基于PSR的北京市耕地利用系統健康評價

2015-04-07 14:04:21王鵬飛等

湖北農業科學 2015年3期

王鵬飛等

摘要：通過“壓力-狀態-響應”（PSR）框架模型構建了包括15個指標的北京市耕地利用系統健康評價的指標體系，由層次分析法（AHP）對各指標進行權重的確定。結果表明，北京市耕地利用系統的健康綜合指數介于0.373 8～0.797 2，其中2005年處于不健康狀態，其健康狀況處于臨界健康和健康水平之間。

關鍵詞：土地；耕地利用系統；PSR模型；健康評價；北京市

中圖分類號：F301.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）03-0582-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.018

Health Evaluation of Cultivated Land in Beijing Based on PSR Framework

WANG Peng-fei， CHENG Lin-lin， JIANG Shu， REN Jun-tao， MA Lu

（Institute of Land Reclamation and Ecological Restoration， China University of Mining & Technology（Beijing）， Beijing 100083， China）

Abstract： The health assessment of cultivated land use system in Beijing was studied from 2000 to 2012. A health evaluation index system of land use system in Beijing including 15 indicators was constructed through the "pressure - state - response" （PSR） framework model. The weighing values of the indexes were determined by the analytic hierarchy process （AHP）. The results showed that the comprehensive indices of health evaluation of cultivated land use system in Beijing were between 0.373 8 and 0.797 2. The health state of cultivated land use system in Beijing was between critical health and health level. The health state in 2005 was unhealthy.

Key words： land； cultivated land use system； PSR； health evaluation； Beijing

土地是人類賴以生存的基礎，人多地少是中國的基本國情，近幾十年來，隨著中國經濟的快速發展，土地利用規模不斷擴大，土地利用強度不斷提高，環境污染的逐步嚴重化，耕地的數量和質量不斷受到威脅，耕地資源的保護越來越引起人們的重視。最早于20世紀40年代提出“土地健康”的是Aldo Leopold，他認為“健康的土地是雖被人類利用但其功能沒被破壞的土地”[1]。中國學者也逐漸開始了土地利用健康狀況方面的研究，但還不夠深入[2，3]。人地矛盾日益突出，如何使有限的耕地資源得到合理科學的利用，對耕地利用的健康狀況的評價研究，逐步成為耕地資源研究的熱點。這對了解中國耕地利用的合理性和科學性，對應地制定耕地保護和利用的政策，實現耕地利用的可持續發展具有十分重大的指導意義。

1 研究模型簡介

耕地利用系統是一個社會、經濟、自然復合的生態系統。在這個復合系統中，各子系統中的要素相互作用、影響，其相互作用和相互影響的結果最終體現于耕地利用的健康狀況。土地利用系統健康評價是以人類社會的可持續發展為目標出發，把整個土地利用系統作為評價對象，包括土地自然生態系統和社會經濟系統，并不是針對某一種特定的土地利用方式，對系統的結構、功能和效益各個方面進行評價，研究系統是否達到了生態、社會、經濟的協調統一，并對其當前土地利用系統的健康狀態進行客觀評價[4]。

土地的評價始于20世紀30年代，目前學者們對土地利用系統健康評價的方法有很多，本研究對耕地利用系統健康評價采用國際上比較有代表性的和比較成熟的“壓力—狀態—響應（Pressure—State—Response，簡稱PSR）評價體系”[5，6]。它是由世界銀行、聯合國糧農組織、聯合國發展署、聯合國環境署共同提出的用于研究環境問題的評價框架，體現了人類活動與生態環境之間的相互作用關系[7]，被廣泛應用在區域生態環境評價及可持續發展評價等方面的研究[8]。PSR模型[9]是通過壓力、狀態、響應三類指標的相互作用關系以及信息反饋，構建一套以三者因果關系為主的指標體系，即由于人類活動的干擾，對土地和環境產生了一定的壓力，再由于這些壓力，土地和環境改變了原有的屬性和狀態，導致土地利用不合理和環境問題的出現，人類經過分析又通過行政、經濟、法律等一系列措施，對這些變化和問題作出積極反應，旨在保護、改善和恢復土地利用和環境中的不合理問題。

2 研究區與數據來源

2.1 研究區概況

北京是中國的首都，是全國的政治中心、經濟中心和文化中心，也是一座舉世聞名的歷史名都和現代化國際性大都市。北京位于華北平原的西北部，中心地理坐標為116°25′29′′E、39°54′20′′N，地處蒙古高原與華北平原交接帶，地形西北高，東南低，東北部、北部、西部三面環山，內有永定河流過。全市18個區縣總面積為16 410.54 km2，市區面積12 187 km2，建成區面積1 386 km2，其中山地約占61%，平原約占39%。

2.2 數據來源

本研究所涉及數據主要來源于2000-2012年北京市統計年鑒、中華人民共和國國家統計局、北京市土地利用總體規劃、國土資源公報、土地變更調查報告、北京市國土資源部網站、北京市生態環境相關的調查數據及報告等。

3 評價指標的選取及權重確定

3.1 評價指標的選取

由于土地利用系統是一個相互作用的復合系統，土地利用系統健康評價的指標篩選必須要符合3點要求[10]：①指標體系能完整準確地反映土地利用系統健康狀況，能夠提供現狀的代表性圖案；②對土地利用系統結構、功能、效益的自然生態、社會、經濟狀況和人類脅迫進行監測，尋求自然、人為壓力與土地利用系統健康變化之間的聯系，并探求土地利用系統健康變化的原因；③定期地為政府決策、科研及公眾要求等提供土地利用系統健康現狀、變化及趨勢的統計總結和解釋報告。

結合上述要求以及北京市區域社會經濟特點和北京市耕地利用的特點，在此前大多數學者研究的基礎上，結合相關理論，擬定北京市耕地利用健康評價指標體系包括了耕地利用系統壓力、耕地利用系統狀態、耕地利用系統響應三個方面的15個典型指標（表1），其中反映耕地利用系統壓力的指標包括人均耕地面積（P1）、人口自然增長率（P2）、人口密度（P3）、人均水資源量（P4）、農用化肥折純量（P5）、GDP年增長率（P6）；反映耕地利用系統狀態的指標有人均糧食產量（S1）、耕地年減少率（S2）、受災面積（S3）、灌溉保證率（S4）、土地墾殖率（S5）、人均GDP（S6）；反映耕地利用系統響應的指標有水土流失治理情況（R1）、農業收入所占比重（R2）、農業從業人員數量（R3）。

3.2 指標權重的確定

針對北京市耕地利用系統健康評價中的各指標的實際情況，本研究采用層次分析法，確定了各指標的權重（表2）。

4 評價指標值及綜合指數的確定

4.1 評價指標值及標準化處理

根據北京市2000-2012年統計年鑒，中華人民共和國國家統計局等相關資料，得到了北京市耕地利用系統健康評價指標的值（表3）。

采用Min-max標準化方法即極值標準化法對各指標值進行標準化處理（表4），具體計算公式如下，

正向指標：

Iij=（Xij-maxXij）/（maxXij-minXij）（1）

負向指標：

Iij=（maxXij-Xij）/（maxXij-minXij）（2）

其中，正向指標是指對耕地利用系統健康有積極影響的指標，負向指標則指對耕地利用系統健康有消極影響的指標。式1和式2中，Iij是標準化處理后的指標值，Xij是指標現值，maxXij是某類指標的最大值，minXij是對應的某類指標的最小值。其中，北京市耕地利用系統正向指標有，P1為人均耕地面積、P4為人均水資源量、P6為GDP年增長率、S1為人均糧食產量、S4為灌溉保證率、S5為土地墾殖率、S6為人均GDP、R1為水土流失治理情況、R2為農業收入所占比重、R3為農業從業人員投入；其負向指標有，P2為人口自然增長率、P3為人口密度、P5為農用化肥折純量、S2為耕地年減少率、S3為受災面積。

4.2 北京市耕地利用系統健康綜合指數

北京市耕地利用系統健康綜合指數的計算采用公式[11]如下：

S=∑■■IiWi （3）

式中，S代表北京市耕地利用系統健康綜合指數，Ii代表指標標準化值，Wi代表相應的指標權重。經計算，最終得到了北京市耕地利用系統健康綜合指數（表5）。

4.3 北京市耕地利用系統健康評價及分析

4.3.1 評價標準根據北京市耕地利用的特點，通過綜合研究國內有關專家學者對評價標準已有研究的基礎上[12-16]，借鑒有關研究成果，將北京市耕地利用系統評價標準劃分為4個健康級別，具體見表6。

4.3.2 評價分析結合表5和表6，研究結果表明，2000-2012年北京市耕地利用系統健康級別發生了較大的變化（圖1），其綜合指數在0.411 0～0.797 2變動，其健康級別介于不健康、臨界健康和健康之間。

其中，2001-2005年北京市耕地利用健康級別嚴重下降，由健康逐步變為不健康，這期間北京市耕地的利用更多地注重了經濟的快速發展，工業化和城鎮化推進速度逐步加快，忽視了耕地的高效和集約利用，導致耕地面積逐年下降，再加上耕地利用中的不科學、不合理行為，直接對耕地利用系統的健康造成了污染，威脅了其生態健康。此后，由于政府加大了對耕地利用的管理力度，如出臺了相應的耕地保護政策和相關法律法規，加強了生態環保的宣傳等，另外，人們的環保意識和耕地保護意識的提高，使得北京市耕地利用系統壓力逐步得到緩解，健康狀態逐步得到了改善。

5 小結與討論

中國人均耕地面積較少，不及世界平均水平的一半，耕地利用系統的健康程度應備受關注。本研究采用“壓力—狀態—響應”（PSR）框架模型，對北京市2000-2012年耕地利用系統健康進行了評價研究，發現北京市耕地利用系統的健康狀況波動較大，在2005年落差最大，耕地利用系統綜合指數由2000年的0.797 2下降到了0.373 8，耕地健康級別從健康變為不健康，這主要是因為耕地面積的急劇減少，灌溉保證率的下降，以及北京市人口的增長所帶來的壓力。通過研究，人們應進一步加大對耕地的保護力度，針對北京市耕地利用的現狀，因地制宜地制定出更加科學合理的管理措施和利用政策法規，平衡北京市耕地利用系統生態、經濟、社會的協調發展，實現北京市耕地利用系統健康的最優狀態。

本研究在對北京市耕地利用系統健康評價的研究中取得了一些實質性成果，得到了2000-2012年的健康狀態以及各個指標的波動情況，為進一步的深入研究提供了一定的技術和理論支持。但由于所收集資料和研究水平的限制，本研究建立的耕地利用系統健康評價指標體系還不夠完善，健康評價的標準也有待校正，因此如何更加系統完善地構建評價指標體系，更加科學合理地建立健康評價標準，從而更精確地評價區域的耕地利用系統健康水平將是下一步研究的重點和難點。

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