金淑婷，石培基，李 博，潘竟虎，魏 偉

（西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州730070）

隨著城市人口的逐漸增加，城市經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和城市問題的出現(xiàn)，眾多學(xué)者日益意識到城市土地集約利用對城市可持續(xù)發(fā)展的重要性［1］。耕地是土地資源的精華，是人類社會不可替代的物質(zhì)財富，但其作為一種稀缺資源，其數(shù)量和質(zhì)量有限，如何利用有限的耕地來滿足更多的人口和社會經(jīng)濟快速發(fā)展的需求已成為世界關(guān)注的重點［2］。目前，專家學(xué)者對耕地資源集約利用的研究很多，主要集中在基于單個區(qū)域耕地集約利用潛力研究［3］，耕地集約利用理論和標(biāo)準(zhǔn)研究［4－5］，耕地集約利用驅(qū)動力研究［6］，耕地利用集約度變化規(guī)律研究［7］，耕地集約利用時空變化研究［8］等。這些研究成果對促進耕地集約利用具有很好的借鑒作用，但大都是從單一耕地要素出發(fā)研究耕地集約利用水平。

本研究是在前人的基礎(chǔ)上，把實際應(yīng)用中從單一耕地要素來研究耕地集約度轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實可以接受的、考慮到耕地集約利用過程中的持續(xù)性及人的主觀支付意愿的綜合耕地集約度，并以武威市為例，為耕地集約利用研究進一步在資源合理配置中的應(yīng)用提供途徑。包括：（1）尋求在實際應(yīng)用中從單一耕地本身角度出發(fā)，能夠反映區(qū)域耕地利用集約度的估算方法；（2）提出把單一以耕地為主的集約度轉(zhuǎn)換為反映社會發(fā)展水平和耕地生產(chǎn)利用持續(xù)性的現(xiàn)實集約度的綜合估算方法。

1 研究區(qū)概況

武威綠洲位于甘肅省河西走廊東段，南依祁連山，北靠內(nèi)蒙古，東南與蘭州市、白銀市接壤，西北和金昌、張掖毗鄰，地理坐標(biāo)為 36°29′—39°27′N，101°49′—104°43′E，海拔1 367～3 045m，地處黃土、蒙新、青藏3大高原交匯地帶，地形復(fù)雜，南高北低。境內(nèi)有灌溉綠洲、荒漠、高山草地、祁連山天然水源涵養(yǎng)林帶及沙漠、淺山地帶，形成山地—綠洲—沙漠相互聯(lián)系，彼此制約的景觀生態(tài)系統(tǒng)?？偯娣e33 238km2，其中耕地面積1.88×105hm2，草地面積2.37×106hm2，可利用草地面積1.62×106hm2。境內(nèi)有大小河流8條，年均徑流量1.43×109m3，年日照時數(shù)在2 200～3 030h，年均氣溫7.8℃，無霜期85～165d，年均降水量60～610mm，年蒸發(fā)量1 400～3 040mm，是典型的內(nèi)陸型干旱氣候。武威市現(xiàn)轄涼州區(qū)、民勤縣、古浪縣、天祝藏族自治縣3縣1區(qū)，其中天祝位于石羊河流域上游，涼州、古浪位于中游，民勤位于下游，共占石羊河流域面積的72.92%。2009年常住人口191.83萬人，聚居漢、藏、回、蒙等38個民族。近年來，由于人口的不斷增加、城市的不斷擴張、土地沙漠化加劇等原因，使得土地供需矛盾更加突出，尤其是耕地，為了避免此矛盾繼續(xù)加深，武威市的耕地集約利用勢在必行。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)主要來源于武威市統(tǒng)計年鑒（2000—2010年）、武威60年（1949—2009年）、石羊河流域水資源公報（2001—2010年）以及實地調(diào)查資料。其中武威市2007，2008，2009年建設(shè)用地面積是在其1996—2006年建設(shè)用地面積基礎(chǔ)上進行灰色預(yù)測而得到的。鑒于指標(biāo)之間的量綱不同，為了消除數(shù)據(jù)之間的屏蔽效應(yīng)，使數(shù)據(jù)具有可比性，需要對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。本研究將采用極差法對原始數(shù)據(jù)進行處理，具體如式（1）所示：

式中：Xij′——指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Xij——第i項指標(biāo)的第j項觀測值；min（Xij）——第i項指標(biāo)的第j項觀測值中的最小值；max（Xij）——第i項指標(biāo)的第j項觀測值中的最大值。這樣處理后的數(shù)據(jù)范圍在0～1。

2.2 傳統(tǒng)的耕地集約利用集約度估算模型

2.2.1 耕地集約利用PSR框架模型 PSR（pressures－state－responses）模型是聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）和經(jīng)濟合作發(fā)展組織（OECD）等部門發(fā)展的一項反映可持續(xù)發(fā)展機理的概念框架［9］。本文根據(jù)耕地集約利用的內(nèi)涵以及PSR模型鏈?zhǔn)揭蚬P(guān)系，結(jié)合武威綠洲的實際情況，對耕地的PSR因素實行界定，其三者在耕地集約利用中的關(guān)系見圖1。

圖1 耕地集約利用的PSR框架

2.2.2 耕地集約利用評價指標(biāo)體系的建立及其權(quán)重的確定 根據(jù)對耕地集約利用的PSR因素分析界定，參考國內(nèi)外對耕地集約利用的研究，結(jié)合武威市耕地集約利用具體情況，充分考慮壓力—狀態(tài)—響應(yīng)各部分內(nèi)在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，以耕地利用的可持續(xù)發(fā)展為準(zhǔn)則和目標(biāo)，并考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性、數(shù)據(jù)統(tǒng)計的誤差等因素，建立適合武威市耕地集約利用評價的PSR指標(biāo)體系框架（表1）。本文采用SPSS軟件對指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進行指標(biāo)信度分析，結(jié)果表明，未標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的Cronbach′s Aipha值僅有0.092，而標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的Cronbach′s Aipha卻達到0.710，根據(jù)學(xué)者DeVellis［10］對可信度的分類，可知該指標(biāo)體系能夠相當(dāng)好地反映耕地集約利用情況。為了能夠客觀反映武威市耕地集約利用情況，應(yīng)對指標(biāo)進行客觀賦權(quán)，使評價真實、客觀、科學(xué)。因此本文采用熵值法［11］對指標(biāo)權(quán)重進行賦值（見表1）。

2.2.3 傳統(tǒng)以耕地為主的耕地集約利用PSR評價模型的建立 對于耕地集約利用的壓力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)、響應(yīng)系統(tǒng)3系統(tǒng)，分別從不同側(cè)重面對耕地集約利用的影響因素進行了分析，同時3個系統(tǒng)具有較強的邏輯因果關(guān)系，為耕地集約利用提供全面而準(zhǔn)確的評價?；谝陨险J識，根據(jù)耕地集約利用及PSR模型的特點，建立耕地集約利用三維模型，X軸表示耕地集約利用過程中的壓力系統(tǒng)，Y軸表示耕地集約利用過程中的狀態(tài)系統(tǒng)，Z軸表示耕地集約利用過程中的響應(yīng)系統(tǒng)，3者的共同作用決定耕地集約利用水平的高低。因此，耕地集約利用可以認為是直角坐標(biāo)系下的一個矢量（）對耕地集約利用過程中壓力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)、響應(yīng)系統(tǒng)3個矢量）的幾何和。根據(jù)矢量運算法則

矢量模等于

式中：│F│——耕地集約利用的評價分值?；谑噶窟\算的基本法則而構(gòu)建的平方根綜合評價模型，在耕地集約利用評價過程中一般通過構(gòu)造乘算模型或者加算模型獲取最后的評價結(jié)果，而平方根模型為一個矢量模型，可以反映受到多個不同方向力作用下評價對象的狀態(tài)和結(jié)果［12］。由于耕地集約利用水平的高低受到多方面不同因素共同作用的結(jié)果，因此利用矢量評價模型更能說明耕地集約利用的實際情況，具體計算見下式：

其中：

式中：F——土地集約利用評價綜合得分；fx，fy，fz——壓力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)、響應(yīng)系統(tǒng)的綜合得分；w1j，w2j，w3j——3個系統(tǒng)各指標(biāo)的權(quán)重。

表1 耕地集約利用評價指標(biāo)體系

2.3 耕地集約利用綜合集約度估算方法

耕地集約利用首先是相對于傳統(tǒng)的粗放用地模式而言的；其次，耕地集約利用是一個動態(tài)持續(xù)的過程；最后，耕地集約利用是人的主觀支付意愿的表現(xiàn)，因此必須考慮人的主觀支付意愿。人的支付意愿是評估非市場物品和耕地集約度的基本概念和基本理論之一，是耕地集約利用評估的重要參數(shù)，與人對耕地集約利用認知程度有關(guān)，是動態(tài)變化的。某一區(qū)域耕地集約利用的綜合集約度是指在其相應(yīng)的耕地集約利用過程中各系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度以及特定人群對耕地集約利用支付意愿的綜合測度。

2.3.1 耕地集約利用壓力—狀態(tài)—響應(yīng)協(xié)調(diào)度分析

在耕地集約利用評價中，其核心不僅僅在于耕地集約利用各具體評價指標(biāo)值及綜合評價值的高低，還在于耕地集約利用中壓力—狀態(tài)—響應(yīng)各子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)程度的評價，只有當(dāng)其各部分影響因素高度協(xié)調(diào)，耕地集約利用才能表現(xiàn)出較高水平。協(xié)調(diào)度是度量系統(tǒng)或要素之間協(xié)調(diào)狀況好壞程度的定量指標(biāo)［14］，就本研究而言，耕地集約利用評價的協(xié)調(diào)度是指支持PSR評價系統(tǒng)的各子系統(tǒng)在區(qū)域耕地集約利用評價中彼此和諧一致的程度。

本研究對于協(xié)調(diào)度計算公式借鑒劉承良等［15］的基于效益理論和平衡理論所構(gòu)造的模型：

式中：HC——系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度；P——壓力系統(tǒng)的發(fā)展水平，即fx；S——狀態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展水平，即fy；R——響應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展水平，即fz；k——調(diào)整系數(shù)，一般取k＝6。

協(xié)調(diào)度等級劃分結(jié)果如表2所示。

表2 協(xié)調(diào)度等級劃分

2.3.2 耕地集約利用認知性分析 耕地集約利用認知系數(shù)是衡量當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展水平下人對耕地集約利用的認知水平，即人對耕地集約利用支付意愿的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)。皮爾生長曲線模型［16］是用來反映因變量P隨時間t變化趨勢的模型，人對耕地集約利用支付意愿的特點也反映了相似的動態(tài)過程，即處于較低發(fā)展階段時，人很難對耕地集約利用有充分的認識，因此對耕地的支付意愿就比較??；當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展到一定階段時，人對耕地集約利用有了新的認知，進而人對耕地集約利用的支付意愿也隨之提高；而后繼續(xù)發(fā)展，耕地集約利用趨于飽和。因此，利用簡化的皮爾生長曲線模型來描述這一特點，皮爾生長曲線模型公式為：

式中：It——事物發(fā)展特性的參數(shù)，即當(dāng)前人對耕地集約利用的認識程度；L——It的最大化（L＝1）；a，b——常數(shù)，通常取值1；e——自然對數(shù)；t——時間。曲線拐點為t＝ln（a／b），這時It＝0.5L，曲線對拐點對稱。

把代表發(fā)展水平的恩格爾系數(shù)的倒數(shù)與發(fā)展階段相對應(yīng)起來得：

式中：Ent——第t年的恩格爾系數(shù)，即農(nóng)村與城鎮(zhèn)第t年的加權(quán)恩格爾系數(shù)。

2.3.3 耕地集約利用的綜合集約度評價模型 根據(jù)耕地集約利用的內(nèi)涵可知，耕地集約利用是一個動態(tài)持續(xù)的過程，而這種持續(xù)性表現(xiàn)在兩個方面：（1）人對耕地集約利用的主觀認知水平；（2）耕地集約利用內(nèi)部各種因素的協(xié)調(diào)性。只有當(dāng)人對耕地集約利用有較高的認識以及內(nèi)部各因素相互協(xié)調(diào)發(fā)展，耕地集約利用才會表現(xiàn)出較高的水平?；谏鲜稣J識，本研究在對武威綠洲耕地集約利用評價時采用綜合集約度，即：

式中：φt——t階段耕地集約利用綜合指數(shù)；F——t階段傳統(tǒng)耕地集約利用評價綜合得分；It——t階段人對耕地集約利用的認知程度。根據(jù)式（8）計算得到的綜合指數(shù)，耕地集約度可劃分為10個等級（表3）。

表3 集約度等級劃分

3 結(jié)果與分析

3.1 協(xié)調(diào)度分析

利用式（5）得出2000—2009年武威市耕地利用的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度指數(shù)和等級歸類（表4）。

由表4可知，協(xié)調(diào)度指數(shù)表現(xiàn)出波動性，變幅在0.022 0～0.814 1，且呈現(xiàn)出明顯的階段性特征：第1個階段2000—2003年，協(xié)調(diào)度呈波動趨勢。武威市地處內(nèi)陸干旱區(qū)，氣候干燥，降水量少，人口密度大，再加上耕地利用過程中對耕地的保護力度不夠，耕地肥力嚴(yán)重流失和其他因素的干擾，導(dǎo)致本已脆弱的耕地資源不堪重負，而此階段由于人們在耕地利用過程中對響應(yīng)措施的投入處于一種徘徊期，從而使耕地利用協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)波動。第2階段2004—2007年，協(xié)調(diào)度基本上呈現(xiàn)波動上升趨勢。伴隨著2004年中國加大對農(nóng)產(chǎn)品和耕地持續(xù)保護力度，實行農(nóng)業(yè)稅減免措施，武威市作為農(nóng)業(yè)大市，極大地刺激了農(nóng)民生產(chǎn)的積極性，使得在耕地利用過程中的響應(yīng)措施加大，耕地壓力趨于平穩(wěn)，協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)波動上升趨勢。第3階段2008—2009年，協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)下降趨勢。此階段由于中國農(nóng)產(chǎn)品價格不斷上升，刺激農(nóng)民對耕地投入的增加，加之生產(chǎn)資料價格不斷上漲，導(dǎo)致耕地生產(chǎn)利用協(xié)調(diào)度急劇下降。總體上說，武威市耕地利用過程中壓力—狀態(tài)—響應(yīng)協(xié)調(diào)度處于不理想的波動階段。

表4 武威市耕地集約利用PSR復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度

3.2 認知水平分析

本研究通過對城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民人口總數(shù)采用綜合加權(quán)平均法［16］來確定Ent（表5），結(jié)果顯示武威市綜合恩格爾系數(shù)（Ent）浮動在41.50～36.49。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織用恩格爾系數(shù)制定生活發(fā)展階段的一般標(biāo)準(zhǔn)，武威市2000—2009年總體上處于小康階段，除2005—2006年陡然下降外，基本上表現(xiàn)出比較平穩(wěn)的發(fā)展趨勢。

通過分析發(fā)現(xiàn)武威市是以農(nóng)業(yè)人口為主，且通過計算得出2009年農(nóng)村人口對Ent的貢獻率占到58%。由于2006年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料下降，農(nóng)產(chǎn)品價格上升，農(nóng)業(yè)收入相對于食品消費出現(xiàn)大幅度增加，導(dǎo)致出現(xiàn)Ent陡然下降的趨勢。通過利用式（6）計算武威市人對耕地集約利用的認知水平，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)收入的提高會極大刺激農(nóng)民去重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而提高人對耕地集約利用的支付意愿。

表5 武威市耕地集約利用認知系數(shù)

3.3 綜合集約度測算

利用式（8）得出武威市2000—2009年耕地利用動態(tài)集約度等級歸類（表6）。從表6可以看出，與傳統(tǒng)靜態(tài)集約度相比，武威市動態(tài)集約度呈現(xiàn)出與協(xié)調(diào)度相類似的波動趨勢，變幅在0.121 6～0.500 3，其最高值和最低值與協(xié)調(diào)度吻合，出現(xiàn)在2007年和2003年，而傳統(tǒng)集約度卻表現(xiàn)出隨時間序列不斷提高的狀況，其最高值0.373 7出現(xiàn)在2009年。原因在于：綜合集約度考慮到持續(xù)性和人的支付意愿，2007年耕地集約利用壓力—狀態(tài)—響應(yīng)3系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性達到良好協(xié)調(diào)水平；反觀2009年，雖然狀態(tài)系統(tǒng)和響應(yīng)系統(tǒng)分別達到最高值，但是由于沒有考慮壓力系統(tǒng)不斷減小的趨勢以及耕地利用的持續(xù)性和人的認知水平，因此造成耕地傳統(tǒng)集約度提高，綜合集約度反而下降。從總體上講，不論是傳統(tǒng)集約利用還是綜合集約利用都表明武威市耕地集約利用處于一個比較低的水平。

表6 武威市耕地集約利用綜合指數(shù)

4 結(jié)論

（1）從傳統(tǒng)耕地集約利用指數(shù)來看，2000—2009年武威市的耕地集約利用水平雖有些波動，但總體上呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，而反觀綜合耕地集約利用指數(shù)，卻呈現(xiàn)出巨大的波動。雖然2004—2009年武威市的響應(yīng)措施持續(xù)加強，耕地壓力出現(xiàn)下降，但隨著城市化進程加快，城鄉(xiāng)收入差距進一步加大，以及后期對農(nóng)業(yè)的保障措施如果不能及時跟上，可能將導(dǎo)致農(nóng)民出現(xiàn)再一次撂荒潮，從而使武威市耕地面臨的壓力也會逐漸增加，耕地集約利用又將長期處于粗放階段。

（2）本文從人對土地集約利用的主觀認知水平以及土地集約利用持續(xù)性的角度考慮，進一步探討了對土地集約利用綜合水平的評價。與傳統(tǒng)評價方法比較，本文所采用的綜合評價方法更加偏重于耕地集約利用的持續(xù)性以及人的主觀認知水平對耕地集約利用的保障。以武威市為例，其動態(tài)集約度最高水平是2007年，說明2000—2009年10a間，2007年的土地利用的抗風(fēng)險能力較高，因而具有較高的可持續(xù)性；而在不考慮人的主觀因素及土地集約利用的持續(xù)性時，其土地利用集約度最高是2009年，此結(jié)論與武威綠洲耕地集約利用實際情況不相吻合。

（3）耕地集約利用是人們在對耕地進行生產(chǎn)過程中的一種行為表現(xiàn)，其水平的高低必然受到人的主觀因素的影響，而以往的研究只注重耕地本身的研究，忽略了人的主觀因素，不免有其局限性。本研究在借鑒以往傳統(tǒng)PSR模型優(yōu)點的基礎(chǔ)上，同時考慮人的主觀因素和耕地集約利用過程中內(nèi)部矛盾的協(xié)調(diào)性來建立新的耕地集約利用綜合評價模型，不僅有助于決策者根據(jù)耕地利用過程中壓力、狀態(tài)、響應(yīng)的表現(xiàn)結(jié)果采取相應(yīng)措施，而且還有助于決策者協(xié)調(diào)其內(nèi)部各種矛盾，從而實現(xiàn)耕地集約利用的可持續(xù)發(fā)展。

（4）耕地集約利用評價是一個已經(jīng)興起的、綜合多學(xué)科的研究領(lǐng)域。在當(dāng)今中國快速發(fā)展的城市化進程中，如何準(zhǔn)確認識與評價耕地集約利用，已經(jīng)是資源科學(xué)、土壤科學(xué)、經(jīng)濟科學(xué)、地理科學(xué)等所共同面臨的挑戰(zhàn)，本文對耕地集約利用的綜合評估方法僅是初步的探索。在實際評價過程中，本文注重耕地利用的可持續(xù)性與人對耕地認知的動態(tài)性，而忽略對自然因素的考慮，將所評價區(qū)域的耕地劃分為同一等級，難免會與實際出現(xiàn)偏差。另外，本文所采用的指標(biāo)體系是在前人研究的基礎(chǔ)上建立的，偏重于耕地的經(jīng)濟效益，而忽略了耕地的生態(tài)效益。因此，建立具有以土壤學(xué)、資源學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、地理學(xué)等為基礎(chǔ)的綜合耕地集約利用評價體系模型仍需進一步研究。

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