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1 第 36 卷 第 1 期 2014 年 1 月 2014,36(1): Resources Science Vol.36,No.1 Jan.,2014 文 章 编 号 : (2014) 生 态 退 耕 前 后 甘 肃 正 宁 县 农 地 利 用 可 持 续 性 评 估 1,2 1 申 建 秀, 王 秀 红 (1. 中 国 科 学 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所, 北 京 ;2. 中 国 科 学 院 大 学, 北 京 ) 摘 要 : 科 学 评 判 生 态 退 耕 区 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 的 变 化 特 征, 对 相 关 政 策 的 完 善 具 有 重 要 的 意 义 本 文 以 甘 肃 正 宁 县 为 案 例 区, 从 土 地 投 入 水 平 合 理 度 土 地 产 出 效 益 环 境 支 持 力 政 策 补 贴 4 组 准 则 出 发, 选 取 了 影 响 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 的 15 个 指 标, 构 建 了 基 于 年 时 间 序 列 数 据 的 测 算 体 系, 并 通 过 相 对 接 近 度 法 (TOPSIS), 来 多 层 次 衡 量 农 业 土 地 利 用 的 可 持 续 性 时 序 变 化 特 征 最 后 采 用 层 次 聚 类 法, 基 于 全 部 指 标 对 研 究 年 份 进 行 聚 类, 进 而 区 分 研 究 区 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 变 化 的 时 间 节 点 结 果 表 明 :1 构 建 的 土 地 投 入 水 平 合 理 度 指 数 C(I) 土 地 产 出 效 益 指 数 C(O) 环 境 支 持 力 指 数 C(E) 和 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 指 数 C(T) 时 序 曲 线 都 表 现 出 明 显 的 波 动 上 升 的 趋 势,C(T) 最 大 值 为 2002 年 的 0.77, 最 小 值 为 1995 年 的 0.20;2 通 过 层 次 聚 类 分 析 将 正 宁 县 退 耕 前 后 16 年 的 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 特 点 划 分 为 : 年 的 波 动 调 整 阶 段 年 的 稳 定 增 长 阶 段 和 年 的 巩 固 预 警 阶 段 关 键 词 :TOPSIS 法 ; 层 次 聚 类 法 ; 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 ; 生 态 退 耕 区 ; 甘 肃 正 宁 县 1 引 言 生 态 退 耕 是 我 国 实 施 西 部 大 开 发 战 略 的 重 要 举 措 之 一, 是 一 项 以 可 持 续 发 展 为 指 导 思 想, 以 植 被 建 设 为 手 段, 以 生 态 经 济 和 社 会 协 调 发 展 为 目 [13] 标 的 复 合 生 态 系 统 恢 复 工 程 耕 地 作 为 农 业 最 重 要 的 基 础 资 源, 其 利 用 的 可 持 续 性 成 为 农 业 安 全 问 题 的 重 点, 它 在 数 量 和 质 量 上 的 变 化 必 将 影 响 到 [47] 粮 食 生 产, 进 而 影 响 到 粮 食 供 给 及 粮 食 安 全 水 平 而 在 我 国 生 态 环 境 脆 弱 的 西 北 黄 土 高 原 区, 生 态 安 全 与 粮 食 安 全 均 为 区 域 可 持 续 发 展 的 战 略 目 标, 生 [8] 态 退 耕 与 耕 地 保 护 的 地 位 同 等 重 要 由 于 西 部 地 区 脆 弱 的 生 态 环 境, 要 生 产 同 等 数 量 的 农 产 品, 必 [9,10] 须 比 东 部 地 区 付 出 更 多 的 劳 动 和 更 高 的 成 本 耕 地 数 量 的 减 少 势 必 对 退 耕 区 粮 食 安 全 带 来 压 力, 因 此 加 大 对 耕 地 的 农 资 投 入 来 提 高 粮 食 单 产, 成 为 [11,12] 在 农 户 尺 度 上 的 第 一 选 择 农 资 投 入, 特 别 是 农 业 化 学 物 质 投 入 的 不 断 加 大 又 会 对 农 业 生 态 系 [13,14] 统 带 来 诸 如 耕 地 退 化 农 业 面 源 污 染 等 负 面 影 响, 而 西 北 黄 土 高 原 区 土 地 利 用 的 可 持 续 性 也 会 影 响 到 下 游 比 邻 地 区 的 生 态 安 全 因 此, 在 生 态 退 耕 政 策 实 施 的 后 期 巩 固 阶 段, 科 学 地 评 判 生 态 退 耕 区 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 的 变 化 特 征 已 成 为 国 内 外 学 者 关 注 的 重 点 关 于 可 持 续 性 问 题, 蔡 运 龙 等 曾 指 出, 可 持 续 性 指 标 应 具 备 生 产 力 稳 定 性 恢 复 力 公 平 性 自 [15] 立 性 和 协 调 性 等 特 点 因 此 本 文 从 土 地 投 入 产 出 环 境 和 政 策 4 个 方 面 入 手, 选 取 了 体 现 农 业 土 地 利 用 ( 农 林 牧 业 范 畴 ) 特 点 的 多 层 次 指 标, 以 位 于 西 北 黄 土 高 原 区 生 态 退 耕 工 程 实 施 力 度 很 大 的 甘 肃 正 宁 县 为 案 例 区, 构 建 了 土 地 利 用 可 持 续 性 指 数, 以 此 来 对 退 耕 区 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 的 时 序 变 化 进 行 研 究, 进 而 为 我 国 西 北 地 区 生 态 退 耕 区 生 态 安 全 和 粮 食 安 全 平 衡 点 的 确 定 提 供 有 益 的 参 考, 也 为 退 耕 政 策 的 完 善 提 供 科 学 依 据 收 稿 日 期 : ; 修 订 日 期 : 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 : 东 西 部 土 地 集 约 利 用 变 化 及 其 生 态 风 险 的 对 比 研 究 ( 编 号 : ); 中 国 科 学 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 所 长 基 金 项 目 : 土 地 利 用 强 度 变 化 及 其 生 态 风 险 评 价 模 式 研 究 ( 编 号 :2013SJ008( )) 作 者 简 介 : 申 建 秀, 女, 河 北 阜 平 人, 硕 士 生, 从 事 土 地 利 用 研 究 shenjx.11s@igsnrr.ac.cn 通 讯 作 者 : 王 秀 红, wangxh@igsnrr.ac.cn

2 36 资 源 科 学 第 36 卷 第 1 期 2 研 究 区 概 况 和 数 据 来 源 2.1 研 究 区 概 况 甘 肃 省 正 宁 县 位 于 甘 肃 省 庆 阳 市 东 南 部, 子 午 岭 西 麓, 总 面 积 km 2,(E E N N ) 地 势 东 北 高, 西 南 低, 平 均 海 拔 1 460m, 地 形 东 宽 西 窄 正 宁 县 地 处 我 国 黄 土 高 原 沟 壑 区, 东 部 为 子 午 岭 林 区, 中 西 部 为 平 原 沟 谷 宜 农 区, 境 内 梁 峁 沟 交 错, 河 川 塬 相 间, 沟 壑 面 积 较 大, 约 占 总 面 积 的 82%, 水 土 流 失 严 重 该 县 属 暖 温 带 半 湿 润 气 候 区, 光 能 条 件 良 好, 雨 热 基 本 同 步, 土 壤 类 型 主 要 是 黑 垆 土 黄 绵 土 淤 积 土 等 土 地 利 用 类 型 可 分 为 8 类 : 耕 地 园 地 林 地 牧 草 地 建 设 用 地 水 域 未 利 用 地 正 宁 县 2010 年 的 土 地 利 用 结 构 显 示 :41.29% 为 耕 地, 56.46% 为 园 林 和 草 地,2.25% 为 水 域 和 建 设 用 地, 为 典 型 的 农 业 县 从 年 的 10 年 间, 正 宁 县 退 耕 资 金 到 位 共 计 万 元, 至 2010 年, 全 县 完 成 退 耕 还 林 hm 2, 其 中 退 耕 造 林 hm 2, 荒 山 造 林 hm 2, 封 山 育 林 466.7hm 2 ( 正 宁 县 退 耕 还 林 工 程 情 况 汇 报 ), 退 耕 工 程 实 施 强 度 很 大 2.2 数 据 来 源 和 预 处 理 (1) 统 计 数 据 年 甘 肃 农 村 年 鉴 年 甘 肃 年 鉴 年 庆 阳 年 鉴 和 2006 年 正 宁 县 志 (2) 调 研 数 据 正 宁 县 退 耕 资 金 到 位 情 况 和 正 宁 县 退 耕 还 林 工 程 情 况 汇 报 数 据 (3) 观 测 数 据 气 象 数 据 来 源 于 国 家 气 象 信 息 中 心 中 国 地 面 气 候 资 料 月 值 数 据 集 (4) 数 据 库 数 据 1995 年 2000 年 1 10 万 土 地 利 用 数 据 来 自 中 国 科 学 院 资 源 与 环 境 数 据 库 (5) 遥 感 数 据 2010 年 1 10 万 土 地 利 用 数 据 通 过 笔 者 遥 感 解 译 获 取 在 现 有 研 究 的 基 础 上, 本 文 结 合 正 宁 县 实 地 调 研 以 及 统 计 数 据, 初 步 构 建 了 能 够 解 释 和 评 价 生 态 退 耕 区 农 业 土 地 利 用 持 续 性 的 评 价 指 标 体 系 ( 表 1) 其 中, 在 准 则 层 上, 农 业 的 现 代 化 是 区 域 可 持 续 发 展 的 基 础 条 件, 因 此 土 地 投 入 水 平 合 理 度 (Input) 准 则 表 征 的 是 研 究 区 农 业 土 地 利 用 从 传 统 农 业 投 入 向 现 代 农 业 投 入 转 化 的 程 度 ; 土 地 产 出 效 益 (Output) 准 则, 表 征 的 是 研 究 区 农 林 牧 业 的 产 出 能 力, 高 产 出 体 现 在 人 类 福 祉 上 是 农 业 发 展 的 目 的 所 在 ; 环 境 支 持 力 (Environ.) 准 则, 涵 盖 了 区 域 光 温 水 条 件 的 充 足 与 否, 以 及 区 域 生 态 涵 养 功 能 的 环 境 保 障 力 ; 政 策 资 助 (Policy) 准 则 的 引 入, 是 为 了 体 现 生 态 退 耕 工 程 实 施 的 政 策 背 景, 政 策 带 动 了 研 究 区 农 业 土 地 利 用 的 变 化 上 述 4 个 准 则 层 构 成 了 目 标 层 土 地 利 用 可 持 续 性 (T) 的 评 价 基 础 在 指 标 层 上, 各 指 标 根 据 其 实 际 意 义 被 划 分 为 正 向 型 () 负 向 型 () 和 双 向 型 () 等 属 性, 指 标 计 算 及 含 义 具 体 解 释 见 表 1 由 于 指 标 数 据 的 性 质 和 取 值 范 围 的 不 同, 单 位 和 量 纲 也 就 不 同 ; 针 对 不 同 的 研 究 领 域, 不 同 的 评 价 对 象 所 选 用 的 无 量 纲 方 法 也 不 同 [1719] 根 据 本 研 究 所 建 立 的 评 价 模 型 的 特 点, 采 用 极 差 标 准 化 法, 对 指 标 进 行 无 量 纲 化 处 理, 在 进 行 无 量 纲 化 处 理 时, 将 指 标 分 为 正 向 型 逆 向 型 和 双 向 型 指 标 计 算 公 式 为 : 正 向 型 指 标 : x ij min{ x ij } x ij = max{ x ij } min{ x ij } (i = 1,2,,m;j = 1,2,,n) 逆 向 型 指 标 : max{ x ij } x ij x ij = max{ x ij } min{ x ij } (i = 1,2,,m;j = 1,2,,n) (1) (2) 式 中 x ij 为 第 i 个 指 标 在 第 j 年 的 标 准 化 值 ; max{ x ij } 为 指 标 i 历 年 值 的 最 大 值 ;min{ x ij } 为 指 标 i 历 年 值 的 最 小 值 经 过 标 准 化 所 得 的 新 数 据, 各 要 素 的 极 大 值 为 1, 极 小 值 为 0, 其 余 的 数 值 均 在 0 与 1 之 间 双 向 型 指 标 : 在 确 定 的 指 标 阈 值 ( 各 指 标 阈 值 确 定 方 法 见 表 1) 前 提 下, 将 连 续 数 据 以 阈 值 分 割 两 段, 分 别 进 行 正 向 和 逆 向 的 归 一 化 处 理 3 研 究 方 法 3.1 TOPSIS 分 析 方 法 TOPSIS(Technique for Order Preference by Simi larity to Ideal Solution), 又 称 为 理 想 解 法 或 者 相 对 接 近 度 法, 是 一 种 有 限 方 案 多 目 标 决 策 方 法, 近 几

3 2014 年 1 月 申 建 秀 等 : 生 态 退 耕 前 后 甘 肃 正 宁 县 农 地 利 用 可 持 续 性 评 估 37 表 1 农 业 土 地 利 用 的 可 持 续 性 评 价 指 标 体 系 Table 1 Evaluation indicator system of agricultural land use sustainability 目 标 评 价 准 则 评 价 指 标 指 标 说 明 属 性 土 地 利 用 可 持 续 性 (T) 土 地 投 入 水 平 合 理 度 单 位 播 种 面 积 农 业 生 产 用 电 量 X1(kW. h/hm 2 ) 单 位 播 种 面 积 农 用 化 肥 施 用 量 X2(kg/hm 2 ) 为 年 农 业 生 产 用 电 量 与 粮 食 播 种 面 积 的 比 值 为 了 弥 补 县 域 生 产 用 电 量 数 据 的 缺 失, 本 文 将 年 每 年 的 正 宁 县 农 村 用 电 量 中 农 业 生 产 用 电 量 所 占 的 比 例 以 甘 肃 省 每 年 的 比 例 进 行 推 算, 在 一 定 程 度 上 具 有 表 征 性 为 农 村 化 肥 施 用 实 物 量 与 年 农 作 物 播 种 面 积 的 比 值 化 肥 投 入 对 作 物 单 产 的 提 高 具 有 促 进 作 用, 但 过 量 的 化 肥 投 入 不 仅 不 会 增 加 单 产, 还 会 对 农 业 生 态 系 [16] 统 产 生 负 面 影 响, 具 有 双 向 性 本 文 根 据 Fang Liu 等 求 取 的 全 国 八 大 粮 食 主 产 区 各 单 位 播 面 化 肥 施 用 量 阈 值, 计 算 算 数 平 均 值 得 到 全 国 平 均 水 平 阈 值 为 : kg/hm 2 大 于 阈 值 按 逆 向 进 行 标 准 化, 反 之, 正 向 单 位 播 种 面 积 农 业 机 械 为 年 农 业 机 械 总 动 力 与 年 农 作 物 播 种 面 积 的 比 值 是 体 现 农 业 现 代 化 的 指 标 总 动 力 X3(kW/ hm 2 ) 之 一 单 位 播 种 面 积 农 村 劳 动 为 年 农 村 劳 动 力 与 年 农 作 物 播 种 面 积 的 比 值 是 传 统 农 业 的 体 现 力 投 入 X4( 人 /hm 2 ) 单 位 耕 地 面 积 大 牲 畜 力 为 大 牲 畜 头 数 与 年 农 作 物 播 种 面 积 的 比 值 是 传 统 农 业 的 体 现 投 入 X5( 头 /hm 2 ) 土 地 产 出 效 益 单 位 播 种 面 积 粮 食 产 量 X6(kg/hm 2 ) 为 年 粮 食 总 产 量 与 年 农 作 物 播 种 面 积 的 比 值 肉 类 产 量 X7(kg) 为 研 究 区 主 要 肉 类 ( 猪 牛 羊 禽 蛋 ) 的 产 量 之 和 农 业 总 产 值 中 的 林 牧 业 为 林 业 和 牧 业 产 值 在 农 业 总 产 值 中 比 重 之 和 比 重 X8(%) 人 均 农 业 总 产 值 X9 为 全 县 农 业 总 产 值 与 全 县 总 人 口 的 比 值 ( 元 / 人 ) 环 境 支 持 年 均 降 水 量 X10(mm) ( 水 分 条 件 ) 为 每 年 月 降 水 量 的 总 和 降 水 是 农 业 生 产 的 必 要 条 件 之 一, 相 对 干 力 旱 的 西 北 黄 土 丘 陵 区, 年 降 水 量 越 大, 越 利 于 农 业 生 产 年 均 温 度 X11( ) ( 温 度 条 件 ) 为 每 年 月 平 均 温 度 的 均 值 在 暖 温 带 半 湿 润 区, 热 量 条 件 是 农 业 生 产 的 必 要 条 件 之 一 日 照 时 数 X12(h) ( 光 照 条 件 ) 为 每 年 月 日 照 时 数 的 总 和 光 照 充 足 是 农 业 生 产 的 必 要 条 件 之 一 林 草 覆 盖 率 X13(%) 根 据 正 宁 县 生 态 退 耕 实 施 前 后 关 键 时 点 的 3 期 遥 感 解 译 数 据 得 到 的 林 草 地 面 积, 以 及 退 耕 还 林 工 程 建 设 情 况 表 ( 包 括 新 增 生 态 林 经 济 林 草 荒 山 造 林 和 封 山 育 林 面 积, 个 别 数 据 缺 失 年 份 经 过 平 滑 处 理 ) 得 到 年 连 续 年 份 的 林 草 地 总 面 积, 林 草 覆 盖 率 = 林 草 地 总 面 积 / 土 地 总 面 积 年 末 农 林 成 灾 面 积 X14 统 计 年 鉴 中 年 末 农 林 成 灾 面 积 数 据 (hm 2 ) 政 策 资 助 单 位 退 耕 还 林 还 草 面 积 还 林 还 草 面 积 摘 自 正 宁 县 退 耕 还 林 工 程 建 设 情 况 表, 退 耕 补 贴 包 括 : 种 苗 补 政 策 补 贴 X15( 元 /hm 2 ) 贴, 退 耕 地 补 贴, 粮 食 补 助, 以 及 现 金 补 助 该 指 标 对 工 程 建 设 具 有 促 进 作 用, 是 一 种 生 态 投 资 但 在 边 际 效 应 的 影 响 下, 投 资 的 增 大 幅 度 不 能 带 来 相 应 退 耕 面 积 的 增 加 幅 度, 甚 至 没 有 退 耕, 此 时 会 造 成 政 府 补 贴 的 浪 费, 属 于 双 向 型 指 标 阈 值 确 定 上, 对 还 林 还 草 面 积 ( 自 变 量 ) 与 单 位 面 积 政 策 补 贴 ( 因 变 量 ) 做 一 元 二 次 多 项 式 拟 合, 得 到 抛 物 线 顶 点 的 单 位 政 策 补 贴 值 确 定 为 阈 值, 为 元 / hm 2 大 于 阈 值 按 逆 向 进 行 标 准 化, 反 之, 正 向 注 : 表 示 正 向 型 指 标 ; 表 示 逆 向 型 指 标 ; 表 示 双 向 型 指 标 年 也 被 较 多 地 被 用 于 多 指 标 综 合 评 价 中 TOPSIS 的 基 本 思 想 是 : 对 归 一 化 的 原 始 数 据 矩 阵 用 于 计 算, 得 出 评 价 方 案 与 正 理 想 解 与 负 理 想 解 的 距 离, 以 最 靠 近 正 理 想 解 和 远 离 负 理 想 解 为 最 满 意 方 案 其 优 点 是 应 用 范 围 广, 在 计 算 过 程 中 对 数 据 信 息 量 的 损 失 较 少, 应 用 于 土 地 利 用 可 持 续 的 评 价 中

4 38 资 源 科 学 第 36 卷 第 1 期 能 够 更 客 观 更 简 明 地 表 达 出 区 域 土 地 利 用 持 续 性 的 变 化 趋 势 和 幅 度 其 计 算 步 骤 如 下 : 第 一 步, 构 建 规 范 决 策 矩 阵 A 设 n 为 年 份, m 为 评 价 指 标 的 个 数, 将 经 过 上 述 标 准 化 处 理 后 的 指 标 体 系 值 按 顺 序 排 列 成 矩 阵 : éa 11 a a 1m ù êa ú A = ê 21 a a 2m ú ê ú ëa n1 a n2... a nm ûn m (3) 第 二 步, 构 造 规 范 加 权 决 策 矩 阵 Z 本 文 参 考 评 价 对 象 的 区 域 特 点 和 变 异 系 数 法 的 优 越 性, 采 用 变 异 系 数 法 对 各 评 价 指 标 进 行 赋 权 变 异 系 数 法 是 一 种 动 态 的 客 观 赋 权 方 法 对 于 指 标 体 系 中 的 指 标, 其 变 异 系 数 越 大, 表 明 该 指 标 在 不 同 的 评 估 对 象 之 间 的 变 异 程 度 越 大, 提 供 的 信 息 量 也 越 多, 在 评 价 中 的 作 用 也 越 大, 权 重 也 就 越 大, 能 够 清 晰 简 单 地 反 映 各 个 指 标 数 值 的 差 异 程 [2022] 度 确 立 各 个 指 标 的 权 重 W = ( w 1,w 2,,w m ),w i 为 第 i 个 指 标 的 权 重 建 立 加 权 的 规 范 化 矩 阵 : éz 11 z z 1m ù êz ú Z = A W,Z = ê 21 z z 2m ú (4) ê ú ëz n1 z n2... z nm û n m 变 异 系 数 法 确 定 权 重 步 骤 如 下 :1 指 标 标 准 差 计 算 ;2 标 准 差 / 均 值 计 算 指 标 变 异 系 数 ;3 总 和 标 准 化 处 理 第 三 步, 确 定 正 理 想 解 Z 和 负 理 想 解 Z 由 同 趋 势 加 权 规 范 化 矩 阵 Z, 可 得 到 最 优 解 Z 和 最 劣 解 Z, 公 式 如 下 : Z = ( z 1,z 2,,z m ) (5) Z = ( z1,z 2,,z m ) (6) 式 中 z j = max{ z 1j,z 2j,,z nj };z j = min{ z 1j,z 2j,,z nj }, j = 1,2,,m 即, 正 理 想 解 选 择 的 是 各 指 标 在 各 年 份 中 最 大 的 值, 负 理 想 解 选 择 的 是 各 指 标 在 各 年 份 中 最 小 的 值 第 四 步, 求 取 各 评 价 对 象 与 理 想 方 案 的 相 对 接 近 程 度 首 先, 计 算 各 个 评 价 对 象 距 正 理 想 解 和 负 理 想 解 的 欧 式 距 离 D i 和 D ī : m D i = (z ij z j ) 2 (7) i = 1 m D = (z ī ij z j ) 2 (8) i = 1 式 中 j 为 评 价 指 标 的 个 数 ;i 为 年 份 然 后, 运 用 公 式 计 算, 各 评 价 对 象 距 正 理 想 解 的 相 对 接 近 度 C i ( 其 中,i 为 年 份 ), 从 而 表 征 该 方 案 的 合 理 度 : C i = D ī D i D ī i = 1,2,,n (9) C i 为 介 于 0 和 1 之 间, 该 值 越 大, 表 明 土 地 利 用 的 可 持 续 性 越 好 当 C i =0 时, 评 价 对 象 与 理 想 方 案 的 相 对 距 离 最 远, 土 地 利 用 处 于 最 低 效 状 态, 综 合 效 益 最 低 ; 当 C i =1 时, 评 价 对 象 与 理 想 方 案 相 吻 合, 土 地 利 用 达 到 理 想 的 可 持 续 状 态 本 研 究 中 的 评 价 对 象 是 各 年 份 的 土 地 利 用 特 征, 经 过 上 述 计 算, 分 别 得 到 土 地 投 入 水 平 合 理 度 指 数 C(I,i), 土 地 产 出 效 益 指 数 C(O,i), 环 境 支 持 力 指 数 C(E,i)( 其 中,i 为 年 份 ) 在 西 北 黄 土 丘 陵 沟 壑 区 年 的 生 态 退 耕 工 程 实 施 过 程 中, 政 策 是 土 地 利 用 变 化 的 主 要 驱 动 力 之 一, 政 府 倡 导 退 耕 还 林 还 草 的 主 要 措 施 是 退 耕 补 贴, 而 这 直 接 关 系 到 当 地 政 策 实 施 的 力 度 和 幅 度, 但 投 资 得 太 多 又 会 造 成 资 金 的 浪 费 因 此, 本 文 在 上 述 三 组 指 数 的 基 础 上, 引 入 政 策 资 助 (Policy) 准 则 层 ( 双 向 型 指 标 表 征 ),4 个 准 则 一 起 构 成 总 目 标 土 地 利 用 可 持 续 性 (C(T,i)) 的 计 算 依 据 在 农 业 土 地 利 用 系 统 中, 投 入 上 的 农 业 现 代 化, 和 产 出 中 的 高 产 稳 产 是 评 价 的 主 导 因 素, 因 此 四 个 准 则 的 权 重 分 别 赋 值 为 0.3,0.3,0.2, 层 次 聚 类 法 时 间 序 列 的 各 指 数 在 TOPSIS 分 析 中, 总 存 在 一 些 年 份 不 能 判 断 其 能 否 归 为 一 类, 为 了 更 进 一 步 区 分 出 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 变 化 的 时 间 节 点, 本 文 采 用 层 次 聚 类 分 析 法, 来 弥 补 上 述 不 足 层 次 聚 类 分 析 (Hierarchical Cluster Analysis) 的 基 本 思 想 是, 事 先 不 确 定 要 分 多 少 类, 而 是 先 把 每 一 个 对 象 作 为 一 类, 然 后 一 层 一 层 进 行 聚 类, 是 比 较 客 观 地 从 数 据 自 身 出 发 进 行 的 分 类 因 此, 聚 类 分 析 就 是 根 据 对 象 之 间 的 相 似 程 度 把 对 象 分 成 不 同 的 类 别 [2325], 以 此 反 映 各 评 价 单 元 之 间 的 亲 疏 关 系 样 本 数 据 与 小 类 小 类 与 小 类 间 亲 疏 程 度 的 度 量 方 法 采 用 组 间 平 均 链 锁 法 (Between groups Link

5 2014 年 1 月 申 建 秀 等 : 生 态 退 耕 前 后 甘 肃 正 宁 县 农 地 利 用 可 持 续 性 评 估 39 age), 即 用 两 个 类 别 间 各 样 本 点 两 两 之 间 的 距 离 的 年 末 农 林 成 灾 面 积 (X 14) 属 于 不 可 控 的 负 向 因 子, 比 平 均 表 示 两 个 类 别 之 间 的 距 离 借 助 于 SPSS 软 件, 重 最 小 从 各 年 份 的 正 负 理 想 解 的 分 布 来 看, 电 选 择 层 次 聚 类 方 法, 采 用 欧 式 距 离, 按 公 式 (7) 公 力 机 械 化 投 入 正 理 想 解 在 2010 年, 负 理 想 解 在 退 式 (8) 对 16 个 年 期 加 权 标 准 化 后 的 数 据 之 间 的 相 似 耕 前 时 段 ; 而 化 肥 投 入 的 正 理 想 解 在 退 耕 初 期 的 性 进 行 计 算 2001 年, 负 理 想 解 是 在 1995 年 和 2010 年 ; 人 力 投 入 4 结 果 分 析 4.1 评 价 指 标 的 权 重 与 正 负 理 想 解 各 指 标 层 的 权 重, 是 在 每 个 准 则 的 基 础 上, 在 改 进 的 TOPSIS 方 法 计 算 过 程 中, 采 用 变 异 系 数 法 客 观 赋 权 的 ; 准 则 层 的 权 重 是 通 过 打 分 法 得 到 的 由 表 2 中 的 权 重 分 布 来 看, 在 投 入 水 平 的 5 个 指 标 中, 人 力 (X 4) 畜 力 (X 5) 投 入 权 重 最 小, 分 别 为 0.19 和 0.17; 在 农 业 现 代 化 的 过 程 中, 电 力 (X 1) 机 械 (X 3) 化 肥 (X 2) 投 入 成 为 农 业 生 产 投 入 的 主 要 要 素, 权 重 占 比 大 在 产 出 效 益 的 4 个 指 标 中, 人 均 农 业 总 产 值 (X 9) 权 重 最 大, 为 0.36, 是 衡 量 农 业 系 统 产 出 的 最 综 合 指 标, 种 植 业 林 业 和 牧 业 产 量 占 比 均 衡 在 环 境 支 持 力 的 5 个 指 标 中, 林 草 覆 盖 率 (X 13) 表 征 着 生 态 退 耕 区 主 要 土 地 利 用 变 化 特 点, 同 时 也 是 衡 量 区 域 生 态 可 持 续 性 的 重 要 指 标, 所 以 权 重 最 大, 为 0.31; 光 温 水 是 农 业 系 统 的 必 需 条 件, 比 重 次 之 ; 准 则 层 目 标 层 准 则 权 重 Z 所 在 年 份 Z 所 在 年 份 土 地 利 用 可 持 续 性 (T) 土 地 投 入 水 平 合 理 度 土 地 产 出 效 益 环 境 支 持 力 政 策 资 助 , ,2001 在 退 耕 后 有 高 于 退 耕 前 的 倾 向 ; 粮 食 单 产 和 人 均 农 业 总 产 值 的 最 大 值 都 出 现 在 了 2010 年 ; 林 草 覆 盖 率 在 2004 年 是 最 高 的, 而 在 退 耕 前 期 的 年 最 低, 也 说 明 了 生 态 退 耕 工 程 实 施 的 必 要 性 4.2 时 间 序 列 的 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 分 析 图 1 中 显 示 的 是 用 TOPSIS 方 法 计 算 得 到 的 土 地 投 入 水 平 合 理 度 指 数 C(I) 土 地 产 出 效 益 指 数 C (O) 环 境 支 持 力 指 数 C(E) 和 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 指 数 C(T) 分 层 次 在 时 间 序 列 上 的 变 化 规 律, 以 及 土 地 利 用 可 持 续 性 的 走 向 趋 势 C ij(i=i,o,e,t;j= 2010,2009,,1995) 值 介 于 0 和 1 之 间, 该 值 越 大, 表 明 土 地 利 用 的 合 理 性 越 好 可 以 看 出,4 条 曲 线 具 有 很 大 的 波 动 和 不 稳 定 性, 但 都 呈 现 出 随 时 间 上 升 的 趋 势 土 地 投 入 水 平 合 理 度 分 析 对 于 土 地 投 入 水 平 的 指 标,C(I) 越 接 近 于 1, 说 明 农 业 现 代 化 程 度 越 高, 农 资 投 入 越 合 理 由 图 1 可 以 看 出, 正 宁 县 农 业 表 2 各 指 标 权 重 及 正 负 理 想 解 所 在 年 份 Table 2 Weights of indicators,yearly locations of positive and negativeideal solution 指 标 层 指 标 权 重 Z 所 在 年 份 Z 所 在 年 份 注 :Z 所 在 年 份, 表 示 各 指 标 在 时 间 序 列 上 的 正 理 想 解, 即 各 指 标 在 年 间 所 达 到 的 最 好 状 态 的 年 份 ; 同 理,Z 所 在 年 份, 表 示 各 指 标 在 年 间 所 达 到 的 最 不 理 想 的 年 份 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X , , , , ,

6 40 资 源 科 学 第 36 卷 第 1 期 图 1 各 指 数 的 年 份 变 化 特 征 及 趋 势 线 Fig.1 Yearly changing curves and trend lines of each index 土 地 利 用 投 入 水 平 指 数 由 1995 年 的 最 小 值 0.34 不 断 提 高, 在 2000 年 首 次 突 破 0.5, 体 现 了 人 民 生 活 生 产 条 件 的 改 善 此 后, 在 年 出 现 了 一 个 低 谷 期 根 据 原 始 数 据 分 析, 正 宁 县 化 肥 投 入 一 直 是 随 时 间 不 断 增 加 的,2002 年 前 增 加 的 程 度, 带 动 了 投 入 水 平 的 提 高 但 从 2002 年 开 始, 化 肥 使 用 量 超 过 了 全 国 平 均 化 肥 施 用 阈 值, 并 开 始 对 农 业 系 统 可 持 续 性 带 来 负 面 的 影 响, 成 为 曲 线 下 滑 的 重 要 原 因 从 2007 年 开 始, 正 宁 县 电 力 机 械 化 生 产 条 件 的 迅 速 改 善, 使 得 C(I) 在 2009 年 首 次 达 到 0.68, 成 为 整 个 时 间 序 列 里 的 最 优 时 点 土 地 产 出 效 益 指 数 分 析 自 年 间, 正 宁 县 土 地 产 出 效 益 指 数 C(O) 整 体 呈 上 升 趋 势, 在 政 策 实 施 的 前 期 和 初 期 阶 段 ( 年 ) 出 现 下 滑 波 动, 在 2000 年 降 到 0.22 的 最 低 值, 此 时 退 耕 政 策 的 鼓 励 使 得 耕 地 数 量 减 少, 投 入 水 平 的 落 后 使 得 粮 食 单 产 更 多 依 赖 土 地 自 然 禀 赋, 成 为 了 C(O) 值 降 低 的 主 要 驱 动 因 素 在 2006 年 后, 正 宁 县 农 业 生 态 系 统 的 C(O) 值 从 0.48 提 高 到 0.54( 首 次 突 破 0.5), 最 大 值 0.60 出 现 在 2010 年 序 列 平 均 值 为 0.43, 土 地 产 出 能 力 仍 有 进 一 步 的 提 升 空 间 环 境 支 持 力 指 数 分 析 环 境 支 持 力 指 数 的 波 动 情 况 在 年 16 年 中, 呈 现 了 四 起 三 落 的 不 稳 定 状 态,C(E) 平 均 值 为 0.42; 最 大 值 是 2004 年 的 0.59, 此 时 县 域 林 草 覆 盖 率 最 高 ; 最 小 值 是 2005 年 的 0.24, 低 于 退 耕 前 期 1995 年 的 0.29; 曲 线 整 体 趋 势 略 有 走 高 的 倾 向, 趋 势 线 斜 率 系 数 为 正 值 因 环 境 指 标 中, 光 温 水 农 林 成 灾 面 积 为 不 可 控 因 素, 虽 林 草 地 覆 盖 率 的 提 高 会 改 善 局 地 小 气 候, 但 从 16 年 的 小 时 间 尺 度 来 看, 对 减 少 成 灾 面 积 的 作 用 不 明 显 土 地 利 用 可 持 续 性 分 析 综 合 土 地 投 入 水 平 合 理 度 产 出 效 益 和 环 境 支 持 力, 正 宁 县 整 个 土 地 利 用 的 可 持 续 性 指 数 C(T) 最 小 值 是 1995 年 的 0.20, 最 大 值 是 2002 年 的 0.77, 且 在 生 态 退 耕 政 策 实 施 初 的 1999 年 2003 年 间, 起 落 剧 烈 由 准 则 层 来 看, 投 入 水 平 产 出 效 益 环 境 支 持 力 曲 线 在 这 个 时 期 也 呈 现 出 不 同 程 度 的 波 动, 通 过 表 2 可 以 看 到,

7 2014 年 1 月 申 建 秀 等 : 生 态 退 耕 前 后 甘 肃 正 宁 县 农 地 利 用 可 持 续 性 评 估 41 政 策 投 资 的 正 理 想 解 在 2000 年 和 2002 年, 负 理 想 解 在 退 耕 前 期 以 及 2001 年, 对 应 了 C(T) 趋 势 的 2 个 波 峰 和 1 个 波 谷 通 过 分 析 源 数 据 可 知,2001 年 政 策 投 资 最 大, 为 元 /hm 2, 远 超 出 了 计 算 ( 方 法 见 表 1) 得 出 的 最 优 阈 值 元 /hm 2, 成 为 16 个 年 份 中 政 策 投 资 的 最 劣 解 之 一 C(T) 值 在 2004 年 回 升 后 趋 于 相 对 稳 定 从 均 值 上 看, 按 生 态 退 耕 工 程 的 实 施 进 度 来 划 分, 正 宁 县 C(T) 值 在 退 耕 后 ( 年 ) 的 均 值 0.49 显 著 大 于 退 耕 前 ( 年 ) 的 均 值 0.27, 体 现 了 在 生 态 退 耕 政 策 实 施 的 背 景 下, 农 业 现 代 化 生 产 条 件 的 改 进, 农 业 生 产 效 益 的 提 升, 以 及 环 境 质 量 的 改 善 值 得 一 提 的 是, 化 肥 用 量 的 大 幅 增 加 对 土 地 利 用 可 持 续 性 造 成 的 制 约,C(T) 值 在 2008 年 出 现 了 小 幅 回 落 4.3 土 地 利 用 可 持 续 性 变 化 阶 段 划 分 图 2 给 出 了 基 于 全 部 15 个 指 标 来 对 年 份 进 行 的 聚 类 谱 系 图, 横 坐 标 是 类 别 合 并 的 相 对 距 离, 计 算 过 程 是 把 类 别 间 的 最 大 距 离 作 为 相 对 距 离 25, 其 余 的 距 离 都 换 算 成 与 之 相 比 的 相 对 距 离 大 小 由 图 2 可 以 看 出, 在 相 对 距 离 为 17 时, 可 以 将 年 份 划 分 为 2 类, 相 对 距 离 为 11 时, 可 以 将 年 份 划 分 为 3 类, 以 此 类 推, 相 对 距 离 为 9 时, 年 份 可 以 被 划 分 为 4 类 根 据 各 种 距 离 的 分 类 结 果 进 行 方 差 分 析, 可 以 筛 选 出 最 理 想 的 聚 类 结 果 是 3 类 表 3 给 出 的 是 对 年 份 进 行 3 类 分 组 的 结 果, 除 单 位 播 种 面 积 农 用 化 肥 施 用 量 (X 2) 年 均 降 水 量 (X 10) 年 末 农 林 成 灾 面 积 (X 14) 单 位 还 林 还 草 面 积 政 策 补 贴 (X 15) 这 4 个 指 标 均 值 上 的 组 间 差 异 不 明 显 外, 其 他 指 标 的 均 值 组 间 差 异 sig. 值 在 0.1 的 水 平 上 显 著 可 以 看 出, 正 宁 县 农 业 土 地 利 用 的 可 持 续 性 随 着 生 态 退 耕 工 程 的 实 施 进 度, 是 具 有 阶 段 性 变 化 特 征 的 组 别 Ⅰ : 年 阶 段, 相 比 于 组 别 Ⅱ 年 组 别 Ⅲ 年, 有 7 项 最 小 均 值 指 标 (X 1 X 3 X 5 X 6 X 9 X 13 X 14) 和 5 项 最 大 均 值 指 标 (X 2 X 4 X 10 X 11 X 12) 在 这 个 阶 段, 此 时 电 力 机 械 人 力 畜 力 等 投 入 最 小, 自 然 条 件 ( 光 温 水 ) 均 值 是 最 大 的 阶 段, 农 业 生 产 主 要 靠 自 然 禀 赋 和 化 肥 的 投 入 来 维 持, 基 本 处 在 粗 放 管 理 状 态 而 此 阶 段, 林 草 覆 盖 率 最 低, 生 态 环 境 状 况 脆 弱,C(T) 均 值 为 0.37( 见 图 1), 是 3 个 组 别 中 均 值 最 小 的 阶 段 因 此, 年 时 段 是 生 态 退 耕 工 程 探 索 试 点 实 图 2 基 于 所 有 指 标 对 年 份 的 聚 类 谱 系 图 Fig.2 Cluster analysis for the years studied based on all the indicators 表 3 生 态 经 济 协 调 度 的 层 次 聚 类 结 果 均 值 及 方 差 分 析 Table 3 Hierarchical Cluster results,mean and ANOVA 组 别 指 标 属 性 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 Ⅲ 均 值 样 本 量 3( 年 ) Ⅱ 均 值 样 本 量 5( 年 ) Ⅰ 均 值 样 本 量 8( 年 ) 总 体 均 值 样 本 量 16( 年 ) 组 间 差 异 Sig. 值 注 : 表 示 正 向 型 指 标 ; 表 示 逆 向 型 指 标 ; 表 示 双 向 型 指 标

8 42 资 源 科 学 第 36 卷 第 1 期 施 的 重 要 阶 段, 土 地 利 用 可 持 续 性 特 点 可 以 概 括 为 波 动 调 整 阶 段 组 别 Ⅱ: 年 阶 段, 自 然 条 件 ( 光 温 水 ) 均 值 最 少, 农 业 基 础 设 施 条 件 的 改 善 和 农 资 的 投 入 成 为 保 障 粮 食 安 全 的 必 要 条 件 此 时, 电 力 机 械 等 投 入 条 件 提 高 到 了 平 衡 状 态, 而 人 力 畜 力 的 投 入 在 这 个 阶 段 处 在 最 大 时 段, 农 业 现 代 化 程 度 还 并 未 普 及 到 最 优 在 生 态 退 耕 工 程 实 施 的 推 动 下, 还 林 还 草 政 策 补 贴 为 最 优 状 态, 县 域 林 草 覆 盖 率 达 到 了 最 大, 加 权 标 准 化 后 的 均 值 为 0.15, 是 组 别 Ⅰ 的 7.5 倍 C(T) 此 阶 段 的 均 值 为 0.49, 仍 具 有 很 大 继 续 调 整 的 潜 力, 所 以, 此 阶 段 土 地 利 用 可 持 续 性 特 点 可 以 概 括 为 稳 定 增 长 阶 段 组 别 Ⅲ: 年 阶 段, 粮 食 单 产 以 及 人 均 农 业 总 产 值 最 大, 同 时 机 械 化 水 平 均 值 是 整 个 时 段 中 的 最 大 阶 段, 畜 力 投 入 减 小 到 最 少 水 平, 但 化 肥 投 入 的 过 量 施 用 使 得 其 在 此 阶 段 出 现 了 最 劣 解, 适 当 控 制 化 肥 使 用 量, 引 进 精 耕 细 作 技 术, 是 工 程 后 期 维 护 中 重 点 关 注 的 问 题 此 外, 林 草 地 覆 盖 率 在 这 一 阶 段 有 所 降 低 C(T) 均 值 在 此 时 段 均 值 为 0.41, 有 所 回 落, 土 地 利 用 可 持 续 性 特 点 可 以 概 括 为 巩 固 预 警 阶 段 5 结 论 与 讨 论 5.1 结 论 通 过 TOPSIS 方 法 多 层 次 计 算, 构 建 的 土 地 投 入 水 平 合 理 度 指 数 C(I) 土 地 产 出 效 益 指 数 C(O) 环 境 支 持 力 指 数 C(E) 和 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 指 数 C(T) 时 序 曲 线 都 表 现 出 明 显 的 波 动 特 点, 但 从 整 体 上 呈 上 升 趋 势 不 稳 定 因 素 来 自 于 指 标 体 系 中 的 多 方 面, 其 中, 电 力 机 械 等 投 入 的 不 断 增 加, 粮 食 单 产 的 持 续 增 加, 林 草 地 覆 盖 率 的 提 高 是 各 准 则 指 数 呈 上 升 走 向 的 主 要 带 动 因 子 化 肥 投 入 和 政 策 补 贴 两 个 双 向 型 指 标, 是 带 给 C(T) 时 序 曲 线 扰 动 最 大 的 两 个 因 素 此 外, 人 力 畜 力 投 入 在 退 耕 后 期 并 没 有 达 到 最 少 的 最 优 状 态, 土 地 投 入 水 平 合 理 程 度 有 待 进 一 步 提 升 正 宁 县 农 业 土 地 利 用 可 持 续 性 C(T) 最 大 值 为 2002 年 的 0.77, 最 小 值 为 1995 年 的 0.20 其 在 退 耕 后 ( 年 ) 的 均 值 0.49 显 著 大 于 退 耕 前 ( 年 ) 的 均 值 0.27, 但 化 肥 用 量 的 大 幅 增 加 使 得 C(T) 值 在 2008 年 出 现 了 小 幅 回 落 本 文 基 于 正 宁 县 农 业 土 地 利 用 系 统 可 持 续 性 评 判 的 全 部 指 标, 通 过 层 次 聚 类 分 析 法 将 退 耕 前 后 16 年 ( 年 ) 的 可 持 续 性 特 点 划 分 为 了 3 个 时 段 : 组 别 Ⅰ 年 时 段 为 波 动 调 整 阶 段, 组 别 Ⅱ 年 时 段 为 稳 定 增 长 阶 段, 组 别 Ⅲ 年 时 段 为 巩 固 预 警 阶 段 在 我 国 生 态 环 境 脆 弱 自 然 禀 赋 偏 低 的 西 北 黄 土 丘 陵 地 区, 生 态 退 耕 工 程 的 实 施 主 导 了 土 地 利 用 的 数 量 和 质 量 变 化 情 况, 并 在 很 大 程 度 上 影 响 了 农 业 系 统 的 可 持 续 性 特 点 本 文 构 建 的 评 价 体 系 各 指 标 在 三 个 阶 段 都 表 现 出 了 明 显 的 转 折 特 点, 具 有 表 征 性, 可 对 我 国 西 部 生 态 经 济 政 策 的 完 善 具 有 一 定 的 借 鉴 意 义 5.2 讨 论 在 生 态 退 耕 区, 退 耕 政 策 的 实 施 带 来 粮 食 播 种 面 积 的 减 少, 减 少 到 一 定 程 度, 将 会 影 响 到 区 域 粮 食 供 应 问 题, 为 保 证 粮 食 安 全, 农 资 投 入 的 加 大 是 很 实 际 的 行 为 统 计 数 据 显 示, 在 年 间, 正 宁 县 单 位 播 种 面 积 的 化 肥 使 用 量 大, 且 连 年 增 加, 远 远 超 过 发 达 国 家 规 定 的 安 全 值 上 限 225kg/hm 2[26], 最 小 年 份 是 1995 年, 为 718kg/hm 2, 化 肥 投 入 的 最 大 年 份 是 2010 年, 为 1 596kg/hm 2 盲 目 的 化 肥 投 入 势 必 影 响 农 业 土 地 系 统 的 可 持 续 性, 引 进 精 耕 细 作 技 术 提 高 管 理 水 平, 以 最 小 的 农 资 投 入 增 幅 获 取 最 [27] 大 的 农 业 产 出 增 幅 是 农 业 生 产 重 点 考 虑 的 问 题 综 上, 正 宁 县 在 生 态 退 耕 工 程 成 果 的 后 期 维 护 过 程 中, 首 先, 在 资 本 投 入 上 还 应 高 度 警 惕 不 断 增 长 的 农 资 投 入 对 优 质 农 地 带 来 的 负 面 影 响, 注 重 整 个 农 业 土 地 利 用 的 可 持 续 性 ; 其 次, 在 劳 动 力 投 入 上, 需 提 高 农 业 从 业 人 员 的 文 化 水 平, 为 精 耕 细 作 技 术 和 管 理 水 平 的 提 高, 提 供 基 本 保 障 ; 第 三, 在 技 术 创 新 和 应 用 上, 应 重 视 高 产 品 种 的 引 进, 提 高 农 业 生 产 技 术 在 土 地 产 出 上 的 贡 献 率 ; 最 后, 在 相 关 政 策 的 实 施 和 完 善 上, 应 重 点 保 证 退 耕 补 贴 资 金 投 入 的 合 理 性 和 稳 定 性

9 2014 年 1 月 申 建 秀 等 : 生 态 退 耕 前 后 甘 肃 正 宁 县 农 地 利 用 可 持 续 性 评 估 43 参 考 文 献 (References): [ 1 ] 李 玉 山. 黄 土 高 原 治 理 开 发 之 基 本 经 验 [J]. 土 壤 侵 蚀 与 水 土 保 持 学 报,1999,5(2):5157. [ 2 ] 李 世 东. 中 国 退 耕 还 林 研 究 [M]. 科 学 出 版 社,2004: 北 京 p2. [ 3 ] 佘 方 忠. 退 耕 还 林 ( 草 ) 与 可 持 续 发 展 研 究 [J]. 林 业 经 济,2000, (5):1824. [ 4 ] 赵 其 国, 周 炳 中, 杨 浩, 刘 世 亮. 中 国 耕 地 资 源 安 全 问 题 及 相 关 对 策 思 考 [J]. 土 壤,2002,6: [ 5 ] 李 晶, 任 志 远, 周 自 翔. 区 域 粮 食 安 全 性 分 析 与 预 测 以 陕 西 省 关 中 地 区 为 例 [J]. 资 源 科 学,2005,27(4):8994. [ 6 ] 冉 清 红, 岳 云 华, 谢 德 体, 魏 朝 富, 冉 瑞 平. 中 国 耕 地 警 戒 值 得 测 算 与 讨 论 [J]. 资 源 科 学,2007,29(3): [ 7 ] 史 培 军. 土 地 利 用 / 覆 被 变 化 与 生 态 安 全 响 应 机 制 [M]. 科 学 出 版 社,2004. [ 8 ] 蔡 云 龙, 霍 雅 勤. 中 国 耕 地 价 值 重 建 方 法 与 案 例 研 究 [J]. 地 理 学 报,2006,61(10): [ 9 ] 张 伟, 张 宏 业, 张 义 丰. 基 于 地 理 要 素 禀 赋 当 量 的 社 会 生 态 补 偿 标 准 测 算 [J]. 地 理 学 报,2010,65(10): [10] Wang X.,Lu C.,Fang J.,et al. Implications for development of grainforgreen policy based on cropland suitability evaluation in desertificationaffected north China[J]. Land Use Policy,2007, 24(2): [11] 孔 祥 斌, 刘 灵 伟, 秦 静, 苗 宇 新. 基 于 农 户 行 为 的 耕 地 质 量 评 价 指 标 体 系 构 建 的 理 论 与 方 法 [J]. 地 理 科 学 进 展,2007,26(4): [12] 陈 世 发, 刘 文. 基 于 PRA 的 农 户 行 为 与 水 土 流 失 耦 合 关 系 研 究 [J]. 水 土 保 持 研 究,2013,20(2): [13] Buckley C,Carney P. The potential to reduce the risk of diffuse pollution from agriculture while improving economic performance at farm level[j]. Environ Sci Policy,2013,25(0): [14] LI Y. The voluntarythreat approach to control nonpoint source pollution under uncertainty[j]. J Environ Manage,2013,129(0): [15] 蔡 云 龙, 李 军. 土 地 利 用 可 持 续 性 的 度 量 一 种 显 示 过 程 的 综 合 方 法 [J]. 地 理 学 报,2003,58(2): [16] Fang Liu,Hongqi Zhang. Novel methods to assess environmental, economic,and social sustainability of main agricultural regions in China[J]. Agron. Sustain. Dev,2013,DOI /s [17] 叶 宗 裕. 关 于 多 指 标 综 合 评 价 中 指 标 正 向 化 和 无 量 纲 化 方 法 的 选 择 [J]. 浙 江 统 计. [18] 徐 建 华. 计 量 地 理 学 [M]. 高 等 教 育 出 版 社,2005:8283. [19] 郭 亚 军, 马 凤 妹, 董 庆 兴. 无 量 纲 化 方 法 对 拉 开 档 次 法 的 影 响 分 析 [J]. 管 理 科 学 学 报,2011,14(5):1928. [20] 时 光 新, 王 其 昌, 刘 建 强. 变 异 系 数 法 在 小 流 域 治 理 效 益 评 价 中 的 应 用 [J]. 水 土 保 持 通 报,2000,20(6):5. [21] 王 举 位, 张 征, 安 宝 利, 闫 国 振. 砒 砂 岩 区 沙 棘 人 工 林 生 态 系 统 服 务 功 能 评 价 指 标 权 重 初 探 [J]. 干 旱 区 资 源 与 环 境,2013,27 (10): [22] 张 启 銮, 陈 艳, 杨 德 礼. 基 于 离 差 最 大 化 组 合 赋 权 的 生 态 评 价 模 型 及 10 个 副 省 级 城 市 的 实 证 研 究 [J]. 管 理 学 报,2010,7 (12): [23] WANG X. Spatiotemporal changes in agrochemical inputs and the risk assessment before and after the grainforgreen policy in China[J]. Environ Monit Assess,2013,185(2): [24] 王 万 茂, 韩 桐 魁. 土 地 利 用 规 划 学 [M]. 北 京 : 中 国 农 业 出 版 社, [25] 居 祥, 张 燕, 黄 贤 金. 聚 类 分 析 在 长 江 流 域 地 区 房 地 产 价 格 研 究 中 的 应 用 [J]. 经 济 地 理,2013,33(3):7983. [26] 曾 桂 华. 我 国 农 业 面 源 污 染 现 状 与 防 治 对 策 探 讨 [J]. 中 国 科 技 信 息,2011,2:9697. [27] Zhang Fusuo,Chen Xinping,Peter Vitousek.Chinese agriculture: An exxperiment for the world[j]. Nature,2013,2(497):

10 44 资 源 科 学 第 36 卷 第 1 期 Changes in Agricultural Land Use Sustainability in an EcoRestoration Region in Gansu SHEN Jianxiu 1,2,WANG Xiuhong 1 (1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing ,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing ,China) Abstract: In ecological restoration regions in western China,local farmers increase agricultural materials to increase the yield per unit cropland,resulting in serious potential agricultural nonpoint source pollution. If this situation is not controlled,the function and effectiveness of ecological restoration in the same areas will decline and the sustainability of agricultural land use in western China will be subject to ecological fragility and environmental pollution. Here,we used Zhengning county in Gansu province as a case study and selected 15 indicators spanning input and output levels,environmental background and policy to characterize land use sustainability. To indicate the yearly change in sustainability elements,the modified technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) method was put forward to build four sequential indices: input reasonable degree index C(I);output benefit index C(O);environmental capacity index C(E);and total ecological coordination index C(T). The hierarchical cluster method was used to classify years ( ) based on the 15 indicators and define stages of land use sustainability change. We found that sequential lines of C(I),C(O),C(E) and C(T) showed obvious fluctuant characteristics. The instability was the result of many indicators,but the overall trend was increasing. The maximum value for C(T) was 0.77 in 2002,and the minimum value was 0.20 in Hierarchical clustering analysis showed that characteristics of land use sustainability before and after the implementation of ecological restoration in Zhengning from 1995 to 2010 was divided into three stages: adjustment stage ( ),stable growth phase ( ) and consolidation warning phase ( ). Key words:topsis;hierarchical cluster analysis;agricultural land use sustainability;ecological restoration regions;zhengning,gansu