張海朋,李江蘇,b,王麗媛,曹靜宇

(河南大學(xué) a.黃河文明與可持續(xù)發(fā)展研究中心暨黃河文明傳承與現(xiàn)代文明建設(shè)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心;b.環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,河南 開封 475001)

1 引言

土地利用是指人類在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上,對土地資源進行的一切有目的的開發(fā)利用活動,是人類活動與自然環(huán)境相互交織的結(jié)果,也是土地變化研究的重點內(nèi)容[1]。土地利用程度和效益是土地利用研究的兩個主要方面,分別反映了土地利用系統(tǒng)的狀態(tài)和效果,兩者的關(guān)系非常密切[2]。土地利用程度主要反映了人類對土地資源開發(fā)利用的強弱,揭示了土地利用的廣度和深度[3]。對土地利用程度的研究由來已久,研究方法日益成熟[4]。土地利用效益是指在一定的時間和地域內(nèi),單位面積土地投入與消耗在區(qū)域發(fā)展的社會、經(jīng)濟和生態(tài)等方面所實現(xiàn)的物質(zhì)產(chǎn)出和有效成果[5]。對土地利用效益的研究,是目前學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點,研究視角主要集中在土地利用效益的綜合評價[6-13],研究方法包括綜合指數(shù)法[6,7]、三角模型法[8]、TOPSIS法[9,10]、動態(tài)耦合法[11]、靜態(tài)耦合法[12,13]等,研究方法日漸成熟,成果豐碩。

隨著經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的推進,區(qū)域土地利用強度不斷增大,如農(nóng)用地占用、建設(shè)用地擴張、毀林開荒、未利用地開發(fā)等均導(dǎo)致土地利用程度的提高，然而土地利用程度的高低不能反映區(qū)域土地利用的合理性[2]。土地利用程度與效益的協(xié)調(diào)發(fā)展作為區(qū)域土地可持續(xù)開發(fā)的基本要求,是評價區(qū)域發(fā)展合理性的重要標(biāo)志。現(xiàn)有的研究往往從土地利用程度或效益的單一方面展開評價[13-15],對兩者相關(guān)關(guān)系的研究較薄弱。因此,開展區(qū)域土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)研究,有利于及時把握區(qū)域土地利用過程中存在的問題,對區(qū)域土地資源的可持續(xù)利用具有重要的現(xiàn)實與指導(dǎo)意義。

丹江口庫區(qū)是我國南水北調(diào)中線工程的水源地,國家一級水源保護區(qū),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在區(qū)域發(fā)展中處于重要的戰(zhàn)略性地位。丹江口庫區(qū)在行政區(qū)劃上包括湖北省丹江口市、鄖西縣、鄖陽區(qū)、十堰市轄區(qū)和河南省淅川縣和西峽縣[16],其中西峽位于水源地上游,是庫區(qū)最重要的水源涵養(yǎng)空間。全縣森林覆蓋率達76.8%,2015年全縣GDP達到219.47億元,是除十堰市區(qū)外經(jīng)濟發(fā)展水平最高的縣,經(jīng)濟活動相對活躍,土地利用變化較快。2016年9月,我國批復(fù)新增的國家重點生態(tài)功能區(qū)中,西峽縣赫然在列,其主體功能定位為水源地水源涵養(yǎng)區(qū),區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況至關(guān)重要。近年來隨著經(jīng)濟發(fā)展,西峽縣人口不斷增長,城鎮(zhèn)化進程明顯加快,人地矛盾不斷凸顯。因此，開展西峽縣土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)分析,不但對優(yōu)化西峽縣土地利用格局、提升水源涵養(yǎng)功能具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義,而且能為其他國家級水源保護區(qū)的土地可持續(xù)開發(fā)提供科學(xué)參考。

2 研究區(qū)概況

西峽縣位于河南省南陽市的西南部,介于33°05′—33°48′N、111°01′—111°46′E之間,東臨內(nèi)鄉(xiāng)縣,南依淅川縣,西與陜西省商南縣接壤,北與三門峽市盧氏縣、洛陽市的欒川縣、嵩縣相鄰;屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年均氣溫15.1℃,年均降雨量830mm;總面積3452km2,人口約45萬人,是河南省第二區(qū)域大縣。境內(nèi)水資源豐富,有河流562條,年均水資源總量12.9億m3。西峽縣是南水北調(diào)中線工程核心水源區(qū),水源區(qū)總面積3156km2,占全縣總面積的91.4%,占全省水源區(qū)總面積的40.2%,占整個丹江口庫區(qū)及上游總流域面積的14%,是庫區(qū)匯水面積最大的縣。境內(nèi)地形復(fù)雜,山地面積占全縣總面積的92.1%(圖1),地勢北部高、南部低,土地后備資源有限。

圖1 西峽縣在丹江口庫區(qū)所處的位置

3 數(shù)據(jù)來源及研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文以河南省南陽市西峽縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究對象,選取2000年、2005年、2010年和2015年4個典型年份的有關(guān)數(shù)據(jù),研究2000—2015年西峽縣的土地利用程度與效益耦合協(xié)調(diào)狀況的動態(tài)變化過程。本文涉及的數(shù)據(jù)主要包括西峽縣的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)和空間矢量數(shù)據(jù),分別來自西峽縣國土局土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集和西峽縣統(tǒng)計局相關(guān)年份的《西峽縣統(tǒng)計年鑒》,其中空間矢量數(shù)據(jù)由西峽縣1∶10萬的紙質(zhì)行政區(qū)劃圖經(jīng)掃描、配準(zhǔn)、校對、修改后得到,結(jié)合《中國土地分類系統(tǒng)》和西峽縣土地利用的實際情況,將用地類型劃分為8類:耕地、園地、林地、草地、居民地、交通用地、水域和未利用地。

表1 土地利用程度分級

3.2 研究方法

土地利用程度:以往人們對土地利用程度的研究常依據(jù)劉紀(jì)遠[17]等提出的土地利用程度綜合指數(shù)法,將土地利用程度分為4級,并分別賦予分級指數(shù)來確定土地利用程度的定量表達方式。但原模型是基于西藏地區(qū)的研究實際提出的,土地利用類型以未利用地和牧草地為主,而本文的研究區(qū)屬于豫西南中低山地與盆地交錯地帶,土地利用以林地和園地為主,兩個地區(qū)的土地利用情況差距較大。為了研究需要,在前人研究的基礎(chǔ)上[3],我們對原模型進行了改進,將土地利用程度分級由原來的4級改為5級,可更加真實地測度西峽縣的土地利用程度狀況(表1)。

土地利用程度綜合指數(shù)表示為:

(1)

式中,L為土地利用程度綜合指數(shù);Ai為第i級土地利用程度分級;Ci為第i級土地利用程度面積百分比;n為土地利用程度的分級數(shù)。

評價指標(biāo)體系的建立:指標(biāo)體系的合理性決定整個評價結(jié)果的可靠性。為了設(shè)計出適合本研究的指標(biāo)體系,在參考相關(guān)研究[2,7,8,12,13,18]的基礎(chǔ)上,本文結(jié)合西峽縣經(jīng)濟發(fā)展階段、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、主體功能定位、實際發(fā)展情況和指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲取性,構(gòu)建出以經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益為子目標(biāo)的土地利用綜合效益指標(biāo)體系(表2)。

表2 西峽縣土地利用效益評價指標(biāo)體系

本文對西峽縣的經(jīng)濟效益從經(jīng)濟水平和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)兩個方面選擇了5個代表性指標(biāo)來表征,其中地均固定資產(chǎn)投資既反映出土地利用的投入強度,又是一個地區(qū)經(jīng)濟實力的體現(xiàn);社會效益從社會發(fā)展和生活水平兩個方面選擇了5個指標(biāo),糧食自給率反映了地區(qū)社會發(fā)展的基本保障,交通用地比重體現(xiàn)地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的水平;生態(tài)效益主要從環(huán)境負(fù)荷和生態(tài)條件兩方面分別選擇單位農(nóng)用地化肥用量、單位農(nóng)用地農(nóng)藥用量、地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、生物豐度指數(shù)和森林覆蓋率來表征。從表2可見,西峽縣生物豐度指數(shù)的測算參考了2015年3月國家環(huán)境保護部發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》,生態(tài)服務(wù)價值的計算采用Costanza等提出的生態(tài)服務(wù)價值化評估方法,并參考了謝高地[19,20]等提出的中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量計算方法。

指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理:由于各項指標(biāo)之間的單位不同,為了消除量綱,需首先對指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理,方法為:

(2)

(3)

式中,yi為指標(biāo)i標(biāo)準(zhǔn)化后的值;xi為指標(biāo)i的原始值;max xi和min xi分別表示i指標(biāo)原始數(shù)值中的最大值和最小值。

指標(biāo)權(quán)重的確定:運用熵值法確定各項指標(biāo)權(quán)重,設(shè)有m個評價單元,每個評價單元有n項評價指標(biāo),構(gòu)建原始矩陣Y={yij}m×n(0

(4)

第j項指標(biāo)的熵值為:

(5)

式中,k=1/lnm,第j項指標(biāo)的差異系數(shù)表示為gj=1-ej,gj越大表示該項指標(biāo)越重要,最終第j項指標(biāo)的權(quán)重表示為:

wj=gj/Σgj

(6)

通過計算得到西峽縣各項指標(biāo)的權(quán)重見表2。此外,可持續(xù)的土地發(fā)展模式要求社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益均衡發(fā)展[3]。為了防止出現(xiàn)片面重視某一方面的效益,同時結(jié)合本研究的評價目的和相關(guān)研究基礎(chǔ)[2,13],本文對西峽縣土地利用的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益進行了權(quán)重賦值,權(quán)重值均取0.3333。

綜合效益的計算:結(jié)合各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值和指標(biāo)權(quán)重,計算綜合評價指數(shù),公式為:

(7)

式中,A表示土地利用效益綜合指數(shù);yi表示各子目標(biāo)綜合值。

土地利用程度與效益耦合協(xié)調(diào)度模型:耦合度[21]通常表示系統(tǒng)內(nèi)各要素彼此作用的影響程度,是對要素相互作用強弱的一種度量。本文引入耦合度模型來研究土地利用程度與綜合效益之間的關(guān)系,能定量揭示兩者之間的相互影響,其評價模型[22]為:

C={(u1×u2)/[(u1+u2)/2]2}5C∈[0，1]

(8)

式中,C表示土地利用程度與土地利用綜合效益之間的耦合度;u1和u2分別表示標(biāo)準(zhǔn)化后的土地利用程度指數(shù)和土地利用綜合效益指數(shù)。其中,C值越大,意味著兩者之間的發(fā)展方向越有序,關(guān)系越穩(wěn)定,耦合效果越好;反之,兩者相關(guān)性越小,越缺乏有序性。

耦合協(xié)調(diào)性是指系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相互配合的情況,描述的是系統(tǒng)內(nèi)兩個要素之間良性互動的發(fā)展程度,主要是對協(xié)調(diào)狀況好壞的一種度量,影響到系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。為了進一步了解土地利用程度與效益的良性互動程度,引入耦合協(xié)調(diào)模型,其計算公式為:

(9)

T=αu1+βu2

(10)

式中,D表示耦合協(xié)調(diào)度;C表示耦合度;T表示兩者之間的綜合協(xié)調(diào)指數(shù);α和β為待定系數(shù),且α+β=1,由于在土地利用程度與效益的研究中,兩者同等重要,所以令α=β=0.5。

土地利用程度與效益的相對發(fā)展度模型:耦合協(xié)調(diào)度模型能反映土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)狀況,但未能明確測度兩者的相對發(fā)展情況。因此,引入相對發(fā)展度模型,更明確地揭示兩者的關(guān)系,即H=L/A。借鑒前人研究成果[22],當(dāng)01.2時,土地利用程度超前于土地利用效益,土地利用處于粗放式、過度發(fā)展階段,系統(tǒng)退化。參考相關(guān)研究[22,23],綜合耦合協(xié)調(diào)度與相對發(fā)展度,構(gòu)建土地利用系統(tǒng)發(fā)展階段和發(fā)展類型劃分標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

表3 土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段與類型

空間自相關(guān)分析:以土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)作為西峽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的唯一屬性,本文運用探索性空間數(shù)據(jù)分析中的全局Moran′s I指數(shù)和局部Moran′s I指數(shù),分析西峽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度的空間關(guān)聯(lián)性和集聚特征,并運用Geoda軟件對其進行可視化表達。

全局Moran′s I指數(shù)[24]表示為:

(11)

全局Moran′s I指數(shù)是用來判斷整個區(qū)域內(nèi)各地域單元之間是否存在空間相關(guān)性,但要研究具體地域單元與鄰近區(qū)域耦合協(xié)調(diào)度的相似性或相關(guān)性水平時,則需要進一步引入局部Moran′s I指數(shù)(即Local Indicators of Spatial Association,LISA)進行補充,公式為:

(12)

式中,L為局部莫蘭指數(shù);S為樣本值標(biāo)準(zhǔn)差。

我們將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度的空間關(guān)聯(lián)特征與局部Moran′s I散點圖對應(yīng),包含兩種空間分布模式:正局部空間自相關(guān)和負(fù)局部空間自相關(guān)。正局部空間自相關(guān)包括第一和第三象限,表現(xiàn)為空間集聚。第一象限為高—高(H-H)集聚,即高耦合協(xié)調(diào)度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)被高耦合協(xié)調(diào)度的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)包圍;第三象限為低—低(L-L)集聚,即低耦合協(xié)調(diào)度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)被其他低耦合協(xié)調(diào)度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)包圍。負(fù)局部空間自相關(guān)包括第二和第四象限,表現(xiàn)為空間離散。第二象限為高—低(H-L)集聚,即高耦合協(xié)調(diào)度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)被其他低耦合協(xié)調(diào)度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)包圍；第四象限為低—高(L-H)集聚,即低耦合協(xié)調(diào)度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)被高耦合協(xié)調(diào)度的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)包圍。根據(jù)局部莫蘭指數(shù)的特征,在OpenGeoda中生成存在顯著(P<0.05)空間自相關(guān)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)集聚圖。

4 土地利用程度與效益測度

4.1 土地利用程度分析

采用改進后的土地利用程度分級法,計算了西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)2000年、2005年、2010年和2015年的土地利用程度綜合指數(shù)(圖2)。

圖2 西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度變化趨勢

從圖2可見,西峽全縣土地利用程度整體較低,除城關(guān)鎮(zhèn)土地利用程度達到650以上,其余16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用程度指數(shù)均介于300—450之間,變化不大。全縣的綜合土地利用程度指數(shù)保持在327—339之間,較穩(wěn)定。西峽縣土地利用程度的高值區(qū)和低值區(qū)在空間上呈現(xiàn)南北分異的特點,土地利用程度指數(shù)在350以上的丹水鎮(zhèn)、田關(guān)鄉(xiāng)、陽城鄉(xiāng)、回車鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)和五里橋鄉(xiāng)集中分布在縣域東南部地勢平坦的區(qū)域,而縣域北部大部分地區(qū)地形起伏、坡度較大,土地開發(fā)利用難度大,土地利用程度低;西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度均處于不斷增長的趨勢,但增幅普遍較小,除城關(guān)鎮(zhèn)土地利用程度由2000年的654.02增長到2015年的799.48外,增幅較大,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度指數(shù)增幅均在30以內(nèi),發(fā)展緩慢,主要原因是城關(guān)鎮(zhèn)為西峽縣的縣級政府機關(guān)所在地,城鎮(zhèn)化水平高,全縣的經(jīng)濟活動主要集中于此。隨著經(jīng)濟發(fā)展,西峽縣城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴張,土地利用程度不斷增大,而其他大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)受制于地形

和經(jīng)濟發(fā)展條件,土地利用程度發(fā)展緩慢。

4.2 土地利用效益分析

根據(jù)上述土地利用效益指標(biāo)體系,計算了不同年份西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用效益(圖3)。

從圖3a可見,西峽縣經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)明顯的極化效應(yīng),經(jīng)濟活動主要集中在城關(guān)鎮(zhèn),其經(jīng)濟效益始終處在0.98以上,而其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)濟效益普遍較低,均在0.1以下。2000—2015年,西峽縣經(jīng)濟效益整體處于緩慢增長趨勢,其中有12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)濟效益在波動中逐漸上升,但增幅較小,其他5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)濟效益略有下降。其原因在于2000—2015年是南水北調(diào)中線工程集中建設(shè)和通水的重要時期,西峽縣作為核心水源保護區(qū),為保障水源地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,陸續(xù)關(guān)停和取締了一大批“小散亂污”的工礦企業(yè),同時特色農(nóng)副產(chǎn)業(yè)、生態(tài)觀光旅游業(yè)等轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)剛剛起步,經(jīng)濟效益尚未顯現(xiàn),導(dǎo)致全縣經(jīng)濟效益整體增長緩慢。

從圖3b可見,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會效益與經(jīng)濟效益特征相似,呈現(xiàn)兩極分化,城關(guān)鎮(zhèn)的社會效益穩(wěn)定在0.9356,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會效益指數(shù)均處于0.2以下;各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會效益較穩(wěn)定,其中有10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會效益處于波動上升趨勢,其他7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會效益表現(xiàn)為波動下降,增減幅度均較小。

從圖3c可見,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)效益普遍較高,除城關(guān)鎮(zhèn)低于0.2外,全縣其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)效益均在0.45以上，其中丹水鎮(zhèn)和田關(guān)鄉(xiāng)主要介于0.46—0.63之間,其他14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均在0.7以上。從發(fā)展時間來看,2000—2015年在17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中有16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)效益均有明顯提高,生態(tài)環(huán)境趨于改善。該階段為保護南水北調(diào)中線水源地生態(tài)安全,西峽縣陸續(xù)開展了一系列生態(tài)環(huán)境治理措施,使全縣的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到顯著提高。

圖3 西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用效益變化趨勢

從綜合效益來看(圖3d),西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的綜合效益普遍較低且保持兩極分化的特點,城關(guān)鎮(zhèn)一枝獨秀,綜合效益始終在0.65以上,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的綜合效益均低于0.4;2000—2015年,全縣綜合效益整體處于不斷發(fā)展趨勢,其中處于提升階段的鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到16個。

從各子效益的變化情況來看,2000—2015年西峽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟效益和社會效益普遍較低且增長緩慢,生態(tài)效益整體較高且不斷增長,綜合效益的變化主要受生態(tài)效益提升的影響,其中生態(tài)效益提升較快的丹水鎮(zhèn)、重陽鄉(xiāng)、桑坪鄉(xiāng)、石界河鄉(xiāng)、米坪鄉(xiāng)和軍馬河鄉(xiāng)的綜合效益均有明顯提高。

5 土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)分析

5.1 耦合協(xié)調(diào)度

2000—2015年,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)度主要處于磨合期和拮抗期,且呈現(xiàn)動態(tài)變化的特征(圖4)。2000年,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系涉及協(xié)調(diào)、磨合和拮抗三種類型,以磨合期為主,除城關(guān)鎮(zhèn)處于協(xié)調(diào)期、雙龍鎮(zhèn)處于拮抗期外,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)均處于磨合期(圖4a)。從2005年起,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢,耦合協(xié)調(diào)階段開始從磨合轉(zhuǎn)向拮抗,磨合期的鄉(xiāng)鎮(zhèn)由15個減少到9個,拮抗期的鄉(xiāng)鎮(zhèn)由1個增加到7個(圖4b);2010年,西峽縣拮抗期的鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)增長至9個,磨合期的鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)減少到7個(圖4c);2015年,西峽縣有11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于拮抗期,僅有5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于磨合期,城關(guān)鎮(zhèn)始終處于協(xié)調(diào)期(圖4d)。從鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)部對比看,耦合協(xié)調(diào)度始終在0.48以上的包括丹水鎮(zhèn)、田關(guān)鄉(xiāng)、陽城鄉(xiāng)、回車鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)和五里橋鄉(xiāng),其中城關(guān)鎮(zhèn)的耦合協(xié)調(diào)度始終在0.65以上,且處于不斷增長趨勢,2015年高達0.70,發(fā)展?fàn)顩r不斷優(yōu)化;丹水鎮(zhèn)和田關(guān)鄉(xiāng)的耦合協(xié)調(diào)度不斷上升,分別由2000年的0.4835和0.4970增長到2015年的0.5275和0.5226,發(fā)展態(tài)勢良好;回車鄉(xiāng)的耦合協(xié)調(diào)度在0.5左右徘徊,發(fā)展不穩(wěn)定;陽城鄉(xiāng)和五里橋鄉(xiāng)的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)小幅下降趨勢,但始終為0.48—0.50;全縣其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耦合協(xié)調(diào)度均在0.47以下,且在不斷降低。

圖4 西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)階段與類型

5.2 耦合協(xié)調(diào)度空間分異

全局Moran′s I:由表4可見,西峽縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)2000年、2005年、2010年和2015年四個時間點的p值均小于0.01,通過了1%水平的顯著性檢驗,且各個時間節(jié)點的莫蘭指數(shù)均為正,表現(xiàn)為極顯著的空間正相關(guān)性,說明研究時段內(nèi)西峽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度存在明顯的空間集聚特征。從時間變化來看,2000—2015年,西峽縣全局Moran′s I指數(shù)呈現(xiàn)波動上升趨勢,由此可知各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度的空間集聚程度逐漸增大。

表4 西峽縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度的全局莫蘭指數(shù)

局部Moran′s I:從圖5可見，在四個時間點上西峽縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度局部空間自相關(guān)的集聚特征,在四個時間點內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間集聚性主要表現(xiàn)為H-H集聚、L-L集聚和空間不顯著三種類型。2000年,H-H集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為城關(guān)鎮(zhèn)和回車鄉(xiāng),L-L集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為米坪鄉(xiāng)和二郎坪鄉(xiāng)(圖5a);2005年,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)局部空間自相關(guān)程度增強,呈現(xiàn)H-H集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)增加到3個,在2000年的基礎(chǔ)上,增加了五里橋鄉(xiāng),L-L集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)增加到4個,與2000年相比增加了軍馬河鄉(xiāng)和太平鎮(zhèn)鄉(xiāng)(圖5b);2010年,H-H集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變?yōu)槌顷P(guān)鎮(zhèn)和回車鄉(xiāng),L-L集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變?yōu)槊灼亨l(xiāng)和丁河鄉(xiāng)(圖5c);與2010年相比,2015年呈現(xiàn)H-H集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)保持不變,L-L集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)增加到4個,分別為米坪鄉(xiāng)、軍馬河鄉(xiāng)、太平鎮(zhèn)鄉(xiāng)和二郎坪鄉(xiāng)(圖5d)。從研究時段看,耦合協(xié)調(diào)度的高值集聚區(qū)空間范圍較穩(wěn)定,主要包括以西峽縣城關(guān)鎮(zhèn)為中心的周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn),其耦合協(xié)調(diào)度具有明顯的地域帶動性?；剀囙l(xiāng)受其發(fā)展影響,始終屬于H-H集聚區(qū);五里橋鄉(xiāng)也由空間不顯著轉(zhuǎn)變?yōu)镠-H集聚區(qū),而后的發(fā)展有所下降;L-L集聚區(qū)范圍呈現(xiàn)分散—集聚—分散—集聚的波動變化特征,主要位于縣域北部地區(qū),總體呈現(xiàn)以米坪鄉(xiāng)為中心的L-L鎖定狀態(tài),其中以二郎坪鄉(xiāng)、太平鎮(zhèn)鄉(xiāng)、軍馬河鄉(xiāng)和米坪鄉(xiāng)的空間集聚特征尤為明顯,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平較低且呈現(xiàn)互相制約的發(fā)展模式。

通過以上分析可知,研究時段內(nèi)西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)出集聚分布態(tài)勢,主要以H-H集聚和L-L集聚為主。H-H集聚區(qū)主要分布在縣域東南部地勢平坦且位于交通干線附近的城關(guān)鎮(zhèn)及其周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn),耦合協(xié)調(diào)度表現(xiàn)出明顯的地域帶動性;L-L集聚的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在縣域北部地形起伏大且遠離經(jīng)濟活動的地區(qū)。由于發(fā)展缺乏輻射帶動且發(fā)展條件落后,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展不協(xié)調(diào)的程度逐年增大,耦合協(xié)調(diào)度表現(xiàn)為低值鎖定狀態(tài)。

圖5 西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)度局部空間自相關(guān)集聚狀態(tài)

5.3 相對發(fā)展度

研究期內(nèi),西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與效益的相對發(fā)展關(guān)系包括滯后型、同步型和超前型三種,以滯后型為主(圖4)。2000—2005年,西峽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與效益發(fā)展情況一致,各類型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)個數(shù)相同。其中,滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)14個,同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)2個,超前型鄉(xiāng)鎮(zhèn)1個(圖4a、圖4b)。2010年以后,西峽縣土地利用程度與效益的相對發(fā)展關(guān)系僅剩滯后型和同步型兩種,滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)增加到15個,同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)有2個(圖4c)。與2010年相比,2015年西峽縣各類型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)個數(shù)保持不變(圖4d)。16年間西峽縣滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)由14個增加到15個,超前型鄉(xiāng)鎮(zhèn)由1個減少到0個,同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)有2個且保持不變,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度普遍滯后于土地利用效益,呈現(xiàn)“一頭大”的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。西峽縣土地利用程度與效益始終保持同步發(fā)展的鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅有田關(guān)鄉(xiāng),其土地利用程度低,自身經(jīng)濟發(fā)展水平低且接受城關(guān)鎮(zhèn)經(jīng)濟輻射的作用不強,土地利用效益不高,土地利用系統(tǒng)的狀態(tài)和效果呈現(xiàn)低—低發(fā)展模式;丹水鎮(zhèn)由超前型轉(zhuǎn)變?yōu)橥叫?隨著西峽縣生態(tài)環(huán)境治理措施的實施,丹水鎮(zhèn)森林覆蓋率不斷提高,農(nóng)田面源污染得到有效控制,土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不斷增大,生態(tài)效益的提升拉動了綜合效益的發(fā)展,在土地利用程度發(fā)展緩慢的背景下,土地利用程度與效益逐漸呈現(xiàn)低水平的同步發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

全縣其他15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用程度長期滯后于土地利用效益,可分為兩種類型:一類為土地利用系統(tǒng)高度發(fā)展下的滯后,如城關(guān)鎮(zhèn),未來需要在穩(wěn)定土地利用效益的同時,不斷提高土地的集約利用水平;另一類滯后是處于土地利用系統(tǒng)低度開發(fā)的情況下,如回車鄉(xiāng)、西坪鎮(zhèn)、石界河鄉(xiāng)和軍馬河鄉(xiāng)等14個鄉(xiāng)鎮(zhèn),此類區(qū)域需要探索特殊地形條件下土地的適宜開發(fā)方式,實現(xiàn)土地利用程度和土地利用效益的同步提升。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

本文以耦合協(xié)調(diào)度模型和相對發(fā)展度模型為基礎(chǔ),借助空間自相關(guān)分析方法,對丹江口庫區(qū)西峽縣2000—2015年的土地利用程度與效益耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的時空變化特征進行了分析。主要結(jié)論包括:①西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用程度和綜合效益整體不高,2000—2015年兩者均呈現(xiàn)緩慢發(fā)展的趨勢,其中城關(guān)鎮(zhèn)一枝獨秀,土地利用程度和綜合效益均位居全縣前列,受地形影響,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度在空間上呈現(xiàn)“北低南高”的特點,研究期內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用綜合效益的發(fā)展主要受生態(tài)效益變化主導(dǎo)。②西峽各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與土地利用效益的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系分為拮抗、磨合、協(xié)調(diào)三種類型。研究期內(nèi)大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)下降的趨勢,表現(xiàn)為磨合轉(zhuǎn)為拮抗,其中磨合期的鄉(xiāng)鎮(zhèn)由15個減少到5個,拮抗期的鄉(xiāng)鎮(zhèn)由1個增加到11個。從空間分布來看,西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用耦合協(xié)調(diào)度的空間集聚性呈現(xiàn)“南高北低”的特點,H-H集聚區(qū)主要位于縣域東南部,范圍較小,以城關(guān)鎮(zhèn)為中心表現(xiàn)出地域帶動性;L-L集聚區(qū)主要分布在縣域北部地形起伏較大的地區(qū),由于遠離經(jīng)濟活動集中區(qū),存在著被邊緣化的趨勢,表現(xiàn)為低值鎖定。③西峽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度普遍滯后于土地利用效益,呈現(xiàn)“一頭大”的發(fā)展?fàn)顟B(tài),滯后表現(xiàn)為土地利用系統(tǒng)高度發(fā)展和低度開發(fā)兩種情況,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地資源潛力均有待進一步挖掘。

6.2 建議

通過對西峽縣2000—2015年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度與效益的耦合協(xié)調(diào)度及相對發(fā)展關(guān)系分析,發(fā)現(xiàn)西峽縣由于受特殊地形的影響,土地利用程度和社會經(jīng)濟效益普遍較低且呈現(xiàn)南北分異的特點,地區(qū)發(fā)展不協(xié)調(diào)。

針對這類問題,本文分區(qū)域提出西峽縣土地發(fā)展對策:①西峽縣城關(guān)鎮(zhèn)屬于優(yōu)化發(fā)展地區(qū),土地利用程度滯后于土地利用效益,需要進一步推進土地整理和復(fù)墾開發(fā),提高土地利用程度及集約利用水平,依托建設(shè)省級產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的優(yōu)勢,重點打造環(huán)保型高增長產(chǎn)業(yè),增強經(jīng)濟發(fā)展的輻射作用,帶動附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)濟效益提高。②西峽縣丹水鎮(zhèn)、田關(guān)鄉(xiāng)、陽城鄉(xiāng)、回車鄉(xiāng)和五里橋鄉(xiāng)位于縣域東南部地勢平坦地區(qū),毗鄰城關(guān)鎮(zhèn),屬于重點發(fā)展區(qū),發(fā)展條件較好但土地利用程度和土地利用效益偏低,要結(jié)合國家重點生態(tài)功能區(qū)產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入負(fù)面清單制度建設(shè)契機,積極引進生態(tài)型產(chǎn)業(yè),依托自身區(qū)位優(yōu)勢,重點打造特色“果、菌、藥”生態(tài)產(chǎn)業(yè)基地,推動基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),合理安排產(chǎn)業(yè)及城鎮(zhèn)發(fā)展用地規(guī)模和布局,在生態(tài)環(huán)境保護的前提下,實現(xiàn)土地資源的高效開發(fā)和經(jīng)濟發(fā)展水平的穩(wěn)步提升。③西峽縣縣域北部大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地形起伏,屬于生態(tài)涵養(yǎng)空間,土地利用程度和效益極低且發(fā)展受地形限制,需要探索適宜性開發(fā)方式,提高發(fā)展效益,實行荒山綠化,推動優(yōu)質(zhì)獼猴桃、山茱萸、天麻等經(jīng)濟林木種植,利用地區(qū)山水資源優(yōu)勢,打造生態(tài)旅游、特色林果基地,完善配套的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),在土地資源承載力的基礎(chǔ)上促進地區(qū)土地利用系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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