濰坊市耕地資源可持續利用評價及預測

陳 波，馬向平

（中國地質大學（武漢）公共管理學院，武漢 430074）

耕地資源作為一種非可再生資源是人類賴以生存和發展的物質基礎，是確保國家糧食安全的根本要素，十九大報告提出嚴格保護耕地，確保國家糧食安全，可見國家對耕地資源十分重視。但是近年來，城鄉一體化的發展占用大量耕地以及不合理的農業生產結構等原因嚴重影響了耕地資源的質量和數量，從而影響到耕地資源的可持續利用狀態。因此，從總體上把握耕地資源的動態，對耕地資源進行可持續利用評價及預測顯得尤為重要。

目前，有關耕地資源的可持續利用的研究主要集中在以下幾個方面：基于 GIS［1，2］以及基于 TM 影像植被指數［3］的耕地資源地力評價研究；基于PSR模型［4］的耕地資源生態可持續性研究；基于 GIS［5］、PSR 模型［6］、BP 模型［7］和基于“國家公頃”計算生態足跡新方法［8］以及按照耕地生產性、保護性等準則層建立的評價指標體系［9］的耕地資源可持續利用評價；耕地生態安全及預測［8］等。這些研究專題拓展了該領域的研究視野，其成果對于深化該領域的研究作出了積極的貢獻。但是總的來看，還存在以下問題：一是耕地資源的可持續利用評價指標體系的構建不統一，指標體系的科學性和可操作性有待進一步提升；二是目前研究的重點在于對區域耕地資源可持續利用現狀的評價，而對于耕地資源可持續利用預測的研究相對匱乏；三是實證研究有待拓寬地域和提高時效性。

耕地資源可持續利用評價是一個包含豐富內容的復雜系統，影響耕地資源可持續利用的因素是隨著區域人口增長、經濟發展、自然資源環境條件以及人類的各種活動而不斷變化的。前人的相關研究選擇的評價模型有GIS、BP、PSR、生態足跡等，這些模型存在一定的局限性。基于以上考慮，本試驗以山東省濰坊市為研究對象，采取DPSIR模型構建評價指標體系，選取2006—2016年數據進行評價并利用GM（1，1）模型預測濰坊市 2017—2022年耕地資源可持續利用水平，在耕地資源可持續利用評價及預測方法上進行新的嘗試，以期為濰坊市乃至山東省的耕地可持續利用決策提供參考依據。

1 濰坊市耕地資源可持續利用評價

1.1 DPSIR模型的架構

DPSIR模型涵蓋經濟、社會、環境三大要素，將表征一個自然系統的評價指標分為驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個子系統［10］。DPSIR模型能夠較好地反映環境系統和人類之間的相互作用及關系，并且結構清晰簡單，能夠有效整合經濟發展、資源開發和環境保護，且更符合十九大報告中提出的堅定走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路以及人與自然和諧共生的理念。

DPSIR模型包含驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個子系統，在耕地資源可持續利用評價框架內，每個子系統都有各自的內涵：①驅動力子系統。驅動力因素是促使對耕地進行保護的最原始的動力因素，是由于人口數量增加、經濟快速發展以及城市化進程的快速推進而促使進行耕地保護的因素。②壓力子系統。壓力因素是人類活動對耕地資源的需求及負荷，是直接促使保護耕地資源發生根本性變化的因素。③狀態子系統。狀態因素是指在驅動力和壓力的共同作用下，在一定時期內所存在的狀態。④影響子系統。影響因素是指消耗耕地資源對現在以及將來產生的影響，主要指該區域在物質經濟、文化生活等方面受到耕地資源壓迫所做出的反應。⑤響應子系統。響應因素是指為了對阻礙耕地資源可持續發展的因素做出的糾偏反應。

1.2 評價指標體系的構建

1.2.1 指標的選取 根據各個子系統的表征意義，結合客觀性、綜合性、因地制宜性、可操作性等原則，在已有研究的基礎上，綜合考慮耕地資源可持續發展涉及到的經濟、社會、生態等多維因素，結合濰坊市的實際情況，選取了有代表性的15項指標，如表1所示。

1.2.2 權重的確定和評價指數的計算

1）數據的收集。從濰坊市統計局、濰坊市農業局、濰坊市國土資源局等相關網站以及《山東省統計年鑒》、《山東省國民經濟和社會發展統計公報》，搜集了濰坊市2006—2016年的15項指標數據，并對其進行認真核對和整理。

2）指標的量化及標準化。利用極值化處理方法對數據進行預處理：當指標值越大，說明耕地可持續利用水平越高時，采用正向指標公式進行標準化處理；當指標值越小，說明耕地可持續利用水平越高時，采用逆向指標公式進行處理，計算公式如下：

表1 基于DPSIR模型的濰坊市耕地資源可持續利用評價指標體系

當評價指標為正向指標時：

當評價指標為逆向指標時：

式中，Z′ij和xij分別表示第i年第j指標的標準化后的值和原始值；maxxj和minxj分別表示第j指標的最大值、最小值，標準化后的值越大，表示效應越好，這樣就消除了正負向指標的差異性。

1.3 評價方法和評價標準

1.3.1 評價方法 評價采用多指標加權綜合評價法，即首先計算各項指標的評價結果，然后按照權重加權計算綜合評價結果。計算公式：

式中，Mx為綜合指數，Wj是j指標的權重，m為指標個數。

1.3.2 評價標準 為了形象直觀地評價耕地資源可持續利用水平，參考相關學者在此研究領域的劃分等級［9，11，12］，把耕地可持續利用水平劃分為非可持續性階段、弱可持續性階段、初步可持續性階段、一般可持續性階段和可持續性階段5個等級，并結合濰坊市實際情況，建立濰坊市耕地資源可持續利用評價標準，如表2所示。

表2 濰坊市耕地資源可持續利用水平判斷標準

1.4 評價結果

1.4.1 子系統指數 2006—2016年濰坊市耕地資源可持續利用評價體系各子系統指數見表3。5個子系統指數變化表明，濰坊市在研究期內經濟社會發展較為迅速，雖然濰坊市政府對一些阻礙耕地資源可持續利用的現象做出了相對積極的回應，但是沒有從根本上緩解經濟社會發展給耕地資源帶來的壓力，耕地資源可持續利用的狀態不夠穩定。

1.4.2 綜合指數 由表3可知，濰坊市耕地資源可持續利用水平總體呈動態上升狀態，耕地資源在2006年處于非可持續性階段；在2007—2010年處于弱可持續性階段；在2011—2013年處于初步可持續性階段；在2014年達到一般可持續性階段；在2015—2016年處于初步可持續性階段。

表3 濰坊市耕地資源可持續利用評價子系統指數及綜合指數

2 濰坊市耕地資源可持續利用預測

2.1 預測過程

2.1.1 數據的預處理 以人均地區生產總值（I1）為例進行詳細闡述。

步驟一：將2006—2016年人均地區生產總值作為原始數列 x（0）并計算一次累加數列 x（1）。

步驟二：建立矩陣B、y。

y＝（x（0）（2），x（0）（3），…，x（0）（N））T，T 表示轉置。

步驟三：由U^＝（BTB）-1BTy，求得a^＝-0.097 5；u^＝22 487.538。

2.1.2 模型計算值的測算 把a^和u^帶入時間響應方程

通過公式（5）計算擬合值x^（0）（i），再用后減運算還原模型計算x^（0）（k）。

2.1.3 精度檢驗

1）殘差檢驗。

2）后驗差檢驗。

小誤差概率：

P＝P｛｜E（k）-E｜＜0.674 5S1｝＝1

根據預測精度對照表（表 4），P＞0.95，C＝0.116＜0.35，表示預測等級好。

表4 預測精度對照

2.1.4 數據預測 2017—2022年濰坊市人均地區生產總值預測數據如表5所示。

同理對其余14項指標進行預測并檢驗，其預測結果除有效灌溉面積（I8）和耕地墾殖指數（I10）兩項指標屬于勉強等級外，其余12項指標均達到合格及合格以上的預測級別，證明預測有效。

表5 2017—2022年人均地區生產總值預測值 （單位：元）

2.2 預測結果

根據 GM（1，1）模型，利用 2006—2016 年濰坊市15項指標的數據對2017—2022年15項指標的數據進行預測，采用多指標綜合加權法預測綜合指數，預測結果如表6所示。

表6 2017—2022年濰坊市耕地資源可持續利用綜合指數預測值

以上預測結果表明，2017—2022年濰坊市耕地資源可持續利用綜合指數呈穩定增長狀態。根據濰坊市耕地資源可持續利用水平判斷標準（表2），2017—2021年濰坊市耕地資源可持續利用水平處于初步可持續性階段，2022年濰坊市耕地資源可持續利用水平達到一般可持續性階段。

3 結論

1）2006—2016年濰坊市耕地資源可持續利用水平總體上呈上升趨勢。截至2016年，濰坊市耕地資源可持續利用水平僅處于初步可持續性階段，整體水平較低。

2）按照2006—2016年的發展趨勢進行預測，在主客觀環境不變的情況下，濰坊市耕地資源可持續利用水平在2017—2022年依然會穩步上升，并在2022年從初步可持續性階段上升為一般可持續性階段。

以上結論說明，2006—2016年濰坊市針對耕地資源可持續利用的相關政策的制定和實施取得了一定的成效；2017—2022年耕地資源可持續利用水平發展趨勢良好，前景樂觀。雖然如此，未來5年要想實現耕地資源可持續利用水平的提升，耕地資源保護工作依然不能松懈，至少要保證政策的連續性和前期的執行力不減。根據評價指標體系中各指標對于耕地資源可持續利用水平的貢獻大小 （指標權重），濰坊市政府在未來5年的耕地資源保護工作還應該著重做好以下方面的工作：嚴格控制耕地紅線，保護耕地數量；鼓勵農民使用有機化肥和生物防治技術，保護耕地質量；繼續出臺惠農政策、完善農業基礎設施建設，調動農民的生產積極性。