资源型城市土地生态安全评价——以黑龙江省鸡西市为例

王兰霞， 秦大海，孟祥民， 苗日民

(1.黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨 150022；2.海南国源土地矿产勘测规划设计院，海南海口 571100)



资源型城市土地生态安全评价
——以黑龙江省鸡西市为例

王兰霞1， 秦大海2，孟祥民1， 苗日民1

(1.黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨 150022；2.海南国源土地矿产勘测规划设计院，海南海口 571100)

以黑龙江省东部煤炭城市鸡西市为例，选取16个典型评价因子，遵循客观、科学、简明可行原则，利用压力-状态-响应(PSR)框架结构模型构建土地生态安全评价指标体系，采用极差法对评价指标数据进行归一化处理，以熵值法计算各评价指标的权重，最终确定2008—2014年研究区土地生态安全综合指数。结果显示：鸡西市土地生态安全综合指数呈现逐年提高的趋势。

土地生态安全；评价；熵值法；鸡西市

随着世界人口的膨胀以及人类活动范围的延伸，人类对土地利用的活动正在以前所未有的规模和速度改变着生存环境，土地生态环境问题日益突出。国家振兴东北老工业基地战略的实施以及黑龙江省东部煤电化基地建设的开展使得煤炭城市土地利用活动愈加频繁。鸡西市煤炭资源开采历史已久，其土地生态安全应受到更多的关注，这对鸡西市土地资源的可持续利用、社会经济的可持续发展有重要的现实意义，对其他资源型城市土地生态安全评价具有重要的参考价值。国内学者因研究角度不同对土地生态安全的定义各有侧重，有学者从土地生态安全所要达到的保障程度来定义[1]，有的从土地生态安全所要达到的目标来定义[2-5]。综合来看，土地生态安全可定义为土地生态系统在特定时空范围内既能保持自身的平稳状态又能持续不断地为人类发展提供服务的社会、经济与生态环境的复合体。对于土地生态安全的相关评价，学者们或借助于数学模型方法[6-9]，或运用地理信息系统平台[10-12]，近年也逐渐涉及到利用InVEST模型对区域土地生态系统价值进行评估[13-14]。笔者利用PSR框架结构构建了鸡西市土地生态安全评价指标体系，通过测算土地生态安全综合指数对鸡西市土地生态安全情况进行了评价。

1 指标选取、数据来源与研究方法

1.1 评价指标体系的构建遵循客观性、科学性以及简明可行性的原则，在借鉴已有研究成果的基础上，同时考虑指标数据的可获取性，基于PSR模型构建指标体系，土地生态安全压力反映人类经济社会活动引起的对资源环境及社会的压力因素；土地生态安全状态反映资源环境及社会经济当前所处的状态或趋势；土地生态安全响应反映人类对于环境、社会经济活动和政策的主观能动性，资源的可恢复性以及环境本身对污染的容纳能力[15]。从压力、状态、响应3个方面建立评价指标体系的准则层，选取16个指标构建鸡西市土地生态安全评价指标体系(表1)。

1.2 数据来源土地生态安全评价指标数据来自2009—2015年《黑龙江统计年鉴》《中国城市统计年鉴》和鸡西市国民经济社会发展公报，部分指标数据则是通过统计年鉴数据间接运算获得。

1.3 研究方法

1.3.1归一化处理。由于所选取各指标计量单位有所不同，该研究选用极差法对各指标数据进行归一化处理，以消除量纲不同对土地生态安全评价综合结果产生的影响。归一化处理公式如下。

正向指标：

(1)

负向指标：

(2)

式中，xj为第j项指标值；max(xj)为第i项评价指标的最大值；min(xj)为第j项评价指标的最小值。

1.3.2熵值法。熵值法作为一种客观赋权方法，通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重，相对变化程度大的指标具有较大的权重。该方法具有较强的实用性。利用公式(1)、(2)将土地生态安全评价指标数据归一化处理后，首先计算第i年、第j项评价指标的比重：

表1 鸡西市土地生态安全评价指标体系

(3)

然后计算信息熵值e与信息效用d。第j项评价指标的信息熵值ej计算公式为：

(4)

(5)

指标的信息效用价值dj取决于该指标的信息熵ej与1之间的差值，它的值直接影响权重的大小，信息效用值越大，对评价的重要性就越大，权重也就越大。利用熵值法估算各指标的权重，其本质是利用该指标信息的价值系数来计算，其价值系数越高，对评价的重要性就越大(或称权重越大，对评价结果的贡献大)。第j项指标的权重为：

(6)

1.3.3综合评价指数的计算。采用加权求和公式计算各区域的土地生态安全的综合值，将各指标数据标准化值与权重相乘可得到鸡西市土地生态安全单项指标安全值，计算公式为：

(7)

2 结果与分析

采用公式(1)、(2)和(6)计算得到鸡西市土地生态安全评价指标数据的标准化值与权重，结果见表2。

表2 2008—2014年鸡西市土地生态安全评价指标标准化值与权重

鸡西市土地生态安全单项指标安全值测算结果见表3。

表3 2008—2014年鸡西市土地生态安全单项指标安全值

根据表2中权重值计算结果和表3数据，利用公式(7)，计算得到2008—2014年鸡西市土地生态安全综合值(表4)。

表4 2008—2014年鸡西市土地生态安全综合评价结果

目前国内确定土地生态安全的标准还不统一。该研究在参考相关研究的基础上[16-17]，综合考虑鸡西市土地生态系统状况，将评价结果确定5个评价等级：恶劣级(0，0.4]、风险级(0.4，0.6]、敏感级(0.6，0.7]、良好级(0.7，0.9]和安全级(0.9，1.0]。将土地生态安全综合指数值与土地生态安全等级相结合，得出鸡西市土地生态安全变化趋势(图1)。

图1 鸡西市土地生态安全变化趋势

由表4可知，2008—2009年鸡西市土地生态安全压力指数下降，在2009年降到最低，压力指数为0.054 4；2010—2014年呈现出整体升高的趋势，在2013年小幅回落，压力指数为0.238 9，从单个指标来看，主要是由于全市人口密度在2013年小幅反弹，亿元GDP生产事故死亡率也有所提高；2014年鸡西市土地生态安全压力指数为0.275 1，达到峰值，这表明鸡西市土地生态安全压力总体上不断增加。2008—2014年鸡西市土地生态安全状态指数一直处于上升趋势，主要是由于农业机械总动力、播种面积、粮食产量、农村居民人均纯收入等指标数值整体上呈现出不断增长的趋势，表明土地生态安全状态良好。2008—2013年鸡西市土地生态安全响应指数逐年提高，2014年小幅降低。鸡西市土地生态安全响应指数不断提高，主要得益于产业结构调整，使得万元GDP能耗与万元GDP电耗逐年减少。

3 结论与建议

该研究基于PSR框架构建了鸡西市土地生态安全评价指标体系，运用熵权法确定权重，根据2008—2014年相关指标统计数据，通过测算鸡西市土地生态安全综合指数，对鸡西市土地生态安全情况进行评价。结果表明，2008—2014年鸡西市土地生态安全系统状况整体上呈现出不断好转的趋势，但趋势较缓，主要在于土地生态安全压力指数、状态指数与响应指数对综合指数贡献率较低；2008—2010年土地生态安全系统状况一直处于恶劣级，2010—2012年土地生态安全系统状况由恶劣级上升到良好级，表现出良好的势头；2012—2014年增幅趋缓，一直处于良好级。

鸡西市等资源型城市应结合自身实际情况，推进产业转型，积极发展生态农业，降低地均化肥施用量；引进高新技术产业，降低能耗；加大安全生产监督管控，通过土地整治等相关措施保持土地生态永久持续安全。

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Land Ecological Security Evaluation of Jixi City in Heilongjiang Province

WANG Lan-xia1,QIN Da-hai2,MENG Xiang-min1et al (1.Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin,Heilongjiang 150022; 2.Hainan Guoyuan Institute of Land and Mineral Survey Planning and Design,Haikou,Hainan 571100)

Taking coal-resource-city Jixi in eastern Heilongjiang Province as an example,16 typical evaluation factors were selected.According to the objective,scientific,concise and feasible principles,Pressure-State-Response (PSR) frame structure model was used to establish land ecological security evaluation index system.Normalization processing of evaluation index data was carried out by Range method.Weight of evaluation index was calculated by entropy method.Finally the comprehensive index of land ecological security in 2008-2014 was finally determined.Results showed that comprehensive index of land ecological security in Jixi City presented the trend of increasing year by year.

Land ecological security; Evaluation; Entropy method; Jixi City

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12531599)。

王兰霞(1969- )，女，黑龙江哈尔滨人，副教授，博士，从事土地利用与生态环境、土地复垦与生态重建研究。

2016-08-31

F 301

A

0517-6611(2016)30-0179-04