劉允瑄 ，趙華甫 ，2，王璟珩 ，張守國(guó) ，李 杰 ，鐘 榮

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國(guó)土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

耕地是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，與國(guó)家糧食安全息息相關(guān)［1］。為追求高的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出，獲得高額的回報(bào)，越來(lái)越多的資本、勞動(dòng)、技術(shù)和服務(wù)投入到耕地上，從而不斷提升耕地的集約利用程度，但同時(shí)也產(chǎn)生了大面積地下水漏斗區(qū)、土壤環(huán)境惡化等問(wèn)題［2］。隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，中國(guó)耕地面積急劇減少與糧食需求量高速增長(zhǎng)的矛盾日益突出，彰顯其稀缺性［3，4］，所以京津冀地區(qū)只能走可持續(xù)集約化經(jīng)營(yíng)之路［5］。

國(guó)外學(xué)者將農(nóng)業(yè)與可持續(xù)集約利用相結(jié)合，開(kāi)展可持續(xù)集約利用研究。關(guān)于可持續(xù)集約利用的概念，Pretty［6］提供了較為通用的定義，即增加現(xiàn)有農(nóng)田的糧食產(chǎn)量，同時(shí)最大限度地減少對(duì)環(huán)境的壓力。Barnes 等［7］提出可持續(xù)集約利用成為一個(gè)管理選項(xiàng)，能夠提高生產(chǎn)率，更有效地利用自然資源，同時(shí)減少負(fù)面環(huán)境影響。Gliessman［8］將農(nóng)業(yè)和生態(tài)可持續(xù)性與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化可持續(xù)性相結(jié)合，對(duì)可持續(xù)集約利用進(jìn)行整合研究。有關(guān)食品和農(nóng)業(yè)的遠(yuǎn)見(jiàn)報(bào)告，Senker［9］將可持續(xù)集約利用定義為從同一地區(qū)生產(chǎn)更多，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。國(guó)內(nèi)學(xué)者馬賢磊等［10］提出了土地可持續(xù)集約利用即通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、增加環(huán)境保護(hù)性投入和提高企業(yè)的環(huán)境準(zhǔn)入門(mén)檻等措施，實(shí)現(xiàn)包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境在內(nèi)的綜合效益最大化的過(guò)程。牛善棟［11］認(rèn)為可持續(xù)集約利用通過(guò)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率或集約化水平，推動(dòng)耕地生產(chǎn)力的高效利用和可持續(xù)利用的協(xié)同耦合，實(shí)現(xiàn)1+1>2。總體來(lái)說(shuō)，耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)的研究還處于界定內(nèi)涵、開(kāi)展探索性例證研究的萌芽階段。

傳統(tǒng)的耕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方法有很多，王紅英等［12］解析了“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）模型的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，結(jié)合影響耕地資源可持續(xù)利用的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)因素以及各因素間相互影響、相互制約的內(nèi)部系統(tǒng)規(guī)律，構(gòu)建了耕地資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，該研究結(jié)果可為城市化和工業(yè)化進(jìn)程中耕地資源保護(hù)和可持續(xù)利用提供參考，為下一步開(kāi)展耕地資源生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。曾榮艷等［13］根據(jù)阿勒泰市的具體情況，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3 方面選取了24 個(gè)指標(biāo)，建立了阿勒泰市耕地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用熵值法、多因素綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)2005—2011 年阿勒泰市耕地可持續(xù)利用狀況，并對(duì)限制耕地可持續(xù)利用障礙因素進(jìn)行了分析。王建慶等［14］以浙江省為例，運(yùn)用功效系數(shù)法對(duì)浙江省耕地利用集約狀況從橫向和縱向2 個(gè)方面進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)浙江省耕地集約利用影響因素進(jìn)行了研究。鄧際洪［15］以四川省為研究對(duì)象，采用PSR 模型（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）構(gòu)建耕地可持續(xù)利用指標(biāo)體系，對(duì)四川省耕地資源可持續(xù)利用進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，進(jìn)而找出問(wèn)題所在，為采取切實(shí)有效的措施提供科學(xué)依據(jù)。牛善棟［11］以山東省典型地區(qū)為例，構(gòu)建Tobit 模型分析農(nóng)戶(hù)層面耕地可持續(xù)集約利用的影響因素及作用機(jī)理，并結(jié)合研究結(jié)果為促進(jìn)耕地可持續(xù)集約利用提出相應(yīng)的優(yōu)化對(duì)策。鑒于耕地可持續(xù)集約利用集成了可持續(xù)利用和集約利用2 個(gè)維度的內(nèi)容，且二者相互制約、互為因果，需要建立一套能夠識(shí)別過(guò)程機(jī)制的指標(biāo)體系才能較好地刻畫(huà)可持續(xù)利用的特征。因此，本研究采用PSR 模型構(gòu)建耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以京津冀地區(qū)為例進(jìn)行實(shí)證分析，對(duì)研究區(qū)耕地的可持續(xù)集約利用進(jìn)行評(píng)價(jià)，為促進(jìn)耕地可持續(xù)集約利用提供參考。

1 耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建與評(píng)價(jià)方法

1.1 耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)是指在特定時(shí)空對(duì)耕地進(jìn)行自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)要素的綜合評(píng)價(jià)。王紅英等［12］基于PSR 模型，以耕地資源可持續(xù)利用為目標(biāo)層，以耕地資源可持續(xù)利用壓力、耕地資源可持續(xù)利用狀態(tài)、耕地資源可持續(xù)利用響應(yīng)為準(zhǔn)則層，以人均耕地面積、單位耕地面積化肥負(fù)荷、GDP 年增長(zhǎng)率、年平均降水量、田面坡度、土壤有機(jī)質(zhì)、土地整理力度、農(nóng)田機(jī)械化水平等44 個(gè)指標(biāo)構(gòu)建耕地資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。鄧際洪［15］以四川省為例，基于PSR 模型，以耕地可持續(xù)利用為目標(biāo)層，以壓力、狀態(tài)、響應(yīng)為準(zhǔn)則層，以人均耕地面積、人口凈增長(zhǎng)率、糧食單產(chǎn)、有效灌溉面積率、復(fù)種指數(shù)、農(nóng)機(jī)化水平、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP 比重等23 個(gè)指標(biāo)構(gòu)建耕地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

本研究評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立基于PSR 概念模型［16-18］，從自然稟賦與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，遵循科學(xué)性和全面性原則、層次性和動(dòng)態(tài)性原則、獨(dú)立性和針對(duì)性原則、定性與定量分析相結(jié)合的原則［19］，構(gòu)建了以耕地可持續(xù)集約利用水平為目標(biāo)層，以壓力、狀態(tài)、響應(yīng)為準(zhǔn)則層，以19 個(gè)具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為指標(biāo)層的耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 PSR 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度計(jì)算 由于耕地利用是一個(gè)持續(xù)變化的過(guò)程，故要在PSR 模型中通過(guò)人為的調(diào)控保證壓力、狀態(tài)和響應(yīng)各系統(tǒng)的變化保持協(xié)調(diào)，進(jìn)而對(duì)耕地綜合利用產(chǎn)生影響［20］。選用協(xié)調(diào)度計(jì)算壓力、狀態(tài)、響應(yīng)的協(xié)調(diào)水平。協(xié)調(diào)度計(jì)算公式為：

式中，Y為農(nóng)用地集約利用協(xié)調(diào)度指數(shù)，B1、B2、B3分別為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)子系統(tǒng)的指數(shù)。

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重確定 采用熵權(quán)法確定指標(biāo)的權(quán)重，熵權(quán)法的基本思路是根據(jù)指標(biāo)變異性的大小來(lái)確定客觀權(quán)重。一般來(lái)說(shuō)，若某個(gè)指標(biāo)的信息熵越小，表明指標(biāo)值的變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評(píng)價(jià)中所能起到的作用也越大，其權(quán)重也就越大。

表1 PSR 框架下耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1）原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。由于各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)存在不同量綱，無(wú)法直接進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，故采用極值法進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。公式如下。

正指標(biāo)：

式中，Yij為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，Xij為第i縣的第j個(gè)指標(biāo)，max（Xj）為第j個(gè)指標(biāo)的最大值，min（Xj）為第j個(gè)指標(biāo)的最小值。

2）信息熵計(jì)算。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，第j個(gè)指標(biāo)的信息熵可以定義為Hj，綜合標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值可定義為fij。值得一提的是，由于Yij可能為0，導(dǎo)致lnfij沒(méi)有意義，故近似為0 的fij為無(wú)窮小，即規(guī)定fij= 0，令fij=0.000 000 01，此時(shí)fij× lnfij有意義。

3）求取各指標(biāo)熵權(quán)。根據(jù)第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵，求出第j項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán)Wj。

2 研究思路與實(shí)證研究——以京津冀地區(qū)為例

2.1 研究思路

遵循“辨識(shí)科學(xué)問(wèn)題-構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系-實(shí)證分析-結(jié)果分析”的研究思路，以京津冀地區(qū)為例，分析耕地可持續(xù)集約利用的水平，并得出結(jié)論。具體研究技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

2.2 區(qū)域概況

京津冀是中國(guó)的“首都經(jīng)濟(jì)圈”，包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、廊坊、石家莊、秦皇島、張家口、承德、滄州、邯鄲、邢臺(tái)、衡水11 個(gè)地級(jí)市以及定州和辛集2 個(gè)省直管市。位于黃淮海平原，處于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季溫暖濕潤(rùn)，冬季寒冷干燥。由于大量的地下水被開(kāi)采和截蓄地表水，致使該地區(qū)地下水位持續(xù)下降，漏斗面積不斷增加，農(nóng)業(yè)可利用水資源總量持續(xù)萎縮，農(nóng)村建設(shè)用地?cái)U(kuò)張無(wú)序，土地不合理利用情況突出，占用了大量?jī)?yōu)質(zhì)的耕地資源。

圖1 研究技術(shù)路線

2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 土地利用數(shù)據(jù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2005—2015 年《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》《天津市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》等。

2.3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)遴選 遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、獨(dú)立性、動(dòng)態(tài)性和可操作性等原則選取評(píng)價(jià)指標(biāo)［21-23］，確保評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。確定京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)體系所包含的指標(biāo)主要經(jīng)過(guò)以下3 個(gè)步驟。

1）基于耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)的研究成果，通過(guò)梳理相關(guān)文獻(xiàn)所涉及的指標(biāo)并統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)的使用頻率進(jìn)行指標(biāo)篩選。在指標(biāo)篩選初期共有19 個(gè)相關(guān)指標(biāo)入選，包含人均耕地面積、≥15°人均坡耕地面積、人口密度、農(nóng)業(yè)人均GDP、耕地安全系數(shù)、復(fù)種指數(shù)、有灌溉的耕地比例、地均產(chǎn)值、勞均產(chǎn)值、糧食單產(chǎn)、墾殖率、土壤有機(jī)質(zhì)含量、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值、地均水資源占有量、人力投入、地均化肥施用量、機(jī)械力投入比例、土地整理力度、生態(tài)休耕比例。

2）評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)性檢驗(yàn)。查閱《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》《天津市統(tǒng)計(jì)年鑒》《河北省經(jīng)濟(jì)年鑒》《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》并整理計(jì)算出京津冀地區(qū)2015 年19 個(gè)預(yù)設(shè)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用Excel軟件對(duì)這些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，通過(guò)比較剔除相關(guān)度較大的原始指標(biāo)，刪除的指標(biāo)有≥15°人均坡耕地面積、人口密度、地均產(chǎn)值、勞均產(chǎn)值、墾殖率、有灌溉的耕地比例。

3）基于當(dāng)前實(shí)際情況認(rèn)識(shí)的調(diào)整。根據(jù)京津冀地區(qū)耕地現(xiàn)實(shí)利用情況，剔除耕地安全系數(shù)、復(fù)種指數(shù)、土壤有機(jī)質(zhì)含量、機(jī)械力投入比例、土地整理力度、生態(tài)休耕比例等指標(biāo)，確定了本研究所涉及的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值、人力投入、糧食單產(chǎn)、地均化肥施用量、人均耕地面積、農(nóng)業(yè)人均GDP、地均水資源占有量7 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境施以壓力，選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子為人均耕地面積和農(nóng)業(yè)人均GDP。人均耕地面積是指耕地面積與總?cè)丝跀?shù)的比值，反映了一定區(qū)域個(gè)人占有的耕地?cái)?shù)量。人均耕地面積越大，對(duì)耕地可持續(xù)集約利用的壓力越小。農(nóng)業(yè)人均GDP 是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值與總農(nóng)業(yè)人口數(shù)的比值，反映了一定區(qū)域每個(gè)農(nóng)業(yè)人口的生產(chǎn)總值，農(nóng)業(yè)人均GDP 越高，對(duì)耕地可持續(xù)集約利用的壓力越小。

壓力結(jié)果影響到耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量的狀態(tài)。選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子為糧食單產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值和地均水資源占有量。糧食單產(chǎn)是指糧食總產(chǎn)量與糧食播種面積的比值，反映了一定區(qū)域單位耕地的糧食產(chǎn)量。糧食單產(chǎn)越高，說(shuō)明單位耕地的糧食產(chǎn)出能力越強(qiáng)，產(chǎn)出狀態(tài)越高，耕地可持續(xù)集約利用的狀態(tài)越好。農(nóng)產(chǎn)品的總產(chǎn)值越高，說(shuō)明耕地可持續(xù)集約利用所帶來(lái)的效益越好。地均水資源占有量能在一定程度反映農(nóng)業(yè)技術(shù)水平，其值越小表明農(nóng)業(yè)技術(shù)水平越好。

為緩解壓力、改變現(xiàn)有狀態(tài)作出響應(yīng)。選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子為人力投入和地均化肥施用量。人力投入是指農(nóng)業(yè)人口與耕地面積的比值，反映了人力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用大小，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的度量。地均化肥施用量是指化肥總施用量與耕地面積的比值，反映了農(nóng)民在從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)資料的投入程度。

3 結(jié)果與分析

3.1 PSR 模型評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

收集整理 2005 年、2010 年、2015 年京津冀各城市有關(guān)耕地可持續(xù)集約利用的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，依照熵權(quán)法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。熵權(quán)法的主要步驟是原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理、信息熵的計(jì)算、各指標(biāo)熵權(quán)的求取，是一種剔除主觀信息的客觀賦權(quán)法。求得農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值、人力投入、糧食單產(chǎn)、地均化肥施用量、人均耕地面積、農(nóng)業(yè)人均GDP、地均水資源占有量的權(quán)重分別為27%、2%、13%、10%、6%、35%、7%。

由指標(biāo)權(quán)重結(jié)果可知，壓力指標(biāo)層所包含的指標(biāo)人均耕地面積和農(nóng)業(yè)人均GDP 占41%；狀態(tài)指標(biāo)層所包含的指標(biāo)糧食單產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值和地均水資源占有量占47%；響應(yīng)指標(biāo)層所包含的指標(biāo)人力投入和地均化肥施用量占12%。表明在PSR 模型中，狀態(tài)系統(tǒng)的因子是影響耕地可持續(xù)集約利用水平最主要的因子，壓力系統(tǒng)的因子影響程度次之，響應(yīng)系統(tǒng)的因子影響程度最小。其中，農(nóng)業(yè)人均GDP 和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值更能體現(xiàn)京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用水平，人力投入和人均耕地面積評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)耕地可持續(xù)集約利用水平貢獻(xiàn)率較低。

3.2 京津冀地區(qū)時(shí)間序列PSR 模型評(píng)價(jià)

京津冀地區(qū) 2005 年、2010 年、2015 年時(shí)間序列耕地可持續(xù)集約指數(shù)及壓力-狀態(tài)-響應(yīng)子系統(tǒng)指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2 和圖3。

河北省各地區(qū)2005—2015 年總體可持續(xù)集約指數(shù)呈現(xiàn)不規(guī)律波動(dòng)的形式，但總體呈增加的趨勢(shì)，如石家莊市、承德市、張家口市、唐山市、廊坊市、保定市、衡水市、邢臺(tái)市和邯鄲市。其中，保定市可持續(xù)集約指數(shù)增加態(tài)勢(shì)明顯，主要原因是保定市依托京津發(fā)展縣城特色經(jīng)濟(jì)，采用“一節(jié)、二保、三調(diào)”的節(jié)水措施。不同地區(qū)可持續(xù)集約指數(shù)的增長(zhǎng)與人們關(guān)注到耕地可持續(xù)集約發(fā)展的重要性和國(guó)家出臺(tái)的舉措有關(guān)。保定市壓力子系統(tǒng)指數(shù)在2005—2010年上升緩慢，在2010—2015年增長(zhǎng)顯著，增長(zhǎng)898.66%；保定市狀態(tài)子系統(tǒng)2005—2010 年下降16.2%，2010—2015 年增加23.88%；保定市響應(yīng)子系統(tǒng)變化不顯著，2005—2015 年呈先減后增的變化趨勢(shì)，總體增加1.26%。

圖2 耕地可持續(xù)集約指數(shù)

北京市2005—2015 年耕地可持續(xù)集約指數(shù)呈下降的趨勢(shì)。主要原因?yàn)槌鞘袛U(kuò)張導(dǎo)致城市周?chē)孛娣e不斷減少，可開(kāi)發(fā)利用的土地資源不足，土壤環(huán)境污染嚴(yán)重。北京市壓力子系統(tǒng)在2010—2015年變化最為明顯，下降64.92%。

天津市2010 年耕地可持續(xù)集約指數(shù)迅猛增加，2015 年又迅速回落，這種變化趨勢(shì)與2007 年天津市出臺(tái)的《天津市耕地質(zhì)量管理辦法》密切相關(guān)，但由于天津市耕地面積減少、水資源不足、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本高以及農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，導(dǎo)致2015 年其可持續(xù)集約指數(shù)又迅速回落。天津市壓力子系統(tǒng)2005—2010年增長(zhǎng)26.62%，2010—2015 年下降62.87%；天津市狀態(tài)子系統(tǒng) 2005—2010 年增長(zhǎng) 552.21%；2010—2015 年下降40.81%；天津市響應(yīng)子系統(tǒng)呈先減后增的趨勢(shì)，但總體變化趨勢(shì)不大，2005—2010 年下降8.63%。

3.3 京津冀地區(qū)時(shí)空差異分析

為了進(jìn)一步分析13 個(gè)城市耕地可持續(xù)集約利用的時(shí)空變化，選取基年2005 年、終年2015 年及中間年2010 年3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)，繪制京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用空間分布（圖4）。根據(jù)均分原則將耕地可持續(xù)集約指數(shù)分為五等，指數(shù)從0～100 分別為弱、較弱、中、較強(qiáng)和強(qiáng)，對(duì)其變化進(jìn)行分析。

由圖4 可見(jiàn)，2005—2015 年，研究區(qū)弱耕地可持續(xù)集約利用水平的城市明顯減少，中等耕地可持續(xù)集約利用水平地區(qū)增加，整體從2005 年可持續(xù)集約利用水平弱提升到2015 年可持續(xù)集約利用發(fā)展水平較弱。這一結(jié)果與研究區(qū)各城市耕地自然條件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相符，也顯示出研究區(qū)耕地可持續(xù)集約利用空間分布特征及變化特點(diǎn)。

圖3 壓力-狀態(tài)-響應(yīng)子系統(tǒng)指數(shù)變化

3.4 京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用冷熱點(diǎn)分析

由可持續(xù)集約指數(shù)分析可知，京津冀地區(qū)空間冷熱點(diǎn)分布呈現(xiàn)出“中部熱、南北部冷”的格局。熱點(diǎn)區(qū)域主要位于中部，包括北京市、天津市和保定市，這些區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，由于城市的不斷擴(kuò)張導(dǎo)致耕地迅速減少，所以政府出臺(tái)了一系列加強(qiáng)耕地可持續(xù)集約利用的政策與途經(jīng)，以提高耕地質(zhì)量。冷點(diǎn)主要分布于河北東部與南部，以衡水市、秦皇島市、邢臺(tái)市和邯鄲市為主，這些區(qū)域大多位于山區(qū)，由于壩上高原區(qū)的耕地土壤質(zhì)地、氣候條件、自然災(zāi)害、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等的影響，使得耕地可持續(xù)集約利用發(fā)展受到制約。

圖4 2005 年、2010 年、2015 年可持續(xù)集約利用空間分布

北京市、天津市周邊有次冷點(diǎn)分布，以唐山市為例，由于唐山市距離海岸線較近，耕地鹽堿化明顯，導(dǎo)致土壤質(zhì)地對(duì)耕地可持續(xù)集約利用有一定程度的影響。2005—2010 年中西部熱點(diǎn)范圍有所下降，而中東部有熱點(diǎn)出現(xiàn)，冷點(diǎn)區(qū)域變化不大。2010—2015 年中西部熱點(diǎn)局部有所上升，有熱點(diǎn)出現(xiàn)，中東部熱點(diǎn)局部下降，南北部冷點(diǎn)上升明顯。

3.5 基于PSR 模型的耕地可持續(xù)集約利用系統(tǒng)協(xié)調(diào)度

PSR 模型的系統(tǒng)協(xié)調(diào)度能反映子系統(tǒng)之間的關(guān)系，較小壓力會(huì)產(chǎn)生較低的耕地利用狀態(tài)，作出較低的響應(yīng)即可，較大壓力反之［24］。子系統(tǒng)指數(shù)越相近，說(shuō)明系統(tǒng)協(xié)調(diào)度越好。選取2005 年、2010 年、2015 年3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)公式（1）計(jì)算京津冀地區(qū)各地級(jí)市PSR 模型系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可知，京津冀地區(qū)13 個(gè)城市耕地可持續(xù)集約利用PSR 模型系統(tǒng)協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)。2005—2015 年呈下降-下降趨勢(shì)的市有4 個(gè)，呈上升-上升趨勢(shì)的市有6 個(gè)，呈上升-下降趨勢(shì)的市有2 個(gè)，呈下降-上升趨勢(shì)的市有1 個(gè)。

2005—2015 年，北京市與天津市系統(tǒng)協(xié)調(diào)度有明顯的提升，表明各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)促進(jìn)了耕地可持續(xù)集約利用水平的增加，PSR 模型的3 個(gè)子系統(tǒng)處于較為高效、平衡的狀態(tài)。由圖6 可知，2005—2015 年，在PSR 模型子系統(tǒng)中，壓力子系統(tǒng)和狀態(tài)子系統(tǒng)增長(zhǎng)或下降幅度明顯，對(duì)可持續(xù)集約利用水平變動(dòng)的貢獻(xiàn)度高，而響應(yīng)子系統(tǒng)增長(zhǎng)或下降幅度較小，對(duì)可持續(xù)集約利用水平的貢獻(xiàn)度較低。因此，在進(jìn)一步改善京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用的PSR 模型系統(tǒng)協(xié)調(diào)度時(shí)，對(duì)各子系統(tǒng)依據(jù)其特點(diǎn)采取不同的措施進(jìn)行調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域耕地的可持續(xù)集約利用，應(yīng)逐漸增加壓力系統(tǒng)指數(shù)、適當(dāng)增加狀態(tài)系統(tǒng)指數(shù)和持續(xù)增加響應(yīng)系統(tǒng)指數(shù)。

圖5 13 個(gè)城市耕地可持續(xù)集約利用PSR 模型系統(tǒng)協(xié)調(diào)度變化

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

采用PSR 模型和熵權(quán)法，結(jié)合GIS 技術(shù)，深入研究京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用現(xiàn)狀，并剖析影響其空間差異的原因?；诰┙蚣降貐^(qū)的實(shí)證評(píng)價(jià)表明，依據(jù)PSR 模型構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用熵權(quán)法確定權(quán)重，并采用綜合評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)耕地可持續(xù)集約利用水平具有可行性，主要結(jié)論如下。

圖6 2005—2015 年各城市耕地可持續(xù)集約壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指數(shù)

1）耕地可持續(xù)集約利用是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，PSR 模型構(gòu)建出的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3 個(gè)子系統(tǒng)將影響耕地可持續(xù)集約利用的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素聯(lián)系起來(lái)?；赑SR 模型對(duì)京津冀各地區(qū)進(jìn)行耕地可持續(xù)集約利用評(píng)價(jià)，依據(jù)各地區(qū)的特點(diǎn)采取不同的措施，對(duì)PSR 模型各子系統(tǒng)不斷地調(diào)控能實(shí)時(shí)達(dá)到對(duì)耕地資源較為合理的利用，為促進(jìn)京津冀各地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用提供科學(xué)指導(dǎo)。

2）京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用水平在空間和時(shí)間上都有差異。在空間上，包括北京市、天津市和保定市在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的中部地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用水平高，以秦皇島市和邢臺(tái)市為主的南北部地區(qū)由于受到自然條件的影響，耕地可持續(xù)集約利用發(fā)展受到制約。在時(shí)間上，2005—2015 年，京津冀地區(qū)各城市耕地可持續(xù)集約利用水平呈不規(guī)律波動(dòng)的態(tài)勢(shì)，總體呈增高趨勢(shì)。這一空間分區(qū)結(jié)果和時(shí)間變化與實(shí)際情況基本相符。

3）京津冀地區(qū)耕地可持續(xù)集約利用水平2005—2015 年總體呈增加的趨勢(shì)，但耕地集約程度不理想且空間離散程度明顯，耕地的數(shù)量已經(jīng)成為制約耕地可持續(xù)發(fā)展的主要因素。

4）京津冀地區(qū)空間冷熱點(diǎn)分布呈現(xiàn)出“中部熱、南北部冷”的格局，這與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、耕地土壤質(zhì)地、氣候條件和自然災(zāi)害等息息相關(guān)。

4.2 建議

1）優(yōu)化耕地空間利用。京津冀地區(qū)地形條件復(fù)雜，總體地勢(shì)為西北高、東南低，自西北向東南依次分布?jí)紊细咴⒀嗌?太行山山地和東南部平原。在耕地條件好的平原地區(qū)，嚴(yán)格保護(hù)基本農(nóng)田，保證糧食安全；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率較低的丘陵地區(qū)，以基本農(nóng)田整治為主，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率；在濱海鹽堿地區(qū)，以改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、進(jìn)行生態(tài)建設(shè)為主。

2）加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。增加資金投入，提高農(nóng)業(yè)設(shè)施利用水平，提高灌溉設(shè)施利用率，有效用水節(jié)水。注重丘陵地區(qū)路網(wǎng)建設(shè)，加強(qiáng)田間機(jī)耕道路的修建，保證農(nóng)用機(jī)械的正常工作，提高耕地投入水平與耕作效率。