基于DPSR 模型的阿克蘇地區土地資源承載力評價

王月娥 張晨基

（新疆大學地理與遙感科學學院，新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室，新疆烏魯木齊 830046）

土地作為基礎的資源，在人類社會發展進程中發揮著獨特作用。近年來，隨著城市化的快速推進，城鎮建設用地總量以及城鎮人口不斷增長，人地矛盾逐漸突出。土地資源承載力指的是一定時期、一定區域和一定社會條件下，土地資源所能承載的人類各種活動的規模和強度的閾值[1]。土地資源承載力不僅表征了該區域土地資源開發利用狀態，同時也是區域經濟發展的重要評價指標。

相關學者對土地資源承載力進行研究，王書華等[2]提出土地資源承載力是“在一定生產條件下土地資源生產力和一定生活水平下所承載的人口限度”。隨著研究的不斷深入，對土地資源承載力的評價不再基于單一的因素，而是越來越多基于系統性考量，代磊等[3]從耕地承載力、生態承載力和社會經濟承載力出發，運用熵權法對貴陽市1998—2018年的土地承載力進行評價。彭亮等[4]運用均方差-TOPSIS 模型對六安市2010—2017 年土地資源綜合承載力進行評價。在對土地承載力研究的同時，對其障礙因素的分析研究也越來越豐富。何剛等[5]基于DPSIR-TOPSIS 模型對安徽省土地資源承載力進行了評價并診斷分析其障礙因子。從土地資源承載力的研究方法上看，主要包括生態足跡法[6]、層次分析法[7]、系統動力學法[8-10]和模糊綜合評價法[11]。在現有研究中，大多數研究側重于測算土地資源承載力，分析土地資源承載力系統耦合協調性的研究較少。阿克蘇地區近年來城鎮化發展速度較快，在社會經濟的快速發展中，需要對其土地資源承載力進行評價。基于此，本文通過DPSR 模型、熵權法對阿克蘇地區土地資源承載力進行研究，有利于了解阿克蘇地區的土地資源利用水平，為相關規劃工作提供參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

阿克蘇地區坐落于新疆維吾爾自治區西南部，地處天山山脈中段南麓，位于78°03′～84°07′E、39°30′～42°41′N。全地區總面積約13.14 km2，邊境線長約235 km。整個阿克蘇地區為暖溫帶大陸性氣候，氣候較為干燥，降水量較少，蒸發量較大。阿克蘇地區地勢為北高南低，由西北向東南傾斜，域內重要河流有塔里木河、阿克蘇河和多浪河。地區內包括阿克蘇市、庫車市、沙雅縣、溫宿縣、拜城縣、新和縣、阿瓦提縣、烏什縣、柯坪縣以及兵團第一師阿拉爾市等。因數據收集有限，本文研究區域為不包含兵團第一師阿拉爾市的其他7縣2市。

1.2 數據來源

以阿克蘇地區為研究對象，數據主要來源于《阿克蘇地區統計年鑒》《新疆統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》等公開途徑。

2 研究方法

2.1 構建評價指標體系

DPSR（驅動力—壓力—狀態—響應）模型起源于PSR（壓力—狀態—響應）模型，是一個較為系統性的模型[12-13]，模型中，驅動力和壓力的作用導致狀態發生變化，而狀態的變化會導致響應的發生。響應可以影響壓力和狀態，從而影響環境系統的未來發展。它的各部分之間存在復雜的相互作用和反饋關系。因此，使用DPSR 模型分析環境系統時需要綜合考慮各部分之間的關系，以獲得更全面的認識，其最初主要應用于研究生態環境變化與人類社會發展之間的相互關系，模型綜合了系統變化與研究對象各要素的因果關系。

本文基于DPSR 模型，結合阿克蘇地區實際情況，根據科學性、整體性、系統性和可獲取性建立評價指標體系。整個指標體系分為4 個子系統，即驅動力子系統、壓力子系統、狀態子系統以及響應子系統，各個子系統之間相互作用，共同影響系統的發展趨勢。本文在各個子系統下選取了一定量的指標，具體評價指標體系見表1。

表1 阿克蘇地區土地資源承載力評價指標體系

2.2 土地資源承載力評價模型

2.2.1 指標標準化處理 由于各個指標的量綱與單位各不相同，為便于各指標之間進行對比或計算，使結果更加科學與合理，需要對指標的原始數據進行歸一化處理。本研究采用極差標準化的方法對數據進行了無量綱歸一化處理，使處理之后的數據落在（0，1）區間內。

2.2.2 確定指標權重 指標的權重系數直接影響評價結果的準確性，本研究選取客觀的均方差決策法確定指標權重[14]。隨機變量的均方差是反映其離散程度的重要屬性，將各項指標的歸一化值視作隨機變量，指標相對權重系數的大小取決于該指標在各方案屬性值的相對離散程度：各屬性值之間的離散程度越大，權重越大。將各項指標的歸一化值視作一系列的隨機變量，求出隨機變量（各指標）的均方差，并做歸一化處理，即可得出各項指標權重系數。計算結果見表1。

式中，i=1,2,3,…,n；j=1,2,3,…,m。n為年數，m為評價指標數，Zij為第i年中第j個指標的標準化值，Wj為j項指標的權重。

2.2.3 土地資源承載力計算 土地資源承載力系統是一個多層次的系統，本文將其又分為驅動力子系統、壓力子系統、狀態子系統以及響應子系統。在各個子系統下選取一定數量指標，各指標對土地承載力綜合指數具有同等重要作用。因此，本文中土地資源承載力指數為各指標的評價指數之和，具體公式如下。

2.2.4 障礙度模型 結合相關研究[15-16]，通過障礙度模型來分析影響阿克蘇地區土地承載力水平的因素，而進一步更好地對阿克蘇地區土地承載力水平及存在問題進行判斷，并給出合理建議。通過引入障礙度Pj，指標貢獻度Oj以及指標障礙度Mj。具體公式如下。

2.2.5 系統耦合協調度模型 耦合協調度可以分析事物的協調發展水平，揭示系統之間的相互影響程度，本文引入耦合度C、系統綜合協調指數T以及系統耦合協調度D。首先計算各個子系統（驅動力模塊、壓力模塊、狀態模塊和響應模塊4 個子系統）的土地承載力水平，然后計算4 個子系統的耦合度以及系統耦合協調度，具體公式如下。

式中，f(x)、g(x)、?(x)、m(x)分別為各子系統的土地承載力，a、b、c、d分別為各子系統的綜合權重。參考相關研究[17-19]，結合阿克蘇地區實際情況，將阿克蘇地區土地資源承載力系統耦合協調度分為以下5類，具體見表2。

表2 系統耦合協調度劃分標準

3 結果與分析

3.1 土地資源承載力情況分析

3.1.1 阿克蘇地區土地資源承載力情況分析 如圖1 所示，2011—2020 年阿克蘇地區土地資源承載力總體呈上升趨勢，但在2014年和2016年呈下降趨勢，2016年下降幅度較大。分析各指標數據，2016年建成區綠化率較2015 年降幅較大，人口自然增長率較2015 年下降幅度也較大，但城鎮化率較2015 年漲幅較大。從數據分析來看，2016 年阿克蘇地區城鎮化建設工作投入較大，但其環境治理工作投入較小，城市綠化投入較低。2017 年后阿克蘇地區在兼顧城鎮化建設工作的同時，也提高了環境治理、城市綠化的工作投入，人均GDP 不斷提高，建成區綠化率、人均居住面積和人均公園綠地面積不斷增加，土地資源綜合承載力不斷提高。

圖1 2011—2020年阿克蘇地區土地資源綜合承載力變化

驅動力子系統土地承載力指數整體呈上升趨勢（圖2）。在2012年出現小幅下降，分析各指標數據，主要表現在人均耕地面積較2011 年減少。2012 年后，城市的快速發展，土地開發力度較大，導致了生態環境一系列的問題，加劇了環境治理及城市綠化工作的投入。

圖2 2011—2020年阿克蘇地區土地資源承載力變化

壓力子系統土地承載力指數呈現波動趨勢，整體略有上升，從2011 年0.453 1 上升到了2020 年的0.562 1，這一趨勢表明了在城市快速發展的進程中，阿克蘇地區加強了對生態環境的保護，高度重視土地開發、城鎮化建設過程對生態環境帶來的破壞。

狀態子系統土地承載力指數整體呈上升趨勢，從2011 年0.150 8 上升到了2020 年的0.834 5，較大的漲幅表明在城市發展的進程中，阿克蘇地區不僅注重經濟的發展，同時也注重解決人地矛盾，以提升人民生活質量。

響應子系統土地承載力指數呈先下降后上升的趨勢，2011—2013年呈略微上升趨勢，2013—2016年呈下降趨勢，從0.749 6下降到0.232 3，2016—2020年整體呈上升趨勢，從0.232 3上升至0.784 4。這表明這段時期在阿克蘇地區高強度的土地開發、城鎮化建設過程中，逐漸加強了對生態環境的保護，加大了對城市綠化工作的重視。

3.1.2 阿克蘇地區土地資源承載力情況分析 如表3 所示，阿克蘇地區各縣市在2011—2020 年土地資源承載力都呈上升趨勢。其中：2011年阿克蘇市的土地資源承載力水平為最高水平，2020年溫宿縣的土地資源承載力水平為阿克蘇地區的最高水平。在10年期間，土地資源承載力水平提升較多的縣市為溫宿縣及庫車市。

表3 阿克蘇地區各縣市土地資源承載力計算結果

3.2 阿克蘇地區土地資源承載力障礙因子分析

計算阿克蘇地區土地資源承載力各指標障礙度，并將各年度指標障礙度排序，結果如表4 所示。具體來看，2011—2014 年，障礙因子主要集中在壓力子系統及狀態子系統，障礙度較大的指標有人口密度、萬元GDP 工業廢水排放量、人均居住面積和人均城市道路面積。這段時期內人口的迅速增長，人均資源減少，出現了一定的人地矛盾趨勢，表現在城鎮化快速推進中，要高度重視生態環境治理。2015—2020 年障礙因子主要集中在壓力子系統和響應子系統，障礙度較大的指標有人口自然增長率、建成區綠化率、人均環境污染治理投資額和工業固體廢物綜合利用率。在這一時期內，人口增長速度趨于平緩，在城市化建設的工作中，加強了對生態環境治理以及城市綠化工作的重視，人民生活質量得以提高。

表4 2011—2020年阿克蘇地區土地承載力障礙因子分析

3.3 阿克蘇地區土地資源承載力系統耦合協調度分析

由表5 可知，2011—2020 年阿克蘇地區土地資源承載力系統耦合協調度逐步上升，從2011年最初的0.568 1 到2020 年上升到0.865 2，協調程度從最初的初級協調上升到高級協調。這表明在2011—2020年這段時間內，阿克蘇地區土地承載力系統內部要素相互作用下，各子系統之間磨合程度逐漸提高，系統發展越來越健康有序，到2020 年系統耦合度與協調度雖已到達最高水平，但是仍有較大的上升空間。總之，在社會經濟不斷發展、城鎮化水平不斷提高的過程中，會產生一系列的生態環境問題，要保證城市健康可持續發展，處理好社會經濟發展與生態環境保護之間的關系至關重要。

表5 2011—2020年阿克蘇地區土地資源承載力系統耦合協調度分析

4 結論與建議

4.1 結論

本文基于DPSR模型對2011—2020年阿克蘇地區土地資源承載力進行評價，并通過障礙度模型和系統耦合協調度模型對土地資源承載力障礙因素及系統耦合協調性進行綜合分析，主要結論如下。

（1）2011—2020年阿克蘇地區土地資源綜合承載力整體呈上升趨勢，但在2014年和2016年略有下滑，總體來看發展趨勢越來越好，但還有很大提升空間。

（2）基于指標障礙度模型的診斷分析，2011—2020 年阿克蘇地區土地承載力主要障礙因素有建成區綠化率、人口密度、人口自然增長率、人均公園綠地面積、人均環境污染治理投資額，應該針對這些主要障礙因素采取相應措施。

（3）基于系統耦合協調度模型進行分析，從系統初級協調逐漸發展到系統高級協調，表現了系統健康發展的態勢，系統之間的耦合性較高，但仍有提升空間。

4.2 建議

4.2.1 制定科學規劃和合理布局城市空間 制定科學的城市規劃和土地利用規劃，合理布局城市空間，控制城市擴張和用地規模，避免過度開發和過度消耗土地資源，保障城市可持續發展。此外，規劃中應加強對綠地、濕地、水源地、山林、自然保護區等生態敏感區的保護。

4.2.2 加強城市綠化和生態修復 城市綠化是提高土地承載力和生態質量的有效途徑。應大力發展城市森林、城市公園、城市綠地和濕地公園等綠色空間，增加城市綠化面積，提高城市的生態質量。同時，要重視生態修復工作，加強對退耕還林、退耕還濕等生態保護項目的支持和推動力度。

4.2.3 加強環境監測和污染治理 城市建設和發展必然會對環境造成一定的影響。要加強環境監測和數據共享，及時掌握城市環境質量的變化和問題，對污染源進行監管和治理，減少對生態環境的影響。同時，應建立環境管理體系，完善環境執法機制，加強對環境違法行為的處罰和懲戒力度，落實環境保護責任。

4.2.4 鼓勵環保投資和生態補償機制 為了促進城市經濟的可持續發展，必須加大環保投資力度，推動環保產品和技術的創新，提高生產過程的環保水平，實現經濟效益和環保效益的雙贏。同時，還要建立生態補償機制，對于破壞和損害生態環境的行為，要實行生態補償和責任追究機制，促進企業、政府和社會各方面對生態環境保護的共同參與和責任承擔。

4.2.5 加強教育和宣傳和營造社會氛圍 要加強教育和宣傳，增強公眾對生態環境保護的認識和意識，鼓勵公眾積極參與生態環境保護，推動形成全社會共同關注和支持生態文明建設的良好氛圍。同時，還要加強對城市環境問題和生態文明建設的宣傳，讓公眾認識到生態環境保護和城市發展的關系，從而推動城市建設和生態環境保護的有機融合。