基于PSR模型的商洛市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

高利峰，鄧群群

（商洛學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，陜西商洛 726000）

土地是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化城市建設(shè)的重要資源。隨著城市化的快速推進(jìn)，人地矛盾日益突出，土地利用率不高等一系列問(wèn)題逐漸受到人們的關(guān)注[1]。土地利用系統(tǒng)是土地的自然生態(tài)系統(tǒng)與土地利用方式等的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間物質(zhì)交流的復(fù)合系統(tǒng)。土地利用系統(tǒng)健康水平對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。因此，對(duì)土地利用系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)也是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)[2-6]。PSR 模型通過(guò)壓力、狀態(tài)、響應(yīng)對(duì)區(qū)域土地利用相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，定量分析區(qū)域土地利用健康狀況，更貼近實(shí)際[7]。楊丹等[8]對(duì)南昌市土地利用系統(tǒng)進(jìn)行健康診斷，鐘少華等[9]利用PSR 模型對(duì)陜西省延長(zhǎng)縣土地利用系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)研究，并分析了影響土地利用系統(tǒng)的障礙因素。目前，還沒(méi)有針對(duì)陜西南部城市進(jìn)行土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方面的研究。本文以商洛市為研究對(duì)象，基于PSR 模型，運(yùn)用熵值法對(duì)商洛市土地利狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，本研究對(duì)于提高商洛市土地利用率、保護(hù)耕地以及對(duì)土地資源可持續(xù)利用具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

商洛市位于我國(guó)秦嶺腹地、陜西省的南部偏東，東與河南省相鄰，東南與湖北省接壤，西和西南與安康交界，北和西北與渭南市及西安市的藍(lán)田縣、長(zhǎng)安區(qū)毗連。商洛素有“八山一水一分田”之稱，地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，森林覆蓋率為66.5%，是我國(guó)南北氣候的分界之城，也是中國(guó)氣候康養(yǎng)之都、西安第二生活區(qū)、秦嶺最美生態(tài)旅游城市和絲路產(chǎn)業(yè)新城。2017 年末，全市戶籍人口253.33 萬(wàn)人。土地總面積 19 292 km2，耕地面積1 885.9 km2，土地的墾殖率為 9.51%，低于陜西省的平均墾殖率，2017 年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值800.77億元。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建與數(shù)據(jù)來(lái)源

PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型是評(píng)價(jià)土地資源可持續(xù)利用的主要模式之一。壓力（Pressure）系統(tǒng)表征在土地資源系統(tǒng)不退化的前提下，人類所采取的社會(huì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展政策及土地利用強(qiáng)度；狀態(tài)（State）系統(tǒng)表征土地利用系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)和抗干擾的適應(yīng)程度；響應(yīng)（Response）系統(tǒng)表征人類對(duì)土地利用系統(tǒng)所采取的保護(hù)措施和治理手段。本文通過(guò)實(shí)地調(diào)研，采用PSR 模型對(duì)商洛市土地利用系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立了壓力系統(tǒng)（人口壓力、土地壓力、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力）、狀態(tài)系統(tǒng)（社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地集約化狀態(tài)）以及響應(yīng)系統(tǒng)（環(huán)境治理力度、政策管理力度）三個(gè)目標(biāo)層，共十五項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)（表 1）。

研究數(shù)據(jù)主要涉及商洛市的生態(tài)和環(huán)境要素、土地利用現(xiàn)狀和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平三個(gè)方面，本文數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《商洛市統(tǒng)計(jì)年鑒2008—2017 年》、商洛市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)政府部門網(wǎng)站。

表1 商洛市土地利用系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重

2.2 模型確定

為使數(shù)據(jù)之間具有可比性，需將數(shù)據(jù)進(jìn)行從有量綱到無(wú)量綱化的標(biāo)準(zhǔn)化處理。運(yùn)用熵值法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，得到商洛市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值（表1）。

本文采用綜合指數(shù)模型對(duì)土地利用系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)[10-11]，其表達(dá)式為：

式中，S 為綜合指數(shù)，設(shè)wi為第i 層子系統(tǒng)的權(quán)重值，Aij是第i 層子系統(tǒng)第j 項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，wij為第i 層子系統(tǒng)第j 項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。

結(jié)合商洛市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況，由高鑫等[12]的研究結(jié)果將土地利用系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為病態(tài)、不健康、臨界狀態(tài)、亞健康和健康五個(gè)等級(jí)（表2）。

表2 土地利用系統(tǒng)健康水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)的障礙作用進(jìn)行分析，可以得出土地利用系統(tǒng)的障礙因素，以此可以提出更好的治理措施。本文運(yùn)用土地利用系統(tǒng)健康指標(biāo)體系中的因子貢獻(xiàn)度、指標(biāo)偏離度和障礙度3 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析診斷[13-15]，計(jì)算公式為：

式中，xij為指標(biāo)偏離度，yi為第i 年的單項(xiàng)指標(biāo)因子對(duì)其健康的阻礙度，wiwij為因子貢獻(xiàn)度，Yi為第i 年的指標(biāo)對(duì)其健康的阻礙度。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合評(píng)價(jià)分析

根據(jù)PSR 模型對(duì)商洛市2008—2017 年土地利用系統(tǒng)健康的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示 2008—2017 年綜合指數(shù)由 0.271 上升至0.633，年均增長(zhǎng)率為14.82%，總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖1），2014 年以后增幅最快，表明健康狀況穩(wěn)步提升。

圖1 商洛市土地利用系統(tǒng)健康指數(shù)變化

2008—2017 年商洛市土地利用系統(tǒng)健康水平呈上升態(tài)勢(shì)，健康等級(jí)由不健康到亞健康（表3）。2008—2010 年土地利用系統(tǒng)的健康水平為不健康，2011—2014 年土地利用的健康水平為臨界狀態(tài)，2015—2017 年土地利用系統(tǒng)的健康水平總體提升，2016 年略有波動(dòng)，土地利用結(jié)構(gòu)由不合理到合理，土地系統(tǒng)逐漸恢復(fù)，趨于好轉(zhuǎn)，但服務(wù)功能一般。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，商洛市近十年來(lái)大力發(fā)展城鄉(xiāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)，不斷優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，加大污水集中處理和生活垃圾處理的力度，使商洛市的土地利用系統(tǒng)健康水平不斷提高。

表3 商洛市2008—2017 年土地利用健康狀態(tài)

3.2 分類指數(shù)分析

3.2.1 壓力指數(shù)分析

由圖1 可知，商洛市土地利用系統(tǒng)壓力指數(shù)由 2008 的 0.200 下降到 2017 年的 0.074，總體呈下降趨勢(shì)，年均下降率為7%。由于壓力指數(shù)為負(fù)向指標(biāo)，因此，商洛市土地利用系統(tǒng)的生態(tài)壓力逐年增加。其中2012—2016 年，系統(tǒng)的壓力指數(shù)快速下降，變化程度最大。壓力指數(shù)下降表明十年來(lái)商洛市在人口增長(zhǎng)率、人口密度和城鎮(zhèn)化水平等方面顯著增加，尤其是人口密度權(quán)重在壓力系統(tǒng)中占比達(dá)35.34%，人類活動(dòng)對(duì)商洛市土地利用系統(tǒng)的生態(tài)壓力影響較大。

3.2.2 狀態(tài)指數(shù)分析

2008—2017 年，狀態(tài)指數(shù)由0.057 增加到0.306，總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)率為49.05%，增長(zhǎng)率較高。十年來(lái)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)快速增長(zhǎng)是由于人均GDP、城鎮(zhèn)人均可支配收入、農(nóng)村人均純收入和地均GDP 增幅明顯，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口以及自然等因素的發(fā)展?fàn)顩r較好，說(shuō)明商洛市近十年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，土地利用改善較大。

3.2.3 響應(yīng)指數(shù)分析

2008—2017 年，系統(tǒng)的響應(yīng)指數(shù)由0.015 增加到了0.253，總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)率為175.3%，增長(zhǎng)明顯較快，發(fā)展水平顯著提高。主要是因?yàn)槲鬯刑幚砺试鲩L(zhǎng)了57.38%，生活垃圾無(wú)害化處理率增長(zhǎng)了23.86%，環(huán)保、水利和公共設(shè)施投資強(qiáng)度增加了121.63%，表明作為南水北調(diào)中線工程水源區(qū)，商洛市對(duì)土地利用系統(tǒng)進(jìn)行了較好的保護(hù)和治理，系統(tǒng)響應(yīng)的工作力度較大，對(duì)水土流失和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視程度較高。

3.3 障礙診斷與分析

采用因子貢獻(xiàn)度，指標(biāo)偏離度以及障礙度三個(gè)指標(biāo)，根據(jù)式(2)～(4)計(jì)算，得出影響商洛市土地利用系統(tǒng)健康的障礙因子（表4），并對(duì)分系統(tǒng)指標(biāo)的障礙度進(jìn)行了測(cè)算（圖2）。

表4 2008 年和2017 年土地利用系統(tǒng)健康障礙因子排序

根據(jù)對(duì)影響商洛市土地利用系統(tǒng)健康的障礙因子診斷，2008 年影響商洛市土地利用系統(tǒng)健康的障礙因子主要是系統(tǒng)狀態(tài)和響應(yīng)方面，具體因子有生活垃圾無(wú)害化處理率、人均耕地面積和城鎮(zhèn)人均可支配收入；2017 年障礙因子主要是系統(tǒng)壓力和狀態(tài)方面，具體因子有人口增長(zhǎng)率、土地墾殖率、GDP 年增長(zhǎng)率和固定資產(chǎn)投資增長(zhǎng)比等。從單向指標(biāo)的變化來(lái)看，近十年來(lái)人均GDP、地均GDP、城鎮(zhèn)人均可支配收入、農(nóng)村人均純收入、污水集中處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率和環(huán)保、水利、公共設(shè)施投資強(qiáng)度等指標(biāo)增長(zhǎng)較快。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商洛市GDP 增長(zhǎng)較快，對(duì)環(huán)保、水利等方面的投入力度較大。

圖2 商洛市2008—2017 年分系統(tǒng)指標(biāo)障礙度

由圖2 可知，商洛市2008—2017 年分系統(tǒng)指標(biāo)障礙度中，系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)響應(yīng)總體都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，系統(tǒng)壓力呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；系統(tǒng)狀態(tài)由2008 年的58.71%下降到2017 年的5.26%，系統(tǒng)響應(yīng)由38.98%下降到3.69%，系統(tǒng)壓力由21.07%上升到25.01%。2008—2014 年，系統(tǒng)狀態(tài)的障礙度最大，系統(tǒng)響應(yīng)次之，系統(tǒng)壓力最?。?015—2017 年，系統(tǒng)壓力的障礙度最大，系統(tǒng)狀態(tài)次之，系統(tǒng)響應(yīng)最小。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，系統(tǒng)壓力將是影響商洛市土地利用系統(tǒng)健康水平的主要因素，在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，要以改善系統(tǒng)壓力為主。

4 結(jié)論與討論

1）運(yùn)用 PSR 模型對(duì)商洛市 2008—2017 年的土地利用系統(tǒng)健康水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其綜合指數(shù)由 2008 年的 0.271 增長(zhǎng)至 2017 年的0.633，總體呈上升趨勢(shì)；2017 年的綜合指數(shù)是2008 年的2.33 倍，健康水平由不健康上升為亞健康，壓力指數(shù)總體下降，狀態(tài)指數(shù)和響應(yīng)指數(shù)總體上升，響應(yīng)指數(shù)的增長(zhǎng)率最高，其中環(huán)保、水利和公共設(shè)施投資強(qiáng)度等指標(biāo)的影響力較大。這主要是由于商洛市屬于我國(guó)南水北調(diào)中線工程水源區(qū)，加大環(huán)保、水利等方面的投入不僅可以確保一江清水供京津，更對(duì)保護(hù)秦嶺生態(tài)環(huán)境、建設(shè)山川秀美商洛具有重要作用。

2）土地利用系統(tǒng)的壓力指數(shù)因土地墾殖率和GDP 年增長(zhǎng)率的下降呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，由0.200 下降至0.074，可見(jiàn)商洛市土地生態(tài)壓力較大；狀態(tài)指數(shù)因城鎮(zhèn)化率、人均GDP、地均GDP、城鎮(zhèn)人均可支配收入和農(nóng)村人均純收入的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，由0.057 上升至0.306；響應(yīng)指數(shù)因污水集中處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率等的增加呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，由0.015 上升至0.253。由于商洛市地處秦嶺腹地，地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，山地多、平地少，可用于城市建設(shè)的土地資源匱乏，因此，要合理利用土地資源，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、減少人地矛盾，努力實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用。

3）通過(guò)對(duì)障礙度的計(jì)算和分析，2008—2017年影響商洛市土地利用健康的障礙度存在時(shí)間差異特征。2008—2014 年，系統(tǒng)狀態(tài)的障礙度最大，2015—2017 年，系統(tǒng)壓力的障礙度最大?？傮w來(lái)看，影響系統(tǒng)壓力障礙度的主要因子為人口增長(zhǎng)率。商洛市今后應(yīng)該從系統(tǒng)壓力等方面提高土地利用的健康水平。