基于物元可拓分析的蚌埠市土地生態脆弱性評價

何天 趙軍

摘 要：綜合考慮土地生態脆弱性的主要影響因素，從經濟、環境、社會3個方面構建了蚌埠市土地生態脆弱性評價指標體系，運用基于物元可拓分析的方法評價了蚌埠市土地生態的脆弱性程度。結果顯示，蚌埠市2015—2018年的土地生態脆弱性由“中脆弱”降至“低脆弱”，整體土地生態環境變好，但“低脆弱”的狀態不穩定，蚌埠市的土地生態狀況依然嚴峻。

關鍵詞：土地生態;脆弱性評價;物元可拓;蚌埠市

中圖分類號 F293.2? 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）18-0119-03

Evaluation of Land Ecological Vulnerability in Bengbu City Based on Matter-element Extension Analysis

HE Tian et al.

（School of Civil and Hydraulic Engineering，Bengbu College，Bengbu 233030，China）

Abstract：Considering the main influencing factors of land ecological vulnerability，this paper constructs the evaluation index system of land ecological vulnerability in Bengbu City from three aspects of economy，environment and society，and uses the method of matter-element extension analysis to evaluate the degree of land ecological vulnerability in Bengbu City. The research shows that from 2015 to 2018，the land ecological fragility of Bengbu City has decreased from "medium fragility" to "low fragility"，and the overall land ecological environment has become better. However，the state of "low fragility" is not stable，and the land ecological situation of Bengbu City is still severe.

Key words：Land ecological;Vulnerability assessment;Matter-element extension;Bengbu

土地資源是人類生存和發展的載體，與人類的社會、經濟、環境密切相關[1]。隨著社會經濟的高速發展，土地生態系統結構受到不同程度的破壞，導致了一系列的生態環境問題[2]。土地生態環境在被破壞的同時，又會反過來影響人類正常的生產生活[3]。因此，本研究以蚌埠市土地為對象，從經濟、環境、社會3個方面建立土地生態評價指標體系，運用物元可拓分析法對蚌埠市土地生態脆弱性進行了評價，明確了該區域2015—2018年的土地生態脆弱性的等級，以期為土地生態的保護提供依據[4]。

1 資料與方法

1.1 區域概況 蚌埠市位于安徽省北部、淮河中游下段，是安徽省重要的綜合性工業基地。地貌以淮河為分界線，以北為平原區，以南為丘陵區;氣候類型為暖溫帶半濕潤季風氣候，歷年平均降水873.4mm;下轄4區3縣，土地總面積5952km2，截至2018年末，常住人口約339.2萬人。

1.2 數據來源 研究數據來源于《安徽省環境狀況公報》（2015—2018年）、《安徽統計年鑒》（2015—2018年）、《蚌埠市水資源公報》（2015—2018年）、《蚌埠市國民經濟和社會發展公報》（2015—2018年）和蚌埠市政府官方網站等。

1.3 評價指標體系 根據蚌埠市土地生態的特點，結合以往學者關于土地生態脆弱性的研究[5-9]，從經濟、環境、社會3個方面選取14個評價指標，建立蚌埠市土地生態脆弱性評價指標體系（見表1）。

1.4 評價方法

1.4.1 熵權法（1）數據的標準化：因選取的不同指標量綱不同，采用最大離差法對不同量綱的數據進行標準化處理。

正向指標：[yij=xij-xijminxijmax-xijmin] （1）

負向指標：[yij=xijmax-xijxijmax-xijmin] （2）

式中：[xij]為某指標選取年份的具體數值，[ximax]和[ximin]分別為某年份中該指標的最大值和最小值。

（2）確定指標的權重：不同指標權重方法的具體計算公式如下：

[Hi=-kj=1mpij?lnpij] （3）

[Wi=1-Hii=1n（1-Hi）] （4）

式中：[pij=yijj=1myij]，[k=1lnn]，[Hi]和[Wi]分別為第i項指標的信息熵和權重。

1.4.2 物元可拓分析 物元法是由我國學者蔡文提出的解決多目標和多屬性決策的一種方法。基本原理是用帶有信息屬性的3個要素組成的基本元來描述研究對象，通過分析和研究基本元的變化規律，解決不相容問題[10]。

（1）確定待評價的物元：由[N、C、X] 3個符號來表示土地生態的脆弱度、評價指標和指標值，則基本元[R]可表示為[R=（N，C，X）]。土地生態的脆弱性物元可表示為：

[R=R1R2?R1=NC1X1C2X2??CnXn] （6）

（2）確定經典域與節域物元：土地生態脆弱性的經典域可表示為：

[Ri（Ni，C，Xi）=NiC1Xi1C2Xi2??CnXin=NiC1（ai1，bi1）C2（ai2，bi2）??Cn（ain，bin）] （7）

式中：Ni為土地生態生態脆弱性等級，Cn為選取的脆弱性評價指標，區間[（aij，bij）]為各指標在不同評價等級的取值范圍。

土地生態脆弱性的節域可表示為：

[Rp（Np，C，Xp）=NpC1Xp1C2Xp2??CnXpn=NpC1（ap1，bp1）C2（ap2，bp2）??Cn（apn，bpn）] （8）

式中：Np為土地生態脆弱性的所有評價等級，[（apj，bpj）]為某評價指標不同等級的取值范圍。

（3）確定隸屬度：通過以下公式計算土地生態脆弱性評價指標與不同評價等級的隸屬度：

[Ki（xi）=-ρ（xi，Xij）Xijxi∈Xijρ（xi，Xij）ρ（xi，Xpj）-ρ（xi，Xij）xi?Xij] （9）

式中：[Ki（xi）]表示隸屬度，[ρ（xi，Xij）]、[ρ（xi，Xpj）]為點[xi]與區間[（aij，bij）]和[（apj，bpj）]的距離。

（4）計算綜合關聯度：綜合關聯程度[Ki（P0）]表示不同評價對象[P0]對應于不同評價等級的綜合隸屬程度，計算公式如下：

[Ki（P0）=j=1nωjKi（xi）] （10）

當[Ki（P0）>0]時，表示待評價對象隸屬于該評價等級;當[-1

1.4.3 脆弱性評價標準 目前關于土地生態評價指標的脆弱度尚未有統一的標準。筆者在參考相關研究資料的基礎上[11-15]，結合蚌埠市土地生態特點，確定了蚌埠市土地生態脆弱性評價標準（見表2）。

2 結果與分析

2.1 各評價指標的權重 將蚌埠市2015—2018年土地生態脆弱性評價指標數值帶入公式1、2進行標準化處理，然后通過公式3、4進行各指標權重的計算，結果詳見表1。由表1可知，選取的14項評價指標中，人均耕地面積、森林覆蓋率、農業機械化水平、人均GDP、生活污水排放量和工業固體廢物產生量的權重值較大，反映了這些指標對蚌埠市土地生態脆弱性的影響較大。

2.2 物元分析結果 參考已有土地生態相關文獻資料[16-19]，依據蚌埠市土地生態脆弱性評價標準，確定了蚌埠市的土地生態脆弱性經典域和節域取值范圍（見表3）。根據經典域和節域取值范圍，將蚌埠市2015—2018年土地生態脆弱性具體評價指標數值帶入公式9、10，得到各評價指標與不同評價等級的關聯度，結合各指標的權重，計算得出綜合關聯度。由表4可知，蚌埠市2015年的土地生態脆弱性對應于不同等級的綜合關聯度分別為-0.343、-0.165、-0.130、-0.233，4個等級關聯度中[K3（P2015）]最大，因此2015年蚌埠市土地生態脆弱性屬于“中脆弱”。同樣計算可得2016年、2017年、2018年的土地生態脆弱性綜合關聯度（見表4）。

由表4可知，蚌埠市2015年和2016年的土地生態脆弱性均為“中脆弱”，2017年和2018年的土地生態脆弱性均為“低脆弱”，整體土地生態脆弱度變小，但“低脆弱”等級的關聯度處于[-1，0]區間，說明處于“低脆弱”等級的狀態不穩定，有向“中脆弱”后退的趨勢。研究期內蚌埠市經濟高速發展，城市建設對土地資源的需求日益增大，人口密度逐年增加，雖然政府制定了一系列的環保政策，森林覆蓋率和建成區綠化覆蓋率等指標值明顯增大，但生活污水排放量和工業固體廢物產生量對土地生態環境的影響在短期內難以有效改變，因此蚌埠市的土地生態環境需要進一步加大保護力度。

3 結論與討論

本研究結果顯示，蚌埠市在研究期內的土地生態脆弱性由“中脆弱”降至“低脆弱”，整體土地生態環境變好，但“低脆弱”的狀態不穩定，土地生態狀況依然嚴峻。因此，政府應進一步加強對土地生態環境的保護，積極推進產業結構調整，持續加大第三產業占GDP的比重;提升農業機械化水平，在發展工業經濟的同時，進一步減少污染物產生和排放，植樹造林，大力推進城市生態文明建設。

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（責編：徐世紅）