趙淑娟，趙 纖，紀天賜，楊惠賢

（綏化學(xué)院農(nóng)業(yè)與水利工程學(xué)院，黑龍江綏化 152061）

土地是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，只有合理利用土地才能夠為人類生存提供保障。不同土地利用類型之間是相互影響和相互制約的，土地利用類型和結(jié)構(gòu)的改變影響土地利用合理性，對土地利用結(jié)構(gòu)合理性評價是優(yōu)化土地利用的重要手段。目前，對于土地利用結(jié)構(gòu)合理性的評價方法較多，例如區(qū)間直覺模糊法、灰色關(guān)聯(lián)法、最優(yōu)線性規(guī)劃法、景觀生態(tài)學(xué)理論、系統(tǒng)動力學(xué)方法、空間洛倫茨曲線、分形理論和傳統(tǒng)的TOPSIS 法等［1-14］。TOPSIS 法屬于多屬性決策方法，對評價對象與理想化目標(biāo)的接近程度進行排序并進行相對優(yōu)劣的評價，客觀反映土地利用結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化［1］。傳統(tǒng)的TOPSIS 法在確定評價指標(biāo)權(quán)重因子時主觀性較強，影響判斷矩陣的有效性，使評價結(jié)果不夠準確。為準確和客觀評價土地利用結(jié)構(gòu)合理性，本研究采用改進的TOPSIS 法，利用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，計算土地利用結(jié)構(gòu)的合理度并對土地利用結(jié)構(gòu)合理度和土地利用類型相關(guān)性進行分析，借助系統(tǒng)聚類法對2011 年黑龍江省綏化市各縣市土地利用結(jié)構(gòu)合理度進行歸類，為今后綏化市土地結(jié)構(gòu)優(yōu)化和合理利用提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

綏化市位于黑龍江省中南部，地處松嫩平原北端，小興安嶺西麓，地勢東北高、西南低；屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，季節(jié)變化明顯，有松花江和呼蘭河兩大水系；總面積3.5 萬km2，土地集中連片，土壤以黑土、黑鈣土、草甸土、暗棕壤為主。綏化市地處寒地黑土核心區(qū)，素有“黑土明珠”和“北國大糧倉”的美稱，2020 年綏化市總?cè)丝?75.62 萬人，下轄安達市、肇東市和海倫市3 市以及望奎縣、蘭西縣、青岡縣、明水縣、綏棱縣和慶安縣6 縣，城市化率為44.36%，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為48.7∶11.3∶40.0。其土地利用特點主要表現(xiàn)為：一是耕地比重大且分布集中，土壤自然肥力較高；二是建設(shè)用地需求量大，土地利用集約利用程度較低，人地矛盾突出；三是水土流失、草原退化和堿化現(xiàn)象較嚴重。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)來源于《綏化市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020 年）》《綏化市統(tǒng)計年鑒》（2010—2019 年）和《綏化市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》（2010—2019 年），數(shù)據(jù)時間跨度為10 年，基本上能夠反映土地利用變化的趨勢。參照中國自然資源部《全國土地分類》的分類體系，選取8 個二級土地利用類型進行計算分析，但考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性和綏化市農(nóng)業(yè)地域特點，在此基礎(chǔ)上略做調(diào)整，考慮到綏化市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展對設(shè)施農(nóng)業(yè)用地的需求，把其他農(nóng)用地調(diào)整為設(shè)施農(nóng)業(yè)用地，第一類是農(nóng)用地，包括耕地、園地、林地、草地、設(shè)施農(nóng)業(yè)用地；第二類是建設(shè)用地，包括交通水利用地和城鄉(xiāng)建設(shè)用地；第三類是未利用土地，包括自然保留地。綏化市2010—2019 年土地利用變更數(shù)據(jù)具體見表1。

表1 綏化市2010—2019 年土地利用變更數(shù)據(jù)（單位：hm2）

2 改進的TOPSIS 法

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準化處理

為使評價指標(biāo)間具有可比性，需要對評價指標(biāo)進行無量綱化處理。評價指標(biāo)分為效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)兩類［2］，其中已利用土地是效益型指標(biāo)，未利用土地是成本型指標(biāo)，計算公式如下。

式中，Yij為標(biāo)準化值，Yj為第j項指標(biāo)值，Ymax為第j項指標(biāo)的最大值，Ymin為第j項指標(biāo)的最小值。

2.2 熵值法計算權(quán)重

熵值法是一種客觀評價指標(biāo)權(quán)重的方法，熵值可以表示評價指標(biāo)的離散程度，熵值越大對綜合評價的影響越大。

第j項指標(biāo)下第i個指標(biāo)占該指標(biāo)的比重（Pij）計算公式如式（3）所示。

第j項指標(biāo)的熵值（dj）計算公式如式（4）所示。

其中，k=1/ln(n)

各項指標(biāo)的權(quán)重（Wj）計算公式如式（5）所示。

2.3 建立多屬性決策矩陣

2.4 確定正、負理想解

確定正、負理想解M+i和Mi，計算公式如下。

式中，j+為效益型指標(biāo)集合，j-為成本型指標(biāo)集合。

計算各年份的指標(biāo)向量到正、負理想解的歐式距離，計算公式如下。

式中，J+為正理想解的歐式距離，J-為負理想解的歐式距離。

2.5 計算土地利用結(jié)構(gòu)合理度

建立評價方案的（Ji+，Ji-）二維數(shù)據(jù)空間，設(shè)點A（min（Ji+），max（Ji-））為最優(yōu)理想?yún)⒄拯c，計算各方案與該點之間的相對距離（B）i［1］，計算公式如下。

式中，Bi越小，表示評價指標(biāo)距離最優(yōu)理想?yún)⒄拯c越近，評價方案越理想；Hi為土地利用結(jié)構(gòu)合理度，Hi越大，表明土地利用結(jié)構(gòu)合理性越好。

2.6 土地利用結(jié)構(gòu)合理度和土地利用類型相關(guān)性

利用SPSS 25.0 軟件對綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度和土地利用類型進行雙變量相關(guān)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 評價指標(biāo)的權(quán)重和正、負理想解分析

由表2 可知，對綏化市2010—2019 年土地利用類型影響最大的評價指標(biāo)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，其次為草地，最小的為林地。從理想解的數(shù)值來看，自然保留地的正理想解為0.000 0，負理想解為0.112 1，其他土地利用類型的負理想解為0.000 0，正理想解由評價指標(biāo)的權(quán)重確定。

表2 2010—2019 年綏化市土地利用類型評價指標(biāo)的規(guī)范化決策矩陣與正、負理想解

由于綏化市2011 年發(fā)布《綏化市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020 年）》，同時2011 年綏化市各縣市土地利用類型各指標(biāo)數(shù)據(jù)齊全，能夠說明各縣土地利用情況，因此選取2011 年分析各縣市土地利用結(jié)構(gòu)的合理性。由表3 可知，2011 年對綏化市各縣市土地利用類型影響最大的評價指標(biāo)為自然保留地，其次為交通運輸用地，最小的為園地。從正、負理想解的數(shù)值來看，自然保留地的正理想解為0.000 0，負理想解為0.100 3，其他土地利用類型的負理想解均為0.000 0，正理想解由評價指標(biāo)的權(quán)重確定。

表3 2011 年綏化市各縣市土地利用類型評價指標(biāo)的權(quán)重與正、負理想解

3.2 土地利用結(jié)構(gòu)的合理性分析

由表4 可知，綏化市2010—2019 年土地利用結(jié)構(gòu)的正、負理想解的歐式距離和合理度都在一個比較小的范圍內(nèi)變化?？傮w上看，綏化市2010—2019年土地利用結(jié)構(gòu)合理度均在90%以上，其土地利用結(jié)構(gòu)合理度較高，2017 年土地利用結(jié)構(gòu)合理度最高，為100.00%，2010 年土地利用合理度最低，為92.91%。土地利用結(jié)構(gòu)合理度隨時間呈波動變化狀態(tài)，2010—2013 年為持續(xù)增長階段，2014 年略有下降，2015—2017 年繼續(xù)增長，在2017 年達最高，2018 年有明顯下降，2019 年又有所增長。綏化市2010—2019 年土地利用結(jié)構(gòu)的變化主要表現(xiàn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地和交通水利用地面積的持續(xù)增加，林地、園地、自然保留地面積整體減少，耕地、草地和設(shè)施農(nóng)業(yè)用地面積呈波動變化。土地利用結(jié)構(gòu)合理度在2014 年有小幅度降低，是因為2014 年綏化市耕地、園地、林地、草地、設(shè)施農(nóng)業(yè)用地和自然保留地都有一定程度的減少，城鄉(xiāng)建設(shè)用地和交通水利用地都有所增加，使得土地利用合理度降低。2018 年土地利用結(jié)構(gòu)合理度又有一定程度的降低，是因為綏化市人口流失嚴重，第六次全國人口普查綏化市人口為541.81 萬人，第七次全國人口普查總?cè)丝跒?75.62 萬人，與第六次全國人口普查數(shù)據(jù)相比，人口減少了166.19 萬人，出現(xiàn)了人少地多的情況，人均道路用地面積和城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積都高于標(biāo)準值，人均用地水平偏高預(yù)示著城市土地利用不合理。

表4 2010—2019 年綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度

由表5 可知，2011 年綏化市各縣市土地利用結(jié)構(gòu)的正、負理想解的歐式距離為0.003 1~0.240 3，正、負理想解的歐式距離變動范圍較大，說明各縣市土地利用狀態(tài)有差異；土地利用結(jié)構(gòu)合理度為95.20%~98.85%，合理度在比較小的范圍內(nèi)變化?？傮w上看，2011 年綏化市各縣市土地利用結(jié)構(gòu)的合理度均在95%以上，其土地利用結(jié)構(gòu)合理度較高，青岡縣土地利用結(jié)構(gòu)合理度最高，為98.85%，明水縣土地利用結(jié)構(gòu)合理度最低，為95.20%。安達市畜牧業(yè)發(fā)達，草原面積廣大，是世界三大優(yōu)質(zhì)草場之一，是中國著名的奶牛之鄉(xiāng)和肉?；兀行〕鞘芯C合實力百強市，大面積的草地提升了安達市土地利用的合理性，土地利用結(jié)構(gòu)合理度高達98.63%；肇東市是國家商品糧和畜產(chǎn)品的重要生產(chǎn)基地，耕地和草地所占比重較大，但是區(qū)域有重度鹽堿地，面積較大，影響土地利用效率，使得土地利用結(jié)構(gòu)合理度較低，為95.76%，在綏化市各縣市中土地利用結(jié)構(gòu)合理度相對偏低；海倫市是國家重要的商品糧基地，在各縣市中耕地面積最大，經(jīng)濟發(fā)展水平較好，土地利用結(jié)構(gòu)合理度相對較好；慶安縣是國家綠色食品A 級水稻生產(chǎn)基地，有“中國綠色食品之鄉(xiāng)”的美譽，是全國糧食生產(chǎn)基地，森林覆被率為65%，耕地和林地所占比重較大，縣內(nèi)自然保留地面積廣大，提升了土地利用結(jié)構(gòu)合理度；望奎縣是優(yōu)質(zhì)糧食生產(chǎn)基地，是中國生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)先進縣，耕地面積廣大，土地利用結(jié)構(gòu)相對合理；綏棱縣為林業(yè)縣，森林覆蓋率高，土地利用結(jié)構(gòu)合理度較高；明水縣曾經(jīng)是國家級貧困縣，經(jīng)濟發(fā)展水平相對較低，是哈爾濱以北的重要商品集散地，縣內(nèi)土地“一林、二草、七分田”，但交通水利用地面積大，降低了土地利用結(jié)構(gòu)合理度，土地利用結(jié)構(gòu)合理度是各縣市中最低的。

表5 2011 年綏化市各縣市土地利用結(jié)構(gòu)合理度

3.3 土地利用類型和土地利用結(jié)構(gòu)合理度的相關(guān)性分析

由表6 可知，土地利用類型中耕地、草地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利用地和自然保留地與Bi呈正相關(guān)，Peason 相關(guān)系數(shù)由大到小依次為城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利用地、自然保留地、耕地、草地，其中，城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利用地和自然保留地與Bi間的相關(guān)系數(shù)分別為0.891、0.866 和0.857，雙尾t檢驗的P分別為0.001、0.001 和0.002，均小于0.01，說明相關(guān)性達極顯著水平；園地、林地和設(shè)施農(nóng)業(yè)用地與Bi呈負相關(guān)，Peason 相關(guān)系數(shù)由大到小依次為設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、林地、園地，設(shè)施農(nóng)業(yè)用地與Bi間的相關(guān)系數(shù)為-0.741，雙尾t檢驗的P為0.014，小于0.05，說明設(shè)施農(nóng)業(yè)用地與Bi的相關(guān)性達顯著水平。從評價指標(biāo)的2 種類型來看，效益型指標(biāo)中城鄉(xiāng)建設(shè)用地與Bi的相關(guān)性最高，也就是說當(dāng)城鄉(xiāng)建設(shè)用地大幅度增加時會降低土地利用結(jié)構(gòu)合理度；成本型指標(biāo)中自然保留地與Bi的相關(guān)性也很高，當(dāng)自然保留地大量減少時，同樣會降低土地利用結(jié)構(gòu)合理度。

表6 Bi與各土地利用類型面積的相關(guān)性

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

運用改進的TOPSIS 法對綏化市2010—2019 年土地利用結(jié)構(gòu)及其合理度分析得出以下結(jié)果。

1）綏化市2010—2019 年土地利用結(jié)構(gòu)合理度總體較高，均在90%以上，在時間上總體呈波動變化狀態(tài)，2017 年土地利用結(jié)構(gòu)合理度達100.00%，在今后的土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整可以參考2017 年的土地利用結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，提高土地利用的合理性。

2）綏化市土地利用類型與土地利用結(jié)構(gòu)合理度的相關(guān)性由大到小依次為城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利用地、自然保留地、設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、耕地、林地、園地、草地，城鄉(xiāng)建設(shè)用地的變化對土地利用結(jié)構(gòu)合理度的影響最大，草地與土地利用合理度的相關(guān)性最小。

3）2011 年綏化市各縣市土地利用結(jié)構(gòu)合理度較高，均在95%以上，明水縣土地利用結(jié)構(gòu)合理度最低，為95.20%，青岡縣土地利用結(jié)構(gòu)合理度最高，達98.85%。

4）土地利用內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化是土地利用結(jié)構(gòu)合理度變化的直接原因，因此今后綏化市的土地利用規(guī)劃應(yīng)該嚴格控制建設(shè)用地和交通水利設(shè)施用地，保護耕地，適度開發(fā)自然保留地，調(diào)節(jié)林地、園地、草地和設(shè)施農(nóng)業(yè)用地的比例，不斷優(yōu)化綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度。

4.2 討論

2010—2019 年是《綏化市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020 年）》的實施期間，從綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度評價結(jié)果來看，該時間段綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度雖有波動但相對穩(wěn)定，2011 年綏化市各縣市土地利用結(jié)構(gòu)合理度相對較高，對綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度進行評價為今后土地利用政策的制定和土地總體規(guī)劃起到一定借鑒作用。本研究只對綏化市2010—2019 年土地利用結(jié)構(gòu)合理度進行評價，雖具有一定的代表性，但還不夠全面，今后研究中需擴大研究的時間范圍，對綏化市各縣市不同時段的土地利用合理度做進一步分析。針對目前綏化市土地利用結(jié)構(gòu)合理度情況，在今后的土地利用過程中要更新土地利用觀念，轉(zhuǎn)變土地利用方式，加大棚戶區(qū)改造力度，提高城市土地集約利用程度，控制城鄉(xiāng)建設(shè)用地和交通水利用地數(shù)量，加大力度保護耕地，適度開發(fā)未利用土地，治理鹽堿地，加強水土流失治理，確保綏化市土地合理利用。