基于PSR模型的汪清县土地利用系统健康评价研究
2018-08-23李淑杰刘兆顺邢丽娟李高行
郭 鑫，李淑杰，刘兆顺，邢丽娟，李高行
(吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130061)
0 引言
随着人地矛盾愈演愈烈，如何科学合理地开发利用土地，使土地永续地提供收益引起了社会的广泛关注。土地不仅具有经济功能，还融合了生态、环境等特殊功能，因此土地利用系统的健康对区域的和谐发展有着十分重要的影响。
土地利用系统健康评价主要包括对土地利用现状、自然环境质量状况、政策管理水平状况等，是对系统健康状况的综合诊断，但目前的评价指标主要集中于资源、环境状况，没有将人类行为考虑其中；评价指标权重的确定多采用主观确权法，常因选取专家的不同而存在较大的差异，使评价分析结果趋于不稳定[1-5]。PSR模型在综合考虑系统状况的基础上，重点突出人为活动对土地的影响；熵值法则根据系统状况的基础数据计算权重，使评价结果更加贴近实际[6-10]。
1 区域概况与数据来源
1.1 区域概况
汪清县位于吉林省东部，地处东经129°51′～130°56′、北纬43°06′～44°03′之间，北与黑龙江省牡丹江市相邻。汪清县隶属于吉林省延边朝鲜族自治州，地处边境地区，距俄罗斯、朝鲜较近，距离分别为40和18 km。汪清县县域总面积达到8825.81 km2，位于吉林省第二，具有丰富的自然资源和较好的光热条件，是重要的农业发展区，同时汪清县属长白山腹地林区县，也是重要的生态综合功能区域。
1.2 数据来源
数据主要来源于《汪清统计年鉴》(2008～2016年)、《延边朝鲜族自治州统计年鉴》(2008～2016年)、《吉林省统计年鉴》(2008～2016年)、汪清县国民经济和社会发展统计公报以及2008～2016年汪清县土地利用变更调查数据等。
2 研究方法
2.1 评价指标体系的构建
PSR框架是由联合国OECD和UNEP提出的[11-12]，PSR框架针对人为活动对环境造成的压力进行分析；环境改变其性质或自然资源的状态；人类社会对环境发生的变化做出相应反应，以此来达到改善环境状况的目的；它突出了系统压力、状态、响应彼此之间的联系，正是决策和制定措施的全过程[8]。
建立基于PSR模型的土地利用系统健康评价体系(表1)，可以充分体现土地利用与社会发展的关系[6]，为用地管理决策提供参考。
表1 土地利用系统健康评价指标体系及其标准值
2.2 评价模型的建立
2.2.1 标准化处理 对评价指标数据进行标准化处理[7]，处理方式如下：
2.2.2 指标权重的确定 本研究指标权重值的确定采用改进的熵值法，在计算时，充分运用对数和熵的概念，根据约束规则，对不能直接参与运算的负值和极值进行变换[9]，通过计算最终确定汪清县土地利用系统健康评价指标权重值(表2)，采用改进的熵值法计算权重没有加入评价人员的主观信息，同时也消除了极端值对评价结果的综合影响，比传统熵值法更加可靠、有效[9]。
2.2.3 计算综合指数 通过计算土地利用系统健康综合指数，可以充分反映汪清县土地利用系统健康整体状况[10-11]：
在式(3)中，Z表示土地利用系统健康综合指数；vi表示第i子系统权重，vij表示第i子系统第j项指标权重值；n表示第i子系统的指标个数。Z越靠近1，表示健康状况越好[5]。
表2 土地利用系统健康评价指标权重
在参考国内外生态系统健康等级划分的基础上，将土地利用系统健康水平分为5个级别[5](表3)。
表3 土地利用系统健康分级标准
2.3 障碍因素诊断
通过对分类及单项指标的障碍度进行计算，找出影响汪清县土地利用系统健康水平的障碍因素[10、12]，公式如下：
Hi=∑hi
(6)
在式(4)～式(6)中，aij表示第i子系统第j项指标与土地利用系统健康目标值之间的差值；Wj表示第i子系统第j项指标对总目标的影响程度，即第i子系统第j项指标对总目标的权重vi×vij;hi、hj分别表示分类指标和单项指标的障碍度，是障碍诊断的最终结果。
3 结果与分析
根据计算，最终获得汪清县土地利用系统健康水平综合及分类指标评价结果(图1)。
图1 汪清县土地利用系统健康评价结果
3.1 评价结果
总体来看，2008～2016年汪清县土地利用系统健康综合指数呈现稳步增长态势，健康水平逐年好转。综合指数由2008年的0.5105上升到2016年的0.6039，年增长率达2.1228%。根据土地利用健康分级标准(表3)，汪清县健康级别由“临界状态”转变为“亚健康”，评价结果显示：近年来，汪清县在大力发展社会经济的同时，不断重视对土地生态环境保护工作，增强了对工业废气物等废弃污染物的治理力度，加大了对水土流失等自然灾害情况发生的预防工作，使得汪清县的土地利用系统健康状况不断改善。
3.2 分类指标对比
3.2.1 压力指数 总体来看，汪清县2008～2016年压力指数呈现稳定的态势，从2008年的0.6132到2016年的0.6131，说明汪清县土地利用系统压力现状情况稳定，基本保持不变。根据压力指数曲线的变化形状可以将压力指数分为4个阶段：第一阶段是2008～2010年，压力指数处于稳定上升阶段，年均增长率为10.55%；第二阶段是2011～2014年，压力指数处于快速下降阶段，年均递减率为17.11%；第三阶段为2014～2015年的迅速上升阶段，年均增长率为12.36%；第四阶段为2015～2016年，出现了小幅度下降，年均递减率仅为2.35%。
3.2.2 状态指数 总体来看，汪清县2008～2016年状态指数呈现增长的趋势，从2008年的0.6108增长到2016年的0.6728。由图1可知，压力指数在2008～2011年出现了波动，总体上呈下降趋势，年均递减率为5.22%；而后2012～2016年逐年上升，年均增长率为3.37%。
3.2.3 响应指数 总体来看，响应指数在2008～2016年呈现出增长的态势，其余年份均高于2008年，表明2008～2016年间汪清县社会发展水平不断提高，2016年响应指数是2008年的2.04倍。从图1中可以看出，响应指数在2008～2010年间增长速度最快，年均增长率高达34.14%；2011～2015年间增长幅度较小，年均增长率仅为4.14%。
3.3 障碍因素诊断
3.3.1 主要障碍因素 依据障碍度模型，对阻碍汪清县2008～2016年土地利用系统健康水平的障碍因素进行了测算(表4)。2008年汪清县土地利用系统健康水平提升的障碍因子主要体现在系统压力和系统响应2个方面，具体包括农民人均可支配收入、单位耕地农业机械动力、教育投资强度、城市化水平、人口自然增长率等；2016年限制汪清县土地利用系统健康水平提升的障碍因子主要集中在系统状态与系统压力2个方面，具体包括人均耕地面积、固定资产投资年增长率、森林覆盖率、土地垦殖率、人均建设用地等。从2008～2016年间单项指标的变化趋势上看，人均建设用地面积、固定资产投资年增长率、森林覆盖率的上升幅度较大。研究发现随着社会经济的持续发展，汪清县不断提高固定资产投资总额的投入，但这种经济快速增长是以大量消耗土地资源为代价的，建设用地面积持续增长，虽然近年来汪清县开始注重对城市土地内涵的挖潜，但仍存在大量建设占用优质耕地现象，2016年汪清县地均GDP仅为0.82万元/hm2，与发达地区差距较大。
3.3.2 分类指标的障碍度 在单项指标障碍度的前提下，通过计算得到分类指标的障碍度(图2)。从曲线总体情况上看，系统压力、状态和响应均表现为下降态势。从具体数值上来看，2018年，系统压力的障碍度最大，高达78.63%，其次是系统响应，系统状态最小；从2009～2011年，系统状态的障碍度最大，其次是系统压力，最小的是系统响应，其中系统响应在2010年达到最小值，为40.20%，系统状态在2011年达到最大值，为75.33%，系统压力在2011年达到最小值，为46.35%；2012～2013年，系统压力障碍度最大，其次为系统状态，最小的是系统响应；在2014年，系统压力障碍度最大，其次是系统响应，系统状态最小，系统状态障碍度在2014年达到最小值，为34.36%；2015～2016年，系统压力障碍度最大，系统状态位居第二位，系统响应障碍度最小。从年均变化情况上来看，汪清县2008～2016年系统压力、状态和响应的障碍度年均变化率分别为3.52%、0.67%和2.44%，由此可知，影响汪清县土地利用系统健康的主要因素就是系统压力，提高系统健康水平应当以加强系统压力、系统状态为主。
表4 汪清县2008、2016年土地利用系统健康障碍度因素排序
图2 2008～2016年各分类指标障碍度
4 结论
(1)通过对汪清县2008～2016年的土地利用系统进行健康评价，评价结果显示，汪清县综合指数由2008年的0.5105上升至2016年的0.6039，2016年综合指数是2008年的1.18倍；压力指数呈现下降趋势，状态指数和响应指数都呈现上升趋势，其中响应指数的增长率最高，年均增长率达9.35%。
(2)通过对影响汪清县土地利用系统健康水平的主要障碍因素进行了诊断，最终得出：系统压力、状态、响应的障碍度年均变化率分别为3.52%、0.67%和2.44%，由此可知，影响汪清县土地利用系统健康的主要因素就是系统压力，应从系统压力、系统状态角度出发改善系统的健康状况。
(3)汪清县土地利用程度较低、经济贫困的地区，必须以土地利用系统健康的评价结果为依据，坚持可持续发展理念，调整产业结构，全面改良依赖土地及其他资源的经济增长模式；围绕汪清县战略目标，结合县域发展实际，以脱贫攻坚为核心，立足绿水青山、生态发展，按照精准扶贫、精准脱贫的思路，进一步整合资源、创新机制，重点发展绿色生态产业，打造长白山腹地绿色有机食品生产基地；改善区域生态环境状况，加大对污染行为的监管力度，努力协调好经济增长、土地保护和生态环境之间的关系。
