城市化背景下河西走廊LUCC的人文驅動力分析

吳文婕,石培基,胡巍

(西北師范大學地理與環境科學學院,蘭州730070)

目前,土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)成為眾多學者關注和研究的核心,其變化受到自然驅動力和人文驅動力的共同制約與影響,耕地變化也一直是LUCC研究的重要內容[1]。就較短的時間尺度而言,特別是在近十幾年我國加速城市化的進程中,人文驅動力對土地利用變化起主導作用[2]。經濟的高速增長,城市人口大量增加,形成了對產業用地及居住、公共用地的巨大需求,保護有限的耕地資源與城市建設用地需求增長之間的矛盾日益尖銳。城市郊區的耕地與建設用地擴張之間的沖突就是城市化早期的固有矛盾[3]。

我國學者曲福田等[4]從理論角度提出并證實了耕地庫茲涅茨曲線假說,蔡銀鶯、張安錄[5]通過時間序列數據揭示了經濟增長與耕地非農化的一般規律。總結之前國內外學者們對不同地區耕地變化的研究不難發現,在近20～50 a不等的時間段內各地區普遍經歷了一個耕地“先迅速減少,后逐漸平緩,最終趨于穩定”的變化過程[6]。研究區行政級別越低,這種變化趨勢就表現得越明顯,并且城市化速度較快地區比城市化速度較慢地區表現更為明顯[7]。由此可知,耕地非農化是城市化過程中的一種必然現象,耕地數量變化體現一定的社會經濟發展規律:城市化初期,工業化迅速發展,大量人口涌入城市,刺激了城市擴展用地的需求增長;二三產業比重不斷上升,結構調整使部分農用地轉向其他建設用地;加之部分地區對城市化的片面理解和盲目追求,導致不合理占用耕地的問題層出不窮。耕地數量呈不斷減少趨勢。中后期,城市化水平的不斷提高,“城市病”、“逆城市化”、“空殼村”等問題也隨之而來,城市產業開始走集約節約的可持續發展模式[8],科學規劃土地資源,有效遏制了耕地加速減少的趨勢,使其逐漸回升,最終趨于平穩。

長期以來,河西走廊城市化發展就是學者們關注的焦點。方創琳[9]等提出綠洲支撐城市化發展的觀點,分析了水資源約束下的河西走廊城市化發展模式;蒲瑞琛[10]等提出了信息化對河西走廊區域發展的影響。同時,耕地變化的驅動機制也一直受到國外學者的高度重視[11]。鑒于此,本文從城市化條件下的耕地變化特征入手,分析耕地資源變化人文驅動力因素,以期為河西走廊城市化發展與耕地資源保護提供可行建議。

1 研究區概況

河西走廊位于甘肅省西北部,東西長約1 200 km,南北寬約100～200 km,因其位置在黃河以西,故稱為“河西走廊”。地域上包括武威、張掖、金昌、酒泉和嘉峪關5市。河西走廊屬大陸性干旱氣候,盡管降水少但發展農業的其它自然條件仍非常優越,以其占甘肅省不到19%的耕地,提供了占全省70%的商品糧,是西北地區重要的商品糧、蔬菜和瓜果生產基地。

西部大開發政策的實施使該地區成為甘肅省今天和今后經濟社會發展最具活力和潛力的地區之一。2008年,河西走廊總人口488.89萬人,非農業人口141.75萬,城市化綜合水平達到40.91%,耕地總面積為 697 106.7 hm2,其中旱地697 000 hm2,水地106.7 hm2,有效灌溉面積576 757.88 hm2,保灌面積497 085.9 hm2。

2 研究方法

本研究從城市化背景下的河西走廊耕地資源利用變化入手,初步分析耕地變化的特征及原因。以河西走廊5市1990-2008年的耕地面積、社會經濟、人口統計數據為基礎,建立驅動力因子指標體系,采用主成分分析結合灰色關聯分析的方法,對研究區耕地變化的人文驅動力因子進行篩選、驗證與分析。

3 城市化背景下的耕地變化特征

3.1 河西走廊城市化發展特征

城市化水平是衡量一個國家經濟發達程度,特別是工業化水平高低的一個重要標志,一般可以采用主要指標法和復合指標法[12]。城市化不僅是人口的城市化,還體現在城市經濟快速發展上,是經濟結構優化和產業結構提升的重要途徑[13]。本文根據河西走廊的具體情況確定出兩個主要指標并運用特爾斐法賦予一定權重,加權平均后得到綜合指標K=0.8K1+0.2K2來衡量河西走廊城市化水平(圖1)。其中,K為城市化綜合水平;K1為非農人口占總人口比重;K2為非農GDP占總GDP比重。

圖1 河西走廊1990-2008年城市化發展水平與耕地數量變化趨勢圖

由圖1分析可知:(1)河西走廊近20 a的城市化水平趨勢似呈現一條被拉平的倒“S”型曲線,當城市化水平超過30%時,進入了快速提升階段。河西走廊自1999年西部大開發以來,城市化水平持續保持在30%以上。(2)城市化的發展在時間和空間兩個維度展開,表現為階段性和地區差異性:河西走廊城市化整體水平穩中有增,嘉峪關市城市化水平遠高于其他市,張掖、武威地區城市化水平則相對較低。

3.2 河西走廊耕地利用變化特征

由于自然條件區域差異顯著,經濟發展與人口增長的速度不同,研究區內各地域耕地變化也表現出很大的差異。對耕地變化的區域差異,可用相對變化率的概念進行定量分析[14]。某一特定土地利用類型相對變化率用公式表示為:

式中:Ka,Kb——各地區某一特定土地利用類型研究期初及期末的面積;Ca,Cb——全研究區某一特定土地利用類型研究期初及期末的面積。1990年與2008年河西五市耕地面積及耕地相對變化率見表1。

由圖1、表1可以看出:(1)河西地區耕地面積總體經歷了“增加-急劇減少-急劇增加-緩慢減少-平穩增加”的波動式變化過程。(2)河西走廊耕地面積空間變化較明顯,酒泉、金昌、張掖三市耕地數量顯著增加。分析認為,①河西走廊城市化起步較晚,但發展速度較快,呈現穩步上升趨勢。張掖武威地區長期以來形成了綠洲灌溉農業經濟,農業發展占主導地位,城市化發展相對緩慢;金昌、酒泉、嘉峪關三市都是依托工業企業或礦產資源發展起來的工業城市,城市擴展、工業發展必然建立在占用一部分耕地的基礎上。各類因素共同促成河西走廊耕地數量波動變化趨勢。②不同的經濟增長階段對非農占用耕地需求量不同。耕地作為社會經濟發展不可或缺的自然資源基礎,不同經濟增長階段影響耕地資源數量變化機制也不同,耕地資源數量變化表現形式也相應不同[15]。研究區城市化早期階段,經濟增長較緩慢,農業生產占主導地位,對耕地占用十分有限,尤其是張掖武威一帶綠洲農業區。隨著工業化、城市化的推進,建設用地需求增加,耕地非農化速度加快,主要表現為1996年以來城市用地“攤大餅”式的向外擴展以及工業企業用地的大量增加。隨著西部大開發政策的實施,2003年后經濟增長處于相對較高的發展階段,各地新興高新技術產業比重增加,非農產業比重不斷上升,加之河西地區土地開發潛力大,因此后期耕地數量呈現回升。③產業結構優化和技術進步對耕地變化產生影響[16]。在科技水平較低的發展階段,社會勞動生產率相對較低,經濟發展多走粗放型增長道路。科技水平的提高和推廣有效遏制了各類用地需求過度增長的勢頭。伴隨著產業結構優化、整合、升級,河西走廊工農業生產向集約型轉變,城市發展走內部集約節約道路,有效地減少了建設用地對農用耕地的占用。

表1 河西走廊五市耕地利用相對變化

4 河西走廊耕地變化人文驅動力分析

4.1 區域選擇及指標體系建立

河西走廊是綠洲城市群的典型代表,也是重要的綠洲灌溉農業區。近20 a耕地的變化與社會經濟因素呈現顯著的關聯性。本研究借鑒前人經驗,參考相關文獻初步建立了河西走廊耕地數量變化驅動因子指標體系,指標分5類(表2):人口因素、社會經濟因素、城鄉生活質量因素、土地利用因素和農業技術發展因素。

表2 人文驅動因子與耕地數量的灰色關聯度

4.2 數據來源與處理

本文選取的各項統計數據,均來源于嘉峪關市、酒泉市、張掖市、武威市、金昌市統計年鑒(1991-2009年),并參考甘肅省統計年鑒以及中國城市統計年鑒。

采用多項指標進行分析時,首先對各指標原始數據進行無量綱化處理:對于正向指標采用半升梯形模糊隸屬度函數進行量化,對于負向指標采用半降梯形模糊隸屬度函數進行量化。最后綜合河西五市各項標準化指標結果,采用算數平均法結合特爾菲法綜合評定得出最終確定值,進一步用于灰色關聯度及主成分分析研究。

4.3 因子篩選

本研究采用灰色關聯分析[17]與主成分分析[18]相結合的方法進行主要驅動因子的選擇。在不考慮政策因素的情況下,對河西5市19 a間24個社會經濟類指標進行了標準化處理,計算出各社會驅動力因子與耕地數量變化的灰色關聯度(表2),并進行降序排列,選取排在前14位的因子做主成分分析。

利用SPSS 16.0軟件進行主成分分析可得:第一主成分和第二主成分的累計方差貢獻率達到84.005%,信息損失量僅為15.995%。從主成分的旋轉因子載荷系數來看(表3),農業機械總動力、總人口等與第一主成分存在顯著正相關關系;農業結構比重、農業人口與第一主成分存在顯著負相關關系;糧食總產量與第二主成分有較強的正相關關系;基本建設投資、城市化水平與第二主成分有較顯著的負相關關系。結合表2、表3確定選取農業人口、農業結構比重、農業機械總動力、城市化水平、基本建設投資、實有鋪裝道路長度、糧食總產量、人均居住面積這8個驅動力因子對河西走廊耕地數量變化進行回歸擬合。

表3 主成分旋轉因子載荷矩陣

4.4 線性回歸擬合

根據表3結果,利用SPSS 16.0進行多元線性回歸,并選擇逐步剔除,得到河西走廊耕地數量變化方程:

式中:y——耕地面積;x1——城市化水平;x2——農業結構比重;x3——農業機械總動力;r2=0.950,擬合效果十分理想。

5 結論與建議

5.1 結論

(1)河西走廊近20 a間耕地數量呈“增加-急劇減少-急劇增加-緩慢減少-平穩增加”的波動式變化趨勢,城市化水平呈倒“S”型曲線。

(2)影響河西走廊耕地數量變化的因素有社會經濟、農業技術發展、土地利用、生活質量和人口,各項指標因子與耕地變化之間均存在顯著的關聯性。

(3)城市化綜合水平、社會經濟水平以及農業技術發展三類驅動力因子在研究區近20 a耕地的變化過程中起主導作用。

5.2 對策與建議

河西走廊耕地總面積基本遵循城市化背景下“先減后增最終趨于平穩”的一般變化規律,與經濟發展存在近似“Kuznets”曲線型關系。人口變化、農業技術、區域經濟和政策措施共同構成了人文驅動力系統,各因子相互作用,其中有增加耕地數量的正作用,也有減少耕地數量的負作用[19]。政府部門根據市場信息制定政策措施,合理開發利用耕地資源,使耕地數量呈現階段性變化。

城市化的價值主要是它帶來的環境效益,而非經濟效益[20]。河西走廊是我國西部建設的唯一一個生態經濟走廊[21],特殊的自然環境存在脆弱性和多變性,生態平衡一旦破壞難以恢復。對此提出建議:(1)適當控制農用地轉為建設用地。集約節約利用城市土地,增加城區容量。查清耕地后備資源,保障耕地生產能力相對穩定。(2)進一步推進產業結構優化升級,在走廊地區嚴禁開荒、棄耕,依托自然資源優勢大力發展草產業,變走廊“糧倉”為“肉庫”。(3)加強耕地質量保護和基礎設施建設。重視農田生態環境的保護,防止土壤沙化、退化,維護耕地自然生產力潛力。(4)發展農業科技,構建河西地區節水型產業體系,推進農業經濟結構的生態化,確保國家商品糧基地糧食安全。(5)拒絕境外移民,適度境內生態移民[22],緩解地區生態環境壓力。合理分配城鄉勞動力,積極穩步推進城市化進程。(6)耕地保護的實施方案、利用規劃和保護措施應當體現經濟上可行、社會上可接受。因此,建立以可持續土地管理為基礎的保護模式是實現保護目標的根本保證[23]。

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