基于耦合關(guān)系原理的土地利用功能分區(qū)

孟祥旭，梅 昀

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要首次提出要推進(jìn)形成主體功能區(qū)，按照區(qū)域的主體功能定位來(lái)規(guī)范空間開(kāi)發(fā)秩序，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。主體功能區(qū)劃的基本思路是對(duì)區(qū)域資源環(huán)境承載能力、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)密度、發(fā)展?jié)摿Φ纫剡M(jìn)行綜合分析，劃分出具有某種特定功能的地域空間單元，是進(jìn)行宏觀調(diào)控、實(shí)施區(qū)域差別政策的基礎(chǔ)，同時(shí)也是土地利用總體規(guī)劃進(jìn)行空間開(kāi)發(fā)和布局的基本依據(jù)。新形勢(shì)下，土地利用功能分區(qū)要體現(xiàn)主體功能區(qū)劃的要求，整合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地資源、生態(tài)環(huán)境等要素，明確土地利用主導(dǎo)方向及功能定位，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)的決策依據(jù)。

土地利用總體規(guī)劃中傳統(tǒng)的土地利用分區(qū)主要有兩種：一是較大范圍的總體地域功能分區(qū)，根據(jù)區(qū)域的氣候、地形、地貌、土壤、植被等自然地理狀況并結(jié)合土地適宜性等差異進(jìn)行劃分；二是基于用途差異的土地用途分區(qū)，目的是有效實(shí)施土地用途管制［1］。二者都對(duì)統(tǒng)籌區(qū)域土地利用起指導(dǎo)作用，但都具有不完全綜合性［2］。本研究結(jié)合縣級(jí)土地利用總體規(guī)劃修編工作，利用耦合關(guān)系原理，從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、資源、生態(tài)耦合的角度，考慮空間單元及其組合結(jié)構(gòu)的完整性，并據(jù)此確定土地利用功能分區(qū)。

1 土地利用功能區(qū)的界定

為優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)、規(guī)范空間開(kāi)發(fā)秩序，主體功能區(qū)劃將國(guó)土空間劃分為優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)域、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域、限制開(kāi)發(fā)區(qū)域和禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域4類。土地利用總體規(guī)劃要解決區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的土地合理利用分配的控制和管理問(wèn)題［3］，因此要在土地利用方面體現(xiàn)主體功能區(qū)劃的要求。本研究借鑒主體功能區(qū)劃思路進(jìn)行土地利用功能分區(qū)，將研究區(qū)域劃分為優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)、適度開(kāi)發(fā)區(qū)和禁止開(kāi)發(fā)區(qū)。

表1 土地利用功能區(qū)的界定Tab.1 Definition of functional zoning for land use

2 土地開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)的耦合關(guān)系原理

耦合作為物理學(xué)概念，是指兩個(gè)（或兩個(gè)以上）體系或運(yùn)動(dòng)形式通過(guò)各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象［4］。筆者認(rèn)為，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與區(qū)域土地系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)彼此影響，通過(guò)土地的開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)等活動(dòng)形成相互制約、相互促進(jìn)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的耦合關(guān)系。從圖1可以看出，土地合理開(kāi)發(fā)利用主要表現(xiàn)為在需求和承載力前提下的用地?cái)U(kuò)張，隨著土地投入邊際效益遞增，土地集約利用水平提高，發(fā)展需求不斷滿足；土地有效保護(hù)主要表現(xiàn)在對(duì)區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃和政策調(diào)控，保護(hù)耕地和生態(tài)環(huán)境，控制建設(shè)用地指標(biāo)，維護(hù)區(qū)域糧食安全和生態(tài)安全。

3 土地利用功能分區(qū)方案

3.1 研究區(qū)域概況與評(píng)價(jià)單元

柳城縣位于廣西壯族自治區(qū)中部偏北，是柳州市發(fā)展的北拓基地，土地面積2110km2，人口40.53萬(wàn)人，轄9鎮(zhèn)3鄉(xiāng)。柳城縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季明顯，光照和水能資源充足，地形主要為沿江平原和丘陵，自然生態(tài)要素匹配有序，自然保護(hù)區(qū)、森林公園等生態(tài)資源豐富。為保證同一功能區(qū)在自然生態(tài)、土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度、發(fā)展方向、空間管制等方面具有相對(duì)一致性，本研究在保證行政區(qū)界完整性原則下，選擇鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本評(píng)價(jià)單元，這樣不僅便于各類資料的收集、整理及統(tǒng)計(jì)分析，也有利于各級(jí)政府對(duì)功能區(qū)實(shí)施規(guī)劃和管理。

圖1 土地開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)耦合關(guān)系Fig.1 Coupling relation between land development and land preservation

3.2 土地利用功能分區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

筆者從柳城縣規(guī)劃前期研究成果中篩選出有良好反映能力、具有較好可比性和代表性的指標(biāo)，構(gòu)建土地利用功能區(qū)劃分的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，衡量區(qū)域土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度和土地保護(hù)力度。

3.2.1 土地開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)體系 土地的開(kāi)發(fā)利用主要表現(xiàn)在人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張方面，其評(píng)價(jià)系統(tǒng)得分為土地開(kāi)發(fā)利用指數(shù)。依據(jù)談明洪等學(xué)者的研究，影響土地開(kāi)發(fā)利用水平的因素主要有人口因素、城鎮(zhèn)化水平和固定資產(chǎn)投入等［5］。本文針對(duì)影響因素設(shè)定4個(gè)指標(biāo)，即人口密度、城鎮(zhèn)化率、人均GDP和地均固定資產(chǎn)投資。按照層次分析法步驟，請(qǐng)專家對(duì)各指標(biāo)的重要性進(jìn)行打分排序，再用Matlab 7.0軟件計(jì)算各級(jí)判斷矩陣的一致性比例CR，所得結(jié)果均小于0.1，最后得到各指標(biāo)的權(quán)重（表2），根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重和得分，計(jì)算各評(píng)價(jià)單元的土地開(kāi)發(fā)利用指數(shù)。

表2 土地開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)體系Tab.2 Evaluation system s of land development

3.2.2 土地保護(hù)評(píng)價(jià)體系 土地保護(hù)應(yīng)建立在人類生產(chǎn)實(shí)踐的土地利用基礎(chǔ)之上，目前，土地利用規(guī)劃及各項(xiàng)政策調(diào)控是土地利用宏觀管理的重要措施。本文建立的土地保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系一方面體現(xiàn)了區(qū)域耕地保護(hù)和生態(tài)保護(hù)的價(jià)值，另一方面也體現(xiàn)了規(guī)劃對(duì)土地開(kāi)發(fā)利用的控制（表3）。通過(guò)指標(biāo)體系及權(quán)重，計(jì)算土地保護(hù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)得分，即土地保護(hù)指數(shù)，判斷區(qū)域土地保護(hù)力度的強(qiáng)和弱。

3.3 土地開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)的耦合關(guān)系評(píng)價(jià)

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于《柳州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年鑒（1997—2006）》和《柳城縣統(tǒng)計(jì)年鑒（1997—2006）》，其中基本農(nóng)田保護(hù)率、受保護(hù)區(qū)面積比例和水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)來(lái)源于《柳城縣土地利用總體規(guī)劃》前期專題研究成果。利用SAS 8.1軟件分別對(duì)各區(qū)劃單元的土地開(kāi)發(fā)利用指標(biāo)和土地保護(hù)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析綜合評(píng)價(jià)，先對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行Z標(biāo)準(zhǔn)化①均值為0，方差為1。以消除變量間的量綱關(guān)系，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)表，計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值及主成分貢獻(xiàn)率②主成分累積貢獻(xiàn)率的閾值取80％。（表4）。通過(guò)主成分綜合分析，將各區(qū)劃單元的主成分得分乘以對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)率，得出土地開(kāi)發(fā)利用指數(shù)和土地保護(hù)指數(shù)，即各區(qū)劃單元的耦合關(guān)系得分（表5）。

表3 土地保護(hù)評(píng)價(jià)體系Tab.3 Evaluation system s of land preservation

3.4 土地利用功能區(qū)劃分的標(biāo)準(zhǔn)

表4 主成分貢獻(xiàn)率表Tab.4 Contribution rates of principal components

表5 土地開(kāi)發(fā)利用—保護(hù)耦合關(guān)系得分表Tab.5 Scores of coup ling relationship between land development and land preservation

用縱坐標(biāo)Y代表土地開(kāi)發(fā)利用指數(shù)，橫坐標(biāo)X代表土地保護(hù)綜合指數(shù)，分別做歸一化［6］處理①為避免出現(xiàn)指數(shù)值為0或1，將歸一化空間定為（0.05，0.95）。，得到X、Y在空間上的組合，并依據(jù)前文的界定，以曲線A、B、C②曲線A為Y=X3；曲線B為Y=0.5；曲線C為Y=。為基準(zhǔn)來(lái)劃分功能區(qū)。其中直線Y=1與曲線A之間的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度高，但土地保護(hù)力度較小，資源環(huán)境承載能力開(kāi)始減弱，因此劃為優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)；曲線A和曲線B之間的區(qū)域土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度和土地保護(hù)力度都相對(duì)較高，資源與環(huán)境的承載能力較強(qiáng)，劃為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)；曲線B和曲線C之間的區(qū)域土地和生態(tài)環(huán)境相對(duì)較脆弱，土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度一般，不宜大力集聚人口和發(fā)展經(jīng)濟(jì)，劃為適度開(kāi)發(fā)區(qū)，曲線C和Y=0之間的區(qū)域土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度低，經(jīng)濟(jì)建設(shè)潛力很小，耕地與生態(tài)的保護(hù)價(jià)值都很高，劃為禁止開(kāi)發(fā)區(qū)，主要包括基本農(nóng)田、森林公園、自然保護(hù)區(qū)和自然人文景觀保護(hù)區(qū)等廣泛分布需要強(qiáng)制性保護(hù)的區(qū)域。

3.5 土地利用功能分區(qū)的確定

依據(jù)劃分的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)柳城縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地開(kāi)發(fā)利用指數(shù)和土地保護(hù)指數(shù)進(jìn)行空間上的組合分析判斷，得到最終劃分結(jié)果（表6）。

圖2 土地利用功能分區(qū)確定圖Fig.2 Determination of functional zoning for land use

表6 柳城縣土地利用功能區(qū)劃分Tab.6 Functional zoning for land use in Liucheng County

從圖2和表6可以看出，通過(guò)土地利用功能區(qū)劃，柳城縣各區(qū)劃單元的土地利用、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與資源環(huán)境承載能力得到了較好的匹配：（1）大浦鎮(zhèn)為柳城縣的縣城所在地，具備較好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和發(fā)展條件，土地需求旺盛，現(xiàn)有土地開(kāi)發(fā)利用水平已明顯高于全縣的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但資源環(huán)境承載能力有所減弱；（2）東泉、沙浦和六塘是柳城縣的重點(diǎn)發(fā)展城鎮(zhèn)，土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度比較接近，均處于0.5—0.6之間，略高于全縣平均水平，經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿^大，未來(lái)一段時(shí)期建設(shè)用地需求增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)會(huì)比較明顯；（3）劃為禁止開(kāi)發(fā)區(qū)的古砦、太平、社沖、寨隆4鄉(xiāng)鎮(zhèn)的總面積占全縣總面積的32.08％，4鄉(xiāng)鎮(zhèn)境內(nèi)的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、森林公園等強(qiáng)制性保護(hù)區(qū)域占全縣總面積的19.16％，受保護(hù)區(qū)土地面積比例較大，土地利用規(guī)劃實(shí)施力度相對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展較強(qiáng)。

4 各功能區(qū)的土地利用調(diào)控和引導(dǎo)策略

4.1 優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)控和引導(dǎo)策略

隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，大浦鎮(zhèn)作為縣域發(fā)展的核心區(qū)域，土地需求量繼續(xù)增大，但土地保護(hù)指數(shù)偏低，一方面應(yīng)加強(qiáng)建設(shè)用地管理，統(tǒng)籌建設(shè)用地增量保障與存量挖潛，優(yōu)化用地布局，發(fā)揮縣城的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和服務(wù)功能。另一方面要控制耕地流失，防止環(huán)境污染，適當(dāng)安排城市綠地與生態(tài)用地，穩(wěn)定資源環(huán)境的承載能力。

4.2 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)控和引導(dǎo)策略

東泉、沙浦和六塘3鎮(zhèn)作為柳城縣的重點(diǎn)鎮(zhèn)，資源環(huán)境承載能力較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿^大，應(yīng)完善基礎(chǔ)設(shè)施，增加土地投入，引導(dǎo)工業(yè)用地向園區(qū)集中，形成集聚效應(yīng)，提高土地集約利用水平，由于重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)會(huì)較快，要注意控制非農(nóng)建設(shè)用地的擴(kuò)張速度，降低資源消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度和土地保護(hù)水平的同步提高。

4.3 適度開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)控和引導(dǎo)策略

適度開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)程度較低，內(nèi)部發(fā)展不均衡，要強(qiáng)化土地利用規(guī)劃的作用，合理引導(dǎo)開(kāi)發(fā)建設(shè)行為，提高土地的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)由于區(qū)內(nèi)資源環(huán)境承載能力較弱，需要加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，加大水土流失治理力度，提高森林覆蓋率。

4.4 禁止開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)控和引導(dǎo)策略

禁止開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的社沖和寨隆分別為融江自然保護(hù)區(qū)和涼水山林區(qū)所在地，生態(tài)保護(hù)價(jià)值高，但對(duì)開(kāi)發(fā)建設(shè)等外界干擾承受能力較低，要嚴(yán)格控制影響生態(tài)環(huán)境的工程建設(shè)與土地開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源環(huán)境的保護(hù)。古砦和太平是柳城縣的糧食主產(chǎn)區(qū)，對(duì)建設(shè)用地的需求量相對(duì)穩(wěn)定，應(yīng)顯化耕地保護(hù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)基本農(nóng)田數(shù)量質(zhì)量的穩(wěn)定，保障糧食安全，在此基礎(chǔ)上提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

5 結(jié)論與討論

（1）本研究以土地利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合關(guān)系原理為指導(dǎo)性框架，探討土地利用功能分區(qū)的思路，突出土地利用與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等要素的協(xié)調(diào)，體現(xiàn)主體功能區(qū)劃的要求，可為縣級(jí)及以下層次的土地利用規(guī)劃落實(shí)主體功能區(qū)規(guī)劃提供研究視角。

（2）土地利用功能區(qū)劃的目的在于因地制宜，引導(dǎo)各種功能因素合理流動(dòng)，逐步形成主體功能明晰、發(fā)展導(dǎo)向明確、開(kāi)發(fā)秩序規(guī)范的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展格局，應(yīng)在土地利用規(guī)劃中保持科學(xué)性和可操作性。

（3）在區(qū)域土地保護(hù)評(píng)價(jià)方面，分析了一般耕地資源和生態(tài)環(huán)境的承載能力，而對(duì)礦產(chǎn)、生物多樣性等資源考慮較少，在指標(biāo)選擇上如何更好地反映區(qū)域總體資源環(huán)境狀況、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)密度和發(fā)展?jié)摿ι杏写M(jìn)一步研究。

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