贾 琨 盛茜钰 刘畅文 路 昌 董光龙

(山东建筑大学 管理工程学院,济南 250101)

可持续发展是当今社会普遍关注的热点问题，已成为世界各国、各地区发展战略的整体构想。可持续发展理念起源于20世纪中叶人们对环境问题的逐渐认识和广泛关注。自1972年世界人类环境会议发布《人类环境宣言》形成可持续发展理念，到1987年联合国公布《我们共同的未来》中提出可持续发展模式，再到1990年联合国环境和发展大会通过《21世纪议程》提出新的人类发展观，可持续发展的内涵在不断发展与演化之中。尽管可持续发展取得了一定成果，但全球仍面临环境恶化、城乡失衡、用地结构不合理等一系列问题。在日益严峻的环境条件和资源约束下，2015年联合国公布了承接千年发展目标的17项全球可持续发展目标SDGs(Sustainable Development Goals)。SDGs所涉及目标贯穿不同领域且具有高度广泛性与普适性，旨在谋求人口、社会经济与资源环境的全面协调可持续，推动全球治理向更健康、更合理的方向发展，对跟踪全球在可持续发展方面的努力以及指导政策的制定和实施至关重要。

作为人类赖以生存发展的基本物质条件，土地是一个自然、社会与经济等各要素相互作用的复杂系统，土地可持续发展是中国可持续发展战略的重要组成部分。黄河中下游地区不仅是中国重要的产业基地与资源能源富集区，还是重要的经济发展区与生态保护区，在中国经济社会发展与生态安全方面具有不可替代的重要地位。然而，随着城市化快速发展，黄河中下游地区出现了环境脆弱、资源供给短缺、水土流失等问题，地区土地可持续发展受到严峻挑战。因而，开展面向SDGs的黄河中下游地区土地可持续发展研究对贯彻落实2030年可持续发展议程、推动黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。

由于人地矛盾日益突显，土地可持续发展研究亦受到广泛关注，土地可持续发展内涵和理论得到不断拓展和完善。关于土地可持续发展评价指标体系与测度方法的探讨也日益增多。土地可持续发展水平测度是实现土地可持续利用的重要基础，对于监测土地利用状况、提高土地利用水平、推动区域可持续发展具有重要意义。土地可持续发展评价指标体系构建维度具有多元化特征，主要存在经济-社会-生态框架、FAO可持续土地利用评价框架、经济-效益-效率-公平框架、压力-状态-响应框架、生产集约-生活和谐-生态平衡“三生”框架等。与此同时，土地可持续发展测度方法呈现多样化，主要包括因子分析法、变权模型、三角模型、生态足迹法、主成分分析法、驱动力-压力-承载力-状态-影响-响应模型、熵权法、模糊逻辑模型、投影寻踪模型等。随着土地可持续发展研究不断深入，评价指标体系向着全面化方向发展，但目前面向新时期下SDGs框架的土地可持续发展定量研究较为少见，而且部分测度方法易受主观性、样本容量等因素的限制，难以实现不同对象横向和纵向间的动态客观评价。此外，现有研究更多关注土地可持续发展水平的测度与时空格局演变，对土地可持续发展障碍因素的探究仍相对缺乏，难以对地区土地可持续发展提出针对性建议。

鉴于此，本研究拟以黄河中下游为研究对象，面向SDGs，立足经济发展、社会保障、生态环境与资源安全4 个方面构建评价指标体系，采用改进后的多目标决策分析TOPSIS模型定量测度黄河中下游地区不同时期土地可持续发展水平，分析土地可持续发展的时空演变特征，并通过障碍因子诊断来有效识别阻碍地区土地可持续发展的主要因素，探求提高土地可持续发展水平的着力方向，以期为黄河中下游地区土地可持续发展提供科学依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

黄河中下游属于温带季风气候，降水多集中在夏季且年际变率较大，人与自然环境变化相互作用较为强烈。本研究范围包括黄河中下游沿线覆盖的内蒙古自治区、山西省、陕西省、河南省和山东省5个省的41个地级市(图1)。由于数据资料获取等因素，本研究并未包括河南省济源市。

图1 研究区示意图Fig.1 Schematic diagram of study area

1.2 数据来源

以黄河中下游地区41个地级市为研究单元，选取2005年、2010年、2015年以及2018年作为研究时间节点，数据主要来源于各年份《中国城市统计年鉴》、《中国城市建设统计年鉴》以及各省份统计年鉴。

1.3 指标体系构建

全球可持续发展目标涉及人口、社会、经济、资源环境等诸多要素；土地可持续发展也应该涵盖“经济发展”、“社会包容”和“环境美好”等关键维度；与此同时，作为重要的基础性资源，资源安全对实现土地可持续发展同样重要。考虑到SDGs框架内存在不同目标下要素指标重叠，部分指标难以量化且难以获取的问题，为提高土地可持续发展评价指标体系科学性与可行性，在对相关文献以及SDGs系统梳理的基础上，结合黄河中下游地区实际情况，构建以经济发展、社会保障、生态环境、资源安全4个系统层，经济水平，经济结构、经济投入、公共服务、设施建设、生态保护、污染管理、资源水平、资源利用等9个准则层以及18个指标层构成的黄河中下游地区土地可持续发展评价指标体系(表1)。研究主要涉及到6项SDGs相关目标，其中：目标2是“消除饥饿，实现粮食安全、改善营养和促进可持续农业”，主要涉及到农用地的持续生产能力；目标8是“促进持久、包容、可持续的经济增长，实现充分和生产性就业，确保人人有体面工作”，该目标体现出土地的经济生产力；目标9是“建设有风险抵御能力的基础设施、促进包容的可持续工业，并推动创新”，该目标主要聚焦工业用地，推动工业转型，提升其包容性与可持续性；目标11是“建设包容、安全、有风险抵御能力和可持续的城市及人类住区”，该目标涉及交通及城市可持续建设；目标12是“确保可持续消费和生产模式”，该目标体现对资源的可持续管理和高效利用以减少对环境的负面影响；目标15是“保护、恢复和促进可持续利用陆地生态系统、可持续森林管理、防治荒漠化、制止和扭转土地退化现象、遏制生物多样性的丧失”，涉及土地在生态环境方面的功能。

1.4 模型构建

1

.

4

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1

熵权TOPSIS模型

TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) 方法是一种趋近于理想解的技术，基于数据归一化后的转换矩阵, 找出有限方案中的最优目标和最劣目标，以各评价对象与最优方案的相对接近程度作为评价依据。传统TOPSIS法主要取决于专家主观意见定权，可能造成结果偏离实际，结合熵权法对传统TOPSIS模型进行改进，一是能全面考虑指标体系中各指标的相对重要程度并有效反映指标信息，客观计算各指标权重，二是使得正负理想解具有一定的稳定性，从而得到较好的可比性结果，提高结果可信度。具体计算过程如下：

1)根据原始数据构建

m

个指标

n

个对象组成的矩阵，对其作同趋势化处理，得到标准矩阵′：′=[

X

′]×

(1)

式中：

i

为指标，

i

=1,2,…,

m

；

j

为对象，

j

=1,2,…,

n

。

表1 面向SDGs的黄河中下游地区土地可持续发展评价指标体系
Table 1 SDGs oriented evaluation index system for land sustainable development in the middle and lower reaches of the Yellow River

系统层System layer准则层Criterialayer指标层Index layer单位Unit属性Indexattribute对应目标Relatedgoal经济水平地均GDP[17]万元/km2+SDG 8经济发展Economicdevelopment经济结构第二产业占 GDP比重[4]%+SDG 9第三产业占 GDP 比重[4,24]%+SDG 8经济投入地均固定资产投资[17,24]万元/km2+SDG 8公共服务人口密度[4]人/km2+SDG 11社会保障Social security人均道路面积[17]m2/人+SDG 11设施建设农业机械总动力[2,18]kW+SDG 2建成区绿化覆盖率[2,18]%+SDG 11生态保护人均公园绿地面积[2,17]m2/人+SDG 11造林总面积[2]hm2+SDG 15生态环境Ecologicalenvironment地均工业二氧化硫排放量[2]t/km2-SDG 12地均工业废水排放量[17]t/km2-SDG 12污染管理工业固体废物综合利用率[4]%+SDG 12污水处理率[24]%+SDG 12单位耕地面积化肥施用量[18]t/hm2-SDG 2资源水平人均粮食产量[4]t/人+SDG 2资源安全Resourcesecurity人均耕地面积[4]hm2/人+SDG 2资源利用单位GDP建设用地面积[16]m2/万元-SDG 8

2)将指标无量纲化，进行归一化处理得到标准化矩阵

A

：=[

A

]×

(2)

(3)

3)计算各指标的熵值与熵权：

(4)

(5)

式中：

e

为第

i

项指标的熵值；

w

为第

i

项指标的熵权。4)根据指标权重

w

构成的向量与标准化矩阵建立加权决策矩阵：=×=[

V

]×

(6)

5)确定方案的正负理想解

V

和

V

，寻求最优方案和最劣方案：

(7)

(8)

6)计算各对象各指标值与正负理想解的距离和并进一步计算各对象与最优方案的贴进度：

(9)

(10)

(11)

式中：

C

为贴进度，取值范围为[0,1]，其值越大，表示越靠近最优水平。

1

.

4

.

2

障碍度模型

在利用TOPSIS模型测度土地可持续发展水平的基础上，科学识别其障碍因子，探究阻碍土地可持续发展的主要因素，有利于针对性地制定和调整有关土地可持续发展的决策。引入贡献度、指标偏离度与障碍度指标，其中，贡献度表征指标贡献，一般用权重表示，指标偏离度表示各指标与最优目标之间的差距，障碍度表示各指标对可持续发展影响的程度，具体计算公式如下：

(12)

式中：

M

为障碍度；

I

为指标偏离度，

I

=1-

a

。

2 结果与分析

2.1 土地可持续发展时空演变

2

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1

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1

时序变化

黄河中下游地区土地可持续发展水平测度结果见图2。总的来看，2005—2018年黄河中下游地区土地可持续发展得分呈明显上升态势，土地可持续发展水平不断提高。具体而言：2005年土地可持续发展得分为0.371，除生态环境方面良好外，经济发展、社会保障和资源安全还处于相对较低的水平；2010年土地可持续发展得分为0.407，较2005年有小幅度提升，经济发展和生态环境得分相对较低，资源安全和社会保障有明显的提高；2015年土地可持续发展得分为0.448，除生态环境外其他3个系统层得分均在0.6以上，资源安全水平相对较高；2018年，黄河中下游地区土地可持续发展水平得到较大幅度提升，提升至0.735，各系统层得分均在0.7以上，经济发展与资源安全得分相对较高。2015—2018年土地可持续发展水平的显著提升主要是因为经济的稳步发展与生态环境的显著改善，这与我国“十三五”规划的提出与实施密切相关，在此期间，地区经济仍旧保持中高速增长，生态文明建设也取得一定成效。

从经济发展、社会保障、生态环境和资源安全4个系统层变化来看：2005—2018年经济发展变化较大，从2005年的0.027上升至2018年的0.967，表明该地区经济持续快速增长；在社会保障方面，2005—2015年呈不断增加态势，而2015—2018年变化较小，表明黄河中下游地区社会保障方面已趋于稳定状态，社会保障体制日渐完善；2005—2015年生态环境变化不大，且得分略有下降，表明黄河中下游地区在促进各个方面发展的同时，导致生态环境问题频发，而2015—2018年生态环境得分大幅上升，由此可知近年来黄河中下游地区在生态环境保护上有明显改善；2005—2010年资源安全得分迅速上升，之后稳步提升，表明黄河中下游地区土地资源利用水平与效率不断提升。

图中数值代表得分分值。 Values in the Figurerepresent the scores.图2 2005—2018年黄河中下游地区土地可持续发展得分Fig.2 Scores of land sustainable development from 2005 to 2018 in the middle and lower reaches of the Yellow River

2

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1

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2

空间格局

为更直观地表达黄河中下游地区各地市在不同年份土地可持续发展的变化，根据得分并结合实际情况将黄河中下游土地可持续发展水平划分为5个等级，分别为Ⅰ级(0～0.2)，Ⅱ级(0.2～0.4)，Ⅲ级(0.4～0.6)，Ⅳ级(0.6～0.8)，Ⅴ级(0.8～1.0)。黄河中下游土地可持续发展分级图见图3。

总体而言，黄河中下游地区土地可持续发展存在明显的空间差异。2005年，黄河中下游地区土地可持续发展水平普遍较低，2010—2018年黄河干流以东地区土地可持续发展水平快速提升，至2018年，东部水平明显高于西部。这主要是因为东部山东省、河南省等省份近年来城市化发展较快，产业不断转型升级，社会经济发展水平不断提高，而且作为重要的粮食产区，由于近年来对粮食安全问题的日益关注，其资源水平也快速上升。

图3 2005、2010、2015和2018年黄河中下游土地可持续发展分级图Fig.3 Classification map of land sustainable development in the middle and lower reaches of the Yellow River in 2005, 2010, 2015 and 2018

具体来看，2005年整个研究区土地可持续发展以Ⅱ级、Ⅲ级区为主，发展水平较为平均，其中延安市土地可持续发展水平相对较高，而忻州、洛阳与德州三个地市得分在Ⅰ级区，呈边缘分布，土地可持续发展较为缓慢；2010年研究区土地可持续发展仍以Ⅱ级、Ⅲ级区为主，其中长冶，东营，泰安等地市土地可持续发展水平有明显提升；2015年土地可持续发展水平为Ⅲ级区的地市集中连片分布，并出现少数Ⅳ级区地市，山西省除晋中市外土地可持续发展态势总体较好；2018年研究区土地可持续发展以Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级区为主，发展水平显著提高，其中山东部分除滨州市外土地可持续发展均达到Ⅴ级区的水平，中部地区吕梁、忻州、晋城等9个地市也达到Ⅴ级，黄河干流以西地区发展则相对平缓。

从2005—2018年土地可持续发展水平变化来看，黄河中下游地区各地市土地可持续发展水平总体呈较好的上升态势。具体而言，Ⅰ级区、Ⅱ级区地市数量逐渐减少，特别是忻州市土地可持续发展水平提升最为显著；尽管地市不尽相同，Ⅲ级区地市总数在各年份保持相对稳定，占比在30%～46%；Ⅳ级区与Ⅴ级区地市数量逐渐增多，特别是2018年Ⅴ级区明显增多，达19个地市，表明近年来土地可持续发展态势较好且仍具有一定的提升潜力。

2.2 土地可持续发展障碍因子

2

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2

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1

指标层障碍因子

由于指标层因子较多且部分指标障碍度数值较小，结合相关研究，采用障碍度大于3%作为障碍因子诊断依据。黄河中下游地区土地可持续发展指标层障碍度见图4。总体而言，影响黄河中下游地区土地可持续发展水平的障碍因子在时间层面呈现动态变化，且主要集中在生态环境、资源安全、经济发展三大方面。

2005—2015年，地均工业二氧化硫排放量在影响黄河中下游地区土地可持续发展的指标中占据主导位置，其障碍度在22%左右，究其原因，主要是该阶段我国工业化快速发展，一定程度忽视了对环境的保护。单位GDP建设用地面积、地均工业废水排放量、单位耕地面积化肥施用量、地均固定资产投资与地均GDP也对土地可持续发展具有较为显著的影响，指标障碍度均在3%以上。总体而言，有关生态环境的障碍度总体呈逐年递增态势，有关经济发展的障碍度则呈逐年递减态势，表明在此期间黄河中下游地区以促进经济发展为目的的开发建设活动对生态环境保护带来了一定影响，制约着地区土地可持续发展。

2018年，单位耕地面积化肥施用量成为阻碍黄河中下游地区土地可持续发展的主导因素，其障碍度从2005年的13.68%不断增加至29.79%，表明近年来化肥的过度使用已经对地区土地可持续发展造成了较大影响。地均工业废水排放量、单位GDP建设用地面积、地均工业二氧化硫排放量、造林总面积与地均GDP对土地可持续发展的障碍度也相对较高，但均低于18%。造林总面积障碍度从2015的2.97%增加至2018年的5.34%，已成为阻碍黄河中下游地区土地可持续发展新因素。单位GDP建设用地面积与地均GDP的障碍度值有所上升，呈现出建设用地增速过快而土地利用效率相对较低的特征，低效的土地利用或将制约土地可持续发展水平的提高。环境相关指标层障碍度值下降明显，地均工业二氧化硫排放量障碍度由2015年的22.15%下降至2018年的5.78%，地均工业废水排放量由2015年的20.27%下降至2018年的17.18%，表明随着经济发展转型与环境保护意识的提升，黄河中下游地区开始加大工业污染治理力度，使得工业二氧化硫与工业废水得到有效治理和控制。

图4 黄河中下游地区土地可持续发展指标层障碍度Fig.4 Obstacle degree in the index level on land sustainable development in the middle and lower reaches of the Yellow River

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2

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2

系统层障碍因子

黄河中下游地区土地可持续发展系统层障碍度见表2。从各系统层障碍度来看，影响黄河中下游地区土地可持续发展的系统层障碍因子主要为生态环境，障碍度在50%以上，各系统层对该地区土地可持续发展的障碍度存在明显差异。从障碍度变化来看，经济发展障碍度呈下降趋势，从2005年的19.44%到2018年的11.83%，总体减少了7.61%，其对地区土地可持续发展限制作用逐渐弱化；资源安全障碍度呈先减后增趋势，从2005年的21.58%减少到2015年的12.04%，再增加到2018年的17.21%，总体上较2005年减少了 4.37%，但障碍度值相对较大，对土地可持续发展阻碍作用仍不容小觑；社会保障障碍度有小幅波动，从2005年的3.29% 到2018年的4.33%，总体增加了1.04%，但障碍度值相对较小；生态环境障碍度呈先增后减变化趋势，从2005年的55.69%增加为2015年的73.58%，2018年有所下降，为66.63%，始终是制约其土地可持续发展水平提升的主导因素。

总体而言，2005—2018年黄河中下游地区更加侧重经济社会发展，对生态环境保护与资源合理利用这两方面存在一定程度的忽视。因而，提高黄河中下游地区土地可持续发展水平首先应从生态环境入手，加大对生态环境的关注度，切实提高生态环境质量，同时兼顾提升经济发展与社会保障水平、不断推进资源节约与高效利用，有重点、全方位、多层次推动黄河中下游地区高质量发展。

表2 黄河中下游地区土地可持续发展系统层障碍度
Table 2 Obstacle degree in the system level on land sustainable development in the middle and lower reaches of the Yellow River %

年份Year经济发展Economicdevelopment社会保障Socialsecurity生态环境Ecologicalenvironment资源安全Resourcesecurity200519.443.2955.6921.58201017.652.9164.5314.91201512.002.3873.5812.04201811.834.3366.6317.21

3 讨 论

土地可持续发展水平与区域经济发展、社会保障、资源安全及生态环境等方面息息相关。本研究面向SDGs对黄河中下游地区土地可持续发展的时空演变特征及障碍因子进行了分析探究，研究期间黄河中下游地区土地可持续发展水平不断提高，相关研究也已表明中国可持续发展水平与土地可持续发展水平自2005年以来总体上均不断提高，特别是得益于近年来经济的快速发展与生态环境的有效改善，2015—2018年土地可持续发展水平有较大幅度提升。尽管如此，黄河中下游地区土地可持续发展水平存在明显的空间不均衡现象，Lu等的相关研究也表明中国东部地区土地可持续发展水平要总体高于中西部地区。而且由于黄河中下游生态本底较差而脆弱性较高，加之早期社会经济活动带来一定程度的生态环境破坏，生态环境仍是现阶段制约黄河中下游土地可持续发展的主要因素。在2019 年9月，黄河流域生态保护与高质量发展上升为重大国家战略，这为统筹解决该地区经济社会发展与资源环境保护间的深层次矛盾提供了重要机遇。与此同时，气候变化与人类活动影响的不断增强也为该地区土地可持续发展提出了新的挑战。因而，以生态环境优先，充分考虑资源本底特征与地域差异，不断提高土地利用经济社会效益与生态效益，将有助于增强黄河中下游地区土地可持续性、实现其生态保护与高质量发展，其主要对策包括：

1)加强全局谋划，统筹协调。土地可持续发展是地区可持续发展的重要组成部分，土地承载着人类社会的各种活动，与社会经济、资源利用、生态环境等各方面密切相关且相互影响，如经济社会的合理发展也一定程度的促进土地可持续利用。此外，黄河中下游地区地域差异显著，土地可持续发展不均衡。因而，应立足可持续发展目标，提高战略布局，制定协同发展战略，全面提升可持续发展水平。

2)坚持生态优先，绿色发展。社会经济的快速发展带来了黄河中下游土地可持续发展水平的不断提高，但造成的生态环境问题也表现出较高的制约作用。随着未来经济社会发展逐渐趋于稳定增长，弥补生态环境短板对促进土地可持续发展将显得尤为重要。特别是该地区是粮食生产的重要地区，而化肥施用量是近年来主要障碍因子，化肥的过度使用将造成污染与土地质量下降，影响土地可持续生产能力，因而应进一步加强管理与治理，以生态环境作为重要约束，推动地区高质量发展。

研究仅选用了2005、2010、2015及2018年4年数据开展研究，未能对黄河中下游地区土地可持续发展变化做出更为详尽地分析。SDGs涵盖17个可持续发展目标和169个具体目标，目标体系庞大而完善，本研究基于SDGs框架系统梳理有关土地可持续发展的相关目标，从多个维度构建地市尺度的土地可持续发展评价指标体系，但受数据可得性等因素限制，未能获取到碳排放、水土流失与土地荒漠化治理等方面的指标数据，在指标体系构建上有待进一步完善以更好对应SDGs相关目标，而且由于地区与尺度差异，如何构建统一而科学的评价指标体系以提高其适应性来实现不同区域、不同尺度的有效对比分析，仍值得在后续研究中进一步探讨。未来研究将从方法多样化、尺度多元化的集成性研究入手，建立长时间尺度连续序列，同时采用统计、实地调研与遥感等多途径相结合的方式获取指标数据，提高指标体系完整性，并不断优化评价方法，如结合“甜甜圈”理论与行星边界研究体系，以期为实现区域土地可持续发展提供重要参考。

4 结 论

本研究面向SDGs，采用熵权TOPSIS模型与障碍度模型对黄河中下游地区2005—2018年土地可持续发展水平进行了测度与分析，并定量识别了影响其土地可持续的障碍因素，主要结论如下：

1) 2005—2018年，黄河中下游地区土地可持续发展水平总体呈上升趋势，土地可持续发展得分由0.371提升至0.735。其中，经济发展与资源安全方面提升明显，生态环境自2015年后有大幅提高，社会保障方面呈现先增加后逐渐趋于稳定的态势；

2) 2005—2018年，黄河中下游地区土地可持续发展在空间格局上存在不均衡现象，各地市土地可持续发展水平总体上呈逐步上升态势，其中，东部区域各地市提升明显，2018年土地可持续发展水平高于黄河干流以西地区；

3) 2005—2018年障碍因子诊断结果表明，影响黄河中下游地区土地可持续发展水平障碍因子随时间呈现动态变化，2005—2015年地均工业二氧化硫排放量为主要障碍因子，2018年单位耕地面积化肥施用量为主要障碍因子；障碍因子主要集中在生态环境、资源安全和经济发展三大方面，各系统层障碍度存在一定差异，生态环境对土地可持续发展制约作用相对较高。