基于系统熵的哈尔滨市耕地利用系统安全评价研究
随着经济全球化进程的不断加快，气候变化、人口增长、环境污染、能源短缺等诸多全球性问题日益突兀，作为全球土地计划(GLP)核心研究内容之一的耕地利用系统变化与安全问题成为全球关注的焦点。耕地利用系统安全是国家粮食安全、社会安全和生态安全最有力的保障，因此加强区域耕地利用系统安全研究，科学评价区域耕地利用系统安全状况和变化趋势，提出保障耕地利用系统安全可持续发展的策略和措施迫在眉睫。黑龙江省是中国的重要商品粮生产基地和粮食战略后备基地，是世界著名的三大黑土带之一。哈尔滨市作为黑龙江省会，位于松嫩高平原黑土区，是我国玉米和大豆主产区，但是，由于近年来经济发展、城镇化进程地加快导致耕地数量不断减少，掠夺性耕种严重破坏了黑土层，使得耕地质量逐渐下降，松嫩高平原黑土区耕地利用系统发生了较大的变化，严重威胁着区域耕地利用系统安全可持续发展。因此，研究哈尔滨市耕地利用系统安全状况具有代表性意义，是实现区域和国家粮食安全的重要保障。
本文从系统论的角度出发，将耕地利用系统看作土地利用系统的子系统从系统结构、功能、效益三方面出发，结合哈尔滨市实际情况，建立哈尔滨市耕地利用系统安全评价指标体系，运用改进熵值法和灰色关联度模型确定各指标权重，基于耗散结构理论和系统熵理论构建熵流模型，以系统熵作为辨别系统转化方向的量化标准，同时以熵值作为评价系统与外界环境交互的合理程度对哈尔滨市耕地利用系统安全状况进行研究，以期科学地揭示耕地利用系统安全变化的客观规律。通过分析影响耕地利用系统安全熵值的因子，从而有针对性地采取措施，避免在实施“土地用途管制制度”过程中出现盲目行为，合理调控区域耕地利用系统安全变化。在此基础上预测未来耕地利用系统安全变化趋势，最后，结合哈尔滨市耕地利用系统安全现状和变化趋势，有针对性地提出保障哈尔滨市耕地利用系统安全的调控措施，从而为制定区域社会经济发展战略和相似区域耕地利用系统安全问题研究提供指导和参考。
研究结果表明：(1)哈尔滨市耕地利用系统结构安全熵值变化状况。1995-2009年哈尔滨市耕地利用系统结构安全熵值年均变化量呈现出正负熵值交替出现的状态，变化范围在-0.089到0.017之间，总体上，负熵值的累积量超过正熵值的累积量：系统结构安全总熵值呈现出先正后负的变化情况，耕地利用系统结构安全状况在波动中提高。(2)哈尔滨市耕地利用系统功能安全熵值变化状况。1995-2009年哈尔滨市耕地利用系统功能安全熵值年均变化量呈现出正负熵值交替出现的状态，变化范围在-0.014到0.014之间，总体上，负熵值的累积量超过正熵值的累积量；系统功能安全总熵值总体上始终为负值，且负熵值呈现出先增大后减小再增大的变化情况，耕地利用系统功能始终处于安全稳定状态；(3)哈尔滨市耕地利用系统效益安全熵值变化状况。1995-2009年哈尔滨市耕地利用系统效益安全熵值年均变化量始终为负，变化范围在-0.042到-0.006之间；系统效益安全总熵值总体上呈负增长变化，耕地利用系统效益安全状况稳步提高。(4)哈尔滨市耕地利用系统安全总熵值变化状况。1995-2009年哈尔滨市耕地利用系统安全总熵值总体上始终为负值，且负熵值呈现出先增大后减小再增大的变化情况，耕地利用系统始终处于安全状态。(5)哈尔滨市耕地利用系统安全熵值变化趋势。2010-2019年哈尔滨市耕地利用系统安全总熵值总体上始终为负值，且负熵值呈现出逐渐增大的变化情况，负熵值越大表明耕地利用系统内部有序度越高，状态越安全。耕地内部结构因素以及周围环境因素配合相对合理，系统向安全状况发展。针对上述分析结果，本文从耕地利用系统结构、功能、效益安全三方面分别提出保障哈尔滨市耕地利用系统安全的调控机制：通过改造中低产田、优化耕地利用结构，综合治理耕地生态环境结构背景、提高耕地生态效益，控制人口增长、提高人口素质、强化农业科技投入，创新耕地保护机制，完善耕地保护政策法规，因地制宜地增加系统外部负熵流，减少内部正熵流的输入，全面实现耕地利用系统的安全可持续发展。
耕地利用;系统熵;粮食安全;社会安全;生态安全
东北农业大学
硕士
农业资源利用
宋戈
2012
中文
F323.211
91
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）