基于生態效益的商洛市土地利用結構優化研究

許麗萌，楊海娟

(西北大學城市與環境學院，陜西 西安710127)

1 概況

商洛市位于陜西省東南部，秦嶺南麓，與鄂豫兩省交界。東西長約229 km，南北寬約138 km。全市土地總面積為1 958 637.5公頃，其中耕地、園地、林地、牧草地、其他農用地、城鄉建設用地、交通用地、水利設施用地、其他建設用地、其他用地分別占土地總面積的 10.20%、0.37%、73.89%、6.62% 、1.01% 、1.61% 、0.21% 、0.07% 、0.01% 、6.01% 。商洛市是一個以中、低山為主體的山區，地形地貌結構復雜，群山連綿起伏，嶺谷相間，地勢西北高，東南低。

土地利用的總目標是取得社會效益、經濟效益和生態效益最大化，為達到這一目標，必須對土地利用結構進行優化，實現土地資源的優化配置。土地利用結構優化是指通過一定方法使未來土地利用取得經濟、社會、生態效益的最佳土地利用結構。因此，在選擇土地利用方案時，既要滿足經濟、社會發展的要求，又要努力實現生態效益最大化。

目前，對土地利用結構合理性的研究大多數采用系統工程的方法，論述土地利用的經濟產出的合理性，而對生態效益重視不夠。在經濟－社會－生態這個復雜的效益系統中，必須認識到其整體性，否則會造成許多生態學問題，從長遠上不利于經濟、社會的可持續發展，因此對土地利用結構的優化必須考慮其生態效益。當前衡量土地利用生態效益的指標主要是生態綠當量，將線性規劃法與生態綠當量原理結合，從生態學角度對商洛市土地利用結構優化進行探討。

2 研究方法

2.1 數學模型

采用線性規劃方法對商洛市土地利用結構進行優化，數學模型如下:

約束條件中，xn為土地利用類型(hm2);amn為約束系數;bm為約束常數;cn為生態綠當量。

模型中求解出來的xn即為基于生態效益的土地利用優化結構，用MATLAB軟件求出。

1.2 變量設置

規劃基期年為2005年，目標年為2020年，采用的數據來自于2000～2006年商洛市統計年鑒。依據土地利用現狀分類二、三級地類設置模型變量，根據商洛市土地資源的特點及土地利用總體規劃的要求，共設置了13個變量，見表1。其中，其他農用地、其他建設用地和自然保留地的生態綠當量幾乎為零，為計算方便，令其他用地的綠當量為零，但是約束條件中要用到這三項用地，因此沒有把它們合并，而是單獨列出來。

表1 商洛市土地利用現狀分類表

1.3 綠當量的確定

綠當量為具有和森林基本相同的生態功能當量，其主體可以是其他綠色植被。也就是說，綠當量是衡量單位面積森林和其他綠色植被生態環境功能強弱的量化值。根據綠當量的原理，各種土地利用類型的綠當量可按如下方式確定。

1.3.1 農業用地

農業用地包括耕地、園地、林地、牧草地。其生態功能可以量化。參照劉艷芳等的研究:亞熱帶地區農作物一年兩熟，農作物的生長期系數為0.67;水田平均綠當量(基數取0.77)0.50;旱地平均綠當量(基數取 0.68)0.42;自然草地平均綠當量(基數取0.76)0.51;牧草地平均綠當量(基數取0.73)0.49;根據商洛市土地利用總體規劃(2006－2020)，商洛市的農作物一般是一年兩熟的，由此計算出商洛市耕地的生態綠當量為0.46;園地的生態綠當量為0.48;林地的生態綠當量取1.00;牧草地的生態綠當量取0.49;其他農用地的面積變化對總面積的影響非常小，其生態綠當量取0.01。即 c1=0.46，c2=0.48，c3=1.00，c4=0.49，c5=0.01。

1.3.2 非農建設用地

包括城鎮用地、農村居民點用地、工礦用地、交通用地。一般認為建設用地沒有綠當量，但是建設用地也具有調節氣候的功能，因此其綠當量不為零。根據《商洛市綠地系統專項規劃》和《商洛市統計年鑒》，城鎮用地的綠地率為39.5%;農村居民點用地的綠地率為39.5%;工礦用地的綠地率為20%;交通用地的綠地率為20%;水利設施用地的綠地率為15%;其他建設用地的面積變化很小，其綠地率取0.01。計算出商洛市建設用地的綠當量為:c6=0.395，c7=0.395，c8=0.20，c9=0.20，c10=0.15，c11=0.01。

1.3.3 其他用地

其他用地中，水域的綠地率是15%，c12=0.15;自然保留地荒草地占83.5%，可計算出 c13=0.41。

2 約束條件

對于土地利用結構優化的線性規劃模型，共有如下幾個方面的約束條件:

2.1 土地面積約束

各類用地面積之和等于土地面積，即:

x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13=1958637.5

2.2 農用地約束

根據商洛市土地利用總體規劃的要求，2020年全市耕地保有量不低于189 226.7 hm2，園地、林地面積分別達到7 333.3hm2、1 506 666.7 hm2，牧草地面積控制在129 333.3 hm2，即，189 226.7 ≦ x1≦ 199 723.0;x2≧7 333.3;x3≧1506 666.7;129 333.3 ≦ x4≦ 129 691.7

3.3 建設用地約束

根據《陜西省人民政府辦公廳關于下達2006－2020年各市(區)土地利用總體規劃主要指標的通知》(陜政辦發［2009］15號)給商洛市下達的建設用地指標規定:2020年建設用地總規模控制在42 626.7 hm2，城鄉建設用地規模控制在34 206.7 hm2，城鎮工礦用地規模控制在6 853.3 hm2，通過土地的開發整理復墾，增加水利設施用地面積。即:

x6+x7+x8+x9+x10+x11≦ 42 626.7;x6+x7+x8≦ 34 206.7;x6+x8≦ 6 853.3;x10≧ 1 333.7;x6≧ 2 484.4;x8≧ 1 290.7;x9≧ 4 074.9

2.4 其他用地約束

隨著土地的開發，土地利用率不斷提高，其他用地的面積不斷減少，即:

x12+x13≦ 117 766.0

2.5 數學模型約束

變量非負約束:xi≧0 i=1，2，……13

3 土地結構優化結果及分析

得到的土地結構優化結果如表2所示，耕地面積有所減少，園地面積有少量增加，林地面積增加較大，林地面積的增加依靠退耕還林、開發其他用地而來。城鎮用地、工礦用地、交通用地、水利用地有所增加，用以滿足經濟發展和城市擴張的需要，居民點用地有所減少，以滿足城鎮化和工業化的需要。其他用地減少幅度很大，土地利用率不斷提高。總體來說土地優化結構符合商洛市土地利用總體規劃的要求，不但取得最大的生態效益，而且還滿足經濟、社會發展的需要。

表2 2020年商洛市土地利用現狀結構及優化方案

4 結論

(1)從優化結果看，林地面積增加幅度比較大，對提高生態效益具有很大的意義。因此，今后要繼續增大林地面積，增加森林覆蓋率，可以帶來巨大的生態功能。

(2)耕地面積減少較明顯，且隨著經濟的發展，耕地面積減少的趨勢將繼續持續下去。目前，商洛市耕地單位產出量不高，而且耕地質量不高，因此今后要提高耕地的集約利用水平，進行耕地的開發整理以提高耕地的質量。

(3)研究中用綠當量來衡量生態效益，城鎮綠當量是按照城鎮綠地率來計算的，雖然商洛市的綠地率達到39.5%，但是部分縣鎮的綠地率可能沒達到39.5%，因此今后要繼續增加城鎮的綠地率。

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