基于PSR模型的汪清縣土地利用系統(tǒng)健康評價研究

郭 鑫，李淑杰，劉兆順，邢麗娟，李高行

(吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130061)

0 引言

隨著人地矛盾愈演愈烈，如何科學(xué)合理地開發(fā)利用土地，使土地永續(xù)地提供收益引起了社會的廣泛關(guān)注。土地不僅具有經(jīng)濟功能，還融合了生態(tài)、環(huán)境等特殊功能，因此土地利用系統(tǒng)的健康對區(qū)域的和諧發(fā)展有著十分重要的影響。

土地利用系統(tǒng)健康評價主要包括對土地利用現(xiàn)狀、自然環(huán)境質(zhì)量狀況、政策管理水平狀況等，是對系統(tǒng)健康狀況的綜合診斷，但目前的評價指標(biāo)主要集中于資源、環(huán)境狀況，沒有將人類行為考慮其中；評價指標(biāo)權(quán)重的確定多采用主觀確權(quán)法，常因選取專家的不同而存在較大的差異，使評價分析結(jié)果趨于不穩(wěn)定[1-5]。PSR模型在綜合考慮系統(tǒng)狀況的基礎(chǔ)上，重點突出人為活動對土地的影響；熵值法則根據(jù)系統(tǒng)狀況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算權(quán)重，使評價結(jié)果更加貼近實際[6-10]。

1 區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 區(qū)域概況

汪清縣位于吉林省東部，地處東經(jīng)129°51′～130°56′、北緯43°06′～44°03′之間，北與黑龍江省牡丹江市相鄰。汪清縣隸屬于吉林省延邊朝鮮族自治州，地處邊境地區(qū)，距俄羅斯、朝鮮較近，距離分別為40和18 km。汪清縣縣域總面積達到8825.81 km2，位于吉林省第二，具有豐富的自然資源和較好的光熱條件，是重要的農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)，同時汪清縣屬長白山腹地林區(qū)縣，也是重要的生態(tài)綜合功能區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于《汪清統(tǒng)計年鑒》(2008～2016年)、《延邊朝鮮族自治州統(tǒng)計年鑒》(2008～2016年)、《吉林省統(tǒng)計年鑒》(2008～2016年)、汪清縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報以及2008～2016年汪清縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)等。

2 研究方法

2.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

PSR框架是由聯(lián)合國OECD和UNEP提出的[11-12]，PSR框架針對人為活動對環(huán)境造成的壓力進行分析；環(huán)境改變其性質(zhì)或自然資源的狀態(tài)；人類社會對環(huán)境發(fā)生的變化做出相應(yīng)反應(yīng)，以此來達到改善環(huán)境狀況的目的；它突出了系統(tǒng)壓力、狀態(tài)、響應(yīng)彼此之間的聯(lián)系，正是決策和制定措施的全過程[8]。

建立基于PSR模型的土地利用系統(tǒng)健康評價體系(表1)，可以充分體現(xiàn)土地利用與社會發(fā)展的關(guān)系[6]，為用地管理決策提供參考。

表1 土地利用系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系及其標(biāo)準(zhǔn)值

2.2 評價模型的建立

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化處理 對評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理[7]，處理方式如下：

2.2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定 本研究指標(biāo)權(quán)重值的確定采用改進的熵值法，在計算時，充分運用對數(shù)和熵的概念，根據(jù)約束規(guī)則，對不能直接參與運算的負值和極值進行變換[9]，通過計算最終確定汪清縣土地利用系統(tǒng)健康評價指標(biāo)權(quán)重值(表2)，采用改進的熵值法計算權(quán)重沒有加入評價人員的主觀信息，同時也消除了極端值對評價結(jié)果的綜合影響，比傳統(tǒng)熵值法更加可靠、有效[9]。

2.2.3 計算綜合指數(shù) 通過計算土地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)，可以充分反映汪清縣土地利用系統(tǒng)健康整體狀況[10-11]：

在式(3)中，Z表示土地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)；vi表示第i子系統(tǒng)權(quán)重，vij表示第i子系統(tǒng)第j項指標(biāo)權(quán)重值；n表示第i子系統(tǒng)的指標(biāo)個數(shù)。Z越靠近1，表示健康狀況越好[5]。

表2 土地利用系統(tǒng)健康評價指標(biāo)權(quán)重

在參考國內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)健康等級劃分的基礎(chǔ)上，將土地利用系統(tǒng)健康水平分為5個級別[5](表3)。

表3 土地利用系統(tǒng)健康分級標(biāo)準(zhǔn)

2.3 障礙因素診斷

通過對分類及單項指標(biāo)的障礙度進行計算，找出影響汪清縣土地利用系統(tǒng)健康水平的障礙因素[10、12]，公式如下：

Hi=∑hi

(6)

在式(4)～式(6)中，aij表示第i子系統(tǒng)第j項指標(biāo)與土地利用系統(tǒng)健康目標(biāo)值之間的差值；Wj表示第i子系統(tǒng)第j項指標(biāo)對總目標(biāo)的影響程度，即第i子系統(tǒng)第j項指標(biāo)對總目標(biāo)的權(quán)重vi×vij;hi、hj分別表示分類指標(biāo)和單項指標(biāo)的障礙度，是障礙診斷的最終結(jié)果。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)計算，最終獲得汪清縣土地利用系統(tǒng)健康水平綜合及分類指標(biāo)評價結(jié)果(圖1)。

圖1 汪清縣土地利用系統(tǒng)健康評價結(jié)果

3.1 評價結(jié)果

總體來看，2008～2016年汪清縣土地利用系統(tǒng)健康綜合指數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，健康水平逐年好轉(zhuǎn)。綜合指數(shù)由2008年的0.5105上升到2016年的0.6039，年增長率達2.1228%。根據(jù)土地利用健康分級標(biāo)準(zhǔn)(表3)，汪清縣健康級別由“臨界狀態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皝喗】怠?，評價結(jié)果顯示：近年來，汪清縣在大力發(fā)展社會經(jīng)濟的同時，不斷重視對土地生態(tài)環(huán)境保護工作，增強了對工業(yè)廢氣物等廢棄污染物的治理力度，加大了對水土流失等自然災(zāi)害情況發(fā)生的預(yù)防工作，使得汪清縣的土地利用系統(tǒng)健康狀況不斷改善。

3.2 分類指標(biāo)對比

3.2.1 壓力指數(shù) 總體來看，汪清縣2008～2016年壓力指數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)定的態(tài)勢，從2008年的0.6132到2016年的0.6131，說明汪清縣土地利用系統(tǒng)壓力現(xiàn)狀情況穩(wěn)定，基本保持不變。根據(jù)壓力指數(shù)曲線的變化形狀可以將壓力指數(shù)分為4個階段：第一階段是2008～2010年，壓力指數(shù)處于穩(wěn)定上升階段，年均增長率為10.55%；第二階段是2011～2014年，壓力指數(shù)處于快速下降階段，年均遞減率為17.11%；第三階段為2014～2015年的迅速上升階段，年均增長率為12.36%；第四階段為2015～2016年，出現(xiàn)了小幅度下降，年均遞減率僅為2.35%。

3.2.2 狀態(tài)指數(shù) 總體來看，汪清縣2008～2016年狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)增長的趨勢，從2008年的0.6108增長到2016年的0.6728。由圖1可知，壓力指數(shù)在2008～2011年出現(xiàn)了波動，總體上呈下降趨勢，年均遞減率為5.22%；而后2012～2016年逐年上升，年均增長率為3.37%。

3.2.3 響應(yīng)指數(shù) 總體來看，響應(yīng)指數(shù)在2008～2016年呈現(xiàn)出增長的態(tài)勢，其余年份均高于2008年，表明2008～2016年間汪清縣社會發(fā)展水平不斷提高，2016年響應(yīng)指數(shù)是2008年的2.04倍。從圖1中可以看出，響應(yīng)指數(shù)在2008～2010年間增長速度最快，年均增長率高達34.14%；2011～2015年間增長幅度較小，年均增長率僅為4.14%。

3.3 障礙因素診斷

3.3.1 主要障礙因素 依據(jù)障礙度模型，對阻礙汪清縣2008～2016年土地利用系統(tǒng)健康水平的障礙因素進行了測算(表4)。2008年汪清縣土地利用系統(tǒng)健康水平提升的障礙因子主要體現(xiàn)在系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)響應(yīng)2個方面，具體包括農(nóng)民人均可支配收入、單位耕地農(nóng)業(yè)機械動力、教育投資強度、城市化水平、人口自然增長率等；2016年限制汪清縣土地利用系統(tǒng)健康水平提升的障礙因子主要集中在系統(tǒng)狀態(tài)與系統(tǒng)壓力2個方面，具體包括人均耕地面積、固定資產(chǎn)投資年增長率、森林覆蓋率、土地墾殖率、人均建設(shè)用地等。從2008～2016年間單項指標(biāo)的變化趨勢上看，人均建設(shè)用地面積、固定資產(chǎn)投資年增長率、森林覆蓋率的上升幅度較大。研究發(fā)現(xiàn)隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，汪清縣不斷提高固定資產(chǎn)投資總額的投入，但這種經(jīng)濟快速增長是以大量消耗土地資源為代價的，建設(shè)用地面積持續(xù)增長，雖然近年來汪清縣開始注重對城市土地內(nèi)涵的挖潛，但仍存在大量建設(shè)占用優(yōu)質(zhì)耕地現(xiàn)象，2016年汪清縣地均GDP僅為0.82萬元/hm2，與發(fā)達地區(qū)差距較大。

3.3.2 分類指標(biāo)的障礙度 在單項指標(biāo)障礙度的前提下，通過計算得到分類指標(biāo)的障礙度(圖2)。從曲線總體情況上看，系統(tǒng)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)均表現(xiàn)為下降態(tài)勢。從具體數(shù)值上來看，2018年，系統(tǒng)壓力的障礙度最大，高達78.63%，其次是系統(tǒng)響應(yīng)，系統(tǒng)狀態(tài)最??；從2009～2011年，系統(tǒng)狀態(tài)的障礙度最大，其次是系統(tǒng)壓力，最小的是系統(tǒng)響應(yīng)，其中系統(tǒng)響應(yīng)在2010年達到最小值，為40.20%，系統(tǒng)狀態(tài)在2011年達到最大值，為75.33%，系統(tǒng)壓力在2011年達到最小值，為46.35%；2012～2013年，系統(tǒng)壓力障礙度最大，其次為系統(tǒng)狀態(tài)，最小的是系統(tǒng)響應(yīng)；在2014年，系統(tǒng)壓力障礙度最大，其次是系統(tǒng)響應(yīng)，系統(tǒng)狀態(tài)最小，系統(tǒng)狀態(tài)障礙度在2014年達到最小值，為34.36%；2015～2016年，系統(tǒng)壓力障礙度最大，系統(tǒng)狀態(tài)位居第二位，系統(tǒng)響應(yīng)障礙度最小。從年均變化情況上來看，汪清縣2008～2016年系統(tǒng)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)的障礙度年均變化率分別為3.52%、0.67%和2.44%，由此可知，影響汪清縣土地利用系統(tǒng)健康的主要因素就是系統(tǒng)壓力，提高系統(tǒng)健康水平應(yīng)當(dāng)以加強系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)狀態(tài)為主。

表4 汪清縣2008、2016年土地利用系統(tǒng)健康障礙度因素排序

圖2 2008～2016年各分類指標(biāo)障礙度

4 結(jié)論

(1)通過對汪清縣2008～2016年的土地利用系統(tǒng)進行健康評價，評價結(jié)果顯示，汪清縣綜合指數(shù)由2008年的0.5105上升至2016年的0.6039，2016年綜合指數(shù)是2008年的1.18倍；壓力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，狀態(tài)指數(shù)和響應(yīng)指數(shù)都呈現(xiàn)上升趨勢，其中響應(yīng)指數(shù)的增長率最高，年均增長率達9.35%。

(2)通過對影響汪清縣土地利用系統(tǒng)健康水平的主要障礙因素進行了診斷，最終得出：系統(tǒng)壓力、狀態(tài)、響應(yīng)的障礙度年均變化率分別為3.52%、0.67%和2.44%，由此可知，影響汪清縣土地利用系統(tǒng)健康的主要因素就是系統(tǒng)壓力，應(yīng)從系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)狀態(tài)角度出發(fā)改善系統(tǒng)的健康狀況。

(3)汪清縣土地利用程度較低、經(jīng)濟貧困的地區(qū)，必須以土地利用系統(tǒng)健康的評價結(jié)果為依據(jù)，堅持可持續(xù)發(fā)展理念，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，全面改良依賴土地及其他資源的經(jīng)濟增長模式；圍繞汪清縣戰(zhàn)略目標(biāo)，結(jié)合縣域發(fā)展實際，以脫貧攻堅為核心，立足綠水青山、生態(tài)發(fā)展，按照精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧的思路，進一步整合資源、創(chuàng)新機制，重點發(fā)展綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)，打造長白山腹地綠色有機食品生產(chǎn)基地；改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況，加大對污染行為的監(jiān)管力度，努力協(xié)調(diào)好經(jīng)濟增長、土地保護和生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系。