(qū)（集約度0.4～0.5）和不集約區(qū)（集約度<0.4）。結(jié)合四川省實(shí)際情況根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)將21個(gè)市（州）的耕地集約利用度進(jìn)行空間分區(qū)平均，并運(yùn)用ArcGIS空間分析工具，使具體分級(jí)結(jié)果與空間信息進(jìn)行疊加顯示。

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重 運(yùn)用改進(jìn)的熵值法確定四川省耕地集約利用15個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，如表2所示。按指標(biāo)權(quán)重由大到小排序?yàn)椋悍寝r(nóng)指數(shù)、糧食安全系數(shù)、復(fù)種指數(shù)、耕地平衡指數(shù)、人均耕地、墾殖率、糧食單產(chǎn)、化肥投入指數(shù)、地均產(chǎn)值、灌溉指數(shù)勞力投入、勞均產(chǎn)值、農(nóng)民人均收入、人均GDP、電力投入指數(shù)。其中，非農(nóng)指數(shù)表明四川省農(nóng)業(yè)人口是影響耕地集約利用的最關(guān)鍵性因素。農(nóng)民人均收入和人均GDP在耕地集約利用指標(biāo)排名靠后，說(shuō)明生產(chǎn)總值和農(nóng)民收入的重要程度較低?？傮w而言，得出以下結(jié)論：①城市人口、糧食需求以及城市擴(kuò)張帶來(lái)的壓力對(duì)耕地集約利用水平有著重要的影響；②耕地利用強(qiáng)度所帶來(lái)效益的影響較低；③耕地投入強(qiáng)度影響耕地集約利用的重要性最低。

2.2 各準(zhǔn)則層指數(shù) 根據(jù)耕地集約利用評(píng)價(jià)的方法，可得出四川省21個(gè)市（州）準(zhǔn)則層壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)、響應(yīng)指數(shù)見(jiàn)圖1。

由圖1可知，四川省21個(gè)市（州）之間的耕地集約利用壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)、響應(yīng)指數(shù)的差異較大。從壓力指數(shù)來(lái)看，資陽(yáng)的指數(shù)值最高為0.75，相較其他市（州）高的原因是資陽(yáng)市的常住人口增加，相比2014年增加了2.21萬(wàn)，導(dǎo)致對(duì)糧食的需求量增多。從狀態(tài)指數(shù)來(lái)看，最高值出現(xiàn)在德陽(yáng)，達(dá)到0.86，成都其次，為0.85，2015年德陽(yáng)糧食單產(chǎn)為7 743.01 kg/hm2，成都糧食單產(chǎn)為5 459.74 kg/hm2，說(shuō)明德陽(yáng)與成都的單位耕地糧食產(chǎn)量和產(chǎn)值水平較高；最低值出現(xiàn)在甘孜，為0.11，阿壩其次，為0.14，甘孜和阿壩的灌溉指數(shù)、糧食單產(chǎn)等值也處于低等水平，表明甘孜和阿壩耕地資源的利用強(qiáng)度較低。從響應(yīng)指數(shù)來(lái)看，雅安、德陽(yáng)響應(yīng)指數(shù)較高，分別為0.72、0.59，勞力投入指數(shù)最高的是雅安為5.09人/hm2，化肥投入指數(shù)最高的是德陽(yáng)為0.76 t/hm2，甘孜和阿壩響應(yīng)指數(shù)較低為0.18、0.27，最低的耕地平衡指數(shù)是甘孜為1.15%。綜上所述，甘孜與阿壩耕地集約利用狀態(tài)指數(shù)與響應(yīng)指數(shù)較低的原因可能是阿壩和甘孜位于四川省西部地區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展所需的水熱條件較差，人口稀疏，技術(shù)水平落后，對(duì)農(nóng)業(yè)投入的勞動(dòng)力、機(jī)械力、肥力等不足。

2.3 目標(biāo)層耕地集約利用分區(qū)評(píng)價(jià) 根據(jù)耕地集約利用等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)四川省各市（州）耕地集約利用等級(jí)，德陽(yáng)、眉山為高度集約區(qū)；內(nèi)江、資陽(yáng)、南充、遂寧、廣安、自貢、達(dá)州、雅安、綿陽(yáng)、成都為中度集約區(qū)；宜賓、巴中、瀘州、廣元、樂(lè)山、涼山為一般集約區(qū)；攀枝花、甘孜、阿壩為不集約地區(qū)。通過(guò)ArcGIS空間可視化得到四川省耕地集約利用分級(jí)圖（圖2）。

由圖2可知，四川省耕地集約利用空間分區(qū)呈現(xiàn)出以下特征。

（1）德陽(yáng)、眉山、成都市等主要市區(qū)及周邊市區(qū)的耕地集約利用度較高，隨著與這些城市之間距離的增加，耕地的集約利用度逐漸降低。這一結(jié)論符合杜能區(qū)位理論，即城市直接影響周邊耕地集約，其耕地集約度隨距離的增加而衰減[25]。

（2）成都平原的耕地集約利用度較高，主要是由于這些區(qū)域具有優(yōu)越的自然條件：氣候溫和濕潤(rùn)，地勢(shì)平坦，水域遍布，河網(wǎng)縱橫，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，農(nóng)作物產(chǎn)量高。

（3）阿壩州和甘孜州屬于川西高原地區(qū)，該地區(qū)氣候奇寒，地廣人稀，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，利用強(qiáng)度較低，勞力和肥力的投入明顯低于其他地區(qū)。涼山州地貌復(fù)雜多樣，水田少，坡土多，農(nóng)田基本條件差，生產(chǎn)水平較低。

3 結(jié)論

該研究采用PSR模型、熵值法和綜合指數(shù)模型，并結(jié)合GIS技術(shù)，深入了解四川省的耕地集約利用現(xiàn)狀，并分析影響其空間差異的原因。四川省的實(shí)證評(píng)價(jià)結(jié)果表明，依據(jù)PSR模型構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用熵值法確定權(quán)重和綜合指數(shù)模型的方法評(píng)價(jià)耕地集約利用水平是合理的。

（1）基于PSR模型選取的耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能充分表現(xiàn)出人地之間關(guān)系。該研究從“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”系統(tǒng)中選取了體現(xiàn)耕地的利用效率、耕作狀態(tài)和投入強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）利用改進(jìn)的熵值法確定耕地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，避免了人的主觀因素的影響，這樣評(píng)價(jià)出來(lái)的結(jié)果更加客觀具體，得到的指標(biāo)權(quán)重大小存在差異。

（3）通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算出的耕地集約利用度水平影響程度在空間上有差異，德陽(yáng)、眉山屬于高度集約區(qū)；內(nèi)江、資陽(yáng)、南充、遂寧、廣安、自貢、達(dá)州、雅安、綿陽(yáng)、成都為中度集約區(qū)；宜賓、巴中、瀘州、廣元、樂(lè)山、涼山為一般集約區(qū)；攀枝花、甘孜、阿壩為不集約地區(qū)。分析發(fā)現(xiàn)，成都平原附近地區(qū)的耕地集約利用水平較高，甘孜阿壩等地由于氣候條件差，人口稀疏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件落后耕地集約利用水平較低，較為典

型。這一空間分區(qū)結(jié)果與實(shí)際情況基本相符。

研究存在如下不足：一些具有研究意義的數(shù)據(jù)由于難以獲取未被選為評(píng)價(jià)指標(biāo)；僅對(duì)2015年四川21個(gè)市（州）耕地集約利用水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究時(shí)間尺度不夠全面。因此，有待進(jìn)一步展開(kāi)四川省時(shí)間序列的耕地集約利用水平變化研究，為四川省耕地集約化發(fā)展提供參考。

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