Evaluation of Land Ecological Security and Influencing Factors in Yimeng Mountain Area Based on Entropy Weight Matter Element Model
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摘要: 采用“经济－环境－社会（EES）”模式建立指标体系，运用熵权物元方法构建土地生态安全评判模型，对沂蒙山区土地生态安全的时空变化及其影响因素进行实证研究。结果表明：（1）从时间变化上来看，1995、2000和2005年沂蒙山区土地生态安全为Ⅳ级，2010和2015年该地区土地生态安全为Ⅲ级，呈现逐步提高的态势，高土地生态安全水平的县域数量增加，低土地生态安全水平的县域数量减少；（2）从空间变化上来看，除个别县域出现了小幅波动现象外，沂蒙山区县域土地生态安全水平呈现逐渐改善的趋势，但各县域的提升速度并不一致，绝对差异波动上升，相对差异波动下降，县域土地生态安全的空间分布不均衡，西部强于东部，南部高于北部，但东部地区的提升速度快于西部地区；（3）森林覆盖率等10项指标对沂蒙山区土地生态安全水平的提升有重要贡献，人口自然增长率等5项指标对土地生态安全水平变化的影响较小，而GDP增长率等5项指标是制约土地生态安全水平提高的主要因素。熵权物元模型对土地生态安全评价具有实际应用价值和可操作性。Abstract: An index system was established by using the economy-environment–society (EES) model, and an evaluation model of land ecological security was established by using the matter element method of entropy weight. The temporal and spatial changes of land ecological security and its influencing factors in the Yimeng Mountain area were studied. The results showed that: (1) From the perspective of time change, the land ecological security in the Yimeng Mountain area in 1995, 2000 and 2005 was at grade IV, and that in 2010 and 2015 was at grade III, showing a gradually improved trend. The number of counties at a high level of land ecological security was increased, while that at a low level of land ecological security was decreased. (2) From the view of spatial change, except for small fluctuations in individual counties, the level of land ecological security in the Yimeng Mountain area showed a gradually improved trend, while the speed of promotion was different among counties, the absolute difference fluctuated upward, and the relative difference fluctuated downward. The spatial distribution of county land ecological security was uneven. The county land ecological security was stronger in the western region than that in the eastern region, and was higher in the southern region than that in the northern region. The improvement speed of land ecological security level in the eastern region was faster than that in the western region. (3) Ten indicators, such as forest coverage, had an important contribution to the improvement of land ecological security level in the Yimeng Mountain. Five indicators, such as natural population growth rate, had little influences on the change of land ecological security level. Five indicators, such as GDP growth rate, were the main factors restricting the improvement of land ecological security level. Combination of the entropy weight method and matter element model showed practical value and operability to evaluate land ecological security.
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图 1 沂蒙山区位置及其行政区划
Figure 1. Location and administrative map of the Yimeng Mountain area
图 2 沂蒙山区1995-2015年县域土地生态安全空间格局变化
Figure 2. Spatial pattern variation of land ecological security at a county level in the Yimeng Mountain area during 1995—2015
图 3 沂蒙山区土地生态安全重心变化
Figure 3. Changes in the focus of land ecological security in the Yimeng Mountain area
表 1 土地生态安全评价指标及其权重
Table 1. Evaluation index system and weight of land ecological security
目标层
Target layer要素层
Element layer指标层
Index layer性质
Nature权重
Weight土地生态安全 环境因素 C1人均耕地面积（hm2 p−1） 正向 0.056 C2耕地面积比重（%） 负向 0.053 C3水土协调度（%） 正向 0.055 C4森林覆盖率（%） 正向 0.070 C5建成区绿化覆盖率（%） 正向 0.046 C6城市人均公园绿地面积（m2 人−1） 正向 0.041 经济因素 C7 GDP增长率（%） 正向 0.038 C8人均GDP（元 人−1） 正向 0.061 C9经济密度（万元 km−2） 正向 0.062 C10第三产业比重（%） 正向 0.031 C11农民人均纯收入（元 人−1） 正向 0.060 C12单位耕地面积农药负荷（kg hm−2） 负向 0.034 C13单位耕地面积化肥负荷（kg hm−2） 负向 0.029 C14单位耕地面积地膜负荷（kg hm−2） 负向 0.043 C15农业机械化水平（kW h hm−2） 正向 0.029 C16单位耕地面积粮产量（kg hm−2） 正向 0.047 社会因素 C17人口密度（人 km−2） 负向 0.063 C18人口自然增长率（%） 负向 0.077 C19城市化水平（%） 正向 0.066 C20人均建设用地面积（m2 人−1） 负向 0.039 
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表 2 土地生态安全评价指标经典域和节域的取值范围
Table 2. Range of classical domain and nodal domain of land ecological security evaluation index
指标
Index经典域取值区间
Value range of classical domain节域取值区间
Range of nodal domain安全（Ⅰ级）
Safety（I）较安全（Ⅱ级）
Less safety（II）临界安全（Ⅲ级）
Critical safety（III）较不安全（Ⅳ级）
Less unsafety（IV）不安全（Ⅴ级）
Unsafety（V）C1 [0.23，0.5） [0.1，0.23） [0.05，01） [0.03，0.05） [0，0.03） [0，0.5） C2 [0，25） [25，45） [45，67） [67，80） [80，100） [0，100） C3 [80，100） [60，80） [48，60） [25，48） [0，25） [0，100） C4 [60，100） [40，60） [22，40） [10，22） [0，10） [0，100） C5 [65，80） [50，65） [36，50） [18，36） [0，18） [0，80） C6 [25，30） [20，25） [13，20） [6，13） [0，6） [0，30） C7 [24，40） [18，24） [12，18） [5，12） [0，5） [0，40） C8 [70000，12000） [36000，70000） [26593，36000） [12000，26593） [0，12000） [0，120000） C9 [6000，10000） [4000，6000） [1597，4000） [800，1597） [0，800） [0，10000） C10 [70，100） [55，70） [38，55） [20，38） [0，20） [0，100） C11 [10000，15000） [7000，10000） [5306，7000） [2500，5306） [0，2500） [0，15000） C12 [0，3） [3，5） [5，8） [8，20） [20，140） [0，140） C13 [0，200） [200，400） [400，550） [550，800） [800，1500） [0，1500） C14 [0，6） [6，12） [12，19） [19，30） [30，70） [0，70） C15 [24，30） [18，24） [13，18） [6，13） [0，6） [0，30） C16 [10000，12000） [8000，10000） [5913，8000） [3000，5913） [0，3000） [0，12000） C17 [0，200） [200，400） [400，589） [589，800） [800，1600） [0，1600） C18 [0，4） [4，7） [7，12） [12，18） [18，30） [0，30） C19 [80，100） [60，80） [39，60） [20，39） [0，20） [0，100） C20 [0，60） [60，80） [80，105） [105，140） [140，200） [0，200）
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表 3 沂蒙山区土地生态安全评价结果
Table 3. Evaluation results of land ecological security in the Yimeng Mountain area
综合关联度
Comprehensive relevance degreeⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 等级
GradeKj（N1995） −0.960 −0.326 −0.211 −0.211 −0.231 Ⅳ Kj（N2000） −0.981 −0.329 −0.179 −0.121 −0.224 Ⅳ Kj（N2005） −0.903 −0.248 −0.143 0.004 −0.314 Ⅳ Kj（N2010） −0.794 −0.203 0.050 −0.093 −0.360 Ⅲ Kj（N2015） −0.644 −0.158 0.051 −0.167 −0.401 Ⅲ
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表 4 沂蒙山区县域土地生态安全状况
Table 4. Status of land ecological security in the Yimeng Mountain area
年份（年）
Year不同土地生态安全等级的县域数量（个）
Number of counties with different land ecological security levels总数（个）
TotalⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 1995 0 0 0 3 23 26 2000 0 0 0 12 14 26 2005 0 0 1 23 3 27 2010 0 2 9 16 0 27 2015 0 6 18 3 0 27 注：2004年设立日照市岚山区，将东港区部分区域划归岚山区管辖。2005年以后县域数量由26个上升为27个。
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表 5 沂蒙山区土地生态安全绝对差异和相对差异变化趋势
Table 5. Absolute difference and relative change of land ecological security in the Yimeng Mountain area
指标
Index1995 2000 2005 2010 2015 绝对差异 0.34 0.52 0.39 0.61 0.54 相对差异 0.35 0.38 0.21 0.25 0.17
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表 6 沂蒙山区土地生态安全指标关联度等级
Table 6. Degree of correlation of land ecological security index in the Yimeng Mountain area
指标关联度等级
Index relevance grade1995年
In 19952000年
In 20002005年
In 20052010年
In 20102015年
In 2015人均耕地面积 Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ 耕地面积比重 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 水土协调度 Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 森林覆盖率 Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅱ Ⅱ 建成区绿化覆盖率 Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ 城市人均公园绿地面积 Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ GDP增长率 Ⅲ Ⅲ Ⅱ Ⅳ Ⅳ 人均GDP Ⅴ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ 经济密度 Ⅴ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅲ 第三产业比重 Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ 农民人均纯收入 Ⅴ Ⅳ Ⅳ Ⅱ Ⅰ 单位耕地面积农药负荷 Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅴ 单位耕地面积化肥负荷 Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ 单位耕地面积地膜负荷 Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ 农业机械化水平 Ⅴ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ 单位耕地面积粮产量 Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ 人口密度 Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ 人口自然增长率 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 城市化水平 Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ 人均建设用地面积 Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ
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