基于PSR模型的四川省耕地集約利用評價及分區研究

黃露滴 黃美菱

摘要 以耕地資源集約利用中的人地關系為依據，構建基于PSR模型的耕地集約利用評價指標體系。結合四川省實際情況，共選取15個評價指標，采用改進的熵值法確定各指標權重，運用綜合指數方法分析四川省21個市（州）的耕地集約利用度，并將其劃分為高度集約區、中度集約區、一般集約區和不集約區。結果表明：在不同區域間，耕地集約利用水平具有明顯差異；平原地區如成都等地的耕地集約利用水平較高，甘孜、阿壩等地較為典型，耕地集約利用水平較低；引起區域差異的主要原因是各市（州）自然條件和社會經濟發展程度不同；采用PSR模型、熵值法和綜合指數方法評價耕地集約利用水平是合理的，研究結果為四川省耕地集約利用提供進一步指導。

關鍵詞 PSR；熵值法；耕地集約利用；四川省

中圖分類號 F301.2文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）01-0204-04

Abstract Based on the man-land relationship of cultivated land intensive utilization，the index system of cultivated land intensive utilization based on PSR model was established. Combined with the actual situation in Sichuan Province，A total of 15 indexes were selected.To calculate the weight of each index，the improved entropy weight method will be used.Then the cultivated land intensive utilization of 21 cities in Sichuan Province was calculated with comprehensive index method.And it was divided into highly intensive area，moderate intensive area，generally intensive area and non-intensive area.The results indicated that：there were obvious differences in the level of cultivated land intensive utilization between different areas.The level of cultivated land intensive utilization in plain areas such as Chengdu is higher than that in Ganzi and Aba.The main reason for regional difference is that the natural conditions and socio-economic development are different in each city.It is reasonable to evaluate the level of cultivated land intensive utilization by using the PSR model，the entropy method and comprehensive index method.The results will provide a further guidance for cultivated land intensive utilization in Sichuan Province.

Key words PSR；Entropy method；Cultivated land intensive utilization；Sichuan Province

我國正處于經濟發展的關鍵時期，一方面，隨著城鎮化進程的不斷加快和工業的快速發展，耕地面積不斷減少[1]；另一方面，人口的增多導致需要的農產品也越來越多，從而使人地之間的矛盾日益加劇[2]。耕地集約利用，是指在區域內耕地資源合理配置和結構優化考慮的前提之上，為有限的耕地投入相關生產要素，從而提高耕地利用的綜合效益，進一步充分發掘耕地資源的利用潛力，使耕地資源走可持續發展道路[3-4]。因此，集約利用土地引起了國土資源部門的重視，并促進了集約節約型社會的建設[5]。同時，大力開展耕地集約利用土地研究，使得寶貴耕地資源得以充分利用，這對于緩解人地矛盾，保障糧食安全、國家安全及社會經濟可持續發展也具有很重要的理論意義和現實意義[6]。

目前，對耕地集約利用分析研究大多數是通過構建指標評價體系來進行定性、定量分析研究。國內外學者大多從生態資源、環境角度入手構建評價指標[7-9]。評價指標權重確定的方法比較廣泛，如物元分析法[6]、層次分析法[8]、組合賦權法等。耕地集約利用研究分析涉及區域也較廣泛，彭爾瑞等[10]對云南耕地保護現狀進行了分析；趙宏波等[11]對河南省耕地集約利用情況進行了分析；史麗君等[12]研究評價了徐州市城市土地集約利用?？傮w來看，國內外學者對耕地集約利用主要在分析評價[13-14]、時空變化趨勢[3， 15-16]、驅動力[11，17-18]等方面較多。但目前來看，在1999年國家出臺基本農田保護政策的引領下，耕地集約利用評價研究已較成熟，但定性分析較多、定量研究相對較少。耕地集約利用評價指標構建大多集中在生態資源與環境狀況方面，對從人地關系入手的人類活動、社會經濟發展方面對耕地集約利用評價考慮較少，故該研究使用PSR模型方法選取評價指標，另外，評價指標權重多采用層次分析法，主觀性較強，該研究采用熵值法確定權重，較好地保證了評價的客觀性。

四川省是我國農業大省、人口大省和糧食主產區。近50年來，經濟發展導致四川省大量非農用地對耕地占用的增加，造成耕地面積的減少[18]。為了更加充分利用四川省的耕地資源，保障糧食安全，筆者以四川省21個市（州）為研究對象，采用PSR模型選取耕地集約利用評價指標，熵值法確定評價指標權重，并結合GIS技術，對各市（州）進行空間分區，探尋空間差異現象，研究影響耕地集約利用的因素。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況 四川省位于我國西南腹地，地處長江上游，介于92°21′～108°12′E、26°03′～34°19′N，東西長約1 075 km，南北寬約900 km。東連重慶，南鄰滇、黔，西接西藏，北界青海、甘肅、陜西3省。全省地貌東西差異大，地形復雜多樣，可分為成都平原、川西高原和川東山地丘陵地區三大部分。全省轄18地級市、3個自治州、183個縣（區）。2015年末全省總人口9 102萬，其中農業人口約6 316.8萬，占總人口的69.4%。全省土地總面積48.6萬 km2，其中耕地面積約673.608萬hm2，人均耕地面積約0.074 hm2，低于聯合國糧農組織 （FAO）所確定的人均耕地0.08 hm2 的警戒線，形勢較為嚴峻。四川省人多地少的矛盾十分突出，為了滿足四川省人民生活、經濟建設用地需求，對耕地進行集約利用評價刻不容緩。

1.2 數據來源 數據主要來源于2016年《四川統計年鑒》。

1.3 研究方法

1.3.1 PSR模型。使用PSR模型構建四川省耕地集約利用評價指標體系。PSR模型即“壓力（P）-狀態（S）-響應（R）”模型，聯合國糧農組織（FAO）于1993年提出，耕地集約利用面臨的壓力（Pressure）主要是指來自人口、城市擴張以及糧食需求所帶來的壓力；耕地集約利用所表現出來的狀態（States）主要是指耕地的利用強度所帶來的效益；社會響應（Response）主要是指人對耕地集約利用面臨的壓力和所表現出來的狀態所做出的響應[19]。由于PSR模型可以涉及人地關系穩定，社會積極發展方面，加之也具有較為豐富的含義和較強的邏輯關系，被廣泛研究耕地集約利用學者專家使用[12，20]。PSR模型描述了耕地集約利用評價指標之間的因果關系，并揭示了人地之間的相互作用關系，經過“作用-反饋-再作用”的循環過程，達到耕地集約利用的目的。該研究根據四川省的實際情況，參考已有研究成果[12]，遵照完全、非相容、簡潔和客觀性原則，從“壓力-狀態-響應”系統中選取了體現耕地的利用效率、耕作狀態和投入強度的評價指標體系15個選取符合PSR模型依據的耕地集約利用評價指標，具體指標及其含義見表1。

1.3.2 確定指標權重。在評價過程中，評價指標的權重的確定方法分為主觀和客觀，主觀賦權法主要有特爾斐法、層次分析法等；而客觀賦權法主要有熵值法、主成分分析法等，客觀賦權法排除了主觀意識，故該研究選取客觀的熵值法進行賦權。在確定權重之前對各指標進行量綱處理，以保證數據一致性。

（1）量綱一致性處理。由于各評價指標類型不一致和量綱不一致的差異，該研究在綜合評價耕地集約利用時，為了避免出現較大的誤差，對指標進行量綱一致性處理。該研究選用極值處理法對評價指標進行無量綱化處理[21]，方法具體描如下：

式中， Xi max為第 i個評價指標的最大值；Xi min為第 i個評價指標的最小值；Xij為j區域第i個 評價指標的實際值。

（2）熵值法。在對評價指標進行無量綱化后，采用改進的熵值法確定權重。在確定權重方法中，直接利用決策矩陣所給矩陣計算權重是其最大的特點，排除了決策者的主觀判斷帶來的影響，這樣確定的權重更為客觀。在耕地集約利用評價系統中，對于指標值來說，指標值變化愈慢，得到的指標信息熵就愈大，效用值就愈小，指標權重就愈小；反之，指標權重就愈大[22]。由公式 （1）、（2）可知，極值法無量綱化處理的數據會存在負值或極值，而在熵值法中要求 Xij>0，需要將Xij*平移改進，得到改進后的數據Xij[23]。

1.3.3 耕地集約利用度的計算。確定評價指標和權重之后，根據統計年鑒數據結合表1指標含義計算出四川省21個市（州）的指標值。進一步運用綜合指數模型計算四川省耕地集約利用各準則層或目標層得分。其公式為：

1.3.4 空間分區評價。根據以上指標權重值計算出的目標層得分為改區域的總體耕地集約利用度，根據文獻[24]提供的耕地集約利用等級劃分標準劃分4個等級，即高度集約區（集約度>0.6）、中度集約區（集約度0.5～0.6）、一般集約區（集約度0.4～0.5）和不集約區（集約度<0.4）。結合四川省實際情況根據劃分標準將21個市（州）的耕地集約利用度進行空間分區平均，并運用ArcGIS空間分析工具，使具體分級結果與空間信息進行疊加顯示。

2 結果與分析

2.1 評價指標權重 運用改進的熵值法確定四川省耕地集約利用15個評價指標的權重，如表2所示。按指標權重由大到小排序為：非農指數、糧食安全系數、復種指數、耕地平衡指數、人均耕地、墾殖率、糧食單產、化肥投入指數、地均產值、灌溉指數勞力投入、勞均產值、農民人均收入、人均GDP、電力投入指數。其中，非農指數表明四川省農業人口是影響耕地集約利用的最關鍵性因素。農民人均收入和人均GDP在耕地集約利用指標排名靠后，說明生產總值和農民收入的重要程度較低。總體而言，得出以下結論：①城市人口、糧食需求以及城市擴張帶來的壓力對耕地集約利用水平有著重要的影響；②耕地利用強度所帶來效益的影響較低；③耕地投入強度影響耕地集約利用的重要性最低。

2.2 各準則層指數 根據耕地集約利用評價的方法，可得出四川省21個市（州）準則層壓力指數、狀態指數、響應指數見圖1。

由圖1可知，四川省21個市（州）之間的耕地集約利用壓力指數、狀態指數、響應指數的差異較大。從壓力指數來看，資陽的指數值最高為0.75，相較其他市（州）高的原因是資陽市的常住人口增加，相比2014年增加了2.21萬，導致對糧食的需求量增多。從狀態指數來看，最高值出現在德陽，達到0.86，成都其次，為0.85，2015年德陽糧食單產為7 743.01 kg/hm2，成都糧食單產為5 459.74 kg/hm2，說明德陽與成都的單位耕地糧食產量和產值水平較高；最低值出現在甘孜，為0.11，阿壩其次，為0.14，甘孜和阿壩的灌溉指數、糧食單產等值也處于低等水平，表明甘孜和阿壩耕地資源的利用強度較低。從響應指數來看，雅安、德陽響應指數較高，分別為0.72、0.59，勞力投入指數最高的是雅安為5.09人/hm2，化肥投入指數最高的是德陽為0.76 t/hm2，甘孜和阿壩響應指數較低為0.18、0.27，最低的耕地平衡指數是甘孜為1.15%。綜上所述，甘孜與阿壩耕地集約利用狀態指數與響應指數較低的原因可能是阿壩和甘孜位于四川省西部地區，農業發展所需的水熱條件較差，人口稀疏，技術水平落后，對農業投入的勞動力、機械力、肥力等不足。

2.3 目標層耕地集約利用分區評價 根據耕地集約利用等級劃分標準統計四川省各市（州）耕地集約利用等級，德陽、眉山為高度集約區；內江、資陽、南充、遂寧、廣安、自貢、達州、雅安、綿陽、成都為中度集約區；宜賓、巴中、瀘州、廣元、樂山、涼山為一般集約區；攀枝花、甘孜、阿壩為不集約地區。通過ArcGIS空間可視化得到四川省耕地集約利用分級圖（圖2）。

由圖2可知，四川省耕地集約利用空間分區呈現出以下特征。

（1）德陽、眉山、成都市等主要市區及周邊市區的耕地集約利用度較高，隨著與這些城市之間距離的增加，耕地的集約利用度逐漸降低。這一結論符合杜能區位理論，即城市直接影響周邊耕地集約，其耕地集約度隨距離的增加而衰減[25]。

（2）成都平原的耕地集約利用度較高，主要是由于這些區域具有優越的自然條件：氣候溫和濕潤，地勢平坦，水域遍布，河網縱橫，經濟發達，農作物產量高。

（3）阿壩州和甘孜州屬于川西高原地區，該地區氣候奇寒，地廣人稀，經濟不發達，利用強度較低，勞力和肥力的投入明顯低于其他地區。涼山州地貌復雜多樣，水田少，坡土多，農田基本條件差，生產水平較低。

3 結論

該研究采用PSR模型、熵值法和綜合指數模型，并結合GIS技術，深入了解四川省的耕地集約利用現狀，并分析影響其空間差異的原因。四川省的實證評價結果表明，依據PSR模型構建評價指標體系，利用熵值法確定權重和綜合指數模型的方法評價耕地集約利用水平是合理的。

（1）基于PSR模型選取的耕地集約利用評價指標體系能充分表現出人地之間關系。該研究從“壓力-狀態-響應”系統中選取了體現耕地的利用效率、耕作狀態和投入強度的評價指標體系。

（2）利用改進的熵值法確定耕地集約利用評價指標權重，避免了人的主觀因素的影響，這樣評價出來的結果更加客觀具體，得到的指標權重大小存在差異。

（3）通過評價指標計算出的耕地集約利用度水平影響程度在空間上有差異，德陽、眉山屬于高度集約區；內江、資陽、南充、遂寧、廣安、自貢、達州、雅安、綿陽、成都為中度集約區；宜賓、巴中、瀘州、廣元、樂山、涼山為一般集約區；攀枝花、甘孜、阿壩為不集約地區。分析發現，成都平原附近地區的耕地集約利用水平較高，甘孜阿壩等地由于氣候條件差，人口稀疏農業生產條件落后耕地集約利用水平較低，較為典

型。這一空間分區結果與實際情況基本相符。

研究存在如下不足：一些具有研究意義的數據由于難以獲取未被選為評價指標；僅對2015年四川21個市（州）耕地集約利用水平進行評價，研究時間尺度不夠全面。因此，有待進一步展開四川省時間序列的耕地集約利用水平變化研究，為四川省耕地集約化發展提供參考。

參考文獻

[1] 吳澤斌，劉衛東，羅文斌，等.我國耕地保護的績效評價及其省際差異分析[J].自然資源學報，2009，24（10）：1785-1793.

[2] 王玲，孫潔，呂新.基于主成分分析的耕地集約利用評價[J].湖北農業科學， 2009， 48（3）： 607-611.

[3] 何國松，黃莉敏，金賚，等.2000—2009年鄂南丘陵山區耕地集約利用變化分析[J].資源開發與市場，2011，27（12）：1073-1074，1100.

[4] 鐘太洋，黃賢金，馬其芳，等.省級區域耕地保有量測算研究：以江蘇省為例[J].資源開發與市場， 2007， 23（5）： 404-407.

[5] 溫家寶.高度重視 加強領導 加快建設節約型社會[J].國土資源通訊，2005（14）：4-7.

[6] 張銳，鄭華偉，劉友兆.基于PSR模型的耕地生態安全物元分析評價[J].生態學報，2013，33（16）： 5090-5100.

[7] 王千，金曉斌，周寅康，等.河北省耕地生態經濟系統能值指標空間分布差異及其動因[J].生態學報，2011，31（1）：247-256.

[8] 朱紅波，張安錄.我國耕地資源生態安全的時空差異分析[J].長江流域資源與環境，2007，16（6）：754-758.

[9] 鐘太洋， 黃賢金， 陳逸.基本農田保護政策的耕地保護效果評價[J].中國人口·資源與環境， 2012， 22（1）： 90-95.

[10] 彭爾瑞，王穗，郝莉莎，等.云南耕地與基本農田保護現狀分析及對策研究[J].資源與產業， 2009， 11（4）： 59-63.

[11] 趙宏波，宋戈，孫麗娜.河南省耕地集約利用的驅動力分析[J].農業現代化研究，2010，31（6）： 729-732.

[12] 史麗君，張紹良，王浩宇，等.基于PSR框架的徐州市城市土地集約利用評價研究[J].國土與自然資源研究， 2006（1）：4-5.

[13] HERZOG F，STEINER B，BAILEY D，et al.Assessing the intensity of temperate European agriculture at the landscape scale[J].European journal of agronomy， 2006，24（2）：165-181.

[14] 胡志朋，楊鳳海，周曉飛.肇源縣耕地集約利用評價及障礙度診斷[J].水土保持研究，2013，20（1）：148-155.

[15] 于丹丹，劉淑英，王平，等.甘肅省耕地集約利用空間分析[J].土壤通報， 2015， 46（6）： 1299-1306.

[16] 張志功，劉淑英，王平，等.民勤縣耕地集約利用空間格局分析[J].干旱區資源與環境，2013，27（10）： 44-50.

[17] 王喜，彭宏杰，樊鵬飛，等.耕地集約利用評價及障礙因素分析研究基于突變級數模型[J].資源開發與市場， 2016， 32（8）：902-906.

[18] 彭文甫，周介銘.近50年四川省耕地變化分析[J].資源科學， 2005， 27（3）： 79-85.

[19] 竇妍，南靈.基于PSR框架的耕地集約利用評價及驅動力研究：以關中地區為例[J].農業現代化研究，2011， 32（5）：615-618.

[20] SMYTH A J，DUMASKY J.FELSM：An international framework for evaluating sustainable land management [M].Rome：FAO，1993.

[21] 朱喜安， 魏國棟.熵值法中無量綱化方法優良標準的探討[J].統計與決策，2015（2）：12-15.

[22] 孫男男，鄭華偉，張蘭，等.耕地集約利用動態評價及障礙因素診斷研究：以河北省為例[J].農業現代化研究，2012，33（1）：90-94.

[23] 鄭華偉.基于改進熵值法的耕地利用集約度評價[J].新疆農墾經濟，2010（4）：53-58.

[24] 費羅成，吳次芳，程久苗，等.資源城市轉型期工業用地集約利用評價：以棗莊市為例[J].城市問題， 2013（2）：29-36.

[25] 杜國明，劉彥隨.黑龍江省耕地集約利用評價及分區研究[J].資源科學，2013，35（3）：554-560.