基于耦合協調度的土地生態安全與經濟關系的評價研究

胡鳳英，鄭 毅，2，周正龍　(.桂林電子科技大學，廣西桂林 54004；2.民建桂林市委會，廣西桂林 54004；.中南大學，湖南長沙 4008)

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基于耦合協調度的土地生態安全與經濟關系的評價研究

胡鳳英1，鄭 毅1，2，周正龍3(1.桂林電子科技大學，廣西桂林 541004；2.民建桂林市委會，廣西桂林 541004；3.中南大學，湖南長沙 410083)

我國是土地資源大國，但在可利用的土地資源有限，加之隨著社會經濟的發展，環境污染程度也逐漸加深，導致了土地資源的可利用程度進一步縮水，所以保證土地安全也就顯得尤為重要[1]。然而，隨著社會和經濟的不斷發展，諸多生態安全問題逐漸凸顯出來。對此，許多學者進行了研究，而目前對土地安全方面的研究大多集中于特定區域的生態安全評價[2-3]，廣西壯族自治區位于我國西南，其人口密集，土地資源利用不均勻，加之其巖溶分布的特點，導致廣西面臨著土地規劃的重要問題。同時由于廣西地區的山多平原少、巖溶山區較多，導致土地資源的開發較為困難。因此，研究分析廣西土地資源開發利用和合理規劃問題，對于解決廣西土地資源規劃、實現土地資源的可持續性具有一定的指導作用，可以有效地實現廣西地區經濟發展和土地資源保護的協同。而目前對于土地安全和區域經濟之間關系的研究文獻較少。因此，筆者以廣西自治區為例，側重于研究土地安全和區域經濟之間的相互協調作用，旨在對兩者的耦合協調度進行評價分析，以期對日后土地安全保護的相關研究和政策的制定提供一定的依據和參考。

1土地安全與區域經濟關系的綜合評價方法

1.1評價指標體系的構建為了定量測度和評價土地安全與區域經濟之間的耦合協調程度，需要進行多指標綜合分析與評價。在借鑒已有評價指標的基礎上[4-5]，結合各指標多方面的影響因素，并根據指標的適用性、代表性、可操作性及數據來源的可獲得性等原則，建立土地安全與區域經濟的評價指標體系。其中，土地安全指標體系的構建基礎是自然-經濟-社會的框架模型，從自然、經濟和社會3個方面來構建土地安全系統的評價體系，共包括19項指標(表1)[6-7]；區域經濟系統指標體系的構建則從經濟水平和生活水平兩方面來評價[8]，共包括11項指標(表2)。原始數據來源于2004～2014年《廣西統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》、廣西自治區經濟和社會統計公報。

1.2基于熵權法指標權重的確立及子系統評價函數的構建

1.2.1確立指標權重。設Xi(i=1，2，…，19)表示土地安全系統的第i項評價指標的實際值；Yj(j=1，2，…，11)表示區域經濟系統發展水平的第j個指標的實際值。由于土地安全指標既有正向指標，也有負向指標，為了更科學地測度其綜合水平，土地安全指標的標準化方法參考功效系數法原理進行處理[9]。

表1　土地安全系統評價指標體系

表2　區域經濟系統評價指標體系

正向指標標準化公式為：

(1)

負向指標標準化公式為：

(2)

式中，xi表示土地安全系統第i項指標標準化之后的值；Di表示評價指標實際值的安全標準值。安全標準值Di的選取是評價指標安全指數確定的基礎[10-11]，評價指標的標準值見表1。區域經濟各指標無量綱化處理采用極差標準化方法，公式為：

yj=Yj/max(Yj)，j=1，2，…，11

(3)

式中，yj表示區域經濟系統第j項指標標準化之后的值。

對于各項評價指標權重的確定，該研究采用熵值法進行客觀賦權，使得綜合評價的結果較為客觀(具體步驟參考文獻[12]、[13])。最終得到土地安全系統中第i個地級市旅游業子系統第j項指標xij的指標權重為：

(4)

(5)

1.2.2構建各子系統的評價函數。設土地安全系統綜合發展水平的評價函數為：

(6)

式中，i為第t年土地安全系統發展特征的第i個序參量；ai為指標權重；xi為第t年第i個評價指標標準化之后的數值。依據函數f1(x,t)測算的綜合指數越高，發展狀況越優，反之越差，其安全等級評價標準如表3所示[14]。同理，區域經濟系統的綜合發展水平評價函數定義為：

(7)

式中，j為第t年區域經濟大系統發展特征的第j個序參量；bj為指標權重；yj為第t年第j個評價指標標準化之后的數值。依據綜合發展水平評價函數測算的區域經濟發展水平指數越高，表明區域經濟發展狀況越優，反之越差。

表3　土地生態系統安全標準評價準則

1.3二系統耦合協調關系的綜合評價方法土地安全系統與區域經濟系統可以看成是由動態耦合影響作用彼此相互關聯而構成的一個復雜的耦合體[15]。因此，該研究用土地安全-區域經濟耦合協調度作為度量指標來評價二者的互動耦合協調程度。

1.3.1耦合協調度評價模型。目前，大多學者運用物理學中的容量耦合理論和容量耦合系數模型來測度系統之間的耦合協調程度。假設變量ui(i=1，2，……，m)、uj(j=1，2，…，n)分別表示各系統的評價函數，則多個系統相互作用的耦合度模型為：

cn=n{(u1·u2·…·un)/(ui+uj)}1/n

(8)

當只有2個系統時，可以推理得到它們的耦合度函數，表示如下：

c2=2{(u1·u2)/(u1+u2)(y”1+u2)}1/2

(9)

由式(8)、(9)假設LES、RE分別表示土地安全系統和區域經濟系統，f1(x,t)和f2(y,t)分別是度量它們綜合發展水平的函數，其中，x、y分別為系統LES、RE的特征向量，t是以年份為度量標準表示的時間變量[16]。f1(x,t)與f2(y,t)之間的大小關系，反映了土地安全與區域經濟發展之間的相互影響程度的大小。依據容量耦合系數模型，土地安全與區域經濟之間的耦合度函數可定義為：

c=2{[f1(x,t)·f2(y,t)]/[f1(x,t)+f2(y,t)][f1(x,t)+f2(y,t)]}1/2

(10)

式(10)的耦合度函數c可以表示土地安全與區域經濟兩者間的協調度，但在有些情形下，這個模型卻不易反映出土地安全與區域經濟的實際協調狀況。所以，僅僅依據單一的協調度函數c進行判別，有可能會得出一種誤導性的結果。因此，為了比較客觀地反映土地安全系統與區域經濟系統之間的互動狀況，就需要構建二者間交互耦合的協調度模型。所以依據上述對協調發展定義的闡述，該研究將土地安全與區域經濟協調關系的評價指標定義為“耦合協調發展度”，公式如下：

T=αf1(x,t)+βf2(y,t);D=(c·T)?

(11)

式中，T為土地安全與區域經濟的綜合評價指數，反映兩者的整體效益或綜合發展水平；α，β，?為待定參數；D為耦合協調度；c為協調度，待定參數一般取為?=0.5，因為土地安全系統和區域經濟系統在協調發展過程中二者的位置是同等重要的，所以可賦予α=0.5，β=0.5。因此，兩者的耦合協調度函數為：

T=0.5f1(x,t)+0.5f2(y,t)

(12)

從式(11)可以看出，一般情況下D的取值范圍為[0，1]，由耦合協調度的大小可劃分為10個協調等級，4個耦合發展階段[17-18]。當D=0時，系統之間或系統內部要素之間幾乎不存在耦合互動影響，兩者處于無關狀態，系統的發展將呈現出一種無序的趨勢；當D∈(0,0.3]時，兩系統發展屬低水平耦合失調階段，此時區域經濟的發展滯后于土地安全；以此類推，當D∈(0.8,1]時，兩系統進入了高水平耦合協調階段，土地安全和區域經濟都進入了良好的發展狀態，兩者相互依賴，協調發展，兩系統已經從低層次的耦合邁入了高層次的耦合協調時期。此外，從公式(12)得出，土地安全系統與區域經濟系統之間的耦合協調度函數較好地結合了兩者的互動耦合協調狀況、所處的發展水平，可以有效避免土地安全等級和區域經濟發展水平均較低而使得協調狀況不符合實際的情況。可見，土地安全-區域經濟耦合協調度模型可以比較全面、系統地綜合整個系統地整體信息。

1.3.2耦合協調發展度評價標準。土地安全-區域經濟系統的耦合協調度的評價標準由均勻函數分布法來確定，具體的協調等級和耦合發展階段的劃分見表4。

表4　土地安全與區域經濟協調等級評價標準

1.3.3耦合協調發展度動態演變趨勢。為了更進一步分析土地安全系統與區域經濟系統耦合協調發展度的動態演變趨勢，運用如下函數予以定量分析[19]：

L(t)=D(t+1)/D(t)

(13)

式中，L(t)定義為系統動態演變指數。當L(t)<1時，表明兩系統間的耦合協調發展演變趨勢近乎于衰退類；當L(t)=1時，表明兩系統的耦合協調度維持原狀；當L(t)>1時，表明兩系統的耦合協調狀況向更加協調的方向演變。

2實例分析

2.1廣西土地安全與經濟發展綜合指數評價依據上文構建的土地安全-區域經濟協調發展度模型，首先依次對土地安全系統和區域經濟系統的發展水平予以單獨評價，評價結果見表5。

從表5可看出，廣西土地生態系統安全水平指數總體呈現出良好的上升態勢，從2003年的0.629 4上升為2013年的0.699 6。但2007年廣西土地安全指數卻有所下降，并以此為分界點，2003～2006年土地安全指數上升的速度比較緩慢，2007～2013年，土地生態系統安全指數上升勢頭明顯增強。同時值得重視的是，依據土地安全評判標準(表3)，廣西2003～2013年的土地生態系統安全狀況一直處在預警級，這一事實表明，廣西土地生態系統雖不存在大的安全隱患，卻只是勉強維持基本功能，需注意到其土地生態環境已遭受一定程度的破壞。同樣依據廣西2003～2013年的區域經濟綜合評價指數可知，廣西經濟發展勢頭較快，經濟發展綜合測算指數從2003年的較低水平0.155 3上升至2013年的較高水平0.968 3，同時可注意到，自2007年開始，廣西區域經濟的增速有所放緩。但總體來看，廣西2003～2013年總的經濟發展態勢良好，這也是與我國近些年大的經濟環境相適應的。

表5　2003～2013年廣西土地安全和經濟發展綜合評價指數

2.2廣西土地安全與區域經濟協調度評價在分別對土地安全系統和區域經濟系統進行綜合評價的基礎之上，進一步依據上文構建的土地安全-區域經濟協調發展度模型，對廣西兩系統間的協調發展度進行測算，并對兩者耦合協調發展度的動態變化趨勢予以測算，結果見表6。從表6可看出，2003～2013年間廣西土地安全系統和區域經濟系統之間的協調發展狀況基本保持穩定的趨勢，兩系統的協調關系較好。

由表6可知，2003～2013年廣西土地安全系統和區域經濟系統之間的協調發展關系呈現逐年遞增的演變趨勢，兩系統間的協調發展度指數由2003年的0.559 1增長至2013年的0.907 2，表明廣西土地生態環境和區域經濟的協調程度逐年提升。從歷年的情況單獨來看，土地安全與區域經濟發展間協調狀況最差的年份為2003年，此時兩系統的協調發展度指數僅達0.559 1，屬于勉強協調類型，且此時土地安全狀態明顯好于區域經濟水平，兩系統的協調關系類別為區域經濟滯后型；2004～2008年，土地安全與經濟協調關系指數從0.594 7增長到0.775 4，即兩系統由勉強協調類型過渡到中級協調發展類，且這期間區域經濟指數低于土地安全指數，兩系統仍處在區域經濟滯后型的協調階段；2009年開始，廣西土地生態環境狀況及區域經濟水平均穩步提升，協調關系開始步入良好協調階段，協調類型也由區域經濟滯后型轉為土地安全滯后型；2010～2012年，廣西域經濟依然保持較快發展勢頭，區域經濟發展指數已逐漸高于土地安全水平，兩者協調關系已逐漸轉變成土地安全滯后型的良好協調類；2013年兩系統的協調發展狀況步入優質協調階段，綜合看來，2010～2013年廣西域經濟的發展勢頭明顯優于土地安全的改善趨勢，因此，土地安全建設有待于進一步加強。在未來的區域建設過程中，應在加強土地安全建設的基礎上推動區域經濟的快速增長，保持兩者協調關系的優質勢頭。

3結論與建議

該研究基于廣義的耦合協調度理論，構建了基于熵權的土地安全-區域經濟系統的綜合評價模型，選取廣西作為研究對象，以2003～2013年為評價區間，對其土地安全及區域經濟的發展狀況及二者的協調關系進行了綜合評價。實證研究結論及相關建議如下：

(1)2003～2013年廣西的土地安全水平總體呈現出良好的上升態勢，但廣西土地生態系統安全狀況卻一直處在預警級水平。這一事實表明，廣西土地安全系統雖不存在大的安全隱患，但卻只是勉強維持著基本功能，事實上其土地生態環境已遭受一定程度的破壞。隨著政府對生態安全問題的重視力度增大，自2007年開始，廣西土地生態系統安全狀況已明顯轉好，但是距離良好級水平仍有一定差距。值得重視的是，廣西的農村居民人均純收入和單位農藥使用量均低于國際公認值，在國內也屬于比較落后的水平，這些都是給土地安全帶來負擔，甚至是威脅的因素。因此，調控和減少這些不利因素是加強廣西土地安全建設的有效手段和必要措施。

(2)2003～2013年廣西經濟發展勢頭較快，綜合測算指數從2003年的較低水平0.155 3上升至2013年的較高水平0.968 3，但自2007年開始，區域經濟的增速有所放緩。但總體來看，廣西2003～2013年總的經濟發展態勢良好，廣西生產總值從2 733.21億元增長到14 378.00億元，第三產業增加值從1 099.11億元增至5 171.39億元，人均GDP也從5 964元增至30 588元。廣西經濟發展的良好勢頭是與我國近些年來大的經濟環境相適應的，離不開政府政策的支撐和引導、產業結構布局的調整和產業鏈的延伸等多方面的努力。

(3)2003～2013年廣西土地安全系統和區域經濟系統之間的協調發展關系呈現逐年遞增的演變趨勢，但自2007年開始，二者協調程度的增速卻逐年放緩。并且，經濟發展的增速明顯快于土地安全的增速，以2009年為分界點，兩者的協調發展類型也由區域經濟滯后型轉為土地安全滯后型的良好協調類。實證結果表明，廣西兩系統間的協調關系一方面既相互依存、另一方面又相互矛盾，區域經濟的加速發展會給土地安全帶來壓力，如果不注重土地安全建設，一旦土地生態環境承載超負荷壓力，土地生態環境反過來會阻礙區域經濟的持續、健康發展，兩者的協調關系也就被破壞。

(4)根據廣西目前的狀況來看，廣西域經濟的發展勢頭明顯優于土地安全的改善趨勢，因此，土地安全建設有待進一步加強。在未來的區域建設過程中，應重視土地安全的承載力，需要加強土地安全建設的基礎上推動區域經濟的增長，保持兩者的協調關系。所以應加強土地質量管理、減少土地污染；提高農田有效利用效率，維持耕地總量動態平衡；提高民眾的素質，加強人們對土地資源的保護意識。

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摘要為研究土地安全和區域經濟發展的關系，構建了基于熵權的土地安全與區域經濟系統的耦合協調度評價模型，選取2003～2013年廣西數據進行實證研究，對土地安全和區域經濟的關系進行綜合評價。結果表明，2003～2013年，廣西土地安全和區域經濟水平均呈現上升態勢，但土地生態系統安全狀況一直處于預警級水平；在評價期內，廣西土地安全和區域經濟水平間的關系從勉強協調階段轉變為良好協調階段，協調類型也由區域經濟滯后型轉為土地安全滯后型，但區域經濟的增速明顯快于土地安全的增速。因此廣西土地安全的建設有待進一步加強，應重視土地安全的承載力，在加強土地安全建設的基礎上推動區域經濟的有效增長，保持兩者的協調關系以期促進兩者的協調發展。

關鍵詞土地生態安全；熵權法；耦合協調度模型；關系評價；區域經濟

Evaluation Study between Land Ecological Security and Economy Based on Entropy Weight and Coupling Coordination Degree

HU Feng-ying1, ZHENG Yi1,2, ZHOU Zheng-long3(1. Guilin University of Electronic Technology, Guilin, Guangxi 541004; 2. Democratic National Committee Guilin, Guilin, Guangxi 541004; 3. Central South University, Changsha, Hunan 410083)

AbstractIn order to analyze the relationship between land ecological security and economic development, at first, we have set up the evaluation model between land ecological security and economic based on entropy weight and coupling coordination degree model. And then we have selected the district data of Guangxi Province for the sake of empirical study from 2003 to 2013. At the same time we have analyzed the comprehensive evaluation of the coordinated relationship between land ecological security and regional economic development. Results show that, from 2003 to 2013, land ecological security and regional economy of Guangxi Province present a good rise. But during the evaluation period, the condition of land ecological security has been a warning level; and the coordination between the two systems has changed from a good coordination into a better coordination, the coordination type has also changed from the lag of regional economic development to the lag of land ecological security. All in all, they have been in a good coordination; and the evolution trend of coordination degree has been increasing year by year. However from the results above, we also realize that the growth of regional economic significantly is faster than the growth of land ecological security. Therefore, the construction of land ecological security in Guangxi Province remains to be further strengthening, and it was suggested that we should take importance to keep the bearing capacity with the objective value of land ecological security. On the basis of strengthening the construction of land ecological security, we should promote the rapid growth of the regional economy; at the same time we should maintain the good growth momentum and energy for promoting the coordination relation between the land ecological security and the economic development.

Key wordsLand ecological security; Entropy method; The coupling coordination degree model; Relationship evaluation; Regional economy

收稿日期2015-05-06

作者簡介胡鳳英(1989- )，女，湖北黃岡人，碩士研究生,研究方向:產業經濟學。

基金項目桂林電子科技大學研究生創新項目(GDYCSZ201492)。

中圖分類號S-9；TU 714

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)18-266-05