王 晶，劉新平,2*，曾慶敏

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地科學(xué)研究所，新疆 烏魯木齊 830052；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理學(xué)院，江蘇 南京 210095)

區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型[1]及其驅(qū)動(dòng)因素研究在國(guó)內(nèi)外已受到普遍關(guān)注[2-4]，Lambin等[5]認(rèn)為土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)調(diào)土地利用變化是一非線(xiàn)性過(guò)程，并與其他社會(huì)和生物自然系統(tǒng)的變化密切相關(guān)，土地利用轉(zhuǎn)型主要源于關(guān)鍵資源枯竭所引起的社會(huì)生態(tài)負(fù)反饋或獨(dú)立于生態(tài)系統(tǒng)之外的社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化和革新。傅麗華等[6]在分析土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子的基礎(chǔ)上運(yùn)用主成分分析法篩選土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因子。陳龍等[7]基于生產(chǎn)、生態(tài)和生活三大功能將土地利用類(lèi)型分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、工業(yè)生產(chǎn)用地、綠色生態(tài)用地、水域生態(tài)用地、城鎮(zhèn)生活用地和農(nóng)村生活用地六類(lèi)，通過(guò)GIS獲得土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，從轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出2個(gè)角度總結(jié)發(fā)現(xiàn)土地利用動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，定量分析土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因子為經(jīng)濟(jì)因素。鄒亞榮等[8]對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)耕地和林地的規(guī)模與布局變化驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了分析，得出人口密度、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素為耕地和林地變化的關(guān)鍵因子。吳健生等[9]運(yùn)用土地系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬(DLS)模型，選取降水、氣溫、坡度、海拔、植被、土壤、人口、GDP 共8個(gè)因子為土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子。

本文運(yùn)用主成分分析診斷未利用地轉(zhuǎn)型過(guò)程中的自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素變化對(duì)區(qū)域未利用地轉(zhuǎn)型的影響，分析土地自身的資源條件、發(fā)展優(yōu)勢(shì)、發(fā)展?jié)摿?、市?chǎng)需求等多維驅(qū)動(dòng)因素，以期為未利用地最優(yōu)轉(zhuǎn)型途徑的實(shí)現(xiàn)提供理論基礎(chǔ)。換言之，本文旨在研究分析未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素，探尋經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)價(jià)值博弈中最優(yōu)的土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

1 理論基礎(chǔ)

土地利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境三者相互影響、相互作用。按照價(jià)值理論，價(jià)值是反映客體以自己的屬性和功能滿(mǎn)足主體需要的關(guān)系范疇，是對(duì)客體物的屬性與人的主體活動(dòng)關(guān)系的概括[10]。土地作為人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展載體，其具有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值通過(guò)不同的利用方式差異化地呈現(xiàn)出來(lái)，為追求效益最大化，人們根據(jù)不同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，適時(shí)地改變土地利用方式，以期實(shí)現(xiàn)資源的充分利用進(jìn)而獲得人類(lèi)社會(huì)長(zhǎng)足發(fā)展。但與此同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與土地利用結(jié)構(gòu)相互作用、相互影響的促進(jìn)與抑制效應(yīng)共存共生，人類(lèi)利用資源的短視性和資源本身的有限性導(dǎo)致帕累托效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)存在現(xiàn)實(shí)障礙。將土地資源按其利用方式分為農(nóng)用地、建設(shè)用地和未利用地三大類(lèi)時(shí)，各土地利用類(lèi)型的主導(dǎo)價(jià)值便更加明朗，其中未利用地主要表現(xiàn)為生態(tài)價(jià)值。而社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和資源的自身特質(zhì)必然要求土地利用結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，土地資源的有限性和位置固定性使得一定條件下未利用地的轉(zhuǎn)型也是大勢(shì)所趨。即土地資源利用受自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政策引導(dǎo)等各方面的影響，在不同時(shí)期對(duì)土地利用方式具有不同的要求。但受客觀(guān)自然條件限制，未利用地開(kāi)發(fā)受水資源和氣候條件以及科技水平等多方面的制約，導(dǎo)致未利用地轉(zhuǎn)型面臨生態(tài)化利用和非生態(tài)化利用2種結(jié)果，未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)機(jī)理如圖1所示。

圖1 未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)機(jī)理圖

2 研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

庫(kù)爾勒市位于新疆巴音郭楞蒙古自治州，85°14′10″～86°34′21 E、41°10′48″～42°21′36″ N，全市行政區(qū)域面積7268 km2，轄9鄉(xiāng)、3鎮(zhèn)、5個(gè)國(guó)有農(nóng)牧園藝場(chǎng)、5個(gè)街道辦事處。北倚天山支脈，南臨塔克拉瑪干沙漠。塔里木河流經(jīng)庫(kù)爾勒市西南部邊緣，孔雀河穿市而過(guò)，氣候溫和，土質(zhì)肥沃，物產(chǎn)豐富，光熱水土資源十分豐富。

未利用地的轉(zhuǎn)型受自然地理、資源環(huán)境稟賦、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政策保護(hù)等多重因素的共同作用，結(jié)合塔里木河和孔雀河流域未利用地轉(zhuǎn)型與保護(hù)實(shí)際，基于主導(dǎo)性、基礎(chǔ)性和可獲得性等原則，在已有文獻(xiàn)研究土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子的基礎(chǔ)上，按照反向分類(lèi)回歸樹(shù)法，將影響未利用地轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)的因素進(jìn)行細(xì)化，從自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3個(gè)方面的基本特征探析驅(qū)動(dòng)因素。

主成分分析通過(guò)累計(jì)貢獻(xiàn)率從原本多個(gè)自變量中提取具有主導(dǎo)作用的少量新指標(biāo)代替原來(lái)的多個(gè)自變量，即可以從多個(gè)驅(qū)動(dòng)因素中篩選出未利用地轉(zhuǎn)型的主要驅(qū)動(dòng)因素。本文主成分分析的因變量Y為未利用地規(guī)模，自變量X選取產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比、人均GDP、地均固定資產(chǎn)投資額、人口自然增長(zhǎng)率、人口密度、糧食作物播種面積比、人均糧食產(chǎn)量、自來(lái)水生產(chǎn)量、降水量、平均氣溫等13個(gè)指標(biāo)，具體如表1所示。

表1 未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素及其計(jì)算表

本文研究時(shí)段為1993～2015年，共23年，根據(jù)《巴音郭楞統(tǒng)計(jì)年鑒》(1994～2016年)和《新疆50年》(巴音郭楞蒙古自治州各縣市主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表)整理統(tǒng)計(jì)和計(jì)算本節(jié)選取的13個(gè)指標(biāo)值。因個(gè)別指標(biāo)特定幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為空值或統(tǒng)計(jì)口徑不同(如自來(lái)水生產(chǎn)量指標(biāo))導(dǎo)致數(shù)據(jù)完整度為94.09，因此，極少量社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺失值通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法測(cè)算補(bǔ)充，自然條件指標(biāo)缺失值采用該指標(biāo)的多年平均值替代。

3 結(jié)果與分析

3.1 計(jì)算結(jié)果

由于不同指標(biāo)值之間存在量綱差異，為避免其影響研究結(jié)果，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行Z-score標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，本文運(yùn)用IBM SPSS Statistics 21計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣，并進(jìn)行KMO檢驗(yàn)和巴特利球體檢驗(yàn)(KMO檢驗(yàn)用于檢查變量間的相關(guān)性和偏相關(guān)性，取值在0～1之前。Bartlett’s球狀檢驗(yàn)用于檢驗(yàn)相關(guān)陣中各變量間的相關(guān)性，是否為單位陣，即檢驗(yàn)各個(gè)變量是否各自獨(dú)立。KMO統(tǒng)計(jì)量越接近于1，變量間的相關(guān)性越強(qiáng)，偏相關(guān)性越弱，因子分析的效果越好。關(guān)于bartlett’s球形檢驗(yàn)的選項(xiàng)如果Sig.<0.05，則數(shù)據(jù)呈球形分布，KMO統(tǒng)計(jì)量在0.7以上時(shí)因子分析效果比較好)(表2)。

表2 未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素變量相關(guān)系數(shù)矩陣

注：行列式=1.668E-010。

由表2可知，本文13個(gè)自變量之間X1與X2、X7，X3與X4、X10，X4與X10之間的相關(guān)系數(shù)高于0.9。根據(jù)KMO和Bartlett的檢驗(yàn)結(jié)果顯示，KMO值為0.702，Sig.為0.000，表明未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子自變量有必要進(jìn)行主成分分析且滿(mǎn)足模型運(yùn)算數(shù)據(jù)要求。運(yùn)用IBM SPSS Statistics 21計(jì)算本文13個(gè)自變量特征值和貢獻(xiàn)率(表3)。

表3 自變量特征值和主成分貢獻(xiàn)率

注：提取方法為主成分分析法。

由表3可以看出，第一主成分的貢獻(xiàn)率為59.631，第一、二、三、四、五主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到92.691。根據(jù)Kaiser準(zhǔn)則，第一、二、三、四、五主成分已符合要求，可以充分反映研究區(qū)未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素的綜合狀況，因此，本文確定保留5個(gè)主成分。進(jìn)一步計(jì)算主成分載荷矩陣并生成載荷圖(圖2)。

表4 主成分載荷矩陣

注：提取方法為主成分分析法。

圖2 主成分載荷圖

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，第一主成分的貢獻(xiàn)率為59.631%，主要與X1(第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比)、X3(人均GDP)、X6(人口密度)、X7(糧食作物播種面積比)、X10(自來(lái)水生產(chǎn)量)有較強(qiáng)的相關(guān)性，反映的信息較為全面，主要包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)水平、人地關(guān)系、資源利用強(qiáng)度等對(duì)未利用地轉(zhuǎn)型的影響。第二主成分的貢獻(xiàn)率為70.821%，主要與X11(降水量)、X12(平均氣溫)、X13(無(wú)霜期)相關(guān)性較大，這主要反映了氣候資源對(duì)未利用地轉(zhuǎn)型的影響。第三主成分的貢獻(xiàn)率為81.445%，主要與X5(人口自然增長(zhǎng)率)、X8(單位面積糧食產(chǎn)量)相關(guān)性較大，該主成分主要反映了人口結(jié)構(gòu)和資源利用強(qiáng)度對(duì)未利用地轉(zhuǎn)型的影響。第四主成分的貢獻(xiàn)率為88.365%，主要與X11(降水量)、X13(無(wú)霜期)有較高的相關(guān)性，這主要反映了氣候資源對(duì)未利用地轉(zhuǎn)型的影響。第五主成分的貢獻(xiàn)率為92.691%，主要與X5(人口自然增長(zhǎng)率)、X11(降水量)相關(guān)性較強(qiáng)，這主要反映了人口結(jié)構(gòu)和氣候資源對(duì)未利用地轉(zhuǎn)型的影響。

主成分分?jǐn)?shù)=主成分分?jǐn)?shù)系數(shù)×無(wú)量綱化的指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣和標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)計(jì)算可得出本文5個(gè)主成分1993～2015年的分?jǐn)?shù)值。未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素影響作用的綜合得分函數(shù)由上述主成分貢獻(xiàn)率的加權(quán)平均值作為各主成分的權(quán)重，在此基礎(chǔ)上加權(quán)求和計(jì)算各自變量的系數(shù)，公式為：

Fkr=-0.087ZX1+0.077ZX2+0.044ZX3+0.036ZX4+0.037ZX5+0.056ZX6-0.08ZX7+0.025ZX8-0.063ZX9+0.043ZX10+0.053ZX11+0.128ZX12+0.134ZX13

3.2 結(jié)果分析

由上述公式可計(jì)算出1993～2015年庫(kù)爾勒市未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素的綜合分值(圖3)。由圖3可以看出，1993～2015年間影響未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素的綜合得分呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2004年以前綜合得分均小于零，1995年為分值最低點(diǎn)-1.197，2004～2015年綜合得分大于零，分值波動(dòng)較大，2015年達(dá)到最大值0.9465。說(shuō)明庫(kù)爾勒市未利用地轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因素影響作用有增強(qiáng)的趨勢(shì)。按不同主成分進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

圖3 驅(qū)動(dòng)力綜合得分趨勢(shì)圖

土地資源的承載力特性是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基本前提，不同經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)土地的利用方式和利用強(qiáng)度存在差異。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高使得人們開(kāi)始關(guān)注自身生活質(zhì)量，要求在利用各類(lèi)資源提高生活便捷度的同時(shí)不損害生活環(huán)境質(zhì)量。人均GDP反映當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的同時(shí)，人們不斷追求低投入高產(chǎn)出的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)由實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)向保障生態(tài)環(huán)境追求經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)水平?jīng)Q定土地資源利用過(guò)程中可投入的資金量，影響人們對(duì)土地資源的價(jià)值認(rèn)同。

資源利用強(qiáng)度反映人類(lèi)主觀(guān)能動(dòng)對(duì)資源的利用強(qiáng)度。如自來(lái)水生產(chǎn)量反映區(qū)域內(nèi)水資源量需求和水資源可供給量，體現(xiàn)人類(lèi)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用與重新分配。地均固定資產(chǎn)投資反映年內(nèi)對(duì)各類(lèi)建設(shè)用地的資金投入和對(duì)土地資源的利用與再利用，建設(shè)用地需求增加勢(shì)必導(dǎo)致其他土地利用類(lèi)型向其轉(zhuǎn)變。

不同產(chǎn)業(yè)類(lèi)型對(duì)資源的需求量存在差異，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化必然改變土地利用形態(tài)或土地利用強(qiáng)度。土地利用形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變即發(fā)生土地利用轉(zhuǎn)型，土地利用強(qiáng)度變化在積累一定時(shí)期后影響土地質(zhì)量，進(jìn)一步限制土地利用方式。第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比在第一主成分中的貢獻(xiàn)達(dá)到93.81%。

氣候條件主要對(duì)耕地影響較大，農(nóng)作物種植必須選擇適宜的土壤和氣候環(huán)境。在未利用地轉(zhuǎn)型過(guò)程中，未利用地的開(kāi)發(fā)利用必須充分考慮氣候條件，其他土地利用方式也要考慮當(dāng)?shù)亟邓⒋箫L(fēng)等氣候環(huán)境，在適度利用的前提下集約節(jié)約利用土地，避免發(fā)生土地資源非生態(tài)化轉(zhuǎn)型。降水、氣溫等氣候條件在第二主成分和第四主成分中占主導(dǎo)地位。

人口增加會(huì)擠占公共基礎(chǔ)設(shè)施，增加生活用地規(guī)模，導(dǎo)致其他土地類(lèi)型規(guī)模下降，人口密度在第一主成分中貢獻(xiàn)率為89.50%，資源承載壓力加大。人口增加要求農(nóng)作物產(chǎn)量增加，必須提高農(nóng)技水平或增加糧食作物播種面積，以實(shí)現(xiàn)人均糧食產(chǎn)量不下降。糧食作物播種面積比在第一主成分和第三主成分中的貢獻(xiàn)率都很高。

4 結(jié)論

本文通過(guò)主成分分析法針對(duì)庫(kù)爾勒市未利用地轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素變化角度分析土地自身的資源條件、發(fā)展優(yōu)勢(shì)、發(fā)展?jié)摿?、市?chǎng)需求等多維驅(qū)動(dòng)因素的影響，最終得出以下結(jié)論。

(1)未利用地轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因素在于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然各個(gè)方面，社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平?jīng)Q定了人類(lèi)對(duì)自然資源的可利用程度，社會(huì)發(fā)展程度和政策制度決定了人們對(duì)資源利用的態(tài)度和利用方式，自然資源條件和技術(shù)水平限制了資源的可利用規(guī)模。

(2)以庫(kù)爾勒市為例，未利用地轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因素可歸納為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資源利用強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、氣候資源、人口壓力5個(gè)方面，具體到各指標(biāo)因素起主導(dǎo)作用的人均GDP和糧食作物播種面積比，人均GDP反映當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高時(shí)，人們不斷追求低投入高產(chǎn)出的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)由實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)向保障生態(tài)環(huán)境追求經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)水平?jīng)Q定土地資源利用過(guò)程中可投入的資金量，影響人們對(duì)土地資源的價(jià)值認(rèn)同。人口增加要求農(nóng)作物產(chǎn)量增加，必須提高農(nóng)技水平或增加糧食作物播種面積，以實(shí)現(xiàn)人均糧食產(chǎn)量不下降，糧食作物播種面積比在第一主成分中的貢獻(xiàn)率達(dá)到95.2%。氣候條件主要對(duì)耕地影響較大，在規(guī)劃未利用地農(nóng)化利用時(shí)必須充分考慮氣候條件，非農(nóng)化利用要考慮當(dāng)?shù)亟邓⒋箫L(fēng)等氣候環(huán)境，在適度利用的前提下集約節(jié)約利用土地，避免發(fā)生土地資源非生態(tài)化轉(zhuǎn)型。