單娜娜 賴 波

(1．浙江大學(xué)東南土地管理學(xué)院，浙江杭州310029，2．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院土壤肥料研究所，新疆烏魯木齊830000;3．新疆自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳土肥站，新疆烏魯木齊830011)

基于集對分析的中國耕地資源安全的時間演變特征研究

單娜娜1，2賴 波3

(1．浙江大學(xué)東南土地管理學(xué)院，浙江杭州310029，2．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院土壤肥料研究所，新疆烏魯木齊830000;3．新疆自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳土肥站，新疆烏魯木齊830011)

本文根據(jù)歷史資料和各位專家的相關(guān)的研究結(jié)果，對建國以來的耕地數(shù)據(jù)進(jìn)行了重建，取得了比較可靠的長時間序列的耕地數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了集對分析模型，對建國以來的耕地資源的安全態(tài)勢進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。結(jié)果表明，建國以來中國耕地資源安全貼近度呈現(xiàn)波動式的變化規(guī)律，耕地資源安全貼近度在0．4的周圍波動，隨著時間的推移，波動幅度逐漸變小，趨于平緩。集對分析很好的體現(xiàn)了耕地系統(tǒng)的確定和不確定性，具有計算方便、方法簡單、評價客觀、合理等特點。

耕地資源安全;時間演變特征;貼近度

耕地資源是確保糧食安全的基礎(chǔ)，它在數(shù)量和質(zhì)量上的變化必將影響到糧食的波動，從而影響到糧食有效供給及糧食安全水平［1］。解放以來，我國人口不斷膨脹，增加了對住宅、工業(yè)、道路、機(jī)場、娛樂等的用地需求［2］，耕地區(qū)位條件好、開發(fā)成本低，從而成為了流轉(zhuǎn)速度最快的一種土地利用方式，深刻的影響了耕地資源的安全狀態(tài)。

1 研究方法和數(shù)據(jù)來源

1．1 研究方法

1．1．1 集對分析的概念及基本思路

集對分析(SPA)核心思想是把客觀事物的確定性測度與不確定性測度作為一個確定不確定系統(tǒng)［3－4］;確定性聯(lián)系分為同一性聯(lián)系和對立性聯(lián)系，簡稱為“同聯(lián)系”和“反聯(lián)系”;不確定聯(lián)系稱為差異性聯(lián)系，簡稱為“異聯(lián)系”;這兩個集合所有確定性聯(lián)系和不確定性聯(lián)系稱為同異反聯(lián)系，其聯(lián)系程度稱為聯(lián)系度。

1．1．2 聯(lián)系度

設(shè)定在一定的問題背景w下，集對H=(A，B)由兩個有一定聯(lián)系的集合組成。假設(shè)這個集對共有N個屬性，其中有S個為集對中的兩個集合A、B共有，P個為兩個集合對立，其余的F=N－S－P個屬性既不對立也不同一，稱為差異。而聯(lián)系度的表達(dá)式可以描述如下:

1．1．3 集對分析方法在耕地安全評價中的應(yīng)用

(1)集對的構(gòu)建。將集對分析方法用于對耕地安全狀態(tài)的描述，就是將區(qū)域耕地資源的指標(biāo)集合A和評價標(biāo)準(zhǔn)集合B一起構(gòu)成一個集對H。通過集合A中每項指標(biāo)的數(shù)值與集合B中的評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行集對分析，以評價一定時間序列和區(qū)域之間耕地資源安全的高低。

集合A={xhk}為一個m×n的矩陣，xhk代表的是第h個樣本，第k個指標(biāo)的實際值。B={θk+，θk－}，k=1…n，是每個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值集合，θk代表的是第k個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)同異反聯(lián)系的確定。同異反聯(lián)系的確定分兩種情況，第一種為效益型指標(biāo)，第二種為成本型指標(biāo)。

效益型指標(biāo)的同異反聯(lián)系的確定函數(shù)為:

根據(jù)實際值在安全區(qū)間范圍內(nèi)的相對隸屬度來計算i的值。其中i1代表的是正的不確定關(guān)系，是指標(biāo)值和安全臨界值的歐氏距離，該值越大，i2表示指標(biāo)值越接近安全;代表的是負(fù)的不確定關(guān)系，是指標(biāo)值和不安全臨界值的歐氏距離，該值越大，表示指標(biāo)值越接近不安全。i1和i2的絕對值是互補(bǔ)的關(guān)系，|i1|+|i2|=1，具體含義是，在聯(lián)系度函數(shù)中，某一指標(biāo)的安全可能性為i1，該指標(biāo)的不安全可能為i2。

(4)貼近度的計算及等級的劃分。特定時間和空間的耕地資源安全的待評價集與安全閾值集的貼近度可以定義為:

其中，γ為安全貼近度，N，a，b1，i1的含義同上。根據(jù)安全貼近度，對耕地資源的安全程度進(jìn)行了劃分，具體等級劃分見表1。

表1 耕地資源安全程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)

1．2 數(shù)據(jù)來源

本文的耕地面積以及其他與耕地資源安全相關(guān)的指標(biāo)值來自于《國土資源公報1996－2008》，《中國統(tǒng)計年鑒2008年》，《新中國55年統(tǒng)計資料》，《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料匯編1949－2004年》，《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》，《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》，《中國農(nóng)村住戶調(diào)查年鑒2006》，《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》等資料。

2 結(jié)果與討論

2．1 1949－2007中國耕地面積的重建

耕地面積是研究耕地資源安全的數(shù)量基礎(chǔ)，建國以來，耕地面積數(shù)據(jù)偏差較大。根據(jù)有關(guān)研究，本文對耕地數(shù)據(jù)進(jìn)行了重建。

(1)1949－1960年解放初期。該階段中國耕地統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本能夠反映中國耕地資源的數(shù)量與變化趨勢［5－6］。

(2)1960－2007年耕地面積的重建。1996年全國第一次土地調(diào)查結(jié)束，該次土地調(diào)查的數(shù)據(jù)成果統(tǒng)一到1996年10月31日這個時點，此后土地變更的調(diào)查工作開始。1996－2007年的數(shù)據(jù)可以采用國土資源部每年公布的數(shù)字。由于1995年和1996年的土地數(shù)據(jù)的銜接問題，1995和1996年的耕地面積變化沒有公布，本文則根據(jù)第二次全國土壤普查的成果，確定了1989年的耕地面積為132 519．5 千 hm2［7］，結(jié)合1986 年以后國土資源部公布的每年的土地變更的數(shù)據(jù)，對1985－1995年之間的耕地面積進(jìn)行推算。假設(shè)1961－1984年間耕地的增減變化的統(tǒng)計是真實的，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，據(jù)此將1985－1960年間的耕地增減量分配到每一年當(dāng)中。推算出1961－1984年各年的耕地面積(見圖1)。

圖1 1949－2007年的中國實有耕地面積和統(tǒng)計面積變化曲線

從圖1中可以看出，重建后的耕地面積數(shù)據(jù)前后時段之間具有比較好的銜接性，數(shù)據(jù)序列中沒有出現(xiàn)耕地數(shù)量的突變點。

2．2 1949－2007年耕地資源安全變化態(tài)勢分析

2．2．1 耕地資源安全評價指標(biāo)體系的建立及標(biāo)準(zhǔn)集確定

耕地資源安全評價體系應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的思想，遵循代表性好、表征性強(qiáng)、獨立、易于量化，以及資料完整的原則?；诟刭Y源安全的內(nèi)涵分析，建立耕地資源安全評價的指標(biāo)體系(見表2)。

表2 耕地資源安全評價指標(biāo)體系及標(biāo)準(zhǔn)集

其中 b1、b6、b7、b8、b9、b10、b11、b12、b13的安全和不安全臨界值根據(jù)文獻(xiàn)整理確定;b2、b3根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的有關(guān)研究成果確定，b4的不安全臨界值是2003年的貧困人口標(biāo)準(zhǔn)(637元/年)，安全臨界值是2007年的城市人口最低生活保障(2 496元/人)，這兩個數(shù)值根據(jù)每年的價格指數(shù)換算成1952年不變價。

2．2．2 聯(lián)系度的確定

根據(jù)前述的集對分析的方法，以1952－2007年的各項指標(biāo)值為集合A，標(biāo)準(zhǔn)集為集合B，建立集對H={A，B}，計算得出聯(lián)系度(見表3)。

通過對各年份指標(biāo)集和標(biāo)準(zhǔn)集的集對分析，可以得出聯(lián)系度函數(shù)中的各項系數(shù)的取值。從表3中可以看出，聯(lián)系度函數(shù)中的同一度從1952－1990年間在區(qū)間［0．22，0．38］間波動，從1991年開始，同一度下降，變化區(qū)間變?yōu)椋?．1，0．22］;差異度的變化區(qū)間則在［0．13，0．6］之間，并呈波動式的上升;而對立度在1952－1999年間的變化區(qū)間為［0．3，0．5］，呈下降趨勢，從 2000 年開始開始上升，變化區(qū)間為［0．33，0．5］。1952－2007 年間的聯(lián)系度的值除了1952年和1970年略大于0以外，其他的取值均為負(fù)值。i的大小代表的是在不確定因素中靠近安全的程度，b和i的乘積和a累加，表示的是聯(lián)系度中耕地資源現(xiàn)狀和安全的同一程度。在時間序列中，1970年的同一程度最高，為0．52，同一程度最低的年份出現(xiàn)在1980年，為0．33;大部分年份的同一程度都低于0．5，我國從解放以來耕地資源的安全程度一直處于較為危險的狀態(tài)。

2．2．3 貼近度的計算及分析

貼近度能更為直觀的反映耕地資源的安全程度，圖2所示，1952－2007年的耕地資源安全的貼近度均小于0．6，遠(yuǎn)小于1，在臨界安全標(biāo)準(zhǔn)以下。整個時間序列的耕地資源安全貼近度在0．4上下波動。貼近度的變化區(qū)間在［0．34，0．52］之間，根據(jù)耕地資源安全相對貼近度的定義及分級，所有時間段的耕地資源利用都沒有達(dá)到完全安全的標(biāo)準(zhǔn)，但也沒有達(dá)到極端危險的程度。僅有1952年和1970年的相對貼近度大于0．5，為瀕臨危險狀態(tài)，其余的都小于0．5，屬于中度危險和極端危險。從圖中可以看出，1996年以后耕地資源的安全態(tài)勢變得更加嚴(yán)峻。耕地資源安全貼近度的波動幅度越來越小，越來越趨近于0．4，在中度危險上下徘徊。圖中曲線的走向表明，耕地系統(tǒng)正趨向于平衡態(tài)，但該平衡態(tài)所處安全狀態(tài)級別過低，有待于政策等系統(tǒng)外因素的作用，使其躍遷至臨界安全級別以上。

表3 1952－2007年耕地資源安全聯(lián)系度計算結(jié)果

圖2 1952－2007年耕地資源安全相對貼近度

3 結(jié)論

(1)進(jìn)行長時間序列的耕地資源安全研究的難點在于1960年以后的耕地統(tǒng)計數(shù)據(jù)不實，再加上十年動亂，使得我們很難取得可靠的耕地數(shù)量的時間序列，對其安全狀況就很難進(jìn)行評價。本文在前人研究的基礎(chǔ)上1949－1995年的耕地數(shù)據(jù)進(jìn)行了重建，取得了較為可靠的耕地數(shù)量時間序列，為此項研究奠定了基礎(chǔ)。

(2)本文引用集對分析對長時間序列耕地資源的安全狀況進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，建國以來我國耕地資源的安全狀態(tài)處于一種波動的狀態(tài)，基本上圍繞這0．4這個點進(jìn)行波動，隨著時間的變化，波動幅度逐漸變小，逐漸趨于穩(wěn)定。但該穩(wěn)定狀態(tài)屬于中度危險狀態(tài)點，有待于系統(tǒng)外部力量的作用，使其穩(wěn)定在臨界安全以上的狀態(tài)。

(3)集對分析很好的體現(xiàn)了耕地資源利用系統(tǒng)的確定和不確定性，具有計算方便、方法簡單、評價客觀、合理等特點。在對耕地資源安全的評價的實際應(yīng)用中，也較好的體現(xiàn)了這些特點。但是在進(jìn)行長時間序列的研究還是不可避免的出現(xiàn)了一些問題，比如在用集對分析方法時，要盡量取得平衡數(shù)據(jù)，有些指標(biāo)就不得不舍棄;耕地資源的安全狀態(tài)是和一定時期的技術(shù)水平以及耕地需求有著密切的關(guān)系，在本文中，將集對中標(biāo)準(zhǔn)集作為靜態(tài)的指標(biāo)來處理，而實際上，標(biāo)準(zhǔn)集也是一個動態(tài)變化的集合。

［1］傅澤強(qiáng)，蔡運(yùn)龍，楊友孝，等．中國糧食安全與耕地資源變化的相關(guān)分析［J］．自然資源學(xué)報，2001，16(4):313 －319．

［2］Doos BR．Population growth and loss of arable land，Global Environmental Change［J］．Global Environmental Change ，2002，(12):303 －311．

［3］趙克勤．集對分析及其初步應(yīng)用［J］．大自然探索，1994，13(1):67－72．

［4］趙克勤，宣愛理．集對論:一種新的不確定性理論方法與應(yīng)用［J］．系統(tǒng)工程，1996，14(1):18 －24．

［5］封志明，劉寶勤，楊艷昭．中國耕地資源數(shù)量變化的趨勢分析與數(shù)據(jù)重建:1949 －2003［J］．自然資源學(xué)報，2005，20(1):35 －43．

［6］畢于運(yùn)，鄭振源．建國以來中國實有耕地面積增減變化分析［J］．資源科學(xué)，2000，22(2):8 －12．

［7］農(nóng)業(yè)部全國土壤肥料總站中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)自然和農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所．中國耕地資源及其開發(fā)利用［M］．北京:測繪出版社，1992:9－10．

Temporal Evolution Characteristics of Cultivated Land Resource Security Based on SPA

SHAN Na-na1，2LAI Bo3
(1．College of Public Administration，Zhejiang University，Hangzhou Zhejiang 310029，China;2．The Soil and Fertilizer Research Institute，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi Xinjiang 830000，China;3．Xinjiang Soil and Fertilizer Station，Urumuqi Xinjiang 830011，China)

This paper reconstructs cultivated land data since 1949 to obtain the reliable long-term sequence data of cultivated land，and then based on it，systematically analyses the security situation of cultivated land since 1949 in China by the set pair analysis model(SPA)．The result demonstrates that close degrees of cultivated land resources security fluctuate around 0．4 and become flat with the passage of time．The SPA can well describe the certain and uncertain character istics of cultivated land system．

security of cultivated land resource;temporal evolution characteristics;close degree

F301．2

A

1002－2104(2011)03專－0401－04

2010-11-13

單娜娜，博士生，主要研究方向為土地利用及管理、耕地保護(hù)。

(編輯:王愛萍)