蘇南地區土地生態評價及城鄉梯度分析

陸春鋒，周生路

(1.江蘇第二師范學院，江蘇 南京 210013；2.南京大學，江蘇 南京 210023)

土地是人類生存和生產的重要載體，土地生態環境保護是貫徹落實五大發展理念、實現社會經濟高質量發展的重要保障[1]。20世紀90年代以來，學者們從土地生態景觀格局[2-3]、安全保護[4-5]、生態效益[6-7]等方面開展了大量的研究和探索，并從系統學的角度研究了土地生態保護問題。學者們普遍認同土地利用和經濟社會之間并不是割裂的，而是相互作用、相互聯系的。隨著經濟的快速增長，城鎮化進程不斷加快，土地資源過度利用，土壤污染、土質退化等生態問題日益嚴重[8-10]，如何科學評價土地生態狀況并剖析城鎮化進程的作用特征成為研究重點。本文以經濟發達、城鎮化進程快速的蘇南地區為研究區，從土地生態基礎條件、壓力負荷、建設強度3個維度構建了土地生態狀況綜合評價指標體系，并運用城鄉梯度空間分析法研究了土地生態城鄉梯度分布特征，對于推動城鎮化與土地生態保護協同發展具有重要意義。

1 研究區概況

研究區位于江蘇省南部，是江蘇最大的優勢板塊，交通區位優越，也是中國最發達的地區之一。研究區涉及南京、無錫、常州、蘇州、鎮江5個設區市，地處長江三角洲中心地段，東靠上海，西連安徽，南接浙江，東北依長江，地理坐標為119°8′～121°20′ E，30°47′～32°4′ N。區域內地形以平原為主，從太湖向四周，呈現出中間低、四周高的地勢特征，山地丘陵主要分布在西南部的宜潥山地，地形起伏較大(圖1)。2017年，研究區實現地區生產總值50175.20億元，占江蘇省比重的57.03%，占全國比重的6.11%；一二三產結構比重為1.8∶45.3∶52.9，年末常住總人口3347.52萬人，其中城鎮人口比重為76.4%，遠高于全國58.5%的城鎮化水平。

圖1 研究區區位圖

2 研究方法

2.1 土地生態評價方法

土地生態評價是土地可持續利用研究的核心，土地生態系統的健康水平，土地的生態安全狀況等都影響著土地的可持續性，學術界出于不同視角、不同應用價值開展了大量土地生態評價方面的研究。陳燕飛等[11]基于水域、用地現狀等影響因子開展了城市建設用地生態適宜度評價；吳箐等[12]則引入了生態位、生態足跡等模型方法，對土地生態適宜性進行了定量評價；戴靚[13]、姚新春[14]等則從基礎、結構、脅迫、效益4個維度構建了土地生態評價指標體系。研究區經濟發達，土地生態承載壓力加劇，土地生態建設迫切，本文從基礎條件、壓力負荷、建設強度3個維度構建了土地生態狀況綜合評價指標體系(表1)。

采用多因素綜合評價法測算土地生態狀況，具體計算公式如下：

式中，Ei為i評價單元的土地生態綜合狀況，ESi、EPi、ERi分別為i評價單元的土地生態基礎條件指數、壓力負荷指數和建設強度指數；WS、WP、WR為對應的權重，WSj、WPj、WRj分別為i評價單元基礎、壓力、建設指數j評價指標權重；ESij、EPij、ERij分別為i評價單元j指標的指標值，m為評價指標個數。

土地生態基礎條件指數、壓力負荷指數、建設強度指數反映了土地生態的優劣程度，指數越高，反映土地生態狀況越優。其中，土地生態基礎條件指數表征區域土地生態本底質量狀況，基礎條件指數越高，表明區域土地生態基礎狀況越好；土地生態壓力負荷指數表征區域可承載土地生態壓力大小，土地生態壓力負荷指數越大，表明該評價單元面臨的土地生態壓力越小，可承載的壓力負荷越大；土地生態建設強度指數表征區域土地生態響應程度，建設強度指數越高，表明該評價單元土地生態建設投入強度越大，土地生態建設狀況越好。

2.2 城鄉梯度空間分析方法

城鎮化進程是中國21世紀初經濟發展重要的驅動力，隨著城鎮化進程的推進，城鄉二元結構極化現象嚴重，區域經濟、人口、環境等各類自然和人文要素呈現明顯的城鄉空間分布差異，城鄉梯度差異分析逐步成為一種比較常用的空間差異定量分析方法。研究區包括南京、鎮江、常州、無錫、蘇州5個設區市，城市規模較大，對周邊區域具有一定的城市輻射功能，區域內存在多個城市中心，傳統的單核分析方法不能有效反映多中心的疊加輻射效應。因此，本文采用多核分析法，運用ArcGIS軟件的Buffer組件，以5個設區市的城市主城區為核心向外擴散，構建5 km×20環狀分析面(圖2)，測算各環土地生態平均指數，進而分析城鄉梯度土地生態空間差異。

表1 土地生態狀況綜合評價指標體系

圖2 研究區城鄉梯度分析圖

3 結果分析與討論

3.1 蘇南地區土地生態狀況評價結果

如圖3所示，蘇南地區土地生態綜合狀況平均指數為0.45，空間變異系數0.09，表明區內差異較小，整體呈現東高西低的分布態勢，蘇州市土地生態綜合狀況最佳。按各準則層分析，土地生態基礎條件呈現為西高東低的分布態勢，平均指數為0.45，變異系數0.12，空間差異小，南京、無錫基礎條件最好，蘇州市基礎條件最差；土地生態壓力負荷指數總體表現為西高東低、鄉村高城市低的分布態勢，平均指數為0.87，變異系數0.07，空間差異小，鎮江市壓力負荷指數最高，表明其可承載的生態壓力最大；土地生態建設強度指數呈現為明顯的東高西低的分布態勢，平均指數為0.13，變異系數0.55，空間差異大，蘇州市建設強度顯著高于其他區域，而南京、鎮江建設強度較差。

研究區土地生態狀況評價結果表明：土地生態基礎條件狀況與區域自然資源分布特征相關，本底自然優勢較大程度決定了地區土地生態基礎狀況；土地生態壓力狀況受人為活動影響較大，尤其是城鎮化進程改變了土地利用方式和外在表現形態，人口的高度集聚導致土地生態承載能力逐漸降低；土地生態建設狀況則與地區經濟發展水平、生態承載壓力顯著相關，經濟發達地區財政支撐能力強，能有效增強土地生態建設投入強度，生態承載壓力大的區域，對于實施生態建設的迫切性更強。土地生態綜合狀況則綜合了3個維度的生態狀況，評價結果也反映了人類后期的生態建設對生態綜合狀況有較大的提升效應。

表2 研究區土地生態指數統計特征

a.土地生態基礎條件指數；b.土地生態壓力負荷指數；c.土地生態建設強度指數；d.土地生態綜合狀況指數。

3.2 蘇南地區土地生態城鄉梯度分析

城鄉梯度分析結果表明：研究區土地生態狀況呈現明顯的城鄉梯度分布規律。以研究區5個城市擴張及分布規模分析，空間分布呈現4個明顯的演變形態：城市內核區(0～15 km)、城市外核區(15～30 km)、近郊區(30～60 km)、遠郊區(>60 km)。城市內核區土地利用形態以城鎮建設用地為主，城市服務功能顯著，人口分布密集，產業以商服、金融等第三產業為主；城市外核區是城市向郊區輻射的區域，土地利用形態以城鎮建設用地為主，但仍保留部分農業用地，局部區域城市服務功能成熟，產業以高附加值的高新技術為主；近郊區是城市外延區域，土地利用形態表現出比較明顯的城鄉結合發展的特征，城鎮用地擴張規模較快，但鄉村用地規模占比仍然較大；遠郊區遠離城市，土地利用形態以鄉村特征為主。

如圖4所示，隨著距離城市越遠，研究區土地生態基礎條件指數呈明顯的改善趨勢，Pearson相關系數為0.945，在0.01水平上顯著相關。土地生態基礎條件指數反映了地區土地生態本底數據，也體現了城市建設空間選址的自然條件約束效應。生態資源豐富的山林地區地勢起伏，發展空間小，不利于城市發展，因此城市選址往往在地勢平坦的開闊區域，該區域土地生態服務功能較低。此外，城市中心區城市建設活動頻繁，破壞了地表層的原始生態環境，土壤硬質化導致土壤、植被、生態效益等指標出現明顯降低，降低了土地生態服務功能。而城市遠郊區，人類活動少，作用于土地及其生態環境的活動少，較好地保留了山水林田湖的原生態環境，土壤、植被等指標值較優，土地生態基礎條件好。

圖4 研究區土地生態狀況城鄉梯度分析圖

距離城市越遠，研究區土地生態壓力負荷指數越呈現出上升趨勢，Pearson相關系數為0.836，在0.01水平上顯著相關。表明距離城市越遠，土地生態壓力會逐步減小，土地生態壓力負荷指數越高。城市中心區經濟活動頻繁，人口密集，生活和生產活動對環境負荷壓力加大，且中心城區建設用地比重高，景觀生態風險大，土地生態壓力最大，從土地生態保護角度出發，壓力負荷指數最小。從曲線變化分析，隨著距離的增加城市內核區土地生態壓力負荷指數上升幅度增大，表明城市核心區，土地生態壓力距離衰減效應顯著；城市外核區人口集聚效應減小，土地生態壓力趨于平緩，距離效應下降；城市近郊區、遠郊區，城鎮化程度較低，城市效應不顯著，土地生態壓力狀況平穩。

距離城市越遠，土地生態建設強度指數呈現先升后降的變化趨勢，Pearson相關系數為-0.651，在0.01水平上顯著相關。在城市內核區表現為明顯的距離強化態勢，城市中心土地生態建設較弱，距離城市越遠，土地生態建設效應逐步加強；城市外核區、近郊區，經濟發展水平較高，為土地生態建設提供了內在經濟驅動力，且新城、新區建設往往落地于此，新的規劃理念、建設戰略為該區域土地生態建設注入了外在作用力，內外作用下，該區域土地生態建設強度明顯優于其他區域。城市遠郊區，經濟條件欠發達，生態建設意識薄弱，土地生態建設指數逐步下降。

土地生態綜合狀況指數反映了區域土地生態綜合狀況，隨著距離城市的距離越遠，土地生態綜合狀況得到逐步改善，Pearson相關系數為0.567，在0.01水平上顯著相關。從梯度曲線分析可知，城市遠郊區土地生態綜合狀況優于城市內核區，城市內核區，距離效應顯著，隨著距離加大，土地生態綜合指數呈顯著上升的態勢；城市外核區，上升幅度進一步趨于平緩；城市遠郊區，距離效應不顯著。

4 結論

論文在定量評價研究區土地生態狀況的基礎上，采用城鄉梯度空間分析法進一步探討研究區土地生態狀況城鄉梯度分布格局，研究結果如下。

(1)蘇南地區土地生態綜合狀況整體呈現東高西低、鄉村高城市低的分布特征，基礎條件表征了區域地形地貌等自然因素的空間分布規律；壓力負荷指數與地區城鎮化水平相關，中心城區土地生態承載能力低于鄉村；建設強度指數與地區經濟發展水平相關，經濟發達地區生態建設投入大。生態建設是緩解土地生態壓力、提升土地生態綜合效益的有效途徑。

(2)土地生態狀況城鄉梯度空間分布規律顯著。城市內核區土地生態狀況距離效應顯著，距離城市越遠，土地生態狀況越趨于改善；遠郊區距離效應弱，土地生態狀況總體平穩。

(3)土地生態基礎條件指數距離效應顯著，城市遠郊區顯著優于城市核心區；壓力負荷指數呈階梯上升趨勢，城市內核區距離效應顯著，城市遠郊區趨于平穩；土地生態建設強度指數呈先上升后下降的倒“U”型曲線，城市外核區、近郊區土地生態建設強度最大，狀況最優，遠郊區建設狀況最差。