薛建春， 曹力博

(內(nèi)蒙古科技大學(xué), 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

土地利用轉(zhuǎn)型作為一種土地利用變化的表現(xiàn)形式，它是指與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展階段相適應(yīng)的區(qū)域土地利用形態(tài)在時(shí)序上的轉(zhuǎn)變過(guò)程[1-2]，學(xué)者們多從土地利用顯性轉(zhuǎn)型與隱形轉(zhuǎn)型兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估[3-4]、測(cè)度和影響機(jī)制分析[5-6]，也有學(xué)者將土地利用轉(zhuǎn)型作為土地資源管理內(nèi)容，分析其與生態(tài)環(huán)境、生態(tài)安全之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[7-8]，或者利用土地利用的多維效應(yīng)助推城鄉(xiāng)融合發(fā)展[9]。研究表明，土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)安全均受自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、制度等多方面作用，區(qū)域耕地變化與人口規(guī)模及人口結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)，建設(shè)用地變化與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、城鎮(zhèn)化建設(shè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在直接聯(lián)系，同時(shí)還受政府政策刺激的方向引領(lǐng)，而林地、草地變化與自然條件和退耕還林還草等相關(guān)生態(tài)制度直接關(guān)聯(lián)，受市場(chǎng)變化影響，為了追求經(jīng)濟(jì)效益，增加建設(shè)用地投入等引發(fā)的土地利用轉(zhuǎn)型與空間重構(gòu)，直接導(dǎo)致耕地、林草地面積降低，進(jìn)而威脅區(qū)域土地生態(tài)安全，因此，土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)也多從土地結(jié)構(gòu)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境方面開展[10-11]。2010年后國(guó)家明確生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略地位，并基于國(guó)家整體需求變化進(jìn)行了區(qū)域功能定位調(diào)整，將內(nèi)蒙古建設(shè)成為北方重要的生態(tài)安全屏障，作為與蒙古接壤的內(nèi)蒙古重要工業(yè)化能源型城市，包頭市堅(jiān)守綠色價(jià)值，深刻認(rèn)識(shí)內(nèi)蒙古的生態(tài)安全責(zé)任，堅(jiān)持綠色引領(lǐng)，依靠生產(chǎn)生活變化引發(fā)的土地利用轉(zhuǎn)型改變土地供給與需求變化，進(jìn)而引導(dǎo)區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型在空間上由沖突到協(xié)調(diào)的持續(xù)性重構(gòu)[12-13]。其與土地生態(tài)安全可以存在兩條影響路徑，其一是土地利用顯性轉(zhuǎn)型：政策引導(dǎo)下的社會(huì)—生態(tài)影響路徑，另一條是土地利用隱性轉(zhuǎn)型：政策引導(dǎo)下的經(jīng)濟(jì)—生態(tài)影響路徑。

政府依據(jù)包頭市自然地理?xiàng)l件，基于宏觀視角考慮區(qū)域功能定位以及城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程，借助生態(tài)環(huán)境政策、土地管理政策、空間治理政策等，開展土地生態(tài)工程、退耕還林還草工程、土地復(fù)墾建設(shè)、以及地區(qū)的環(huán)境治理等，將稀缺性的土地資源分類利用。這個(gè)途徑中政策通過(guò)約束不同類型土地供給，引導(dǎo)區(qū)域土地利用形態(tài)發(fā)生變化，區(qū)域功能定位是其核心要素。另一方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展引發(fā)土地需求，基于區(qū)域人口增長(zhǎng)與遷移以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的思想，借助空間開發(fā)政策、產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策以及對(duì)外開放政策等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化，提高規(guī)劃土地利用效率，增加市場(chǎng)參與，實(shí)現(xiàn)土地資源的市場(chǎng)價(jià)值。這種途徑中政策通過(guò)調(diào)整土地需求，根據(jù)土地產(chǎn)出能力調(diào)整土地利用形態(tài)，人口增長(zhǎng)與遷移是其核心要素。

兩種途徑都引發(fā)耕地與林草地之間、耕地、草地與建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)移，這種轉(zhuǎn)型不僅體現(xiàn)在數(shù)量、方向上，還有空間上的合理配置。兩種途徑之間的耦合或者拮抗關(guān)系直接影響作用力強(qiáng)的途徑與土地生態(tài)安全發(fā)生更有效的關(guān)聯(lián)。具體影響機(jī)制描述如圖1所示。

圖1 包頭市土地利用轉(zhuǎn)型與土地生態(tài)安全影響機(jī)制

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

包頭市位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈和沿黃經(jīng)濟(jì)帶的腹地，地處黃河流域中游，地理位置為東經(jīng)109°15′—110°26′，北緯40°15′—42°43′，海拔1 067.2 m，東臨呼和浩特，西接巴彥淖爾，北與蒙古國(guó)接壤，南瀕黃河與鄂爾多斯隔河相望。是國(guó)家老工業(yè)基地和重工業(yè)城市，也是國(guó)家呼包銀榆經(jīng)濟(jì)帶和內(nèi)蒙古呼包鄂經(jīng)濟(jì)圈的重要組成部分。全市土地總面積27 768 km2，轄9個(gè)旗縣區(qū)和一個(gè)國(guó)家稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，是內(nèi)蒙古占地面積最大的城市。2019年，國(guó)家提出黃河流域高質(zhì)量和生態(tài)保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，土地利用和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)是衡量可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容[12]，本文首先評(píng)價(jià)包頭市土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型指數(shù)，分析土地生態(tài)安全各指標(biāo)在時(shí)間序列上的變化情況，然后分析土地利用轉(zhuǎn)型與土地生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)性，并對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的影響因素進(jìn)行分析，深入了解土地利用轉(zhuǎn)型規(guī)律，為包頭市土地資源的優(yōu)化配置提供依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《包頭市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2020)以及WIND數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)數(shù)據(jù)。土地利用轉(zhuǎn)型柵格數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境與科學(xué)數(shù)據(jù)(www.resdc.cn)，該數(shù)據(jù)是基于Landsat TM/ETM+/OLI的遙感影像，分辨率30 m，根據(jù)《全國(guó)生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)土地利用/覆蓋分類體系》，土地利用被分為6個(gè)一級(jí)地類。

1.3 研究方法

(1) 地學(xué)信息圖譜分析。土地利用圖譜可以利用圖譜單元記錄土地利用變化時(shí)空復(fù)合信息，借鑒相關(guān)研究[14-15]，利用ArcGIS建立土地利用轉(zhuǎn)型圖譜，將研究初期和研究末期的土地利用圖譜進(jìn)行編碼，利用地圖代數(shù)疊加運(yùn)算標(biāo)注兩個(gè)時(shí)期的土地利用圖譜單元，得到某一地類的新增面積和萎縮面積，形成漲落勢(shì)圖譜。

(2) 耦合協(xié)調(diào)模型。本文將包頭市土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型兩個(gè)系統(tǒng)通過(guò)各自的元素相互作用彼此影響的現(xiàn)象定義為兩者之間的耦合。耦合度是要素雙方相互影響作用的強(qiáng)弱，是促進(jìn)系統(tǒng)走向有序機(jī)理協(xié)同作用的一種度量、不分利弊[16]，耦合度越大，整體系統(tǒng)發(fā)展越有序，系統(tǒng)之間的關(guān)系也越趨于穩(wěn)定，相反，耦合度越小，整體系統(tǒng)發(fā)展越混亂，系統(tǒng)之間的關(guān)系也缺乏穩(wěn)定性。耦合度和協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型為：

T=αU1+βU2

(3)

式中：C表示土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型的耦合度；D是兩者之間的協(xié)調(diào)度；U1和U2分別表示土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型的綜合指數(shù)；α，β分別表示兩者在模型中的權(quán)重，耦合度C的取值在[0,1]之間，若C=1表示兩個(gè)子系統(tǒng)之間關(guān)系穩(wěn)定，整體系統(tǒng)會(huì)向有序狀態(tài)發(fā)展。耦合度和協(xié)調(diào)度的區(qū)間劃分參考張明斗等[17]研究，協(xié)調(diào)度的區(qū)間劃分見表1。

表1 土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型協(xié)調(diào)發(fā)展分級(jí)體系和判別標(biāo)準(zhǔn)

1.4 變量選取

參考生態(tài)環(huán)境部2019年9月11日印發(fā)的《國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)示范市縣建設(shè)指標(biāo)》，以及原環(huán)保部印發(fā)的《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)》，綜合考慮與土地生態(tài)密切相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境因素[18-19]，根據(jù)科學(xué)性、動(dòng)態(tài)性、實(shí)用性和可操作性原則，選擇綜合性、全面性的主導(dǎo)性指標(biāo)進(jìn)行量化[20]，包頭市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)最終確定23個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中負(fù)向指標(biāo)5個(gè)，利用居民消費(fèi)指數(shù)對(duì)價(jià)值類指標(biāo)平減到2001年為基期的數(shù)值，指標(biāo)體系見表2；土地利用顯性轉(zhuǎn)型從土地的自然屬性進(jìn)行衡量，根據(jù)土地功能定位原則選用土地結(jié)構(gòu)、耕地保障和交通密度3個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)；土地利用隱性轉(zhuǎn)型從土地的附屬性進(jìn)行衡量，根據(jù)人口增長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)原則選用資本、人口和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)3類指標(biāo)評(píng)價(jià)[21]；并采用熵值法[22]確定所有指標(biāo)權(quán)重，指標(biāo)體系見表2。

表2 2001-2020年包頭市土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

分析各指標(biāo)權(quán)重，環(huán)境因素的水土協(xié)調(diào)度與社會(huì)因素的綠化水平是影響土地生態(tài)安全相對(duì)重要的因素，其權(quán)重均大于0.061；其次環(huán)境因素中的城鎮(zhèn)污水處理率、受保護(hù)土地占比、工業(yè)固體廢物處置利用率，經(jīng)濟(jì)因素中的人均GDP、經(jīng)濟(jì)密度、地均財(cái)政收入、農(nóng)牧民人均可支配收入、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、第三產(chǎn)業(yè)占GDP，以及社會(huì)因素中的對(duì)外開放程度指標(biāo)權(quán)重也都大于0.050，屬于影響土地生態(tài)安全的較重要指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 包頭市土地利用轉(zhuǎn)型分析

2.1.1 土地利用轉(zhuǎn)型數(shù)量分析 采用中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心的包頭市2001,2010,2020年空間分辨率30 m×30 m的土地利用遙感影像數(shù)據(jù)，首先通過(guò)隨機(jī)抽樣人工驗(yàn)證數(shù)據(jù)的屬性值與真實(shí)值之間的符合程度[23]，然后構(gòu)建2001—2010，2010—2020年兩個(gè)時(shí)期的包頭市土地利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)，在土地利用分類上，參照《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T21010-2007)》，將研究區(qū)土地利用類型分為：耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類。為了方便后期的土地利用圖譜分析，分別對(duì)以上地類設(shè)置編碼為1，2，3，4，5，6。

表3設(shè)置了2001—2010，2010—2020，2001—2020年的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。包頭市不同時(shí)期的主要用地轉(zhuǎn)移規(guī)模和轉(zhuǎn)移方向存在差異。2001—2010年轉(zhuǎn)出地類以耕地、草地為主，且耕地轉(zhuǎn)向草地是包頭市2001—2010年最主要的用地轉(zhuǎn)移類型，轉(zhuǎn)移規(guī)模達(dá)303.55 km2，其次是耕地向建設(shè)用地、草地向耕地轉(zhuǎn)移，面積分別為125.14，124.966 km2。轉(zhuǎn)移規(guī)模最小的是建設(shè)用地轉(zhuǎn)向未利用土地，規(guī)模僅0.109 km2，根據(jù)轉(zhuǎn)出規(guī)模大小排序，分別是耕地、草地、水域、林地、建設(shè)用地和未利用土地，說(shuō)明這個(gè)階段的未利用土地并沒(méi)有得到重視，土地利用轉(zhuǎn)移還是關(guān)注質(zhì)量較好的耕地開展。

表3 2001-2020年包頭市不同時(shí)期土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

2010—2020年轉(zhuǎn)出土地類型以草地和耕地為主，此時(shí)依舊是耕地轉(zhuǎn)為草地的規(guī)模最大，且轉(zhuǎn)移規(guī)模也較前10 a擴(kuò)大了2倍多，10 a間共轉(zhuǎn)移出去621.66 km2，其次是耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，規(guī)模為242.486 km2，與前一階段的125.14 km2相比，也增長(zhǎng)了近2倍。而草地作為轉(zhuǎn)出規(guī)模最大的地類，主要轉(zhuǎn)向耕地與林地，分別為488.67 km2，176.57 km2。與前一階段相比較，草地轉(zhuǎn)為耕地面積增長(zhǎng)了3倍，說(shuō)明這個(gè)階段的土地利用轉(zhuǎn)移依舊是在消耗質(zhì)量較好的地塊，但是，這個(gè)階段未利用土地開始受到重視，未利用土地轉(zhuǎn)為其他類型土地總面積204.836 km2，相比前一個(gè)階段，未利用土地的開發(fā)效率得到了有效改善。根據(jù)轉(zhuǎn)出規(guī)模大小排序，分別是草地、耕地、林地、未利用土地、建設(shè)用地、水域。

縱觀包頭市2001—2020年的土地利用轉(zhuǎn)移情況，土地利用轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在耕地、林地與草地之間，轉(zhuǎn)出規(guī)模最大地類是耕地1 210.39 km2，轉(zhuǎn)入規(guī)模最大地類是草地1 182.403 km2，轉(zhuǎn)出規(guī)模最小的地類是建設(shè)用地99.97 km2，轉(zhuǎn)入規(guī)模最小地類是水域49.95 km2。耕地轉(zhuǎn)為其他地類總面積1 210.39 km2，其他地類轉(zhuǎn)為耕地總面積706.55 km2，草地轉(zhuǎn)為其他地類總面積1 097.972 km2，其他地類轉(zhuǎn)為草地總面積1 182.403 km2。未利用土地總體開發(fā)強(qiáng)度不大，20 a總計(jì)開發(fā)利用163.08 km2，僅占未利用土地面積的17%。

2.1.2 土地利用轉(zhuǎn)型圖譜分析 運(yùn)用地圖代數(shù)疊加運(yùn)算對(duì)兩個(gè)時(shí)期的土地利用類型圖譜分析，設(shè)N為新生成的圖譜編碼，N=A×10+B。A，B分別代表研究初期和末期的土地利用圖譜編碼[15]。2001—2010年耕地轉(zhuǎn)出到其他地類的圖譜單元“耕地→其他地類”占轉(zhuǎn)出不同地類圖譜單元總面積的44.98%，這些土地主要分布在昆區(qū)、青山區(qū)、九原區(qū)、以及固陽(yáng)縣和達(dá)茂旗；其次是草地轉(zhuǎn)出到其他地類的圖譜單元“草地→其他地類”占轉(zhuǎn)出不同地類圖譜單元總面積的37.24%，這些土地主要分布在青山區(qū)、土右旗、固陽(yáng)縣和達(dá)茂旗；對(duì)比2010—2020年，耕地轉(zhuǎn)為其他地類的圖譜單元主要分布在九原區(qū)、土右旗、固陽(yáng)縣和達(dá)茂旗，主要市轄區(qū)——昆區(qū)、青山區(qū)和東河區(qū)相對(duì)較少，且耕地轉(zhuǎn)出面積占當(dāng)期不同地類轉(zhuǎn)移總面積的35.27%，而草地轉(zhuǎn)為其他地類的圖譜單元主要分布在九原區(qū)、固陽(yáng)縣和達(dá)茂旗，且草地轉(zhuǎn)出面積占不同地類轉(zhuǎn)移面積的35.34%。

2.1.3 土地利用轉(zhuǎn)型漲落勢(shì)圖譜分析 利用漲勢(shì)圖譜分析方法分析包頭市2001—2010，2010—2020，2001—2020年3個(gè)時(shí)序單元的土地利用類型增長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型差異(表4)。

表4 2001-2020年包頭市土地利用漲勢(shì)結(jié)構(gòu) km2

2001—2010年包頭市土地利用類型未改變區(qū)域面積約26 651.70 km2，變化區(qū)域面積約1 066.73 km2，分別占包頭市行政區(qū)劃面積的96.15%和3.85%。10 a間包頭市新增草地面積最多，為389.346 km2，其次是耕地面積，為205.374 km2，且新增的耕地、草地主要分布在固陽(yáng)縣和達(dá)茂旗境內(nèi)，特別是達(dá)茂旗的東南地區(qū)，新增草地面積最多，而與蒙古國(guó)接壤的達(dá)茂旗西北地區(qū)，新增草地面積較少。新增林地主要分布在固陽(yáng)縣靠近石拐區(qū)的邊界上，以及土默特右旗和青山區(qū)境內(nèi)，而新增的建設(shè)用地則集中于昆區(qū)、九原區(qū)、青山區(qū)和白云鄂博區(qū)，相比較而言，作為市轄的東河區(qū)(包頭市老城區(qū))建設(shè)用地增加并不多；新增未利用地則集中于達(dá)茂旗的北部，占地面積67.886 km2，主要是由境內(nèi)草地轉(zhuǎn)入。

2010—2020年包頭市土地利用地類未改變區(qū)域面積25 032.50 km2，變化地類面積2 685.90 km2，分別占包頭市行政區(qū)域面積的90.31%和9.69%。這個(gè)階段的新增草地和新增耕地依舊面積最大，分別為1 041.426 km2，717.777 km2，占變化區(qū)域面積的38.77%和26.73%，地塊主要分布在九原區(qū)、東河區(qū)、土右旗、固陽(yáng)縣和達(dá)茂旗的南部，值得一提的是前一階段達(dá)茂旗境內(nèi)的未利用土地在這一時(shí)期轉(zhuǎn)變?yōu)樾略霾莸兀@也是境內(nèi)退牧還草的有效成果。這個(gè)階段的新增建設(shè)用地也不再集中在市轄區(qū)，而是零星分布在包頭市各區(qū)和旗縣境內(nèi)，集中連片新增建設(shè)用地主要出現(xiàn)在土右旗的東北部。新增未利用土地依舊在達(dá)茂旗境內(nèi)，約占變化地類土地面積的6.55%。

同理，觀察2001—2010，2010—2020年土地利用減勢(shì)圖譜(表5)，發(fā)現(xiàn)2001—2010年減少的耕地面積主要分布在昆區(qū)、青山區(qū)、九原區(qū)、固陽(yáng)縣北部和達(dá)茂旗的東南部，對(duì)比同期的漲勢(shì)圖譜，證實(shí)這個(gè)時(shí)期主要是將城中村居民的耕作土地轉(zhuǎn)為了建設(shè)用地，而達(dá)茂旗境內(nèi)的耕地則轉(zhuǎn)為了草地，這與包頭市區(qū)的城鎮(zhèn)化建設(shè)密切相關(guān)。此外白云鄂博礦區(qū)境內(nèi)的草地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，達(dá)茂旗石寶鐵礦附近的草地轉(zhuǎn)為了未利用土地。2010—2020年減少的耕地碎片化的分布在九原區(qū)、土右旗、固陽(yáng)北部和達(dá)茂旗的南部。且從圖譜上可見，減少的耕地以轉(zhuǎn)入草地為主，減少的林地則主要分布在土右旗北部靠近石拐區(qū)附近，以及固陽(yáng)縣的南部清晰可見斑塊，改變類型也是以草地為主。從減勢(shì)圖譜中還可以清晰發(fā)現(xiàn)，昆都侖區(qū)南部的一小塊水域轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼗蛘卟莸兀_(dá)茂旗北部與蒙古接壤附近有很多的未利用土地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸?，這也恰是包頭市響應(yīng)國(guó)家生態(tài)屏障建設(shè)，努力提高境內(nèi)林草覆蓋率的成果。

表5 2001-2020年包頭市土地利用落勢(shì)結(jié)構(gòu) km2

2.2 包頭市土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)安全影響分析

對(duì)表2中所有指標(biāo)進(jìn)行離差標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后采用綜合評(píng)價(jià)法分別計(jì)算包頭市各年的土地生態(tài)安全指數(shù)、土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)和土地利用隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)，基本公式可以描述為：

式中：Ui表示待計(jì)算第i年的指標(biāo)指數(shù)值；xij表示第j個(gè)指標(biāo)第i年的標(biāo)準(zhǔn)化值；wj表示第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，土地利用轉(zhuǎn)型綜合指數(shù)是將土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)與隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)分別賦權(quán)重0.5計(jì)算所得。圖2顯示各類指數(shù)的時(shí)序變化情況。

圖2 2001-2020年包頭市土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)序變化特征

由圖2可知，包頭市土地生態(tài)安全指數(shù)2001—2008年呈現(xiàn)快速上升階段，2008—2012年改為緩慢上升，2013—2016年再次呈現(xiàn)較高的增長(zhǎng)速度，2016年之后則出現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)。20 a土地生態(tài)安全指數(shù)增長(zhǎng)了0.536 1，并從高速發(fā)展進(jìn)入低速波動(dòng)發(fā)展階段，說(shuō)明在研究后期開展土地生態(tài)安全活動(dòng)要較之前更困難。土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)總體趨勢(shì)下降，但在2009年出現(xiàn)了一次快速的增長(zhǎng)，這與包頭市的土地生態(tài)保護(hù)政策〔《包頭市綠色礦山建設(shè)實(shí)施方案》《包頭市自然保護(hù)區(qū)內(nèi)礦業(yè)權(quán)退出辦法》和規(guī)范土地出讓程序和行為《市四區(qū)經(jīng)營(yíng)性用地國(guó)有建設(shè)用地使用權(quán)招拍掛出讓程序》《包頭市國(guó)有建設(shè)用地使用權(quán)出讓流程》《關(guān)于促進(jìn)包頭市現(xiàn)代服務(wù)業(yè)加快發(fā)展實(shí)施差別化地價(jià)政策的意見(試行)》〕等政策息息相關(guān)。土地利用隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)在2004—2013年快速上升，2013年后則持續(xù)下降。這與包頭市的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r相吻合。

2.2.1 耦合協(xié)調(diào)分析 根據(jù)公式(1)分別得到4個(gè)耦合度C1，C2，C3，C4。C1表示土地顯性轉(zhuǎn)型與土地利用隱性轉(zhuǎn)型之間的耦合度，C2表示土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)之間的耦合度，C3表示土地生態(tài)安全與土地利用隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)之間的耦合度，C4表示土地生態(tài)安全與土地利用綜合轉(zhuǎn)型指數(shù)之間的耦合度。具體結(jié)果見圖3。

圖3 2001-2020年包頭市土地利用生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型耦合度時(shí)序特征

總體而言，包頭市土地生態(tài)安全與利用轉(zhuǎn)型之間的耦合度20 a僅有4 a處于磨合階段，其他年份耦合度都大于0.8，屬于高水平耦合階段，即土地利用轉(zhuǎn)型并沒(méi)有破壞土地生態(tài)安全，而且隨時(shí)間推進(jìn)，耦合度還在持續(xù)增長(zhǎng)，說(shuō)明兩者之間的發(fā)展正在形成一種互相促進(jìn)的協(xié)同關(guān)系。2006—2017年土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型的耦合度大于土地生態(tài)安全與土地利用隱性轉(zhuǎn)型之間的耦合度，其他時(shí)間則相反。而且，土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型之間的耦合度，僅2001年處于磨合階段，其他時(shí)間雖經(jīng)歷了先上升后下降再上升的發(fā)展，但是也都處于高水平耦合階段，土地生態(tài)安全與土地利用隱性轉(zhuǎn)型之間的耦合度在2009—2016年處于磨合階段，其他時(shí)間都處于高水平耦合階段。而土地利用顯性轉(zhuǎn)型與隱性轉(zhuǎn)型之間則始終處于高水平耦合階段。說(shuō)明包頭市土地利用轉(zhuǎn)型內(nèi)部耦合性較好，與土地生態(tài)安全之間的耦合度降低主要是由于土地利用隱性轉(zhuǎn)型造成。

根據(jù)公式(3)，設(shè)定土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型或隱性轉(zhuǎn)型之間的權(quán)重相同，即α=β=0.5，協(xié)調(diào)度時(shí)序變化結(jié)果見圖4?？梢园l(fā)現(xiàn)，20 a土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型綜合指數(shù)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)—瀕臨失調(diào)—勉強(qiáng)協(xié)調(diào)—初級(jí)協(xié)調(diào)—中級(jí)協(xié)調(diào)—初級(jí)協(xié)調(diào)—良好協(xié)調(diào)—中級(jí)協(xié)調(diào)—初級(jí)協(xié)調(diào)。2006年后，土地生態(tài)安全與土地利用隱性轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)度持續(xù)大于土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)度，且二者的差距有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。2016年前土地生態(tài)安全與土地利用隱性轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，但土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)度自2014年已經(jīng)出現(xiàn)下降趨勢(shì)。2018年前土地利用顯性轉(zhuǎn)型與隱性轉(zhuǎn)型之間始終處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)及以上的協(xié)調(diào)發(fā)展階段，2018年進(jìn)入瀕臨協(xié)調(diào)階段。說(shuō)明“十三五”后期包頭市土地利用轉(zhuǎn)型與土地生態(tài)安全之間的不協(xié)調(diào)更多來(lái)自土地利用轉(zhuǎn)型的內(nèi)部不協(xié)調(diào)。

注：D1是土地生態(tài)安全與土地利用綜合轉(zhuǎn)型指數(shù)之間的協(xié)調(diào)度； D2，D3分別是土地生態(tài)安全與土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)、土地利用隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)之間的協(xié)調(diào)度； D4是土地利用顯性轉(zhuǎn)型與隱性轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)度。

繼續(xù)分析各年所處的協(xié)調(diào)階段，土地利用顯性轉(zhuǎn)型與隱性轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)先下降后上升再下降的態(tài)勢(shì)，且隨著時(shí)間推進(jìn)隱性轉(zhuǎn)型滯后過(guò)渡到顯性轉(zhuǎn)型滯后。從土地生態(tài)安全與顯性利用轉(zhuǎn)型角度分析，20 a中僅有5 a是土地生態(tài)安全滯后，其余15 a都是土地利用顯性轉(zhuǎn)型滯后，從土地生態(tài)安全與隱性利用轉(zhuǎn)型角度分析，20 a中有12 a是土地生態(tài)安全滯后，7 a土地利用隱性轉(zhuǎn)型滯后，2003年土地生態(tài)安全與土地利用隱性轉(zhuǎn)型同步發(fā)展，且協(xié)調(diào)度處于瀕臨協(xié)調(diào)階段。可見，土地利用顯性轉(zhuǎn)型滯后是導(dǎo)致土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型不協(xié)調(diào)的主要原因。從土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型綜合指數(shù)角度分析，僅2012—2016年處于兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)(中級(jí)協(xié)調(diào))，其余時(shí)間都處于協(xié)調(diào)發(fā)展的過(guò)渡區(qū)，且11 a土地利用轉(zhuǎn)型滯后，9 a土地生態(tài)安全滯后，驗(yàn)證了前述結(jié)論。造成這種土地利用顯性轉(zhuǎn)型滯后的主要原因是，作為工業(yè)化的資源型城市，包頭的工業(yè)產(chǎn)值比重一直相對(duì)較高。第三產(chǎn)的發(fā)展也總是圍繞著工業(yè)生產(chǎn)展開，沒(méi)有大力拓展和扶持更多商服業(yè)和其他三產(chǎn)業(yè)，在當(dāng)前嚴(yán)格的耕地保護(hù)和生態(tài)保護(hù)國(guó)策下，土地顯性發(fā)展略顯滯后。

包頭市的土地生態(tài)安全與土地利用轉(zhuǎn)型之間在研究時(shí)間內(nèi)基本處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的過(guò)渡區(qū)，2017年后由于土地利用顯性轉(zhuǎn)型與隱性轉(zhuǎn)型的雙重影響導(dǎo)致城市從中級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展階段又回落到初級(jí)協(xié)調(diào)階段，今后，包頭市不僅要重視土地利用轉(zhuǎn)型的數(shù)量，以及城市的工業(yè)用地效率，更要重視積極營(yíng)造良好的營(yíng)商環(huán)境和創(chuàng)業(yè)環(huán)境，大力豐富第三產(chǎn)業(yè)，提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高級(jí)化發(fā)展，確保已經(jīng)轉(zhuǎn)型存量土地的高效利用，提高新增轉(zhuǎn)型土地利用效率，保證存量土地優(yōu)化、流量土地增效。

2.2.2 因果關(guān)系分析 采用計(jì)量分析方法分析土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)與隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)與土地生態(tài)安全之間的影響關(guān)系，可以得到如下公式：

y=0.487 7-0.591 0x1+0.424 5x2

(5)

式中：y代表包頭市土地生態(tài)安全；x1與x2分別代表土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)和隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)。結(jié)果顯示土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)和隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)均在1%水平顯著影響土地生態(tài)安全，但是影響方向相反，顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)逆向影響，隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)正向影響(表6)。根據(jù)公式理解，顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)每增加一個(gè)單位，土地生態(tài)安全降低0.591 0個(gè)單位，而隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)每增加一個(gè)單位，土地生態(tài)安全增加0.424 5個(gè)單位。因此，包頭市要想進(jìn)一步提高土地生態(tài)安全，關(guān)鍵是進(jìn)行存量土地優(yōu)化，提高各類存量土地利用效率，促進(jìn)自然資源的高質(zhì)量利用。

表6 2001-2020年包頭市土地利用轉(zhuǎn)型影響土地生態(tài)安全分析

3 結(jié) 論

本文以能源城市包頭作為研究對(duì)象，采用ArcGIS的信息圖譜法分析包頭市20 a土地利用轉(zhuǎn)移情況，采用綜合評(píng)價(jià)法分別測(cè)算土地生態(tài)安全、土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)與隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)，利用耦合協(xié)調(diào)分析模型分別探討兩者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，最后利用計(jì)量統(tǒng)計(jì)法分析土地利用轉(zhuǎn)型與土地生態(tài)安全的因果關(guān)系。

(1) 根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和圖譜分析，2001—2010年土地利用轉(zhuǎn)出以耕地、草地為主，轉(zhuǎn)入以耕地、林地、草地為主，2010—2020年土地利用轉(zhuǎn)出依舊以耕地、草地為主，轉(zhuǎn)入以耕地、草地、建設(shè)用地為主，研究期內(nèi)主要轉(zhuǎn)出地類始終是耕地與草地，20 a總共轉(zhuǎn)出耕地面積1 210.39 km2，草地面積1 097.97 km2，同時(shí)轉(zhuǎn)入耕地面積706.55 km2，草地面積1 182.4 km2，建設(shè)用地面積589.882 km2，因此，20 a里建設(shè)用地面積凈新增489.91 km2，耕地面積凈新減503.84 km2，草地面積凈新增84.43 km2，未利用土地凈新增26.775 km2。說(shuō)明包頭市在過(guò)去的20 a建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要以消耗耕地為主。

(2) 2001—2020年期間，包頭市土地生態(tài)安全經(jīng)歷了快速增長(zhǎng)、緩慢增長(zhǎng)和緩慢下降3個(gè)發(fā)展階段，整體發(fā)展?fàn)顩r趨好；土地利用顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)則呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)2013年前逐年遞增，2013年后緩慢下降。而且2005年后土地利用隱性轉(zhuǎn)型指數(shù)持續(xù)高于顯性轉(zhuǎn)型指數(shù)。

(3) 研究期間內(nèi)土地顯性轉(zhuǎn)型與隱性轉(zhuǎn)型始終處于高水平耦合階段以及協(xié)調(diào)發(fā)展的過(guò)渡區(qū)，自2006年開始土地生態(tài)安全與土地顯性轉(zhuǎn)型之間的耦合度高于土地生態(tài)安全與土地隱性轉(zhuǎn)型之間的耦合度。土地生態(tài)安全與土地利用綜合轉(zhuǎn)型之間的協(xié)調(diào)性則由勉強(qiáng)協(xié)調(diào)逐步升級(jí)到中級(jí)協(xié)調(diào)后又回落到初級(jí)協(xié)調(diào)階段，期間土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)安全波動(dòng)性滯后。

(4) 根據(jù)因果關(guān)系分析，土地利用顯性轉(zhuǎn)型負(fù)向影響土地生態(tài)安全，土地利用隱性轉(zhuǎn)型正向影響土地生態(tài)安全，且土地利用顯性轉(zhuǎn)型的影響效果更強(qiáng)烈。

4 討論與建議

作為內(nèi)蒙古的老工業(yè)城市，包頭市近幾年面臨人口流失、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化的局勢(shì)，這也是近期土地利用顯性轉(zhuǎn)型滯后的主要原因。伴隨“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”戰(zhàn)略和黃河“幾字彎”都市圈新發(fā)展規(guī)劃的實(shí)施，包頭市應(yīng)當(dāng)緊抓機(jī)遇、制定各種利好規(guī)劃與政策，配合重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)規(guī)劃、草原生態(tài)治理、防護(hù)林建設(shè)、礦區(qū)生態(tài)功能修復(fù)等政策更有效推進(jìn)城市生態(tài)安全建設(shè)。本研究針對(duì)前述結(jié)論，針對(duì)包頭市土地利用轉(zhuǎn)移和土地生態(tài)保護(hù)提出以下建議。

(1) 以“三生”空間協(xié)同為原則，落實(shí)“三規(guī)合一”。借助共同的空間規(guī)劃平臺(tái)，將城市總體規(guī)劃、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、土地利用規(guī)劃三者協(xié)同，嚴(yán)格耕地保護(hù)政策與優(yōu)化基本農(nóng)田政策在規(guī)劃中進(jìn)一步落實(shí)。城市建設(shè)用地布局根據(jù)人口增長(zhǎng)與遷移的實(shí)際情況以及區(qū)域功能定位確定規(guī)劃期內(nèi)建設(shè)用地開發(fā)、生態(tài)用地保護(hù)的數(shù)量與質(zhì)量，規(guī)劃既要顧忌生產(chǎn)也要考慮生活，切實(shí)保證基本農(nóng)田的耕種數(shù)量與質(zhì)量，合理測(cè)度土地開發(fā)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)影響，避免建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張以及對(duì)耕地、林地、草地的擠占。此外，還可以考慮呼包鄂城市群空間協(xié)同規(guī)劃中包頭的地位和作用，發(fā)揮規(guī)劃在區(qū)域空間資源一體化中的引領(lǐng)與保障作用。

(2) 城市治理體系中植入綠色環(huán)保的生態(tài)理念和生態(tài)優(yōu)先的營(yíng)商與創(chuàng)業(yè)環(huán)境?！鞍^”蒙古語(yǔ)是有鹿的地方，其生態(tài)多樣性的思想不言而喻，自國(guó)家第一屆文明城市評(píng)比開始，包頭市連續(xù)蟬聯(lián)，文明理念深入人心，生態(tài)保護(hù)持之以恒。因此，深入貫徹環(huán)境保護(hù)、生態(tài)安全理念進(jìn)入市民心中有利于土地利用合理轉(zhuǎn)移和生態(tài)安全健康發(fā)展，其次有利于加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)的廢棄物處理水平與污水處理能力，指導(dǎo)企業(yè)綠色生產(chǎn)。在良好的生態(tài)環(huán)境下，依靠合理土地轉(zhuǎn)移促進(jìn)就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和招商引資，建設(shè)城市創(chuàng)新活力將極大的推動(dòng)包頭市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)，進(jìn)一步獲得改善土地生態(tài)安全的條件和資本。例如，增加研究與試驗(yàn)發(fā)展(R&D)經(jīng)費(fèi)支出比例，依靠科技減少環(huán)境污染，增加每萬(wàn)人擁有的生態(tài)游憩場(chǎng)所，適度增加脆弱生態(tài)保護(hù)面積，提升城市的水土協(xié)調(diào)度等，建設(shè)宜居城市。

(3) 以規(guī)劃土地供給側(cè)改革倒逼城市發(fā)展方式轉(zhuǎn)型、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化。包頭自建市開始，定位就是工業(yè)型資源城市，包鋼、鋁廠、一機(jī)、二機(jī)、一電廠、二電廠、稀土廠以及分布于各旗縣的大小煤礦、洗選煤廠等都見證了包頭工業(yè)化的發(fā)展，但隨之而來(lái)的是生態(tài)環(huán)境的污染，因此，改變過(guò)去土地利用轉(zhuǎn)出類型主要以耕地、草地為主的方式，努力開發(fā)裸地、未利用土地為土地利用轉(zhuǎn)出類型，強(qiáng)化土地利用隱性轉(zhuǎn)型對(duì)土地生態(tài)安全的促進(jìn)作用，減弱土地利用顯性轉(zhuǎn)型對(duì)土地生態(tài)安全的羈絆，特別加強(qiáng)包頭市北部地區(qū)(達(dá)茂旗和固陽(yáng)縣)草地的生態(tài)治理，以及黃河沿岸的水土保持功能。

(4) 突出“以人為中心”土地利用轉(zhuǎn)移和生態(tài)保護(hù)價(jià)值取向。改變過(guò)去土地利用轉(zhuǎn)出類型的限制思想，新增建設(shè)用地考慮生態(tài)旅游、生態(tài)文化建設(shè)，包頭全市2.71×106常住人口，但是周末或者小長(zhǎng)假能讓居民感受生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的愜意地方少之又少，經(jīng)?？吹降氖屈S河水源地、昆都侖水庫(kù)、梅力更景區(qū)人多車滿，導(dǎo)致很多居民出去后沒(méi)有體會(huì)到周末的愜意而是人山人海的煩躁，因此，包頭市民開始涌入附近的呼和浩特、鄂爾多斯(例如野生動(dòng)物園、響沙灣、溫泉酒店等)，這不僅不利于包頭市的城市建設(shè)，也降低包頭市的國(guó)民收入。因此，“以人為中心”的土地利用轉(zhuǎn)移不僅有利于生態(tài)保護(hù)，而且可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，挽留和吸引更多人才進(jìn)入包頭市，提升人口密度，形成自然生態(tài)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)、社會(huì)生態(tài)、人文生態(tài)共同發(fā)展的空間治理思維。

(5) 注重愿景目標(biāo)思維向底線型過(guò)程控制轉(zhuǎn)化，開展存量建設(shè)用地的低效減量化。針對(duì)包頭市目前的低效工業(yè)用地和零星閑置宅基地開展存量增效或者減量建設(shè)，根據(jù)《包頭市城鎮(zhèn)低效用地盤活再利用工作實(shí)施方案》合理確定城鎮(zhèn)建設(shè)用地利用效率評(píng)估指標(biāo)體系，開展全市存量建設(shè)用地效率定量評(píng)估，將低效用地重新進(jìn)行增效利用或者通過(guò)土地整治、復(fù)墾規(guī)劃等手段，減少存量用地低效利用，減少生態(tài)安全隱患，增加城市優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)。