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基于物元可拓分析的蚌埠市土地生态脆弱性评价

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何天赵军

摘要：综合考虑土地生态脆弱性的主要影响因素，从经济、环境、社会3个方面构建了蚌埠市土地生态脆弱性评价指标体系，运用基于物元可拓分析的方法评价了蚌埠市土地生态的脆弱性程度。结果显示，蚌埠市2015—2018年的土地生态脆弱性由“中脆弱”降至“低脆弱”，整体土地生态环境变好，但“低脆弱”的状态不稳定，蚌埠市的土地生态状况依然严峻。

关键词：土地生态;脆弱性评价;物元可拓;蚌埠市

中图分类号 F293.2? 文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）18-0119-03

Evaluation of Land Ecological Vulnerability in Bengbu City Based on Matter-element Extension Analysis

HE Tian et al.

（School of Civil and Hydraulic Engineering，Bengbu College，Bengbu 233030，China）

Abstract：Considering the main influencing factors of land ecological vulnerability，this paper constructs the evaluation index system of land ecological vulnerability in Bengbu City from three aspects of economy，environment and society，and uses the method of matter-element extension analysis to evaluate the degree of land ecological vulnerability in Bengbu City. The research shows that from 2015 to 2018，the land ecological fragility of Bengbu City has decreased from "medium fragility" to "low fragility"，and the overall land ecological environment has become better. However，the state of "low fragility" is not stable，and the land ecological situation of Bengbu City is still severe.

Key words：Land ecological;Vulnerability assessment;Matter-element extension;Bengbu

土地資源是人类生存和发展的载体，与人类的社会、经济、环境密切相关[1]。随着社会经济的高速发展，土地生态系统结构受到不同程度的破坏，导致了一系列的生态环境问题[2]。土地生态环境在被破坏的同时，又会反过来影响人类正常的生产生活[3]。因此，本研究以蚌埠市土地为对象，从经济、环境、社会3个方面建立土地生态评价指标体系，运用物元可拓分析法对蚌埠市土地生态脆弱性进行了评价，明确了该区域2015—2018年的土地生态脆弱性的等级，以期为土地生态的保护提供依据[4]。

1 资料与方法

1.1 区域概况蚌埠市位于安徽省北部、淮河中游下段，是安徽省重要的综合性工业基地。地貌以淮河为分界线，以北为平原区，以南为丘陵区;气候类型为暖温带半湿润季风气候，历年平均降水873.4mm;下辖4区3县，土地总面积5952km2，截至2018年末，常住人口约339.2万人。

1.2 数据来源研究数据来源于《安徽省环境状况公报》（2015—2018年）、《安徽统计年鉴》（2015—2018年）、《蚌埠市水资源公报》（2015—2018年）、《蚌埠市国民经济和社会发展公报》（2015—2018年）和蚌埠市政府官方网站等。

1.3 评价指标体系根据蚌埠市土地生态的特点，结合以往学者关于土地生态脆弱性的研究[5-9]，从经济、环境、社会3个方面选取14个评价指标，建立蚌埠市土地生态脆弱性评价指标体系（见表1）。

1.4 评价方法

1.4.1 熵权法（1）数据的标准化：因选取的不同指标量纲不同，采用最大离差法对不同量纲的数据进行标准化处理。

正向指标：[yij=xij-xijminxijmax-xijmin] （1）

负向指标：[yij=xijmax-xijxijmax-xijmin] （2）

式中：[xij]为某指标选取年份的具体数值，[ximax]和[ximin]分别为某年份中该指标的最大值和最小值。

（2）确定指标的权重：不同指标权重方法的具体计算公式如下：

[Hi=-kj=1mpij?lnpij] （3）

[Wi=1-Hii=1n（1-Hi）] （4）

式中：[pij=yijj=1myij]，[k=1lnn]，[Hi]和[Wi]分别为第i项指标的信息熵和权重。

1.4.2 物元可拓分析物元法是由我国学者蔡文提出的解决多目标和多属性决策的一种方法。基本原理是用带有信息属性的3个要素组成的基本元来描述研究对象，通过分析和研究基本元的变化规律，解决不相容问题[10]。

（1）确定待评价的物元：由[N、C、X] 3个符号来表示土地生态的脆弱度、评价指标和指标值，则基本元[R]可表示为[R=（N，C，X）]。土地生态的脆弱性物元可表示为：

[R=R1R2?R1=NC1X1C2X2??CnXn] （6）

（2）确定经典域与节域物元：土地生态脆弱性的经典域可表示为：

[Ri（Ni，C，Xi）=NiC1Xi1C2Xi2??CnXin=NiC1（ai1，bi1）C2（ai2，bi2）??Cn（ain，bin）] （7）

式中：Ni为土地生态生态脆弱性等级，Cn为选取的脆弱性评价指标，区间[（aij，bij）]为各指标在不同评价等级的取值范围。

土地生态脆弱性的节域可表示为：

[Rp（Np，C，Xp）=NpC1Xp1C2Xp2??CnXpn=NpC1（ap1，bp1）C2（ap2，bp2）??Cn（apn，bpn）] （8）

式中：Np为土地生态脆弱性的所有评价等级，[（apj，bpj）]为某评价指标不同等级的取值范围。

（3）确定隶属度：通过以下公式计算土地生态脆弱性评价指标与不同评价等级的隶属度：

[Ki（xi）=-ρ（xi，Xij）Xijxi∈Xijρ（xi，Xij）ρ（xi，Xpj）-ρ（xi，Xij）xi?Xij] （9）

式中：[Ki（xi）]表示隶属度，[ρ（xi，Xij）]、[ρ（xi，Xpj）]为点[xi]与区间[（aij，bij）]和[（apj，bpj）]的距离。

（4）计算综合关联度：综合关联程度[Ki（P0）]表示不同评价对象[P0]对应于不同评价等级的综合隶属程度，计算公式如下：

[Ki（P0）=j=1nωjKi（xi）] （10）

当[Ki（P0）>0]时，表示待评价对象隶属于该评价等级;当[-1

1.4.3 脆弱性评价标准目前关于土地生态评价指标的脆弱度尚未有统一的标准。笔者在参考相关研究资料的基础上[11-15]，结合蚌埠市土地生态特点，确定了蚌埠市土地生态脆弱性评价标准（见表2）。

2 结果与分析

2.1 各评价指标的权重将蚌埠市2015—2018年土地生态脆弱性评价指标数值带入公式1、2进行标准化处理，然后通过公式3、4进行各指标权重的计算，结果详见表1。由表1可知，选取的14项评价指标中，人均耕地面积、森林覆盖率、农业机械化水平、人均GDP、生活污水排放量和工业固体废物产生量的权重值较大，反映了这些指标对蚌埠市土地生态脆弱性的影响较大。

2.2 物元分析结果参考已有土地生态相关文献资料[16-19]，依据蚌埠市土地生态脆弱性评价标准，确定了蚌埠市的土地生态脆弱性经典域和节域取值范围（见表3）。根据经典域和节域取值范围，将蚌埠市2015—2018年土地生态脆弱性具体评价指标数值带入公式9、10，得到各评价指标与不同评价等级的关联度，结合各指标的权重，计算得出综合关联度。由表4可知，蚌埠市2015年的土地生態脆弱性对应于不同等级的综合关联度分别为-0.343、-0.165、-0.130、-0.233，4个等级关联度中[K3（P2015）]最大，因此2015年蚌埠市土地生态脆弱性属于“中脆弱”。同样计算可得2016年、2017年、2018年的土地生态脆弱性综合关联度（见表4）。

由表4可知，蚌埠市2015年和2016年的土地生态脆弱性均为“中脆弱”，2017年和2018年的土地生态脆弱性均为“低脆弱”，整体土地生态脆弱度变小，但“低脆弱”等级的关联度处于[-1，0]区间，说明处于“低脆弱”等级的状态不稳定，有向“中脆弱”后退的趋势。研究期内蚌埠市经济高速发展，城市建设对土地资源的需求日益增大，人口密度逐年增加，虽然政府制定了一系列的环保政策，森林覆盖率和建成区绿化覆盖率等指标值明显增大，但生活污水排放量和工业固体废物产生量对土地生态环境的影响在短期内难以有效改变，因此蚌埠市的土地生态环境需要进一步加大保护力度。

3 结论与讨论

本研究结果显示，蚌埠市在研究期内的土地生态脆弱性由“中脆弱”降至“低脆弱”，整体土地生态环境变好，但“低脆弱”的状态不稳定，土地生态状况依然严峻。因此，政府应进一步加强对土地生态环境的保护，积极推进产业结构调整，持续加大第三产业占GDP的比重;提升农业机械化水平，在发展工业经济的同时，进一步减少污染物产生和排放，植树造林，大力推进城市生态文明建设。

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（责编：徐世红）

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