易鵬濤,趙俊三,易鵬飛,王海潔
(昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093)
土地資源是人類賴以生存的最基本的物質(zhì)生產(chǎn)條件,也是人類發(fā)展最重要的前提基礎(chǔ)。隨著人口的劇增和人類對土地資源的大量開發(fā)和不合理利用,土地污染和破壞的問題日趨嚴重。超量的外來人口涌向城市,工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展造成了城市土地系統(tǒng)的壓力越來越大,一些城市的土地實際承載負荷能力已瀕臨或超越合理承載容量水平。因此,為了保障土地資源的持續(xù)利用,實現(xiàn)人口、經(jīng)濟、社會與土地的協(xié)調(diào)發(fā)展,土地綜合承載力研究已成為一個熱點問題。本文主要運用均方差決策分析法進行滇中城市群土地資源綜合承載力的評價,綜合運用環(huán)境規(guī)劃學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的知識,從生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā),協(xié)調(diào)人口、經(jīng)濟、社會與土地資源之間的相互關(guān)系,實現(xiàn)土地環(huán)境與社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。這不僅豐富了土地科學(xué)的研究工作,也為區(qū)域的土地承載能力提供了科學(xué)的計算方法,為城市的協(xié)調(diào)發(fā)展提供切實可行的決策依據(jù)。
滇中經(jīng)濟區(qū)是云南省中部以昆明為核心,半徑約200千米以內(nèi)的經(jīng)濟核心區(qū),由昆明市、曲靖市、玉溪市和楚雄彝族自治州四個市州組成,土地總面積 9332797.47公頃,占整個云南省國土總面積的24.36%。2009年滇中經(jīng)濟區(qū)人口達1708.60萬人,占全省總?cè)丝诘?7.40%。滇中經(jīng)濟區(qū)位于全國“兩橫三縱”城市化戰(zhàn)略格局中“包昆通道”縱軸的南端及“杭瑞(滬昆)通道”橫軸的西端,是西部大開發(fā)的重點地帶,是中國連接印度洋、太平洋的陸上樞紐,也是面向東南亞、南亞開放的核心區(qū)域。經(jīng)過改革開放三十余年的快速發(fā)展,滇中經(jīng)濟區(qū)城市化進程發(fā)展迅猛,社會經(jīng)濟取得顯著成就,在云南省的地位舉足輕重。
土地綜合承載力是指在一定時期內(nèi),在維持相對穩(wěn)定的前提下,土地資源所能夠容納的人口規(guī)模和經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展規(guī)模的大小。土地綜合承載力主要反映一個地區(qū)的自然、經(jīng)濟、技術(shù)等因素間所存在的復(fù)雜反饋關(guān)系,它的大小主要取決于當?shù)氐淖匀画h(huán)境特點,社會經(jīng)濟發(fā)展水平以及生態(tài)環(huán)境狀況。
土地資源承載力作為滇中經(jīng)濟區(qū)今后可持續(xù)發(fā)展必須考慮的重要因素,那么進行土地資源承載力的研究必然成為了滇中經(jīng)濟區(qū)后續(xù)發(fā)展的重點工作。土地綜合承載力主要給予區(qū)域內(nèi)人地關(guān)系的全面映射,對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、資源優(yōu)化配置、人口政策以及構(gòu)建和諧的土地利用關(guān)系具有明確的理論指導(dǎo)及現(xiàn)狀分析。研究滇中城市群土地綜合承載能力的空間分異以期能為《滇中城市群國土資源開發(fā)利用規(guī)劃(2010-2020年)》的制定與實施提供依據(jù)。
通過深入分析滇中城市群土地利用現(xiàn)狀,主要從水土資源、生態(tài)環(huán)境、社會資源和經(jīng)濟技術(shù)等四個方面入手,可以把自然一社會一經(jīng)濟一技術(shù)看作一個完整的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),通過相關(guān)的技術(shù)選取適當指標,構(gòu)建相應(yīng)合理的指標體系,從而對滇中城市群的土地綜合承載力進行客觀、綜合的評價。
根據(jù)區(qū)域性原則,在建立滇中城市群土地生態(tài)環(huán)境承載力指標體系中必須遵從可持續(xù)發(fā)展因地制宜的原則,與區(qū)域各方面實際狀況相結(jié)合的原則,找出區(qū)域的某一方面存在的特殊性要求,根據(jù)相應(yīng)的要求去確定相應(yīng)指標,最終才能計算得出更加合理的評價結(jié)果。
在資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)背景下,根據(jù)上述基本原則和滇中城市群土地資源的結(jié)構(gòu)及特點,并參考已有研究成果,從而確定滇中城市群土地綜合承載力評價指標體系基本框架是由3個層次共20項指標構(gòu)成[4-6]。
在我們選取評價指標體系時我們經(jīng)常會根據(jù)指標之間的差異選取不同量綱和量綱單位,但是由于不同量綱好人量綱單位會存在一定扥誤差,為了避免誤差所造成的影響,在進行評價前我們經(jīng)常會進行無量綱標準化處理。本文主要采用極差變換法進行無量綱標準化處理,經(jīng)過標準化處理后所有指標都會滿足[0,1]的范圍,并且最終所有指標都會轉(zhuǎn)化為正向指標,優(yōu)化后最優(yōu)結(jié)果趨近于 1,最差結(jié)果趨近于0。具體計算公式如下:
式中,Gij為第j類分系統(tǒng)第i項指標的無量綱值,Bi為第i項指標的統(tǒng)計值,Bmax為第i項指標的最大統(tǒng)計值,Bmin為第i項指標的最小統(tǒng)計值。依據(jù)上述方法,得到滇中城市群四州市土地綜合承載力各項評價指標標準化值。
目前國內(nèi)研究中大多采用的是層次分析法和特爾菲法等方法來確定權(quán)重系數(shù),這些方法應(yīng)用得比較早,各方面也較為成熟,但存在的不足之處就是客觀性較差,還具有較強的主觀性。本研究采用均方差決策法來計算各指標的權(quán)重[14-16]。均方差決策法的基本思路是:采用標準化的量綱屬性值作為各評價指標隨機變量的取值,首先求出這些隨機變量的均方差,將這些均方差歸一化,其結(jié)果即為各指標的權(quán)重系數(shù)。該方法的計算步驟為:
1、求隨機變量的均值:
2、求指標集Gi的均方差:
3、求指標集Gi的權(quán)重系數(shù):
通過此方法計算出滇中城市群土地綜合承載力各項指標權(quán)重(表1)。
評價模型的構(gòu)建主要是為了把之前所做的單一指標的處理進行綜合評價,在綜合評價之前必須要對所有指標進行綜合量化。綜合評價的方法很多,有 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊評價法等,目前全球應(yīng)用最廣泛的是綜合指數(shù)法,該方法具有過程簡單且易理解的優(yōu)點,也便于橫向和縱向的對比分析。因此本研究采用該方法,其評價模型為:
式中:E—土地綜合承載能力指數(shù);Ej—第j類分系統(tǒng)支撐能力指數(shù);Wj—第j類系統(tǒng)相對綜合承載能力的權(quán)重;Wij—第j類分系統(tǒng)第i項指標相對第 j類分系統(tǒng)支撐能力的權(quán)重;xij—各指標的標準化值。
采用2009年滇中各縣統(tǒng)計數(shù)據(jù),運用綜合指數(shù)法,對滇中城市群土地綜合承載力進行定量評價,其分縣綜合承載力指數(shù)計算值和排序結(jié)果(表2)。
以各縣綜合承載力指數(shù)計算結(jié)果為基礎(chǔ),進一步計算得出四市州及滇中城市群的四個承載系統(tǒng)指數(shù)值和土地綜合承載力的綜合評價值,并對其結(jié)果進行排序(表3)。
(1)水土資源承載系統(tǒng)承壓狀況分析
在水土資源支撐子系統(tǒng)中,昆明市和楚雄自治州的承載力評價指數(shù)較高,說明昆明市和楚雄自治州的水土資源承載系統(tǒng)承壓能力較強,其評價指數(shù)值分別為5.9379和5.7340。反映該區(qū)域的國土資源稟賦較優(yōu),具體表現(xiàn)為農(nóng)用地利用率、人均水資源量、有效灌溉面積占耕地比例和水土協(xié)調(diào)度較高。相比之下,曲靖市和玉溪市水土資源系統(tǒng)承壓能力稍弱,其評價指數(shù)值分別為4.4140和4.6815,表明其可承載的人口和社會經(jīng)濟活動強度較昆明市和楚雄州低。
表1 各層次指標權(quán)重值Tab.1 Indicator weight values at each level
表2 滇中城市群各縣土地綜合承載力評價值Tab.2 Evaluation Value of Comprehensive Land Carrying Capacity of Cities and Counties in Central Yunnan Province
表3 滇中城市群州市級土地綜合承載力評價值Tab.3 Evaluation Value of Comprehensive Land-holding Capacity of Urban-level Land in Central Yunnan
(2)生態(tài)環(huán)境承載系統(tǒng)承壓狀況分析
在生態(tài)環(huán)境支撐子系統(tǒng)指標體系下,昆明市和楚雄州的承載力較高,其評價值分別為 8.6640和7.3317,曲靖市和玉溪市的承載力相當,其評價值分別為5.7485和5.3049。反映該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境較好,生態(tài)系統(tǒng)可接受、容納的人類活動干擾和污染物排放閾值相對較大。在生態(tài)系統(tǒng)不被破壞的情況下,系統(tǒng)自凈和維持良性循環(huán)的能力較強。具體表現(xiàn)為:較高的森林覆蓋率在維持林業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時,對調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、保持水土、涵養(yǎng)水源、降低石漠化風(fēng)險、保護生物多樣性等具有積極的作用。對耕地進行合理數(shù)量的農(nóng)藥化肥投入,可在有效利用優(yōu)質(zhì)土地,保障區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品的有效供給的同時,保持土壤肥力,促進區(qū)域土地資源的可持續(xù)利用。
(3)社會資源承載系統(tǒng)承壓狀況分析
在社會資源承載系統(tǒng)中,昆明市的指標值為5.7685,曲靖市、玉溪市和楚雄州的指標值分別為3.5364、2.8775和 2.0501,其現(xiàn)狀承載力處于兩個層級,昆明市在國土資源開發(fā)利用中可利用的人口、經(jīng)濟等社會資源優(yōu)勢明顯,土地利用率和產(chǎn)出率高。曲靖市、玉溪市和楚雄州的承壓能力較差,主要原因是人口密度、城市化水平和農(nóng)民人均純收入均較低,對國土資源的開發(fā)利用程度較低。
(4)經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)承壓狀況分析
在經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)中,經(jīng)濟技術(shù)承載力指數(shù):昆明市(3.5739)>玉溪市(1.5888)>曲靖市(1.2995)>楚雄州(0.6780),表明昆明市經(jīng)濟技術(shù)承壓能力最強,其中,主要是地均GDP和地均固定資產(chǎn)投資均處于較高水平。昆明市的地均 GDP評價值達22.72,分別是玉溪市的3.32倍、曲靖市的5.70倍、楚雄州的 20.20倍;昆明市地均固定資產(chǎn)投資評價值達19.17,分別是曲靖市的7.19倍、玉溪市的7.66倍,楚雄州的24.59倍。
土地綜合承載力指數(shù)在0.2480~0.5155之間,變幅 0.2675,變異系數(shù)為 5.08%,各縣(區(qū))間差異明顯。依據(jù)土地綜合承載能力指數(shù)相對大小,可以將滇中城市群土地綜合承載能力分成高承載力能力區(qū)、中承載能力區(qū)、低承載能力區(qū)3大類型區(qū),其空間分異特征較明顯。
3.3.1 結(jié)果分析
依據(jù)土地綜合承載力的承載系統(tǒng),滇中城市群的生態(tài)環(huán)境承載系統(tǒng)>水土資源承載系統(tǒng)>社會經(jīng)濟承載系統(tǒng)>經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng),表明滇中城市群的自然生態(tài)稟賦在未來可加載一定強度的人口和社會經(jīng)濟活動,其中,提高經(jīng)濟技術(shù)水平對國土資源的可開發(fā)利用空間和效率至關(guān)重要;據(jù)行政區(qū)域綜合承載力分析(表4),昆明市>楚雄州>曲靖市>玉溪市,相比較而言,昆明市和楚雄州較好的利用了其國土資源條件,玉溪市和曲靖市在未來社會經(jīng)濟發(fā)展中,可進一步統(tǒng)籌和優(yōu)化本區(qū)域國土資源的利用。
滇中城市群土地綜合承載力較強的區(qū)域主要分布在滇中城市群的中部和西部,包括:五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)、安寧市、富源縣、紅塔區(qū)、雙柏縣、楚雄市、麒麟?yún)^(qū)、富民縣、宣威市,是滇中城市群社會經(jīng)濟最為發(fā)達的地區(qū),土地總面積16097.78 km2,該區(qū)域是全區(qū)土地綜合承載能力最高的地區(qū),土地綜合承載能力指數(shù)為0.4464~0.5155。其中,四大承載系統(tǒng)均處于滇中城市群先進水平,尤其是社會資源承載系統(tǒng)和經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。該區(qū)主要由于綠化面積較多使得該區(qū)植被覆蓋率較高相應(yīng)的環(huán)境保護措施做得比較到位產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效益普遍偏高,因此該區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載系統(tǒng)承載能力強。隨著發(fā)展對該區(qū)域所帶來的問題也不容小覷,例如由于該區(qū)投資的工業(yè)發(fā)展力度較大所產(chǎn)生的污染物的排放較多致使本區(qū)水體環(huán)境質(zhì)量有所下降(如滇池污染),上述所有因素已經(jīng)開始逐漸降低當?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的能力,因此該區(qū)要想尋求更加長遠穩(wěn)定的發(fā)展必須在今后的發(fā)展中進一步加強對生態(tài)環(huán)境的保護與治理措施。
滇中城市群土地綜合承載力中等的區(qū)域主要分布在滇中城市群中部和東部,包括:西山區(qū)、馬龍縣、陸良縣、石林縣、新平縣、富民縣、姚安縣、師宗縣、宜良縣、通??h、祿勸縣、沾益縣、嵩明縣、元江縣、楚雄縣、大姚縣,土地總面積43272.51 km2,該區(qū)域是全區(qū)土地綜合承載能力中等的地區(qū),土地綜合承載能力指數(shù)為0.4183~0.4456,在四大承載系統(tǒng)中,水土資源承載系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境承載系統(tǒng)均處于較高水平,社會承載系統(tǒng)和經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)則處于中等水平。該區(qū)人地矛盾不如強載區(qū)尖銳,且土地質(zhì)量和水資源保障能力都較強,因此水土資源支撐能力高。從社會承載系統(tǒng)和經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)看,受滇中區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的影響,該區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善,對資金、技術(shù)、人才的吸引力逐漸提高,社會經(jīng)濟得到一定程度的發(fā)展,但與昆明市相比仍有一定差距,因此,土地利用社會承載系統(tǒng)和經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)處于滇中城市群中等水平。該區(qū)森林資源豐富、植被覆蓋度高,由于社會經(jīng)濟處于中等水平,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化水平相對滯后,污染及廢棄物排放密度相對較低,因此生態(tài)環(huán)境質(zhì)量高,承載能力強。
滇中城市群土地綜合承載力偏弱的區(qū)域主要分布在滇中城市群東北部,包括:華寧縣、羅平縣、南華縣、永仁縣、易門縣、尋甸縣、會澤縣、武定縣、元謀縣、江川縣、東川區(qū)、宣威市、晉寧縣、澄江縣、呈貢縣,土地總面積33957.68 km2,該區(qū)域是全區(qū)土地綜合承載能力較弱的地區(qū),土地綜合承載能力指數(shù)為0.2480-0.4134,四大承載系統(tǒng)承載能力均處于滇中城市群最低水平。該區(qū)由于地處滇中城市群東北部,地形起伏較大,水土資源保持度較低使得水土資源的承載力較低。自新時代發(fā)展以來受到國家政策的推動優(yōu)勢該區(qū)域整體社會經(jīng)濟發(fā)展迅速,但由于局部的地區(qū)由于受到自身的條件限制及區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的影響,各個區(qū)域之間的發(fā)展水平差距日益加大,滇中城市群東北地區(qū)由于自身基礎(chǔ)設(shè)施、社會經(jīng)濟發(fā)展水平落后的原因造成對新型技術(shù)、高技術(shù)人才的吸引力偏弱使得整體社會經(jīng)濟滯后,因此社會資源承載系統(tǒng)和經(jīng)濟技術(shù)承載系統(tǒng)處于全區(qū)最低水平。由于整體的發(fā)展較緩慢,工業(yè)化水平偏低,區(qū)域的土地開發(fā)利用效率偏低,從而產(chǎn)生的廢棄物較少對整個區(qū)域的環(huán)境破壞力度不大,因此生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)支撐能力整體與其它地區(qū)差異不大。
水土資源、生態(tài)環(huán)境、社會資源、經(jīng)濟技術(shù)等已成為一個城市綜合承載力的重要組成部分,不論某一方面缺失都將會導(dǎo)致整體的不平衡性從而導(dǎo)致該區(qū)域不能良性的發(fā)展,因此不能只關(guān)注單因素產(chǎn)生的障礙,而要做到綜合各方面的因素尋求最持續(xù)的發(fā)展道路。例如可以通過保護和合理利用水資源來提高城市水資源的承載力,可以控制污染源以及加大城市綠化面積來加強城市生態(tài)環(huán)境的承載力等。
通過網(wǎng)絡(luò)宣傳加強公民環(huán)保節(jié)約意識,樹立科學(xué)發(fā)展觀,引導(dǎo)城市企業(yè)、居民樹立正確的資源需求消費觀念。同時政府也應(yīng)該鼓勵和幫助地方引進先進的生產(chǎn)技術(shù),大力推廣發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,實現(xiàn)資源的高效利用,努力建設(shè)資源節(jié)約型城市群。例如天津雙港垃圾焚燒發(fā)電廠日處理生活垃圾可達1200噸,年發(fā)電量 1.2億千瓦時,其發(fā)電量相當于每年節(jié)約標準煤48000噸,這樣既大大減輕了政府的環(huán)境治理壓力也節(jié)約了大量的能源。
在對滇中經(jīng)濟區(qū)土地生態(tài)環(huán)境問題的總結(jié)和生態(tài)敏感性分區(qū)的基礎(chǔ)上,以縣(市、區(qū))為基本評價單元,利用層次分析法,通過對水土資源支撐系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境支撐系統(tǒng)、社會資源支撐系統(tǒng)和經(jīng)濟技術(shù)支撐系統(tǒng)下共20項指標的定量綜合評價,明確各區(qū)域土地綜合承載力優(yōu)勢、級差及其利用的主要制約因素。
評價結(jié)果顯示,滇中經(jīng)濟區(qū)國土資源稟賦較優(yōu),但區(qū)域差異也比較顯著。在未來的國土開發(fā)利用中,通過充分發(fā)掘滇中社會資源及經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢,將國土開發(fā)利用從外延擴張逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)涵挖潛。
按照區(qū)域協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌發(fā)展戰(zhàn)略,根據(jù)土地綜合承載力、生態(tài)環(huán)境敏感性、生態(tài)服務(wù)功能重要性和區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展差異性,達到明確國土資源開發(fā)利用的空間范圍、結(jié)構(gòu)、強度和生態(tài)環(huán)境保護要求,在提高滇中經(jīng)濟區(qū)國土資源開發(fā)利用效率的同時,探索生態(tài)分級控制管理,發(fā)揮環(huán)境宏觀調(diào)控的作用,促進區(qū)域人地和諧。
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