基于熵值法的縣域耕地利用效益定量評價

谷秀蘭　黃朝明　欒喬林　韋仕川

摘要：耕地利用效益需從綜合和整體的角度進行定量評價。以海南省屯昌縣為研究區域，構建包含1個目標層、3個子目標層、21個指標層的耕地利用效益評價指標體系，從經濟、社會、生態方面對1994—2011年該區域的耕地利用效益進行評價。采用熵值法確定指標權重，并對指標進行標準化處理，在此基礎上利用數量分析模型對研究區域耕地利用的經濟效益、社會效益、生態效益、綜合效益進行評價，并利用協同理論分析耕地利用系統的協調程度。評價結果表明，1994—2011年研究區域的耕地利用綜合效益整體呈波動上升趨勢；系統協調度在2005年之前呈不協調狀態，之后則呈協調狀態，且協調度逐年上升。為實現耕地的可持續利用，需要提高農業生產力、調整人口結構、推動農業現代化等，從而使耕地利用綜合效益、耕地利用系統的協調度得以提高。

關鍵詞：耕地利用效益；指標體系；熵值法；定量評價；海南省屯昌縣

中圖分類號： F301.2 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0533-05

耕地資源作為重要的基礎性生產資料，對人類社會具有多方面的利用價值，是農業生產中不可替代的勞動對象、生產要素、空間場所[1]，耕地資源的合理開發利用對于社會可持續發展具有積極意義。近年來，隨著我國城市化進程的加速，以及農業生態環境問題的出現，耕地資源的利用與保護面臨著嚴峻考驗。對有限且不斷減少的耕地實行內涵挖潛，提高耕地利用效益，對于人口眾多、資源相對短缺的中國具有重要意義[2]。近年來，為科學評價區域耕地的利用狀況，學者分別從空間尺度[3-5]、研究方法[6-10]、研究角度[11-15]等方面進行了分析，積累了較為豐富的耕地利用效益評價經驗，并將定性與定量方法相結合，完整體現了耕地利用的綜合效益。

海南省作為我國耕地資源最少的海島省份，在國際旅游島建設中面臨著耕地保護的巨大壓力，對省內市、縣耕地資源利用狀況的定量化評價也較為缺乏。以海南省屯昌縣作為研究區域，分析影響耕地利用效益的因素，并結合區域耕地利用特點，構建耕地利用效益定量評價指標體系。以指標-子目標層-目標層的角度，從經濟、社會、生態方面對1994—2011年研究區域的耕地利用狀況進行分析，并基于區域耕地利用綜合效益、系統協調度值分析研究時段內區域的耕地利用協調程度，以期為海南省內市、縣耕地利用效益的提高，以及耕地資源的可持續開發利用提供依據。

1 研究區域概況

屯昌縣位于海南省中部偏北，地處南渡江南岸、五指山北麓，19°08′～19°37′ N、109°45′～110°15′ E，屬于熱帶季風氣候區。屯昌縣東北與定安縣交界、東南與瓊海市接壤、西北與澄邁縣毗鄰、西南與瓊中縣接連，是海南省中部內陸縣，全縣轄8個鎮、119個村（居）委會，平均人口密度為256人/km2。屯昌縣土地總面積為1 231.50 km2，2011年耕地資源為125.05 km2，年均氣溫23 ℃。屯昌縣地形地貌為丘陵半山區，丘陵、臺地約占土地面積的80%，素有“七丘二坡一分田”之稱。屯昌縣總戶籍人口為307 080人，其中農業戶籍人口為 200 983人，糧食總產量為8.53萬t，是海南省重要的農業縣。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

研究所用數據來源于《屯昌統計年鑒》（1994—2012年）[16]，以及屯昌縣農業局的統計數據。

2.2 評價指標體系的建立

耕地在土地利用結構中具有特殊地位，不僅為人類提供生產和生活資料，產生經濟效益，還具有調節氣候、凈化環境、維持生物多樣性等生態效益，以及保障糧食安全、維護社會穩定等社會效益[10]。為對耕地利用綜合效益進行全面、科學、客觀的評價，必須基于不同指標對利用效益進行量化。耕地資源的利用具有明顯區域性，因此指標的選擇需綜合考慮區域社會經濟發展狀況、耕地利用條件、生態環境背景等因素，構建科學的評價指標體系是進行耕地利用效益量化的基礎。

結合屯昌縣耕地利用的實際情況，基于需要評價耕地利用的經濟效益、社會效益、生態效益3方面的量化值，構建包含1個目標層、3個子目標層、21個指標層的耕地利用效益評價指標體系（表1），并根據指標值與耕地利用效益間的效用關系將指標分為正向指標、負向指標，指標值與利用效益正相關為正向指標，負相關則為負向指標。

2.3 指標權重的確定

評價指標體系涉及多個具有不同指征意義的指標，具有明顯區域性，確定不同指標的區域權重需考慮其在區域耕地利用中的差異性。確定權重的方法有特爾斐法、貢獻率法、熵值法[17-18]等，本研究采用熵值法確定指標權重。熵是物理學概念，根據熵值大小可判斷系統有序或無序的狀態。把耕地作為1個系統，評價指標值的大小即熵值影響系統利用的有序程度，熵值小則有序度高、對系統的影響大、重要性高，反之亦然。基于熵值理論，可利用不同指標的熵值確定其權重。指標比重pij的計算公式為：

式中，pij為第i年第j個指標占該指標總值的比重，Aij為第i年第j個指標的實際值，Enj為第j個指標的熵值，wj為第j個指標的權重。其中，i=1，2，…，18；j=1，2，…，21。權重分配結果見表1。

2.4 耕地利用效益的計算

2.4.1 指標標準化 由于21個指標具有不同的指標特征，其統計量綱、數量級等具有較大差異，無法進行指標間的直接對比，因此需按照一定標準對不同指標值進行標準化處理，使指標之間具有可比性。不同指標對耕地利用效益分別具有正向效用和負向效用，因此采用不同的標準化公式。正向指標的標準化公

2.5 耕地利用效益協調度

耕地利用效益評價體系中的子目標層，是分別從經濟、社會、生態角度對耕地利用效益進行的量化評價。目標層則是基于子目標層的線性加權，雖可從整體上反映耕地利用效益的狀況，但因為子目標層評價結果是基于各層下指標分別量化統計的，無法完整、客觀地反映3個子目標層間相互關系對耕地利用效益的影響。耕地利用效益系統協調度可以判斷經濟、社會、生態3個子目標層的均衡狀態，及其所反映出的耕地利用系統協調程度。耕地利用效益的協調度是指綜合效益系統的各分系統在區域耕地利用過程中彼此和諧一致的程度[5]，協調度高的系統應與社會經濟發展同步，并能保持耕地利用綜合效益持續提高。endprint

效益、生態效益的前提，并是影響耕地利用綜合效益的基礎型因子。由1994—2011年耕地利用經濟效益的變化趨勢（圖1）可知，研究區域耕地利用經濟效益可分為1994—2002年、2003—2011年2個階段。第1個階段的耕地利用經濟效益變動起伏較大，分別于1996年、2002年形成2個明顯峰值，該年份的財政投資效益指標（E5）分別為99.82、204.85，而此階段內其他年份的該指標值均低于95.00，最低值僅為49.47，差異較大，從而形成波峰。第2個階段的指標值變化幅度較小，呈逐年上升的趨勢，此階段的各項指標值并無較大變動，個別指標的小幅變動也因指標間的共同變化而消減，使

經濟效益子目標層評價結果呈平穩上升的趨勢。

3.2 社會效益評價結果分析

1991—2011年研究區域耕地利用社會效益呈上升趨勢，根據上升幅度可劃分為1991—2003年、2004—2011年2個階段（圖2）。第1階段耕地利用社會效益雖每年呈上升趨勢，但變化幅度相對較小，且整體處于較低水平，評價值除2001年外均低于0.050。第2階段耕地利用社會效益的上升幅度較大，評價值由2003年的0.050上升至2011年的0.280，相差近5倍。

從社會效益子目標層對應的指標值來看，人均農業總產值指標、農民人均純收入指標是各指標中2個階段變化幅度最大的。第1階段人均農業總產值指標、農民人均純收入指標的最大值分別為3 505.38元/人、2 717元，而此指標在第2階段的最小值分別為3 981.11元/人、3 163元，最大值則分別達到8 610.13元/人、9 422元。1991—2011年，研究區域人均耕地、人均糧食產量、需求滿足程度等指標雖有變動，但總體變化幅度不大，如人均耕地僅從0.05 hm2/人下降至0.04 hm2/人，加權后對整個社會效益評價值影響不大；因此，整個時間段內耕地利用社會效益呈逐年上升的趨勢。

3.3 生態效益評價結果分析

研究時段內區域的生態效益評價值沒有明顯的上升或下降趨勢，各年間起伏明顯，階段性不突出，但仍可劃分為1994—2006年、2007—2011年2個階段（圖3）。第1階段起伏相對明顯，年度間最大變化幅度為3.62，有明顯的波峰和波谷，其中2000年、2005年出現2個明顯的波谷，評價值僅為0.089、0.059。第2階段起伏相對較小，年度間最大變化幅度僅為1.40，且呈略微上升的趨勢。

保收指數、復種指數、森林覆蓋率、有效灌溉面積占比等正向效用指標的變化趨勢基本一致，但最大值出現的年份各不相同；耕地用肥量、萬元產值能耗、單位耕地農藥施用量、災害指數等負向效用指標也有變化，其中耕地用肥量指標值增加較為明顯，而萬元產值能耗指標則呈下降趨勢。

研究區域作為重要的農業縣，需在保收指數、有效灌溉面積比、化肥施用量等方面加以改善，從而實現生態農業、綠色農業，為耕地可持續利用和耕地生態奠定良好基礎。

3.4 綜合效益評價結果分析

1994—2011年研究區域耕地利用綜合效益總體呈波動上升趨勢，具體可分為1994—2001年、2002—2006年、2007—2011年3個階段（圖4）。第1階段呈緩慢上升趨勢，評價值由1994年的0.274上升至2001年的0.359，期間內升降幅度較小。第2階段呈波動下降趨勢，評價值由2002年的0.529下降至2006年的0.482，最小值一度達到0.296，下降幅度較大。第3階段呈穩定上升趨勢，變化幅度較小但趨勢明顯。

從綜合效益的構成來看，經濟效益、社會效益、生態效益的重要性變動趨勢差異明顯。經濟效益比重呈先升高后降低的趨勢，于2002年達到峰值，占綜合效益的64.0%。社會效益比重呈明顯的波動上升趨勢，于2002年達到峰值57.9%，隨后幾年基本維持在45.0%以上。生態效益比重整體呈波動下降趨勢，于2005年出現最低值19.8%，并于2006年回升至44.0%，但隨后幾年呈逐步下降的趨勢，于2011年降至30.0%。可見，研究區域在耕地利用中對經濟效益、社會效益的實現程度大于生態效益，且耕地生態環境有明顯下降趨勢。

3.5 耕地利用系統協調度分析

上述分析是針對耕地利用經濟效益、社會效益、生態效益3個子目標層，以及三者線性加權所得綜合效益目標層的分析評價，雖能在某層面上反映耕地利用的效益變化，但要分析子目標層間的關聯性、耕地系統的協調程度，還需進行協調度分析。按照協同理論的觀點[19-20]，協調度Ci值反映了耕地利用系統的協調程度，Ci≥0.8為高度協調、 Ci在0.5～0.8為協調、Ci≤0.4為不協調、Ci≤0.2為極不協調。

由公式（8）計算得到1994—2011年研究區域的耕地利用協調度值（圖5）。耕地利用協調度值整體呈上升趨勢，可按照協調程度劃分為1994—2005年、2006—2011年2個階段。第1階段Ci值呈上升趨勢，但Ci值小于0.4，耕地利用系統處于不協調狀態。雖然1997年Ci值超過0.4，但此階段中1994年、2002年的Ci值均低于0.2，耕地利用系統處于極不協調狀態。1994年的3個子目標層評價值均較低，社會效益、經濟效益分別只有0.020、0.085，耕地利用綜合效益不高；2002年的Ci值是整個評價期間最低值，只有0.166 4，雖然該年份E5值較高，但S1、S6的結果值均低于相鄰年份，導致社會效益較低。第2階段Ci值呈波動上升趨勢，Ci值均超過0.550，最低值為2008年的0.559，最高值為2011年的0.655 4，此階段內經濟效益、社會效益均逐年上升，生態效益則先降后升，3個子目標層的協調度逐年增加，耕地利用系統也趨于協調。

4 結論與討論

通過構架指標體系，對1994—2011年研究區域耕地利用效益進行定量評價。指標體系框架的目標層-子目標層-指標層能夠充分反映研究區域的耕地利用狀況及利用效益，從經濟、社會、生態方面進行評價符合對耕地利用系統可持續發展的目標要求，能夠全面反映耕地利用整體效益。endprint

在研究方法上將定性與定量相結合。通過定量評價模型對各層指標因子進行定量化分析，分別得到指標值、子目標值、目標值，并通過標準化處理實現各層指標間的可比分析。在此基礎上，分別對耕地利用的經濟效益、社會效益、生態效益、綜合效益、協調度進行分析評價，最后對研究時段內該區域耕地利用的系統協調度進行定性分析，研究結果符合區域耕地利用的實際情況。

研究結果表明，研究區域耕地利用綜合效益、協調程度均呈波動上升趨勢，表現出明顯的階段性特征。在3個子目標層中，經濟效益、社會效益具有一定同步性，生態效益則與前兩者不同，雖波動明顯，但整體趨勢性變化不明顯，個別年份形成明顯的波谷。研究區域耕地利用的生態效益較低，在綜合效益中所占比重呈下降趨勢。近年來，研究區域協調程度有逐漸升高的趨勢，并有耕地利用系統協調向高度協調發展的趨勢。耕地利用經濟效益、社會效益之間基本協調，若生態效益也能趨于平穩上升，耕地利用總體效益高度協調的目標將有望實現。

研究區域是海南省重要的農業縣，為提高耕地利用綜合效益和系統協調度，需從耕地資源的合理利用出發。增大現代農業技術在農業生產及耕地開發利用中的應用范圍，進行土地整理，適當提高機械化水平和生產力水平，從而提高耕地單產、提升經濟效益。通過控制人口數量、提升人口素質，使人均耕地、人均產量、人均農業總產值、勞動力素質等指標水平值得以提高，為實現農業現代化奠定基礎。減少農藥、化肥在農作物種植中的施用量，改善農田基礎設施條件，加強農業生產抗災能力，發展集約農業，降低萬元產值能耗，從而實現農業和耕地利用的可持續發展。

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