基于耦合协调模型的安徽省土地生态安全与经济发展关系评价研究

何如海，饶骎，杨晗宇，张雪梨

（安徽农业大学经济管理学院，合肥 230036）

土地生态安全是生态文明建设的重要内容之一，是从“生态安全”中衍生出来的新概念，是指在一定的经济技术条件下，通过合理的资源配置和开发利用，使土地资源在保持自身安全和健康的前提下，为人类提供稳定而充足的资源供给[1]。然而伴随着城市的扩张、经济的发展和人类活动的加剧，生态环境正面临着越来越多的挑战，其中包括最引人注目的土地生态安全问题[2]，自21世纪初期开始，生态安全开始被列为国家安全的重要组成部分之一出现在一些重要的国家纲领性文件中，生态安全建设逐渐聚集了国人关注的目光[3-4]。随着生态文明理念的推广和生态文明建设工作的深入开展，我国社会经济的转型发展和土地资源的转型利用以及“五位一体”的总体布局要求和“绿水青山就是金山银山”的理念等都对土地生态系统提出了新的要求。

国内学者对土地生态安全的研究多集中于特定区域的土地生态安全评价，在指标体系构建和评价的方法选取等方面具有很大的借鉴意义；而对于土地生态安全与经济发展关系的研究则侧重于对二者进行耦合协调度的测算和评价分析。因此，以安徽省为研究区域，借助耦合协调度模型来探讨研究区2008～2017年土地生态安全与经济发展水平的关系，以期为促进土地资源高效合理利用、协调区域经济、生态和社会综合发展提供现实基础及有效参考。

1 研究区概况

安徽省位于东经 114°54′～119°37′，北纬 29°41′～34°38′，地处中国华东地区，是一个既沿江又近海的内陆省份。作为长三角组成部分之一，安徽省同时拥有沿江城市群和皖江经济带，深受周边沿海地区的经济辐射。截至2017年末，安徽省常住人口总数达到6 120万人，城镇化率达53.5%，实现地区生产总值 27 018亿元[5]。

2 数据来源与研究方法

2.1 指标体系构建与数据来源

立足于安徽省生态环境及经济发展现状，在严格遵循科学性、代表性、可比性、可操作性等原则的基础上，参照和借鉴国内外相关研究[6-10]，剔除无关因子，同时考虑数据资料的可获取性，最终选取包含自然、经济、社会三个准则层的土地生态安全评价体系，共21项（见表1），包含经济发展水平、人民生活水平两个准则层的区域经济发展评价指标体系，共11项（见表2）。原始数据主要来源于《安徽省统计年鉴2008～2017》《安徽省经济与社会发展统计公报2008～2017》《中国统计年鉴 2008～2017》《中国金融年鉴 2008～2017》等。

表1 安徽省土地生态安全评价指标体系Table 1 Land ecological safety evaluation index system in Anhui province

表2 安徽省经济发展评价指标体系Table 2 Economic development evaluation index system in Anhui province

2.2 研究方法

2.2.1 数据处理

为消除原始数据因单位不同而存在的量纲的影响，方便后面的计算分析，采取直线型无量纲化模型（公式1、2）对土地生态安全评价原始数据进行标准化处理，Xij为第 i年第 j个指标原始值，X′ij为第i年第j个指标标准值，Sj为第j个指标的基准值[11-14]：

正向指标处理公式：

负向指标处理公式：

采取极差变换法（公式3、4）对区域经济发展评价原始数据进行标准化处理：

正向指标处理公式：

负向指标处理公式：

2.2.2 基于熵权法指标权重的确定

由于各项指标对研究区整体土地生态安全水平和经济发展水平的影响程度各不相同，这就造成了指标权重确定的困难性。选取熵权法对各项指标进行计算赋权，能大大避免人为主观因素给评价结果带来的偏差，增强结果的科学性[15]。其具体计算步骤如下：

首先，对由m个评价指标、n个评价对象组成的原始数据矩阵{Xij}进行处理（公式5），计算各项指标的比重，Pij指的是第i年第j个指标占此指标的比重，得到{Pij}矩阵：

其次，计算各个评价指标的信息熵Ej（见公式6）和差异系数Dj（见公式7）：

最后，计算各项指标权重（见公式8），Wj为第j项指标相对应的权重：

2.2.3 土地生态安全评价函数构建

采取综合指数函数来评价区域土地生态安全和经济发展情况：

设F为土地生态安全函数（公式9），X′ij为第i年第j个指标标准值，Wj为第j项指标相对应的权重。依据公式，计算得出的土地生态安全指数得分越大，表示该区域土地生态安全水平越高，发展情况越优；反之计算得出的土地生态安全指数得分越小，则表示该区域土地生态安全水平越低，发展情况越差。

同时，参考和借鉴前人研究[16]，将土地生态安全综合指数分为以下五个等级：①F∈（0，0.4］，恶劣级；②F∈（0.4，0.6］，风险级；③F∈（0.6，0.7］，敏感级；④F∈（0.7，0.9］，较好级；⑤F∈（0.9，1.0］，安全级。

2.2.4经济发展评价函数构建

同上，设G为区域经济发展评价函数（公式10），Y′ij为第 i年第 j个指标标准值，Wj为第 j项指标相对应的权重。依据公式，计算得出的经济发展水平指数得分越大，表示该区域经济发展水平越高，发展情况越优；反之计算得出的经济发展指数得分越小，则表示该区域经济发展水平越低，发展情况越差。

2.2.5 土地生态安全评价及经济发展耦合协调模型构建

区域土地生态安全情况和经济发展水平之间存在着相互作用彼此影响的耦合关系，耦合度计算值可直观反映出两大系统之间的依赖程度和协调程度，从而能依据结果做出相关分析和判断。根据耦合度计算公式（公式 11），C（C∈［0，1］）为研究区土地生态安全系统和经济发展系统之间的耦合度，F、G分别表示土地生态安全和经济发展综合指数；C越大，表明二者耦合度越高，反之则越低：

区域土地生态安全系统和经济发展系统耦合协调度则是反映两大系统协调程度好坏的一个定量指标。根据耦合协调度计算公式（公式 12），D（D∈［0，1］）表示研究区土地生态安全系统和经济发展系统之间的耦合协调度，T（T∈［0，1］）为土地生态安全与经济发展系统综合协调指数（公式13），a、b为待定系

同时，参考和借鉴前人研究[19-20]，将土地生态安全与经济发展耦合协调度分为以下十个等级：①G∈（0.000 0，0.1］，极度失调；②G∈（0.100 1，0.2］，高度失调；③G∈（0.200 1，0.3］，中度失调；④G∈（0.300 1，0.4］，低度失调；⑤G∈（0.400 1，0.5］，弱度失调；⑥G∈（0.500 1，0.6］，弱度协调；⑦G∈（0.600 1，0.7］，低度协调；⑧G∈（0.700 1，0.8］，中度协调；⑨G∈（0.800 1，0.9］，高度协调；⑩G∈（0.900 1，1］，极度协调。数（注：参考以往相关文献[17-18]，研究认为土地生态安全与经济发展水平对区域整体发展起着同等重要的作用，因此，取a=b=0.5）；D越大，表明二者协调度越高，反之则越低：

3 实证分析

根据搜集取得的数据资料和区域土地生态安全评价函数（公式9）、区域经济发展评价函数（公式10），依次对研究区2008～2017年土地生态安全单项指数和土地生态安全综合指数进行测算（见表3），对经济发展单项指数和经济发展综合指数进行测算（见表3）；接着，借助构建的区域土地生态安全-区域经济发展耦合协调函数（公式13），对二者的协调关系和发展趋势进行进一步测算（见表4、图3）。

表3 安徽省土地生态安全和经济发展指数Table 3 Land ecological security and economic development index in Anhui province

3.1 土地生态安全综合评价指数

从图1和表3上的各类数据，我们可以清楚地看出2008～2017年这十年间，安徽省土地生态安全水平总体呈现出先平稳上升后略有下降的态势，土地生态安全综合指数由2008年的0.664 4上升到2016年的0.785 5，而2017年土地生态安全指数又降到了0.767 9。依据土地生态安全等级分类标准，安徽省2008～2010年土地生态安全状况一直处于敏感级，说明此阶段区域土地生态服务系统的维稳功能有一定的退化，单项指标中森林覆盖率等数值一直远低于国际公认值，土地生态环境也因此遭到了一定程度的破坏，2011～2018年土地生态安全状况有所提升，处于较好级，说明此阶段区域土地生态服务系统的维稳功基本较完善，土地生态环境破坏较少，生态问题不凸显，这说明安徽省近些年来生态文明建设和环境保护工作初见成效，但仍需加大力度。

图1 安徽省土地生态安全变化趋势图Fig.1 Trend of land ecological security changes in Anhui province

从土地自然生态安全子系统方面来看，2008～2012年间土地自然生态安全指数呈现从0.192 8到0.196 7的小幅度平稳上升，单项指标中耕地面积比重和森林覆盖率均有不同程度的提高，这些都得益于耕地和基本农田保护政策、林业生态建设和保护政策的推动实施；2013年土地自然生态安全指数有一个较明显的下降，为0.190 8，单项指标中人均水资源和水土协调度都出现了下降的情况，这是由于2013年中国南方地区旱情，持续高温导致安徽省降水减少，农业生产也受到较大程度影响；2014年以后土地自然生态安全指数则继续上涨，土地自然生态安全状况好转。从土地经济生态安全子系统方面来看，土地经济生态安全指数波动较小，但持续上升，由2008年的0.235 5平稳上涨到2017年的0.330 0，这期间内人均GDP、粮食单产、农村人均纯收入等均呈良好态势增长，这些都促进了土地经济生态安全水平的提升，但是单项指标中单位农药施用量这项数值与国际公认值的差距较大，这对土地经济生态安全造成了很大的威胁。从土地社会生态安全子系统方面来看，土地经济生态安全指数则呈现波动起伏状态。

3.2 经济发展综合评价指数

图2 安徽省经济发展变化趋势图Fig.2 Trend map of economic development in Anhui province

从图2和表3上的各类数据，我们可以明显地看出2008～2017年这十年间，安徽省经济发展综合水平总体呈现递增态势，经济发展综合指数由2008年的0.029 3上升到2013年的0.478 9，这是因为受2008年金融危机的影响，安徽省经济发展不稳定，经济增长缓慢；而2013年之后经济发展综合指数逐年快速上涨，说明安徽省总体经济发展水平恢复稳定，增长态势迅猛。分别从两个子系统来看，安徽省经济发展单项指数变化趋势则与经济发展综合指数基本保持一致，都呈现出增长趋势，增速则从2013年之后变快。安徽省人民生活水平一直呈现平稳上升的趋势，单项指标中人均地方财政收入由2008年的1 967元·人-1逐年递增到2017年的6 881元·人-1，人均储蓄余额由2008年的8 419元·人-1逐年递增到2017年的28 386元·人-1。

3.3 土地生态安全与经济发展协调度评价

由表4和图3的数据可知：2008～2017年安徽省土地生态安全与经济发展耦合度总体呈快速上升趋势，耦合协调度也随之明显上升，说明安徽省土地生态安全与经济发展总体水平是相互促进的，并且关联紧密度有所攀升。2008～2009年安徽省土地生态安全与经济发展耦合协调度分别为0.161 7、0.435 0，分别处于高度失调和低度失调阶段，这期间安徽省土地生态安全状况和经济发展都处于较低的水平，但是金融危机之后，安徽省经济慢慢复苏，因此二者协调度仍存在上升趋势；2009～2012年安徽省土地生态安全与经济发展耦合协调度由0.435 0上升到0.902 8，从低度失调、弱度协调、低度协调到极度协调一步步发展，这是由于此期间区生产总值突破万亿大关，区域基础设施不断完善，城镇化水平大大提升，农村和城镇居民收入得以增加，人民生活水平也慢慢改善，同时我们不难发现此期间土地生态安全综合指数也在稳步增加，这说明在发展经济的同时，土地生态安全问题也并没有被忽视。2013～2015年，安徽省土地生态安全与经济发展耦合协调度从0.902 8继续上升到0.999 9，达到了顶峰，一直处于极度协调的阶段，一方面安徽省积极促进产业结构调整和产业链延伸，三大产业结构和布局不断优化，城市和农村居民就业环境改善，经济又快又好发展，总体发展势头良好；另一方面，单项指标中安徽省环保投资额占比大幅攀升，可见环保理念得以重视，环保工作落到实处。2015～2017年，虽然安徽省土地生态安全与经济发展耦合协调度仍处于极度协调状态，但期间经历了先下降再上升的一个过程，经济发展综合指数略高于土地生态安全指数，两大系统的协调关系开始转向土地生态安全滞后型，土地生态安全状况开始跟不上经济发展的步伐，土地生态安全建设有待进一步重视和加强。

表4 安徽省土地生态安全与经济发展的耦合协调值测算Table 4 Measurement of the coupling and coordination value of land ecological security and economic development in Anhui province

图3 安徽省土地生态安全与经济发展的耦合度及耦合协调度Fig.3 Coupling degree and coupling coordination of land ecological security and economic development in Anhui province

4 结论及讨论

基于熵权法和综合指数法对安徽省土地生态安全状况及经济发展状况分别进行评价，通过构建耦合协调度模型计算二者的耦合协调关系：2008～2017年安徽省土地生态安全和经济发展水平不断提高，土地生态安全与经济发展综合协调指数、协调系数和耦合协调度等指标总体呈上升趋势，二者耦合协调度实现了由高度失调到极度协调状态的转变。但是值得注意的是，如果不及时意识到安徽省现阶段发展处于土地生态安全滞后型，任由经济过度发展带来的一系列生态环境问题，可以预测到未来二者的协调作用将会减弱，因此，如何协调好经济发展和土地生态安全之间的关系，实现二者的可持续发展仍值得密切关注。

转变经济发展方式，提倡绿色经济。安徽省在今后的发展中，要避免以牺牲生态利益来换取经济利益的现象，在紧抓经济快速发展的同时要注重生态环境的提升，贯彻绿色经济理念；注重产业结构的规划和调整，将科学技术的作用充分发挥到工业企业的整改中去；依据当地的自然环境和历史人文特点，带动相关第三产业的发展，促进土地利用效率的提高。

加大环保投资力度，实现绿色治理。加深环境保护法律法规的宣传和监管力度，提高公民环保意识；同时做好环保资金、技术和人才的输送工作，完善环境污染治理基础设施和新能源设施建设，尽快改善当地的生态环境。