基于組合賦權法的哈爾濱市耕地生態安全評價

崔明哲，楊鳳海，李佳

（東北農業大學 資源與環境學院，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，工業化與城市化水平迅速發展的背景下，耕地生態安全受到極大的威脅，因此，診斷和確保耕地生態安全顯得尤為重要。已有的研究對生態安全評價理論、方法和技術有初步的探索，但目前單獨以耕地生態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安全內涵、特征和影響因素的基礎上，構建了耕地資源生態安全評價指標體系。他認為耕地資源生態安全是指在一定的時間和空間尺度內，耕地資源生態系統處于保持自身正常功能結構和滿足社會經濟可持續發展需要的狀態。趙其國［2］從耕地利用內外部環境及耕地供給方面分別探討了耕地生態安全。但由于研究對象的復雜性和特殊性，人們對耕地生態安全的內涵認識不足，在評價指標體系構建和研究方法選擇上還沒有形成共識，多為宏觀研究，使得耕地生態安全評價研究滯后［3］。本文以黑龍江省哈爾濱市為研究區，分析哈爾濱市耕地資源的現狀，從自然、經濟、社會3個方面選取與耕地生態安全關系密切的17項指標，構建耕地資源生態安全評價指標體系，定量分析哈爾濱市所轄各縣（市）的耕地資源生態安全狀況。

1 研究區概況

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，行政轄區包括市區以及五常、雙城、尚志、巴彥、賓縣、依蘭、延壽、木蘭、通河、方正10個縣（市）。伴隨著哈爾濱區域經濟的快速發展，工業化進程的日益加快，耕地生態安全在一定程度上受到影響。一方面，農藥使用量、化肥施用量逐年增長，導致未被利用的部分殘留在耕地中，使得耕地土壤結構發生改變，土地質量退化；另一方面，生活污水、工業廢水和工業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，對耕地生態環境質量造成一定程度的影響。如果不及時解決耕地生態安全問題，社會經濟的可持續發展將受到阻礙。因此構建能夠反映耕地生態安全的評價指標體系，綜合分析哈爾濱所轄各縣（市）的耕地生態安全對保障糧食安全與區域可持續發展具有重要意義。

2 評價指標體系構建

2.1 耕地生態安全的內涵

綜合國內學者的觀點［1－5］，本文認為耕地生態安全是土地生態安全的一個重要方向，指耕地生態系統有穩定、均衡、充裕的自然資源可供利用，耕地生態環境處于無污染、未破壞的不受威脅的健康狀態。耕地生態安全系統是一個復雜的系統，包括耕地自然生態安全、耕地經濟生態安全和耕地社會生態安全3個子系統，每個子系統又包括很多影響因素，每個子系統及子系統中的因素都影響著系統的發展。

2.2 耕地生態安全評價指標體系的構建

根據哈爾濱市的實際情況，結合國內學者已有的研究成 果［1，3，6－9］，綜 合 影 響 耕 地 資 源 生 態 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、經濟因素和社會因素3方面建立影響研究區耕地生態安全的指標體系。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安全評價為目標層；自然因素、經濟因素和社會因素為準則層；選取17個評價指標為指標層，構建耕地資源生態安全評價指標體系（表1）。

表1 哈爾濱市耕地生態安全評價指標體系

3 耕地資源生態安全評價方法與模型

3.1 數據來源與標準化處理

原始數據來源于《哈爾濱市統計年鑒》（2011年）、《哈爾濱市國民經濟和社會發展統計公報》（2011年）、《黑龍江省統計年鑒》（2011年）、《黑龍江省經濟社會統計概要》（2011年）及哈爾濱市國土部門、統計部門和規劃部門的相關資料。

將本文構建的指標對耕地生態安全的影響分正趨向性、負趨向性兩個方面，正趨向性指標即數值越大對耕地生態安全越有利的指標，負趨向性指標即數值越小對耕地生態安全越有利的指標。分別對正、負趨向指標的原始數據進行無量綱化處理，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）標準化處理后的數值。

3.2 指標權重值確定

為了體現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重系數。確定權重的方法可以分為兩類：一類是主觀賦權法，主要由專家根據經驗判斷得到；另一類是客觀賦權法，由原始數據在運算中自動生成。

本文采用組合賦權法來確定指標權重，即主觀賦權法（本文采用層次分析法）與客觀賦權法（本文采用熵值法）相結合的綜合賦權方法。這樣既避免了當評價指標數量比較龐大且各指標之間具有一定相關性時，主觀賦權法確定各指標的權重可能出現偏差，又避免了純數學運算有時可能扭曲真實，使權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重：先對各指標兩兩比較重要程度而逐層進行判斷打分，構造判斷矩陣；然后用方根法求得最大特征根對應的特征向量，得到各指標的權重；最后檢驗是否具有滿意的一致性［10］。確定的指標權重向量為：WA＝（W1，W2，W3，…，W17）T

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

（3）確定組合向量權重［11］：組合后的權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，構造最優化模型，求得唯一解即為優化組合權重向量WC：WC＝（WC1，WC2，WC3，…，WC17）T

組合權重確定的指標權重值及標準化值如表2所示。

表2 綜合評價參數

3.3 評價模型

國內學者對于生態安全的評價多采用綜合評價模型、灰色關聯度評價模型、生態足跡評價模型、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安全狀況。具體為：

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

3.4 評價標準

借鑒和分析相關文獻的研究結果［7，11，13］，并考慮到本研究中耕地生態影響因素選取的非全面性，表3將哈爾濱市耕地生態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，耕地生態安全度越高；反之，則越低；并依次將對應的5個等級的耕地資源生態安全狀況進行描述。

4 結果與分析

4.1 哈爾濱市縣域單元耕地生態安全等級劃分

通過對哈爾濱市相關數據的搜集，根據前述的方法和構建的評價指標體系，進行定量計算，得到哈爾濱各縣域單元的耕地生態安全評價值（表4）。

表3 耕地生態安全分級與特征

表4 哈爾濱各縣（市）耕地生態安全綜合指數

表4表明哈爾濱所轄各縣（市）的耕地生態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安全值最高，賓縣最低。依蘭縣與通河縣的耕地生態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）的耕地生態安全水平為第Ⅲ等級即為敏感等級。各縣（市）的耕地生態安全空間分異如圖1所示。

圖1 哈爾濱市耕地生態安全等級空間分布

4.2 結果評價

以上評價結果在一定程度上反映出哈爾濱市各縣級區域的耕地資源生態系統的安全狀況。總體來看，耕地資源生態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較低，單位耕地面積農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、尚志市的耕地生態安全處于敏感階段。這6個縣域單元的財政支農力度較強，農民人均收入相對較高，這對提高耕地資源生態安全間接起到一定的影響。但是耕地墾殖率相對較低，耕地壓力指數較高，從一定程度上反映出耕地生態安全水平并不高。而且耕地生態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，它與耕地資源生態安全呈正相關關系。

雙城市、賓縣的耕地生態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，導致土壤結構遭到破壞，耕地土壤肥力下降，耕地的生態安全面臨挑戰。

5 結論

筆者在總結國內學者有關耕地生態安全研究成果的基礎上，構建了耕地生態安全評價指標體系。利用組合賦權法確定各指標權重的過程中，揚長避短，使得評價結果趨于實際。運用綜合評價模型計算了哈爾濱市所轄10縣（市）的耕地生態安全綜合評價指數，通過定量的計算得出哈爾濱市各縣域單元的耕地生態安全狀況為：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，應拉長研究的時間序列，以便得到更加合理的評價結果，使研究結果更具指導意義。同時，還應根據研究區域經濟發展的不同階段對指標進行修正和調整，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。

［1］ 朱洪波.我國耕地資源生態安全的特征與影響因素分析［J］.現代農業研究，2008，29（2）：194-197.

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