基于熵值法和灰色预测模型的土地生态系统健康评价

在界定土地生态系统健康内涵的基础上,构建了基于"压力-状态-响应"(PSR)模型的评价指标体系,采用熵值法和灰色预测模型,对四川省土地生态系统健康状况进行了评价。研究结果表明:(1) 1999-2010年四川省土地生态系统健康水平总体不断提高,综合指数从0.481 3增加到0.637 2,健康等级经历了"临界状态-亚健康"的演变过程;(2) 压力指数和状态指数总体上呈现下降趋势,响应指数总体上呈现上升趋势;(3) 人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度、单位耕地化肥负荷、单位耕地农药负荷等是土地生态系统健康等级提升的关键制约因素;(4) 2011-2015年四川省土地生态系统健康水平呈现稳步上升趋势,年均增长率为2.86%。     

贵州省土地系统脆弱性测度及其空间分异特征

采用PSR(Pressure-State-Response)、空间自相关分析法和变化斜率等方法,分析了2000—2015年贵州省土地系统脆弱性压力指数、状态指数、响应指数和综合指数变化情况及其总体空间分布差异和局域空间分异特征。结果表明:(1)土地系统脆弱性综合指数呈现先上升后缓慢下降的趋势,土地系统脆弱性程度在总体上有所缓解。其中,2000—2015年贵州省土地系统压力和敏感性呈现加重的趋势,土地系统适应力显著提升;(2)从各县脆弱性变化趋势看,2000—2015年贵州省区域内部土地系统脆弱性整体上朝着较好的方向发展,变化趋势上多数县域的土地系统脆弱性变化皆处于稳定或呈现不同程度降低的趋势;(3)从全局空间差异看,2000—2015年贵州省土地系统脆弱性压力指数变化、状态指数变化、响应指数变化、综合指数变化的Global Moran′s I值分别为0.154 2,0.465 3,0.154 1,0.160 2,土地系统压力、敏感性、适应力和脆弱性变化的空间分布呈现显著的集聚特征;(4)在局域空间分异方面,贵州省武陵山区、乌蒙山区和西南部峰丛洼地区是土地系统压力、适应力与脆弱性程度变化主要的热点区;而土地系统敏感性变化的热点区主要分布于黔中经济区、武陵山区和西南部峰丛洼地区。     

基于PSR模型的生态移民安置区土地利用系统健康评价——以红寺堡区为例

以我国最大的生态扶贫移民集中区——宁夏红寺堡区为研究对象,构建基于PSR模型的土地利用系统健康评价指标体系,综合运用熵权法、综合指数法、灰色关联度模型等方法对红寺堡安置区土地利用健康状况进行了评价。结果显示:2009—2015年红寺堡生态移民安置区土地利用系统健康评价指数呈现出逐年上升的变化趋势,由2009年的0.310 9增加到2015年的0.692 7,其健康等级由不健康上升至亚健康状态;研究期间土地利用系统压力指数变化比较稳定,状态指数和响应指数呈现上升趋势;各乡镇由于自然生态环境和社会经济发展水平存在较大差异,研究期间土地利用系统健康水平空间格局变化明显,且存在较大差异;人口自然增长率和人口土地负荷量以及城市绿地覆盖率、空气质量状况、城市污水处理率和垃圾无害化处理率以及环保投资额等指标与土地利用系统健康性评价综合指数的关联度较高,表明研究区土地利用健康状况与人口数量以及生态环境质量密不可分,因此在提高研究区土地利用效益和制定相关土地规划和政策时,应注重人口和生态对土地利用可持续发展的影响。     

基于熵值法和灰色预测模型的耕地生态安全诊断

[目的]弥补已有耕地生态安全诊断中指标体系及评价方法的不足,分析耕地生态安全水平。[方法]在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于PSR模型的评价指标体系,采用熵值法和灰色预测模型,对四川省耕地生态安全水平进行了诊断。[结果]1999—2013年四川省耕地生态安全水平总体不断提高,耕地生态安全等级经历了"临界安全—较安全"的演变历程,但2013年"较安全"水平不高;压力指数总体上呈现下降趋势,状态指数呈现波动下降趋势,响应指数呈现上升趋势;单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、单位耕地农药负荷、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素;2014—2018年四川省耕地生态安全水平呈现稳步上升趋势。[结论]基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映耕地生态安全各要素之间的关系;熵值法和灰色预测模型能有效挖掘耕地生态安全存在的问题,适合用于耕地生态安全评价。     

基于PSR模型的土地利用系统健康评价及障碍因子诊断——以延长县为例

土地利用系统健康评价是从系统的结构、功能和效益等方面进行的评价,是评价土地资源可持续利用的重要手段。基于PSR模型理论,构建了延长县土地利用系统健康评价的指标体系,采用改进熵值法对各指标进行了权重赋值,对其土地利用系统进行了健康评价并诊断影响其系统健康的障碍因子。研究结果表明:(1) 2000年以前延长县各土地利用类型面积变化较小,2000年以后草地和林地面积大幅增加,到2010年分别达到了1 165.58,431.10 km~2,其林草面积占延长县总面积的一半以上。(2)延长县土地利用系统健康状态1980—2010年呈逐渐好转的趋势,其综合指数从1980年的0.268上升到2010年的0.654,土地利用健康等级从"不健康"转变为"亚健康"状态。(3) 2000年以前系统健康的主要障碍因素有森林覆盖度、人均GDP、水土流失治理率、有效灌溉率,2000年以后主要障碍因素逐渐转变为土地垦殖率、水土协调度、人口自然增长率等。(4)系统评价的3个子系统,其中属系统状态的障碍度最高;系统压力的障碍度随时间变化一直呈上升趋势;系统响应障碍度随时间变化一直呈减小趋势。     

基于PSR模型的甘州区生态系统健康评价

基于“压力-状态-响应”(PSR)模型,采取客观赋权法中的熵值法来评估指标权重,通过加权累计得到生态系统健康评价综合值。结果表明,甘州区生态系统健康综合指数在2006 — 2015年期间呈现整体缓慢上升、平稳发展的趋势。生态系统健康压力指数整体呈现上升趋势,到2015年达到0.325 1;生态系统健康状态指数经历了波动阶段,2015年上升到0.136 1;响应指数经历了前期小幅度波动后稳定上升,2015年上升至0.235 2。甘州区生态系统健康状况虽然持续好转,却处于“一般病态”状态。     

基于RBF模型的广东省土地生态安全时空演变预警研究

基于压力—状态—响应(P-S-R)模型构建土地生态安全预警评价指标体系,运用熵权法和RBF模型对2000—2016年广东省土地生态安全进行评价与预警研究,同时分析2012年广东省21地级市土地生态安全空间格局。结果表明:(1)广东省土地生态安全水平总体呈波动上升趋势,其中2000—2006年处于重警状态,2007—2009年处于高警状态,2010—2012年处于中警状态。2013—2016年,若不出现较大变故,全省土地生态安全将仍保持这一发展趋势,平稳中略有上升,仍处于中警状态;(2)2012年广东省土地生态安全基本上呈粤北、粤西警情高,珠三角和粤东警情低的格局;(3)影响广东省土地生态安全的主要因素包括自然灾害受灾面积比重、公路密度、建成区面积比重、人均GDP、经济密度、农民人均纯收入、自然保护区面积比重等,这些是今后调控的重点。     

基于DPSIR-灰色关联模型的重庆市土地生态安全评价

[目的]对重庆市土地生态安全定量化评价做出初步探索,为重庆土地生态安全研究和生态环境建设提供方法借鉴和理论参考。[方法]构建基于驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)概念框架的土地生态安全评价指标体系,借助灰色关联模型进行赋权,构建土地生态安全指数对重庆市1997—2012年土地生态安全指数进行评价。[结果]1997—1998年重庆土地生态安全处于敏感状态,1999—2002年处于较安全状态,2003—2009年处于敏感状态,2010,2011年为不安全状态,2012年为敏感状态。重庆市土地生态安全整体呈现缓慢的下降趋势,形势不容更乐观;重庆市土地生态安全的驱动力生态安全指数和压力生态安全指数呈现出轻微波动的整体下降趋势;状态指数和响应指数呈现整体增长趋势;影响安全指数呈现波动变化状态。[结论]通过产业结构的调整、环境保护力度及资金投入的加大以及技术的提高,农业生产技术改进,提高森林覆盖率,加强对土地生态安全的响应力度,是重庆市土地生态安全的根本保障。该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,是土地生态安全评价的可用方法。     

甘肃省泾河流域2010-2019年农村生态环境质量分析及预测

[目的] 研究甘肃省泾河流域农村生态环境质量评价的相关问题，为农村生态环境保护和高质量发展研究提供参考。[方法] 基于压力—状态—响应（PSR）模型，构建了甘肃省泾河流域农村生态环境质量评价指标体系。运用熵值法和综合指数法对生态环境质量水平进行评价，并采用灰色GM （1，1）模型进行预测。[结果] 2010—2019年农村生态环境质量综合指数等级变化趋势为“劣等—差等—中等”，但总体呈现上升趋势，压力指数呈“Ⅴ”型波动变化，状态指数和响应指数逐年增长，说明环境治理的政策实施有效，预计到2021年将达到良好等级。[结论] 今后还需加大农村环保的资金和政策投入，改善各地环保制度措施，增强民众意识等。     

基于PSR模型的宁夏地区生态环境变化特征研究

[目的]分析和评价宁夏回族自治区生态环境变化特征,为该地区生态环境建设提供理论依据。[方法]构建基于"压力—状态—响应"(PSR)模型的生态环境综合评价体系,应用熵值法系统评价宁夏地区1986—2012年生态环境变化及其特征。[结果](1)1986—2012年,宁夏地区生态环境压力呈波动增加趋势,需加强实施产业结构调整,节能减排,循环经济等措施的力度。伴随着气候的暖干化,未来宁夏地区生态环境建设将面临新的挑战;(2)宁夏地区生态环境状态得分呈波动增加趋势,生态环境逐渐趋于好转;(3)宁夏地区生态环境响应得分呈增加趋势,说明宁夏地区生态环境治理与保护投入水平提高;在相关生态建设措施的实施下,人类活动对环境的压力有所减少,生态环境质量逐步好转;(4)宁夏地区生态环境综合得分呈波动上升趋势。[结论]近27a来,宁夏地区生态环境质量总体提高。     

基于压力-状态-响应模型与集对分析的土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价是改善土地利用系统健康状况,促进土地可持续利用的重要基础。针对土地利用系统健康的不确定性,构建了基于PSR模型的评价指标体系。在了解集对分析原理的基础上,利用原创联系度的可展性对其进行改进,建立了基于集对分析法和改进熵值法的土地利用系统健康评价模型,并对中国土地利用系统健康状况进行诊断。结果表明:(1) 1999-2008年中国土地利用系统健康水平不断提高,健康等级经历了"不健康-临界状态"的演变历程,但2008年"临界状态"水平不高;(2)固定资产投资年增长率、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度、地均GDP等是土地利用系统健康等级提升的关键制约因素。研究结果表明,基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映土地利用系统健康,各要素之间的关系。集对分析法通过注重信息处理过程中的相对性和模糊性能很好地解决不确定性问题,有效挖掘土地利用系统存在的具体问题,适合用于土地利用系统健康状况的评价。     

基于生态足迹理论的内蒙古生态承载力评价

生态足迹理论是研究区域资源可持续发展水平的重要基础,对制定科学的区域发展规划具有重要意义。通过获取的各种资源环境数据,结合不同的生态足迹模型,测算了内蒙古2001—2014年的人均生态足迹、人均生态承载力、生态盈余、生态赤字、万元GDP生态足迹等指标。结果表明:2001—2014年人均生态足迹呈快速增长趋势,由4.158 9hm2/人增至22.948 1hm2/人,年均增长率为14.59%。各类生态生产性土地人均生态足迹为:化石能源用地耕地草地建设用地林地水域,平均占有比例分别为65.22%,22.51%,10.34%,0.84%,0.82%和0.27%。由于人均生态足迹逐年增大,其增长率远高于可利用人均生态承载力的增长率,导致2001—2014年一直处于生态赤字状态,生态赤字的出现主要是由不断加大原煤、原油等化石能源用地的生态足迹造成的。人均万元GDP生态足迹总体呈现下降趋势,该指标说明研究区正处于能源利用转型期。最后,分析了生态足迹理论研究方法的不确定性来源,并给出了进一步改进的途径。该研究对内蒙古践行"生态文明",构建北方生态安全屏障,实现经济社会可持续发展具有重要指导意义。     

环京津地区耕地利用系统健康评价研究

环京津区已成为京津冀城市圈发展的战略区域,保障耕地资源健康和可持续利用是打造环京津战略的重要基础。因此为合理利用耕地资源,对耕地利用系统健康进行评价来判断其是否处于可持续利用状态。本论文利用PSR模型构建了耕地利用系统健康评价指标体系,采用改进的TOPSIS方法,从压力和状态两方面分析影响耕地利用系统健康的障碍因素,通过对2014年环京津区72个县(市)的耕地利用系统健康进行评价,得到了环京津区耕地利用系统健康综合指数,研究表明:1)从压力角度分析,人口密度和人均水资源量的压力分值在研究区中排位靠前,其是影响系统健康的主要障碍因素;农用化肥折纯量分值在排序中位于中部,人类的生产活动是影响耕地利用系统压力的次要障碍因素。2)从状态角度分析,土地垦殖率和灌溉保证率指标分值均排在前40%,土地垦殖率和灌溉保证率是影响耕地利用系统健康指数的主要障碍因素;受灾面积的状态指数分值排在前50%的位置,其是影响耕地利用系统健康指数的次要障碍因素。3)本文将环京津地区耕地利用系统健康状态划分为病态、不健康、亚健康、健康四个等级,依据划分结果可看出研究区在空间结构上呈现出"中间低,四周高"的空间分异特征。耕地利用系统处于健康和亚健康状态的县(市)有40个,主要分布于远京津山地丘陵和远京津平原区,属于高风险-低压力区,耕地利用压力、社会经济的发展和耕地利用系统响应性能较高是影响这些县(市)耕地利用系统健康状态的主要因素;耕地利用系统处于不健康和病态的县(市)有32个,主要分布于近京津山地丘陵区和近京津平原区,属于高风险-中压力区,耕地利用率低是限制这些县(市)耕地利用系统健康的主要成因。     

湘江流域土地利用多功能性评价及障碍因子识别

为了促进湘江流域土地可持续利用,以湖南省湘江流域为研究区域,构建基于生产、生活以及生态功能的土地利用多功能性评价指标体系,采用改进TOPSIS模型评估湖南省湘江流域在2010—2018年土地利用多功能状况,采用障碍度模型识别影响土地利用多功能性提高的障碍因子,并提出了优化土地利用多功能的路径。结果表明:(1)湘江流域土地利用多功能总体上呈增强的趋势,其中生产功能和生活功能在增强,生态功能在减弱,2010—2018年土地利用多功能值由0.392 5增加到0.574 5,土地利用多功能程度经历了从中等到较强的过程;(2)2010—2013年,PM2.5浓度、第三产业产值、人口密度、人均社会消费品零售额等指标是制约土地利用多功能提升的主要障碍因子,2014—2018年单位面积生态系统服务价值、乡村从业人口、人均耕地面积、生境丰度指数等指标是制约土地利用多功能提升的主要障碍因子;(3)2010—2018年生态功能对湘江流域土地利用多功能性提高的制约在升高,生产和生活功能的制约在降低。湘江流域未来应优先保护生态用地,严格耕地保护,增加乡村从业人口,从而促进区域可持续发展。     

基于熵权可拓物元模型的耕地生态安全评价

耕地生态安全评价是改善耕地生态系统状况,促进耕地可持续利用的重要基础。在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于"压力-状态-响应"(PSR)概念模型的评价指标体系,建立了熵权可拓物元模型,并以四川省为例进行了实证分析。结果表明:(1)2000-2008年四川省耕地生态安全水平呈逐步改善态势,但2008年"较安全"等级关联度很弱;(2)单位耕地农药负荷、单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素。因此,为了促进耕地生态安全等级不断提升,需要进一步转变经济发展方式,降低经济增长对土地资源的过度消耗;大力发展绿色农业,合理施用农药、化肥;加大环境治理力度,有效控制水土流失。     

粮食主产区耕地生态安全障碍诊断及调控策略

生态安全作为耕地“三位一体化”的核心保护任务,越来越得到政府、公众及学术界广泛关注,耕地生态安全评价视为关键技术及重要依据。基于PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,以国家粮食主产区安徽省为例,综合运用改进熵权法、TOPSIS模型、ESDA模型及障碍诊断模型,评价安徽省2000年以来,以及分市级2000年、2010年、2018年3个年份的耕地生态安全度,剖析耕地生态安全时空分异特征,进一步诊断耕地生态障碍因子及对应调控策略。结果表明：(1)安徽省耕地生态安全度具有一定波动性,总体呈现上升趋势,由2000年的0.234 1增至2018年的0.724 7,大致分为低位震荡阶段、快速增长阶段及高位爬坡阶段;(2)近20年来耕地生态安全状态进一步呈现不平衡、不均衡演变趋势,导致全省耕地生态安全空间格局差异显著,尤其是以高风险、安全两类区域分布空间集中区域发生很大改变,基本呈现皖南地区安全程度高并由皖中地区过渡至皖北地区风险程度高的空间梯度格局,耕地生态安全空间集聚情况并未显著;(3)从全省维度分析,障碍因子以建成区绿化覆盖率、污水处理率等响应准则层为主,逐渐转变至复种指数、单位耕地粮食产量、...     

中国耕地低碳利用效率时空演变及其驱动因素

探究耕地低碳利用效率演变规律及其驱动因素对实现耕地利用高效低碳、助力农业绿色发展具有重要意义。该研究构建耕地低碳利用效率评价体系，采用超效率SBM模型测度1998-2018年中国30个省级行政区耕地低碳利用效率，分别采用核密度估计、可视化制图和总体分异测度指数刻画耕地低碳利用效率时序特征、空间格局和区域差异，进而采用地理探测器模型识别耕地低碳利用效率演变驱动因素并剖析各因素驱动机制。研究结果表明：1）研究期内中国耕地低碳利用效率逐步提高并呈现"西高东低、北高南低"的空间格局，空间分布由分散转向集中。2）中国耕地低碳利用效率区域差异水平较低且逐步缩小，耕地低碳利用效率总体分异测度指数由0.185 4下降至0.141 8。不同地区耕地低碳利用效率区域差异程度为中部>东部>西部。其中，东部地区、中部地区和西部地区区域差异分别呈现"W"形波动式下降、"U"形先降后升和持续下降趋势，总体分异测度指数分别由0.159 8、0.261 1和0.131 6降至0.154 1、0.198 3和0.075 0。3）耕地低碳利用效率受自然环境条件、耕地资源禀赋、经济发展水平和农业生产条件共同影响。其中，复种指数、农村居民人均纯收入和灌溉指数驱动力分别由0.367 2、0.374 5和0.469 8降至0.339 4、0.129 1和0.397 7，人均耕地面积驱动力由0.302 4升至0.403 1。各因素交互作用类型均为双因子增强或非线性增强，交互作用正向强化了单因素对耕地低碳利用效率演变的驱动力。研究结果对于深化耕地利用效率研究具有指导意义，也可为推动耕地可持续利用和农业绿色发展提供决策支撑。     

基于PSR模型的中国人地关系协调发展时空格局及其影响因素

科学认知人类活动与地域系统的互动关系是实现人地关系协调发展的重要依据。该研究构建了人地关系协调发展压力-状态-响应(Press-State-Response, PSR)评价理论体系,并利用2002、2007、2012和2017年中国省域截面相关数据,分析了中国人地关系协调发展时空演化特征及其空间分异影响因素。结果表明:1)2002—2017年中国人地关系协调发展等级总体处于中度协调至良好协调之间,较为稳定。而协调度值则表现为"V"型特征,2002—2007年协调度值由0.648降低到0.494,2012年回升到0.639,2017年进一步提升到0.705。15年间中国人地关系经历了"先趋紧-后缓解"的发展过程。2)从空间上看,15年来中国人地关系协调性区域差异明显增强。西部省份人地关系协调性普遍降低,东、中部地区人地关系协调性有所提升,东北地区人地关系协调性保持相对稳定。目前主要表现为东部、东北及中部协调度等级较高,西部协调度等级较低的空间分布特征。3)东、中、西部地区人地关系协调性主要影响因素有所差异。各地区需根据当地自然地理条件及经济社会发展状况因地制宜,以人地协调发展为准则,结合各地区主要影响因素实施差异化的调控对策,促进人地系统的协调、可持续发展。