張家口市土地利用多功能性動態(tài)變化及影響因素*

孫丕苓，許月卿，劉慶果，劉 超

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2. 曲阜師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，山東日照 276800；3.黔江新華中學(xué)，重慶 409000)

0 引言

土地是人地系統(tǒng)交互耦合的載體，土地利用在人類社會經(jīng)濟(jì)活動中表現(xiàn)出不同的功能特性。土地利用功能(land use function，LUFs)是指不同土地利用方式所提供的私人和公共的產(chǎn)品與服務(wù)[1]。土地利用功能的多樣性，即為土地利用多功能性(multi-functionality of land use)，是指一個區(qū)域土地利用功能及其經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)功能的狀態(tài)和表現(xiàn)，是評價土地利用變化對其功能影響的重要概念和方法體系[2-4]。近年來，隨著城市化與工業(yè)化進(jìn)程的加快，土地資源的稀缺性日益顯現(xiàn)，土地利用方式和土地利用格局發(fā)生巨大變化，人地關(guān)系日益緊張。與此同時，土地利用的學(xué)術(shù)研究從關(guān)注土地利用格局變化向關(guān)注土地利用功能變化轉(zhuǎn)變[5]，土地利用多功能性研究逐漸成為土地科學(xué)研究的重要命題。開展土地利用多功能性研究對提升土地利用效率和實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

自20世紀(jì)90年代末以來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞土地利用的可持續(xù)性影響評估[6-8]、土地利用多功能性的概念與內(nèi)涵[9-10]、分析框架[3， 11]、識別與分類[12]、度量與評價[5]、變化監(jiān)測[13]、動態(tài)演變[14-15]等方面展開大量研究，也有部分研究成果關(guān)注土地利用多功能性的時空格局、空間差異及影響因素研究[16-18]。土地利用多功能性評價作為土地多功能利用研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，旨在度量土地多元化利用所提供的產(chǎn)品、服務(wù)和功能，主要通過構(gòu)建指標(biāo)體系，運(yùn)用不同數(shù)理分析方法計算土地利用多功能性指數(shù)來衡量土地利用功能的多樣化程度。目前，土地利用多功能性領(lǐng)域較為常見的評價方法主要有綜合指數(shù)法[18-19]、模糊綜合評價法、改進(jìn)突變級數(shù)法[17]、灰色關(guān)聯(lián)投影法[15]、全排列多邊形綜合圖示法[20-21]等。其中，綜合指數(shù)法操作簡單，在案例研究得到較為廣泛應(yīng)用[22]。已有的案例研究主要集中在國家、區(qū)域、省、市、縣等尺度[23]，評價的目的側(cè)重測度土地利用多功能性程度以及各功能之間的協(xié)調(diào)性[5]，較少涉及對土地利用多功能性影響因素的定量識別。

鑒于此，文章以張家口市為例，基于綜合指數(shù)模型對1985—2014年張家口市土地利用多功能性進(jìn)行綜合評價，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型分析土地利用多功能動態(tài)變化的影響因素，以期為該區(qū)域土地資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

張家口市位于河北省西北部，地處內(nèi)蒙古高原向華北平原過渡地帶，地理位置介于113°50′E～116°30′ E， 39°30′N～42°10′ N之間，土地總面積為3.68萬km2，是環(huán)京津貧困帶的典型區(qū)域(圖1)。全市海拔范圍320～2 841km，地勢由西北向東南傾斜，含壩上高原、壩下低山盆地兩個地貌單元，壩上高原區(qū)崗梁、湖泊、灘地和草坡相間分布，波狀高原景觀顯著； 壩下低山盆地區(qū)地形復(fù)雜，山巒起伏，山地、丘陵、河川、盆地相間分布[24]。氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫7.8°C，多年平均降水量350mm。1985—2014年張家口市社會、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)水平發(fā)生明顯變化。至2014年，張家口市總?cè)丝?68.56萬人，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值1 358.51億元，全社會固定資產(chǎn)投資完成1 422.61億元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入21 651元，農(nóng)村居民人均可支配收入7 462元。

圖1 研究區(qū)位置及高程圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究涉及的數(shù)據(jù)主要源于《張家口經(jīng)濟(jì)年鑒(65年特別版)》(2014年)、《張家口經(jīng)濟(jì)年鑒》(2015年)、《河北經(jīng)濟(jì)年鑒》(1986—2015年)、《河北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》(1995—2015年)的統(tǒng)計指標(biāo)或根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)整理換算得到?？紤]到張家口市行政區(qū)劃的變遷，需要進(jìn)行行政區(qū)域調(diào)整處理，根據(jù)2014年張家口市行政區(qū)域范圍對1993年前統(tǒng)計指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整和整理計算。

2 研究方法

2.1 土地利用多功能性評價

2.1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

土地利用系統(tǒng)是一個具有特定結(jié)構(gòu)和功能的自然—社會—經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，土地利用功能是土地利用系統(tǒng)的綜合體現(xiàn)，土地利用功能也稱土地系統(tǒng)功能[5]。該文借鑒FAO《可持續(xù)土地利用評價綱要》的框架思路，基于系統(tǒng)論與可持續(xù)發(fā)展三維度理念，結(jié)合張家口市農(nóng)牧交錯的特征，將土地利用功能劃分為社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)功能3類。參照已有研究成果，將土地利用功能納入以人為主體的邏輯框架，從社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3個維度選取結(jié)構(gòu)性與效益性相結(jié)合的指標(biāo)構(gòu)建土地利用多功能性評價指標(biāo)體系(表1)。(1)社會功能是指土地利用系統(tǒng)提供人類居住空間、就業(yè)機(jī)會等基本物質(zhì)保障功能，滿足人類發(fā)展需求的能力，主要體現(xiàn)在空間承載功能、社會保障功能和就業(yè)支持功能等3項(xiàng)子功能。該文選取人口密度、城鎮(zhèn)人均住房面積、農(nóng)村人均住房面積表征空間承載功能，以城鄉(xiāng)居民收入平衡指數(shù)、農(nóng)民人均純收入、萬人醫(yī)療床位數(shù)作為社會保障功能的表征指標(biāo)，通過從業(yè)人口密度、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口比重表征就業(yè)支持功能。(2)經(jīng)濟(jì)功能是指土地利用系統(tǒng)提供基本生產(chǎn)資料及經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施等的能力，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、牧業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通服務(wù)等4項(xiàng)子功能。該文選取糧食單產(chǎn)和人均鮮活農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)量表征農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，以人均畜產(chǎn)品產(chǎn)量和地均大牲畜承載量表征牧業(yè)生產(chǎn)功能，通過經(jīng)濟(jì)密度、第三產(chǎn)業(yè)比重表征經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能，以路網(wǎng)密度和人均城鎮(zhèn)道路面積表征交通服務(wù)功能。(3)生態(tài)功能是指土地利用系統(tǒng)維持人類生存的自然條件及其效用的能力，主要包括資源供給功能、環(huán)境凈化功能和生態(tài)維持功能等3項(xiàng)子功能。該文選取人均耕地面積、人均草地面積表征資源供給功能，以廢污水排放強(qiáng)度、固體廢物產(chǎn)生強(qiáng)度、化肥使用強(qiáng)度和農(nóng)藥使用強(qiáng)度表征環(huán)境凈化功能，通過森林覆蓋率、市區(qū)人均公共綠地面積表征生態(tài)維持功能。

表1 張家口市土地利用功能指標(biāo)體系

目標(biāo)層準(zhǔn)則層要素層指標(biāo)層(單位)標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值依據(jù)性質(zhì)權(quán)重土地利用總功能社會功能(0.31)空間承載功能人口密度(人/km2)142全國平均值+0.05 城鎮(zhèn)人均住房面積(m2)32.9國家標(biāo)準(zhǔn)①+0.04 農(nóng)村人均居住面積(m2)37.1國家標(biāo)準(zhǔn)②+0.04 社會保障功能城鄉(xiāng)居民收入平衡指數(shù)(—)0.8理想化標(biāo)準(zhǔn)[15]+0.04 農(nóng)民人均純收入(元)8000國內(nèi)公認(rèn)值+0.03 萬人醫(yī)療床位數(shù)(張/萬人)48.5全國平均值+0.03 就業(yè)支持功能從業(yè)人口密度(人/km2)81.5全國平均值+0.04 第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口比重(%)40.6全國平均值+0.04 經(jīng)濟(jì)功能(0.33)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能糧食單產(chǎn)(kg/hm2)6450冀北地區(qū)較大值+0.05 人均鮮活農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)量③(kg/人)1495冀北地區(qū)平均值+0.03 牧業(yè)生產(chǎn)功能人均禽畜產(chǎn)品產(chǎn)量(kg/人)80全國平均值+0.04 地均大牲畜承載量(頭/hm2)3.31河北省平均值+0.03 經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能經(jīng)濟(jì)密度(萬元/km2)713.96全國平均值+0.04 第三產(chǎn)業(yè)比重(%)45國內(nèi)公認(rèn)值+0.05 交通服務(wù)功能路網(wǎng)密度(m/km2)904冀北地區(qū)較大值+0.05 人均城鎮(zhèn)道路面積(m2)11.5最佳人居環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)+0.04 生態(tài)功能(0.36)資源供給功能人均耕地面積(hm2)0.08國際公認(rèn)值+0.05 人均草地面積(hm2)0.33全國平均值+0.04 環(huán)境凈化功能廢污水排放強(qiáng)度(萬m3/km2)2參考文獻(xiàn)[15, 25]—0.04 固體廢物產(chǎn)生強(qiáng)度(T/km2)120參考文獻(xiàn)[15, 26]—0.05 化肥使用強(qiáng)度(kg/hm2)225安全使用標(biāo)準(zhǔn)[14, 27]—0.05 農(nóng)藥使用強(qiáng)度(kg/hm2)2.3安全使用標(biāo)準(zhǔn)[14, 27]—0.05 生態(tài)維持功能森林覆蓋率(%)40國際公認(rèn)值+0.04 市區(qū)人均公共綠地面積(m2)18生態(tài)城市標(biāo)準(zhǔn)+0.04 注: ①②城鎮(zhèn)、農(nóng)村人均住房面積標(biāo)準(zhǔn)來源于《中國民生發(fā)展報告2012》; ③該研究中鮮活農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)量主要是指鮮果、蔬菜產(chǎn)量

2.1.2 綜合測度方法

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。為消除不同量綱數(shù)據(jù)對綜合評價的影響，對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(1)

(2)

式(2)中，Zij為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，Xij為指標(biāo)的實(shí)際值，X0j為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。i表示年份，j表示指標(biāo)個數(shù)，下同。標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)各指標(biāo)的特性和水平，參照國際、國內(nèi)公認(rèn)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，國家、地方和行業(yè)規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或全國與地方的平均水平等途徑進(jìn)行確定(表1)。

(2)指標(biāo)權(quán)重確定。運(yùn)用主成分分析法確定指標(biāo)權(quán)重：

(3)

式(3)中，Wj′為未進(jìn)行歸一化處理的指標(biāo)權(quán)重；gq為第q個主成分對總方差的貢獻(xiàn)率；aqj為指標(biāo)在第q個主成分中的系數(shù)；m為主成分個數(shù)。該研究按累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85%選取主成分個數(shù)。歸一化處理后得到各指標(biāo)權(quán)重Wj(表1)：

(4)

(3)評價模型。運(yùn)用綜合指數(shù)模型進(jìn)行土地利用多功能性評價，計算公式為：

(5)

式(5)中，F(xiàn)i表示土地利用多功能性指數(shù)。運(yùn)用等間距法對土地利用多功能性水平進(jìn)行劃分，將其劃分為4個等級，即低水平[0， 0.25]，較低水平(0.25， 0.50]，較高水平(0.50， 0.75]，高水平(0.75， 1]。

2.2 土地利用多功能性影響因素分析

2.2.1 影響因素選取

已有研究表明，土地利用多功能性受自然條件、社會經(jīng)濟(jì)、區(qū)域政策等多種因素的共同影響[17-18]，因此，該文選擇年均降雨量、自然災(zāi)害成災(zāi)率、城鎮(zhèn)化水平、居民人均可支配收入、人均社會消費(fèi)品零售額、外商直接投資、科技支出比重、廢污水排放達(dá)標(biāo)率、固體廢物綜合利用率、造林面積等作為影響因子，分析其對土地利用多功能性的影響。

2.2.2 灰色關(guān)聯(lián)度模型

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)理論，將張家口市土地利用總功能與社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)系統(tǒng)視為灰色系統(tǒng)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型衡量指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性特征及差異性程度，通過計算灰色關(guān)聯(lián)度來判定主要影響因素[28]。具體模型為：

x0=x0(k)k=1， 2，…，n=x0(1)，x0(2)，…，x0(n)(k=1， 2，…，n)

(6)

xi=xi(k)k=1， 2，…，n=xi(1)，xi(2)，…，xi(n)(i=1， 2，…，m)

(7)

(8)

式(8)中，δi為比較數(shù)列xi對參考數(shù)列x0的關(guān)聯(lián)系數(shù)，μ為分辨系數(shù)，μ∈[0， 1]，一般取0.5。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用功能變化分析

根據(jù)上述公式，計算得到1985—2014年張家口市土地利用總功能及單項(xiàng)功能指數(shù)，并繪制其動態(tài)變化圖(圖2)以及土地利用總功能中各單項(xiàng)功能的組成比重圖(圖3)。

3.1.1 土地利用總功能

由圖2可知， 1985—2014年張家口市土地利用總功能呈現(xiàn)波動增強(qiáng)趨勢，功能指數(shù)介于0.456～0.625之間，土地利用多功能性總體上處于較低水平和較高水平。近30年間張家口市土地利用總功能變化明顯分為兩個階段。

細(xì)胞處理結(jié)束后，于2000 g/min離心收集細(xì)胞，經(jīng)PBS洗滌后使用TRIzol法提取總RNA，經(jīng)M-MLV反轉(zhuǎn)錄酶將mRNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA，然后采用SYBR法進(jìn)行定量PCR檢測。擴(kuò)增條件為預(yù)變性94℃30 s；循環(huán)反應(yīng)94℃ 10 s，60℃ 30 s，35個循環(huán)；冷卻至4℃。PCR引物序列如下：ATG4B上游引物5'-GGTG TGGACAGATGATCTTTGC-3'，下游引物 5'-CCAAC TCCCATTTGCGCTATC-3'。檢測結(jié)果采用 2-ΔΔCt法分析后作圖。

第一階段為1985—2000年，張家口市土地利用多功能性主要處于較低水平，土地利用功能以生態(tài)功能為主導(dǎo)(圖3)。期間，張家口市土地利用總功能總體上有所減弱，總功能指數(shù)介于0.456～0.505。由于歷史方面的影響， 1995年以前張家口市處于相對閉塞狀態(tài)，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，區(qū)域發(fā)展資源環(huán)境依賴性較強(qiáng)，使得土地利用社會、經(jīng)濟(jì)功能在波動中緩慢提升，生態(tài)功能則在波動中減弱。1995年張家口市實(shí)行對外開放以來，社會經(jīng)濟(jì)得到較快發(fā)展，土地利用社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)功能均有所增強(qiáng)但具有波動性。

第二階段為2000—2014年，張家口市土地利用多功能性總體上處于較高水平，土地利用總功能在波動中增強(qiáng)，經(jīng)歷了波動提升—快速提升的演變過程，總功能指數(shù)從0.501提升到0.625。2000—2008年張家口市土地利用多功能性在較低水平與較低水平之間波動，土地利用主導(dǎo)功能由環(huán)境功能向經(jīng)濟(jì)功能轉(zhuǎn)變； 2008—2014年張家口市土地利用多功能性處于較高水平，土地利用功能以經(jīng)濟(jì)功能和社會功能為主導(dǎo)(圖3)。2000年以來，張家口市土地利用社會、經(jīng)濟(jì)功能水平不斷提高，其主導(dǎo)性逐漸增強(qiáng)。尤其是隨著京津冀協(xié)同發(fā)展和“村村通”工程的開展，張家口市城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化升級，土地利用向高效、集約化方向發(fā)展，土地利用社會經(jīng)濟(jì)功能逐步提升。同時，退耕還林還草、京津風(fēng)沙源治理等生態(tài)措施的實(shí)施，推動了生態(tài)環(huán)境功能的提升。

3.1.2 土地利用社會功能

1985—2014年張家口市土地利用社會功能緩慢增強(qiáng)，社會功能指數(shù)介于0.139～0.247之間，其變化過程經(jīng)歷了波動提升和持續(xù)提升兩個階段(圖2)。1985—2000年張家口市社會功能指數(shù)從0.144波動提升到0.176。期間，張家口市空間承載功能與就業(yè)支撐功能穩(wěn)步提升(圖4)。社會保障功能在波動中增強(qiáng)，這一時期城鄉(xiāng)居民收入水平均有所提高，但城鄉(xiāng)差距較大，城鄉(xiāng)居民收入平衡指數(shù)較低且處于波動下降狀態(tài)。與此同時，張家口市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后，醫(yī)療衛(wèi)生條件的改善落后于人口數(shù)量增長速度，萬人醫(yī)療床位數(shù)從1985年的27.21張/萬人降低到2000年的25.82張/萬人。

2001—2014年張家口市土地利用社會功能持續(xù)增強(qiáng)，社會功能指數(shù)從0.174增至0.247。期間，空間承載、社會保障、就業(yè)支撐功能均不斷增強(qiáng)(圖4)。2000年以來，張家口市人口數(shù)量與人口密度不斷增大，城鎮(zhèn)化建設(shè)和舊房改造同步進(jìn)行，城鎮(zhèn)、農(nóng)村人均住房面積分別從2001年的22.52m2、18.56m2增加到2014年的31.92m2、26.78m2。城鄉(xiāng)居民收入和醫(yī)療衛(wèi)生水平逐漸提高。此外，京津冀協(xié)同發(fā)展和京張聯(lián)合申辦冬奧會為張家口市承接北京和天津的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移提供新機(jī)遇，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級。

3.1.3 土地利用經(jīng)濟(jì)功能

1985—2014年張家口市土地利用經(jīng)濟(jì)功能在波動中增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)功能指數(shù)從0.067提升到0.232。由于歷史因素、自然條件、生態(tài)環(huán)境等方面的原因，張家口市土地利用經(jīng)濟(jì)功能較弱。1985—2000年間，張家口市土地利用經(jīng)濟(jì)功能緩慢增強(qiáng)，但處于明顯的波動狀態(tài)。2000年以來，張家口市土地利用經(jīng)濟(jì)功能步入快速提升階段(圖2)。圖5顯示，研究期內(nèi)，張家口市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、牧業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、交通服務(wù)功能均有所增強(qiáng)。(1)1985—2014年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能處于明顯的波動狀態(tài)，張家口市自然災(zāi)害頻繁，對其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響頗大，尤其是干旱、冰雹、大風(fēng)、霜凍等氣象災(zāi)害多發(fā)且嚴(yán)重，近30年來自然災(zāi)害成災(zāi)率介于40.03%～98.52%，人均糧食產(chǎn)量在103～363kg之間波動，低于全國400kg/人的平均水平。2002年以來，隨著菜籃子工程的實(shí)施，張家口市大力發(fā)展錯季蔬菜，致使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能明顯增強(qiáng)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化對經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響顯著，第三產(chǎn)業(yè)比重的波動變化導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能在波動中增強(qiáng)。(2)1985—2014年，牧業(yè)生產(chǎn)功能先在波動中增強(qiáng)后保持平穩(wěn)， 1985—1995年間，張家口市草地沙化、退化嚴(yán)重，草地資源潛能難以發(fā)揮，導(dǎo)致其牧業(yè)生產(chǎn)功能提升緩慢。1995年張家口市對外開放以來，畜牧業(yè)發(fā)展迅速。2007年張家口市遭受嚴(yán)重的干旱、洪澇、風(fēng)雹災(zāi)害，造成牲畜飼草短缺，畜產(chǎn)品產(chǎn)量降低，牧業(yè)生產(chǎn)功能出現(xiàn)階段性極小值(0.042)。之后，張家口市以京張聯(lián)合申辦冬奧會為契機(jī)進(jìn)行生態(tài)管護(hù)，通過政策引導(dǎo)推動舍飼養(yǎng)殖，牧業(yè)生產(chǎn)功能呈現(xiàn)相對穩(wěn)定狀態(tài)。(3)1985—2014年，交通服務(wù)功能經(jīng)過平穩(wěn)變化后迅速提升。1985—2000年受地形條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平限制，張家口市道路建設(shè)處于低水平狀態(tài)，路網(wǎng)密度在123.34～145.58m/km2之間徘徊，交通服務(wù)功能變化平緩； 2000—2014年間，張家口市實(shí)施了村村通道路工程，區(qū)域交通設(shè)施不斷完善，路網(wǎng)密度增大了2.81倍，交通服務(wù)功能顯著增強(qiáng)。

圖4 1985—2014年張家口市社會功能子功能變化趨勢 圖5 1985—2014年張家口市經(jīng)濟(jì)功能子功能變化趨勢

圖6 1985—2014年張家口市生態(tài)功能子功能變化趨勢

3.1.4 土地利用生態(tài)功能

2000—2014年張家口市城鎮(zhèn)化與工業(yè)化進(jìn)程加快，國家采取了天然林保護(hù)、退耕還林還草、京津風(fēng)沙源治理、濕地資源保護(hù)等生態(tài)措施，導(dǎo)致大量耕地向建設(shè)用地、林地轉(zhuǎn)變，資源供給功能持續(xù)減弱，生態(tài)維持功能不斷增強(qiáng)。期間，張家口市環(huán)境凈化功能先減弱后增強(qiáng)，整體呈減弱趨勢且具有較大波動性。一方面是由于工業(yè)化進(jìn)程的加快和一系列環(huán)境保護(hù)措施的實(shí)施，廢污水排放強(qiáng)度和固體廢物產(chǎn)生強(qiáng)度先增大后降低，其對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的壓力先升后降。另一方面張家口市依托氣候優(yōu)勢進(jìn)行錯季蔬菜生產(chǎn)，設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，化肥、農(nóng)藥使用加劇，土地生態(tài)環(huán)境不斷惡化。

3.2 土地利用多功能性變化的影響因素分析

基于1985—2014年張家口市土地利用多功能性變化的階段性特征，該研究運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型測算不同階段張家口市土地利用總功能與各影響因子進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，旨在探究不同因素對土地利用多功能性水平的影響程度。鑒于土地利用多功能性影響因子較多，且各因子對土地利用多功能性水平影響程度不同，根據(jù)相關(guān)研究[27]將關(guān)聯(lián)度大于0.75的因子確定為關(guān)鍵因子，對其進(jìn)行具體分析。

表2 張家口市土地利用總功能與各影響因子的灰色關(guān)聯(lián)度

影響因素影響因子1985—2000年2000—2014年1985—2014年關(guān)聯(lián)度排序關(guān)聯(lián)度排序關(guān)聯(lián)度排序自然條件年均降水量0.78030.743100.7467自然災(zāi)害成災(zāi)率0.87020.76550.8082社會經(jīng)濟(jì)因素城鎮(zhèn)化水平0.87610.79430.8221居民人均可支配收入0.57290.79240.7506人均社會消費(fèi)品零售額0.559100.75960.7525外商直接投資0.67750.75080.7139科技支出比重0.60880.75370.70510環(huán)境因素廢污水排放達(dá)標(biāo)率0.64970.81910.7923固體廢物綜合利用率0.71940.74990.7448政策因素造林面積0.67660.80720.7764

3.2.1 自然因素

由表2可知， 1985—2000年年均降雨量、自然災(zāi)害成災(zāi)率與土地利用總功能的關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.780、0.870，分列第3、2位，這一時期張家口市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后，其土地利用對自然環(huán)境依賴性較強(qiáng)，大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)靠天吃飯，年均降雨量、自然災(zāi)害成災(zāi)率對農(nóng)牧交錯區(qū)的土地利用多功能性水平影響顯著。2000年以來，隨著生態(tài)建設(shè)工程的開展以及溫室大棚、噴灌等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，張家口市土地利用多功能性水平對自然環(huán)境的依賴性降低。2000—2014年年均降雨量、自然災(zāi)害成災(zāi)率對土地利用多功能性的影響減弱，其關(guān)聯(lián)度分別降為0.743、0.765，分列第10、5位，表明自然因素對張家口市土地利用多功能性水平具有重要影響，但影響程度有所減弱。綜觀1985—2014年自然災(zāi)害成災(zāi)率與土地利用總功能的關(guān)聯(lián)度均在0.75以上，是影響張家口市土地利用多功能性水平的關(guān)鍵影響因子。特殊的地理位置和復(fù)雜的地形特點(diǎn)，導(dǎo)致張家口市氣象災(zāi)害頻發(fā)而嚴(yán)重，影響其土地多功能利用。

3.2.2 社會經(jīng)濟(jì)因素

表2顯示， 1985—2000年城鎮(zhèn)化發(fā)展對土地多功能利用具有重要影響，城鎮(zhèn)化水平與土地利用總功能的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.876，列第1位，這一時期張家口市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對落后，城鄉(xiāng)差距較大，城鎮(zhèn)化水平較高地區(qū)土地利用方式較為多樣,土地利用多功能性水平較高。2000—2014年影響張家口市土地多功能利用的社會經(jīng)濟(jì)因素增多，其中城鎮(zhèn)化發(fā)展、居民收入與消費(fèi)水平、區(qū)域投資、科技發(fā)展等社會經(jīng)濟(jì)因素均對土地利用多功能性水平產(chǎn)生重要影響，城鎮(zhèn)化水平、居民人均可支配收入、人均社會消費(fèi)品零售額、外商直接投資、科技支出比重與土地利用多功能性水平的關(guān)聯(lián)系數(shù)均達(dá)到0.75以上。2000年以來，張家口市城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，城市經(jīng)濟(jì)輻射帶動作用增強(qiáng)。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展，張家口市承接京津產(chǎn)業(yè)梯度轉(zhuǎn)移，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，土地利用向高效化、集約化方向發(fā)展，土地利用效益持續(xù)提高。同時，張家口市鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、鄉(xiāng)村旅游業(yè)得到快速發(fā)展，吸納了大量農(nóng)村剩余勞動力，居民收入與消費(fèi)水平不斷提高，人們對高質(zhì)量的產(chǎn)品與服務(wù)需求增加，土地利用功能趨于多元化方向發(fā)展。隨著科技投入的增加，張家口市農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、機(jī)械化水平提高，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能的提升； 廢污水治理和固體廢物綜合利用技術(shù)升級，環(huán)境凈化功能得到不同程度的提升。此外，這一時期張家口市對外開放程度進(jìn)一步擴(kuò)大，外商直接投資對經(jīng)濟(jì)增長的拉動作用增強(qiáng)，并成為影響土地利用多功能性水平的關(guān)鍵因子?？v觀整個研究時段，城鎮(zhèn)化水平、居民收入與消費(fèi)水平均對土地利用多功能性水平具有重要影響。

3.2.3 環(huán)境因素

2000年以前張家口市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后，科技水平較低，廢污水與固體廢物處理能力較弱，廢污水排放達(dá)標(biāo)率及固體廢物綜合利用率較低對土地利用多功能性水平影響較小。2000年后，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，廢污水排放與固體廢物產(chǎn)生強(qiáng)度提高，土地生態(tài)環(huán)境壓力增大。與此同時，張家口市科技進(jìn)步為廢污水治理和固體廢物綜合利用提供了技術(shù)保障，有助于緩解土地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力，影響土地環(huán)境凈化功能。表2顯示， 2000—2014年廢污水排放達(dá)標(biāo)率與土地利用多功能性水平的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.819，固體廢物綜合利用率與土地利用總功能的關(guān)聯(lián)度為0.749，接近0.75。1985—2014年廢污水排放達(dá)標(biāo)率與固體廢物綜合利用率與土地利用多功能性水平的關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.792、0.744，表明環(huán)境治理與調(diào)控對土地多功能利用影響較大。

3.2.4 政策因素

區(qū)域政策反映了政府對土地資源配置的宏觀調(diào)控，是影響土地利用多功能性水平變化的重要因素。張家口市由昔日的軍事重鎮(zhèn)演變?yōu)槭锥季G色生態(tài)屏障，區(qū)域生態(tài)政策對土地利用多功能性水平產(chǎn)生較大影響。2000—2014年間，國家實(shí)施了天然防護(hù)林保護(hù)、退耕還林還草、京津風(fēng)沙源治理、荒山造林等生態(tài)工程，在一定程度上改善了張家口市的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了生態(tài)維持功能的增強(qiáng)。此外，京津冀協(xié)同發(fā)展和京張聯(lián)合申辦冬奧會帶來的重大機(jī)遇，帶動了張家口市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增強(qiáng)了其生態(tài)環(huán)境功能，進(jìn)一步提升了土地利用多功能性水平。

綜合上述分析可知， 1985—2014年影響張家口市土地利用多功能性水平的關(guān)鍵因子類別、數(shù)目及影響程度均處于變化中，總體上表現(xiàn)為由自然、社會經(jīng)濟(jì)因素向環(huán)境、政策因素擴(kuò)展。

4 結(jié)論與討論

(1)1985—2014年張家口市土地利用多功能性總體上處于較低水平和較高水平，土地利用總功能變化具有明顯的階段性， 1985—2000年土地利用總功能在波動中減弱，土地利用功能以生態(tài)功能為主導(dǎo)； 2000—2014年土地利用總功能在波動中增強(qiáng)，土地利用主導(dǎo)功能由生態(tài)功能向經(jīng)濟(jì)、社會功能轉(zhuǎn)變。

(2)1985—2014年張家口市土地利用單項(xiàng)功能變化趨勢各異，土地利用社會功能緩慢增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)功能在波動中增強(qiáng)，生態(tài)功能顯著減弱并處于明顯的波動狀態(tài)。1985—2014年張家口市土地利用子功能變化趨勢差異顯著，其中空間承載、就業(yè)支撐、生態(tài)維持功能不斷增強(qiáng)，社會保障、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、牧業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能在波動中增強(qiáng)，交通服務(wù)功能先緩慢提升后快速提升，資源供給功能逐漸減弱，環(huán)境凈化功能顯著減弱并處于明顯的波動狀態(tài)。

(3)1985—2014年影響張家口市土地利用多功能性變化的關(guān)鍵因子由自然、社會經(jīng)濟(jì)因素向環(huán)境、政策因素擴(kuò)展。1985—2000年影響土地利用多功能性變化的關(guān)鍵因子包括年均降雨量、自然災(zāi)害成災(zāi)率、城鎮(zhèn)化水平； 2000—2014年影響土地利用多功能性變化的關(guān)鍵因子主要包括自然災(zāi)害成災(zāi)率、居民人均可支配收入、人均社會消費(fèi)品零售額、外商直接投資、科技支出比重、廢污水排放達(dá)標(biāo)率和造林面積。

該文結(jié)合張家口市實(shí)際情況，基于可持續(xù)發(fā)展三維度理念構(gòu)建的評價指標(biāo)體系，具有可操作性，基本適用于張家口市土地利用多功能性評價。參照國際、國內(nèi)公認(rèn)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)以及國家、地方和行業(yè)規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或全國與地方的平均水平等途徑確定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，采用目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化有效避免了分析結(jié)果出現(xiàn)單邊上漲的假象。灰色關(guān)聯(lián)方法被廣泛應(yīng)用于衡量指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性特征及差異性程度，在該研究中應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)模型能夠較好地識別土地利用多功能性變化的關(guān)鍵因子。同時，該文仍存在不足之處，該研究側(cè)重市域尺度的土地利用多功能時序變化分析，土地利用多功能性的空間差異需進(jìn)一步研究[29]； 鑒于數(shù)據(jù)的可獲取性與數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑的一致性，所建立的指標(biāo)體系基本反映了土地利用多功能性水平，社會保障、交通服務(wù)、資源供給功能等方面的指標(biāo)尚顯不足，有待繼續(xù)完善深化。