西安市耕地集约利用与生态安全协调发展研究*

张丽庆，邢姝媛

(西安外事学院，陕西西安 710077)

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西安市耕地集约利用与生态安全协调发展研究*

张丽庆，邢姝媛

(西安外事学院，陕西西安 710077)

[目的]面对人地关系紧张、粮食安全严峻的形势，走集约挖潜、生态兼顾的耕地利用模式是可持续发展之路的必然选择。因此，如何协调好耕地集约利用与耕地生态安全之间的关系，成为亟待解决的关键性问题。[方法]文章运用协调发展理论，构建耕地集约利用与耕地生态安全协调发展评价模型，分析西安市1999～2014年间的耕地集约利用与耕地生态安全协调发展程度的时空分异。[结果]研究表明：从时间上看，协调发展度整体上逐年增加，协调发展等级由最初的轻度失调转为良好协调发展型，但近年来协调发展度呈现缓慢下降趋势； 从空间上看，西安市协调度与协调发展度都存在着显著的地区差异，其中高陵县、灞桥区的变化较显著。[结论]研究结果可为西安市耕地集约利用与耕地生态安全协调发展，实现耕地生态集约化提供科学依据。

耕地 集约利用 生态安全 协调发展 西安市

0 引言

面对人地关系的紧张与粮食安全问题的严峻形势，土地利用呈现集约化发展的趋势。但当前的耕地利用导致了耕地污染、耕地退化、耕地生态功能弱化甚至丧失等耕地生态安全问题[1-2]。走集约挖潜、生态兼顾的耕地利用模式才是可持续发展之路的必然选择，因此如何协调好耕地集约利用与耕地生态安全之间的关系，成为亟待解决的关键性问题。协调发展理论已趋于成熟，在较多学科中得到了广泛的应用。近年来，众多学者基于不同角度和方法对土地集约利用-土地生态安全系统进行研究，成果硕丰[3-5]。文章借鉴前人基于协调发展模型的研究，以西安市为研究对象，以耕地为研究目标，研究近16年西安市耕地集约利用与耕地生态安全协调发展动态变化关系，以期对当地以及其他地区耕地可持续利用产生较大的理论指导意义。

1 耕地集约利用与生态安全协调发展内涵界定

发展是任何客观事物的变化趋势，是一种演化过程[6]； 协调则是协调事物与事物之间或事物内部各部分间的一种和谐“默契”的关系[7]。协调发展是对发展和协调两个概念的综合与升华，指系统或要素之间遵循某种约束条件的良性演化过程[8]。耕地集约利用—耕地生态安全系统协调发展，则是指在人类社会发展过程中，在一定的技术条件下，某一区域的耕地能够合理利用并且耕地生产环境较安全能够满足当地人口的消费需求。它是一个定量指标，用来衡量耕地生态经济系统的协同性和发展度，是测度耕地集约利用与耕地生态安全两个系统协调发展水平的高低[9]。

2 数据来源与研究方法

2.1 研究区概况与基础数据来源

西安市为陕西省省会，位于其中心位置，辖9区4县。地处107°40′E～109°49′E， 33°39′N～34°44′N，水文地质条件较良好，土壤类型的复杂多样，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。截止2014年末，全市常住人口为858.8万人，耕地面积为24.66万hm2。该文数据资料包括耕地数据和社会经济数据等2个方面，耕地数据主要来自1999～2014年《陕西省土地调查统计年鉴》，社会经济数据来源于2000～2015年《陕西统计年鉴》及西安市各县(区)国民经济统计年鉴。

2.2 评价指标体系的构建

进行协调性关系研究首先要对耕地进行准确可靠的评价，为了保证评价结果的准确性，需要对评价指标进行科学合理的筛选。该文在理解耕地集约利用与耕地生态安全内涵的基础上，通过对DPSIR模型机理的研究、集约利用与生态安全相关文献的借鉴以及结合资料收集情况，根据研究区域的特点，确定耕地集约利用与耕地生态安全评价指标体系。该体系分为目标层、准则层及指标层等3个层次，包括驱动力、压力、状态、影响、响应指标体系等5个子系统,评价指标体系见表1。

表1 西安市耕地集约利用与生态安全评价体系指标权重

目标层准则层指标层目标层准则层指标层耕地集约利用驱动力(01822)非农指数(00939)耕地生态安全驱动力(01856)人口密度(00493)人均GDP(00883)人口自然增长率(00667)压力(01197)人均耕地面积(00652)农民人均纯收入(00696)粮食安全指数(00545)压力(03085)人均耕地面积(00804)状态(01297)灌溉指数(00236)单位耕地化肥使用量(00970)机械化率(00429)单位耕地农药使用量(00402)复种指数(00400)单位耕地农膜使用量(00908)耕地垦殖指数(00231)状态(03010)年平均降水量(00320)影响(02137)粮食单产(00467)耕地垦殖指数(00283)地均产值(00711)森林覆盖指数(01614)劳均产值(00959)水浇地所占比重(00794)响应(03548)地均劳动力投入(00580)影响(01178)稳产指数(00588)地均动力投入(00382)耕地平衡指数(00176)地均农电投入(00756)旱涝保收程度(00414)地均化肥投入(00305)响应(00870)耕地粮食单产(00606)地均农药投入(01076)盐碱化治理率(00265)地均农膜投入(00449)

2.3 指标标准化与权重的确定

该文对原始数据进行了标准化处理，旨在统一各指标量纲、缩小指标间的数量级差异，从而使所选取的各指标之间具有可比性[6]。评价指标主要包括正向指标和负向指标，以下是对指标标准化公化处理：

(1)

式中， Xij为指标原值；Pij为标准化指标值； Xi，max为处理前同系列指标的最大值； Xi，min为处理前同系列指标的最小值。

为保证指标权重的相对准确性，该文采用熵权法确定指标权重。熵权法是在一个庞大的数据群里，根据总体数据提供的信息量和各评价指标所含信息有序度的规律性差异，分析各个数据间的的关联度来判断指标的权重值[7-8]。这种确权方法在某种程度上减少了主观赋权法的不足。

2.4 耕地集约利用与生态安全水平协调发展度模型的构建

协调发展是通过体系之间相互联系、相互作用的演化，所达到的一种和谐稳定状态的过程。协调度则是一个定量指标，度量系统各要素协调状况优良的水平[13]。该研究将x1，x2，x3，…，xn作为评价耕地集约利用的指标，将y1，y2，y3，…,yn作为综合评价耕地生态安全的指标，构建二者的评价函数分别为

(2)

式中，f(x)为为耕地集约利用评价函数，g(x)为为耕地生态安全评价函数； xi、yj为分别为耕地集约利用系统和耕地生态安全系统的标准化值，ai、bj分别为上述两者的权重。

参考有关学者的研究，建立了协调发展度模型，如下所示：

(3)

式中，C代表协调度；f(x)、g(y)分别为综合耕地集约利用评价函数和综合耕地生态安全水平评价函数；x，y分别为描述耕地集约利用与耕地生态安全的特征指标；k为调节系数，k≥2，根据各参考文献，k取值为2。协调度C的取值范围为[0， 1]，C值越大，表明耕地集约利用与耕地生态安全之间越协调；C值越小，则说明耕地生态经济系统处于比较混乱无序的状态。

协调度C即使对两个评价体系之间的协调关系进行了表征，但较好的协调度有可能是较低的协调发展水平，也有可能是较高的协调发展水平，换句话说，协调度不能够完全表征耕地集约利用与耕地生态环境发展的综合水平[14]。为此引入“协调发展水平”的概念。这里需利用C，f(x)、g(y)再构造协调发展水平函数D：

(4)

T=αf(x)+βg(y)

(5)

式中，C为前面求得的协调度、f(x)、g(y)分别为耕地集约利用与耕地生态安全的综合发展值，α与β为待定系数，由于既追求耕地集约利用社会经济效益，又要对耕地进行生态环境保护，两者不可偏颇，因此取α=β=0.5。

3 研究结果与分析

3.1 研究结果

收集1999年以来相关评价指标数据，经分析整理后，采用熵值法确定各评价指标的权重。根据计算公式，分别得到西安市耕地集约利用水平与耕地生态安全发展水平的评价结果。根据协调发展评价模型，计算1999～2014年的协调度和协调发展度，计算结果见表2、图1。

表2 1999～2014年西安市耕地集约度与耕地生态安全水平协调发展时序变化

年份1999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014耕地集约水平f(x)022026028029023028032042053056064064065072074073耕地生态安全g(y)062061059056054055052049049051053055058057057058协调度C059071076081070079089099100099098099099097097098协调发展度D050055057059052057061067071073076076078079080080

分析西安市耕地生态经济系统发展状况分别从市域和县域两个尺度展开，计算得到西安市整个区域协调度、协调发展度(图1)及西安市各县(区)协调度、协调发展度(图2、图3)。参考相关研究成果[18， 19]，并结合西安市具体情况，将西安市13个县(区)耕地协调度和协调发展度等级作划分,如表4～5所示。

表3 协调度(C)等级及划分标准

协调类型严重失调中度失调轻度失调濒临失调协调度C0≤C<04220422≤C<05440544≤C<06190619≤C<0702协调类型初级协调中级协调良好协调优质协调协调度C0702≤C<08850885≤C<09630963≤C<09930993≤C≤1

表4 耕地集约利用与耕地生态安全的协调发展分类标准

协调发展度协调发展类型评价指数对比协调发展亚类090～1优质协调发展f(x)g(y)耕地生态安全滞后080～089良好协调发展f(x)g(y)耕地生态安全滞后070～079中级协调发展f(x)g(y)耕地生态安全滞后060～069初级协调发展f(x)g(y)耕地生态安全滞后050～059勉强协调发展f(x)g(y)耕地生态安全滞后040～049濒临失调f(x)g(y)耕地生态安全滞后0～039失调衰退f(x)g(y)耕地生态安全滞后

3.2 西安市耕地集约利用与生态安全协调发展时空变异分析

3.2.1 西安市耕地集约利用与生态安全协调发展年度变化分析

(1)协调度年度间呈“M”型上升

图1 1999～2014年西安市耕地集约度与耕地 生态安全水平协调发展时序变化

从西安市整体耕地利用情况变化(图1)来看，不难发现， 1999～2014年耕地集约利用水平变化幅度较明显，处于主导地位，直接影响着耕地集约利用与耕地生态安全协调度(以下简称耕地协调度)与协调发展度，致使协调度与协调发展度呈现出与集约度相似的变化趋势。

西安市1999～2014年耕地协调度呈“M”型，呈现出“上升—下降—上升—平缓”的上升趋势，经历了“轻度失调一初级协调一濒临协调-中级协调一良好协调一优质协调一良好协调”的发展过程， 1999～2002年，耕地协调度由0.59增至0.81， 2002～2003年协调度水平降低， 2002年耕地协调度处于低谷，主要是因为2003年耕地集约度与耕地生态安全均处在一个较低的水平，表现出濒临失调的状态； 2004～2007年，由于耕地投入力度的加大，耕地集约度水平大幅度增长，而耕地生态安全水平虽然也有所下降，但下降幅度不明显，耕地协调水平保持平稳增长，平均年增长5.0%， 2008～2014协调度水平趋于平缓，均保持在较高的水平。从总体上来看，耕地协调度在16 年间从轻度失调转为良好协调，这表明人们不断探索耕地集约利用新途径来调整耕地资源对经济发展造成的限制，并不断加强耕地生态环境保护建设。

图2 西安市各县(区)水平协调度变化 图3 西安市各县(区)协调发展度变化

(2)协调发展度年度间平稳上升

协调度虽然能够表示子系统之间的协调关系，但实际协调度无法反映出协调发展的整体功能，为此，需要对协调发展度进一步分析。从图1可看出，协调发展度处于协调度的下方，与协调度呈现出相同的变化趋势。1999～2014年协调发展水平整体上逐年提高，经历了勉强协调一初级协调一中级协调一良好协调的发展过程。1999～2006年协调发展水平均是耕地集约利用滞后型； 随着社会经济的发展，政府不断加强耕地集约利用，生态环境保护建设与城市土地集约利用均处于相对较好的发展长态。2007～2014年协调发展水平转为生态环境滞后型，主要是因为耕地集约利用水平己经高于耕地生态安全发展水平。现阶段提升协调发展水平的主要任务是继续保持耕地集约利用良好发展状态，并加强耕地生态安全保护建设。而且尽管耕地集约利用与耕地生态安全2个体系达到协调的水平，但只是一个较低的协调水平。因此，今后工作的重点在提高耕地集约利用水平的同时，加强耕地生态安全保护建设，最终达到一种更高层次的协调发展状态。

3.2.2 西安市耕地集约利用与生态安全协调发展空间变化分析

为了进一步分析西安13个县(区)耕地系统协调发展时空变化，选取1999、2006、2014年3个时间点，根据上述评价模型分别计算出各县(区)协调度和协调发展度的数值，利用ArcgisIS10.0软件，绘制西安市13个县(区)耕地协调发展度空间分布图，对其变化进行分析，见图4。

图4 西安市耕地集约利用与耕地生态安全水平协调发展度空间分布

(1)协调度空间变化分析

由(图2)可以看出，3个时间点各县(区)的协调度存在较高的相似度，呈现出先上升后平缓下降的变化趋势(除几个县外)，但分别又体现了明显的地区差异性。1998年，协调度水平地区性差异较为明显。而2005年、2013年协调度都保持在较高的水平。高陵县、灞桥区协调度波动较大，尤其是灞桥区，由1998年的0.41(严重失调)增长到2013年的0.99(优质协调)，平均年增长3.63%，其次为灞桥区，平均年增长3.09%，而其他各县(区)协调度水平均较高，，增长幅度较小。1998年各个县(区)协调度水平均较低，以初级、中级协调水平为主导； 2005年以良好、优质协调为主导； 2013年协调性水平有所下降，以中级、良好协调为主导。

(2)协调发展度空间变化分析

从协调发展度总体分布(图3)可以看出，各县(区)均呈现出不断增长的趋势(除临潼区外)。与协调度相似，高陵县、灞桥区增长幅度较大。1998年西安市各县(区)协调发展数值跨度在0.418～0.700,共涉及4种协调发展类型，以初级协调发展型耕地集约滞后亚类为主导，占到总类型数的64.29%，说明1998年西安市基本上还处于较低的协调发展水平，耕地集约利用水平较低。2005年西安市各县(区)协调发展数值跨度在0.514～0.750,共涉及3种协调发展类型，其中初级协调发展型耕地集约滞后亚类有8个县(区)，中级协调发展型耕地集约滞后亚类有5个，西安市基本上还处于一般的协调发展水平。2013年西安市各县(区)协调发展数值跨度在0.738～0.844,共涉及2种协调发展类型，其中中级协调发展型耕地生态安全亚类有9个，良好协调发展型耕地生态安全亚类有4个，说明2013年西安市基本上处于中等协调发展水平。从总体来看， 1998～2013年，由于加大了耕地利用的投入水平，耕地集约利用水平有了较大的提高，但由于化肥农药等的过量使用，也随之使耕地生态环境恶化，致使耕地系统协调发展水平进入了一个瓶颈期。

4 结论

(1)阐述了耕地集约利用与耕地生态安全协调发展的涵义，以此为基础，建立了协调发展评价模型，并对1998年以来西安市耕地集约利用与耕地生态安全协调发展程度的时空分布进行了分析。研究表明，基于协调发展理论建立的耕地系统协调度模型所得到的测算结果符合当地实际情况，对现阶段农业生产具有一定的参考价值与借鉴意义。

(2)整体上来看，协调度和协调发展度呈现相似的变化趋势。从整体协调发展度指数分析，西安市耕地集约度与耕地生态安全的协调发展度等级由最初的轻度失调型耕地集约滞后亚类转为良好协调发展型耕地生态安全亚类，但2007年以来协调发展水平有缓慢下降的趋势，主要是因为耕地生态安全水平己经低于耕地集约利用水平，二者的差距呈现扩大趋势，需要进一步加强耕地生态环境保护建设。同时，协调发展水平呈现出明显的地域差异性，其中高陵县、灞桥区的变化较显著。

(3)当前，西安市耕地系统协调发展水平进入一个瓶颈阶段，有进一步提高的潜力。应加快耕地生产模式转变，探索出一条多样化和高效性的生态集约化道路，实现耕地利用的可持续发展。在提高耕地集约利用的同时，严格控制化肥农药的使用，加强耕地生态保护，加大对耕地保护的投入力度，依靠科技创新，降低能耗，有效发展循环经济，促进耕地生态安全水平的提高； 同时，各个县(区)应针对不同协调发展程度及时采取相应的政策措施进行宏观调控，提高人们的耕地保护意识，将耕地保护纳入地方政府的政绩考核，进而有效促进耕地集约利用与耕地生态安全的协调发展。

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EVALUATION OF COORDINATED DEVELOPMENT BETWEEN CULTIVATED LANDINTENSIVE USE AND ECOLOGICAL SECURITY IN XI′AN CITY*

Zhang Liqing, Xing Shuyuan

(Xi′an International University, Xi′an, Shanxi 710077, China)

This paper applied the theory of coordinated development to establish an evaluation mathematical model, and then it evaluated the coordinated development between cultivated land intensive use and cultivated land ecological security in Xi′an, and analyzed the degree of coordination development from 1998 to 2013. The results showed that the coordinated development degree had a rising trend every year, which changed from mild disorder into good coordination development; In recent years, however, the level had gone down slowly. Spatially, the coordinated development degree of each county (city) in Xi′an had different regional characteristics, especially in Gaoling county and Baqiao district. The study will provide a scientific basis for the sustainable utilization of cultivated land and realizing the cultivated land ecological intensification.

cultivated land; intensive utilization; ecological security; coordinated development; Xi′an city

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170309

2015-09-11

张丽庆(1980—)女，内蒙古通辽人，讲师。研究方向：区域经济、土地资源管理。Email：wzhzh1984@sina.com

*资助项目： 2014年度陕西省科学技术研究发展计划项目——软科学项目“基于产权改革视角的农村集体土地资产化管理研究”(2014KRM58)

F323.211

A

1005-9121[2017]03052-07