市縣土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力測(cè)度指標(biāo)體系及核算模型解析

方創(chuàng)琳,賈克敬, 李廣東, 王 巖

1 新疆大學(xué)經(jīng)濟(jì)研究所, 烏魯木齊 830046 2 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101 3 中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院,北京 100672

市縣土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力測(cè)度指標(biāo)體系及核算模型解析

方創(chuàng)琳1,2,*,賈克敬3, 李廣東2, 王 巖2

1 新疆大學(xué)經(jīng)濟(jì)研究所, 烏魯木齊 830046 2 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101 3 中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院,北京 100672

土地同時(shí)具有生態(tài)功能、生產(chǎn)功能和生活功能,相應(yīng)地具有生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力,土地生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力和生活承載力是一個(gè)相互支持、相互依存的有機(jī)整體。土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力是指土地資源與生態(tài)環(huán)境的供容能力、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)能力和滿足一定生活水平人口數(shù)量的社會(huì)發(fā)展能力的有機(jī)綜合體,由處于支持層的生態(tài)承載力和處于表現(xiàn)層的生產(chǎn)承載力和生活承載力三部分組成,簡(jiǎn)稱土地“三生”承載力。以黨的“十八大”報(bào)告提出的“優(yōu)化國(guó)土空間開發(fā)格局,促進(jìn)生產(chǎn)空間集約高效,生活空間宜居適度,生態(tài)空間山清水秀”為目標(biāo),分析了土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的基本構(gòu)成及作用機(jī)制,在此基礎(chǔ)上,以縣級(jí)尺度作為測(cè)度對(duì)象,通過多方案比選,構(gòu)建了由1個(gè)一級(jí)指標(biāo)、3個(gè)二級(jí)指標(biāo)、21個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成的土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力測(cè)度指標(biāo)體系,給出了不同層級(jí)具體指標(biāo)的量化辨識(shí)方法；進(jìn)一步優(yōu)選出土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力核算的SD情景模型。該研究從理論上旨在為推進(jìn)國(guó)土生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間集約高效利用提供科學(xué)判據(jù),為開展全國(guó)市縣尺度的土地綜合承載力監(jiān)測(cè)預(yù)警提供定量的科學(xué)依據(jù)。

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力；綜合測(cè)度指標(biāo)體系；核算模型；量化辨識(shí)；理論辨析

1 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的基本構(gòu)成及作用機(jī)制

1.1 土地的生態(tài)功能、生產(chǎn)功能和生活功能

土地同時(shí)具有生態(tài)功能、生產(chǎn)功能和生活功能,其中生態(tài)功能是土地在生態(tài)系統(tǒng)支撐下,為滿足人類社會(huì)的需求而所要承擔(dān)的功能,具體表現(xiàn)形式有維護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候、水源涵養(yǎng)、減輕旱澇災(zāi)害、維護(hù)土壤功能、廢物的處理、景觀美學(xué)與精神文化功能等,生態(tài)功能是土地生產(chǎn)功能、生活功能得以維持與穩(wěn)定的基礎(chǔ)；生產(chǎn)功能與生活功能主要包含了土地第一、二性的生產(chǎn)功能、土地的倉(cāng)儲(chǔ)功能與承載功能,是人類有形的消費(fèi)功能,是人類生產(chǎn)和發(fā)展的基礎(chǔ),也是在生態(tài)環(huán)境支撐下的土地系統(tǒng)最重要的功能[1- 2]。就土地利用方式而言,生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能是一個(gè)不可分割的整體,三者互相聯(lián)系,在一定條件下還可以相互促進(jìn)[3]。可見,生態(tài)系統(tǒng)是人類的生產(chǎn)、生活的支撐基礎(chǔ),但人類的生產(chǎn)、消費(fèi)等活動(dòng)又影響著生態(tài)系統(tǒng)。在開展土地承載力研究時(shí),不能單一以糧食生產(chǎn)和人口容量為關(guān)鍵詞展開,生產(chǎn)功能只是土地眾多生產(chǎn)功能中的一個(gè)分支,土地還具有非常重要的生態(tài)調(diào)節(jié)功能和生活承載功能。因此,對(duì)土地承載力的評(píng)價(jià)與測(cè)算需要從生態(tài)、生產(chǎn)、生活3個(gè)方面進(jìn)行綜合集成研究。

1.2 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的基本內(nèi)涵與基本構(gòu)成

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力是指土地資源與生態(tài)環(huán)境的供容能力、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)能力和滿足一定生活水平人口數(shù)量的社會(huì)發(fā)展能力的有機(jī)綜合體,它由處于支持層的生態(tài)承載力和處于表現(xiàn)層的生產(chǎn)承載力和生活承載力三部分組成,簡(jiǎn)稱土地“三生”承載力[4]。土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的“綜合”性包括三方面涵義。一方面,對(duì)于承載力而言,土地不應(yīng)僅局限于耕地,而應(yīng)是包含園地、林地、牧草地、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)及工礦用地、水域、交通用地和未利用土地等在內(nèi)的廣義的土地；另一方面,對(duì)于土地功能而言,不只停留在土地為人類提供糧食的基本功能上,還同時(shí)考慮土地的生態(tài)功能和為人類提供社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)空間的生產(chǎn)及生活功能；最后,對(duì)于承載物而言,由于土地問題是由人的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所造成的,土地利用的目標(biāo)是使人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與相應(yīng)的環(huán)境相協(xié)調(diào),使人類生存發(fā)展的土地資源得到保護(hù)和改善,所以承載對(duì)象不僅是人口,而應(yīng)是人類的各種社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng),包括承載的城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、交通規(guī)模、環(huán)境承載能力等[5]。

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力由土地生態(tài)承載力(ECC)、土地生產(chǎn)承載力(PCC)和土地生活承載力(LCC)三部分有機(jī)融合而成。其中：土地生態(tài)承載力(ECC)是指區(qū)域自我維持與自我調(diào)節(jié)能力,是指在不危害區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的前提下所反映的資源與環(huán)境承載能力和由資源和環(huán)境承載力決定的區(qū)域本身所表現(xiàn)出來的彈性力大小,通過資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)系統(tǒng)的彈性力來反映[6]。土地生產(chǎn)承載力(PCC)是指在區(qū)域的生態(tài)彈性限度內(nèi)和現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平約束下所能達(dá)到的適度經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模與強(qiáng)度。土地生活承載力(LCC)是指能滿足一定生活水平人口數(shù)量的社會(huì)發(fā)展能力,反映區(qū)域中以人口為中心的社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r及人們生活質(zhì)量狀況。這是區(qū)域資源環(huán)境所支持下的生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)所創(chuàng)造的物質(zhì)財(cái)富與精神財(cái)富在特定區(qū)域的全面反映[7-8]。

1.3 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的相互作用機(jī)制

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力是一組系統(tǒng)概念,生態(tài)承載力是基礎(chǔ),以生態(tài)承載力支持下的生產(chǎn)承載力是主體,以生態(tài)承載力與生產(chǎn)承載力共同支持下的生活承載力是目標(biāo),三者之間存在著復(fù)雜的相互作用、彼此制約的關(guān)系,這種關(guān)系表現(xiàn)為非線性多重反饋、多維連鎖、多元耦合關(guān)系和因果關(guān)系,正是這種關(guān)系才使土地“三生”承載力有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)整體。按照系統(tǒng)論的觀點(diǎn),土地“三生”承載力相互作用的驅(qū)動(dòng)機(jī)制指維持土地“三生”承載力的結(jié)構(gòu)與功能正常運(yùn)作的動(dòng)力因子的種類、大小、傳遞方向及其相互作用方式等[9]。

基于土地“三生”綜合承載力相互作用關(guān)系的特點(diǎn),分別選取對(duì)土地生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力和生活承載力變化起決定作用的核心因子——人口、資源和環(huán)境作為土地“三生”承載力的驅(qū)動(dòng)因子,分析土地“三生”承載力的相互作用機(jī)制[10],如圖1所示。這些驅(qū)動(dòng)因子中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)發(fā)生變化都會(huì)引起其它因子之間的連鎖反應(yīng),導(dǎo)致土地生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力與生活承載力不同程度的變化,進(jìn)而引起土地“三生”承載力整體變動(dòng)。這種情況表明,積極創(chuàng)造條件,充分發(fā)揮這些驅(qū)動(dòng)因子的功能,人類才能對(duì)土地綜合承載力進(jìn)行調(diào)控[11]。

圖1 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力相互作用的驅(qū)動(dòng)機(jī)制Fig.1 The interactive driving mechanism of land eco-production-living carrying capacity

土地生態(tài)承載力作為土地“三生”承載力的支持層,一方面為生產(chǎn)承載力提供生態(tài)支持,另一方面又為生活承載力提供生態(tài)支持,而生產(chǎn)承載力既是生態(tài)承載力的支持者,又為生活承載力提供經(jīng)濟(jì)支持,與生態(tài)承載力共同支持著生活承載力；同時(shí),生活承載力又會(huì)對(duì)生產(chǎn)承載力與生態(tài)承載力產(chǎn)生反作用,而且土地承載力的整體變動(dòng)也會(huì)從不同程度上分別引起生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力與生活承載力的變化?？傊?土地“三生”承載力之間借助人口流、物質(zhì)流、能量流、信息流、價(jià)值流和技術(shù)流等的連接,形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系[12]。

2 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力測(cè)度指標(biāo)體系的優(yōu)選方案

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力綜合測(cè)度指標(biāo)的選擇堅(jiān)持系統(tǒng)綜合原則、層次性原則、三生空間優(yōu)化原則、區(qū)域差異原則、可比可量原則和縣市行政區(qū)劃完整性原則,在這些原則指導(dǎo)下,提出土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力測(cè)度指標(biāo)體系的優(yōu)選方案。

2.1 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力綜合測(cè)度尺度的選擇

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力綜合測(cè)度尺度以縣級(jí)行政單位為主尺度,采用網(wǎng)格數(shù)據(jù)單元,建立通用指標(biāo)體系,形成全國(guó)層面的土地綜合承載力指標(biāo)測(cè)度配置系統(tǒng)。目前,我國(guó)縣級(jí)行政單位包括地級(jí)市的市轄區(qū)、縣級(jí)市、縣、自治縣、旗、自治旗、特區(qū)、林區(qū)、農(nóng)場(chǎng)、牧場(chǎng)及圍場(chǎng)等。因此,在構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)將根據(jù)評(píng)價(jià)單元自然本底特征,差異性選取反映區(qū)域土地承載力狀態(tài)的指標(biāo)。本文將土地資源承載指標(biāo)分為市轄區(qū)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)、牧區(qū)縣(市、旗)、林區(qū)縣(市、旗)。其中市轄區(qū)包括直轄市及地級(jí)市的市轄區(qū)。牧區(qū)縣(市、旗)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)范圍；半農(nóng)半牧區(qū)根據(jù)實(shí)際情況選取農(nóng)區(qū)及牧區(qū)指標(biāo)。林區(qū)縣(市、旗)包括縣級(jí)林區(qū)(湖北神農(nóng)架林區(qū)),及位于我國(guó)三大林區(qū)(東北林區(qū)、西南林區(qū)、南方林區(qū))的相關(guān)縣級(jí)行政單位。貴州六盤水市的六枝特區(qū)是一個(gè)大型煤礦區(qū),屬我國(guó)唯一縣級(jí)特區(qū),參照市轄區(qū)測(cè)度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力綜合測(cè)度指標(biāo)體系的優(yōu)選方案

按照土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力綜合測(cè)度指標(biāo)體系選擇的基本原則,在研制土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力綜合測(cè)度指標(biāo)體系過程中,分別從不同視角提出了土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力選擇指標(biāo)體系優(yōu)選的6種方案(表1),通過6種方案的優(yōu)選比較,最終將土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力指標(biāo)體系確定為由生態(tài)承載力指標(biāo)、生產(chǎn)承載力指標(biāo)、生活承載力指標(biāo)三部分構(gòu)成(表2)。綜合測(cè)度指標(biāo)體系按照市轄區(qū)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)、牧區(qū)縣(市、旗)、林區(qū)縣(市、旗)等不同區(qū)域類型進(jìn)一步細(xì)化評(píng)價(jià)指標(biāo)。土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力總體上是生態(tài)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)分別相對(duì)于人口系統(tǒng)的承載力,可根據(jù)居民生活水平所能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)確定本地區(qū)所能承載的相應(yīng)生活水準(zhǔn)下的人口數(shù)量,因而在指標(biāo)體系的選取中同時(shí)兼顧了衡量生活水平的指標(biāo)。土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力指標(biāo)體系由1個(gè)一級(jí)指標(biāo)、3個(gè)二級(jí)指標(biāo)、21個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成。

表1 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力選擇的指標(biāo)體系優(yōu)選的6種方案

(1)土地生態(tài)承載力測(cè)度指標(biāo) 由人均水資源量、地下水超采率、單位用水GDP、地表水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率、水土資源匹配程度、生態(tài)用地面積比率、土地退化指數(shù)、地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積占總面積比率、空氣質(zhì)量指數(shù)、單位GDP碳排放量(碳排放強(qiáng)度)、建成區(qū)綠化覆蓋率等11個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成,主要目標(biāo)是測(cè)度區(qū)域自我調(diào)節(jié)和自我維持能力狀況。

(2)土地生產(chǎn)承載力測(cè)度指標(biāo) 由可生產(chǎn)用地潛力指數(shù)、生產(chǎn)用地效益指數(shù)、人均可生產(chǎn)用地面積、生產(chǎn)用地合理利用指數(shù)4個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成；其中生產(chǎn)用地潛力指數(shù)包括可建設(shè)用地承載強(qiáng)度、耕地生產(chǎn)潛力指數(shù)、后備耕地潛力指數(shù)、草地承載潛力指數(shù)、林地承載潛力指數(shù)等；主要測(cè)度區(qū)域目前的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模與強(qiáng)度下生產(chǎn)資料狀況和基礎(chǔ)設(shè)施狀況。

(3)土地生活承載力測(cè)度指標(biāo) 由人口密度、城鎮(zhèn)化水平、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、農(nóng)民人均純收入、人均居住建筑面積、人均公共綠地面積6個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成,主要是測(cè)度區(qū)域在現(xiàn)狀資源、環(huán)境、人口狀態(tài)下人類生活水平。

表2 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力綜合測(cè)度指標(biāo)體系

3 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力綜合測(cè)度指標(biāo)的量化辨識(shí)

3.1 土地生態(tài)承載力測(cè)度指標(biāo)的量化辨識(shí)

土地生態(tài)承載力測(cè)度指標(biāo)由11個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成。

(1)人均水資源量 反映區(qū)域水資源豐富程度。人均水資源量=區(qū)域水資源總量/區(qū)域總?cè)丝凇?guó)際公認(rèn)的缺水標(biāo)準(zhǔn)分為四個(gè)等級(jí)：人均水資源低于3000m3,為輕度缺水；人均水資源低于2000m3,為中度缺水；人均水資源低于1000m3,為重度缺水；人均水資源低于 500m3,為極度缺水。

(2)地下水超采率 地下水超采是指在某一開采水平下,多年平均地下水開采量超過多年平均的地下水可開采量,從而造成地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化及水源地產(chǎn)水量減少或其他環(huán)境問題的現(xiàn)象。地下水超采率用同一范圍內(nèi)某時(shí)間段的地下水開采量、地下水可開采量?jī)烧咧钆c地下水可開采量的比值表示。年均地下水超采系數(shù)大于0.3區(qū)域?yàn)閲?yán)重超采區(qū)。計(jì)算公式如下：地下水超采率=(地下水開發(fā)利用時(shí)期內(nèi)年均地下水開采量-地下水開發(fā)利用時(shí)期內(nèi)年均地下水可開采量)/地下水開發(fā)利用時(shí)期內(nèi)年均地下水可開采量。

(3)單位用水GDP 反映水資源利用效率及產(chǎn)生效益,是衡量區(qū)域集約節(jié)約用水水平的重要指標(biāo)。單位用水GDP=GDP/區(qū)域總用水量,區(qū)域總用水量=工業(yè)用水量+生活用水量。

(4)地表水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率 是指區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)功能水體要求,區(qū)域內(nèi)跨界斷面出境水質(zhì)達(dá)到國(guó)家或省考核目標(biāo),能夠整體反映區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量狀況,數(shù)據(jù)可從省級(jí)環(huán)境狀況公報(bào)及省級(jí)水資源公報(bào)獲取。計(jì)算公式如下：地表水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率=1-劣五類以上水質(zhì)斷面(河流長(zhǎng)度)/總斷面(河流總長(zhǎng)度)。

(5)水土資源匹配指數(shù) 是水土組合匹配程度,表征區(qū)域水、土兩大基本生產(chǎn)要素組合狀況。水和土作為兩大基本生產(chǎn)要素,其地域組合狀況在很大程度上決定著區(qū)域土地生產(chǎn)潛力的發(fā)揮。水土協(xié)調(diào)度小,水少土地多；反之則水多土地少。水土協(xié)調(diào)度為1,表明水資源和土地資源空間分布均勻。計(jì)算公式如下：水土資源匹配指數(shù)=α×農(nóng)業(yè)水土資源匹配指數(shù)+(1-α)×工業(yè)水土資源匹配指數(shù)；農(nóng)業(yè)水土資源匹配指數(shù)=(評(píng)價(jià)單元農(nóng)業(yè)用水量/研究區(qū)農(nóng)業(yè)用水量)/(評(píng)價(jià)單元耕地規(guī)模/研究區(qū)耕地規(guī)模)；工業(yè)水土資源匹配指數(shù)=(評(píng)價(jià)單元工業(yè)用水量/研究區(qū)工業(yè)用水量)/(評(píng)價(jià)單元城鎮(zhèn)工礦用地規(guī)模/研究區(qū)城鎮(zhèn)工礦用地規(guī)模)。

(6)生態(tài)用地面積比率 是指生態(tài)用地占評(píng)價(jià)區(qū)域土地面積的百分比,是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要表征,用來衡量生態(tài)用地對(duì)維持區(qū)域生態(tài)平衡和持續(xù)發(fā)展的能力,生態(tài)用地面積具體包括林地面積、天然草地面積和水域面積。計(jì)算公式為：生態(tài)用地面積比率=生態(tài)用地面積/區(qū)域總面積。

(7)土地退化指數(shù) 是指區(qū)域內(nèi)土地退化面積占評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比重,包括土地侵蝕(水土流失)、土地沙漠化、土地鹽堿化、土地次生潛育化、土地污染及土地質(zhì)量退化面積的總和。土地退化指數(shù)=土地退化面積/土地總面積。

(8)地質(zhì)災(zāi)害指數(shù) 是指地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積占區(qū)域總面積比率。就地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體變化的速度而言,可分突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害與緩變性地質(zhì)災(zāi)害兩大類。前者如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫,即習(xí)慣上的狹義地質(zhì)災(zāi)害；后者如水土流失、土地沙漠化等,又稱環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害指數(shù)表征區(qū)域發(fā)生災(zāi)害的可能性,影響區(qū)域土地承載力。計(jì)算公式為：地質(zhì)災(zāi)害指數(shù)=地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積/區(qū)域總面積；地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積=突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積+緩變性地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積。

(9)空氣質(zhì)量指數(shù) 是定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)技術(shù)規(guī)定》(HJ 633—2012)規(guī)定：空氣污染指數(shù)劃分為0—50、51—100、101—150、151—200、201—300和大于300六檔,對(duì)應(yīng)于空氣質(zhì)量的6個(gè)級(jí)別,指數(shù)越大,級(jí)別越高,說明污染越嚴(yán)重,對(duì)人體健康的影響也越明顯。由于目前數(shù)據(jù)獲取存在一定困難,可采用空氣質(zhì)量二級(jí)以上天數(shù)比重代替反映評(píng)價(jià)單元的空氣質(zhì)量狀態(tài)。

(10)單位GDP碳排放量 是指每單位國(guó)民生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)所帶來的二氧化碳排放量。計(jì)算公式為：?jiǎn)挝籊DP碳排放量=二氧化碳排放總量/GDP。

綜上所述，文中提出了一種基于國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的安全存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。安全存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)加解密由硬件系統(tǒng)完成，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以采用FPGA等方式。以FPGA為例，硬件加解密模塊工作時(shí)通過PCIE總線將國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)陣列接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨踩咏饷苣K的緩存中，F(xiàn)PGA從緩存中讀取數(shù)據(jù)并啟動(dòng)加解密模塊進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)存放至緩存中，最后通過PCIE總線將處理后數(shù)據(jù)傳回至存儲(chǔ)陣列內(nèi)存。

(11)建成區(qū)綠化覆蓋率 是指在城市建成區(qū)的綠化覆蓋率面積占建成區(qū)的百分比,計(jì)算公式為：建成區(qū)綠化覆蓋率=建成區(qū)綠化覆蓋面積/建成區(qū)總面積。

3.2 土地生產(chǎn)承載力測(cè)度指標(biāo)的量化辨識(shí)

土地生產(chǎn)承載力測(cè)度指標(biāo)由4個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成。

(12)可生產(chǎn)用地潛力指數(shù) 根據(jù)不同評(píng)價(jià)單元區(qū)域類型,選擇可建設(shè)用地承載強(qiáng)度、耕地生產(chǎn)潛力指數(shù)、后備耕地潛力指數(shù)、草地承載潛力指數(shù)、林地承載潛力指數(shù)分別反映市轄區(qū)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)、牧區(qū)縣(市、旗)及林區(qū)縣(市、旗)的可生產(chǎn)用地潛力。1)市轄區(qū)采用可建設(shè)用地承載強(qiáng)度,是現(xiàn)狀建設(shè)用地面積與適宜建設(shè)用地面積之比；適宜建設(shè)用地面積=區(qū)域土地總面積-區(qū)域所需生態(tài)用地面積-區(qū)域不適宜建設(shè)面積。2)農(nóng)區(qū)縣(市、旗)采用耕地生產(chǎn)潛力指數(shù)、后備耕地潛力指數(shù)。耕地生產(chǎn)潛力指數(shù)是指一定區(qū)域內(nèi)耕地資源能為人類提供生活所需能量和蛋白質(zhì)量(糧食和肉蛋)的潛力,用來表征生產(chǎn)方式的現(xiàn)狀。耕地生產(chǎn)潛力估算是土地人口承載力計(jì)算的重要前提和基礎(chǔ)。計(jì)算公式如下：耕地生產(chǎn)潛力指數(shù)=(理論產(chǎn)量-實(shí)際單產(chǎn))/理論產(chǎn)量。后備耕地潛力指數(shù)反應(yīng)區(qū)域補(bǔ)充建設(shè)占用耕地的能力,及區(qū)域未來開發(fā)的耕地保障水平,計(jì)算公式如下：后備耕地潛力指數(shù)=后備耕地面積/可耕地面積；可耕地面積=現(xiàn)狀耕地面積+后備耕地面積。3)牧區(qū)縣(市、旗)采用草地承載潛力指數(shù)。是指一定區(qū)域內(nèi)草地資源支撐畜牧業(yè)發(fā)展的潛在能力,用來表征牧區(qū)土地利用程度與承載狀態(tài),計(jì)算公式如下：草地承載潛力指數(shù)=(理論載畜量-實(shí)際載畜量)/理論載畜量；理論載畜量=區(qū)域可食草潛量/每綿陽單位年食草量；區(qū)域可食草潛量=暖季草地可食草潛量+冷季草地可食草潛量+全年草地可食草潛量。4)林區(qū)縣(市、旗)采用林地承載潛力指數(shù)。是指一定區(qū)域內(nèi)林地資源支撐林業(yè)發(fā)展的潛在能力,同時(shí)也體現(xiàn)林地紅線對(duì)土地利用的約束力,計(jì)算公式如下：林地承載潛力指數(shù)=(可開發(fā)林地面積-已開發(fā)林地面積)/可開發(fā)林地面積。

(13)生產(chǎn)用地效益指數(shù) 根據(jù)不同評(píng)價(jià)單元區(qū)域類型,選擇地均GDP、耕地質(zhì)量指數(shù)、地均牧業(yè)產(chǎn)值及地均林業(yè)產(chǎn)值分別反映市轄區(qū)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)、牧區(qū)縣(市、旗)及林區(qū)縣(市、旗)的生產(chǎn)用地效益。1)市轄區(qū)采用地均GDP。指國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與區(qū)域面積之比；2)農(nóng)區(qū)縣(市、旗)采用耕地質(zhì)量指數(shù),根據(jù)耕地質(zhì)量分等定級(jí)規(guī)程,耕地質(zhì)量可分為自然等、利用等和經(jīng)濟(jì)等3個(gè)系列。耕地質(zhì)量指數(shù)用以表征區(qū)域耕地在人類活動(dòng)的參與下所能達(dá)到的平均產(chǎn)能狀況。耕地質(zhì)量自然等、利用等和經(jīng)濟(jì)等可從耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)定結(jié)果中直接獲取。計(jì)算公式如下：耕地質(zhì)量指數(shù)=α×耕地自然等+β×耕地利用等+(1-α-β)×耕地綜合等。3)牧區(qū)縣(市、旗)采用地均牧業(yè)產(chǎn)值,是牧業(yè)產(chǎn)值與牧草業(yè)用地面積之比；4)林區(qū)縣(市、旗)采用地均林業(yè)產(chǎn)值,是林業(yè)產(chǎn)值與林業(yè)用地面積之比。

(14)人均可生產(chǎn)用地面積 根據(jù)不同評(píng)價(jià)單元區(qū)域類型,選擇人均建設(shè)用地面積、人均耕地面積、人均草場(chǎng)面積及人均林地面積分別反映市轄區(qū)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)、牧區(qū)縣(市、旗)及林區(qū)縣(市、旗)的生產(chǎn)用地狀態(tài)。1)市轄區(qū)采用人均建設(shè)用地面積,是建設(shè)用地總面積與總?cè)丝谥龋?)農(nóng)區(qū)縣(市、旗)采用人均耕地面積；3)牧區(qū)縣(市、旗)采用人均草場(chǎng)面積,是牧區(qū)草地面積與該區(qū)總?cè)丝诒戎担?)林區(qū)縣(市、旗)采用人均林地面積,是林區(qū)林地面積與該區(qū)總?cè)丝诒戎怠?/p>

(15)生產(chǎn)用地合理利用指數(shù) 根據(jù)不同評(píng)價(jià)單元區(qū)域類型,選擇人均城鄉(xiāng)建設(shè)用地偏離指數(shù)、建設(shè)用地布局合理指數(shù)、農(nóng)用地不合理利用指數(shù)、草地不合理利用指數(shù)及林地不合理利用指數(shù)分別衡量市轄區(qū)、農(nóng)區(qū)縣(市、旗)、牧區(qū)縣(市、旗)及林區(qū)縣(市、旗)的生產(chǎn)用地利用合理與否。1)市轄區(qū)——人均城鄉(xiāng)建設(shè)用地偏離指數(shù)、建設(shè)用地布局合理指數(shù)。人均城鄉(xiāng)建設(shè)用地偏離指數(shù)是指現(xiàn)狀人均城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積與人均城鄉(xiāng)建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)比值,人均城鄉(xiāng)建設(shè)用地偏離指數(shù)=α×城鎮(zhèn)人均建設(shè)用地面積/城鎮(zhèn)人均建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)+(1-α)×農(nóng)村人均建設(shè)用地面積/農(nóng)村人均建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)用地布局合理指數(shù)是指不適宜建設(shè)用地區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地面積比例。2)農(nóng)區(qū)縣(市、旗)——農(nóng)用地不合理利用指數(shù),是非法占用農(nóng)業(yè)用地面積與農(nóng)用地面積之比。3)牧區(qū)縣(市、旗)——草地不合理利用指數(shù),是非法占用草地面積與草地面積之比。4)林區(qū)縣(市、旗)——林地不合理利用指數(shù),是非法占用林地面積與林地面積之比。

3.3 土地生活承載力測(cè)度指標(biāo)的量化辨識(shí)

土地生活承載力測(cè)度指標(biāo)由6個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成。

(16)人口密度 指單位土地面積上居住人口數(shù),人口密度=區(qū)域總?cè)丝?土地總面積。

(17)城鎮(zhèn)化水平 通常用城鎮(zhèn)人口占全部人口的百分比來表示,是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平的重要指標(biāo),也是衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)社會(huì)組織程度和管理水平的重要標(biāo)志,可用于反映人口向城市聚集的過程和聚集程度。

(18)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入 指城鎮(zhèn)居民家庭人均可用于最終消費(fèi)支出和其它非義務(wù)性支出以及儲(chǔ)蓄的總和,即居民家庭可以用來自由支配的收入。用以衡量城市居民收入水平和生活水平,反映城鎮(zhèn)居民的現(xiàn)金收入情況。數(shù)據(jù)可從城市統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取。

(19)農(nóng)村居民人均可支配收入 是農(nóng)村居民當(dāng)年從各個(gè)渠道得到的總收入,可用于最終消費(fèi)支出和其它非義務(wù)性支出以及儲(chǔ)蓄的總和。農(nóng)民人均可支配收入則是指按農(nóng)村人口平均的可支配收入,反映的是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)農(nóng)村居民收入的平均水平。數(shù)據(jù)可從農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取。

(20)人均居住用地面積 人均居住用地面積是居住區(qū)用地面積與居住人口比值,是反映評(píng)價(jià)單元人口生活居住水平的重要指標(biāo),也是區(qū)域土地生活承載力的重要表征。

(21)人均綠地面積 指區(qū)域人口每人擁有的綠地面積。綠地面積不包括屋頂綠化、垂直綠化和覆土小于2 米的土地，其高低是區(qū)域環(huán)境質(zhì)量及居民生活福利水平的重要指標(biāo)。

4 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力核算模型

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力是一個(gè)涉及資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、空間、科技文化等諸多因素的復(fù)雜系統(tǒng)概念,因此,土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力大小的定量測(cè)算,單純依靠傳統(tǒng)分析方法還不能完全反映區(qū)域資源環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)諸系統(tǒng)之間的相互作用和反饋關(guān)系,需要采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)一步對(duì)土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力進(jìn)行系統(tǒng)分析和模擬,通過情景分析,對(duì)土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的變化趨勢(shì)和影響因素進(jìn)行科學(xué)分析和預(yù)測(cè)[13]。按照土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的作用機(jī)制和測(cè)算指標(biāo)體系,將土地綜合承載力研究系統(tǒng)劃分為生態(tài)子系統(tǒng)、生產(chǎn)子系統(tǒng)和生活子系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)。土地生態(tài)-生活-生產(chǎn)綜合承載力研究系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng),系統(tǒng)包含的因素(變量)眾多,各個(gè)因素(變量)之間相互聯(lián)系,互相影響,構(gòu)成了具有多重反饋的因果關(guān)系回路,如圖2所示?；谝陨匣痉答伣Y(jié)構(gòu)和要素之間的相互作用機(jī)理,在Vensim PLE軟件中,繪制完成土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力系統(tǒng)因果反饋流程圖,生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力和生活承載力分別核算模型如下。

4.1 土地生態(tài)承載力子系統(tǒng)因果反饋流程及核算模型

土地生態(tài)承載力子系統(tǒng)的因果反饋流程圖包括7個(gè)狀態(tài)變量,分別為水環(huán)境容量、二氧化碳排放量、二氧化硫排放量、大氣環(huán)境容量、COD排放量、氨氮排放量。包括10個(gè)速率變量,分別為生態(tài)用地增加率、生態(tài)用地減少率、草地面積增加率、草地面積減少率、大氣極限容量、大氣消納容量、水體極限容量、水體同化容量、造林面積、林地減少面積。包括若干輔助變量,例如用來幫助建立速率方程的輔助變量,包括二氧化硫濃度、生活二氧化硫控制排放量、工業(yè)二氧化硫控制排放量、生活二氧化硫排放系數(shù)、工業(yè)二氧化硫排放系數(shù)、COD極限容量、生活COD 控制排放量、工業(yè)COD 控制排放量、生活COD 排放系數(shù)、工業(yè)COD 排放系數(shù)、工業(yè)總產(chǎn)值等；還包括測(cè)度分要素及綜合要素承載力的變量,如：大氣環(huán)境承載人口規(guī)模、大氣環(huán)境承載經(jīng)濟(jì)規(guī)模、水環(huán)境承載人口規(guī)模、水環(huán)境承載經(jīng)濟(jì)規(guī)模、生態(tài)承載人口規(guī)模、生態(tài)承載經(jīng)濟(jì)規(guī)模等；還包括若干常數(shù),如：生活二氧化碳排放系數(shù)、工業(yè)二氧化碳排放系數(shù)、生活二氧化硫排放系數(shù)、工業(yè)二氧化硫排放系數(shù)、生活COD排放系數(shù)、工業(yè)COD排放系數(shù)、生活氨氮排放系數(shù)、工業(yè)氨氮排放系數(shù)、工業(yè)產(chǎn)值比重、人均生態(tài)用地面積標(biāo)準(zhǔn)等；還包括若干個(gè)表函數(shù)(如：生活用水比重表函數(shù)、二氧化硫濃度表函數(shù)、工業(yè)產(chǎn)值比重表函數(shù)、生活二氧化硫排放系數(shù)等)和若干最小值函數(shù)(指大氣環(huán)境承載人口規(guī)模、水環(huán)境承載人口規(guī)模、生態(tài)用地承載人口規(guī)模、生態(tài)承載人口規(guī)模、生態(tài)承載經(jīng)濟(jì)規(guī)模等)。

圖2 土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力核算的SD模型因果反饋流程示意圖Fig.2 The causal feedback flow of system dynamics model for calculating the synthetic carrying capacity of land ecological-production-living spaces

4.2 土地生產(chǎn)承載力子系統(tǒng)因果反饋流程及核算模型

土地生產(chǎn)承載力子系統(tǒng)因果反饋流程圖包括7個(gè)狀態(tài)變量,分別為林地面積(hm2)、草地面積(hm2)、水域及濕地面積(hm2)、耕地面積(hm2)、化石用地面積(hm2)、建設(shè)用地面積(hm2)、生物生產(chǎn)面積(hm2)。包括12個(gè)速率變量,分別為林地面積增加率、林地面積較少率、草地面積增加率、草地面積減少率、耕地面積增加率、耕地面積減少率、水域及濕地面積增加率、水域及濕地面積減少率、化石用地面積增加率、化石用地面積減少率、建設(shè)用地面積增加率、建設(shè)用地面積減少率。包括若干輔助變量,1)用來幫助建立速率方程的輔助變量——退耕還草面積、草場(chǎng)退化面積、退耕還林面積、林地砍伐面積、耕地轉(zhuǎn)化率、水域及濕地增加面積、水域及濕地減少面積、化石用地面積增加系數(shù)等。2)測(cè)度分要素及綜合要素承載力的變量,如：生物生產(chǎn)能力(全球公頃)、生物生產(chǎn)承載人口規(guī)模、耕地承載人口規(guī)模、生產(chǎn)承載經(jīng)濟(jì)規(guī)模、生產(chǎn)承載人口規(guī)模。包括若干常數(shù),例如草地初始面積、林地初始面積、耕地初始面積、水域及濕地面積初始值、化石面積初始值、建設(shè)用地面積初始值、退耕還草系數(shù)、草場(chǎng)退化系數(shù)、退耕還林系數(shù)、森林砍伐系數(shù)、水域及濕地增加系數(shù)、水域及濕地減少系數(shù)、耕地轉(zhuǎn)化率、化石面積增加系數(shù)、化石面積減少系數(shù)、建設(shè)用地效益、單位工業(yè)產(chǎn)值用水、禁止建設(shè)用地面積、人均糧食需求量等。包括若干函數(shù),如退耕還草系數(shù)表函數(shù)、退耕還林系數(shù)表函數(shù)、耕地轉(zhuǎn)化率表函數(shù)、化石面積增加率、耕地承載人口規(guī)模、生物生產(chǎn)承載人口規(guī)模、生產(chǎn)承載經(jīng)濟(jì)規(guī)模等。

4.3 土地生活承載力子系統(tǒng)因果反饋流程及核算模型

土地生活承載力子系統(tǒng)包括7個(gè)狀態(tài)變量,分別為總?cè)丝跀?shù)量、建成區(qū)面積、居民生活水平、醫(yī)療設(shè)施水平、交通設(shè)施水平、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、水資源量。包括9個(gè)速率變量,分別為人口增長(zhǎng)率、人口減少率、建成區(qū)面積增加率、建成區(qū)面積減少率、供水增加量、GDP增長(zhǎng)率、醫(yī)療衛(wèi)生投資來、交通設(shè)施投資率、居民生活水平提高率。若干輔助變量,1)用來幫助建立速率方程的輔助變量——出生人口、死亡人口、遷入人口、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資、交通投資比重、醫(yī)療衛(wèi)生投資比重等。2)測(cè)度分要素及綜合要素承載力的變量,如：醫(yī)療承載人口規(guī)模、交通設(shè)施承載人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)承載人口規(guī)模、水資源承載人口規(guī)模等。包括若干常數(shù),例如人口初始總量、建成區(qū)初始面積、額定出生系數(shù)、額定死亡系數(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生投資比重、交通設(shè)施投資比重、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資初始值、研發(fā)投資比重等。包括若干函數(shù),表函數(shù)包括額定出生系數(shù)表函數(shù)、額定死亡系數(shù)表函數(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生投資比重表函數(shù)、交通設(shè)施投資表函數(shù)、研發(fā)投資比重表函數(shù)等；STEP函數(shù),工程供水STEP函數(shù)；最小值函數(shù),包括醫(yī)療承載人口規(guī)模、交通設(shè)施承載人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)承載人口規(guī)模、生活用水承載人口規(guī)模等。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力是指土地資源與生態(tài)環(huán)境的供容能力、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)能力和滿足一定生活水平人口數(shù)量的社會(huì)發(fā)展能力的有機(jī)綜合體,由處于支持層的生態(tài)承載力和處于表現(xiàn)層的生產(chǎn)承載力和生活承載力三部分組成,簡(jiǎn)稱土地“三生”承載力。本文以黨的“十八大”報(bào)告提出的“優(yōu)化國(guó)土空間開發(fā)格局,促進(jìn)生產(chǎn)空間集約高效,生活空間宜居適度,生態(tài)空間山清水秀”為目標(biāo),通過分析土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn),土地同時(shí)具有生態(tài)功能、生產(chǎn)功能和生活功能,相應(yīng)地具有生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力和生活承載力；生態(tài)承載力是基礎(chǔ),以生態(tài)承載力支持下的生產(chǎn)承載力是主體,以生態(tài)承載力與生產(chǎn)承載力共同支持下的生活承載力是目標(biāo),三者之間存在著復(fù)雜的相互作用、彼此制約的關(guān)系,這種關(guān)系表現(xiàn)為非線性多重反饋、多維連鎖、多元耦合關(guān)系和因果關(guān)系,正是這種關(guān)系才使土地“三生”承載力有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)整體。

在土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力作用機(jī)制的基礎(chǔ)上,以縣級(jí)尺度作為測(cè)度對(duì)象,通過多方案比選,構(gòu)建了由1個(gè)一級(jí)指標(biāo)、3個(gè)二級(jí)指標(biāo)、21個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成的土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力測(cè)度指標(biāo)體系,給出了不同層級(jí)具體指標(biāo)的量化辨識(shí)方法；進(jìn)一步優(yōu)選出土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活綜合承載力核算的SD情景模型。該研究從理論上為推進(jìn)國(guó)土生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間集約高效利用、為開展全國(guó)市縣尺度的土地綜合承載力監(jiān)測(cè)預(yù)警提供了可操作性的指標(biāo)體系和核算方法。

5.2 討論

(1)本文構(gòu)建的市縣尺度土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力是基于黨的“十八大”報(bào)告提出的“優(yōu)化國(guó)土空間開發(fā)格局,促進(jìn)生產(chǎn)空間集約高效,生活空間宜居適度,生態(tài)空間山清水秀”這一國(guó)土空間利用戰(zhàn)略進(jìn)行的,與傳統(tǒng)的以水資源、土地資源、礦產(chǎn)資源、生態(tài)環(huán)境等要素層面劃分的承載力指標(biāo)體系相比,本指標(biāo)體系淡化了要素承載力分割核算承載力的弊端,因而更具有綜合性、創(chuàng)新性和時(shí)代適應(yīng)性。突出了國(guó)土部門以三生空間承載的基本功能為出發(fā)點(diǎn),對(duì)國(guó)土生態(tài)空間、生產(chǎn)空間和生活空間的精準(zhǔn)識(shí)別、精準(zhǔn)利用和精準(zhǔn)管理。

(2)本文構(gòu)建的市縣尺度土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力測(cè)度指標(biāo)體系既考慮了指標(biāo)體系的全國(guó)普適性,又兼顧了指標(biāo)體系的地區(qū)差異性。將市縣尺度的指標(biāo)體系在城區(qū)、農(nóng)區(qū)、牧區(qū)、林區(qū)等不同質(zhì)地的地區(qū)設(shè)置了不同的指標(biāo)體系,避免了以往傳統(tǒng)的以水土要素為主導(dǎo)的承載力核算中指標(biāo)體系的同質(zhì)性現(xiàn)象。

(3)本文構(gòu)建的市縣尺度土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力核算模型是從眾多的單要素承載力模型(如水資源承載力模型、土地承載力模型、人口承載力模型、環(huán)境承載力模型等)中,通過綜合比選得出的,認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)SD模型具有與水、土、人口、生態(tài)環(huán)境承載力等單要素承載力模型最多的接口和熔點(diǎn),而且可將承載力指標(biāo)體系中的總量指標(biāo)、均量指標(biāo)、速率指標(biāo)和政策指標(biāo)用多重非線性因果反饋流程很好地體現(xiàn)出來,因而被認(rèn)為是核算市縣尺度土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力的最佳模型。

本文目前先從理論上構(gòu)建了市縣尺度土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活系統(tǒng)承載力測(cè)度指標(biāo)體系和核算模型,在實(shí)踐中有待進(jìn)一步應(yīng)用,這也是本文下一步選擇實(shí)地案例進(jìn)行驗(yàn)證研究的主要方向。

致謝：本研究中,得到中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院李憲文研究員、鄧紅蒂研究員、劉康研究員、徐小黎研究員、祁帆工程師、楊楓高級(jí)工程師、蘇東襲高級(jí)工程師、趙雲(yún)泰工程師、王菲菲工程師的支持和幫助，特此致謝。

[1] Shi Y S, Wang H F, Yin C Y. Evaluation method of urban land population carrying capacity based on GIS-a case of Shanghai, China. Computers, Environment and Urban Systems, 2013, 39: 27-38.

[2] He R W, Liu S Q, Liu Y W. Application of SD model in analyzing the cultivated land carrying capacity: a case study in Bijie Prefecture, Guizho Province, China. Procedia Environmental Sciences, 2011, 10: 1985-1991.

[3] 封志明. 土地承載力研究的過去、現(xiàn)在與未來. 中國(guó)土地科學(xué), 1994, 8(3): 1-9.

[4] 方創(chuàng)琳, 鮑超, 張傳國(guó). 干旱地區(qū)生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力變化情勢(shì)與演變情景分析. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 23(9): 1915-1923.

[5] 鄧紅兵, 陳春娣, 劉昕, 吳鋼. 區(qū)域生態(tài)用地的概念及分類. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(3): 1519-1524.

[6] 王書華, 毛漢英. 土地綜合承載力指標(biāo)體系設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)——中國(guó)東部沿海地區(qū)案例研究. 自然資源學(xué)報(bào), 2001, 16(3): 248-254.

[7] 柴國(guó)平, 徐明德, 王帆, 左嬋. 資源與環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)模型研究. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 16(2): 257-263.

[8] 張傳國(guó). 干旱區(qū)綠洲系統(tǒng)生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建思路. 干旱區(qū)研究, 2001, 18(3): 7-12.

[9] 毛漢英, 余丹林. 區(qū)域承載力定量研究方法探討. 地球科學(xué)進(jìn)展, 2001, 16(4): 549-555.

[10] 余丹林, 毛漢英, 高群. 狀態(tài)空間衡量區(qū)域承載狀況初探——以環(huán)渤海地區(qū)為例. 地理研究, 2003, 22(2): 201-210.

[11] 方創(chuàng)琳, 申玉銘. 河西走廊綠洲生態(tài)前景和承載能力的分析與對(duì)策. 干旱區(qū)地理, 1997, 20(1): 33-39.

[12] 郭志偉. 北京市土地資源承載力綜合評(píng)價(jià)研究. 城市發(fā)展研究, 2008, 15(5): 24-30.

[13] 馮利華, 葉瑋, 駱高遠(yuǎn), 王正新, 李鳳全. 基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的PRED問題——以金華市為例. 系統(tǒng)工程, 2005, 23(5): 94-97.

Theoreticalanalysisoftheindexsystemandcalculationmodelofcarryingcapacityoflandecological-production-livingspacesfromcountyscale

FANG Chuanglin1,2,*,JIA Kejing3, LI Guangdong2, WANG Yan2

1InstituteofEconomics,XinjiangUniversity,Urumqi830046,China2InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,CAS,Beijing100101,China3ChineseLandSurveyingandPlanningInstitute,Beijing100672,China

Land holds the function of ecological, production and living at the same time. Correspondingly, it possesses the synthetic carrying capacity of ecological-production-living spaces, and the ecological carrying capacity, production carrying capacity and living carrying capacity are mutual support and interdependence. The synthetic carrying capacity of land ecological-production-living spaces means the capacity of mutualistic symbiosis between the land resource and ecological environment, and economic and social development ability with high standard of living. It consists of a support layer and a presentation layer. The ecological carrying capacity is support layer, and the production carrying capacity and living carrying capacity are presentation layers. Thus, the synthetic carrying capacity of land ecological-production-living spaces is called “San Sheng carrying capacity” for short. The Eighteenth National Congress of the Communist Party of China claimed, “We should improve development of China′s geographical space, and ensure that the space for production is used intensively and efficiently, that the living space is livable and proper in size, and that the ecological space is unspoiled and beautiful.” Based on this, we analyzed the basic composition and function mechanism of the synthetic carrying capacity of land ecological-production-living spaces, and a comprehensive index system from county scale is constructed by multi-scheme comparison, which including a primary index, three secondary indexes, 22 three-level indexes. The quantitative calculation method of each index was also given. At last, we proposed a system dynamics model to account and simulate the synthetic carrying capacity of land ecological-production-living spaces. This study aims at providing a scientific criterion for promoting intensive utilization of land ecology, production and living spaces, and providing methods for the land comprehensive carrying capacity monitoring and early warning in China at the county scale.

synthetic carrying capacity of ecological-production-living spaces; index system; calculation model; quantitative identification; theoretical analysis

國(guó)家自然科學(xué)基金重大資助項(xiàng)目(41590842),中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院外協(xié)資助項(xiàng)目(2014121106433)

2016- 04- 26; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 03- 22

10.5846/stxb201604260791

*通訊作者Corresponding author.E-mail: fangcl@igsnrr.ac.cn

方創(chuàng)琳,賈克敬,李廣東,王巖.市縣土地生態(tài)-生產(chǎn)-生活承載力測(cè)度指標(biāo)體系及核算模型解析.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(15):5198- 5209.

Fang C L,Jia K J, Li G D, Wang Y.Theoretical analysis of the index system and calculation model of carrying capacity of land ecological-production-living spaces from county scale.Acta Ecologica Sinica,2017,37(15):5198- 5209.