崔登攀,宋戈

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,哈爾濱 150030）

土地生態(tài)效益關(guān)系到人類(lèi)生存發(fā)展的根本利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益,提高土地生態(tài)效益是煤炭城市土地有效利用的重要途徑之一。煤炭資源型城市是以煤炭礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)和礦產(chǎn)品加工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的城市,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,煤炭資源型城市的土地生態(tài)破壞問(wèn)題越來(lái)越突出。煤炭是黑龍江省的第二大能源礦產(chǎn),資源總量約408億t,黑龍江的煤炭資源主要分布于東部的雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺(tái)河等地區(qū),為黑龍江省乃至全國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)提供了大量的工業(yè)原料支持和資源保障。

近年來(lái),鶴崗市確定了“建設(shè)兩大基地、發(fā)展六大產(chǎn)業(yè)”的戰(zhàn)略方向,“建設(shè)兩大基地”即在三江平原率先建設(shè)優(yōu)質(zhì)綠色食品工業(yè)基地,在東部煤城搶先建設(shè)煤電化工業(yè)基地?！鞍l(fā)展六大產(chǎn)業(yè)”即加速發(fā)展醫(yī)藥工業(yè)、建材工業(yè)、林木加工業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)和對(duì)俄經(jīng)貿(mào)產(chǎn)業(yè)。2009年上半年,鶴崗市城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資增幅高于全省平均水平15.6個(gè)百分點(diǎn),開(kāi)工大項(xiàng)目數(shù)量出現(xiàn)“井噴”式增長(zhǎng),形成了年產(chǎn)能力達(dá)百萬(wàn)噸的“百萬(wàn)級(jí)大項(xiàng)目群”。就其經(jīng)濟(jì)地位來(lái)說(shuō),鶴崗市是國(guó)家煤炭工業(yè)的重點(diǎn)建設(shè)基地,為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了較大貢獻(xiàn),但在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌和城市轉(zhuǎn)型進(jìn)程中,傳統(tǒng)老工業(yè)基地和資源型城市固有的深層次矛盾不斷暴露[1],鶴崗在依托煤炭產(chǎn)業(yè)保持經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)也出現(xiàn)了土地塌陷、生態(tài)環(huán)境失衡等問(wèn)題,從近幾年的資料顯示,鶴崗市由于過(guò)量開(kāi)采,整個(gè)城市地下幾乎被掏空,礦山開(kāi)采破壞土地總面積151.71 km2,地陷區(qū)達(dá)63 km2,影響21 000戶(hù)的居民 77 980人。最深的沉陷區(qū)有30多米,填了又陷,陷了又填,惡性循環(huán),嚴(yán)重破壞了土地的生態(tài)平衡。20多年來(lái),鶴崗為整治地陷災(zāi)害花掉了10多億元。為了保障煤炭城市土地結(jié)構(gòu)的最優(yōu)配置,實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用,研究煤炭城市土地的生態(tài)效益顯得尤為重要。

目前,關(guān)于土地生態(tài)效益的研究多數(shù)學(xué)者集中在對(duì)城市土地生態(tài)安全的評(píng)價(jià),而對(duì)城市土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)還很少,本文以黑龍江省典型的煤炭城市為研究區(qū)域,突破傳統(tǒng)單一方法的局限,將協(xié)調(diào)度函數(shù)模型和綜合評(píng)價(jià)法結(jié)合起來(lái),對(duì)鶴崗市2001-2007年間土地生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)研究,定量測(cè)算鶴崗市的土地生態(tài)協(xié)調(diào)度及土地生態(tài)效益,并研究其相互作用關(guān)系。這為繼續(xù)研究煤碳城市土地生態(tài)變化的原因、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)、可持續(xù)發(fā)展等奠定研究基礎(chǔ),并為同類(lèi)城市進(jìn)行土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)研究提供參考依據(jù),制定提高土地生態(tài)效益對(duì)策提供實(shí)證參考。

1 研究區(qū)概況

鶴崗市位于黑龍江省東北部,地處小興安嶺與三江平原的緩沖地帶,鶴崗市東部、南部隔松花江與富錦市、佳木斯市相望,西部緣小興安嶺與伊春市接壤,北部界黑龍江與俄羅斯的比羅比詹州毗鄰。鶴崗市土地總面積146.8萬(wàn) hm2,農(nóng)用地11.5萬(wàn)hm2,其中耕地44.2萬(wàn)hm2。建設(shè)用地8.1萬(wàn)hm2,其中城市用地 1.2萬(wàn)hm2,工廢棄地及塌陷區(qū)面積 0.5萬(wàn)hm2。鶴崗市區(qū)域遼闊,自然資源十分豐富,是我國(guó)重要的能源基地。已探明煤炭?jī)?chǔ)量達(dá)30億t,保有儲(chǔ)量20億t;境內(nèi)還有豐富的煤層氣資源,總儲(chǔ)量為636.7億m3,目前已進(jìn)入勘探開(kāi)發(fā)階段。

鶴崗市是以煤為主的工業(yè)城市,土地利用的原則是地上服從地下,圍繞礦區(qū)生產(chǎn)布置地面建設(shè)及附屬設(shè)施,鋪設(shè)鐵路,修建礦區(qū)公路,興建居民點(diǎn)。各業(yè)用地為煤田服務(wù),地上與地下用地發(fā)生矛盾時(shí),主要以地下為主,土地利用很大程度上受煤田用地的制約,導(dǎo)致土地資源破壞嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境惡化。由于毀林開(kāi)荒,超坡開(kāi)荒,使水土流失面積日益增加,耕地破壞面積已占耕地總面積的32%。礦區(qū)塌陷面積日益增加,因煤炭采空區(qū)塌陷,造成農(nóng)業(yè)絕產(chǎn),房屋倒塌,致使土地資源遭到嚴(yán)重破壞。森林過(guò)度采伐及草原盲目開(kāi)墾,又造成新的水土流失,同時(shí)工業(yè)污染日益嚴(yán)重,加之工業(yè)“三廢”導(dǎo)致土地資源污染,致使生態(tài)環(huán)境惡化,形成了惡性循環(huán)。

表1 鶴崗市土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

考慮到影響土地生態(tài)效益的因素復(fù)雜,參評(píng)指標(biāo)多樣,根據(jù)鶴崗市經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀,依據(jù)其自身土地特點(diǎn),最大程度地體現(xiàn)各指標(biāo)對(duì)鶴崗市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地生態(tài)效益的影響。本文從土地生態(tài)承載力、土地生態(tài)狀態(tài)、土地生態(tài)響應(yīng)三個(gè)方面建立了鶴崗市土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[2](表1)。

3 土地生態(tài)效益定量分析與評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)原理

為了使指標(biāo)權(quán)重更能符合實(shí)際情況,本文指標(biāo)權(quán)重確定采用的是最優(yōu)組合賦權(quán)法,即將主觀賦權(quán)法[3]與客觀賦權(quán)法[4]相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法,該方法突破單一方法確定權(quán)重的局限,將主觀賦權(quán)法(本文采用層次分析法)和客觀賦權(quán)法(本文采用熵值法)兩種方法所得到的權(quán)重系數(shù)按照最優(yōu)組合賦權(quán)法結(jié)合起來(lái),客觀地反映各指標(biāo)層對(duì)目標(biāo)層的影響程度。

第一,確定主觀權(quán)重向量,即層次分析法確定的指標(biāo)權(quán)重向量為W1=(W1,W2…,W24)T;

第二,確定客觀權(quán)重向量,即熵值法確定指標(biāo)權(quán)重向量W2=(,…,)T;

第三,確定組合權(quán)重向量,設(shè)最優(yōu)組合權(quán)系數(shù)為WC=(WC1,WC2…,WC24)T;令:WC=θ1W1+θ2W2,其中 θ1,θ2為組合權(quán)系數(shù)向量的線(xiàn)性表出系數(shù),θ1,θ2≥0,且滿(mǎn)足單位化約束條件:θ21+θ22=1 。

3.2 土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)模型

本文采用協(xié)調(diào)度模型[5]進(jìn)行測(cè)算和評(píng)價(jià),系統(tǒng)協(xié)調(diào)度值越大,反映土地生態(tài)效益越高,反之越低。

(1)功效函數(shù)。設(shè)區(qū)域土地生態(tài)效益系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)變量為Uj(j=1,2,…,24),其現(xiàn)值為xij(i=1,2,…,10;j=1,2,…,24),aj,bj為系統(tǒng)臨界點(diǎn)上指標(biāo)的上、下限。由于區(qū)域土地生態(tài)效益處于不斷變化之中,各指標(biāo)值在不同的發(fā)展時(shí)期亦有所不同,因此,本文將系統(tǒng)穩(wěn)定臨界點(diǎn)指標(biāo)的上、下限定為該評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)間序列中的最大、最小值[6]。這樣處理后,計(jì)算出的系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與真實(shí)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)度稍有偏差,但并不影響模型解釋現(xiàn)實(shí)的可信度,反而能更清楚地顯示區(qū)域土地生態(tài)效益變化的程度。

表2 綜合評(píng)價(jià)參數(shù)表

根據(jù)協(xié)同論可知:①系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),狀態(tài)方程為線(xiàn)性;②勢(shì)函數(shù)的極值點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域的臨界點(diǎn);③慢馳豫變量在系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)也有量的變化,這種量的變化對(duì)系統(tǒng)有序度有兩種功效:一種是正功效,即慢馳豫變量的增大,系統(tǒng)有序趨勢(shì)增加;另一種是負(fù)功效,即慢馳豫變量增大,系統(tǒng)有序趨勢(shì)減少。因此,區(qū)域土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)變量對(duì)系統(tǒng)有序的功效可表示為:

(2)綜合評(píng)價(jià)值。

式中:Fi——土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)值;bij——各指標(biāo)的權(quán)重值;wij——各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值(表2)。

(3)協(xié)調(diào)度函數(shù)。用線(xiàn)性加權(quán)法對(duì)每一個(gè)指標(biāo)的功效配以權(quán)重系數(shù)Wj,則協(xié)調(diào)度函數(shù)表示為

(4)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)同理論認(rèn)為:協(xié)調(diào)度C在0～1之間,當(dāng)C≥0.8時(shí),協(xié)調(diào)度極大,土地生態(tài)系統(tǒng)高度協(xié)調(diào);當(dāng)0.6≤C＜0.8時(shí),土地生態(tài)系統(tǒng)比較協(xié)調(diào);當(dāng)0.5≤C＜0.6時(shí),土地生態(tài)系統(tǒng)基本協(xié)調(diào);當(dāng) 0.4≤C＜0.5時(shí),土地生態(tài)系統(tǒng)不太協(xié)調(diào);當(dāng)0.2≤C＜0.4時(shí),土地生態(tài)系統(tǒng)處于不協(xié)調(diào)狀態(tài);當(dāng)C＜0.2時(shí),土地生態(tài)系統(tǒng)處于極不協(xié)調(diào)狀態(tài)[6]。

4 土地生態(tài)效益結(jié)果及分異特征分析

4.1 土地生態(tài)協(xié)調(diào)度值及效益綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

由圖1可知,在2001-2007年間,鶴崗市的土地生態(tài)效益綜合評(píng)價(jià)值在0.1～0.21之間小幅度上升,處于一個(gè)極其低下的水平。在2001-2004年間土地承載力和生態(tài)狀態(tài)基本都是小幅提高的,人口自然增長(zhǎng)率從2001年的5.60%降到2004年的3.64%,土地利用集約度從2001年的7.89%增加到2004年的11.03%。這勢(shì)必會(huì)影響到土地生態(tài)水平的變化,使鶴崗市土地生態(tài)效益水平從2001年的0.1上升到2007年的0.18。到2005年,鶴崗市的土地生態(tài)效益水平已經(jīng)上升到0.2。

圖1 2001-2007年鶴崗市土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)值及協(xié)調(diào)度值

從總的協(xié)調(diào)度來(lái)看,鶴崗市在2001-2007年的協(xié)調(diào)指數(shù)是有序上升的,各指標(biāo)因素的協(xié)調(diào)度也是波動(dòng)上升的,2001-2002年土地生態(tài)系統(tǒng)處在不協(xié)調(diào)狀態(tài);2003年土地生態(tài)系統(tǒng)不太協(xié)調(diào);2004-2006年土地生態(tài)系統(tǒng)基本協(xié)調(diào);2007年土地生態(tài)系統(tǒng)比較協(xié)調(diào)。

4.2 土地生態(tài)效益綜合評(píng)價(jià)分析

煤炭城市對(duì)煤炭資源具有很大的依賴(lài)性,然而煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用又會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生顯著的影響。鶴崗市逐年加大煤炭開(kāi)采的力度,而且環(huán)境治理的進(jìn)度趕不上廢氣、廢水等廢棄物對(duì)土地資源造成污染的速度,并伴隨著水黑塵揚(yáng)、地下水滲透嚴(yán)重、植被減少、地表大面積塌陷等嚴(yán)重現(xiàn)象,由此衍生出一系列的生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,使人地矛盾日益激化,直接導(dǎo)致了鶴崗市的土地生態(tài)發(fā)展水平較低。但是鶴崗市的土地生態(tài)水平總體趨勢(shì)還是上升的,這是由于人口自然增長(zhǎng)率的持續(xù)下降、土地利用集約度的有序上升、廢棄物的合理利用等因素使這一時(shí)期的土地生態(tài)效益較前一時(shí)期有所上升。

總的來(lái)說(shuō),鶴崗市的土地生態(tài)效益還處在一個(gè)較低的水平,其經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍然面臨著體制性、結(jié)構(gòu)性問(wèn)題和生態(tài)性矛盾,存在著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同問(wèn)題,有關(guān)生態(tài)環(huán)境保護(hù)還缺乏有效的協(xié)調(diào)機(jī)制。

4.3 土地生態(tài)協(xié)調(diào)度分析

由圖1可知,土地生態(tài)的綜合效益與各因素的協(xié)調(diào)度呈正相關(guān)性,即土地生態(tài)承載力、土地生態(tài)狀態(tài)、土地生態(tài)響應(yīng)等因素的協(xié)調(diào)度越高,則土地生態(tài)綜合效益就越高,反之則較低。通過(guò)對(duì)協(xié)調(diào)度的分析,可以了解各因素對(duì)土地生態(tài)效益的影響程度,通過(guò)對(duì)各因素的分析來(lái)評(píng)價(jià)土地的生態(tài)效益。

這是因?yàn)辁Q崗市在2001-2003年發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)對(duì)土地生態(tài)的關(guān)注度和投入力度相對(duì)較小,直接導(dǎo)致在這一時(shí)期的土地生態(tài)問(wèn)題得不到有效的改善。2004年,鶴崗市開(kāi)始引入“綠色GDP”理念,大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè),提高產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)深度,強(qiáng)化資源和“三廢”綜合利用,是這一時(shí)期的協(xié)調(diào)度達(dá)到一個(gè)相對(duì)高度的重要原因。

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用協(xié)調(diào)度分析和綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)鶴崗市土地進(jìn)行了生態(tài)效益評(píng)價(jià),科學(xué)地反映了土地系統(tǒng)多層次、多因素的特點(diǎn),所建立的評(píng)價(jià)系統(tǒng)較合理地解決了定性、定量、定位三結(jié)合的問(wèn)題。

研究黑龍江省煤炭城市土地生態(tài)效益具有較好的典型性和借鑒啟示作用。土地利用是一個(gè)可持續(xù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,并呈現(xiàn)階段性變化[7],從各準(zhǔn)則層權(quán)重來(lái)看,土地生態(tài)承載力和土地生態(tài)響應(yīng)對(duì)土地生態(tài)的影響度比較大,在以后的土地利用中,應(yīng)增加人均耕地面積、經(jīng)濟(jì)密度、工業(yè)固體廢物綜合利用率、環(huán)境污染治理投資額、三廢綜合利用產(chǎn)值等方面的投入,以此來(lái)提高土地生態(tài)效益水平。

此外,土地生態(tài)效益評(píng)價(jià)關(guān)系到區(qū)域土地的可持續(xù)利用,應(yīng)不斷加強(qiáng)土地的生態(tài)效益研究,平衡土地之間的結(jié)構(gòu)性和生態(tài)性矛盾,改變煤炭城市的產(chǎn)業(yè)趨同現(xiàn)狀,合理配置土地資源,穩(wěn)步提高土地的生態(tài)效益。

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