基于PSR模型的商洛市土地利用系统健康评价

高利峰，邓群群

（商洛学院城乡规划与建筑工程学院，陕西商洛 726000）

土地是人类赖以生存的物质基础，是现代化城市建设的重要资源。随着城市化的快速推进，人地矛盾日益突出，土地利用率不高等一系列问题逐渐受到人们的关注[1]。土地利用系统是土地的自然生态系统与土地利用方式等的社会经济系统之间物质交流的复合系统。土地利用系统健康水平对区域社会经济可持续发展至关重要。因此，对土地利用系统进行健康评价也是众多学者研究的热点[2-6]。PSR 模型通过压力、状态、响应对区域土地利用相关的数据进行加权计算，定量分析区域土地利用健康状况，更贴近实际[7]。杨丹等[8]对南昌市土地利用系统进行健康诊断，钟少华等[9]利用PSR 模型对陕西省延长县土地利用系统进行健康评价研究，并分析了影响土地利用系统的障碍因素。目前，还没有针对陕西南部城市进行土地利用系统健康评价方面的研究。本文以商洛市为研究对象，基于PSR 模型，运用熵值法对商洛市土地利状况进行评价，本研究对于提高商洛市土地利用率、保护耕地以及对土地资源可持续利用具有重要的实践指导意义。

1 研究区概况

商洛市位于我国秦岭腹地、陕西省的南部偏东，东与河南省相邻，东南与湖北省接壤，西和西南与安康交界，北和西北与渭南市及西安市的蓝田县、长安区毗连。商洛素有“八山一水一分田”之称，地形结构复杂，森林覆盖率为66.5%，是我国南北气候的分界之城，也是中国气候康养之都、西安第二生活区、秦岭最美生态旅游城市和丝路产业新城。2017 年末，全市户籍人口253.33 万人。土地总面积 19 292 km2，耕地面积1 885.9 km2，土地的垦殖率为 9.51%，低于陕西省的平均垦殖率，2017 年国内生产总值800.77亿元。

2 研究方法与数据来源

2.1 指标体系构建与数据来源

PSR（压力-状态-响应）模型是评价土地资源可持续利用的主要模式之一。压力（Pressure）系统表征在土地资源系统不退化的前提下，人类所采取的社会经济社会发展政策及土地利用强度；状态（State）系统表征土地利用系统的当前状态和抗干扰的适应程度；响应（Response）系统表征人类对土地利用系统所采取的保护措施和治理手段。本文通过实地调研，采用PSR 模型对商洛市土地利用系统的健康状态进行评价，建立了压力系统（人口压力、土地压力、社会经济发展压力）、状态系统（社会经济发展水平、土地集约化状态）以及响应系统（环境治理力度、政策管理力度）三个目标层，共十五项相关指标（表 1）。

研究数据主要涉及商洛市的生态和环境要素、土地利用现状和社会经济发展水平三个方面，本文数据主要来源于《商洛市统计年鉴2008—2017 年》、商洛市国民经济和社会发展统计公报，部分数据来源于相关政府部门网站。

表1 商洛市土地利用系统评价指标体系权重

2.2 模型确定

为使数据之间具有可比性，需将数据进行从有量纲到无量纲化的标准化处理。运用熵值法对指标进行权重计算，得到商洛市土地利用系统健康评价指标权重值（表1）。

本文采用综合指数模型对土地利用系统进行健康评价[10-11]，其表达式为：

式中，S 为综合指数，设wi为第i 层子系统的权重值，Aij是第i 层子系统第j 项指标的标准化值，wij为第i 层子系统第j 项指标的权重值。

结合商洛市社会经济发展的实际情况，由高鑫等[12]的研究结果将土地利用系统的健康评价标准分为病态、不健康、临界状态、亚健康和健康五个等级（表2）。

表2 土地利用系统健康水平评价标准

对单项指标的障碍作用进行分析，可以得出土地利用系统的障碍因素，以此可以提出更好的治理措施。本文运用土地利用系统健康指标体系中的因子贡献度、指标偏离度和障碍度3 个指标进行分析诊断[13-15]，计算公式为：

式中，xij为指标偏离度，yi为第i 年的单项指标因子对其健康的阻碍度，wiwij为因子贡献度，Yi为第i 年的指标对其健康的阻碍度。

3 结果与分析

3.1 综合评价分析

根据PSR 模型对商洛市2008—2017 年土地利用系统健康的相关数据进行计算，结果显示 2008—2017 年综合指数由 0.271 上升至0.633，年均增长率为14.82%，总体呈现上升趋势（图1），2014 年以后增幅最快，表明健康状况稳步提升。

图1 商洛市土地利用系统健康指数变化

2008—2017 年商洛市土地利用系统健康水平呈上升态势，健康等级由不健康到亚健康（表3）。2008—2010 年土地利用系统的健康水平为不健康，2011—2014 年土地利用的健康水平为临界状态，2015—2017 年土地利用系统的健康水平总体提升，2016 年略有波动，土地利用结构由不合理到合理，土地系统逐渐恢复，趋于好转，但服务功能一般。评价结果表明，商洛市近十年来大力发展城乡社会经济，不断优化土地利用结构，加大污水集中处理和生活垃圾处理的力度，使商洛市的土地利用系统健康水平不断提高。

表3 商洛市2008—2017 年土地利用健康状态

3.2 分类指数分析

3.2.1 压力指数分析

由图1 可知，商洛市土地利用系统压力指数由 2008 的 0.200 下降到 2017 年的 0.074，总体呈下降趋势，年均下降率为7%。由于压力指数为负向指标，因此，商洛市土地利用系统的生态压力逐年增加。其中2012—2016 年，系统的压力指数快速下降，变化程度最大。压力指数下降表明十年来商洛市在人口增长率、人口密度和城镇化水平等方面显著增加，尤其是人口密度权重在压力系统中占比达35.34%，人类活动对商洛市土地利用系统的生态压力影响较大。

3.2.2 状态指数分析

2008—2017 年，状态指数由0.057 增加到0.306，总体呈现增加的趋势，年均增长率为49.05%，增长率较高。十年来系统状态指数快速增长是由于人均GDP、城镇人均可支配收入、农村人均纯收入和地均GDP 增幅明显，社会、经济、人口以及自然等因素的发展状况较好，说明商洛市近十年社会经济发展迅速，土地利用改善较大。

3.2.3 响应指数分析

2008—2017 年，系统的响应指数由0.015 增加到了0.253，总体呈现增加的趋势，年均增长率为175.3%，增长明显较快，发展水平显著提高。主要是因为污水集中处理率增长了57.38%，生活垃圾无害化处理率增长了23.86%，环保、水利和公共设施投资强度增加了121.63%，表明作为南水北调中线工程水源区，商洛市对土地利用系统进行了较好的保护和治理，系统响应的工作力度较大，对水土流失和生态环境保护的重视程度较高。

3.3 障碍诊断与分析

采用因子贡献度，指标偏离度以及障碍度三个指标，根据式(2)～(4)计算，得出影响商洛市土地利用系统健康的障碍因子（表4），并对分系统指标的障碍度进行了测算（图2）。

表4 2008 年和2017 年土地利用系统健康障碍因子排序

根据对影响商洛市土地利用系统健康的障碍因子诊断，2008 年影响商洛市土地利用系统健康的障碍因子主要是系统状态和响应方面，具体因子有生活垃圾无害化处理率、人均耕地面积和城镇人均可支配收入；2017 年障碍因子主要是系统压力和状态方面，具体因子有人口增长率、土地垦殖率、GDP 年增长率和固定资产投资增长比等。从单向指标的变化来看，近十年来人均GDP、地均GDP、城镇人均可支配收入、农村人均纯收入、污水集中处理率、生活垃圾无害化处理率和环保、水利、公共设施投资强度等指标增长较快。随着社会经济的发展，商洛市GDP 增长较快，对环保、水利等方面的投入力度较大。

图2 商洛市2008—2017 年分系统指标障碍度

由图2 可知，商洛市2008—2017 年分系统指标障碍度中，系统状态和系统响应总体都呈现下降趋势，系统压力呈现上升趋势；系统状态由2008 年的58.71%下降到2017 年的5.26%，系统响应由38.98%下降到3.69%，系统压力由21.07%上升到25.01%。2008—2014 年，系统状态的障碍度最大，系统响应次之，系统压力最小；2015—2017 年，系统压力的障碍度最大，系统状态次之，系统响应最小。因此，从长远来看，系统压力将是影响商洛市土地利用系统健康水平的主要因素，在今后的社会经济发展中，要以改善系统压力为主。

4 结论与讨论

1）运用 PSR 模型对商洛市 2008—2017 年的土地利用系统健康水平进行综合评价，其综合指数由 2008 年的 0.271 增长至 2017 年的0.633，总体呈上升趋势；2017 年的综合指数是2008 年的2.33 倍，健康水平由不健康上升为亚健康，压力指数总体下降，状态指数和响应指数总体上升，响应指数的增长率最高，其中环保、水利和公共设施投资强度等指标的影响力较大。这主要是由于商洛市属于我国南水北调中线工程水源区，加大环保、水利等方面的投入不仅可以确保一江清水供京津，更对保护秦岭生态环境、建设山川秀美商洛具有重要作用。

2）土地利用系统的压力指数因土地垦殖率和GDP 年增长率的下降呈现持续下降的趋势，由0.200 下降至0.074，可见商洛市土地生态压力较大；状态指数因城镇化率、人均GDP、地均GDP、城镇人均可支配收入和农村人均纯收入的增加呈现上升趋势，由0.057 上升至0.306；响应指数因污水集中处理率、生活垃圾无害化处理率等的增加呈现上升的趋势，由0.015 上升至0.253。由于商洛市地处秦岭腹地，地形结构复杂，山地多、平地少，可用于城市建设的土地资源匮乏，因此，要合理利用土地资源，优化土地利用结构、减少人地矛盾，努力实现土地资源可持续利用。

3）通过对障碍度的计算和分析，2008—2017年影响商洛市土地利用健康的障碍度存在时间差异特征。2008—2014 年，系统状态的障碍度最大，2015—2017 年，系统压力的障碍度最大。总体来看，影响系统压力障碍度的主要因子为人口增长率。商洛市今后应该从系统压力等方面提高土地利用的健康水平。