矿区复垦土地农业利用的优化选择

　　据估算，我国约有1333.4万hm2废弃土地[1]，其中仅采矿破坏的土地约占一半，如能按照“因地制宜，综合整治，宜农则农，宜林则林，宜草则草，宜建则建”的原则进行复垦，约有60%以上的废弃地可以复垦为耕地，30%可以复垦为其他农用地，用于发展农、林、果、草、水产和畜禽养殖等，可以带来可观的经济效益、生态效益和社会效益。由单纯以经济效益最大化为目标转向经济效益、生态效益和社会效益的协调为目标，这是矿区复垦土地农业利用和矿区社会经济可持续发展的必然选择[2]。矿区复垦土地农业利用的优化必须统筹兼顾经济、社会和生态影响。

　　1矿区复垦土地农业利用的内涵与目标

　　1.1矿区复垦土地农业利用优化的内涵

　　矿区复垦土地农业利用的优化是为了达到一定的经济、生态和社会效益目标，依据复垦土地环境，结合农作物投入产出状况以及矿区居民的生活习惯和耕作习惯，对矿区内复垦土地的各类农业利用模式进行结构优化和空间布局，使其实现农业复垦利用在数量和空间上的最优配置[3]。通过对利用结构的优化，达到稀缺的复垦土地资源的最优配置，其实质是在时空尺度上的演化[4]，目的在于将有限的复垦土地资源分配到不同的农业利用模式，并在微观层次与宏观层次上相协调，取得经济效益、生态效益和社会效益的合理组合。其目的在于把一定的农业复垦利用模式与复垦土地的适宜性、社会经济性进行适当的比配，寻求复垦土地资源在矿区内大农业各产业间的合理利用结构与空间布局，从而最大限度地提高复垦土地农业利用的综合效益。

　　科学合理地确定各类复垦土地农业利用模式的布局，是土地用地与养地结合、维护生态系统的平衡、实现复垦土地可持续利用的内在要求[5]。同时，复垦区内土地破坏类型复杂多样，存在多种不同的农业利用模式，在有限的人力、财力、物力约束下，合理整合复垦区域的资源要素，做到土地资源和其他各种农业资源的合理配置，实现适合的复垦效果，必须科学规划复垦区各类农业利用模式的结构与布局[6]。因此，研究复垦土地（已恢复到可利用状态）利用结构的优化问题具有非常重要的现实意义。

　　1.2矿区复垦土地农业利用的优化目标

　　在确定优化方法之前，首先应明确优化的目标。一般优化问题的目标可以表述为以有限的社会经济资源投入产生最大的系统综合效益，即要求在一定的约束条件下，通过各种复垦土地农业利用模式的合理组合，以追求产出效益的最大化[7-8]。这里的资源投入量和规划目标是约束条件，因而它对应着一个求取最大值的最优规划问题。

　　矿区复垦土地的利用对矿区社会、经济和生态环境都会引发影响，复垦土地利用的效果通过这3个方面得以全面的反映，基于矿区可持续发展的理论，矿区复垦土地利用优化最重要实现矿区生态、经济和社会整体的、协调的发展[9-11]。因此，复垦土地农业利用的优化目标必须通过土地利用的经济效益、生态效益和社会效益3个方面来体现[12]，通过一定的优化方法和优化过程，使一定的复垦土地利用模式与土地适宜性、社会经济性、生态环境的良性发展进行适合的配比，形成合理的复垦土地利用格局，以最大限度地提高复垦土地利用的综合效益。

　　2矿区复垦土地农业利用的优化模型构建

　　复垦土地农业利用结构优化选择的数学模型可以有很多种，但无论哪一种数学模型都具有相同的特点，即都由目标函数和约束条件组成[13-14]。规划意味着寻求在特定的约束条件下达到最优目标的途径，采用待定变量的函数表示复垦土地农业利用结构的规划系统的功能目标，即为目标函数，该目标函数可以为综合效益，也可以为单项效益，根据决策的目标和特点而定。本研究采用经济效益作为复垦土地农业利用模式的规划目标，把社会效益和环境效益作为约束条件。设x1，x2，…，xn为待定变量（各种复垦土地的农业利用模式数量），这样目标函数就可以表示为：

　　S=S（x1，x2，…，xn）

　　目标函数反映了复垦土地农业利用系统的功能目标与利用模式、特性之间相互依存和相互制约的关系，目标函数的最优值为极大值或极小值。复垦土地农业利用模式存在的约束限制主要表现在人力、物力、财力和生态、经济、社会、技术以及复垦土地现状、潜力、需求等多方面，在数量上表现为对待定目标变量作如下的约束条件：

　　f1（x1，x2，…，xn）≤（或≥，=）b1

　　f2（x1，x2，…，xn）≤（或≥，=）b2

　　…………

　　fm（x1，x2，…，xn）≤（或≥，=）bm

　　xi系指组成各种利用模式类型的数量，应取非负值，即对目标的非负性约束条件

　　xi≥0（i=1，2，…，n）

　　以上3式构成矿区复垦土地农业利用模式规划系统的结构化模型。其中，非负性约束也是约束条件的一部分。