陳欣欣

（河海大學(xué)公共管理學(xué)院，江蘇南京 211100）

基于熵值法的土地可持續(xù)利用動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)
——以江西地區(qū)為例

陳欣欣

（河海大學(xué)公共管理學(xué)院，江蘇南京 211100）

為評(píng)估江西省土地可持續(xù)利用情況，選取了江西省2006～2015年鑒數(shù)據(jù)，構(gòu)建自然條件適宜性、資源環(huán)境可支撐性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可接受性3個(gè)方面25個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用熵值法進(jìn)行各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，對(duì)江西省十年以來(lái)的土地可持續(xù)利用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。結(jié)果表明：江西省土地可持續(xù)利用發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為平直的上升趨勢(shì)。

熵值法；可持續(xù)發(fā)展；動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)；農(nóng)業(yè)發(fā)展

土地是人類生存的基礎(chǔ)，人類通過(guò)各類生產(chǎn)活動(dòng)，從土地上獲取物質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)、自然資源和生產(chǎn)資料，以滿足自身生存所需。土地的永續(xù)利用，利于構(gòu)建自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等多位一體的良性循環(huán)，對(duì)人類生存意義重大，影響深遠(yuǎn)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）將可持續(xù)土地利用定義為：如果預(yù)測(cè)到一種土地利用在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)引起土地適宜性的退化，則可認(rèn)為這樣的土地利用是可持續(xù)的［1］。我國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)于土地可持續(xù)利用的評(píng)價(jià)主要涉及到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和研究方法的選擇。

丁浩，容蓉運(yùn)用DEA方法的C2R經(jīng)典模型，建立多個(gè)投入指標(biāo)與產(chǎn)出指標(biāo)，進(jìn)行多層次多角度的運(yùn)算分析，以此對(duì)山東省可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行評(píng)價(jià)［2］。

趙磊，劉洪彬，于國(guó)鋒等運(yùn)用熵權(quán)法對(duì)遼寧省葫蘆島市的土地資源的可持續(xù)利用情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與研究［3］。

王紅丹等運(yùn)用熵值法和主成分分析法進(jìn)行貴陽(yáng)市土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)，并將這兩種方法予以對(duì)比，分析結(jié)果，得出論斷［4］。

張立新，崔麗杰使用均方差賦權(quán)法和非整秩次WRSR，建立三級(jí)指標(biāo)體系，將山東各地市的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行分檔處理［5］。

王旭熙等應(yīng)用能值分析方法評(píng)估四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及可持續(xù)性［6］。

曹輝基于熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)陜西省可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行探討［7］。

盡管研究學(xué)者所選取的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法不盡相同，但都涵蓋了自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境資源之間的內(nèi)容，研究方法大多采用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)和多元統(tǒng)計(jì)方法。

本文根據(jù)江西省的實(shí)際情況，根據(jù)系統(tǒng)性、科學(xué)性、數(shù)據(jù)可獲得性原則，進(jìn)行指標(biāo)體系的建立，并嘗試運(yùn)用客觀賦值法——熵值法，對(duì)江西省的土地可持續(xù)利用狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。

1 研究方法

1.1 熵值法的基本原理

熵（Entropy）原是統(tǒng)計(jì)物理和熱力學(xué)中的一個(gè)物理概念。1948年，香農(nóng)（C.E.Shannon）將熵的概念引入信息論，生成“信息熵（Information Entropy）”理論，用來(lái)反映系統(tǒng)的無(wú)序程度，定量判斷系統(tǒng)演化的方向，可用于所有統(tǒng)計(jì)過(guò)程的分析［8～10］。

熵值法是利用指定指標(biāo)的信息熵值來(lái)判斷該指標(biāo)的有效性和價(jià)值［11］。設(shè)有m項(xiàng)指標(biāo)，n個(gè)年份，形成原始數(shù)據(jù)矩陣X＝（xij）m×n，對(duì)于某項(xiàng)指標(biāo)xj，若指標(biāo)值xij差距越大則該指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中所起的作用越大；如果某項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)值全部相等則該指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中不起作用［12］。一個(gè)系統(tǒng)的有序程度越高，則信息熵越大，反之，信息熵越小。根據(jù)熵值法進(jìn)行各指標(biāo)值的信息熵?fù)Q算，由此推算各指標(biāo)的權(quán)重大小，分析影響土地可持續(xù)發(fā)展的各子系統(tǒng)制約因子，因地制宜，為土地可持續(xù)發(fā)展服務(wù)，為規(guī)劃調(diào)整服務(wù)。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

熵可用于所有統(tǒng)計(jì)過(guò)程中的分析，而研究學(xué)者選用的指標(biāo)體系大多涵蓋了自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境資源之間的內(nèi)容。

土地可持續(xù)利用的5大基本原則分別是生產(chǎn)性原則，穩(wěn)定性原則，保護(hù)性原則、可行性原則、可承受性原則。本文以土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)為目標(biāo)，參考土地可持續(xù)利用的5大原則，結(jié)合原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，以自然條件適宜性，資源環(huán)境可支撐性，社會(huì)經(jīng)濟(jì)可接受性為準(zhǔn)則層，建立3個(gè)一級(jí)指標(biāo)，選用25個(gè)指標(biāo)體系建立二級(jí)指標(biāo)，18個(gè)正向指標(biāo)，7個(gè)逆向指標(biāo)。

2 研究區(qū)概況

江西省地處長(zhǎng)江中下游南岸，唐代屬江南西道，因名“江西”；贛江是其境內(nèi)主川，自南而北縱貫全省，故簡(jiǎn)稱為“贛”［13］。江西的絕對(duì)地理位置南起北緯24°29′14″，北抵北緯30°04′41″，南北長(zhǎng)620 km；西自東經(jīng)113°34′36″，東迄東經(jīng)118°28′58″，東西寬490 km。江西東臨浙江、福建，南連廣東，西接湖北，北毗湖北、安徽。

江西省屬于典型的亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，光、熱、水資源豐富，溫度適宜，降水充足，無(wú)霜期長(zhǎng)，地形以山地、丘陵為主，主要山脈分布在省境邊緣，贛江、撫河、信江、饒河、修水，五河入湖，形成鄱陽(yáng)湖向心水系，而鄱陽(yáng)湖平原也是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中心。

江西省土地總面積16 689 434 hm2，占全國(guó)土地總面積的1.7%。56%的土壤屬于紅壤，全省的土壤肥力不高，有效灌溉面積事關(guān)耕地能否旱澇保收，但目前有效灌溉面積不足70%。土地資源利用以耕地、林地、牧草地為主要形式，全省耕地面積保有量為283萬(wàn)hm2，80%以上的耕地為水田，基本農(nóng)田保護(hù)面積為243萬(wàn)hm2，林地面積1040萬(wàn)hm2，是中國(guó)森林覆蓋率最高的省份，達(dá)63.1%，牧草地面積3 600 hm2。

3 數(shù)據(jù)處理及動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分析

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要來(lái)源為《江西統(tǒng)計(jì)年鑒》（2006～2015），《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2006～2015），江西省土地利用總體規(guī)劃（2006～2020）。

3.2 綜合評(píng)價(jià)步驟及結(jié)果

評(píng)價(jià)體系選用m個(gè)指標(biāo)（m＝1，2，3，……，25），n個(gè)年份（n＝1，2，……，10），建立數(shù)學(xué)模型。

每一個(gè)樣本由25個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)表征組成，可以得到評(píng)價(jià)系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)矩陣X＝（xij）m×n，其中i代表年份（i＝2005，2006，2007，……，2014），j代表25項(xiàng)指標(biāo)（j＝1，2，3，……，25）。

第一步：各指標(biāo)值無(wú)量綱化。

第二步：無(wú)量綱化數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)平移和歸一化。

坐標(biāo)平移：Yij＝x′ij+A（A＝0.01）

得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Pij＝（pij）m×n

第三步：計(jì)算各指標(biāo)的信息熵ej和冗余度dj。

信息熵ej＝-K∑mi＝1PijlnPij，其中K＝1/ln（n），n＝10

冗余度dj＝1-ej

冗余度dj衡量了各指標(biāo)之間的差異，信息熵ej數(shù)值越小，指標(biāo)間差異系數(shù)dj就越大，指標(biāo)就越重要。反之信息熵ej數(shù)值越大，指標(biāo)間差異系數(shù)dj就越小，該指標(biāo)的作用就越小。

第四步：各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算。

第五步：可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)得分。

根據(jù)熵值法計(jì)算方式，各指標(biāo)無(wú)量綱化，各指標(biāo)的不同單位進(jìn)行同質(zhì)化處理，正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)不同公式計(jì)算，在不影響運(yùn)算結(jié)果的情況下使得指標(biāo)換算有意義，避免ln0無(wú)意義這種情況的發(fā)生，將無(wú)量綱化數(shù)據(jù)進(jìn)行平移歸一化，平移0.01個(gè)單位。然后計(jì)算出各指標(biāo)的信息熵，冗余度，再進(jìn)行各指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算，各子系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)重求和，可得到土地可持續(xù)利用系統(tǒng)、評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重結(jié)果（如表1所示）。

3.3 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.3.1 土地可持續(xù)利用總體分析

自然條件適宜性、資源環(huán)境可支撐性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可接受性3個(gè)方面25個(gè)指標(biāo)，權(quán)重計(jì)算之后，進(jìn)行土地可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)，各子系統(tǒng)權(quán)重均有差異，自然條件適宜性系統(tǒng)權(quán)重略小，并且波動(dòng)幅度略大；而環(huán)境資源系統(tǒng)權(quán)重次之，發(fā)展趨勢(shì)平直且穩(wěn)定，在0.03附近波動(dòng)，最近三年略有上升。社會(huì)經(jīng)濟(jì)可支撐性系統(tǒng)權(quán)重最大，每年的增量比較平均，與土地可持續(xù)利用發(fā)展曲線得發(fā)展趨勢(shì)基本吻合，穩(wěn)步上升，對(duì)整個(gè)江西省土地可持續(xù)利用發(fā)展影響最大。

通過(guò)衡量3個(gè)系統(tǒng)的25個(gè)指標(biāo)的各項(xiàng)權(quán)重大小，繪制出江西省可持續(xù)發(fā)展曲線圖（如圖1所示）和江西省各子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展曲線圖（如圖2所示）。從繪制的兩幅趨勢(shì)圖中可以明顯看出江西省土地可持續(xù)利用發(fā)展能力的動(dòng)態(tài)變化。

根據(jù)一元回歸方程分兩階段進(jìn)行斜率換算，如圖1所見(jiàn)，2005～2011為穩(wěn)步上升期，每年的土地可持續(xù)發(fā)展度的增量比較平均，保持穩(wěn)步上升，斜率為0.001567；2011～2014為波動(dòng)發(fā)展期，2014略有下降，但是總體上升，斜率為正數(shù)0.014111，可持續(xù)發(fā)展度居于0.14左右。

2005～2014年江西省土地可持續(xù)利用發(fā)展曲線（圖1）表明：江西省十年以來(lái)的土地資源可持續(xù)利用情況的曲線幅度，表現(xiàn)為總體的上升趨勢(shì)。

3.3.2 土地可持續(xù)利用協(xié)調(diào)度分析

根據(jù)協(xié)調(diào)度Cj分析公式進(jìn)行換算，繪制土地可持續(xù)利用協(xié)調(diào)度變化曲線（如圖3所示），協(xié)調(diào)度曲線的波動(dòng)幅度與自然條件適宜性這一系統(tǒng)的曲線幅度基本吻合，說(shuō)明協(xié)調(diào)度與自然條件適宜性息息相關(guān)。

3.3.3 各子系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展分析

3.3.3.1 自然條件適宜性子系統(tǒng)分析

2005～2014年，平均氣溫，降水量，日照時(shí)數(shù)波動(dòng)幅度各不相同，光熱水等自然條件對(duì)土地可持續(xù)利用協(xié)調(diào)度影響力十足，在土地墾殖率、土地利用率不斷上升的狀況下，人均土地面積占有量連年下降，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)耕地占補(bǔ)平衡制度，為可持續(xù)土地利用建設(shè)長(zhǎng)久有效的運(yùn)行機(jī)制［15～16］。相關(guān)專業(yè)人員應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際，因地制宜，制定科學(xué)合理的土地規(guī)劃方案，引導(dǎo)土地利用向可持續(xù)化發(fā)展。

3.3.3.2 資源環(huán)境可支撐性子系統(tǒng)分析

2005～2014年，資源環(huán)境可支撐性系統(tǒng)在緩慢上升，江西雖然保持著全國(guó)最高的森林覆蓋率，但工業(yè)廢水和工業(yè)廢氣的排放量也在不斷上升，環(huán)境治理壓力依然很大，糧食生產(chǎn)效率、人均糧食產(chǎn)量和人均肉類產(chǎn)量穩(wěn)步上升，可以暫時(shí)緩解人口壓力帶來(lái)的糧食危機(jī)，有限的土地面積所能承載的人口可以適當(dāng)增長(zhǎng)，盡量減少開(kāi)荒種地，精耕細(xì)作，保證后備資源。各個(gè)系統(tǒng)之間關(guān)系密切，全面協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)，土地利用的的可持續(xù)化依然任重道遠(yuǎn)。

3.3.3.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)可接受性子系統(tǒng)分析

2005～2014年，地均GDP、人均農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值和農(nóng)村住戶可支配性收入增長(zhǎng)迅速，十年翻番，農(nóng)村居民與城市居民收入比數(shù)值從0.379上升到0.416，在生活水平，農(nóng)村百戶居民移動(dòng)電話十年增長(zhǎng)3.5倍，在生活水平日益提高的同時(shí)城鄉(xiāng)差距依舊顯著。城鎮(zhèn)化水平雖然趨于平衡，但城市化必須是內(nèi)生型的，由市場(chǎng)主導(dǎo)的窮盡集聚效應(yīng)的過(guò)程才是可持續(xù)的［17］?？萍肌⑨t(yī)療、衛(wèi)生、教育，適度向農(nóng)村傾斜，是綜合協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

表1 土地可持續(xù)利用系統(tǒng)、評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重

圖1 2005～2014年江西省土地可持續(xù)利用發(fā)展曲線Figure 1 2005～2014 years of sustainable land use in Jiangxi province development curve

圖2 2005～2014年江西省各子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展曲線Figure 2 2005～2014 years of Jiangxi province sustainable development of each subsystem graph

圖3 2005～2014年江西省土地可持續(xù)利用協(xié)調(diào)度變化曲線Figure 3 2005～2014 years of sustainable land use in Jiangxi province coordination curve

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

經(jīng)過(guò)分析論證，江西省土地可持續(xù)發(fā)展能力，總體趨勢(shì)是不斷上升的，是可持續(xù)的發(fā)展。

4.1.1 2005～2011為穩(wěn)步上升期，每年的土地可持續(xù)發(fā)展度的增量比較平均，保持穩(wěn)步上升，斜率為0.001567；

4.1.2 2011～2014為波動(dòng)發(fā)展期，2014略有下降，但是總體上升，斜率為正數(shù)0.014111，可持續(xù)發(fā)展度居于0.14左右。

4.1.3 協(xié)調(diào)度曲線的波動(dòng)幅度與自然條件適宜性這一系統(tǒng)的曲線幅度基本吻合，協(xié)調(diào)度與自然條件適宜性息息相關(guān)。

4.1.4 并且各個(gè)子系統(tǒng)權(quán)重求和均有影響：自然條件適宜性系統(tǒng)息息相關(guān)，資源環(huán)境可支撐性系統(tǒng)任重道遠(yuǎn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)可接受性系統(tǒng)影響顯著。

4.2 不足與展望

4.2.1 方法單一，研究結(jié)果有待對(duì)比

采用的是客觀賦值法—熵值法，研究結(jié)果沒(méi)有與主觀賦值法進(jìn)行對(duì)比，研究結(jié)果有待考證，如有可能，可以繼續(xù)利用主觀賦值法予以對(duì)比分析，可采用SWOT分析法，DEA方法的C2R經(jīng)典模型，主成分分析法，或者建立熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)模型等統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)行分析驗(yàn)證［18，2，4，7?。

4.2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源，精準(zhǔn)確切有待驗(yàn)證

選用指標(biāo)的數(shù)據(jù)來(lái)源主要是年鑒數(shù)據(jù)，年鑒數(shù)據(jù)主要是從宏觀上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，缺乏細(xì)節(jié)性微觀數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)性不強(qiáng)，在有條件的情況下，可以親身調(diào)研進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集、整理、換算、從而可以分析測(cè)算出某一地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展能力，并因地制宜，提出可行性計(jì)劃并予以實(shí)施。

4.2.3 模型構(gòu)建，指標(biāo)選用不夠全面

選用3個(gè)系統(tǒng)的25個(gè)指標(biāo)，指標(biāo)體系不夠全面，容易導(dǎo)致?lián)Q算結(jié)果的部分偏差，在指標(biāo)體系中僅有7個(gè)逆向指標(biāo)，正向指標(biāo)高達(dá)72%，這是指標(biāo)選用的不足之處，希望參考本篇的筆者在指標(biāo)選用時(shí)采用更豐富的指標(biāo)體系，全方位多角度的進(jìn)行指標(biāo)的選用，模型的構(gòu)建。

4.2.4 僅在時(shí)間上延伸，未在空間上拓展

江西省十年的年鑒數(shù)據(jù)，就縱向時(shí)間而言，本文的結(jié)論具有一定參考性；就橫向空間而言，本文沒(méi)有對(duì)江西省各區(qū)市進(jìn)行分析，沒(méi)有在空間上進(jìn)行拓展，時(shí)間空間縱橫交錯(cuò)，所分析的結(jié)果才能更加切合實(shí)際，予以落實(shí)。

［1］劉黎明.土地資源學(xué)［M］.第五版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2010.

［2］丁浩，容蓉.基于DEA方法的山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)［J］.河南科學(xué)，2013，31（8）：1284～1287.

［3］趙磊，劉洪彬，于國(guó)鋒，等.基于熵權(quán)法土地資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)研究——以遼寧省葫蘆島市為例［J］.資源與產(chǎn)業(yè)，2012（4）：63～69.

［4］王紅丹，彭漫莉，李文彥，等.熵值法和主成分分析法在貴陽(yáng)市土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)中的應(yīng)用比較［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（9）：251～255.

［5］張立新，崔麗杰.山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)研究——基于非整秩次WPSR［J］.華東經(jīng)濟(jì)，2015，2015，29（7）：14～19.

［6］王旭熙，彭立，蘇春江.四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析與可持續(xù)性評(píng)估——基于五大經(jīng)濟(jì)區(qū)差異分析，2015，34（5）：128～132.

［7］曹輝.基于熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)模型的陜西省可持續(xù)發(fā)展能力探討［J］.科技進(jìn)步與對(duì)策，2014（5）：51～55.

［8］林珍銘，夏斌.熵視角下的廣州城市生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力分析［J］.地理學(xué)報(bào)，2013，68（1）：45～57.

［9］LIN Zhenming，XIA Bin.Sustainability analysis of the urban ecosystem in Guangzhou City based on information entropy between 2004 and 2010［J］.Geogr.Sci.2013，23（3）：417～435.

［10］張啟仁.熱力學(xué)第二定律的一個(gè)普遍的信息論證明［J］.中國(guó)科學(xué)：G輯，2008，38（6）：781～784.

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Dynamic Evaluation of Sustainable Land Use Based on Entropy Method——A Case Study of Jiangxi Area

CHEN Xin-xin
（College of Public Administration，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 211100）

To assess the sustainable land utilization in Jiangxi Province，the paper uses a“Entropy Method”to calculate the index of weight and objectively make a dynamic analysis in the situation of sustainable land utilization for decades in Jiangxi Province.This paper selectes the almanac data from 2006 to 2015 in Jiangxi Province，constructs three aspects of 25 indicators in natural conditions with suitability，resources and environment with supportability，society and economy with acceptability，making a weight calculation and sustainable land utilization comprehensive evaluation score Sj shows：the development of sustainable land utilization in Jiangxi Province is on the straight up trend.

Entropy method；Sustainable land utilization；Dynamic analysis

F301.24

B

1002-1728（2017）01-0037-06

10.3969/j.issn.1002-1728.2017.01.009

2016-12-08

國(guó)家社科基金項(xiàng)目（15BRK008）

陳欣欣（1994-），女，江西南昌人，在讀碩士，研究方向：土地資源管理。E-mail：1099759835@qq.com