荊延德, 張全景, 呂 曉, 林雪原, 鞏 晨

(曲阜師范大學 地理與旅游學院, 山東 日照 276826)

山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用評價與空間分異研究

荊延德, 張全景, 呂 曉, 林雪原, 鞏 晨

(曲阜師范大學 地理與旅游學院, 山東 日照 276826)

摘要：[目的] 以山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))為研究對象，對山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用與空間分異進行評價和研究，為科學規(guī)劃該區(qū)耕地資源，提高耕地集約利用水平，增加耕地產(chǎn)出及統(tǒng)籌區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。 [方法] 基于縣域尺度采用熵權TOPSIS法和GIS計算山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))的耕地集約利用水平和空間格局。 [結果] 山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用水平分布表現(xiàn)為以東平縣為界南部耕地集約利用水平低，北部高，北部中又以東北部耕地集約利用水平高，西南部低，中間一般，并存在“俱樂部趨同”的態(tài)勢，即同一集約利用水平的耕地表現(xiàn)為集中成片分布態(tài)勢；耕地集約利用水平各縣(市、區(qū))數(shù)量上呈現(xiàn)“金字塔”的趨勢，即水平越高數(shù)量越少，水平越低數(shù)量越多；從指標層指標來看，化肥投入指數(shù)、機械投入指數(shù)、復種指數(shù)、機械化率、糧食安全指數(shù)、耕地安全指數(shù)、糧食單產(chǎn)和人均產(chǎn)糧是影響山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用水平的主要指標。 [結論] 山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用水平分布具有明顯的空間差異。

關鍵詞：山東省西部經(jīng)濟隆起帶; 耕地集約利用; 空間分異; 熵權TOPSIS法

耕地是土地資源的精華，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保證[1]。中國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程的不斷加快和人口持續(xù)增長導致耕地資源總量減少、質量下降，使人地矛盾更加尖銳化，并進一步對國家糧食安全構成嚴重威脅[2]。而提高耕地集約利用度是解決人地關系矛盾，保證糧食安全的重要途徑[3-5]。耕地集約利用具有一定的地域空間特征[6-7]，存在基于影響因素的空間分布差異性及地域組合的復雜性[8]，評價區(qū)域耕地集約利用水平，分析區(qū)域耕地集約利用的空間分布格局，找出其主要影響因素，對提高耕地集約利用水平提供依據(jù)，形成合理的耕地集約利用空間分布格局及縮小區(qū)域耕地集約利用水平差距具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

熵權TOPSIS法實質是對傳統(tǒng)TOPSIS評價法的改進，通過熵權法確定評價指標的權重，再通過TOPSIS法利用逼近理想解的技術確定評價對象的排序熵權法是根據(jù)各評價指標提供的信息客觀確定其權重，作為權數(shù)的熵權，它能客觀反映各指標對評價目標的影響程度，能夠克服人為賦權值的主觀性和多指標變量間信息重疊的影響[9]。熵權TOPSIS法與GIS相結合在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力評價與空間分異研究[10]，區(qū)域經(jīng)濟綜合評價及空間分析[11]，土地利用績效評價[12]等方面得到了很好的應用，但在耕地集約利用評價及空間分析方面的應用還很少報道。基于此，本研究利用熵權TOPSIS與GIS相結合的方法探索耕地集約利用評價及空間分異方面的問題，可為耕地集約利用的研究提供新的研究思路。此外目前有關耕地集約利用的研究已有很多[13-15]，但是對山東省西部經(jīng)濟隆起帶進行耕地集約利用評價未見報道，因此，本文對山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))耕地集約利用狀況進行研究，以揭示其耕地利用集約度的空間差異特征，為科學規(guī)劃山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))的耕地資源，提高耕地集約利用水平，增加耕地產(chǎn)出及統(tǒng)籌區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

1耕地集約利用水平評價方法

1.1　研究區(qū)概況

山東省西部經(jīng)濟隆起帶是山東省人民政府于2013年8月28日提出的最新的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略。西部地區(qū)人口眾多，資源豐富，潛力巨大，是山東省新的經(jīng)濟增長點。規(guī)劃范圍主要包括棗莊、濟寧、臨沂、德州、聊城、菏澤6市和泰安市的寧陽縣、東平縣，共60個縣(市、區(qū))；面積67 179 km2，人口4 481萬人，分別占該省42.8%和46.5%[16]，其中耕地面積33 269 km2?？紤]到山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用數(shù)據(jù)的可操作性和可獲得性，本文把隸屬于棗莊市的市中區(qū)、薛城區(qū)、嶧城區(qū)、臺兒莊區(qū)和山亭區(qū)合并為棗莊市市轄區(qū)，把隸屬于濟寧市的市中區(qū)、任城區(qū)合并為濟寧市市轄區(qū)，把隸屬于臨沂市的蘭山區(qū)、羅莊區(qū)、河東區(qū)合并為臨沂市市轄區(qū)，這樣原先的60個縣(市、區(qū))就成了53個。研究數(shù)據(jù)來源于《濟寧市2012年統(tǒng)計年鑒》《菏澤市2012年統(tǒng)計年鑒》《棗莊市2012年統(tǒng)計年鑒》《泰安市2012年統(tǒng)計年鑒》《聊城市2012年統(tǒng)計年鑒》《德州市2012年統(tǒng)計年鑒》《臨沂市2012年統(tǒng)計年鑒》《山東農(nóng)村統(tǒng)計年鑒2012年》《山東省土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》。

1.2　評價指標體系的建立

耕地集約利用水平的影響因素眾多，依據(jù)科學性、可操作性、主導性等原則，結合山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用的實際情況，在相關文獻的基礎上[17-19]，從耕地集約投入強度、利用強度、可持續(xù)性和產(chǎn)出效果4個方面，選取16個指標構建評價指標體系(表1)。

2熵權TOPSIS法分析步驟[20]

(1) 構建判斷矩陣。設被評價對象有n個，每個被評價對象的評價指標有m個，判斷矩陣為：

X=(xij)n×m(i=1,2,…,n；j=1,2,…,m)

式中:X——判斷矩陣；xij——評價對象

(2) 對判斷矩陣進行標準化處理。采用極差標準化法對指標層數(shù)據(jù)進行標準化處理，從而消除量綱和性質不同造成的不可比性。本研究選取的反映耕地集約利用的指標均為正向指標(取值越大越好)。計算公式為：

正向指標:

式中:xij′——標準化后某指標的值；xij——處理前某指標的值；xjmax——處理前同系列指標的最大值；xjmin——處理前同系列指標的最小值。

表1　耕地集約利用評價指標體系

(3) 計算信息熵。采用熵值法確定指標權重。計算第j項指標的熵值：

式中：ej——第j項指標的熵值；其中，

(4) 定義指標j的權重。

(5) 計算加權矩陣R：

R=(rij)m×n， rij=wj·xij′

(i=1,2,…,m；j=1,2,…,n)

(6) 確定最優(yōu)解D+和最劣解D-：

D+=max(r1j,r2j,…,rnj)，

D-=max(r1j,r2j,…,rnj)

(7) 計算各方案與最優(yōu)解和最劣解的歐式距離：

(8) 計算綜合評價指數(shù)：

式中：Ci——綜合評價指數(shù)，其值越大表征評價對象越優(yōu)。

3山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用評價和空間格局

3.1　耕地集約利用綜合評價結果

從表2和圖1可以看出，山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))耕地集約利用度顯示出明顯的空間分異性。表現(xiàn)為以東平縣為界南部耕地集約利用水平低，北部高；北部中又以東北部耕地集約利用水平高，西南部低，中間一般。耕地集約利用度最高的是齊河縣，其綜合集約利用度為0.899 0，最低的是金鄉(xiāng)縣，其綜合集約利用度為0.004 2。

西部經(jīng)濟隆起帶耕地集約利用水平高的地區(qū)包括齊河縣(0.899 0)、陵縣(0.803 8)、平原縣(0.790 4)、臨邑縣(0.641 1)和禹城市(0.608 9)5個縣(市、區(qū))，這5個縣(市)全部隸屬于德州市。德州市之所以耕地集約利用水平高，與歷年來德州市各級政府部門的重視有關。如德州市人民政府多次發(fā)布集約用地的相關文件。2005年發(fā)布《關于做好節(jié)約和集約利用土地的意見》，2006年發(fā)布《關于嚴格土地利用管理促進節(jié)約、集約用地的意見(德政發(fā)〔2006〕27號)》，2014年發(fā)布《關于進一步嚴格土地利用管理促進節(jié)約集約用地的意見(德政發(fā)〔2 014〕12號)等。德州市強化政策引導，優(yōu)化用地布局，充分挖掘用地潛力，再加上機械投入水平、糧食安全系數(shù)、人均產(chǎn)糧、產(chǎn)投比等指標在整個山東省西部經(jīng)濟隆起帶各地級市中都位列首位，因此，耕地利用效益好，耕地集約利用水平高。山東省西部經(jīng)濟隆起帶耕地北部的部分地區(qū)：東阿縣(0.423 5)、茌平縣(0.411 8)、寧津縣(0.394 8)、樂陵市(0.348 0)、高唐縣(0.286 9)、武城縣(0.265 3)、慶云縣(0.249 0)、陽谷縣(0.211 9)和東平縣(0.208 9)9個縣(市、區(qū))耕地集約利用水平處于中度集約。其中寧津縣、樂陵市、武城縣、慶云縣隸屬于德州市，結合前面的分析，一定程度上說明德州市耕地集約利用水平整體較高。東阿縣、茌平縣、高唐縣和陽谷縣隸屬于聊城市，聊城市不合理的農(nóng)業(yè)投入結構和經(jīng)濟快速發(fā)展導致的可持續(xù)性不高，一定程度上降低了其耕地集約利用水平，因而這4個縣處于中度集約水平。山東省西部經(jīng)濟隆起帶其余地區(qū)如曲阜市(0.193 9)、冠縣(0.180 0)、莘縣(0.171 0)、郯城縣(0.164 7)、魚臺縣(0.163 5)等39個縣(市、區(qū))耕地集約利用水平處于低集約狀態(tài)，主要是影響耕地集約利用水平的4個準則層指標分值均較低，即這39個縣(市、區(qū))耕地投入強度、利用強度、可持續(xù)性和產(chǎn)出效果均較差。因此，要提高這些地區(qū)的集約利用水平，必須進行全方位提高。

表2　各樣本點與理想解接近度(集約利用度)及綜合排序

3.2　耕地集約利用準則層空間差異

3.2.1耕地投入強度的空間差異從圖2耕地投入強度看，耕地投入強度最高的是寧津縣，最低的是濟寧市市轄區(qū)，最高是最低的20.91倍。各高、中、低投入強度的縣(市，區(qū))分布都比較分散。高投入強度的縣(市、區(qū))包括寧津縣、魚臺縣、臨邑縣、臨沂市市轄區(qū)、微山縣、齊河縣和莘縣7個縣(區(qū))。中投入強度的縣(市、區(qū))包括巨野縣、平原縣、蒙陰縣、禹城市、單縣、滕州市、陵縣、成武縣、臨清市、曹縣、牡丹區(qū)和陽谷縣共12個縣(市、區(qū))；其余屬于低投入強度縣(市、區(qū))。在這一準則層中，化肥投入指數(shù)和機械投入指數(shù)是導致差異的重要因素。如投入強度最高的寧津縣的機械投入指數(shù)(40.30)為西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))的最高值，化肥投入指數(shù)也很高(1.00)；而投入強度最低的濟寧市市轄區(qū)機械投入指數(shù)(10.06)、化肥投入指數(shù)(0.34)均很低。

圖1　山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))

圖2　山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))

3.2.2耕地利用強度的空間差異圖3為山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))耕地利用強度空間分異圖。圖3表明，耕地利用強度在空間上存在明顯的分異?？傮w而言，高、中利用強度的耕地多分布西部經(jīng)濟隆起帶的西南部，中、低利用強度的耕地則在該隆起帶的中東部和西北部相間分布。利用強度最高的是成武縣，最低的是德城區(qū)，最高是最低的3.09倍(圖2)。高投入強度的縣(市、區(qū))包括成武縣、金鄉(xiāng)縣、濟寧市市轄區(qū)、東明縣和鄆城縣5個縣(區(qū))。中投入強度的縣(市、區(qū))包括滕州市、郯城縣、嘉祥縣、蒼山縣、鄄城縣、汶上縣、單縣、牡丹區(qū)、魚臺縣、巨野縣、定陶縣、曹縣、梁山縣、兗州市、冠縣、平原縣、東阿縣、陽谷縣、茌平縣、禹城、臨沭縣、平邑縣、寧陽縣、莘縣、齊河縣、沂南縣、臨邑縣、高唐縣和陵縣18個縣(市、區(qū))；其余屬于低利用強度縣(市、區(qū))。在這一準則層中，復種指數(shù)和機械化率是導致差異的重要因素。如利用強度最高的成武縣的復種指數(shù)(2.65)和機械化率(2.05)在西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))中均為最高值，而利用強度最低的德城區(qū)的復種指數(shù)(1.76)和機械化率(0.71)均很低。

圖3　山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))

3.2.3耕地可持續(xù)性的空間差異圖4為山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))耕地可持續(xù)性空間分異圖。圖4表明，該區(qū)耕地可持續(xù)性存在明顯的空間分異，并存在“俱樂部趨同”現(xiàn)象，即同一級別的耕地可持續(xù)性表現(xiàn)為集中成片分布態(tài)勢。整體分布態(tài)勢與耕地集約利用度指數(shù)空間分異圖十分相似，僅在東平縣與陽谷縣分類上存在微小差異。一定程度上說明該區(qū)域的可持續(xù)性指數(shù)對整體耕地集約利用度影響顯著。該區(qū)域可持續(xù)性最高的是齊河縣，最低的是金鄉(xiāng)縣，最高是最低的49.16倍。高可持續(xù)性的縣(市、區(qū))與耕地集約利用水平高的地區(qū)完全相同。中可持續(xù)性的縣(市、區(qū))與耕地集約利用水平中等的縣(市、區(qū))相比少了兩個縣，分別是東平縣和陽谷縣；由此，低可持續(xù)性的縣(市、區(qū))也正好多出上述兩個縣。在這一準則層中，糧食安全指數(shù)和耕地安全指數(shù)是導致差異的重要因素。如可持續(xù)性最高的齊河縣的糧食安全指數(shù)(4.68)和耕地安全指數(shù)(0.12)在西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))中均為最高值，而可持續(xù)性最低的金鄉(xiāng)縣的糧食安全指數(shù)(0.44)和耕地安全指數(shù)(0.09)，雖然不是最低，但也很低。

圖4　山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))

3.2.4耕地產(chǎn)出效果的空間差異圖5為山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))耕地產(chǎn)出效果空間分異圖。圖5表明，耕地產(chǎn)出效果存在明顯的空間分異。耕地產(chǎn)出效果分布態(tài)勢與耕地集約利用度空間分布圖完全相同。與耕地可持續(xù)性相似，同樣可說明耕地產(chǎn)出效果在一定程度上對耕地集約利用度影響很大。和耕地可持續(xù)性空間分布圖差別同樣體現(xiàn)在東平縣和陽谷縣上。東平縣和陽谷縣是中產(chǎn)出效果，但是低可持續(xù)性。該區(qū)域產(chǎn)出效果最高的縣(市、區(qū))與可持續(xù)性相同，均是齊河縣，最低的也相同，都是金鄉(xiāng)縣，最高是最低的250.89倍。高、中和低產(chǎn)出效果的縣(市、區(qū))與耕地集約利用水平高、中和低的地區(qū)完全相同，不再贅述。在這一準則層中，糧食單產(chǎn)和人均產(chǎn)糧是導致差異的重要因素。如產(chǎn)出效果最高的齊河縣的糧食單產(chǎn)(16.20)和人均產(chǎn)糧(1 870.38)在西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))中均為最高值，而產(chǎn)出效果最低的金鄉(xiāng)縣的糧食單產(chǎn)(1.95)最低，且人均產(chǎn)糧(176.26)也很低。

圖5　山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))

4結論與討論

(1) 耕地集約利用是一個復雜的、動態(tài)的系統(tǒng)，影響因素很多，評價方法多樣，指標體系復雜，且隨時代的不同而不同。熵權TOPSIS法克服了以往主觀賦權法造成的偏差，然而熵權TOPSIS法的有效性受所構建的指標體系影響很大，當指標體系中某項指標并不特別重要，但其內部差異明顯時，也會導致其權重偏大，從而削弱主要指標的權重。本研究結果表明，熵權TOPSIS法可用于區(qū)域耕地集約利用水平的評價，但評價方法的選取和評價指標的確定還需要不斷充實、修正、調整與完善。

(2) 山東省西部經(jīng)濟隆起帶各縣(市、區(qū))耕地集約利用水平表現(xiàn)出較明顯的空間差異?？臻g格局上，耕地集約利用水平存在“俱樂部趨同”現(xiàn)象。耕地集約利用水平各縣(市、區(qū))數(shù)量上呈現(xiàn)“金字塔”的趨勢，水平越高數(shù)量越少，水平越低數(shù)量越多；各縣(市、區(qū))耕地集約利用度隨著集約利用水平等級的提高而逐步變大；不同準則層指標中導致空間分布差異的指標層指標也不相同。投入強度準則層中主要化肥投入指數(shù)和機械投入指數(shù)；利用強度準則層中主要是復種指數(shù)和機械化率；可持續(xù)性準則層中主要是糧食安全指數(shù)和耕地安全指數(shù)；產(chǎn)出效果準則層中主要是糧食單產(chǎn)和人均產(chǎn)糧。

(3) 山東省西部經(jīng)濟隆起帶作為山東省最新區(qū)域發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略的一部分，其耕地集約利用問題具有典型的區(qū)域背景和獨特性。在實施新規(guī)劃的過程下，如何科學地提高耕地集約利用的效益將成為長期的研究重點。

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Spatial Differentiation and Evaluation of Intensive Use of Cultivated Land in Western Economic Uprising Belt in Shandong Province

JING Yande， ZHANG Quanjing， Lü Xiao， LIN Xueyuan， GONG Chen

(DepartmentofGeographyandTourism,QufuNormalUniversity,Rizhao,Shandong276826,China)

Abstract：[Objective] We take counties(city, area) of the western economic uprising belt in Shandong Province as evaluation units to study the intensity of cultivated land use and to analyze its spatial distribution in order to provide support for the cultivated land resources planning and the improvement of the intensity of cultivated land use to increase the output and the overall planning of regional agriculture development. [Methods] The intensity of cultivated land use and the spatial distribution of the western economic uprising belt in Shandong Province was analyzed with the entropy weight TOPSIS method and GIS spatial analysis. [Results] Taking Dongping County as a boundary, the intensity of cultivated land use is low in the south, and high in the north. With the north area, the intensity of cultivated land use is higher in northeast part, and lower in the southwest part. The middle area is in the average situation. There is a pattern of “club convergence” in the intensity of cultivated land use in counties(city, area), that is to say that cultivated land with the same land use intensity are usually distributed together. The number of counties(city, area) with different intensities of cultivated land use showed a “Pyramid” trend, namely, fewer counties are with highest intensity and the more counties with lower intensity; In the index layer， the primary indicators of the intensity of cultivated land use are fertilizer input, mechanical input, multiple cropping index, the rate of mechanization, food security, index of cultivated land security, grain yield per unit area and per capita grain production. [Conclusion] The intensity of cultivated land use of the western economic uprising belt in Shandong Province showed an obvious spatial differentiation trend.

Keywords:western economic uprising belt in Shandong Province; cultivated land use intensity; spatial differentiation; entropy TOPSIS method

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)06-0260-07

中圖分類號：F301.24

收稿日期：2014-11-11修回日期：2014-11-22

資助項目：國家社會科學基金項目“我國耕地保護的障礙因素與政策創(chuàng)新研究”(09BZZ023)； 國家自然科學基金青年項目(41301185)； 山東省自然科學基金項目(ZR2013DM005)； 曲阜師范大學國家級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目(201510446009)； 曲阜師范大學校級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目(2014A069)

第一作者：荊延德(1970—),男(漢族),山東省淄博市人,博士,教授,主要從事土地管理及土地集約利用方面的研究。E-mail:jingyande@163.com。