基于ＰＳＲ模型的重庆市土地可持续利用评价及障碍因子诊断

黄祁琦 杨庆媛

摘要：運用PSR模型，从压力、状态、响应3个方面选取21个指标构建重庆市土地可持续利用评价指标体系，对2007—2016年重庆市土地可持续利用水平进行评价和分析;引入协调度指数对土地可持续利用系统协调性进行评估;运用障碍度模型对制约土地可持续利用的主要障碍因子进行诊断。结果表明，2007—2016年重庆市土地可持续利用总体水平呈波动上升态势，综合指数由0.393上升到0.693，经历了较低—中等—较高的发展过程。压力指数总体呈波动上升趋势，增幅为1.59%，状态指数急剧上升后又略微下降最后呈缓慢上升态势，增幅为3.93%，响应指数呈稳步缓慢上升态势，增幅为1.80%。2007—2016年重庆市土地可持续利用系统的协调性一直处于较高水平，且协调度指数和土地可持续利用水平综合指数大致呈“同增同减”态势。系统压力的障碍度经历了上升—下降—上升3个阶段，总体呈上升趋势;系统状态的障碍度呈先升后降态势;系统响应的障碍度总体呈下降趋势。影响重庆市土地可持续利用的主要障碍因子包括人均耕地面积、土地复种指数、投肥水平、地均GDP、森林覆盖率等。为了促进重庆市土地可持续利用水平不断提高，需降低经济增长对土地资源的过度消耗，提高土地利用集约度。同时，加大土地整治和环境治理力度，继续增加生态环境保护投入，从而提高土地质量，改善生态环境质量。

关键词：土地可持续利用;PSR模型;协调度;障碍度模型;重庆市

中图分类号：F301.24         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）24-0254-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.061           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Evaluation of sustainable land use and diagnosis of obstacle factors

in Chongqing based on PSR Model

HUANG Qi-qi，YANG Qing-yuan

（School of Geography Sciences，Southwest University，Chongqing 400700，China）

Abstract： Using the PSR model， 21 indicators were selected from the three aspects of stress， status， and response to build a Chongqing sustainable land use evaluation index system， and the level of sustainable land use in Chongqing was evaluated and analyzed from 2007 to 2016; a coordination index was introduced to evaluate the coordination of sustainable land use system; the obstacle degree model is used to diagnose the main obstacle factors that restrict the sustainable use of land. The results show that the overall level of sustainable land use in Chongqing showed a rising trend from 2007 to 2016， and the comprehensive index rose from 0.393 to 0.693， which experienced a low-medium-high development process. The pressure index generally showed a rising trend， with an increase of 1.59%. After a sharp rise， the state index declined slightly， and finally rose slowly， with an increase of 3.93%. The response index showed a steady and slowly rising trend， with an increase of 1.8%. From 2007 to 2016， the coordination of Chongqing's sustainable land use system has been at a high level， and the coordination index and the comprehensive index of sustainable land use level have generally shown the trend of "simultaneous increasing and decreasing". The obstacle degree of system pressure has gone through three stages of rising-declining-rising， and generally shows an upward trend; the obstacle degree of the system state shows a trend of rising first and then decreases; the obstacle degree of system response generally shows a downward trend. The main obstacle factors affecting the sustainable use of land in Chongqing include per capita arable land area， land multiple cropping index， fertilization level， average land GDP， and forest coverage. In order to promote the continuous improvement of the land use level in Chongqing， it is necessary to reduce the excessive consumption of land resources by economic growth and increase the intensive use of land. At the same time， it should increase land remediation and environmental governance， and continue to increase investment in ecological environmental protection， so as to improve land quality and improve the quality of the ecological environment.

Key words： sustainable land use; PSR model; coordination; obstacle model; Chongqing

2016年1月，习近平总书记在重庆视察时指出，“重庆具有好山好水的自然基础，要推动城乡自然资本加快增值，使重庆成为山清水秀美丽之地”[1]。推动城乡自然资本增值，就是要求重庆充分发挥自身优势，摒弃传统发展模式，坚持绿色发展理念，走可持续发展之路。土地资本作为自然资本的组成部分，其可持续利用程度直接关系到自然资本的存量和区域的可持续发展。自1993年联合国粮农组织颁布的《可持续土地管理评价纲要》提出土地可持续利用及评价的概念、基本原则、评价标准和评价程序等内容以来，土地可持续利用已成为土地科学研究的热点领域之一[2]。目前有关土地可持续利用的研究集中在土地可持续利用的评价上，从空间尺度看，大到省（市）域乃至全国尺度的整体评价[3-8]，小到某一特定自然区域如鄱阳湖生态经济区[9]、新疆天山北坡经济带[10]、东北农牧交错区的局部评价[11];从时间尺度看，多为长期的动态评价;从评价方法看，主要包括生态足迹评价法[12，13]、BP神经网络法[14]、三角模型[8]、灰色关联分析法[6，7]、改进TOPSIS法[11]等;从评价指标的构建看，多从经济、社会、自然3个维度出发，采用静态分析方法分析三者间的协调关系[15]，这种静态分析方法一方面未能体现研究区域的差异性，另一方面忽视了土地利用中存在的因果关系，且其发展变化是一个人地关系联动的过程，因而，评价结果难以有效解释现实问题[9]。

为弥补传统静态分析方法的缺陷，近年来，一些学者开始采用PSR模型对土地可持续利用进行评价[16-18]。PSR模型最早是由经济合作与发展组织（OECD）提出的评价模式，用于揭示资源利用中的人地关系[19]。该模型由于遵循了原因-变化-反应的研究思路，不仅反映研究区域当前的土地利用状态，而且能够评价导致其状态发生改变的原因以及人类对此采取的补救措施所引起的结果[20]，更加适用于区域土地可持续性利用评价。

作为中国五大中心城市之一，重庆市自直辖后经济飞速发展，人类活动加强，土地资源开发力度较大，出现了人地矛盾突出、后备土地资源匮乏、耕地生产力低、土地集约利用程度低等问题，土地资源的可持续利用面临诸多压力[9]。因此，评价重庆市土地可持续利用水平，揭示其障碍因子，对于制定科学合理的土地利用政策，推动重庆市土地资源的持续利用，促进重庆市自然资本增值具有重要意义。鉴于此，本文从重庆市社会经济发展与资源环境的角度出发，运用PSR模型，选择能够反映重庆市土地资源利用压力、状态和响应的21个典型指标构建评价指标体系，对重庆市土地可持续利用水平进行定量评价;引入协调度指数，对土地可持续利用系统协调性进行评估;在此基础上，运用障碍度模型对制约土地可持续利用的主要障碍因子进行诊断，以期为重庆市土地可持续利用管理提供决策依据。

1  研究区概况

重庆市位于四川盆地东南部，境内地形复杂多样，自然条件的立体差异和区域差异都非常明显[21]。复杂的地理条件给予了重庆丰富的自然资源，就土地资源而言，重庆市总面积为82 400 km2，土地利用类型多样，土地资源较为丰富，土地利用格局当中农用地占绝对优势，且农用地主要为林地和耕地，二者占土地总面积的比重达到75.74%[22]。重庆也是西部地区重要的增长极之一，处在“一带一路”和长江经济带的联结点上[23]。截至2017年，重庆市常住人口3 075.16万人，城镇化率64.08%，地区生产总值19 500.27亿元。直辖以来，重庆市经济发展迅速，城市规模不断扩大，使得原有的农用地大量转化为建设用地，加之受历史、人口、开发模式等因素的影响，生态环境相对脆弱，水土流失和土地退化情况也较为严重[24]，影响了重庆市土地资源的可持续利用。

2  数据来源与研究方法

2.1  数据来源

选取2006—2016年的数据来评价重庆市土地利用的可持续性。评价指标中的社会经济和生态环境相关数据主要来源于《重庆市统计年鉴》（2006—2017年）、《重庆市国民经济和社会发展统计公报》（2007—2016年），土地利用相关数据来源于《重庆市国土资源和房屋管理公报》（2007—2016年）和2007—2016年重庆市国土局土地变更调查数据。

2.2  评价指标体系建立

土地可持续利用系统是一个自然-经济-社会-生态复合系统[4]，作为自然土地，土地利用的可持续性是指土地持续提供资源和与生态环境相协调的能力;作为经济土地，土地利用的可持续性是指人类利用土地能够对经济社会发展产生持续促进作用的能力[25]。从系统论的角度来看，影响土地可持续利用的因素包括人、土地资源、环境、社会经济、政策制度、技术、信息等，这些因素之间相互联系、相互制约，共同作用于土地可持续利用系统[26]。

PSR模型是描述系统内压力-状态-响应关系的概念模型[20]，它可以较好地表达系统的因果关系。人地关系是一种相互影响的关系，人类对土地资源的利用是个循环往复的过程，人类活动会对土地造成压力（P），在人类活动的改造下，土地系统会呈现出一定的状态（S），根据土地系统状态的反馈，人类又会做出相应的响应（R），这三者构成土地利用的回路，形成了土地利用的现状[9]。

根据PSR模型的链式因果关系[15]，以土地可持续利用评价为目标层，以压力、状态、响应为准则层，结合土地可持续利用的内涵、影响因素以及重庆市自然生态环境、社会经济状况、土地利用结构特点，考虑数据的可获得性，分别从人口、经济发展、土地利用、资源环境、生态环境等方面筛选出能够反映重庆市土地可持续利用的压力、状态、响应状况等21个评价指标，构建重庆市土地可持續利用评价指标体系，其链式因果图及具体评价指标见图1和表1。

2.3  指标标准化处理

指标体系中各个指标的单位、量纲或数量级不同，不具有可比性，因此需要对原始数据进行标准化处理[27]。为充分利用原始数据中的信息，选用极差法对原始数据进行处理，具体步骤如下。

正趋向性指标：

Yij=■   （1）

负趋向性指标：

Yij=■  （2）

式中，Xij表示第i年第j项指标的原始值、Yij表示标准化后的指标值，maxXij、minXij分别表示第i年第j项指标的最大值和最小值[11]。

2.4  组合权重的计算

2.4.1  层次分析法（AHP）确定主观权重  利用层次分析法按照9分位比例两两做比构造判断矩阵，计算出各指标的主观权重值W1j=（W11，W12，…，W1n），计算方法和过程参照文献[28]。

2.4.2  熵权法确定客观权重  熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定权重，即主要是以各指标对于目标层所包含的信息量的多少来确定其权重[29]。具体计算步骤为：

1）根据公式（1）、公式（2）得出的标准化值，计算第i年第j项评价指标的比重Pij。

Pij=■  （3）

2）计算第j项评价指标的信息熵ej值。

ej=-k■（PijlnPij）  （4）

3）计算第j项评价指标的差异系数。

Cj=1-ej（5）

4）得出第j项评价指标权重。

W2j=Cj/■Cj （i=1，2，…，m）  （6）

2.4.3  组合权重的计算  计算公式如下：

Wj=■  （7）

2.5  土地可持续利用综合评价指数计算

采用加权求和法计算土地可持续利用综合评价指数，计算公式如下：

E=■YijWj  （8）

式中，E为土地可持续性综合评价指数。

在参考已有研究[30-32]对区域土地可持续利用水平等级划分方法的基础上，根据土地可持续利用的强弱程度，将重庆市土地可持续利用水平划分为5个等级，具体见表2。

2.6  土地可持续利用系统协调度计算

土地可持续利用的评价是一个综合过程，除了要对其整体发展水平进行评价外，还要从系统论的角度出发，分析系统的协调性。土地可持续利用系统是一个由社会经济、资源环境等子系统构成的综合动态系统，只有当各个子系统处于相对协调有序的发展状态时，才能更好地推动系统的整体发展，实现土地可持续利用。协调度指数是反映系统协调性的量化指标，在PSR框架下，土地可持续利用系统的协调性体现为压力系统、状态系统以及响应系统间的协调，不同时期3个子系统间的状况会发生相应改变。因此，在计算土地可持续利用水平综合指数的基础上，引入协调度指数的概念，用以度量3个子系统（压力、状态、响应）间的协调性。计算公式如下：

CI=■  （9）

式中，x、y、z分别为压力、状态、响应系统的综合指数，CI为土地可持续利用系统的协调度指数[15]。

2.7  障碍因子诊断

为有效提高土地可持续利用水平，找出制约土地可持续利用的因素，有必要对单项指标和分类指标的障碍作用大小进行评估。障碍因子的诊断引进指标偏离度（Jij）、因子贡献度（Wj）和障碍度（Mij、Nij）3个指标[33]。障碍度模型为：

Jij=1-Xij  （10）

Mij=■×100%   （11）

Nij=∑Mij  （12）

式中，Mij表示第i年第j项指标对该年土地可持续利用的障碍度，Nij表示第i年准则层指标对该年土地可持续利用的障碍度。

3  结果与分析

根据前文指标权重计算方法，计算出各指标的主观权重值、客观权重值和组合权重值（表1），然后根据公式（8）计算出2007—2016年重庆市土地可持续利用综合评价指数，其综合评价结果及分类指标评价结果见图2。

3.1  综合评价结果

对2007—2016年重庆市土地可持续利用综合评价指数变化趋势的分析表明，重庆市土地可持续利用综合评价指数总体呈波动上升态势，土地可持续利用水平逐渐提高。其综合指数由2007年的0.393上升到2016年的0.693，土地可持续利用水平经历了3个发展阶段，由较低转为中等，最后达到较高水平。其中，第一阶段为2007—2011年，这一阶段重庆市土地可持续利用水平增长较为迅速，综合指数由2007年的0.393上升至2011年的0.690，年均增长率5.94%;第二阶段为2011—2014年，这一阶段的土地可持续利用水平表现为下降态势，综合指数由2011年的0.690降至2014年的0.614，年均递减率1.90%;第三阶段为2014—2016年，这一阶段重庆市土地可持续利用水平有所提升，综合指数由2014年的0.614上升至2016年的0.693，年均增长率2.63%。研究发现，2007—2016年重庆市经济持续发展，政府对土地利用的宏观调控力度不断增强，对生态环境保护建设更加重视;与此同时，加强了对“三废”的排放控制力度和处理力度，促进了土地可持续利用整体水平的提高。

3.2  分类指标对比

1）压力指标。2007—2016年重庆市土地可持续利用系统压力指数总体上呈波动上升趋势，从2007年的0.133上升至2016年的0.292，年均增长率1.59%，表明土地可持续利用系统压力现状有所改善，人口增长、经济发展、资源环境等对土地可持续利用系统的制约作用有所减小。根据曲线变化情况可将压力指数的变化分为3个阶段：第一阶段为2007—2011年，压力指数先是小幅下降而后急剧上升，增长率4.04%;第二阶段为2011—2014年，压力指数有所下降，年均递减率1.625%;第三階段为2014—2016年，压力指数缓慢上升，增长率0.73%。

2）状态指标。除2013年的状态指数出现小幅下降以外，其他年份的状态指数均逐渐增大，土地可持续利用系统状态趋好，土地利用结构、强度、功能等不断完善。2016年的状态指数是2007年的3.89倍，年均增长率3.93%。从图2可以看出，2007—2011年重庆市土地可持续利用系统的状态指数上升速度较快，年均增长率5.84%;而2011—2016年状态指数增长幅度较小，年均增长率仅1.68%。

3）响应指标。除2012年的响应指数有所下降以外，其他年份的响应指数均逐年增大，发展水平不断提高，表明政府对土地可持续利用系统的干预力度不断加大。2016年的响应指数是2007年的1.56倍，年均增长率1.80%。从图2可以看出，2007—2011年重庆市土地可持续利用系统响应指数涨幅较小，年均增长率仅1.06%;2012—2016年响应指数涨幅较大，年均增长率3.16%，响应指数的提高有利于缓解人类对土地可持续利用系统的压力，促进土地可持续利用水平的提升。

3.3  系统协调性分析

根据公式（9）计算2007—2016年重庆市土地可持续利用系统的协调度指数，计算结果见图3。

由图3可以看出，2007—2016重庆市土地可持续利用系统的协调度指数和综合指数大致呈“同增同减”态势，二者的相关性较强，更加证实了土地可持续利用系统内部以及系统整体的有序协调发展对于提升系统可持续利用水平的重要性。总体来看，2007—2016年重庆市土地可持续利用系统的协调性一直处于较高水平，2008年开始出现了协调度大于1.650的较优值，2011年更是达到了1.723的最高值，表明压力、状态、系统间的协同作用不断加强，系统整体的协调性不断提升。具体而言，2007—2016年协调度指数的变化可分为3个阶段：第一阶段为2007—2011年，这一阶段的协调度指数呈波动增长趋势，且增长速度较快，由2007年的1.579上升至2011年的1.723，年增长率9.12%;第二阶段为2011—2015年，这一阶段的协调度指数呈缓慢下降趋势，由2011年的1.723下降至2015年的1.683;第三阶段为2015—2016年，协调度指数呈小幅度上升态势。

3.4  障碍因子诊断

3.4.1  指标层障碍因子诊断  根据因子障碍度模型，采用公式（10）至公式（12）对2007—2016年重庆市土地可持续利用各指标的障碍度进行计算，由于指标数量较多，选取前5个障碍度最大的指标作为主要障碍因子（表3）。由表3可知，2007年阻碍重庆市土地可持续利用水平提高的因素主要集中在系统压力、系统响应方面，包括基本农田面积控制指标、人均耕地面积、投肥水平、农田有效灌溉率、耕地年减少率等;而2016年阻碍重庆市土地可持续利用水平提高的因素主要集中在系统状态方面，包括人均耕地面积、土地复种指数、森林覆盖率、地均GDP、农村居民人均可支配收入等。从各指标障碍度的数值变化来看，人均耕地面积、土地复种指数、地均GDP、森林覆盖率、农村居民人均可支配收入等指标障碍度上升幅度较大，到2016年成为阻碍重庆市土地可持续利用水平的前5位障碍因子。2007年的人均耕地面积障碍度仅为11.09%，但在2016年增至29.78%，并成为阻碍2016年重庆市土地可持续利用水平的首要障碍因子。研究发现，重庆自直辖后，随着社会经济发展、工业化和城市化进程加快，固定资产投资增长速度不断提升，国内生产总值持续增长。然而，伴随着经济快速增长的是农用地的减少和建设用地规模的不断扩大，加之重庆市人口增长较快，使得人均耕地面积持续减少。此外，片面追求经济增长的粗放型发展方式使得土地集约利用水平较低，就地均GDP而言，2016年重庆市地均GDP仅为2.13万元/hm2，与许多发达地區相比存在较大的差距。农村居民人均可支配收入障碍度的增大从侧面反映了重庆市农村土地利用还存在诸如宅基地闲置、耕地撂荒等土地资源闲置浪费的问题，亟需政府加强管理，提高农村土地利用率，进而增加农民的土地财产性收入。而土地复种指数、森林覆盖率等有关土地质量状况和资源环境状况的指标障碍度的增大表明重庆市还需加大土地整治和环境治理力度，继续增加生态环境保护投入，从而提高土地质量，改善生态环境质量。

3.4.2  准则层障碍因子诊断  在对2007—2016年重庆市土地可持续利用指标层障碍度计算的基础上，进一步计算准则层因子障碍度，结果见图4。由图4可知，准则层3个指标对重庆市土地可持续利用的障碍度大小及其变化趋势存在较大差别。从整体来看，系统压力的障碍度经历了上升—下降—上升3个阶段，总体呈上升趋势;系统状态的障碍度呈先升后降态势;系统响应的障碍度总体呈下降趋势。从3个指标障碍度的数值比较看，2007—2009年，总体上系统压力障碍度最大，其次是系统状态和系统响应;2009—2012年，总体上系统状态障碍度最大，其次是系统压力和系统响应;2012—2016年，系统压力障碍度最大，其次是系统状态和系统响应。由此可见，要想提高土地可持续利用系统水平，首先需要从系统压力和系统状态入手，提高系统压力和状态水平，同时注重加强系统响应。从3个指标障碍度的年变化率来看，2007—2016年系统压力和系统状态的障碍度分别以年均11.22%和5.36%的速度上升，系统响应的障碍度以年均16.58%的速度下降。显然，从长远来看，系统压力将成为影响重庆市土地可持续利用系统水平提高的首要因素。

4  结论与讨论

根据土地可持续利用的内涵及影响因素，结合重庆市自然生态环境和社会经济状况及土地利用结构特点，按照PSR模型的链式因果关系，从压力-状态-响应3个方面选取人均耕地面积、GDP年增长率、人口自然增长率、农田有效灌溉率等21个指标，构建了重庆土地利用可持续性评价指标体系和综合评价模型，开展了2007—2016年重庆市土地利用可持续性评价，从整体上反映了重庆市土地可持续利用水平和系统协调程度，并进一步对阻碍重庆市土地可持续利用水平提高的障碍因子进行诊断。

1）对2007—2016年重庆市土地可持续利用水平进行评价分析结果表明，2007—2016年重庆市土地可持续利用水平总体呈波动上升态势，综合指数由0.393上升到0.693，经历了较低—中等—较高的发展过程;从分类指标来看，研究期间内，压力指数在波动变化中上升，增幅为1.59%，状态指数急剧上升后又略微下降，最后呈缓慢上升态势，增幅为3.93%，响应指数呈稳步缓慢上升态势，增幅为1.80%。

2）2007—2016年重庆市土地可持续利用系统的协调度指数和综合指数大致呈“同增同减”态势，二者的相关性较强，且2007—2016年重庆市土地可持续利用系统的协调性一直处于较高水平，表明压力、状态、系统间的协同作用不断加强，系统整体的协调性不断提升。

3）从障碍因子诊断结果来看，准则层3个指标障碍度对重庆市土地可持续利用的障碍度大小及其变化趋势存在较大差别。从整体来看，系统压力的障碍度总体呈上升趋势，系统状态的障碍度呈先升后降态势;系统响应的障碍度总体呈下降趋势。从长远来看，提高重庆市土地可持续利用水平，首先应从系统压力、系统状态入手，同时注重加强系统响应。从指标层因子障碍度来看，影响重庆市土地可持续利用水平的障碍因子主要有人均耕地面积、土地复种指数、投肥水平、地均GDP、森林覆盖率、农田有效灌溉率等，因此，在以后的土地利用过程中，应重点关注人均耕地面积不断减少的问题，降低经济增长对土地资源的过度消耗，提高土地利用集约度。同时，加大土地整治和环境治理力度，提高土地质量，改善环境质量，进而提高土地可持续利用水平。

土地可持续利用是一个多因素决策的复杂系统，尽管本文基于PSR模型对土地可持续利用进行评价，克服了传统的静态分析方法忽视土地利用中存在因果关系且其发展变化是一个人地关系联动过程的缺陷，但只对研究区域的时序变化进行了探讨，缺乏空间差异的对比;同时，限于指标数据的可获取性，指标体系的构建不够全面，仍需进一步完善。

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