1990年來(lái)中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的效率和驅(qū)動(dòng)機(jī)理時(shí)空分析

范澤孟,李賽博

1 中國(guó)科學(xué)院地理學(xué)與資源研究所,資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101

2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 100049

3 江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,南京 210023

城市化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì),被認(rèn)為是城市土地?cái)U(kuò)張的過(guò)程[1]。雖然全球城鎮(zhèn)建設(shè)用地僅占全球陸地總面積的0.63%,但由于快速的城市化發(fā)展,大量耕地被城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用,全球城鎮(zhèn)用地從1990年的45.1萬(wàn) km2增加到2010年的74.71萬(wàn) km2[2-3]。隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,尤其是1987年在深圳舉行第一次試行土地拍賣之后,中國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程步入了快速發(fā)展時(shí)代,21世紀(jì)以來(lái)年均1%的增長(zhǎng)速度令世界矚目[4]。從20世紀(jì)80年代末到2010年,中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增加了5.52萬(wàn) km2[5],其中2000—2005年和2010—2015年新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積的75%和67.5%均來(lái)源于耕地[6-7]。相關(guān)研究表明,預(yù)計(jì)到2040年全國(guó)城鎮(zhèn)化率將超過(guò)70%[8],全國(guó)城鎮(zhèn)用地到2099年將增加5474 km2[9],而且隨著城鎮(zhèn)建設(shè)用地的盲目擴(kuò)張,城市群的土地利用效率在2008—2015年呈下降趨勢(shì)[10]。因此,如何定量分析城鎮(zhèn)建設(shè)用地的利用效率逐漸成為新型城鎮(zhèn)化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

現(xiàn)有城鎮(zhèn)建設(shè)用地與耕地的供需矛盾與驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究,主要集中在對(duì)城市化進(jìn)程中占用耕地的變化以及城市土地?cái)U(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素方面[11-15]。另外,在城鎮(zhèn)建設(shè)用地的經(jīng)濟(jì)效益研究方面,也主要是關(guān)注城市土地利用效率的評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用[16]。對(duì)于不同資源、不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境和不同的省級(jí)政策驅(qū)動(dòng)下的耕地轉(zhuǎn)換為城鎮(zhèn)建設(shè)用地的驅(qū)動(dòng)機(jī)理及其空間差異,以及占用耕地經(jīng)濟(jì)效益的定量評(píng)估則相對(duì)較少。因此,論文旨在綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、政策措施和空間位置因素,在對(duì)1990—2015年間全國(guó)31個(gè)省域城鎮(zhèn)建設(shè)用地及耕地時(shí)空格局變化進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地比例及速度的定量計(jì)算模型,并引入數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法和地理探測(cè)器,構(gòu)建城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的經(jīng)濟(jì)效益模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的驅(qū)動(dòng)作用和效率的定量分析。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)與處理

基于根據(jù)Landsat-TM/ETM 遙感影像獲取的1990年、1995年、2000年、2005年、2010年5個(gè)時(shí)段的土地利用數(shù)據(jù)和根據(jù)Landsat8遙感影像獲取的2015年的土地利用數(shù)據(jù)(來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心,http://www.resdc.cn),結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)[17],將土地利用類型合并為耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)建設(shè)用地、其他建設(shè)用地和其他用地7種類型,構(gòu)建1990—2015年的1 km分辨率的全國(guó)土地利用空間分布數(shù)據(jù)集(圖1)。并在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,將城鎮(zhèn)建設(shè)用地和耕地單獨(dú)提取,形成近25年的全國(guó)建設(shè)用地和耕地?cái)?shù)據(jù)集,為后續(xù)分析及模型計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外,根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》,對(duì)第二、三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占比、城鎮(zhèn)居民消費(fèi)水平、農(nóng)村居民人均生活消費(fèi)支出、地均農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、人均財(cái)政支出和地均固定資產(chǎn)投資總額等社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,并構(gòu)建相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)集。

圖1 1990—2015年全國(guó)土地利用變化的時(shí)空分布

1.2 城鎮(zhèn)建設(shè)用地變化與耕地變化的測(cè)度指數(shù)

根據(jù)1990—2015年間全國(guó)的六期1 km分辨率的土地利用數(shù)據(jù),基于ArcGIS的空間統(tǒng)計(jì)分析方法,分別提取中國(guó)31個(gè)省份的建設(shè)用地與耕地,計(jì)算二者的面積年變化率,并在它們之間的變化進(jìn)行對(duì)比分析基礎(chǔ)上,結(jié)合新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的面積比例(K),對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的速率進(jìn)行定量求算。計(jì)算公式可表征為：

(1)

式中,Ba為一定時(shí)間段內(nèi)新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積；Ca為新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用的耕地面積。

1.3 城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益模型

為了定量測(cè)度城鎮(zhèn)建設(shè)用地在耕地方向上擴(kuò)張的時(shí)空效率,結(jié)合投入和產(chǎn)出模式,引入無(wú)需權(quán)重假設(shè)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法,選取新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積表示土地的投入,城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地所增加的城鎮(zhèn)從業(yè)人員數(shù)作為勞動(dòng)力投入,城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地所增加的固定資產(chǎn)投資總額作為資本投入[18],進(jìn)而形成資本、勞動(dòng)力和土地投入?yún)?shù)集(表1),構(gòu)建衡量城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益模型。該模型能夠以“相對(duì)效率”概念為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)多投入多產(chǎn)出模式下決策單元間的相對(duì)有效性,也稱為CCR模型,并在假定規(guī)模收益可變的條件下擴(kuò)展為BCC模型[19-22],其理論公式可表達(dá)如下：

表1 投入-產(chǎn)出參數(shù)

(2)

式中，Minθ為目標(biāo)函數(shù)；s.t.代表限制性條件；BCC模型中假設(shè)有n個(gè)決策單元，每個(gè)省都視為一個(gè)決策單元，且都有m個(gè)投入指標(biāo)和p個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)；xuj和yvj分別表示第j個(gè)省的第u個(gè)投入指標(biāo)值和第v個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)值；xu0和yv0分別為當(dāng)前決策單元的投入和產(chǎn)出值；λj為第j個(gè)省在某一指標(biāo)上的權(quán)重變量；θ為決策單元的有效值，也就是投入相對(duì)產(chǎn)出的有效程度。

1.4 城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的驅(qū)動(dòng)機(jī)理模型

基于全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地與耕地時(shí)空分布的空間差異性特征,引入地理探測(cè)器[23-24]對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地與耕地的相互作用機(jī)理進(jìn)行定量解釋。在模型構(gòu)建的過(guò)程中,將地均高程、地均坡度、道路密度、耕地面積加權(quán)形狀指數(shù)和耕地密度指數(shù)作為城鎮(zhèn)建設(shè)用地與耕地相互轉(zhuǎn)換的限制因子,結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和政府決策行為(表2)[25],進(jìn)而構(gòu)建能夠解析城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地驅(qū)動(dòng)影響的驅(qū)動(dòng)機(jī)理模型。其理論公式可表達(dá)如下：

表2 驅(qū)動(dòng)因子指標(biāo)

(3)

2 結(jié)果和分析

2.1 城鎮(zhèn)建設(shè)用地和耕地時(shí)空格局變化分析

通過(guò)對(duì)1990—2015年土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空分析發(fā)現(xiàn)(圖2),在1990—2015年間,全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地呈持續(xù)增加趨勢(shì),總面積增長(zhǎng)了2.6萬(wàn)km2,總體增幅超過(guò)1倍,其中2000—2005年期間建設(shè)用面積增加最多(增加了27.53%)。耕地面積整體呈先增加后減少趨勢(shì)。耕地在1990—2000年間呈增加趨勢(shì),自2000以后呈減少趨勢(shì),其中2000—2005年間,耕地的變化面積及變化比率均為最低。

圖2 1990—2015年全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地和耕地轉(zhuǎn)換趨勢(shì)

分省域城鎮(zhèn)建設(shè)用地與耕地變化的空間統(tǒng)計(jì)分析表明(圖3,圖4),1990—2015年間,全國(guó)不同省域的城鎮(zhèn)建設(shè)用和耕地變化存在顯著的時(shí)空差異特征。廣東的城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加最多(增加0.31萬(wàn)km2),其次是山東(增加0.29萬(wàn)km2),而青海的城鎮(zhèn)建設(shè)用地的增量最少,僅增加60 km2。全國(guó)各省域的城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積均呈持續(xù)增加趨勢(shì),25年間城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加面積超過(guò)1倍的省包括寧夏、海南、浙江和重慶,分別增加156%、133%、124%和105%,而黑龍江和遼寧的城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長(zhǎng)率較低,僅分別為27%和36%。

圖3 1990—2015年各省城鎮(zhèn)建設(shè)用地轉(zhuǎn)換趨勢(shì)

圖4 1990—2015年耕地轉(zhuǎn)變趨勢(shì)

1990—2015年間,除黑龍江和新疆耕地面積整體有所增加外,其余省份的耕地面積總體上均呈減少趨勢(shì)。從耕地面積變化上看,江蘇耕地面積減少最多(0.57萬(wàn)km2),而黑龍江耕地面積增加最多(增加2.18萬(wàn)km2)；從耕地面積變化率方面看,上海、北京和浙江耕地減少速度最快,分別減少25%、23%和16%,而新疆和黑龍江耕地分別增加37%和15%。

在1990—1995、1995—2000、2000—2005、2005—2010和2010—2015五個(gè)時(shí)段內(nèi),城鎮(zhèn)建設(shè)用地除新疆在1990—1995年有所減少外,其余各省各時(shí)段內(nèi)內(nèi)均呈增加趨勢(shì)。大部分省份在各個(gè)時(shí)段的城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加速度呈減緩趨勢(shì)。其中,廣東的城鎮(zhèn)建設(shè)用地從1990—1995年的增加750 km2減少到2010—2015年的增加84 km2,其擴(kuò)張速率也由45.79%減少為1.8%；新疆城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積從1990—1995年的減少55 km2到2010—2015年的增加627 km2,其變化率也由1990—1995年的-5.97%增加到2010—2015年的53.14%；北京城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速率的減速最快,從1990—1995年的增加95.02%到2010—2015年的增加1.49%；貴州城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速率增速最快,從1990—1995年的增加0.48%到2010—2015年的增加63%。

另外,各時(shí)段內(nèi)大部分省份的耕地減少速度整體上呈減緩趨勢(shì)。其中,新疆耕地面積在1990—2015年間減少821 km2,但2010—2015年間耕地面積增加了8291 km2；山東、河北、浙江、江蘇、上海、西藏、天津、江西、湖北和四川的耕地面積在五個(gè)時(shí)段內(nèi)均呈減少趨勢(shì),尤其是四川耕地面積減少速度呈加快趨勢(shì)；黑龍江耕地面積變化率在各時(shí)間段均為正值,但其增速在減緩,從1990—1995年的8.44%到2010—2015年的1.29%。

2.2 城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地時(shí)空格局分析

通過(guò)對(duì)1990年和2015年全國(guó)耕地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地進(jìn)行空間疊加分析發(fā)現(xiàn)(圖5),在1990—2015年期間,城鎮(zhèn)建設(shè)用地共占用耕地為2.12萬(wàn)km2,占新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地總面積的72.5%。其中,1995—2000年間,雖然新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積最少(占用1152 km2),但新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中有81.4%來(lái)自于耕地；自2000年后,雖然城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì),但新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中占用的耕地比例在逐漸減少。

圖5 1990—2015年全國(guó)新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地趨勢(shì)

在1990—2015年間,新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積大于1000 km2的省份主要分布在東部沿海地區(qū)和糧食主產(chǎn)區(qū)。江蘇城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地2830 km2,占新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積總量的82%。青海和西藏雖然均僅有27 km2的耕地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)建設(shè)用地,但也分別占其新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積的30.9%和42.9%。新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中耕地面積占比超過(guò)60%的省份主要分布在胡煥庸線以東,尤其是上海,新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中占用耕地比例高達(dá)93.9%,共有415 km2。廣東有1771 km2耕地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)建設(shè)用地,也占新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地的近50%。全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地情況呈由東部向西部逐漸減小的空間分布特征(圖6)。另外,在1990—2015年期間,除了福建新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中耕地的占比從1990—1995年的88.2%減少為2010—2015年的46%(占用耕地面積下降52 km2)、內(nèi)蒙古新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中耕地的占比增加20.4%(占用耕地面積增加239 km2)以外,其余大部分省份城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積總體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì),但新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中耕地的占比整體上呈下降趨勢(shì)。山東城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的面積從1990—1995年的580 km2增加到2010—2015年的1876 km2,雖然耕地在新增建設(shè)用地中的占比有所減少,但在2010—2015年間仍然高達(dá)74.8%。

圖6 1990—2015年各省新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地趨勢(shì)

2.3 城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)DEA模型及選取的投入產(chǎn)出指標(biāo)(表1)對(duì)全國(guó)各省城鎮(zhèn)建設(shè)用地在耕地方向上擴(kuò)張的綜合效率進(jìn)行測(cè)度顯示(表3)：在1990—2015年間,全國(guó)新增建設(shè)用地占用耕地的經(jīng)濟(jì)效益整體呈降低趨勢(shì)。其中,1995—2000年間的城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的經(jīng)濟(jì)效益最高；1990—2015年間,上海、天津和西藏的新增建設(shè)用地占用耕地的投入產(chǎn)出效率值為1,表明其城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的投入產(chǎn)出效率為DEA有效,達(dá)到最佳狀態(tài)；非DEA有效省份中綜合效率值大于0.8的依次為山東、江蘇、北京、青海、廣東、浙江和重慶,其中青海和重慶處于規(guī)模報(bào)酬遞增趨勢(shì),即城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積的增加可以帶來(lái)超出預(yù)期的效益,其他地區(qū)處于則呈現(xiàn)規(guī)模報(bào)酬遞減趨勢(shì),即城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積的增加不能帶來(lái)相應(yīng)比例的效益；新疆和甘肅的綜合效率值均低于0.5,但都呈規(guī)模報(bào)酬遞增趨勢(shì),即新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地將帶來(lái)超出相應(yīng)比例的效益；對(duì)全國(guó)各省份1990—1995年和2010—2015年新增建設(shè)用地占用耕地產(chǎn)出的綜合效率對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),天津、北京、青海、新疆和內(nèi)蒙的綜合效率值整體上呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì),尤其天津和北京在2010—2015年的綜合效率值比1990—-1995年分別增加35.32%和34.95%,而安徽、甘肅、江西、廣西、浙江、云南和江西綜合效率值下降比例超過(guò)30%；上海和西藏在各時(shí)間段則一直處于DEA有效狀態(tài)。

表3 城鎮(zhèn)建設(shè)用地在耕地方向上擴(kuò)張的投入產(chǎn)出效率BCC模型運(yùn)行結(jié)果

2.4 城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的驅(qū)動(dòng)機(jī)理分析

為了對(duì)定量揭示城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的驅(qū)動(dòng)效應(yīng),在采用自然間斷點(diǎn)法對(duì)X1—X11各個(gè)因子進(jìn)行離散化的基礎(chǔ)上,應(yīng)用地理探測(cè)器對(duì)不同時(shí)期各個(gè)因子對(duì)新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的作用強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算表明(表4)。在1990—2015年間,經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素是全國(guó)新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因素,其次為空間位置因素和政策措施。其中,城鎮(zhèn)居民消費(fèi)水平和地均農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力是經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素中的主要因子,耕地面積加權(quán)形狀指數(shù)是空間位置因素中的主要驅(qū)動(dòng)因子,而地均固定資產(chǎn)投資總額是政策措施中的主導(dǎo)因子?？臻g位置因素和經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素的驅(qū)動(dòng)效益整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),而政策措施的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度則呈增加趨勢(shì)；空間位置因素在1990—1995年對(duì)于新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的驅(qū)動(dòng)作用強(qiáng)度最高,而在2000—2005年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素的驅(qū)動(dòng)作用強(qiáng)度最高,政策措施的驅(qū)動(dòng)作用強(qiáng)度降到最?。涣硗?從單因子驅(qū)動(dòng)作用統(tǒng)計(jì)表明,在1990—1995年間的地均農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)作用系數(shù)最高,2000—2005年間的農(nóng)村居民人均生活消費(fèi)支出的驅(qū)動(dòng)作用系數(shù)最高,而1995—2000年和2005—2015年間均是耕地面積加權(quán)形狀指數(shù)的驅(qū)動(dòng)作用系數(shù)最高。

表4 不同時(shí)期各因素作用強(qiáng)度(地理探測(cè)器q值)變化趨勢(shì)

3 討論

自1990年以來(lái),全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地空間上擴(kuò)張面積總體上呈由東向西逐漸減弱的趨勢(shì),擴(kuò)展速率則呈逐漸減緩趨勢(shì)。西北和東北地區(qū)的耕地面積有所增加,東部和中部耕地面積減少趨勢(shì)嚴(yán)重,但1990—2005年間的耕地減少速率呈逐漸降低趨勢(shì)。城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地在空間上也呈由東部向西部逐漸減弱的趨勢(shì)。根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),1990—2015年,我國(guó)鄉(xiāng)村人口向城鎮(zhèn)大量轉(zhuǎn)移,城鎮(zhèn)化水平不斷提高,我國(guó)城鎮(zhèn)人口總數(shù)由1990年的3.02億增加到2015年的7.71億,城鎮(zhèn)人口占比也由26.41%增加到56.1%；GDP 由1.89×104億元到2015年的68.6×104億元,增幅高達(dá)36.3倍。20世紀(jì)末,沿海地區(qū)在外資引入、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)、房產(chǎn)熱等的影響下[26],城鎮(zhèn)周圍的鄉(xiāng)村地區(qū)被快速城鎮(zhèn)化[27],新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地面積比例高達(dá)78%,尤其是珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲和華北平原。20世紀(jì)90年代后期隨著《基本農(nóng)田保護(hù)條例》的頒布實(shí)施和《土地管理法》的修訂與生效[28],以及耕地景觀的形狀破碎化等因子影響(圖7), 城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度總體減緩,對(duì)于我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)耕地面積減少的趨勢(shì)得到了有效的遏制；同期,隨著北部地區(qū)年積溫不斷增加和日益增長(zhǎng)的糧食需求,為北部干旱缺水區(qū)的林草地開墾為耕地提供較有利的氣候條件和政府支持[29]。2000 年前草地減少3.44×104km2,以東北、華北和西北地區(qū)草地開墾為耕地為主,林地減少1.09×104km2,主要是農(nóng)耕區(qū)擴(kuò)張對(duì)林地的占用[30]。進(jìn)入21世紀(jì),受我國(guó)經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施水平的提升、政府投資力度的加大和單位面積上耕地斑塊數(shù)量增多等因子的影響(圖7),因城鎮(zhèn)擴(kuò)張而流失的耕地面積正在增多；同時(shí)隨著2000年中央實(shí)施“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略、2004年的“振興東北”和“中部地區(qū)崛起”戰(zhàn)略提出,西部、中部和東北區(qū)域吸納了大量的資金、人才和技術(shù),使中西部地區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)展速度提升[3,31-32],城鎮(zhèn)建設(shè)用地和耕地的地均高程也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)(圖7)；2000年后耕地減少面積中,除城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地外,在1999年啟動(dòng)退耕還林、還草、還濕等生態(tài)保護(hù)政策的驅(qū)動(dòng)下[33-34],坡度大于25°的丘陵山區(qū)的耕地因歸根還林還草等而呈現(xiàn)減少趨勢(shì),尤其是華北、黃土高原和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)比較明顯[35-37],而新疆除在國(guó)家政策和技術(shù)驅(qū)動(dòng)下,依靠冰川融水開墾大量綠洲農(nóng)田,進(jìn)而使得新疆耕地面積總體呈增加趨勢(shì)。

圖7 1990—2015年全國(guó)新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地與驅(qū)動(dòng)因子關(guān)系

在新型城鎮(zhèn)化與耕地保護(hù)紅線政策的驅(qū)動(dòng)下,城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張和耕地破碎化嚴(yán)重省份,當(dāng)?shù)卣块T應(yīng)加強(qiáng)“多規(guī)合一”和落實(shí)“一張圖”政策,以優(yōu)化國(guó)土空間格局和節(jié)約集約用地[38-40]。新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地比較嚴(yán)重的區(qū)域,當(dāng)?shù)貞?yīng)以保護(hù)耕地資源作為新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的基礎(chǔ)和前提,完善土地增減掛鉤、異區(qū)和同區(qū)內(nèi)地塊置換機(jī)制,進(jìn)而逐步減少新增建設(shè)用地計(jì)劃指標(biāo)[41]。同時(shí)要緊緊抓住耕地保護(hù)數(shù)量和質(zhì)量并重原則,要占優(yōu)補(bǔ)優(yōu),占水田補(bǔ)水田,并加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè),以守住耕地紅線[42]。新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地在占用耕地產(chǎn)出效率較低的省份,城鎮(zhèn)建設(shè)用地應(yīng)堅(jiān)持控制增量、盤活存量、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提升效率,并建立存量建設(shè)用地退出機(jī)制和加強(qiáng)土地整治,在提高現(xiàn)有城鎮(zhèn)建設(shè)用地效率的同時(shí),也應(yīng)優(yōu)化新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地結(jié)構(gòu)和來(lái)源。

目前研究自然生態(tài)系統(tǒng)[43-44]和所有土地覆蓋類型變化[45]的驅(qū)動(dòng)力分析的研究較多,但缺乏對(duì)人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度最大的建設(shè)用地與耕地之間的相互用效益的定量分析。該論文目前構(gòu)建的模型和方法,可以對(duì)中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的效率和驅(qū)動(dòng)機(jī)理的時(shí)空變化進(jìn)行定量測(cè)度和分析。在下一步的研究工作中,在考慮城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地關(guān)系的基礎(chǔ)上,深入分析大批農(nóng)村人口進(jìn)城而形成的空心村和雙重占用建設(shè)用地現(xiàn)象[46],并投入產(chǎn)出指標(biāo)選取方面,在像元尺度上增加考慮城鎮(zhèn)發(fā)展的各向異性,進(jìn)而更加深入地揭示農(nóng)村建設(shè)用地占用耕地關(guān)系并更精確的度量新增建設(shè)用地占用耕地投入產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

1990—2015年中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的效率和驅(qū)動(dòng)機(jī)理的時(shí)空變化分析表明,近25年來(lái),全國(guó)建設(shè)用地面積總體呈持續(xù)增加趨勢(shì),耕地面積總體呈先增加后減少趨勢(shì),建設(shè)用地占用耕地面積的比率總體呈減少趨勢(shì)。主要研究結(jié)論包括：

(1)1990—2015年間,全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增加了2.6萬(wàn)km2,增加比例達(dá)107%,但是增加速率整體上以2.4%/5 a的比例在逐漸下降。2015年的耕地面積與1990年的耕地面積基本持平,除了新疆和黑龍江耕地面積整體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì)外,其余大部分省的耕地面積整體上均呈先增加后減少趨勢(shì)。1990—2015年間,全國(guó)新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地總量為2.12萬(wàn)km2,占新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積總量的72.5%。

(2)在1995—2015年間,沿海省份的城鎮(zhèn)建設(shè)用地的增加普遍高于中西部省份,而且新增建設(shè)用地占用耕地的比例也普遍高于中西部城市,但自2010年后,其增加速率呈明顯減少趨勢(shì)。西南地區(qū)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增加相對(duì)緩慢,但其增加速度卻呈上升趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地中耕地占比超過(guò)60%的省份主要分布在“胡煥庸線”以東地區(qū)。

(3)1990—2015年間,全國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的產(chǎn)出效益超過(guò)0.8的省份主要分布在沿海地區(qū),而西北地區(qū)產(chǎn)出效益普遍偏低,且多數(shù)省份的產(chǎn)出效益整體上出現(xiàn)降低趨勢(shì)。各因素對(duì)于新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用耕地的驅(qū)動(dòng)作用強(qiáng)度大小依次為經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素>空間位置因素>政策措施?？臻g位置因素和經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素的驅(qū)動(dòng)作用強(qiáng)度整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),而政策因素的驅(qū)動(dòng)作用強(qiáng)度則呈增加趨勢(shì)。