基于組合賦權(quán)法的哈爾濱市耕地生態(tài)安全評價

崔明哲，楊鳳海，李佳

（東北農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，哈爾濱150030）

國以民為本，民以食為天，土為糧之母。耕地是糧食安全的載體，是最寶貴的土地資源。在人口不斷增長，工業(yè)化與城市化水平迅速發(fā)展的背景下，耕地生態(tài)安全受到極大的威脅，因此，診斷和確保耕地生態(tài)安全顯得尤為重要。已有的研究對生態(tài)安全評價理論、方法和技術(shù)有初步的探索，但目前單獨以耕地生態(tài)安全為對象進行研究的還不多。朱洪波［1］在分析耕地資源生態(tài)安全內(nèi)涵、特征和影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了耕地資源生態(tài)安全評價指標體系。他認為耕地資源生態(tài)安全是指在一定的時間和空間尺度內(nèi)，耕地資源生態(tài)系統(tǒng)處于保持自身正常功能結(jié)構(gòu)和滿足社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展需要的狀態(tài)。趙其國［2］從耕地利用內(nèi)外部環(huán)境及耕地供給方面分別探討了耕地生態(tài)安全。但由于研究對象的復雜性和特殊性，人們對耕地生態(tài)安全的內(nèi)涵認識不足，在評價指標體系構(gòu)建和研究方法選擇上還沒有形成共識，多為宏觀研究，使得耕地生態(tài)安全評價研究滯后［3］。本文以黑龍江省哈爾濱市為研究區(qū)，分析哈爾濱市耕地資源的現(xiàn)狀，從自然、經(jīng)濟、社會3個方面選取與耕地生態(tài)安全關(guān)系密切的17項指標，構(gòu)建耕地資源生態(tài)安全評價指標體系，定量分析哈爾濱市所轄各縣（市）的耕地資源生態(tài)安全狀況。

1 研究區(qū)概況

哈爾濱市位于我國東北北部，地處松嫩平原東南部，張廣才嶺西麓。地理位置跨東經(jīng)125°42′—130°10′，北緯 44°04′—46°40′。哈 爾 濱 全 市 土 地 面 積53 068hm2，行政轄區(qū)包括市區(qū)以及五常、雙城、尚志、巴彥、賓縣、依蘭、延壽、木蘭、通河、方正10個縣（市）。伴隨著哈爾濱區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化進程的日益加快，耕地生態(tài)安全在一定程度上受到影響。一方面，農(nóng)藥使用量、化肥施用量逐年增長，導致未被利用的部分殘留在耕地中，使得耕地土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，土地質(zhì)量退化；另一方面，生活污水、工業(yè)廢水和工業(yè)廢氣排放量呈逐年增長的趨勢，使得土地直接或間接的被污染，對耕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量造成一定程度的影響。如果不及時解決耕地生態(tài)安全問題，社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展將受到阻礙。因此構(gòu)建能夠反映耕地生態(tài)安全的評價指標體系，綜合分析哈爾濱所轄各縣（市）的耕地生態(tài)安全對保障糧食安全與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 評價指標體系構(gòu)建

2.1 耕地生態(tài)安全的內(nèi)涵

綜合國內(nèi)學者的觀點［1－5］，本文認為耕地生態(tài)安全是土地生態(tài)安全的一個重要方向，指耕地生態(tài)系統(tǒng)有穩(wěn)定、均衡、充裕的自然資源可供利用，耕地生態(tài)環(huán)境處于無污染、未破壞的不受威脅的健康狀態(tài)。耕地生態(tài)安全系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，包括耕地自然生態(tài)安全、耕地經(jīng)濟生態(tài)安全和耕地社會生態(tài)安全3個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)又包括很多影響因素，每個子系統(tǒng)及子系統(tǒng)中的因素都影響著系統(tǒng)的發(fā)展。

2.2 耕地生態(tài)安全評價指標體系的構(gòu)建

根據(jù)哈爾濱市的實際情況，結(jié)合國內(nèi)學者已有的研究成 果［1，3，6－9］，綜 合 影 響 耕 地 資 源 生 態(tài) 安 全 的 因素，同時考慮指標的重要性、主要性和可得性，從自然因素、經(jīng)濟因素和社會因素3方面建立影響研究區(qū)耕地生態(tài)安全的指標體系。將評價體系分為目標層、準則層和指標層3個層面。其中耕地資源綜合生態(tài)安全評價為目標層；自然因素、經(jīng)濟因素和社會因素為準則層；選取17個評價指標為指標層，構(gòu)建耕地資源生態(tài)安全評價指標體系（表1）。

表1 哈爾濱市耕地生態(tài)安全評價指標體系

3 耕地資源生態(tài)安全評價方法與模型

3.1 數(shù)據(jù)來源與標準化處理

原始數(shù)據(jù)來源于《哈爾濱市統(tǒng)計年鑒》（2011年）、《哈爾濱市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》（2011年）、《黑龍江省統(tǒng)計年鑒》（2011年）、《黑龍江省經(jīng)濟社會統(tǒng)計概要》（2011年）及哈爾濱市國土部門、統(tǒng)計部門和規(guī)劃部門的相關(guān)資料。

將本文構(gòu)建的指標對耕地生態(tài)安全的影響分正趨向性、負趨向性兩個方面，正趨向性指標即數(shù)值越大對耕地生態(tài)安全越有利的指標，負趨向性指標即數(shù)值越小對耕地生態(tài)安全越有利的指標。分別對正、負趨向指標的原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，具體公式如下：

式中：Xij——第i指標第j縣（市）的原值；min（Xij）——為第i指標第j縣（市）的最小值；max（Xij）——第i指標第j縣（市）的最大值；Zij——第i指標第j縣（市）標準化處理后的數(shù)值。

3.2 指標權(quán)重值確定

為了體現(xiàn)各個評價指標在評價體系中的作用地位以及重要程度，必須對指標賦予不同的權(quán)重系數(shù)。確定權(quán)重的方法可以分為兩類：一類是主觀賦權(quán)法，主要由專家根據(jù)經(jīng)驗判斷得到；另一類是客觀賦權(quán)法，由原始數(shù)據(jù)在運算中自動生成。

本文采用組合賦權(quán)法來確定指標權(quán)重，即主觀賦權(quán)法（本文采用層次分析法）與客觀賦權(quán)法（本文采用熵值法）相結(jié)合的綜合賦權(quán)方法。這樣既避免了當評價指標數(shù)量比較龐大且各指標之間具有一定相關(guān)性時，主觀賦權(quán)法確定各指標的權(quán)重可能出現(xiàn)偏差，又避免了純數(shù)學運算有時可能扭曲真實，使權(quán)重與指標的實際重要程度相悖的情況。

（1）采用層次分析法確定主觀權(quán)重：先對各指標兩兩比較重要程度而逐層進行判斷打分，構(gòu)造判斷矩陣；然后用方根法求得最大特征根對應(yīng)的特征向量，得到各指標的權(quán)重；最后檢驗是否具有滿意的一致性［10］。確定的指標權(quán)重向量為：WA＝（W1，W2，W3，…，W17）T

（2）采用熵值法確定客觀權(quán)重：先計算各指標的信息熵，然后確定各指標的熵權(quán)［11］。確定的指標權(quán)重向量為：WB＝（W1′，W2′，W3′…，W17′）T

（3）確定組合向量權(quán)重［11］：組合后的權(quán)重向量與以上兩種方法確定的向量WA和WB存在偏差，在偏差平方和最小的意義下，構(gòu)造最優(yōu)化模型，求得唯一解即為優(yōu)化組合權(quán)重向量WC：WC＝（WC1，WC2，WC3，…，WC17）T

組合權(quán)重確定的指標權(quán)重值及標準化值如表2所示。

表2 綜合評價參數(shù)

3.3 評價模型

國內(nèi)學者對于生態(tài)安全的評價多采用綜合評價模型、灰色關(guān)聯(lián)度評價模型、生態(tài)足跡評價模型、模糊綜合評價模型等［12］。文中采用綜合評價模型，定量評價分析哈爾濱市的耕地生態(tài)安全狀況。具體為：

式中：Ej——為第j縣（市）的耕地生態(tài)安全綜合評價指數(shù)；Wci——指標i的最優(yōu)組合權(quán)重；yij——指標i的標準值。

3.4 評價標準

借鑒和分析相關(guān)文獻的研究結(jié)果［7，11，13］，并考慮到本研究中耕地生態(tài)影響因素選取的非全面性，表3將哈爾濱市耕地生態(tài)安全綜合安全值按其取值范圍（0～1），采用非等間距法分為5個安全檔次，綜合值越大，耕地生態(tài)安全度越高；反之，則越低；并依次將對應(yīng)的5個等級的耕地資源生態(tài)安全狀況進行描述。

4 結(jié)果與分析

4.1 哈爾濱市縣域單元耕地生態(tài)安全等級劃分

通過對哈爾濱市相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集，根據(jù)前述的方法和構(gòu)建的評價指標體系，進行定量計算，得到哈爾濱各縣域單元的耕地生態(tài)安全評價值（表4）。

表3 耕地生態(tài)安全分級與特征

表4 哈爾濱各縣（市）耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)

表4表明哈爾濱所轄各縣（市）的耕地生態(tài)安全值總體水平并不高，處于安全分級的Ⅱ級到Ⅳ級。其中依蘭縣耕地生態(tài)安全值最高，賓縣最低。依蘭縣與通河縣的耕地生態(tài)安全處于較安全水平，雙城市、賓縣處于風險等級，其它6個縣（市）的耕地生態(tài)安全水平為第Ⅲ等級即為敏感等級。各縣（市）的耕地生態(tài)安全空間分異如圖1所示。

圖1 哈爾濱市耕地生態(tài)安全等級空間分布

4.2 結(jié)果評價

以上評價結(jié)果在一定程度上反映出哈爾濱市各縣級區(qū)域的耕地資源生態(tài)系統(tǒng)的安全狀況?？傮w來看，耕地資源生態(tài)安全程度較高的縣域是通河縣和依蘭縣。這兩個縣的耕地面積比重相對較高，森林覆蓋率與GDP增長率較高。與其他縣域相比，依蘭縣的單位耕地面積化肥與塑料薄膜使用總量最少，通河縣的耕地壓力指數(shù)較低，單位耕地面積農(nóng)用機械動力與灌排機械動力較高。

巴彥縣、木蘭縣、方正縣、延壽縣、五常市、尚志市的耕地生態(tài)安全處于敏感階段。這6個縣域單元的財政支農(nóng)力度較強，農(nóng)民人均收入相對較高，這對提高耕地資源生態(tài)安全間接起到一定的影響。但是耕地墾殖率相對較低，耕地壓力指數(shù)較高，從一定程度上反映出耕地生態(tài)安全水平并不高。而且耕地生態(tài)安全處于敏感級別的各縣除尚志市外，其它縣域的未利用地面積比重相對較低，而未利用地是補充耕地的重要來源，未利用地面積比重反映了未來補充耕地的潛力，它與耕地資源生態(tài)安全呈正相關(guān)關(guān)系。

雙城市、賓縣的耕地生態(tài)安全狀況處于風險級別。它們是耕地施用化肥量相對最多的兩個縣域單元，以雙城市居首位。過量的施用化肥使得不能被利用的部分殘留在耕地中，導致土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，耕地土壤肥力下降，耕地的生態(tài)安全面臨挑戰(zhàn)。

5 結(jié)論

筆者在總結(jié)國內(nèi)學者有關(guān)耕地生態(tài)安全研究成果的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了耕地生態(tài)安全評價指標體系。利用組合賦權(quán)法確定各指標權(quán)重的過程中，揚長避短，使得評價結(jié)果趨于實際。運用綜合評價模型計算了哈爾濱市所轄10縣（市）的耕地生態(tài)安全綜合評價指數(shù)，通過定量的計算得出哈爾濱市各縣域單元的耕地生態(tài)安全狀況為：依蘭縣與通河縣處于較安全級別，雙城市與賓縣處于風險級別，巴彥縣、木蘭縣、方正縣、延壽縣、五常市、尚志市的耕地生態(tài)安全處于敏感級別。

本文的不足之處在于研究時間序列短，在今后的研究工作中，應(yīng)拉長研究的時間序列，以便得到更加合理的評價結(jié)果，使研究結(jié)果更具指導意義。同時，還應(yīng)根據(jù)研究區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的不同階段對指標進行修正和調(diào)整，選擇合適的方法進行評價、分析，以便更好地為耕地合理利用提供指導。

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