张馨瑶 张 凤

湖南师范大学地理科学学院，湖南 长沙 410081

0 引言

近年来，我国耕地数量不断减少，土地质量日益下降。随着社会经济的迅速发展，城市边界不断扩张，对建设用地的需求日益增加，在保护耕地的政策要求下，满足城市建设用地需求的压力日益加大。耕地是确保国家粮食安全的战略性资源，耕地健康一直是国家重点关注的问题。为了有效保障我国耕地健康，有必要对耕地健康情况进行评估。因此，笔者以洞庭湖区域为例，依据PSR（Pressure-State-Response，压力—状态—响应）模型建立耕地健康状况评价指标体系，采用TOPSIS模型测度洞庭湖区域的耕地健康程度，并分析洞庭湖区域耕地健康时空状况。

1 研究进展

“土地健康”这一概念是由美国生态学家Aldo Lcopold[1］在20 世纪40 年代 提 出来的。Aldo Lcopold认为，健康的土地是指被人类占领而没有使其功能受到破坏的状态，把土地有机体健康作为内部的自我更新能力，认为考虑土地有机体健康应与人们考虑个人有机体健康一样。Papport 等[2］认为土地健康表现在系统活力健康、恢复力健康、组织结构健康等几方面。为了保护土地健康，实现土地资源可持续利用，国内外许多学者对土地健康监测和评价进行了探索。例如，Rainer[3］依据德国土壤实际情况，构建了相应的土壤健康状况评价指标体系，并计算出了德国的土壤健康程度。Keith 等[4］对造成土地健康退化的因素进行了分析，并在此基础上构建了土地质量健康评价的量化指标体系。蔡为民等[5］在分析土地利用系统的基础上，提出土地利用系统健康的概念，阐述土地利用系统健康评价的本质、目的，并初步建立了土地利用系统健康评价框架体系。赵青等[6］基于生态系统服务价值，从粮食安全角度出发，通过计算粮食耕地盈亏量、粮食耕地超载指数和补偿系数，建立了耕地生态补偿模型，通过量化县域耕地生态补偿，对河北省环京津地区耕地生态补偿问题进行了研究。郧文聚等[7］归纳了中国耕地目前所面临的问题及不健康类型，分析了导致耕地不健康的原因，提出了维护耕地健康的相关建议。张虹波等[8］诠释了土地资源生态安全的概念，并且对当前土地资源生态安全的主要研究内容及研究进展进行了综述，提出了将土地资源生态安全机制研究、土地资源生态安全评价和土地资源生态安全设计研究整合起来进行综合研究的框架体系。李沅澍等[9］以长沙市为例，建立了土地健康状况评价指标体系，应用SPSS 13.0 软件分析评价了2004—2010 年长沙市土地健康状况。国内外关于耕地质量评价的研究已经取得了较大进展，但目前耕地质量评价多研究中等尺度或大尺度区域，对于县级及以下的小尺度耕地质量评价研究较少。基于此，笔者从县级尺度出发，对洞庭湖区域的耕地健康状况进行评价。

2 耕地健康状况评价指标体系的构建与研究方法

2.1 耕地健康状况评价指标体系的构建

在耕地健康状况评价中，指标的选取决定评价结果的准确性和全面性。因此，选取指标时要遵循科学性、综合性、针对性和可行性原则，以满足耕地健康状况评价要求。

笔者依据PSR（Pressure-State-Response，压力—状态—响应）模型，结合洞庭湖区域的实际情况及数据的可及性构建洞庭湖区域耕地健康评价指标体系（见表1），以综合评价当地耕地健康状况[10］。其中，压力（Pressure，P）是指人类社会经济活动对环境造成的影响和破坏。笔者选取城市化水平、单位面积化肥施用量、单位面积农药施用量、耕地面积作为耕地健康状况评价指标体系中的压力指标。状态（State，S）是指在特定时间内的环境状况。笔者选取粮食单位面积产量、农业产值和农民人均纯收入作为耕地健康状况评价指标体系中的状态指标[11］。响应（Response，R）是指为了控制和预防社会经济活动对环境的负面影响，个人和社会采取的相关措施。笔者选取有效灌溉比例和作物结构作为耕地健康状况评价指标体系中的响应指标。

表1 耕地健康状况评价指标体系

2.2 研究方法

笔者根据实际情况选取熵权法确定耕地健康状况评价指标体系中各指标的权重，采用TOPSIS 模型测算洞庭湖区域耕地健康状态[12］。

2.2.1 耕地健康状况评价指标体系中各指标的权重确定

2.2.1.1 数据标准化处理。为消除各个指标之间的数量级差异，笔者采用极差标准化方法对原始数据进行处理。计算公式为

正向指标：

2.2.1.2 计算各指标信息熵。根据信息熵的定义，一组数据的信息熵为

2.2.1.3 确定各指标权重。根据信息熵计算公式，计算出各个指标的信息熵为E1，E2，…，Ek。根据信息熵计算各指标的权重，计算公式为

2.2.2 耕地健康状况评价综合值确定。笔者选取TOPSIS 模型测算洞庭湖区域的耕地健康状况。TOPSIS 法是根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价。计算公式为

式（6）至式（8）中：Z+j为最优方案，由Z中每列的最 大 值 构 成：Z+=(maxZi1，maxZi2，…，maxZin)；为最劣方案，由Z中每列的最小值构成：Z-=(minZi1，minZi2，…，minZin)；Di+为评价方案与最优方案之间的加权欧氏距离；Di-为评价方案与最劣方案之间的加权欧氏距离；Ci为评价方案与最优方案的接近程度，Ci越接近1，表示评价对象越接近最优水平[13］。

3 洞庭湖区域耕地健康状况评价

3.1 研究区域与数据来源

洞庭湖区域位于长江中游以南。在行政区划上，洞庭湖区域包括湖南省岳阳、华容、湘阴、南县、安乡、汉寿、澧县、临澧、桃源、望城10 县，临湘、沅江、汨罗、津市4 县级市，以及岳阳市的岳阳楼区、君山区、云溪区，益阳市的资阳区、赫山区，常德市的武陵区、鼎城区7 区，共计21 个县（区、市）。此外，还涉及湖北省的松滋、公安、石首等。洞庭湖区域拥有15 个国营农场，是我国重要的商品粮基地。笔者选择洞庭湖区域湖南省内的21 县（区、市）作为研究区域，将2016—2020 年共5 年的《湖南农村统计年鉴》《湖南统计年鉴》及研究区域各地区的国民经济发展公报作为主要数据来源。

3.2 结果与分析

采用熵权法计算耕地健康状况评价指标的权重，结果如表2所示。

表2 耕地健康状况评价指标体系权重

洞庭湖区域21个县（区、市）2016—2020年的耕地健康程度如表3 所示，耕地健康指数分级如表4 所示。从表3 可以看出，2016 年洞庭湖区域耕地为健康状态的只有桃源县，其耕地健康指数为0.608 9；耕地为亚健康状态的县（区、市）有13 个，分别为望城区、岳阳县、华容县、湘阴市、汨罗市、安乡县、汉寿县、鼎城区、澧县、临澧县、赫山区、南县和沅江市；耕地状况为不健康的县（区、市）有7个，分别为岳阳楼区、云溪区、君山区、临湘市、武陵区、津市市、资阳区。2020 年，耕地为健康状态的县（区、市）的数量增至7 个。其中，鼎城区、汉寿县、澧县在2017 年时耕地健康情况从亚健康转为健康，华容县、望城区和南县分别在2018 年和2020 年达到健康耕地状态。2020 年，耕地为亚健康的县（区、市）有11 个，分别为君山区、岳阳县、湘阴市、汨罗市、临湘市、武陵区、安乡县、临澧县、资阳区、赫山区、沅江市；耕地处于不健康状况的县（区、市）下降至3 个，分别是岳阳楼区、云溪区和津市市。这可能是因为其城镇化率较高，对耕地生产水平和健康保护的重视不足所导致的。综上可知，洞庭湖区域各县（区、市）的耕地健康指数在2016—2020年呈逐年上升的趋势。

表3 2016—2020年洞庭湖区域耕地健康程度表

表4 耕地健康指数分级表

综上所述，截至2020 年，洞庭湖区域大部分县（区、市）耕地处于健康状态或亚健康状态，相比2016年的耕地健康程度有所提高。虽然部分县（区、市）仍处于不健康状态，如岳阳楼区、云溪区和津市市，但耕地健康指数也有所增长。个别县（区、市）通过加大农业科学技术的投入和减少化肥、农药等的使用，其耕地健康状况由不健康状态提升至亚健康状态，如岳阳县、湘阴市等[14］。

4 结论与建议

笔者采用定性和定量相结合的方式对湖南省洞庭湖区域耕地健康状况进行评价，得到以下结论。

①2016—2020 年，洞庭湖区域大部分县（区、市）耕地健康程度介于0.4～0.7，其中2020 年耕地健康状态为健康的县（区、市）有7个，耕地健康状态为亚健康的县（区、市）有11 个，耕地健康状态为不健康的县（区、市）有3个（岳阳楼区、云溪区、津市市）。

②洞庭湖区域整体的耕地健康指数由2016 年的0.431 2上升到了2020年的0.521 7，耕地健康指数达到0.6以上的区域基本上分布在洞庭湖区域的西南部，东部地区的耕地健康情况仍有待提升。

笔者根据上述结论提出如下建议：第一，当地政府应严格落实耕地保护政策，限制农用地转为建设用地，并强化重点区域的耕地健康保护；第二，在耕地管理中，相关部门应对中低产田进行综合改造与治理，引进并推广先进的耕作技术，改善农业生产条件，实现在保护耕地的基础上增加粮食产量，维护国家粮食安全；第三，当地政府应重视耕地污染治理，引导农户减少化肥、农药的施用量，推广测土配方施肥技术，增施有机肥；第四，当地政府应加大宣传力度，提升大众的耕地保护意识，形成对耕地健康的有效监督与保护。