王蘭霞， 秦大海，孟祥民， 苗日民

(1.黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150022；2.海南國源土地礦產(chǎn)勘測規(guī)劃設(shè)計院，海南?？?571100)

?

資源型城市土地生態(tài)安全評價
——以黑龍江省雞西市為例

王蘭霞1， 秦大海2，孟祥民1， 苗日民1

(1.黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150022；2.海南國源土地礦產(chǎn)勘測規(guī)劃設(shè)計院，海南海口 571100)

以黑龍江省東部煤炭城市雞西市為例，選取16個典型評價因子，遵循客觀、科學(xué)、簡明可行原則，利用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)框架結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，采用極差法對評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，以熵值法計算各評價指標(biāo)的權(quán)重，最終確定2008—2014年研究區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)。結(jié)果顯示：雞西市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)逐年提高的趨勢。

土地生態(tài)安全；評價；熵值法；雞西市

隨著世界人口的膨脹以及人類活動范圍的延伸，人類對土地利用的活動正在以前所未有的規(guī)模和速度改變著生存環(huán)境，土地生態(tài)環(huán)境問題日益突出。國家振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實(shí)施以及黑龍江省東部煤電化基地建設(shè)的開展使得煤炭城市土地利用活動愈加頻繁。雞西市煤炭資源開采歷史已久，其土地生態(tài)安全應(yīng)受到更多的關(guān)注，這對雞西市土地資源的可持續(xù)利用、社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對其他資源型城市土地生態(tài)安全評價具有重要的參考價值。國內(nèi)學(xué)者因研究角度不同對土地生態(tài)安全的定義各有側(cè)重，有學(xué)者從土地生態(tài)安全所要達(dá)到的保障程度來定義[1]，有的從土地生態(tài)安全所要達(dá)到的目標(biāo)來定義[2-5]。綜合來看，土地生態(tài)安全可定義為土地生態(tài)系統(tǒng)在特定時空范圍內(nèi)既能保持自身的平穩(wěn)狀態(tài)又能持續(xù)不斷地為人類發(fā)展提供服務(wù)的社會、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的復(fù)合體。對于土地生態(tài)安全的相關(guān)評價，學(xué)者們或借助于數(shù)學(xué)模型方法[6-9]，或運(yùn)用地理信息系統(tǒng)平臺[10-12]，近年也逐漸涉及到利用InVEST模型對區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)價值進(jìn)行評估[13-14]。筆者利用PSR框架結(jié)構(gòu)構(gòu)建了雞西市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，通過測算土地生態(tài)安全綜合指數(shù)對雞西市土地生態(tài)安全情況進(jìn)行了評價。

1 指標(biāo)選取、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建遵循客觀性、科學(xué)性以及簡明可行性的原則，在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，同時考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲取性，基于PSR模型構(gòu)建指標(biāo)體系，土地生態(tài)安全壓力反映人類經(jīng)濟(jì)社會活動引起的對資源環(huán)境及社會的壓力因素；土地生態(tài)安全狀態(tài)反映資源環(huán)境及社會經(jīng)濟(jì)當(dāng)前所處的狀態(tài)或趨勢；土地生態(tài)安全響應(yīng)反映人類對于環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)活動和政策的主觀能動性，資源的可恢復(fù)性以及環(huán)境本身對污染的容納能力[15]。從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個方面建立評價指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層，選取16個指標(biāo)構(gòu)建雞西市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系(表1)。

1.2 數(shù)據(jù)來源土地生態(tài)安全評價指標(biāo)數(shù)據(jù)來自2009—2015年《黑龍江統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》和雞西市國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展公報，部分指標(biāo)數(shù)據(jù)則是通過統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)間接運(yùn)算獲得。

1.3 研究方法

1.3.1歸一化處理。由于所選取各指標(biāo)計量單位有所不同，該研究選用極差法對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，以消除量綱不同對土地生態(tài)安全評價綜合結(jié)果產(chǎn)生的影響。歸一化處理公式如下。

正向指標(biāo)：

(1)

負(fù)向指標(biāo)：

(2)

式中，xj為第j項(xiàng)指標(biāo)值；max(xj)為第i項(xiàng)評價指標(biāo)的最大值；min(xj)為第j項(xiàng)評價指標(biāo)的最小值。

1.3.2熵值法。熵值法作為一種客觀賦權(quán)方法，通過計算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)的相對變化程度對系統(tǒng)整體的影響來決定指標(biāo)的權(quán)重，相對變化程度大的指標(biāo)具有較大的權(quán)重。該方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性。利用公式(1)、(2)將土地生態(tài)安全評價指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化處理后，首先計算第i年、第j項(xiàng)評價指標(biāo)的比重：

表1 雞西市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

(3)

然后計算信息熵值e與信息效用d。第j項(xiàng)評價指標(biāo)的信息熵值ej計算公式為：

(4)

(5)

指標(biāo)的信息效用價值dj取決于該指標(biāo)的信息熵ej與1之間的差值，它的值直接影響權(quán)重的大小，信息效用值越大，對評價的重要性就越大，權(quán)重也就越大。利用熵值法估算各指標(biāo)的權(quán)重，其本質(zhì)是利用該指標(biāo)信息的價值系數(shù)來計算，其價值系數(shù)越高，對評價的重要性就越大(或稱權(quán)重越大，對評價結(jié)果的貢獻(xiàn)大)。第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為：

(6)

1.3.3綜合評價指數(shù)的計算。采用加權(quán)求和公式計算各區(qū)域的土地生態(tài)安全的綜合值，將各指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重相乘可得到雞西市土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全值，計算公式為：

(7)

2 結(jié)果與分析

采用公式(1)、(2)和(6)計算得到雞西市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重，結(jié)果見表2。

表2 2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重

雞西市土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全值測算結(jié)果見表3。

表3 2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全單項(xiàng)指標(biāo)安全值

根據(jù)表2中權(quán)重值計算結(jié)果和表3數(shù)據(jù)，利用公式(7)，計算得到2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全綜合值(表4)。

表4 2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全綜合評價結(jié)果

目前國內(nèi)確定土地生態(tài)安全的標(biāo)準(zhǔn)還不統(tǒng)一。該研究在參考相關(guān)研究的基礎(chǔ)上[16-17]，綜合考慮雞西市土地生態(tài)系統(tǒng)狀況，將評價結(jié)果確定5個評價等級：惡劣級(0，0.4]、風(fēng)險級(0.4，0.6]、敏感級(0.6，0.7]、良好級(0.7，0.9]和安全級(0.9，1.0]。將土地生態(tài)安全綜合指數(shù)值與土地生態(tài)安全等級相結(jié)合，得出雞西市土地生態(tài)安全變化趨勢(圖1)。

圖1 雞西市土地生態(tài)安全變化趨勢

由表4可知，2008—2009年雞西市土地生態(tài)安全壓力指數(shù)下降，在2009年降到最低，壓力指數(shù)為0.054 4；2010—2014年呈現(xiàn)出整體升高的趨勢，在2013年小幅回落，壓力指數(shù)為0.238 9，從單個指標(biāo)來看，主要是由于全市人口密度在2013年小幅反彈，億元GDP生產(chǎn)事故死亡率也有所提高；2014年雞西市土地生態(tài)安全壓力指數(shù)為0.275 1，達(dá)到峰值，這表明雞西市土地生態(tài)安全壓力總體上不斷增加。2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)一直處于上升趨勢，主要是由于農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、播種面積、糧食產(chǎn)量、農(nóng)村居民人均純收入等指標(biāo)數(shù)值整體上呈現(xiàn)出不斷增長的趨勢，表明土地生態(tài)安全狀態(tài)良好。2008—2013年雞西市土地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)逐年提高，2014年小幅降低。雞西市土地生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)不斷提高，主要得益于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使得萬元GDP能耗與萬元GDP電耗逐年減少。

3 結(jié)論與建議

該研究基于PSR框架構(gòu)建了雞西市土地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)法確定權(quán)重，根據(jù)2008—2014年相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過測算雞西市土地生態(tài)安全綜合指數(shù)，對雞西市土地生態(tài)安全情況進(jìn)行評價。結(jié)果表明，2008—2014年雞西市土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況整體上呈現(xiàn)出不斷好轉(zhuǎn)的趨勢，但趨勢較緩，主要在于土地生態(tài)安全壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)與響應(yīng)指數(shù)對綜合指數(shù)貢獻(xiàn)率較低；2008—2010年土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況一直處于惡劣級，2010—2012年土地生態(tài)安全系統(tǒng)狀況由惡劣級上升到良好級，表現(xiàn)出良好的勢頭；2012—2014年增幅趨緩，一直處于良好級。

雞西市等資源型城市應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際情況，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低地均化肥施用量；引進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，降低能耗；加大安全生產(chǎn)監(jiān)督管控，通過土地整治等相關(guān)措施保持土地生態(tài)永久持續(xù)安全。

[1] 曹新向,郭志永,雒海潮.區(qū)域土地資源持續(xù)利用的生態(tài)安全研究[J].水土保持學(xué)報，2004,18(2):192-195.

[2] 梁留科,張運(yùn)生,方明.我國土地生態(tài)安全理論研究初探[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005,20(6):829-834.

[3] 劉勝華.我國土地生態(tài)安全問題及其立法[J].國土資源科技管理，2004(2):53-56.

[4] 張虹波,劉黎明.土地資源生態(tài)安全研究進(jìn)展與展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2006,25(5):77-85.

[5] 徐麗,張立亭.基于土地生態(tài)安全評價的研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010,14(12):88-90.

[6] 張小虎,袁磊,宋衛(wèi)方,等.基于灰關(guān)聯(lián)法的城市土地生態(tài)安全評價：以哈爾濱市為例[J].國土與自然資源研究，2009(4):19-20.

[7] 余健,房莉,倉定幫,等.熵權(quán)模糊物元模型在土地生態(tài)安全評價中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012(5):260-266.

[8] 馬志昂,蓋艾鴻,程久苗.基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域土地生態(tài)安全評價研究：以安徽省為例[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014(23):289-295.

[9] 高明美,孫濤,趙天燕,等.正態(tài)云模型在皖江地區(qū)土地生態(tài)安全評價中的應(yīng)用[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015，41(2):196-201.

[10] 薛亮,任志遠(yuǎn).基于格網(wǎng)GIS的關(guān)中地區(qū)生態(tài)安全研究[J].地理科學(xué)，2011,31(1):123-128.

[11] 曲衍波,齊偉,商冉,等.基于GIS的山區(qū)縣域土地生態(tài)安全評價[J].中國土地科學(xué)，2008(4):38-44.

[12] 鄭小軍,朱衛(wèi)紅,苗承玉,等.基于3S技術(shù)的圖們江中游濕地生態(tài)安全評價與預(yù)警研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013,41(32):12677-12680.

[13] 白楊,鄭華,莊長偉,等.白洋淀流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估及其調(diào)控[J].生態(tài)學(xué)報，2013(3):711-717.

[14] 黃從紅.基于InVEST模型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué),2014.

[15] 劉偉瑋.土地利用變化與土地生態(tài)安全評價研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2013.

[16] 李迎迎,楊朝現(xiàn),信桂新,等.重慶市土地生態(tài)安全動態(tài)變化研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014(11):189-195.

[17] 裴婷婷,陳英,趙亞南,等.基于P-S-R模型的白銀市土地生態(tài)安全評價[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014(2):215-221.

Land Ecological Security Evaluation of Jixi City in Heilongjiang Province

WANG Lan-xia1,QIN Da-hai2,MENG Xiang-min1et al (1.Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin,Heilongjiang 150022; 2.Hainan Guoyuan Institute of Land and Mineral Survey Planning and Design,Haikou,Hainan 571100)

Taking coal-resource-city Jixi in eastern Heilongjiang Province as an example,16 typical evaluation factors were selected.According to the objective,scientific,concise and feasible principles,Pressure-State-Response (PSR) frame structure model was used to establish land ecological security evaluation index system.Normalization processing of evaluation index data was carried out by Range method.Weight of evaluation index was calculated by entropy method.Finally the comprehensive index of land ecological security in 2008-2014 was finally determined.Results showed that comprehensive index of land ecological security in Jixi City presented the trend of increasing year by year.

Land ecological security; Evaluation; Entropy method; Jixi City

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(12531599)。

王蘭霞(1969- )，女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，從事土地利用與生態(tài)環(huán)境、土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究。

2016-08-31

F 301

A

0517-6611(2016)30-0179-04