武威市土地利用效益評價及障礙分析

劉 洋，王百玲

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

土地不僅是人類賴以生存的基本載體，而且在人類社會發(fā)展過程中發(fā)揮著不可或缺的重要作用[1-2]。改革開放以來，人們對土地資源的開發(fā)和利用強度逐漸增強，直接促進(jìn)了中國經(jīng)濟的持續(xù)增長[3-4]，但也因土地過度利用與開發(fā)，使得生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，甚至造成了不可逆的破壞[5]。近年來，隨著拉尼娜現(xiàn)象、厄爾尼諾現(xiàn)象等極端氣候頻發(fā)，造成了大量人員的傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)的損失[6]。至此，人們逐漸意識到生態(tài)環(huán)境問題不但威脅到人類的生存和社會健康發(fā)展，也嚴(yán)重制約著社會經(jīng)濟的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展[7-8]。其中土地效益評價能夠為土地資源的科學(xué)配置提供依據(jù)[4，9]。因此，如何兼顧社會效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益協(xié)調(diào)發(fā)展成為了土地資源利用過程中亟需解決的問題。

目前，越來越多的學(xué)者認(rèn)識到土地利用效益是區(qū)域發(fā)展規(guī)劃的重要參考依據(jù)，有助于解決土地資源低效利用問題[7-14]，這導(dǎo)致國內(nèi)外關(guān)于土地效益評價研究較多，且在研究對象、方法和內(nèi)容上均有所突破[7-14]。其中研究對象從聚焦城市熱點土地利用效益研究逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注于區(qū)域內(nèi)整體效益關(guān)系[7-8]，研究內(nèi)容從單方面效益逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合效益[9-10]，研究方法從單純的模型理論分析逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合遙感等現(xiàn)代化技術(shù)精準(zhǔn)分析[11-14]。然而這些研究主要集中先天生態(tài)環(huán)境較好的中部地區(qū)或沿海地區(qū)，且研究成果十分豐富，相應(yīng)的土地利用措施也十分成熟[7-9，12]。然而對于先天生態(tài)環(huán)境較為脆弱的西北地區(qū)關(guān)注較少。我國西北自然條件自然地理條件與社會經(jīng)濟水平的雙重影響下，使得西北地區(qū)農(nóng)村人口比重高，鄉(xiāng)村聚落用地面積大，是貧困人口主要集聚區(qū)[13，15]，這造就了西北地區(qū)土地利用經(jīng)濟效益必然偏低的局面，雖然隨著“全面建設(shè)小康社會”“西部大開發(fā)”和“一帶一路”等發(fā)展戰(zhàn)略的相繼提出，以及國家對西北地區(qū)招商引資的優(yōu)惠政策的持續(xù)實施，吸引了大量沿海發(fā)達(dá)地區(qū)不斷向內(nèi)陸地區(qū)投資建廠，使得西北地區(qū)的經(jīng)濟得到一定的上升，但這也隨即造成了西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化[15-16]。因此全面評價西北地區(qū)的土地利用效益，這不僅有利于西北地區(qū)在經(jīng)濟、社會、生態(tài)方面尋求一個平衡點，也符合可持續(xù)發(fā)展的基本要求。

武威市處于西北三大高原的交錯帶[16]，分別是存在草地退化問題的青藏高原、水土流失嚴(yán)重的黃土高原以及礦產(chǎn)資源開發(fā)較多的內(nèi)蒙古高原，能夠較好的代表西北先天脆弱生態(tài)承載力[17-19]。鑒于此，本文以甘肅省武威市域為例，采用熵權(quán)TOPSIS 模型和障礙度模型對武威市2010-2018 年土地利用效益進(jìn)行綜合評價，并對土地利用社會效益、經(jīng)濟效益以及生態(tài)效益進(jìn)行單項分析，同時結(jié)合障礙度探究武威市土地利用的制約因素，把握武威市土地利用演變規(guī)律，以期為政府決策提供參考，提高該地的土地利用水平，優(yōu)化土地利用布局，同時也為我國其他先天脆弱生態(tài)環(huán)境的地區(qū)提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

武威市地處甘肅省中部，河西走廊東端，南北長326 公里，東西寬204 公里，總面積33 238 平方公里，土地總面積3.2 萬平方公里，是我國西北地區(qū)重要的糧食產(chǎn)業(yè)基地。武威市屬溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫7.7℃，月均最低溫在1 月為-7.8℃，月均最高溫在7 月為22.4℃，年均降雨量為212.0 mm，雨熱同季，主要集中在6~9 月。同時武威市處于三大高原交錯帶，導(dǎo)致該地區(qū)地形復(fù)雜，植被類型多樣。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)主要來源于《甘肅城市年鑒》（2010-2018 年）、《甘肅發(fā)展年鑒》（2010-2018 年）、《武威年鑒》（2010-2018）以及武威市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，主要涉及到經(jīng)濟指標(biāo)、社會指標(biāo)、生態(tài)指標(biāo)，應(yīng)用TOPSIS 模型和Logistic 模型回歸分析進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析評價。

2.2 研究方法

2.2.1 建立指標(biāo)體系。本研究根據(jù)武威市土地利用實際情況和指標(biāo)選取的原則，構(gòu)建了社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益的武威市土地利用效益評價指標(biāo)體系（表1）。

表1 武威市土地利用效益評價指標(biāo)體系

2.2.2 改進(jìn)的熵權(quán)TOPSIS 模型。TOPSIS（Tecnique for order preference by similarity to ideal solution）法能對多指標(biāo)進(jìn)行綜合分析[8，10]，它能夠應(yīng)用于有限方案多目標(biāo)決策。它是一種常見的分析方法，主要通過計算評價對象與最優(yōu)解或最劣解的距離來進(jìn)行排序，越靠近最優(yōu)解，越好，反之結(jié)果相反。傳統(tǒng)的TOPSIS 法確定權(quán)重主要采用專家打分法，此方法主觀性較強，可能導(dǎo)致結(jié)果與實際結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此本文首先以熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重的確定，然后建立TOPSIS 模型。具體步驟如下：

（1）構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣：

（2）構(gòu)建加權(quán)規(guī)范化評價矩陣：

（3）確定正、負(fù)理想解：

（4）計算距離：

（5）計算貼近度：

式中，貼近度Tj的值介于0~1，當(dāng)Tj越大，則表明在第j 年土地利用效益越接近最優(yōu)水平（表2）。

表2 土地利用效益評判標(biāo)準(zhǔn)

2.2.3 障礙因子分析。本文采用障礙度Oi、因子貢獻(xiàn)度Fi和指標(biāo)偏度Ii計算所選取指標(biāo)因子障礙度，具體公式如下：

式中，Oi（障礙度）即為武威市土地利用效益評價時所選取指標(biāo)的障礙度；Fi（因子貢獻(xiàn)度）是指所選取指標(biāo)因子對綜合效益貢獻(xiàn)值的多少，同時以該指標(biāo)在綜合效益中的權(quán)重wi代入計算；I（指i 標(biāo)偏度）代表該指標(biāo)值與最優(yōu)值的距離，以“1—指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)”進(jìn)行計算。

3 結(jié)果與分析

3.1 武威市土地利用效益分析

3.1.1 武威市土地利用綜合效益分析。本研究運用TOPSIS 模型計算，以貼近度表示武威市土地利用效益，得到武威市土地利用綜合效益、正理想解距離D+以及負(fù)理想解距離D-（表3）。武威市2010-2018 年正理想解距離D+逐漸降低，而負(fù)理解D-逐漸增加，同時土地利用綜合效益隨著時間的增加整體上呈現(xiàn)為增加趨勢，由低級逐漸增加至良好的轉(zhuǎn)態(tài)，土地利用的綜合效益由2010 年的0.257 增加到2018 年的0.769，增幅為199.22%。

表3 武威市土地利用綜合效益時序追蹤

3.1.2 武威市土地利用經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益分析。（1）經(jīng)濟效益分析。武威市2010-2018 年土地利用經(jīng)濟效益的正理想解距離D+隨時間的增加呈現(xiàn)先增加而后降低的變化趨勢（表4），而負(fù)理解D-隨時間的增加而逐漸增加，同時土地利用經(jīng)濟效益時序追蹤顯示，隨時間的增加土地利用經(jīng)濟效益逐漸增加，當(dāng)增加至2016 年時達(dá)到最大值，然后逐漸下降。（2）社會效益分析。武威市2010-2018 年土地利用社會效益的正理想解距離D+隨時間的增加呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢（表5），而負(fù)理解D-隨時間的增加呈先降低而后逐漸增加的變化趨勢。同時土地利用社會效益時序追蹤顯示，在2010-2013 年，社會效益上下波動，在2014-2018 年，社會效益隨時間的增加而逐漸增加，由中級增加至良好狀態(tài)，且土地利用社會效益從2010 年的0.346 最終上升至2018 年的0.700，增幅達(dá)102.31%。（3）生態(tài)效益分析。武威市2010-2018 年土地利用生態(tài)效益的正理想解距離D+隨時間的增加呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢（表6），而負(fù)理解D-隨時間的增加呈增加的變化趨勢。同時土地利用生態(tài)效益時序追蹤顯示，在2010-2014 年，社會效益上下波動，但是整體上由低級增加至中級；在2015-2018 年，社會效益隨時間的增加而逐漸增加，首先由中級增加至良好，再由良好增加至優(yōu)質(zhì)。土地利用社會效益從2010 年的0.209 最終上升至2018 年的0.966，增幅達(dá)362.21%。

表4 武威市土地利用經(jīng)濟效益時序追蹤

表5 武威市土地利用社會效益時序追蹤

表6 武威市土地利用生態(tài)效益時序追蹤

3.2 武威市土地利用效益演變?nèi)^程分析及預(yù)測

3.2.1 土地利用效益演變速度、加速度分析。武威市土地利用效益波動變化越大，表明土地利用效果越不穩(wěn)定，土地利用合理性差，反之年際土地利用效益波動變化越小，說明土地利用效果越穩(wěn)定，土地資源之間的調(diào)配越合理，有利于武威市地區(qū)發(fā)展。然而上述分析只能從表觀現(xiàn)象進(jìn)行分析，而武威市土地利用效益深層次變化的原因，還需進(jìn)一步分析。因此本研究選擇土地利用綜合效益隨年限的變化速率和加速度進(jìn)行分析，進(jìn)一步探究武威市土地利用效益變化的內(nèi)部機理，展望武威市土地利用效益未來的變化趨勢，從而能夠更好地統(tǒng)籌土地利用方式，提高區(qū)域土地利用的效率和水平。

由圖1 可知，武威市土地利用綜合效益呈現(xiàn)先略微降低，然后迅速增加的態(tài)勢，增長速度始終表現(xiàn)為上下波動的趨勢，2010-2012 年土地利用綜合效益速度下降，主要是因為武威市處于荒漠地帶，容易遭受氣候條件因素的影響，且此時的生態(tài)環(huán)境建設(shè)處于起步階段。2013-2018 年武威市綜合效益速度迅速提升，主要是因為十八大“五位一體”和十九大“建設(shè)美麗中國”以及“綠水青山就是金山銀山”政策的相繼提出且迅速有效實施，堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，逆轉(zhuǎn)了生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的趨勢，實現(xiàn)了武威市土地利用綜合效益速度的提升。此外2010-2013 年武威市土地利用效益速度低于其加速度，但是在2014-2018 年則恰好相反。

圖1 武威市土地利用綜合效益增長速度演變圖

3.2.2 土地利用效益預(yù)測分析。為了更加深入分析武威市土地利用效益的演變過程，本研究采用Growth/Sigmoidal 模型分別對2010-2018 年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時在擬合過程中分別選擇了最優(yōu)解的函數(shù)進(jìn)行曲線擬合。最后根據(jù)擬合的趨勢預(yù)測2019-2020 年的土地利用效益值，為今后提升武威市土地利用效益提供借鑒。

武威市2010-2018 年土地利用綜合效益選擇Growth/Sigmoidal 模型下的Logistic 函數(shù)進(jìn)行擬合時擬合度最高（圖2A），且R2=0.982，表明該模型土地利用綜合效益擬合曲線符合預(yù)測2019-2022 年土地利用綜合效益的條件，2019-2022 年土地利用綜合效益的預(yù)測值分別為0.782、0.803、0.815，其中2019 年土地利用綜合為良好，2021 和2022 年為優(yōu)質(zhì)。武威市2010-2018 年土地利用經(jīng)濟效益采用Growth/Sigmoidal模型下Slogisticl 函數(shù)進(jìn)行擬合時擬合度最高（圖2B），R2= 0.974，表明該模型的擬合曲線能夠預(yù)測2019-2022 年土地利用經(jīng)濟效益，且2019-2022 年土地利用經(jīng)濟效益分別為0.718、0.727、0.739，且效益水平均為良好。武威市2010-2018 年土地利用社會效益采用Growth/Sigmoidal 模型下BiDoseResp 函數(shù)進(jìn)行擬合時擬合度最高（圖2C），R2= 0.899，表明該模型的擬合曲線能夠預(yù)測2019-2022 年土地利用社會效益，且2019-2022 年土地利用社會效益分別為0.715、0.721、0.724，且效益水平均為良好。武威市2010-2018 年土地利用生態(tài)效益采用Growth/Sigmoidal 模型下Boltzmann 函數(shù)進(jìn)行擬合時擬合度最高（圖2D），R2= 0.969，表明該模型的擬合曲線能夠預(yù)測2019-2022 年土地利用社會效益，且2019-2022 年土地利用社會效益分別為0.970、0.972、0.973，且效益水平均為優(yōu)質(zhì)。

圖2 武威市土地利用綜合效益初始值與模型擬合預(yù)測圖

3.3 土地利用效益障礙因子診斷

通過對武威市2019-2022 年土地利用效益預(yù)測可知，武威市年際利用效益波動變化不大，表明土地利用效果穩(wěn)定，土地利用資源配置合理，有利于武威市的發(fā)展，但是土地利用效益上升空間不大，而障礙度模型能夠分析影響土地利用效益的阻礙因素。障礙度模型分析結(jié)果表明，經(jīng)濟、社會、生態(tài)系統(tǒng)對土地利用效益的影響不一（表7），經(jīng)濟障礙度和社會障礙度隨時間的增加先略微下降而后逐漸增加，而生態(tài)障礙度隨時間增加表現(xiàn)為先增加后降低。且阻礙武威市土地利用效益的原因由剛開始的經(jīng)濟、社會和生態(tài)障礙度持平狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)為由生態(tài)障礙度為主，經(jīng)濟和社會障礙度為次的狀態(tài)，最后又轉(zhuǎn)為經(jīng)濟和社會障礙度同時主導(dǎo)的轉(zhuǎn)態(tài)。

表7 武威市土地利用各系統(tǒng)障礙度

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）武威市2010-2018 年土地綜合效益和經(jīng)濟效益處于不斷上升的狀態(tài)，在“十二五”規(guī)劃和“十三五”規(guī)劃的政策指導(dǎo)下，著力轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、全面建設(shè)小康社會，從而推動武威市經(jīng)濟的跨越式發(fā)展。

（2）武威市2010-2018 年社會效益和生態(tài)效益雖然整體上處于上升狀態(tài)，但是有輕微的上下波動，主要是因為在土地利用有限的資源環(huán)境下，伴隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展會犧牲部分生態(tài)效益和社會效益為代價，但同時國家持續(xù)實施環(huán)境保護(hù)政策，又會使得社會效益和生態(tài)效益逐漸增加。

（3） 武威市2010-2018 年土地利用效益選擇Growth/Sigmoidal 模型進(jìn)行擬合，土地利用綜合效益、土地利用經(jīng)濟效益、土地利用社會效益和生態(tài)效益擬合R2分別為0.982、0.974、0.899 和0.969，擬合度符合預(yù)測2019-2022 年的土地利用效益，且未來土地利用綜合效益、經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益將持續(xù)上升。

（4）2010-2018 年阻礙武威市土地利用效益的因素由經(jīng)濟障礙度、社會障礙度和生態(tài)障礙度持平狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)為由生態(tài)障礙度為主導(dǎo)，經(jīng)濟障礙度和社會障礙度為次，最后又轉(zhuǎn)為經(jīng)濟和社會障礙度同時主導(dǎo)的狀態(tài)。

4.2 建議

（1）加強生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)和生態(tài)功能區(qū)保護(hù)，同時調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，充分利用武威市在“一帶一路”沿線上的優(yōu)勢，在不損害生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，積極發(fā)揮生態(tài)旅游，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)社會、經(jīng)濟、生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）繼續(xù)加大對武威市改善民生的財政支出，引進(jìn)新型科技人才和技術(shù)，同時合理開發(fā)區(qū)域內(nèi)的不可再生資源，積極開發(fā)太陽能、風(fēng)能等再生資源，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，秉持“邊發(fā)展、邊保護(hù)、邊治理”理念。

（3）充分利用武威市本土資源優(yōu)勢，通過政府扶植企業(yè)，引進(jìn)新型技術(shù)和外資，擴寬區(qū)域發(fā)展渠道，探索政企合作持共建基礎(chǔ)設(shè)施模式，提升區(qū)域競爭力。

（4）堅持走綠色發(fā)展之路，引入新型創(chuàng)新型人才，同時政府需給予研發(fā)資金支持，以推動石油化工等本地化工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，使得這些化工產(chǎn)品無論是在生產(chǎn)中和使用中均能做到節(jié)能、減污、減排。