黃河流域土地壓力狀態及其可持續利用途徑
——以省會城市為例

韓 磊,潘玉君,高慶彥,馬佳伸

(云南師范大學 旅游與地理科學學院,云南 昆明 650500)

科學地測度土地壓力狀態是制定合理區域可持續利用管理方法的重要依據[1]。土地生態系統是陸地表層空間系統的重要子系統,是人地關系地域系統這一開放復雜巨系統的產物[2][3]。改革開放以來我國經濟實力水平顯著提高,建成區面積和工業用地不斷擴張,而耕地和濕地面積進一步萎縮,由此帶來的土地壓力問題受到國內外學者越來越多的關注。因此,如何處理好不同類型的土地壓力成為當下的熱點問題。

國內學者中,陳凌偉等[4]探討了黑龍江省土地壓力狀態測度方法及其壓力狀態的空間分布格局與成因機制;成福偉等[5]用土地壓力定量評估方法,以承德市為范圍尺度,其下屬的8個縣區為解析尺度,對土地生產力和經濟發展水平進行了比較分析;羅翔等[6][7][8]借用了修正的耕地壓力指數,并運用工具變量回歸方法對耕地與城鎮化之間的關系進行了實證研究;高彩玲等[9][10][11]應用變異系數法和熵權法對鄭州市土地生態發展狀況進行實證分析,研究認為土地壓力狀態是土地生態發展的重要因素,土地壓力環境的狀態,決定了土地可持續發展的潛力;陶陶等[12][13][14]從分析生態環境安全與生態用地保護的重要性入手,在不同方面分析了我國生態用地的研究進展,總結了相關研究的成果與存在不足,并進一步探討了我國生態用地研究的思路和方向;方創琳等[15][16][17][18]以壓力-狀態-響應模型為理論依據,構建了土地整治的評價指標體系,并結合綜合熵權、TOPSIS模型、組合矩陣模型和障礙度模型等系統算法,基本形成了土地整治空間區劃的理論與方法體系。國外學者中,Larson[19][20]分析了耕地在我國的重要地位,以及耕地面積減少給我國帶來的種種不利影響;Acs[21]基于脫鉤理論分析了土地利用狀態和生態環境狀態對農業收入的影響。

綜上所述,國內外學者對土地壓力狀態的研究十分豐富,研究方法也多種多樣,但到目前為止,還尚未有學者對黃河流域的土地壓力狀態進行研究。因此,本文基于耕地用地壓力測度、建設用地壓力測度、生態用地壓力測度和綜合用地壓力測度的方法,對黃河流域土地壓力進行研究,其意義在于為黃河流域土地的健康與可持續的發展提供科學依據。

一、研究區概況、數據來源及研究方法

(一)研究區概況

黃河是我國第二長河、世界第五長河,全長約5464公里,流域面積約752443萬平方公里,占中國國土面積的7.83%,流經我國青海省、四川省、寧夏回族自治區、陜西省、甘肅省、內蒙古自治區省、山西省、河南省和山東省共9個省級行政區(雖然黃河流經四川省,但是在地理學、經濟學、政治學等領域四川省隸屬于長江流域,因此該文的黃河流域省份不包含四川省)。其中,黃土高原是我國四大高原之一,總面積約64萬平方公里;華北平原是我國三大平原之一,面積約為30萬平方千米,平原人口和耕地面積約占中國的1/5。根據最新數據顯示,黃河流域8省市2017年GDP總量達到了184238.7億元,占全國GDP總量的21.74%,礦產資源豐富,是我國工業實力較強的區域之一。

(二)數據來源

由于黃河流域流經的地(縣)級市較多,又由于一些地(縣)市的數據缺失，因此,在數據的選取方面有所舍取,所選取的數據為黃河流域省份的省會城市,并以2006年的土地數據為基期(即現有的)、以2020年土地數據為預期(即需求的)。數據主要來源于《全國土地利用總體規劃綱要(2006-2020)》《濟南市土地利用總體規劃(2006-2020)》。共選取了建設用地面積、耕地保有量面積、園地面積、林地面積和牧草面積5個指標構成了黃河流域土地壓力狀態的指標體系。

(三)研究方法

1.耕地用地壓力的測度

土地壓力最大的來源是人類對糧食作物的需求,也是壓力來源的最直接的體現。就一般而言,一個地區糧食生產的壓力可以理解為該地區的耕地壓力,其計算公式為:

Cp=Cd/Cr

(1)

其中:Cp表示為耕地用地壓力測度指數,Cd為該地區規劃的(即需求的)耕地面積，Cr為該地區現有的耕地面積。如果Cp>1,規劃的(即需求的)耕地面積大于現有的耕地面積,表示耕地充足,滿足規劃需求;如果Cp<1,規劃的(即需求的)耕地面積小于現有的耕地面積,表示耕地不足,未能滿足規劃需求。

2.建設用地壓力的測度

建設用地是指現有建筑物、構建物的土地,包括住宅和公共設施用地、工礦用地、相關基礎建設用地、旅游用地和軍事用地等等。一般而言,某地區的經濟發展水平和建設用地的面積成正相關關系,即經濟發展水平越高,建設用地面積越大,其計算公式為:

Dp=Dd/Dr

(2)

其中:Dp表示為建設用地壓力測度指數,Dd為該地區規劃的(即需求的)建設用地面積,Dr為該地區現有的建設用地面積。如果Dp>1,規劃的(即需求的)建設用地面積大于現有的耕地面積,表示建設用地面積充足,滿足規劃需求;如果Dp<1,規劃的(即需求的)建設用地面積小于現有的建設用地面積,表示建設用地不足,未能滿足規劃需求。

3.生態用地壓力的測度

生態環境保護壓力來源于人類對土地生態功能的需求以及土地可持續利用的需要,良好的生態環境在涵養水源、防止水土流失、保護動植物的多樣性等方面有著重要的作用,因此,本文將林地面積、牧草面積和園地面積作為生態用地進行分析。一般而言某地的經濟發展水平和生態環境也成正相關關系,即經濟發展水平越高,生態用地的面積越大,其計算公式為:

Ep=Ed/Er

(3)

其中:Ep表示為生態環境壓力,Ed為該地區規劃的(即需求的)生態環境面積,Er為該地區現有的生態用地面積。如果Ep>1,規劃的(即需求的)生態環境面積大于現有的生態面積,表示生態環境面積充足,滿足規劃需求;如果Ep<1,規劃的(即需求的)生態用地面積小于現有的生態面積,表示生態面積不足,未能滿足規劃需求。

4.綜合用地壓力的測度

綜合壓力的測度包含了三部分,即耕地用地壓力測度、建設用地壓力測度和生態用地壓力測度。現階段,我國仍處于社會主義社會的初級階段,以經濟建設為中心仍是當前社會發展的重要前提,建筑物、構建物的土地,包括住宅和公共設施用地、工礦用地、旅游用地和軍事用地等的土地用地面積需求量大,在綜合用地中所占的比重也大;耕地用地與生態用地也是綜合用地的重要組成部分,在功能與作用上僅次于建設用地,另外,在我國區域經濟的發展過程中,經濟發展的壓力要大于糧食產出和生態環境保護的壓力。因此,在上述基礎上,采用了專家咨詢法,并參照已有的參考文獻與研究成果[4][8]綜合給出三種用地的權重,其中建設用地壓力測度指數權重為40%,耕地用地壓力測度指數和生態用地壓力測度指數權重各為30%,其計算公式為:

Lp=0.4×Dp+0.3×Cp+0.3×Ep

(4)

其中:Lp表示為綜合壓力,Dp 為建設用地壓力測度指數，Cp為耕地壓力測度指數，Ep為生態環境壓力測度指數。上述公式中,如果Lp>1,規劃的(即需求的)綜合用地面積大于現有的現有面積,表示綜合用地面積充足,滿足規劃需求。如果Lp<1,規劃的(即需求的)綜合用地面積小于現有的面積,表示綜合面積不足,未能滿足規劃需求。

5.均值計算

均值計算包括了三個部分,一是建設用地壓力指數均值、耕地用地壓力指數生態用地壓力指數均值和綜合用地壓力指數均值,均值計算能更好地體現出黃河流域省份城市不同指數之間的差異,有利于為黃河流域省份城市土地的可持續利用與發展提出更科學、嚴謹的解決方法,其計算公式為:

二、結果與分析

根據前文的公式(1)(2)(3)(4),分別計算黃河流域9地區的耕地用地壓力測度指數、建設用地壓力測度指數、生態用地壓力測度指數和綜合壓力測度指數(表1)。

表1 黃河流域壓力指數

注：壓力指數計算詳見公式(1-5)

(一)土地壓力數據分析

在表1中我們可以看出在黃河流域建設用地壓力指數中,9個城市的Dp值都大于1,表明黃河流域的規劃建設用地較好地滿足了未來規劃需求。西寧市、蘭州市、太原市、濟南市的建設用地壓力測度指數大于該流域的平均值,其余城市的建設用地壓力測度指數小于該流域的平均值。其中,西寧市的建設用地壓力測度指數最高,達到了1.3687,而西安市的建設用地壓力測度指數最低,僅為1.0620,最高值與最低值相差0.3067。

在耕地用地壓力指數中,9城市的Cp值只有寧夏省的西寧市和河南省的鄭州市大于1,其余6地區的耕地壓力指數均小于1。銀川市、呼和浩特市、西安市、鄭州市和濟南市的耕地壓力測度指數大于黃河流域9省市的平均值,其余地區的耕地用地壓力測度指數小于該流域的平均值。其中,鄭州市的耕地用地壓力測度指數最高,為1.0302,而蘭州市的耕地用地壓力測度指數最低,僅為0.8676,最高值與最低值相差0.1626。

在生態用地壓力指數中,9城市的Ep值大于1與小于1的并存。在黃河流域中生態用地壓力測度指數小于1的僅有蘭州市,其它8個地區的生態用地壓力指數都大于1。西寧市、太原市、鄭州市和濟南市的生態用地壓力指數大于黃河流域9省市的平均值,其余地區的生態用地壓力測度指數小于該流域的平均值。其中,太原市的生態用地壓力測度指數最高,達到了1.1780,而蘭州市的生態用地壓力測度指數最低,僅為0.9263,最高值與最低值相差0.2517。

在綜合用地壓力指數中,9城市的Lp值均大于1,表明整個黃河流域地區的未來規劃需求得到了較好的滿足。西寧市、蘭州市、太原市和鄭州市的綜合壓力測度指數大于黃河流域9省市的平均值,其余地區的綜合壓力測度指數小于該流域的平均值。其中蘭州市的綜合壓力測度指數最高,達到了1.3061,而西安市的綜合壓力測度指數最低,僅為1.0225.最高值與最低值相差0.2836。

(二)土地壓力的空間分布格局及其成因分析

在建設用地壓力示意圖中(圖1),黃河流域建設用地壓力測度指數區域內差距較大但分布相對集中。最低值和最高值都出現在了黃河中上游地區。其中,建設用地壓力測度指數最低的是西安市。西安市雖位于關中平原中部,但是因其北瀕渭河、南依秦嶺,一南一北的天然屏障限制了西安市的城市范圍的擴張與城鎮化建設;其次,因為西安在歷史上曾是13朝古都,城內古建筑物居多,因其具有極高的歷史文化價值所以必須保留,這進一步壓縮了西安市的建設用地面積,不適合大規模的城鎮化建設與老城的開發。因此,建設用地壓力測度指數較小;建設用地壓力測度指數最高的是蘭州市,黨的“十八大”后，蘭州市的發展速度進一步加快,城市的等級也越來越高,蘭州市現在已經是新亞歐大陸橋中國段五大中心城市之一,在西北地區是僅次于西安市的第二大城市,是西北地區重要的交通樞紐和物流中心,同時蘭州市還擁有西北地區第一個、中國第五個國家級新區——蘭州新區。因此,蘭州市在城鎮化建設、基礎設施建設、公共交通建設、高新技術產業園區等方面的用地將急劇增加,這也直接導致了蘭州市的建設用地壓力指數高居黃河流域的第一位。

圖1 建設用地壓力示意圖

在耕地壓力示意圖中(圖2),黃河流域耕地用地壓力測度指數差異較大、分布不均。在9個城市的耕地用地壓力測度指數中,有6個地區的耕地壓力測度指數大于該地區的平均值,耕地用地壓力測度指數最高的是鄭州市,達到了1.0302,說明未來耕地規劃面積大于現有的耕地面積。主要原因為鄭州市地處華北平原的南部，地形平坦、土壤較肥沃,適宜耕作的土地面積較多;其次是河南省的人口總數高居全國第二位,雖然人口自然增長率較小,但是由于人口基數大,年均人口增長量較大,人口數量持續增長;再加上外來務工人數較多,導致糧食需求量在未來發展過程中呈持續增長的勢頭,因此鄭州市的耕地用地壓力測度指數位于黃河流域的首位。黃河流域中耕地用地壓力指數最低值是蘭州市,為0.8676。究其原因主要有三點，一是,蘭州市處于我國西北內陸地區,溫帶大陸性氣候顯著,降水量較少,又因為處于黃土高原的的西部,土壤較貧瘠,不適合農業的發展;二是,蘭州市現在已經成為西部重要的中心城市之一,城市的級別與定位也越來越高,基礎設施建設、公共交通建設、城鎮化建設等用地的需求量將會激增,這也在一定程度上壓縮了耕地用地面積;三是隨著人們越來越追求高的生活質量,公園占地面積、林地面積、濕地面積等生態用地面積增長較快,使得耕地用地面積進一步減少。

圖2 耕地用地壓力示意圖

在生態壓力示意圖中(圖3),黃河流域生態壓力測度指數呈現出測度指數差異較大、分布相對均勻。在9個城市的生態用地壓力測度指數中,只有3個地區的生態用地壓力測度指數大于該地區的平均值,分別是位于黃河上游的西寧市和中下游地區的太原市與鄭州市。其中,生態用地壓力測度指數最高的是太原市,太原市是我國一個重要的工業和資源城市,雖煤炭的產量處于我國領先地位,但環境污染相對相當嚴重。黨的“十八大”以后,國家把“生態文明建設”列為五位一體的重要組成部分,也就要求各地必須加強生態環境的保護。因此,太原市在人均綠地面積、人均公園面積和人均森林面積等生態環境建設方面投入了大量的人力、物力與財力。這也就直接導致了在未來規劃過程中,太原市的生態用地建設面積急劇增加。生態用地壓力測度指數最低的是蘭州市,蘭州市位于黃河流域的中游地區,雖然是西部地區中心城市之一,但是該省經濟總量處于我國中游水平,城鎮化建設水平和中東部城市也有較大差距。因此,在未來發展過程中,提高城鎮化發展水平、加強基礎設施建設等是蘭州市未來發展的主要目標,這也符合了蘭州市建設用地壓力測度指數高居黃河流域第一位的特征。

圖3 生態用地壓力示意圖

在綜合壓力測度示意圖中(圖4),黃河流域綜合壓力測度指數差異較小、區域間分布不均。在9個城市綜合壓力測度指數中,有4個城市的綜合壓力測度指數大于該地區的平均值,呈點狀分布于黃河流域的上、中、下游。綜合壓力測度指數低于平均值的4個城市也分布于黃河流域的上、中、下游。并且9地區的綜合壓力測度指數均大于1,說明黃河流域在耕地面積、建設用地面積、生態用地上的規劃均滿足了未來發展的需求。其中,綜合壓力測度指數最高的是蘭州市,其建設用地壓力測度指數居于第一位置,貢獻率最高,充分說明蘭州市未來發展潛力巨大、土地規劃最合理。綜合壓力測度指數最低的是西安市,其建設用地壓力測度指數位于黃河流域的倒數第一位,耕地用地壓力測度指數和生態用地壓力測度指數也都處于中下游水平,這導致了西安市在未來發展過程中缺少一定的活力。

圖4 綜合用地壓力示意圖

拙文以黃河流域為范圍尺度,以黃河流域流經省份的省會城市為解析尺度,基于4種不同的測度指標,對黃河流域的土地壓力狀態進行了研究與分析,得出以下結論:

在黃河流域土地壓力狀態中,綜合耕地用地壓力、建設用地壓力、生態用地壓力以及綜合用地壓力四種測度指標來看。黃河流域建設用地壓力測度指數、綜合壓力測度指數和生態用地壓力測度指數基本都大于1。說明上述三項土地類型在未來發展過程中相對寬松,可調控的空間較大;而在耕地用地壓力測度指數中,黃河流域大多省會的指數均小于1,說明耕地用地在未來發展過程中壓力較大,應進一步加強耕地的保護。

土地的可持續的利用是城市可持續發展的重要組成部分,耕地面積的大小決定著區域糧食產量與人口數量;建設用地面積的大小決定著區域城鎮化與經濟發展水平;生態用地的大小決定著環境質量與生活質量。拙文僅對研究對象進行了4種測度的研究與分析,今后將對構成土地壓力因素的動因機制進行深入研究并對未來發展進行預測。

四、土地壓力解決途徑與對策

(一)建設用地壓力解決途徑與可持續利用對策

建設用地是基礎設施用地、交通用地、旅游用地、軍事用地等的總稱、是利用土地的承載能力或建筑空間,不以取得生活產品為主要目的的用地。因此,在黃河上游地區,在不破壞生態環境的同時，積極發展特色旅游業、加強社區公園、公共基礎設施的建設,同時,在礦產資源相對充足的城市,也應充分利用這一優勢,充分開發利用礦產資源,并對礦產資源進行深加工,提高經濟發展水平;中下游地區要充分利用交通便利、資金雄厚、科技水平高等優勢大力發展高新技術產業,并進一步優化產業結構,實現更好更快的發展。

(二)耕地壓力解決途徑與可持續利用對策

在黃河流域的上游,尤其是西寧市與呼和浩特市,雖然兩市土地面積廣大,后備耕地資源較多,但是利用不充分、土地自然肥力較差;黃河中下游地區是我國人口密度最大的區域之一,人均耕地面積較小、加之城鎮化規模不斷擴大,使得耕地面積進一步縮減。因此,在緩解耕地壓力方面,堅決遵守和執行中央各部委的行政命令,堅決守住18億畝耕地紅線,加大農田的保護力度,保持耕地總量的動態平衡。

由于黃河流域各城市經濟發展水平差異較大、土地開墾狀況和耕地質量也有較大差異。因此,不同的地區應采取不同的措施,在西寧市等土地質量較差、糧食產量較低的地區,應以提高耕地綜合生產能力為目標,積極開展農田水利建設,推廣節水抗旱技術;在黃河中下游平原地區,應采取立法的方式,建立優質農田保護區、并建立一系列的耕地質量評價管理制度,確保耕地的質量與數量。

黃河流域各城市自然條件因素差異較大,在氣溫、降水、土壤等影響糧食產量主要相關因素上差別較大。因此,在黃河上游地區,適宜種植耐干耐旱的糧食作物或者經濟作物例如青稞、茶樹、棉花等;黃河中下游地區由于平原面積廣大,土壤肥沃、光熱條件較好,適合種植喜溫喜熱的經濟作物和糧食作物,例如麥子、花卉、果樹等。

(三)生態用地壓力解決途徑與可持續利用對策

生態用地是林地、園地、牧草地等的總稱,不僅具有很高的經濟價值與文化價值,而且對于大氣質量、水資源質量的提高也有著不可替代的作用。黨的“十八大”將生態文明建設列入到“五位一體”的建設中,足以看出生態建設的重要性。因此,在黃河流域上游生態環境比較惡劣的城市,應防止土地退化,加強對濕地和草地面積的保護,植樹造林,減少各類由于人為開發與建設活動對生態環境帶來的不利影響,從而進一步提高生態環境的質量;黃河中下游地區應劃定自然保護區,加強對林地、園地與草地的保護,進一步防止水土流失現象的發生;同時也應加強立法工作,加大執法監督力度，搞好環境影響評價,將生態環境保護工作落到實處。