漢中市土地承載力評(píng)價(jià)與優(yōu)化

晁陽(yáng) 張艷

摘 要：近年來(lái)，生態(tài)文明建設(shè)和主體功能區(qū)戰(zhàn)略受到廣泛關(guān)注。本研究旨在定量評(píng)測(cè)漢中市各區(qū)縣土地“生態(tài)—生產(chǎn)—生活”承載力，為漢中市“三生”空間的劃分以及土地利用等規(guī)劃的制定提供科學(xué)依據(jù)。以陜西省漢中市為研究對(duì)象，構(gòu)建土地“生態(tài)—生產(chǎn)—生活”承載力指標(biāo)體系，利用層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合確定權(quán)重，使用狀態(tài)空間法對(duì)漢中市各區(qū)縣土地“三生”承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用ArcGIS技術(shù)表征漢中市土地“三生”承載力的空間差異并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，應(yīng)用主成分分析法探究“三生”承載力影響因子，有針對(duì)地提出優(yōu)化方案。結(jié)果表明：生態(tài)承載力較強(qiáng)的地區(qū)集中在南北部的秦巴山區(qū);生產(chǎn)和生活承載力較強(qiáng)的地區(qū)位于漢中盆地的中部平原地區(qū);漢中市各區(qū)縣的土地“三生”綜合承載力水平分布分散。

關(guān)鍵詞：“三生”空間;土地承載力;空間優(yōu)化;漢中市

中圖分類號(hào)：S181 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930038

土地“生態(tài)-生產(chǎn)-生活”承載力是土地資源與生態(tài)環(huán)境的供容能力、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)能力以及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、處于表現(xiàn)層的生產(chǎn)承載力和生活承載力3部分組成，簡(jiǎn)稱土地“三生”承載力[1]。生態(tài)、生產(chǎn)、生活承載力三者之間存在相互作用、彼此制約的關(guān)系，正是這種關(guān)系才使得“三生”承載力有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)整體[2]。

隨著十八大報(bào)告“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”等一系列政策的出臺(tái)，標(biāo)志著過(guò)去以生產(chǎn)空間為主導(dǎo)的國(guó)土開(kāi)發(fā)方式，將向生態(tài)—生產(chǎn)—生活空間協(xié)調(diào)的國(guó)土開(kāi)發(fā)方式轉(zhuǎn)變[3]，有關(guān)“三生”的研究愈發(fā)深入和全面。近年來(lái)隨著遙感、GIS等技術(shù)的發(fā)展，一些研究利用現(xiàn)狀圖和遙感圖等媒介所反應(yīng)土地利用現(xiàn)狀信息為依據(jù)劃分“三生”空間，或是根據(jù)現(xiàn)有的土地利用分類建立國(guó)土空間“三生”分類體系。在“三生”承載力的研究中，大多將土地生態(tài)、生產(chǎn)、生活承載力3項(xiàng)作為二級(jí)指標(biāo)建立三級(jí)指標(biāo)體系。常用的核算承載力的數(shù)學(xué)方法主要包括綜合加權(quán)、狀態(tài)空間法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等，一些人還用SD模型預(yù)測(cè)未來(lái)的“三生”承載力變化趨勢(shì)[4-6]。

本研究以陜西省漢中市為例，定量測(cè)評(píng)各區(qū)縣的土地“三生”承載力，分析承載力空間差異的結(jié)果及成因，從理論上豐富了土地“三生”承載力評(píng)價(jià)的理論體系，對(duì)漢中市土地布局與規(guī)劃具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

漢中市位于N 32°15′15″～33°56′37″，E 105°30′30″～108°24′37″，地處秦嶺和大巴山之間，為一山間盆地。漢中地貌類型多樣，但以山地為主，占總土地面積的75.2%。2014年，漢中市國(guó)土總面積27246km2，戶籍人口數(shù)3841313人。全市轄漢臺(tái)區(qū)、南鄭區(qū)、城固縣、勉縣、洋縣、西鄉(xiāng)縣、寧強(qiáng)縣、略陽(yáng)縣、鎮(zhèn)巴縣、留壩縣、佛坪縣等11個(gè)區(qū)縣。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究中涉及的2014年漢中市土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和各縣土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，來(lái)源于漢中市國(guó)土資源局網(wǎng)站和漢中市政府網(wǎng)站發(fā)布的《漢中市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）調(diào)整完善》，為第2次土地調(diào)查連續(xù)變更到2014年的現(xiàn)狀數(shù)據(jù);指標(biāo)體系中選用的承載力潛力指標(biāo)數(shù)據(jù)（如新增建設(shè)用地和耕地補(bǔ)充量等）來(lái)源于《漢中市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）調(diào)整完善》中2020年規(guī)劃數(shù)據(jù);漢中市以及各區(qū)縣的自然資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《2014年漢中市統(tǒng)計(jì)年鑒》;部分環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)源于漢中市環(huán)境保護(hù)局發(fā)布的《2014年漢中市環(huán)境質(zhì)量通報(bào)》;地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)來(lái)源于《漢中市“十三五”地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃》。

2 土地“三生”承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 選取土地“三生”承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)

選取指標(biāo)是構(gòu)建評(píng)價(jià)體系最基本也是最重要的工作，選取的指標(biāo)是否合理會(huì)直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果的說(shuō)服力和可信度。本研究根據(jù)科學(xué)性、區(qū)域特殊性、動(dòng)態(tài)性、完備性、可行性5個(gè)原則建立了1個(gè)一級(jí)指標(biāo)、3個(gè)二級(jí)指標(biāo)、17個(gè)三級(jí)指標(biāo)的三級(jí)指標(biāo)體系[7]。

2.2 確定權(quán)重

目前確定土地承載力權(quán)重的主流方法，可以分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。為了最大程度地規(guī)避主、客觀賦權(quán)法的缺點(diǎn)，保證評(píng)價(jià)的科學(xué)性，本研究采用主客觀相結(jié)合的方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。

參考前人研究[8]，將用層次分析法算得的主觀權(quán)重Wi和用熵權(quán)法賦權(quán)獲取的客觀權(quán)重Pi加權(quán)從而獲得土地“三生”承載力評(píng)價(jià)體系的最終權(quán)重，結(jié)果如表2所示。

μi= Wi+（1- ）Pi

3 土地“三生”承載力計(jì)算

3.1 計(jì)算步驟

選取指標(biāo)體系中的n個(gè)指標(biāo)構(gòu)建n維狀態(tài)空間。

此時(shí)狀態(tài)空間的原點(diǎn)到系統(tǒng)狀態(tài)點(diǎn)所構(gòu)成的有向向量的模，可以用來(lái)表示RCC的值：

RCC=M=∑ni=1RCCi2

式中，n為指標(biāo)的數(shù)量，| M|為承載力有向矢量的模，RCC為理想承載力值的大小。

而實(shí)際情況下，考慮到系統(tǒng)內(nèi)不同指標(biāo)對(duì)承載力的影響程度有差異，公式中應(yīng)加入權(quán)重的因素。

現(xiàn)標(biāo)定這n個(gè)指標(biāo)項(xiàng)的現(xiàn)實(shí)值為RCSi ，（i=1，2，…，n）。

RCS=M= ∑ni=1（μi×RCSi）2

式中，n為指標(biāo)的數(shù)量，| M|為承載力有向矢量的模，RCS為現(xiàn)實(shí)情況下承載力值的大小，μi（i=1，2，3…n）為各坐標(biāo)軸的權(quán)重值。

此時(shí)，即可得到漢中市各縣2014年現(xiàn)狀情況下的生態(tài)承載力、生產(chǎn)承載力、生活承載力以及“生態(tài)—生產(chǎn)—生活”承載力指數(shù)。

3.2 “三生”承載力指數(shù)計(jì)算結(jié)果

3.3 承載力指數(shù)空間差異分異結(jié)果

參考龍花樓的研究[9]，對(duì)漢中市各區(qū)縣的“生態(tài)—生產(chǎn)—生活”承載力指數(shù)進(jìn)行分級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)差（Standard Deviation）是離均差平方和平均后的方根，為各數(shù)據(jù)偏離平均數(shù)距離的平均數(shù)，當(dāng)一個(gè)值高于或者低于平均值時(shí)，其可以進(jìn)一步度量這個(gè)值偏離平均值的程度。本研究中的“生態(tài)—生產(chǎn)—生活”承載力指數(shù)分級(jí)的規(guī)則如表4所示。

為了更直觀地分析承載力在空間范圍內(nèi)的差異，運(yùn)用ARCgis10.2將承載力指數(shù)在行政區(qū)劃圖中用顏色的深淺來(lái)表示。

4 主成分分析法引導(dǎo)下的漢中市“三生”承載力提升建議4.1 生態(tài)環(huán)境保護(hù)及改善建議

將土地生態(tài)承載力評(píng)價(jià)因子標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值導(dǎo)入SPASS分析軟件，得出主成分特征值及貢獻(xiàn)率見(jiàn)表5，成分得分系數(shù)矩陣如表6。

由表5可知，第1主成分、第2主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到73.286%，可以較為全面地反映土地生態(tài)承載力情況，所以選取前2個(gè)主成分（主成分1、主成分2）進(jìn)行分析。由表6可知，主成分1與空氣環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)用地面積比率存在較大正相關(guān)關(guān)系;主成分2與城市水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)存在較大正相關(guān)關(guān)系。

4.1.1 改善城鄉(xiāng)大氣環(huán)境質(zhì)量

漢臺(tái)區(qū)、城固縣、南鄭區(qū)、勉縣等人口密集的地區(qū)，冬季空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良以上的天數(shù)僅占30%左右。應(yīng)加快拆改全市的煤鍋爐，推進(jìn)“煤改氣”、“煤改電”、“油改氣”工程建設(shè)，淘汰黃標(biāo)車，夏季嚴(yán)格禁燃秸稈。

4.1.2 控制水污染，保護(hù)水生態(tài)環(huán)境安全

嚴(yán)密監(jiān)控工廠排放成分和排放量，建設(shè)和改造城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施，保證居民飲用水安全。

4.1.3 抑制土壤污染

應(yīng)治理工廠排污源頭，對(duì)務(wù)農(nóng)村民進(jìn)行教育和監(jiān)管，引進(jìn)土地整治人才修復(fù)污染土壤。

4.1.4 劃定和保護(hù)生態(tài)空間

建設(shè)用地的無(wú)序化擴(kuò)張，已經(jīng)導(dǎo)致漢中市生物多樣性遭到破壞，很多保護(hù)動(dòng)植物的生存空間受到威脅。應(yīng)加快劃定生態(tài)紅線，加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)的監(jiān)督管理，保持地區(qū)生態(tài)承載力優(yōu)勢(shì)。

4.1.5 提高資源利用率

市內(nèi)勉縣、略陽(yáng)縣、寧強(qiáng)縣等地區(qū)礦業(yè)開(kāi)采和材料制備等企業(yè)密集，這些企業(yè)的用水量高于一般企業(yè)，水資源利用率很低，拉低了區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?jié)摿??？梢酝ㄟ^(guò)改善產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，增加單位用水GDP，從而提高資源集約節(jié)約利用程度。

4.1.6 退耕還林

全市25°以上坡耕地達(dá)13.41萬(wàn)hm2，坡度過(guò)大的耕地由于固土能力較小，會(huì)導(dǎo)致水土流失、土地退化，應(yīng)采取退耕還林措施。但是現(xiàn)階段，退耕還林的工作被耕地保護(hù)紅線所限制，有待解決。建議采取農(nóng)民就地轉(zhuǎn)業(yè)，建立村民造林護(hù)林隊(duì)等措施安置失地農(nóng)民，這就需要政府的大量投入，提高環(huán)境保護(hù)投資占比[10]。

4.2 生產(chǎn)承載力提升建議

將土地生產(chǎn)承載力評(píng)價(jià)因子標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值導(dǎo)入SPASS分析軟件，得出主成分特征值及貢獻(xiàn)率見(jiàn)表7，成分得分系數(shù)矩陣如表8。

由表7可知，第1主成分、第2主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到 81.173%，可以較為全面地反映水資源承載力情況，所以選取前2個(gè)主成分（主成分 1、主成分 2）進(jìn)行分析。由表8可知，主成分1與地均GDP、可生產(chǎn)用地潛力指數(shù)存在較大正相關(guān)關(guān)系。該因子可概括為生產(chǎn)用地利用效率，組織低效用地再開(kāi)發(fā)、控制建設(shè)用地?cái)U(kuò)張來(lái)提升生產(chǎn)承載力;主成分2與規(guī)模以上工業(yè)增加值存在較大正相關(guān)關(guān)系。應(yīng)制定政策優(yōu)惠鼓勵(lì)優(yōu)質(zhì)企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模。

4.3 生活承載力提升建議

將土地生活承載力評(píng)價(jià)因子標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值導(dǎo)入SPASS分析軟件，得出主成分特征值及貢獻(xiàn)率見(jiàn)表9，成分得分系數(shù)矩陣如表10。

由表9可知，第1主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到65.841%，可以較為全面地反映生活承載力情況，所以選取前1個(gè)主成分（主成分 1）進(jìn)行分析。由表10可知，主成分1與人均可支配收入、人口密度、城鎮(zhèn)化水平存在較大正相關(guān)關(guān)系。該因子可概括為地區(qū)發(fā)展水平。

在人類的需求中，物質(zhì)是第一位的，要想提高人們的生活水平，首先要保證城鄉(xiāng)居民收入的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。人口密度過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致人均居住面積下降，影響生活的舒適度，因此要在防止城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張占用耕地和生態(tài)用地的情況下，引導(dǎo)人口有序增長(zhǎng)。

5 結(jié)論

土地“三生”承載力評(píng)價(jià)明確了漢中市11個(gè)區(qū)縣在市一級(jí)中的生態(tài)、生產(chǎn)、生活承載力定位，可以幫助劃分漢中市國(guó)土功能區(qū)，從而為科學(xué)制定土地利用規(guī)劃提供依據(jù)。

采用文獻(xiàn)綜述法，總結(jié)前人有關(guān)土地“三生”承載力概念、土地“三生”承載力評(píng)價(jià)和有關(guān)“三生空間”劃分等研究。并提出了劃分主體功能區(qū)不能僅僅依據(jù)土地利用現(xiàn)狀，還應(yīng)結(jié)合研究區(qū)土地承載力水平的觀點(diǎn)。

建立了漢中市土地“三生”承載力評(píng)價(jià)體系，選定三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)（1個(gè)一級(jí)指標(biāo)，3個(gè)二級(jí)指標(biāo)和17個(gè)三級(jí)指標(biāo)），采用層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合的方法確定其權(quán)重。運(yùn)用狀態(tài)空間法計(jì)算漢中市土地生態(tài)、生產(chǎn)、生活以及“三生”綜合承載力指數(shù)，運(yùn)用ArcGIS進(jìn)行空間表征，將漢中市土地生態(tài)、生產(chǎn)、生活以及“三生”綜合承載力指數(shù)分別劃分為4個(gè)等級(jí)。生態(tài)承載力很強(qiáng)的包括留壩縣、佛坪縣，較強(qiáng)的包括鎮(zhèn)巴縣、南鄭區(qū)、洋縣、略陽(yáng)縣，較弱的包括城固縣、寧強(qiáng)縣，很弱的包括漢臺(tái)區(qū)、西鄉(xiāng)縣、勉縣;生產(chǎn)承載力很強(qiáng)的包括漢臺(tái)區(qū)，較強(qiáng)的包括略陽(yáng)縣、城固縣、南鄭區(qū)，較弱的包括寧強(qiáng)縣、留壩縣、勉縣、鎮(zhèn)巴縣、洋縣、佛坪縣，很弱的包括西鄉(xiāng)縣;生活承載力很強(qiáng)的包括漢臺(tái)區(qū)，較強(qiáng)的包括城固縣、南鄭區(qū)，較弱的包括略陽(yáng)縣、洋縣、勉縣、寧強(qiáng)縣、西鄉(xiāng)縣、留壩縣、佛坪縣，很弱的包括鎮(zhèn)巴縣;“三生”綜合承載力很強(qiáng)的為漢臺(tái)區(qū)，較強(qiáng)的包括城固縣、南鄭區(qū)、留壩縣、略陽(yáng)縣，較弱的包括佛坪縣、洋縣、寧強(qiáng)縣、鎮(zhèn)巴縣，很弱的包括勉縣、西鄉(xiāng)縣。

針對(duì)漢中市的國(guó)土空間規(guī)劃以及生態(tài)環(huán)境優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步提出建議。生態(tài)、生產(chǎn)、生活承載力相對(duì)較強(qiáng)的地區(qū)，分別劃分為生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間;改善大氣、水、土壤資源污染，劃定并嚴(yán)格監(jiān)管生態(tài)保護(hù)空間，退耕還林;因地制宜，在高山地帶發(fā)展藥材種植和旅游業(yè)等環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，平原地區(qū)大力發(fā)展工業(yè)的同時(shí)注重生態(tài)環(huán)境保護(hù);提高居民收入水平，從保障人均居住用地面積等方面改善居民生活舒適度。

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（責(zé)任編輯 ?周康）