基于组合赋权法的哈尔滨市耕地生态安全评价

2012-12-21崔明哲杨凤海李佳

水土保持研究 2012年6期

崔明哲，杨凤海，李佳

（东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨150030）

国以民为本，民以食为天，土为粮之母。耕地是粮食安全的载体，是最宝贵的土地资源。在人口不断增长，工业化与城市化水平迅速发展的背景下，耕地生态安全受到极大的威胁，因此，诊断和确保耕地生态安全显得尤为重要。已有的研究对生态安全评价理论、方法和技术有初步的探索，但目前单独以耕地生态安全为对象进行研究的还不多。朱洪波［1］在分析耕地资源生态安全内涵、特征和影响因素的基础上，构建了耕地资源生态安全评价指标体系。他认为耕地资源生态安全是指在一定的时间和空间尺度内，耕地资源生态系统处于保持自身正常功能结构和满足社会经济可持续发展需要的状态。赵其国［2］从耕地利用内外部环境及耕地供给方面分别探讨了耕地生态安全。但由于研究对象的复杂性和特殊性，人们对耕地生态安全的内涵认识不足，在评价指标体系构建和研究方法选择上还没有形成共识，多为宏观研究，使得耕地生态安全评价研究滞后［3］。本文以黑龙江省哈尔滨市为研究区，分析哈尔滨市耕地资源的现状，从自然、经济、社会3个方面选取与耕地生态安全关系密切的17项指标，构建耕地资源生态安全评价指标体系，定量分析哈尔滨市所辖各县（市）的耕地资源生态安全状况。

1 研究区概况

哈尔滨市位于我国东北北部，地处松嫩平原东南部，张广才岭西麓。地理位置跨东经125°42′—130°10′，北纬 44°04′—46°40′。哈尔滨全市土地面积53 068hm2，行政辖区包括市区以及五常、双城、尚志、巴彦、宾县、依兰、延寿、木兰、通河、方正10个县（市）。伴随着哈尔滨区域经济的快速发展，工业化进程的日益加快，耕地生态安全在一定程度上受到影响。一方面，农药使用量、化肥施用量逐年增长，导致未被利用的部分残留在耕地中，使得耕地土壤结构发生改变，土地质量退化；另一方面，生活污水、工业废水和工业废气排放量呈逐年增长的趋势，使得土地直接或间接的被污染，对耕地生态环境质量造成一定程度的影响。如果不及时解决耕地生态安全问题，社会经济的可持续发展将受到阻碍。因此构建能够反映耕地生态安全的评价指标体系，综合分析哈尔滨所辖各县（市）的耕地生态安全对保障粮食安全与区域可持续发展具有重要意义。

2 评价指标体系构建

2.1 耕地生态安全的内涵

综合国内学者的观点［1－5］，本文认为耕地生态安全是土地生态安全的一个重要方向，指耕地生态系统有稳定、均衡、充裕的自然资源可供利用，耕地生态环境处于无污染、未破坏的不受威胁的健康状态。耕地生态安全系统是一个复杂的系统，包括耕地自然生态安全、耕地经济生态安全和耕地社会生态安全3个子系统，每个子系统又包括很多影响因素，每个子系统及子系统中的因素都影响着系统的发展。

2.2 耕地生态安全评价指标体系的构建

根据哈尔滨市的实际情况，结合国内学者已有的研究成果［1，3，6－9］，综合影响耕地资源生态安全的因素，同时考虑指标的重要性、主要性和可得性，从自然因素、经济因素和社会因素3方面建立影响研究区耕地生态安全的指标体系。将评价体系分为目标层、准则层和指标层3个层面。其中耕地资源综合生态安全评价为目标层；自然因素、经济因素和社会因素为准则层；选取17个评价指标为指标层，构建耕地资源生态安全评价指标体系（表1）。

表1 哈尔滨市耕地生态安全评价指标体系

3 耕地资源生态安全评价方法与模型

3.1 数据来源与标准化处理

原始数据来源于《哈尔滨市统计年鉴》（2011年）、《哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》（2011年）、《黑龙江省统计年鉴》（2011年）、《黑龙江省经济社会统计概要》（2011年）及哈尔滨市国土部门、统计部门和规划部门的相关资料。

将本文构建的指标对耕地生态安全的影响分正趋向性、负趋向性两个方面，正趋向性指标即数值越大对耕地生态安全越有利的指标，负趋向性指标即数值越小对耕地生态安全越有利的指标。分别对正、负趋向指标的原始数据进行无量纲化处理，具体公式如下：

式中：Xij——第i指标第j县（市）的原值；min（Xij）——为第i指标第j县（市）的最小值；max（Xij）——第i指标第j县（市）的最大值；Zij——第i指标第j县（市）标准化处理后的数值。

3.2 指标权重值确定

为了体现各个评价指标在评价体系中的作用地位以及重要程度，必须对指标赋予不同的权重系数。确定权重的方法可以分为两类：一类是主观赋权法，主要由专家根据经验判断得到；另一类是客观赋权法，由原始数据在运算中自动生成。

本文采用组合赋权法来确定指标权重，即主观赋权法（本文采用层次分析法）与客观赋权法（本文采用熵值法）相结合的综合赋权方法。这样既避免了当评价指标数量比较庞大且各指标之间具有一定相关性时，主观赋权法确定各指标的权重可能出现偏差，又避免了纯数学运算有时可能扭曲真实，使权重与指标的实际重要程度相悖的情况。

（1）采用层次分析法确定主观权重：先对各指标两两比较重要程度而逐层进行判断打分，构造判断矩阵；然后用方根法求得最大特征根对应的特征向量，得到各指标的权重；最后检验是否具有满意的一致性［10］。确定的指标权重向量为：WA＝（W1，W2，W3，…，W17）T

（2）采用熵值法确定客观权重：先计算各指标的信息熵，然后确定各指标的熵权［11］。确定的指标权重向量为：WB＝（W1′，W2′，W3′…，W17′）T

（3）确定组合向量权重［11］：组合后的权重向量与以上两种方法确定的向量WA和WB存在偏差，在偏差平方和最小的意义下，构造最优化模型，求得唯一解即为优化组合权重向量WC：WC＝（WC1，WC2，WC3，…，WC17）T

组合权重确定的指标权重值及标准化值如表2所示。

表2 综合评价参数

3.3 评价模型

国内学者对于生态安全的评价多采用综合评价模型、灰色关联度评价模型、生态足迹评价模型、模糊综合评价模型等［12］。文中采用综合评价模型，定量评价分析哈尔滨市的耕地生态安全状况。具体为：

式中：Ej——为第j县（市）的耕地生态安全综合评价指数；Wci——指标i的最优组合权重；yij——指标i的标准值。

3.4 评价标准

借鉴和分析相关文献的研究结果［7，11，13］，并考虑到本研究中耕地生态影响因素选取的非全面性，表3将哈尔滨市耕地生态安全综合安全值按其取值范围（0～1），采用非等间距法分为5个安全档次，综合值越大，耕地生态安全度越高；反之，则越低；并依次将对应的5个等级的耕地资源生态安全状况进行描述。

4 结果与分析

4.1 哈尔滨市县域单元耕地生态安全等级划分

通过对哈尔滨市相关数据的搜集，根据前述的方法和构建的评价指标体系，进行定量计算，得到哈尔滨各县域单元的耕地生态安全评价值（表4）。

表3 耕地生态安全分级与特征

表4 哈尔滨各县（市）耕地生态安全综合指数

表4表明哈尔滨所辖各县（市）的耕地生态安全值总体水平并不高，处于安全分级的Ⅱ级到Ⅳ级。其中依兰县耕地生态安全值最高，宾县最低。依兰县与通河县的耕地生态安全处于较安全水平，双城市、宾县处于风险等级，其它6个县（市）的耕地生态安全水平为第Ⅲ等级即为敏感等级。各县（市）的耕地生态安全空间分异如图1所示。

图1 哈尔滨市耕地生态安全等级空间分布

4.2 结果评价

以上评价结果在一定程度上反映出哈尔滨市各县级区域的耕地资源生态系统的安全状况。总体来看，耕地资源生态安全程度较高的县域是通河县和依兰县。这两个县的耕地面积比重相对较高，森林覆盖率与GDP增长率较高。与其他县域相比，依兰县的单位耕地面积化肥与塑料薄膜使用总量最少，通河县的耕地压力指数较低，单位耕地面积农用机械动力与灌排机械动力较高。

巴彦县、木兰县、方正县、延寿县、五常市、尚志市的耕地生态安全处于敏感阶段。这6个县域单元的财政支农力度较强，农民人均收入相对较高，这对提高耕地资源生态安全间接起到一定的影响。但是耕地垦殖率相对较低，耕地压力指数较高，从一定程度上反映出耕地生态安全水平并不高。而且耕地生态安全处于敏感级别的各县除尚志市外，其它县域的未利用地面积比重相对较低，而未利用地是补充耕地的重要来源，未利用地面积比重反映了未来补充耕地的潜力，它与耕地资源生态安全呈正相关关系。

双城市、宾县的耕地生态安全状况处于风险级别。它们是耕地施用化肥量相对最多的两个县域单元，以双城市居首位。过量的施用化肥使得不能被利用的部分残留在耕地中，导致土壤结构遭到破坏，耕地土壤肥力下降，耕地的生态安全面临挑战。

5 结论

笔者在总结国内学者有关耕地生态安全研究成果的基础上，构建了耕地生态安全评价指标体系。利用组合赋权法确定各指标权重的过程中，扬长避短，使得评价结果趋于实际。运用综合评价模型计算了哈尔滨市所辖10县（市）的耕地生态安全综合评价指数，通过定量的计算得出哈尔滨市各县域单元的耕地生态安全状况为：依兰县与通河县处于较安全级别，双城市与宾县处于风险级别，巴彦县、木兰县、方正县、延寿县、五常市、尚志市的耕地生态安全处于敏感级别。

本文的不足之处在于研究时间序列短，在今后的研究工作中，应拉长研究的时间序列，以便得到更加合理的评价结果，使研究结果更具指导意义。同时，还应根据研究区域经济发展的不同阶段对指标进行修正和调整，选择合适的方法进行评价、分析，以便更好地为耕地合理利用提供指导。

［1］朱洪波.我国耕地资源生态安全的特征与影响因素分析［J］.现代农业研究，2008，29（2）：194-197.

［2］赵其国，周炳中，杨浩，等.中国耕地资源安全问题及相关对策思考［J］.土壤，2002（6）：293-302.

［3］徐辉，雷国平，崔登攀，等.耕地生态安全评价研究：以黑龙江省宁安市为例［J］.水土保持研究，2011，18（6）：180-189.

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