基于三角模型的三峽庫區土地可持續利用評價

摘要：以三峽庫區重慶市豐都縣為研究對象，從土地利用的經濟效益可行性、社會可接受性、生態安全性角度構建土地可持續利用評價指標體系，以熵值法賦權重，采取加權平均法求得指數分值，并建立三角模型，分析豐都縣2003-2012年的土地利用可持續狀態及發展趨勢。結果表明，2005年以前處于土地利用不可持續狀態，經過5年的發展，2011年達到一般可持續發展水平；10年間豐都縣土地可持續利用發展總體呈上升態勢，整體發展趨勢比較平緩，主要存在2種發展趨勢強可持續性→一般可持續性，造成可持續性趨勢減慢的原因是生態安全性不穩定。研究結果能夠在一定程度上反映出三峽庫區的土地可持續利用的狀態和趨勢，為庫區土地合理利用提供參考。

關鍵詞：土地可持續利用；熵值法；三角模型；三峽庫區

中圖分類號：F301.24 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）05-1260-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.057

Abstract： Using Fengdu County in the Three Gorges area as object， the system with evaluation index of sustainable utilization of land resources was constructed based on the economic feasibility， social acceptability and ecological security. Weight determined by entropy and the index of average obtained through weighted arithmetic means was used. A triangle model analyzing the situation and trend of land utilization in Fengdu County from 2003-2012 was established. The results showed that the land utilization was unsustainable before 2005. But 5 years later， the situation was changed. The land utilization came up to the standard of general sustainable development in 2011. During the 10 years， the situation of land utilization according with sustainable development requirement in Fengdu County was on the rise. The trend of general development was smooth. There were two different trends including strong sustainability and general sustainability owing to the instability of the ecological environment security in this area. The status and trends of sustainable land utilization in the Three Gorges Reservoir Area were replected to a certain extent. It will provide a reference for rational utilization of land.

Key words：land sustainable utilization； method of entropy； triangle model； Three gorges reservoir area

自20世紀90年代可持續發展的思想延伸到土地利用方面以來[1]，各國逐漸開展了對土地可持續利用的研究[2]，土地的可持續發展研究逐漸成為該領域的熱點[3]。我國對土地可持續利用的研究起步比較晚，主要集中在評價[4-6]和綜合研究[7-9]等方面，并提出了一系列的研究方法。李新舉等[10]利用相關分析法、模糊數學法對泰安市土地可持續利用進行評價，張雷等[11]從農業土地的生產、生態、經濟和社會四個方面構建指標，運用層次分析法對鄭州市的土地資源可持續利用狀況進行了評價，楊慶媛等[12]引入生態足跡模型，從生物量供需平衡等方面分析了重慶市土地可持續利用問題。現有的評價方法雖各有特色，但是還沒有形成一套成熟的評價指標和方法，因此，在具體區域的評價指標和方法的選擇上仍需要進一步探索[13]。

三峽庫區是長江中下游的生態安全屏障區和中國特大峽谷型水庫[14]，大約85%的庫區面積分布在重慶市范圍內。庫區山高坡陡，地質構造復雜，是我國水土流失最為嚴重的地區之一，其特殊的地理位置及水庫建設導致自然環境更加脆弱，地質災害頻發，污染嚴重[15]，百萬移民安置又給經濟、社會發展帶來了巨大的壓力，人地矛盾更加尖銳，因此，合理利用庫區土地，促進三峽庫區土地可持續發展關系到整個長江流域的和諧發展。本研究通過建立指標體系，采用熵值法賦權，構建三角模型定量評估豐都縣土地資源可持續利用的狀況及發展趨勢，為三峽庫區縣域土地利用提供參考，以期促進庫區土地的合理開發和利用。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

豐都縣位于三峽庫區腹地和重慶市中心地帶，長江橫穿縣境47 km，是三峽庫區重要的綠色生態屏障。縣境呈西北-東南走向分布，整個地勢西北低東南高，呈“四山夾三槽”地貌格局，以山地為主，面積2 900.86 km2。全縣屬中亞熱帶季風氣候，降水充沛、熱量豐富、四季分明。

豐都縣是三峽庫區重點淹沒縣之一，2001年三峽水庫共淹沒豐都縣陸地面積30.47 km2，耕地面積894.83 hm2，房屋面積229.36 hm2，移民安置和建設新城占用了大量土地，加劇了豐都縣的人地矛盾。經歷了三峽移民和后三峽時期，10多年來豐都縣社會經濟發展迅速，根據豐都縣統計年鑒，2012年總人口 84.29萬，城鎮化率達到37.91%，地方生產總值 111.07億元，占重慶市的9.60%。隨著渝利鐵路、涪豐石高速公路建成貫通，渝安高速、豐石高速等加快建設，豐都還將成為三峽庫區腹心的綜合交通節點，融入主城“一小時”經濟圈。

1.2 研究方法及數據來源

1.2.1 三角模型介紹 三角模型是國內外較流行的一種評價模型，最早是由美國農業部（USDA）用來分析土壤類型的方法[16]，后在工程學、環境科學以及區域經濟學、土地評價等學科中得到廣泛應用[17，18]。三角模型以直觀性、簡明性著稱，能夠反映相互關聯的三個方面的綜合狀況及趨勢。本研究利用三角模型，從經濟可行性（EI）、社會可接受性（SI）及非生態安全性（NESI）三方面指標來測度豐都縣土地可持續利用水平及發展趨勢。采用熵值法求得指標權重，得到各指數分值，利用Grapher9.0軟件生成三角模型圖（圖1）。圖1為正三角形，EI位于最高頂點，NESI位于右下頂點，SI位于左下頂點，相應的，X、Y、Z軸分別代表SI、EI和NESI，每個坐標軸分別沿逆時針方向從0到1，且每個軸分別平均分為5個范圍，0～0.2：“非常低”，0.2～0.4：“較低”，0.4～0.6：“一般”，0.6～0.8：“較高”，0.8～1.0：“非常高”。三角圖內分為5個區域：A、B、C、D、E表示相對可持續性狀況（表1），同時根據3個指數的相對比例變化，確定T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7 7種相對可持續性趨勢[19]（表2）。

1.2.2 數據來源 數據主要來源于2004-2013年豐都縣土地變更數據庫、《豐都縣統計年鑒》及《重慶市各區縣單位GDP能耗等指標公報》、《重慶市水土保持公告》等。

2 豐都縣土地可持續利用評價

2.1 評價指標體系的建立

建立科學合理的土地持續利用評價指標體系是土地可持續利用評價的基礎，也是評價結果是否實用的關鍵[21]。豐都縣處于三峽庫區腹心地帶，要同時考慮土地利用效率、土地的集約化及生態保護等問題。本研究參照聯合國糧農組織（FAO）的《可持續土地利用評價綱要》提出的目標，在廣泛收集相關資料的基礎上，建立了代表經濟可行性、社會可接受性和生態安全性的27個評價指標（表3）。

2.2 原始指標無量綱化

由于各指標量綱、性質不同，且極性不一，相互間沒有可比性，必須先進行標準化處理，使各指標值在[0，1]之間。本研究采用極差法進行標準化處理。

式中，i為年份，即從2003年到2012年，I=1，2，3，…，12； j為指標數，j=1，2，3，…，27；Xij為指標的原始數據；Xmax為某指標原始數據的最大值； Xmin為某指標原始數據的最小值。

2.3 指標權重確定

由于各指標對土地可持續利用的重要性不同，因此要對各指標賦上合理的權重。本研究采取熵值法確定權重（表3）。熵值法是一種客觀賦權方法，根據各指標所含信息的有序程度來確定權重[22]。它通過計算指標的信息熵，根據指標的相對變化程度對系統整體的影響來決定指標權重，相對變化程度大的指標具有較大的權重。該方法能夠消除人為因素的干擾，使評價結果更加客觀科學。假設有m個評價樣本，n個評價指標，可建立數據的比重矩陣Y={yij}m×n。

式中，ej為指標的信息熵，dj為信息效用值，Wj為指標的權重。

2.4 綜合指數計算

得到各指標的權重之后，采用加權平均法計算各指數的數值。

式中，X為指標的標準值，Wj為權重。

根據上式可得到豐都縣2003-2012年的經濟可行性指數（EI）、社會可接受性指數（SI）和生態安全性指數（ESI）的分值（表4），根據三角模型的性質，選取EI、SI及NESI作為評價指數，構建三角圖，其中：NESI=1-ESI。

3 評價結果與分析

3.1 豐都縣土地可持續利用評價結果

從表4可以得出以下結論：①經濟可行性指數有了很大的提高，由2003年的0.099增長到2012年的0.710。豐都縣擁有非常豐富的旅游資源，但是由于以前交通落后，自然環境惡劣，使得優勢沒有發揮出來，嚴重制約著經濟的發展。2000年以來，豐都縣開始全力投入交通建設，2012年全縣通村通暢率提高到了60%，涪豐石高速公路、渝利鐵路相繼貫通。隨著交通“瓶頸”被打破，經濟也得以迅速發展。名山景區升級改造，瀾天湖景區開發大規模推進，2012年豐都旅游綜合收入達到18.5億元，同比增長53.4%，商貿旅游的日趨活躍帶動了整個經濟的快速發展。但是10年間第三產業比重變化不大，甚至稍有下降，說明豐都縣產業結構不盡合理，需要進一步優化產業結構。②社會可接受性指數穩定上升，主要是隨著經濟的發展，人民生活水平大幅度提高。豐都縣特色農業、旅游業的蓬勃發展，整體上提高了人民的生活收入，帶動了就業率；公路通村通暢率的提高，扶貧開發力度的加大，基礎設施的建設，提高了農民的生活質量。從指標上來看，城鎮化率、社會需求滿足度、道路通達度、城鎮、農村居住面積等都大幅度的增長，從而表現出社會可接受性的提高。③土地利用的生態效應是三峽庫區土地利用合理與否最重要的指標之一。10年間，豐都縣生態安全性指數有升有降，總體呈上升趨勢。經過調查，森林覆蓋率、人均公共綠化率等有了很大的提高，2012年豐都縣新增長江兩岸綠化4 000 hm2、公益林1 000 hm2，這些舉措對生態脆弱區生態修復有積極的影響。豐都縣萬元GDP指數不斷下降，說明豐都縣能源利用效率在增加，資源節約、環境友好型產業不斷發展。10年間，豐都縣水土流失指數從61.00%降低到53.00%，2012年水土流失治理指數為62.96%，水土流失治理頗見成效。但是與重慶市水土流失指數48.54%、三峽庫區48.64%相比，仍然屬于水土流失比較嚴重的區域，需要進一步加大水土流失綜合治理力度。另外，單位種植面積化肥投入持續增加，這是由于農民為了追求糧食產量而加大化肥的施用量。農藥和化肥的施用都會惡化農田生態環境，一定程度上加重了三峽庫區面源污染。

3.2 評價結果狀態與趨勢分析

在軟件Grapher9.0導入表4所示的數據，得到豐都縣2003-2012年土地可持續利用狀態與趨勢圖（圖2）。

3.2.1 土地可持續利用狀態分析 結合圖2、表1及表4可知，豐都縣的土地利用可持續性經過了幾個階段：2003-2005年處于E區，基本處于不可持續狀態。EI、SI數值為0～–0.2，而NESI指數大于0.8，雖然各項指數有上升的趨勢，但經濟可行性、社會可接受性、生態安全性的水平均處于不可持續水平；2006-2010年處于D區，即弱可持續狀態。這4年間，EI、SI指數仍持增長態勢，但是NESI指數有升有降，2006-2008年間NESI指數都較高，分析指標原始數值發現，2006-2008年豐都縣水土流失指數從53.00%增加到66.00%，而環境和污染治理投資占GDP的比值卻從0.038下降到0.021，這說明豐都縣的經濟發展有一部分是以生態環境的安全為代價的，重視經濟、忽略環境是NESI指數增加的重要原因，這導致豐都縣土地利用水平處于弱可持續狀態；2011-2012年處于C區，即一般可持續階段。EI、SI指數均處于較高水平，經濟社會迅速發展，而NESI指數也有所下降。主要是由于豐都縣在經濟發展的同時，加大了環境污染治理的投入，大力發展資源節約、環境友好型產業。各方面的提高使得豐都縣土地利用進入一般可持續狀態。

3.2.2 土地可持續利用趨勢分析 整體來看，2003-2012年豐都縣土地可持續利用水平從不可持續狀態發展到一般可持續狀態。具體來看，10年間，豐都縣土地利用可持續發展雖然有波動，但是總體比較平穩。2003-2007年呈現T2的趨勢，即強可持續性發展，EI、SI增大，NESI減少；2007年之后為T1，即一般可持續態勢，EI、SI、NESI的發展趨勢為增大、增大、減小。與上一階段相比，可持續發展的趨勢有所減慢，主要是因為豐都縣過于重視經濟的發展，而忽視了生態環境的保護，2008年豐都縣水土流失指數比之以前有所增加，環境污染治理投資占GDP的比重卻有所下降，使得生態環境非生態安全性指數增大，土地利用方式存在危險因素。2010-2012年土地利用可持續發展速度又有所上升，豐都縣在經濟社會發展的同時，加大了環境保護力度，土地利用朝著可持續的趨勢發展。

4 結論

本研究通過選取經濟可行性指數（EI）、社會可接受度指數（SI）及非生態安全性指數（NESI）三方面的指標構建了三角模型，對豐都縣土地可持續利用水平狀態及趨勢進行分析。結果表明三角模型在土地可持續利用評價方面具有能夠直觀、清晰的反映土地可持續利用的狀態及趨勢。

通過模型分析表明，2003-2012年間，豐都縣土地可持續利用水平有了很大的提高，由不可持續水平進入了一般可持續水平。10年間豐都縣土地可持續利用發展總體趨勢是增加，但是由于生態安全性不穩定，期間發展趨勢有所減緩。針對分析的結果，在土地利用方面提出以下建議：①調整產業結構。第三產業的比重可反映產業結構是否合理，豐都縣第三產業比重在10年間無明顯增長，因此應該以旅游業為依托，發展新型工業、效益農業，促進商旅聯動，大力發展現代服務業。②豐都作為三峽庫區的重要區縣，在生態環境保護方面尤其重要，而豐都縣在環境保護、污染治理方面依然面臨著較大的壓力。因此要加大環境污染治理投資，加強生態脆弱區的生態建設和修復，在水土流失治理、發展生態農業等方面增加投入。

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