韩 磊,潘玉君,高庆彦,马佳伸

(云南师范大学 旅游与地理科学学院,云南 昆明 650500)

科学地测度土地压力状态是制定合理区域可持续利用管理方法的重要依据[1]。土地生态系统是陆地表层空间系统的重要子系统,是人地关系地域系统这一开放复杂巨系统的产物[2][3]。改革开放以来我国经济实力水平显著提高,建成区面积和工业用地不断扩张,而耕地和湿地面积进一步萎缩,由此带来的土地压力问题受到国内外学者越来越多的关注。因此,如何处理好不同类型的土地压力成为当下的热点问题。

国内学者中,陈凌伟等[4]探讨了黑龙江省土地压力状态测度方法及其压力状态的空间分布格局与成因机制;成福伟等[5]用土地压力定量评估方法,以承德市为范围尺度,其下属的8个县区为解析尺度,对土地生产力和经济发展水平进行了比较分析;罗翔等[6][7][8]借用了修正的耕地压力指数,并运用工具变量回归方法对耕地与城镇化之间的关系进行了实证研究;高彩玲等[9][10][11]应用变异系数法和熵权法对郑州市土地生态发展状况进行实证分析,研究认为土地压力状态是土地生态发展的重要因素,土地压力环境的状态,决定了土地可持续发展的潜力;陶陶等[12][13][14]从分析生态环境安全与生态用地保护的重要性入手,在不同方面分析了我国生态用地的研究进展,总结了相关研究的成果与存在不足,并进一步探讨了我国生态用地研究的思路和方向;方创琳等[15][16][17][18]以压力-状态-响应模型为理论依据,构建了土地整治的评价指标体系,并结合综合熵权、TOPSIS模型、组合矩阵模型和障碍度模型等系统算法,基本形成了土地整治空间区划的理论与方法体系。国外学者中,Larson[19][20]分析了耕地在我国的重要地位,以及耕地面积减少给我国带来的种种不利影响;Acs[21]基于脱钩理论分析了土地利用状态和生态环境状态对农业收入的影响。

综上所述,国内外学者对土地压力状态的研究十分丰富,研究方法也多种多样,但到目前为止,还尚未有学者对黄河流域的土地压力状态进行研究。因此,本文基于耕地用地压力测度、建设用地压力测度、生态用地压力测度和综合用地压力测度的方法,对黄河流域土地压力进行研究,其意义在于为黄河流域土地的健康与可持续的发展提供科学依据。

一、研究区概况、数据来源及研究方法

(一)研究区概况

黄河是我国第二长河、世界第五长河,全长约5464公里,流域面积约752443万平方公里,占中国国土面积的7.83%,流经我国青海省、四川省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省、内蒙古自治区省、山西省、河南省和山东省共9个省级行政区(虽然黄河流经四川省,但是在地理学、经济学、政治学等领域四川省隶属于长江流域,因此该文的黄河流域省份不包含四川省)。其中,黄土高原是我国四大高原之一,总面积约64万平方公里;华北平原是我国三大平原之一,面积约为30万平方千米,平原人口和耕地面积约占中国的1/5。根据最新数据显示,黄河流域8省市2017年GDP总量达到了184238.7亿元,占全国GDP总量的21.74%,矿产资源丰富,是我国工业实力较强的区域之一。

(二)数据来源

由于黄河流域流经的地(县)级市较多,又由于一些地(县)市的数据缺失，因此,在数据的选取方面有所舍取,所选取的数据为黄河流域省份的省会城市,并以2006年的土地数据为基期(即现有的)、以2020年土地数据为预期(即需求的)。数据主要来源于《全国土地利用总体规划纲要(2006-2020)》《济南市土地利用总体规划(2006-2020)》。共选取了建设用地面积、耕地保有量面积、园地面积、林地面积和牧草面积5个指标构成了黄河流域土地压力状态的指标体系。

(三)研究方法

1.耕地用地压力的测度

土地压力最大的来源是人类对粮食作物的需求,也是压力来源的最直接的体现。就一般而言,一个地区粮食生产的压力可以理解为该地区的耕地压力,其计算公式为:

Cp=Cd/Cr

(1)

其中:Cp表示为耕地用地压力测度指数,Cd为该地区规划的(即需求的)耕地面积，Cr为该地区现有的耕地面积。如果Cp>1,规划的(即需求的)耕地面积大于现有的耕地面积,表示耕地充足,满足规划需求;如果Cp<1,规划的(即需求的)耕地面积小于现有的耕地面积,表示耕地不足,未能满足规划需求。

2.建设用地压力的测度

建设用地是指现有建筑物、构建物的土地,包括住宅和公共设施用地、工矿用地、相关基础建设用地、旅游用地和军事用地等等。一般而言,某地区的经济发展水平和建设用地的面积成正相关关系,即经济发展水平越高,建设用地面积越大,其计算公式为:

Dp=Dd/Dr

(2)

其中:Dp表示为建设用地压力测度指数,Dd为该地区规划的(即需求的)建设用地面积,Dr为该地区现有的建设用地面积。如果Dp>1,规划的(即需求的)建设用地面积大于现有的耕地面积,表示建设用地面积充足,满足规划需求;如果Dp<1,规划的(即需求的)建设用地面积小于现有的建设用地面积,表示建设用地不足,未能满足规划需求。

3.生态用地压力的测度

生态环境保护压力来源于人类对土地生态功能的需求以及土地可持续利用的需要,良好的生态环境在涵养水源、防止水土流失、保护动植物的多样性等方面有着重要的作用,因此,本文将林地面积、牧草面积和园地面积作为生态用地进行分析。一般而言某地的经济发展水平和生态环境也成正相关关系,即经济发展水平越高,生态用地的面积越大,其计算公式为:

Ep=Ed/Er

(3)

其中:Ep表示为生态环境压力,Ed为该地区规划的(即需求的)生态环境面积,Er为该地区现有的生态用地面积。如果Ep>1,规划的(即需求的)生态环境面积大于现有的生态面积,表示生态环境面积充足,满足规划需求;如果Ep<1,规划的(即需求的)生态用地面积小于现有的生态面积,表示生态面积不足,未能满足规划需求。

4.综合用地压力的测度

综合压力的测度包含了三部分,即耕地用地压力测度、建设用地压力测度和生态用地压力测度。现阶段,我国仍处于社会主义社会的初级阶段,以经济建设为中心仍是当前社会发展的重要前提,建筑物、构建物的土地,包括住宅和公共设施用地、工矿用地、旅游用地和军事用地等的土地用地面积需求量大,在综合用地中所占的比重也大;耕地用地与生态用地也是综合用地的重要组成部分,在功能与作用上仅次于建设用地,另外,在我国区域经济的发展过程中,经济发展的压力要大于粮食产出和生态环境保护的压力。因此,在上述基础上,采用了专家咨询法,并参照已有的参考文献与研究成果[4][8]综合给出三种用地的权重,其中建设用地压力测度指数权重为40%,耕地用地压力测度指数和生态用地压力测度指数权重各为30%,其计算公式为:

Lp=0.4×Dp+0.3×Cp+0.3×Ep

(4)

其中:Lp表示为综合压力,Dp 为建设用地压力测度指数，Cp为耕地压力测度指数，Ep为生态环境压力测度指数。上述公式中,如果Lp>1,规划的(即需求的)综合用地面积大于现有的现有面积,表示综合用地面积充足,满足规划需求。如果Lp<1,规划的(即需求的)综合用地面积小于现有的面积,表示综合面积不足,未能满足规划需求。

5.均值计算

均值计算包括了三个部分,一是建设用地压力指数均值、耕地用地压力指数生态用地压力指数均值和综合用地压力指数均值,均值计算能更好地体现出黄河流域省份城市不同指数之间的差异,有利于为黄河流域省份城市土地的可持续利用与发展提出更科学、严谨的解决方法,其计算公式为:

二、结果与分析

根据前文的公式(1)(2)(3)(4),分别计算黄河流域9地区的耕地用地压力测度指数、建设用地压力测度指数、生态用地压力测度指数和综合压力测度指数(表1)。

表1 黄河流域压力指数

注：压力指数计算详见公式(1-5)

(一)土地压力数据分析

在表1中我们可以看出在黄河流域建设用地压力指数中,9个城市的Dp值都大于1,表明黄河流域的规划建设用地较好地满足了未来规划需求。西宁市、兰州市、太原市、济南市的建设用地压力测度指数大于该流域的平均值,其余城市的建设用地压力测度指数小于该流域的平均值。其中,西宁市的建设用地压力测度指数最高,达到了1.3687,而西安市的建设用地压力测度指数最低,仅为1.0620,最高值与最低值相差0.3067。

在耕地用地压力指数中,9城市的Cp值只有宁夏省的西宁市和河南省的郑州市大于1,其余6地区的耕地压力指数均小于1。银川市、呼和浩特市、西安市、郑州市和济南市的耕地压力测度指数大于黄河流域9省市的平均值,其余地区的耕地用地压力测度指数小于该流域的平均值。其中,郑州市的耕地用地压力测度指数最高,为1.0302,而兰州市的耕地用地压力测度指数最低,仅为0.8676,最高值与最低值相差0.1626。

在生态用地压力指数中,9城市的Ep值大于1与小于1的并存。在黄河流域中生态用地压力测度指数小于1的仅有兰州市,其它8个地区的生态用地压力指数都大于1。西宁市、太原市、郑州市和济南市的生态用地压力指数大于黄河流域9省市的平均值,其余地区的生态用地压力测度指数小于该流域的平均值。其中,太原市的生态用地压力测度指数最高,达到了1.1780,而兰州市的生态用地压力测度指数最低,仅为0.9263,最高值与最低值相差0.2517。

在综合用地压力指数中,9城市的Lp值均大于1,表明整个黄河流域地区的未来规划需求得到了较好的满足。西宁市、兰州市、太原市和郑州市的综合压力测度指数大于黄河流域9省市的平均值,其余地区的综合压力测度指数小于该流域的平均值。其中兰州市的综合压力测度指数最高,达到了1.3061,而西安市的综合压力测度指数最低,仅为1.0225.最高值与最低值相差0.2836。

(二)土地压力的空间分布格局及其成因分析

在建设用地压力示意图中(图1),黄河流域建设用地压力测度指数区域内差距较大但分布相对集中。最低值和最高值都出现在了黄河中上游地区。其中,建设用地压力测度指数最低的是西安市。西安市虽位于关中平原中部,但是因其北濒渭河、南依秦岭,一南一北的天然屏障限制了西安市的城市范围的扩张与城镇化建设;其次,因为西安在历史上曾是13朝古都,城内古建筑物居多,因其具有极高的历史文化价值所以必须保留,这进一步压缩了西安市的建设用地面积,不适合大规模的城镇化建设与老城的开发。因此,建设用地压力测度指数较小;建设用地压力测度指数最高的是兰州市,党的“十八大”后，兰州市的发展速度进一步加快,城市的等级也越来越高,兰州市现在已经是新亚欧大陆桥中国段五大中心城市之一,在西北地区是仅次于西安市的第二大城市,是西北地区重要的交通枢纽和物流中心,同时兰州市还拥有西北地区第一个、中国第五个国家级新区——兰州新区。因此,兰州市在城镇化建设、基础设施建设、公共交通建设、高新技术产业园区等方面的用地将急剧增加,这也直接导致了兰州市的建设用地压力指数高居黄河流域的第一位。

图1 建设用地压力示意图

在耕地压力示意图中(图2),黄河流域耕地用地压力测度指数差异较大、分布不均。在9个城市的耕地用地压力测度指数中,有6个地区的耕地压力测度指数大于该地区的平均值,耕地用地压力测度指数最高的是郑州市,达到了1.0302,说明未来耕地规划面积大于现有的耕地面积。主要原因为郑州市地处华北平原的南部，地形平坦、土壤较肥沃,适宜耕作的土地面积较多;其次是河南省的人口总数高居全国第二位,虽然人口自然增长率较小,但是由于人口基数大,年均人口增长量较大,人口数量持续增长;再加上外来务工人数较多,导致粮食需求量在未来发展过程中呈持续增长的势头,因此郑州市的耕地用地压力测度指数位于黄河流域的首位。黄河流域中耕地用地压力指数最低值是兰州市,为0.8676。究其原因主要有三点，一是,兰州市处于我国西北内陆地区,温带大陆性气候显著,降水量较少,又因为处于黄土高原的的西部,土壤较贫瘠,不适合农业的发展;二是,兰州市现在已经成为西部重要的中心城市之一,城市的级别与定位也越来越高,基础设施建设、公共交通建设、城镇化建设等用地的需求量将会激增,这也在一定程度上压缩了耕地用地面积;三是随着人们越来越追求高的生活质量,公园占地面积、林地面积、湿地面积等生态用地面积增长较快,使得耕地用地面积进一步减少。

图2 耕地用地压力示意图

在生态压力示意图中(图3),黄河流域生态压力测度指数呈现出测度指数差异较大、分布相对均匀。在9个城市的生态用地压力测度指数中,只有3个地区的生态用地压力测度指数大于该地区的平均值,分别是位于黄河上游的西宁市和中下游地区的太原市与郑州市。其中,生态用地压力测度指数最高的是太原市,太原市是我国一个重要的工业和资源城市,虽煤炭的产量处于我国领先地位,但环境污染相对相当严重。党的“十八大”以后,国家把“生态文明建设”列为五位一体的重要组成部分,也就要求各地必须加强生态环境的保护。因此,太原市在人均绿地面积、人均公园面积和人均森林面积等生态环境建设方面投入了大量的人力、物力与财力。这也就直接导致了在未来规划过程中,太原市的生态用地建设面积急剧增加。生态用地压力测度指数最低的是兰州市,兰州市位于黄河流域的中游地区,虽然是西部地区中心城市之一,但是该省经济总量处于我国中游水平,城镇化建设水平和中东部城市也有较大差距。因此,在未来发展过程中,提高城镇化发展水平、加强基础设施建设等是兰州市未来发展的主要目标,这也符合了兰州市建设用地压力测度指数高居黄河流域第一位的特征。

图3 生态用地压力示意图

在综合压力测度示意图中(图4),黄河流域综合压力测度指数差异较小、区域间分布不均。在9个城市综合压力测度指数中,有4个城市的综合压力测度指数大于该地区的平均值,呈点状分布于黄河流域的上、中、下游。综合压力测度指数低于平均值的4个城市也分布于黄河流域的上、中、下游。并且9地区的综合压力测度指数均大于1,说明黄河流域在耕地面积、建设用地面积、生态用地上的规划均满足了未来发展的需求。其中,综合压力测度指数最高的是兰州市,其建设用地压力测度指数居于第一位置,贡献率最高,充分说明兰州市未来发展潜力巨大、土地规划最合理。综合压力测度指数最低的是西安市,其建设用地压力测度指数位于黄河流域的倒数第一位,耕地用地压力测度指数和生态用地压力测度指数也都处于中下游水平,这导致了西安市在未来发展过程中缺少一定的活力。

图4 综合用地压力示意图

拙文以黄河流域为范围尺度,以黄河流域流经省份的省会城市为解析尺度,基于4种不同的测度指标,对黄河流域的土地压力状态进行了研究与分析,得出以下结论:

在黄河流域土地压力状态中,综合耕地用地压力、建设用地压力、生态用地压力以及综合用地压力四种测度指标来看。黄河流域建设用地压力测度指数、综合压力测度指数和生态用地压力测度指数基本都大于1。说明上述三项土地类型在未来发展过程中相对宽松,可调控的空间较大;而在耕地用地压力测度指数中,黄河流域大多省会的指数均小于1,说明耕地用地在未来发展过程中压力较大,应进一步加强耕地的保护。

土地的可持续的利用是城市可持续发展的重要组成部分,耕地面积的大小决定着区域粮食产量与人口数量;建设用地面积的大小决定着区域城镇化与经济发展水平;生态用地的大小决定着环境质量与生活质量。拙文仅对研究对象进行了4种测度的研究与分析,今后将对构成土地压力因素的动因机制进行深入研究并对未来发展进行预测。

四、土地压力解决途径与对策

(一)建设用地压力解决途径与可持续利用对策

建设用地是基础设施用地、交通用地、旅游用地、军事用地等的总称、是利用土地的承载能力或建筑空间,不以取得生活产品为主要目的的用地。因此,在黄河上游地区,在不破坏生态环境的同时，积极发展特色旅游业、加强社区公园、公共基础设施的建设,同时,在矿产资源相对充足的城市,也应充分利用这一优势,充分开发利用矿产资源,并对矿产资源进行深加工,提高经济发展水平;中下游地区要充分利用交通便利、资金雄厚、科技水平高等优势大力发展高新技术产业,并进一步优化产业结构,实现更好更快的发展。

(二)耕地压力解决途径与可持续利用对策

在黄河流域的上游,尤其是西宁市与呼和浩特市,虽然两市土地面积广大,后备耕地资源较多,但是利用不充分、土地自然肥力较差;黄河中下游地区是我国人口密度最大的区域之一,人均耕地面积较小、加之城镇化规模不断扩大,使得耕地面积进一步缩减。因此,在缓解耕地压力方面,坚决遵守和执行中央各部委的行政命令,坚决守住18亿亩耕地红线,加大农田的保护力度,保持耕地总量的动态平衡。

由于黄河流域各城市经济发展水平差异较大、土地开垦状况和耕地质量也有较大差异。因此,不同的地区应采取不同的措施,在西宁市等土地质量较差、粮食产量较低的地区,应以提高耕地综合生产能力为目标,积极开展农田水利建设,推广节水抗旱技术;在黄河中下游平原地区,应采取立法的方式,建立优质农田保护区、并建立一系列的耕地质量评价管理制度,确保耕地的质量与数量。

黄河流域各城市自然条件因素差异较大,在气温、降水、土壤等影响粮食产量主要相关因素上差别较大。因此,在黄河上游地区,适宜种植耐干耐旱的粮食作物或者经济作物例如青稞、茶树、棉花等;黄河中下游地区由于平原面积广大,土壤肥沃、光热条件较好,适合种植喜温喜热的经济作物和粮食作物,例如麦子、花卉、果树等。

(三)生态用地压力解决途径与可持续利用对策

生态用地是林地、园地、牧草地等的总称,不仅具有很高的经济价值与文化价值,而且对于大气质量、水资源质量的提高也有着不可替代的作用。党的“十八大”将生态文明建设列入到“五位一体”的建设中,足以看出生态建设的重要性。因此,在黄河流域上游生态环境比较恶劣的城市,应防止土地退化,加强对湿地和草地面积的保护,植树造林,减少各类由于人为开发与建设活动对生态环境带来的不利影响,从而进一步提高生态环境的质量;黄河中下游地区应划定自然保护区,加强对林地、园地与草地的保护,进一步防止水土流失现象的发生;同时也应加强立法工作,加大执法监督力度，搞好环境影响评价,将生态环境保护工作落到实处。