西安市耕地集約利用與生態安全協調發展研究*

張麗慶，邢姝媛

(西安外事學院，陜西西安 710077)

·熱點問題·

西安市耕地集約利用與生態安全協調發展研究*

張麗慶，邢姝媛

(西安外事學院，陜西西安 710077)

[目的]面對人地關系緊張、糧食安全嚴峻的形勢，走集約挖潛、生態兼顧的耕地利用模式是可持續發展之路的必然選擇。因此，如何協調好耕地集約利用與耕地生態安全之間的關系，成為亟待解決的關鍵性問題。[方法]文章運用協調發展理論，構建耕地集約利用與耕地生態安全協調發展評價模型，分析西安市1999～2014年間的耕地集約利用與耕地生態安全協調發展程度的時空分異。[結果]研究表明：從時間上看，協調發展度整體上逐年增加，協調發展等級由最初的輕度失調轉為良好協調發展型，但近年來協調發展度呈現緩慢下降趨勢； 從空間上看，西安市協調度與協調發展度都存在著顯著的地區差異，其中高陵縣、灞橋區的變化較顯著。[結論]研究結果可為西安市耕地集約利用與耕地生態安全協調發展，實現耕地生態集約化提供科學依據。

耕地 集約利用 生態安全 協調發展 西安市

0 引言

面對人地關系的緊張與糧食安全問題的嚴峻形勢，土地利用呈現集約化發展的趨勢。但當前的耕地利用導致了耕地污染、耕地退化、耕地生態功能弱化甚至喪失等耕地生態安全問題[1-2]。走集約挖潛、生態兼顧的耕地利用模式才是可持續發展之路的必然選擇，因此如何協調好耕地集約利用與耕地生態安全之間的關系，成為亟待解決的關鍵性問題。協調發展理論已趨于成熟，在較多學科中得到了廣泛的應用。近年來，眾多學者基于不同角度和方法對土地集約利用-土地生態安全系統進行研究，成果碩豐[3-5]。文章借鑒前人基于協調發展模型的研究，以西安市為研究對象，以耕地為研究目標，研究近16年西安市耕地集約利用與耕地生態安全協調發展動態變化關系，以期對當地以及其他地區耕地可持續利用產生較大的理論指導意義。

1 耕地集約利用與生態安全協調發展內涵界定

發展是任何客觀事物的變化趨勢，是一種演化過程[6]； 協調則是協調事物與事物之間或事物內部各部分間的一種和諧“默契”的關系[7]。協調發展是對發展和協調兩個概念的綜合與升華，指系統或要素之間遵循某種約束條件的良性演化過程[8]。耕地集約利用—耕地生態安全系統協調發展，則是指在人類社會發展過程中，在一定的技術條件下，某一區域的耕地能夠合理利用并且耕地生產環境較安全能夠滿足當地人口的消費需求。它是一個定量指標，用來衡量耕地生態經濟系統的協同性和發展度，是測度耕地集約利用與耕地生態安全兩個系統協調發展水平的高低[9]。

2 數據來源與研究方法

2.1 研究區概況與基礎數據來源

西安市為陜西省省會，位于其中心位置，轄9區4縣。地處107°40′E～109°49′E， 33°39′N～34°44′N，水文地質條件較良好，土壤類型的復雜多樣，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。截止2014年末，全市常住人口為858.8萬人，耕地面積為24.66萬hm2。該文數據資料包括耕地數據和社會經濟數據等2個方面，耕地數據主要來自1999～2014年《陜西省土地調查統計年鑒》，社會經濟數據來源于2000～2015年《陜西統計年鑒》及西安市各縣(區)國民經濟統計年鑒。

2.2 評價指標體系的構建

進行協調性關系研究首先要對耕地進行準確可靠的評價，為了保證評價結果的準確性，需要對評價指標進行科學合理的篩選。該文在理解耕地集約利用與耕地生態安全內涵的基礎上，通過對DPSIR模型機理的研究、集約利用與生態安全相關文獻的借鑒以及結合資料收集情況，根據研究區域的特點，確定耕地集約利用與耕地生態安全評價指標體系。該體系分為目標層、準則層及指標層等3個層次，包括驅動力、壓力、狀態、影響、響應指標體系等5個子系統,評價指標體系見表1。

表1 西安市耕地集約利用與生態安全評價體系指標權重

目標層準則層指標層目標層準則層指標層耕地集約利用驅動力(01822)非農指數(00939)耕地生態安全驅動力(01856)人口密度(00493)人均GDP(00883)人口自然增長率(00667)壓力(01197)人均耕地面積(00652)農民人均純收入(00696)糧食安全指數(00545)壓力(03085)人均耕地面積(00804)狀態(01297)灌溉指數(00236)單位耕地化肥使用量(00970)機械化率(00429)單位耕地農藥使用量(00402)復種指數(00400)單位耕地農膜使用量(00908)耕地墾殖指數(00231)狀態(03010)年平均降水量(00320)影響(02137)糧食單產(00467)耕地墾殖指數(00283)地均產值(00711)森林覆蓋指數(01614)勞均產值(00959)水澆地所占比重(00794)響應(03548)地均勞動力投入(00580)影響(01178)穩產指數(00588)地均動力投入(00382)耕地平衡指數(00176)地均農電投入(00756)旱澇保收程度(00414)地均化肥投入(00305)響應(00870)耕地糧食單產(00606)地均農藥投入(01076)鹽堿化治理率(00265)地均農膜投入(00449)

2.3 指標標準化與權重的確定

該文對原始數據進行了標準化處理，旨在統一各指標量綱、縮小指標間的數量級差異，從而使所選取的各指標之間具有可比性[6]。評價指標主要包括正向指標和負向指標，以下是對指標標準化公化處理：

(1)

式中， Xij為指標原值；Pij為標準化指標值； Xi，max為處理前同系列指標的最大值； Xi，min為處理前同系列指標的最小值。

為保證指標權重的相對準確性，該文采用熵權法確定指標權重。熵權法是在一個龐大的數據群里，根據總體數據提供的信息量和各評價指標所含信息有序度的規律性差異，分析各個數據間的的關聯度來判斷指標的權重值[7-8]。這種確權方法在某種程度上減少了主觀賦權法的不足。

2.4 耕地集約利用與生態安全水平協調發展度模型的構建

協調發展是通過體系之間相互聯系、相互作用的演化，所達到的一種和諧穩定狀態的過程。協調度則是一個定量指標，度量系統各要素協調狀況優良的水平[13]。該研究將x1，x2，x3，…，xn作為評價耕地集約利用的指標，將y1，y2，y3，…,yn作為綜合評價耕地生態安全的指標，構建二者的評價函數分別為

(2)

式中，f(x)為為耕地集約利用評價函數，g(x)為為耕地生態安全評價函數； xi、yj為分別為耕地集約利用系統和耕地生態安全系統的標準化值，ai、bj分別為上述兩者的權重。

參考有關學者的研究，建立了協調發展度模型，如下所示：

(3)

式中，C代表協調度；f(x)、g(y)分別為綜合耕地集約利用評價函數和綜合耕地生態安全水平評價函數；x，y分別為描述耕地集約利用與耕地生態安全的特征指標；k為調節系數，k≥2，根據各參考文獻，k取值為2。協調度C的取值范圍為[0， 1]，C值越大，表明耕地集約利用與耕地生態安全之間越協調；C值越小，則說明耕地生態經濟系統處于比較混亂無序的狀態。

協調度C即使對兩個評價體系之間的協調關系進行了表征，但較好的協調度有可能是較低的協調發展水平，也有可能是較高的協調發展水平，換句話說，協調度不能夠完全表征耕地集約利用與耕地生態環境發展的綜合水平[14]。為此引入“協調發展水平”的概念。這里需利用C，f(x)、g(y)再構造協調發展水平函數D：

(4)

T=αf(x)+βg(y)

(5)

式中，C為前面求得的協調度、f(x)、g(y)分別為耕地集約利用與耕地生態安全的綜合發展值，α與β為待定系數，由于既追求耕地集約利用社會經濟效益，又要對耕地進行生態環境保護，兩者不可偏頗，因此取α=β=0.5。

3 研究結果與分析

3.1 研究結果

收集1999年以來相關評價指標數據，經分析整理后，采用熵值法確定各評價指標的權重。根據計算公式，分別得到西安市耕地集約利用水平與耕地生態安全發展水平的評價結果。根據協調發展評價模型，計算1999～2014年的協調度和協調發展度，計算結果見表2、圖1。

表2 1999～2014年西安市耕地集約度與耕地生態安全水平協調發展時序變化

年份1999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014耕地集約水平f(x)022026028029023028032042053056064064065072074073耕地生態安全g(y)062061059056054055052049049051053055058057057058協調度C059071076081070079089099100099098099099097097098協調發展度D050055057059052057061067071073076076078079080080

分析西安市耕地生態經濟系統發展狀況分別從市域和縣域兩個尺度展開，計算得到西安市整個區域協調度、協調發展度(圖1)及西安市各縣(區)協調度、協調發展度(圖2、圖3)。參考相關研究成果[18， 19]，并結合西安市具體情況，將西安市13個縣(區)耕地協調度和協調發展度等級作劃分,如表4～5所示。

表3 協調度(C)等級及劃分標準

協調類型嚴重失調中度失調輕度失調瀕臨失調協調度C0≤C<04220422≤C<05440544≤C<06190619≤C<0702協調類型初級協調中級協調良好協調優質協調協調度C0702≤C<08850885≤C<09630963≤C<09930993≤C≤1

表4 耕地集約利用與耕地生態安全的協調發展分類標準

協調發展度協調發展類型評價指數對比協調發展亞類090～1優質協調發展f(x)g(y)耕地生態安全滯后080～089良好協調發展f(x)g(y)耕地生態安全滯后070～079中級協調發展f(x)g(y)耕地生態安全滯后060～069初級協調發展f(x)g(y)耕地生態安全滯后050～059勉強協調發展f(x)g(y)耕地生態安全滯后040～049瀕臨失調f(x)g(y)耕地生態安全滯后0～039失調衰退f(x)g(y)耕地生態安全滯后

3.2 西安市耕地集約利用與生態安全協調發展時空變異分析

3.2.1 西安市耕地集約利用與生態安全協調發展年度變化分析

(1)協調度年度間呈“M”型上升

圖1 1999～2014年西安市耕地集約度與耕地 生態安全水平協調發展時序變化

從西安市整體耕地利用情況變化(圖1)來看，不難發現， 1999～2014年耕地集約利用水平變化幅度較明顯，處于主導地位，直接影響著耕地集約利用與耕地生態安全協調度(以下簡稱耕地協調度)與協調發展度，致使協調度與協調發展度呈現出與集約度相似的變化趨勢。

西安市1999～2014年耕地協調度呈“M”型，呈現出“上升—下降—上升—平緩”的上升趨勢，經歷了“輕度失調一初級協調一瀕臨協調-中級協調一良好協調一優質協調一良好協調”的發展過程， 1999～2002年，耕地協調度由0.59增至0.81， 2002～2003年協調度水平降低， 2002年耕地協調度處于低谷，主要是因為2003年耕地集約度與耕地生態安全均處在一個較低的水平，表現出瀕臨失調的狀態； 2004～2007年，由于耕地投入力度的加大，耕地集約度水平大幅度增長，而耕地生態安全水平雖然也有所下降，但下降幅度不明顯，耕地協調水平保持平穩增長，平均年增長5.0%， 2008～2014協調度水平趨于平緩，均保持在較高的水平。從總體上來看，耕地協調度在16 年間從輕度失調轉為良好協調，這表明人們不斷探索耕地集約利用新途徑來調整耕地資源對經濟發展造成的限制，并不斷加強耕地生態環境保護建設。

圖2 西安市各縣(區)水平協調度變化 圖3 西安市各縣(區)協調發展度變化

(2)協調發展度年度間平穩上升

協調度雖然能夠表示子系統之間的協調關系，但實際協調度無法反映出協調發展的整體功能，為此，需要對協調發展度進一步分析。從圖1可看出，協調發展度處于協調度的下方，與協調度呈現出相同的變化趨勢。1999～2014年協調發展水平整體上逐年提高，經歷了勉強協調一初級協調一中級協調一良好協調的發展過程。1999～2006年協調發展水平均是耕地集約利用滯后型； 隨著社會經濟的發展，政府不斷加強耕地集約利用，生態環境保護建設與城市土地集約利用均處于相對較好的發展長態。2007～2014年協調發展水平轉為生態環境滯后型，主要是因為耕地集約利用水平己經高于耕地生態安全發展水平。現階段提升協調發展水平的主要任務是繼續保持耕地集約利用良好發展狀態，并加強耕地生態安全保護建設。而且盡管耕地集約利用與耕地生態安全2個體系達到協調的水平，但只是一個較低的協調水平。因此，今后工作的重點在提高耕地集約利用水平的同時，加強耕地生態安全保護建設，最終達到一種更高層次的協調發展狀態。

3.2.2 西安市耕地集約利用與生態安全協調發展空間變化分析

為了進一步分析西安13個縣(區)耕地系統協調發展時空變化，選取1999、2006、2014年3個時間點，根據上述評價模型分別計算出各縣(區)協調度和協調發展度的數值，利用ArcgisIS10.0軟件，繪制西安市13個縣(區)耕地協調發展度空間分布圖，對其變化進行分析，見圖4。

圖4 西安市耕地集約利用與耕地生態安全水平協調發展度空間分布

(1)協調度空間變化分析

由(圖2)可以看出，3個時間點各縣(區)的協調度存在較高的相似度，呈現出先上升后平緩下降的變化趨勢(除幾個縣外)，但分別又體現了明顯的地區差異性。1998年，協調度水平地區性差異較為明顯。而2005年、2013年協調度都保持在較高的水平。高陵縣、灞橋區協調度波動較大，尤其是灞橋區，由1998年的0.41(嚴重失調)增長到2013年的0.99(優質協調)，平均年增長3.63%，其次為灞橋區，平均年增長3.09%，而其他各縣(區)協調度水平均較高，，增長幅度較小。1998年各個縣(區)協調度水平均較低，以初級、中級協調水平為主導； 2005年以良好、優質協調為主導； 2013年協調性水平有所下降，以中級、良好協調為主導。

(2)協調發展度空間變化分析

從協調發展度總體分布(圖3)可以看出，各縣(區)均呈現出不斷增長的趨勢(除臨潼區外)。與協調度相似，高陵縣、灞橋區增長幅度較大。1998年西安市各縣(區)協調發展數值跨度在0.418～0.700,共涉及4種協調發展類型，以初級協調發展型耕地集約滯后亞類為主導，占到總類型數的64.29%，說明1998年西安市基本上還處于較低的協調發展水平，耕地集約利用水平較低。2005年西安市各縣(區)協調發展數值跨度在0.514～0.750,共涉及3種協調發展類型，其中初級協調發展型耕地集約滯后亞類有8個縣(區)，中級協調發展型耕地集約滯后亞類有5個，西安市基本上還處于一般的協調發展水平。2013年西安市各縣(區)協調發展數值跨度在0.738～0.844,共涉及2種協調發展類型，其中中級協調發展型耕地生態安全亞類有9個，良好協調發展型耕地生態安全亞類有4個，說明2013年西安市基本上處于中等協調發展水平。從總體來看， 1998～2013年，由于加大了耕地利用的投入水平，耕地集約利用水平有了較大的提高，但由于化肥農藥等的過量使用，也隨之使耕地生態環境惡化，致使耕地系統協調發展水平進入了一個瓶頸期。

4 結論

(1)闡述了耕地集約利用與耕地生態安全協調發展的涵義，以此為基礎，建立了協調發展評價模型，并對1998年以來西安市耕地集約利用與耕地生態安全協調發展程度的時空分布進行了分析。研究表明，基于協調發展理論建立的耕地系統協調度模型所得到的測算結果符合當地實際情況，對現階段農業生產具有一定的參考價值與借鑒意義。

(2)整體上來看，協調度和協調發展度呈現相似的變化趨勢。從整體協調發展度指數分析，西安市耕地集約度與耕地生態安全的協調發展度等級由最初的輕度失調型耕地集約滯后亞類轉為良好協調發展型耕地生態安全亞類，但2007年以來協調發展水平有緩慢下降的趨勢，主要是因為耕地生態安全水平己經低于耕地集約利用水平，二者的差距呈現擴大趨勢，需要進一步加強耕地生態環境保護建設。同時，協調發展水平呈現出明顯的地域差異性，其中高陵縣、灞橋區的變化較顯著。

(3)當前，西安市耕地系統協調發展水平進入一個瓶頸階段，有進一步提高的潛力。應加快耕地生產模式轉變，探索出一條多樣化和高效性的生態集約化道路，實現耕地利用的可持續發展。在提高耕地集約利用的同時，嚴格控制化肥農藥的使用，加強耕地生態保護，加大對耕地保護的投入力度，依靠科技創新，降低能耗，有效發展循環經濟，促進耕地生態安全水平的提高； 同時，各個縣(區)應針對不同協調發展程度及時采取相應的政策措施進行宏觀調控，提高人們的耕地保護意識，將耕地保護納入地方政府的政績考核，進而有效促進耕地集約利用與耕地生態安全的協調發展。

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EVALUATION OF COORDINATED DEVELOPMENT BETWEEN CULTIVATED LANDINTENSIVE USE AND ECOLOGICAL SECURITY IN XI′AN CITY*

Zhang Liqing, Xing Shuyuan

(Xi′an International University, Xi′an, Shanxi 710077, China)

This paper applied the theory of coordinated development to establish an evaluation mathematical model, and then it evaluated the coordinated development between cultivated land intensive use and cultivated land ecological security in Xi′an, and analyzed the degree of coordination development from 1998 to 2013. The results showed that the coordinated development degree had a rising trend every year, which changed from mild disorder into good coordination development; In recent years, however, the level had gone down slowly. Spatially, the coordinated development degree of each county (city) in Xi′an had different regional characteristics, especially in Gaoling county and Baqiao district. The study will provide a scientific basis for the sustainable utilization of cultivated land and realizing the cultivated land ecological intensification.

cultivated land; intensive utilization; ecological security; coordinated development; Xi′an city

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170309

2015-09-11

張麗慶(1980—)女，內蒙古通遼人，講師。研究方向：區域經濟、土地資源管理。Email：wzhzh1984@sina.com

*資助項目： 2014年度陜西省科學技術研究發展計劃項目——軟科學項目“基于產權改革視角的農村集體土地資產化管理研究”(2014KRM58)

F323.211

A

1005-9121[2017]03052-07