基于多情景分析的中國建設用地總量控制目標選擇

王博姜等

摘要建設用地總量控制目標的選擇關系到土地利用規劃與土地宏觀調控的科學性，單一目標導向的建設用地規模預測具有明顯的局限性。基于國家土地宏觀調控需要，本文統籌考慮經濟發展、糧食安全、生態安全3類基本用地需求，構建建設用地總量控制的多情景分析框架，運用多元回歸分析、碳平衡分析等方法構建土地基本需求模型，結合國家發展戰略與目標設定模型參數，分析預測不同情景下2020年中國建設用地總量的變化數量及影響。經濟發展、糧食安全、生態安全的土地需求可以協調并基本得到滿足。情景分析表明，中國遠期建設用地供給形勢主要取決于經濟發展方式轉變的深度。如果經濟發展方式轉變滯后，2020年以后中國經濟發展、糧食安全、生態安全的用地沖突將難以調和；如果經濟發展方式發生顯著進步，土地資源可以滿足3類基本需求，為經濟社會持續發展提供資源支撐。在現有發展階段，中國應基于糧食安全和生態安全，實行更加有力的建設用地總量倒逼機制，推進經濟發展方式轉變。同時，建設用地多情景分析框架能夠反向檢驗不同發展戰略目標設定的合理性，綜合分析建設用地擴張的影響及潛力，可以應用于國家層面土地調控與規劃管理實踐。

關鍵詞經濟發展；糧食安全；生態安全；建設用地擴張；多情景分析

中圖分類號F301.2文獻標識碼A文章編號1002-2104（2014）03-0069-08doi：103969/jissn1002-2104201403011

人多地少的基本國情和快速工業化、城市化不斷加大中國土地資源管理壓力，通過國家和地方規劃引導土地的部門間再配置（建設用地擴張）具有重要意義[1]。但已有方法主要是以單一目標為導向的模擬預測，主要適用于省以下地區。根據公共物品、搭便車等經濟理論，糧食安全、生態安全這類“產品”只可能在國家層面土地利用管理中得到最充分的體現，同時也增加了國家級規劃目標制定的復雜性與難度。鑒于此，本研究基于國家土地宏觀調控的需要，從經濟發展、糧食安全、生態安全3類基本的用地需求出發，構建建設用地總量控制多情景分析框架，整合土地需求預測方法，分析2020年可能出現的土地利用格局、沖突及影響，解析中國建設用地總量控制目標與相應的管理政策需求。

1建設用地總量控制的多情景分析框架

科學制定國家建設用地總量目標，首先需要理清經濟發展、糧食安全、生態安全3類基本需求對應的土地利用類型以及彼此之間的關系

理論上，經濟發展、糧食安全、生態安全之間既有矛盾沖突，也存在相互促進的作用。但現實中，不同土地基本需求之間的矛盾沖突更加顯著，并集中體現在土地利用的變化過程中。建設用地對經濟快速增長具有顯著貢獻[21]，經濟發展也是建設用地擴張的主要驅動力[22]，建設用地擴張成為快速工業化、城市化時期最顯著的土地利用

王博等：基于多情景分析的中國建設用地總量控制目標選擇中國人口·資源與環境2014年第3期現象。糧食安全的核心是保持適度的糧食自給率，而政策上可控的變量——糧食總產量長期內主要取決于本國的耕地面積、糧食播種面積和單位面積糧食產量。由于建設用地增量來源于農用地占用和未利用地開發，其中農用地占用約70%，建設用地擴張對耕地面積和糧食安全產生顯著影響。生態安全是指生態系統的健康和完整情況，根據Costanza和冉圣宏等研究成果[23-24]，建設用地的生態服務價值小，生態安全主要涉及林地、草地等具有基礎性生態服務功能土地的保護。建設用地擴張和糧食安全壓力下耕地面積的變化（新墾耕地的增加與農業內部結構調整）都會影響到生態安全的水平。可見，3類基本土地需求之間有著緊密的內在聯系，建設用地總量控制目標的選擇應該考慮到可能的各種情形。

根據3類基本土地需求之間的主導關系，構建快速工業化、城市化階段建設用地總量控制多情景分析框架及思路（見表1）：①依據經濟發展（A）、糧食安全（B）、生態安全（C）土地需求的優先順序，確定6個基本分析情景（表1）；②結合經濟發展、糧食安全、生態安全的不同目標參數，擴展分析情景（假如3類基本需求分別對應j、m、r個不同的具體目標，擴展分析情景的個數為6·j·m·r）；③應用經濟發展、糧食安全、生態安全的土地需求預測模型，依次分析不同情景下高優先級、中優先級需求的用地面積；④假設土地總面積不變，采用“剩余法”計算低優先級需求的“可用”土地面積，并與采用需求預測模型估算的“理想”用地面積進行比較；⑤如果低優先級需求的“可用”土地面積超過“理想”用地面積，表明該情景中3類基本需求得到有效協調，情景具有可行性，否則表明有基本需求無法得到滿足，需重新調整需求優先順序或具體的單項目標。在進行實際分析時，可對分析的內容進行簡化調整。例如，由于未利用地中濕地、水體具有重要基礎性生態功能，且建設開發難度大、成本高[25]，借鑒已有研究[26]，假設未利用地面積相對穩定，計算時剔除其生態效用，將分析的重點集中于包括居民點及獨立工礦用地、交通運輸用地在內的“建設用地”和耕地、林地、園地、草地等構成的“生態用地”。2008年，中國耕地、園地、林地、牧草地、居民點及獨立工礦用地首要保證j目標下的建設用地面積；其次考慮糧食安全，主要滿足m目標下的耕地面積；最后考慮生態安全r目標下的生態用地面積IIAj→Cr→Bm優先考慮經濟發展，首要保證j目標下的建設用地面積；其次考慮生態安全，主要滿足r目標下的生態用地面積；最后考慮糧食安全m目標下的耕地面積IIIBm→Aj→Cr優先考慮糧食安全，首要保證m目標下的耕地面積；其次考慮經濟發展，主要滿足j目標下的建設用地面積；最后考慮生態安全r目標下的生態用地面積IVBm→Cr→Aj優先考慮糧食安全，首要保證m目標下的耕地面積；其次考慮生態安全，主要滿足r目標下的生態用地面積；最后考慮經濟發展j目標下的建設用地面積VCr→Aj→Bm優先考慮生態安全，首要保證r目標下的生態用地面積；其次考慮經濟發展，主要滿足j目標下的建設用地面積；最后考慮糧食安全m目標下的耕地面積VICr→Bm→Aj優先考慮生態安全，首要保證r目標下的生態用地面積；其次考慮糧食安全，主要滿足m目標下的耕地面積；最后考慮經濟發展j目標下的建設用地面積2土地基本需求預測模型與參數設置

在國內外已有研究基礎上，構建經濟發展、糧食安全、生態安全土地需求預測分析模型，并結合中國發展經驗與2020年經濟社會發展目標設定相關參數。

2.1數據來源與說明

本文研究范圍為中國大陸31個省（直轄市、自治區）。1990-2008年分省（直轄市、自治區）GDP、三次產業比例、總人口數根據歷年《中國統計年鑒》整理得到，經濟數據按2008年可比價進行修正。2008年分省（直轄市、自治區）糧食單產、復種指數、糧食播種面積、耕地面積來自當年《中國統計年鑒2008》。建設用地面積根據歷年《中國國土資源統計年鑒》、《國土資源綜合統計年報》整理得到。2005年中國二氧化碳排放總量數據來自《國際統計年鑒2009》。

2.2經濟發展的建設用地需求預測

國內外學者對建設用地擴張進行了大量實證研究，發現經濟因素和人口因素是驅動建設用地擴張最主要的動力[27-30]，而與經濟質量相關的產業結構也是重要因素[31]。2.4生態安全的用地需求預測

隨著經濟發展水平上升，生態安全的重要性愈發受到重視。大多數生態功能難以準確計量[37]，參考相關研究[38]，依據“木桶法則”和“最小因子定律”，以無法替代、不能交易、數量稀缺作為測算基礎和依據，選擇以生態用地的氣體調節功能為切入點，通過碳平衡方法來推算生態用地需求。土地生態系統碳收支過程分為兩類：人類活動引起的釋碳過程和生態用地的固碳過程。

3中國建設用地擴張多情景分析結果

選擇對經濟發展、糧食安全、生態安全的土地需求影響較大的參數，設置不同目標方案（見表4），擴展得到本文重點分析的48個情景。

按照不同情景中土地基本需求的優先順序，選擇相應的模型進行模擬分析。其中，基于經濟發展用地需求通過建設用地驅動力模型進行模擬，并結合歷年預測值與原始值的誤差進行修正。基于糧食安全與生態安全的用地規模預測都涉及耕地面積，當兩個目標處于不同優先級時，根據不同情況對方法進行改進：當糧食安全相對生態安全處于較高優先級時，首先計算保障糧食安全的耕地數量，將其代入生態安全模型中，減去其對應的固碳量，再計算滿足生態安全需要的其他生態用地規模；當生態安全相對糧食安全處于較高優先級時，由于不同生態用地的固碳能力只與其單位面積凈生產量有關，不同生態用地類型單位面積凈生產量值一定，根據不同類型生態用地的單位面積凈生產量比例將不同類型的生態用地折算成同一種生態用地。為便于測算，在計算生態用地規模時以林地為標準生態用地，將各類用地通過折算系數進行統一。其中，耕地、園地、林地、草地與濕地的折算系數

綜合上述分析可以看出，中國土地供需形勢非常嚴峻。如果經濟發展方式轉變滯后，到2020年經濟發展、糧食安全、生態安全的用地沖突將難以調和。通過減小經濟發展對生態環境的影響，提高耕地利用水平和產出效益，中國才有可能實現可持續的發展。

4結論與討論

本文統籌考慮經濟發展、糧食安全、生態安全3類基本土地需求，構建了建設用地擴張的多情景分析框架，根據國家公布的發展戰略與目標，設置相應的模型參數，預測2020年不同情景下建設用地擴張的空間與可行性。該分析框架一方面可以反向檢驗不同發展戰略設定的合理性，另一方面可以基于國家需求更加科學地選擇建設用地控制目標。通過多元回歸模型、糧食需求倒算、碳平衡、情景分析等多種方法的綜合應用，預測得到可行的24個情景及對應建設用地面積。總體上，國家確定的2020年建設用地控制目標既能夠滿足工業化、城市化發展需求，同時也基本保障了糧食安全、生態安全的用地需求。但是，如果經濟發展方式轉變滯后，經濟發展對生態環境的負面影響不能顯著降低，單位耕地糧食產量無法進一步大幅提升，2020年以后中國將面臨更加嚴峻的土地資源供給問題。即使在較為現實的情景中，2020年以后建設用地進一步擴張的空間也十分有限。中國必須堅持“最嚴格”的土地保護制度，制定更加有效的基于糧食安全和生態保護的建設用地總量倒逼機制，才能保證長期的持續發展能力與發展活力。

需要說明的是，本文僅是國家土地利用多情景分析框架的一個初步嘗試，還需進一步加強分析框架的應用與檢驗。一是結合國內外發展經驗，更加科學地選擇、設定各類基本土地需求的預測分析模型。建設用地需求量的預測不僅需要重點考慮GDP、人口數量、產業結構，可能還需要更加充分地反映發展階段與增長方式的影響；糧食安全用地需求的預測可能還需要考慮更加多樣化的糧食單產增長率、耕地復種指數、糧食播種面積比例等情景。二是結合主體功能分區，將國家層面的情景分析與區域（地區）層面的分析相結合，增強情景方案的現實性，發現不同區域土地基本需求沖突水平的差異以及地區分工對緩解土地供需矛盾的貢獻。

（編輯：王愛萍）

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AbstractScientifically forecasting the quantity of construction land expansion decides the feasibility and effectiveness of land use planning and land macrocontrol. Single objective oriented forecast of construction land expansion has significant limitations. This study systematically considers three main land use objectives， including construction land used for achieving economic development， cultivated land for food security， and ecological land for ecological security. Scenario analysis is used to predict the quantity of construction land expansion under different scenarios （defined based on parameters collected from national development strategies） in 2020， in which， multiple regression analysis and carbon balance analysis methods are applied to predict demands for construction land， cultivated land and ecological land. Results show that land resources cannot meet with the three main land use objectives at the same time when per unit GDP carbon emissions in 2020 decreases by 40% compared to that in 2005. Land demands for economic development， food security and ecological security can be coordinated and satisfied when the quantity of construction land is between 3 305.75×104 hm2 and 3 325.10×104 hm2 in 2020. Scenario analysis illustrates that the longterm supply of construction land mainly depends on the degree of transformation of economic development mode. Land use conflicts among economic development， food security and ecological security would be difficult to reconcile if the transformation of economic development mode is lag behind. Land resources can satisfy all three types of land use objectives and support sustainable development if the transformation of economic development mode makes significant progress. In the current stage of economic development， to achieve food security and ecological security， China should apply more powerful mechanisms to control construction land expansion and therefore promote the transformation of economic development mode. Scenario analysis method can also be used to examine the feasibility of different strategic targets， analyze the potential and effects of construction land expansion， and therefore can be applied to national level land management practices， such as land control and land use planning.

Key wordseconomic development； food security； ecological security； construction land expansion； scenario analysis

[36]國家發展和改革委員會.國家糧食安全中長期規劃綱要（2008-2020）[R].2008.[National Development and Reform Commission. The Longterm Planning Framework for the National Food Security （2008-2020）[R].2008.]

[37]王偉，陸健健. 生態系統服務功能分類與價值評估探討[J].生態學雜志，2005，24（11）：1314-1316.[Wang Wei，Lu Jianjian.An Approach on Ecosystem Services Classification and Valuation[J].Chinese Journal of Ecology，2005，24（11）：1314-1316.]

[38]張穎，王群，李邊疆，等.應用碳氧平衡法測算生態用地需求量實證研究[J].中國土地科學， 2007，21（6）：23-28.[Zhang Ying，Wang Qun，Li Bianjiang，et al.Study on Forecasting Ecological Land Demand with CarbonOxygen Balance Method[J].China Land Science，2007，21（6）：23-28.]

[39]黃敏，廖為明，王立國，等.基于KAYA公式的低碳經濟模型構建與運用：以江西省為例[J].生態經濟，2010，（12）：51-55.[Huang Min，Liao Weiming，Wang Liguo，et al.Construction and Use of the LowCarbon Economy Model Based on KAYA Model：a Case of Jiangxi Province[J].Ecological Economic， 2010，（12）：51-55.]

[40]Fang J Y，Guo Z D，Piao S L，et al. Terrestrial Vegetation Carbon Sinks in China，1981-2000[J].Science in China Series D： Earth Sciences，2007，50（9）： 1341-1350.

[41]曲藝，舒幫榮，歐名豪，等.基于生態用地約束的土地利用數量結構優化[J].中國人口·資源與環境，2013，23（1）：155-161.[Qu Yi，Shu Bangrong，Ou Minghao，et al.Optimization of Land Use Quantity Structure Based on Ecological Land Constraints[J].China Population Resources and Environment.2013，23（1）： 155-161.]

[42]李邊疆.土地利用與生態環境關系研究[D].南京：南京農業大學，2007. [Li Bianjiang. Study on the Relationship Between Land Use and Ecoenvironment[D].Nanjing：Nanjing Agricultural University， 2007.]

[43]方精云，劉國華，徐嵩齡.我國森林植被的生物量和凈生產量[J].生態學報，1996，（5）：497-508.[Fang Jingyun，Liu Guohua，Xu Songlin.Biomass and Net Production of Forest Vegetation in China[J].Journal of Resources and Ecology，1996，（5）：497-508.]

[44]樸世龍，方精云，賀金生，等.中國草地植被生物量及其空間分布格局[J].植物生態學報，2004，28（4）：491-498.[Bu Shilong，Fang Jingyun，He Jinsheng，et al.Spatial Distribution of Grassland Biomass in China[J].Acta Phytoecologica Sinica，2004，28（4）：491-498.]

[45]劉子剛，張坤民.濕地生態系統碳儲存功能及其價值研究[J].環境保護，2002，（9）：31-33.[Liu Zigang， Zhang Kunmin.Study on Carbon Stock Function and Its Value in Wetland Ecosystem[J].Environmental Protection，2002，（9）：31-33.]

[46]IPCC.Climate Change 1995： The Science of Climate Change（Report of Working Group I）[R].New York： Cambridge University Press，1996.

[47]牛振國，張海英，王顯威，等.1978-2008年中國濕地類型變化[J].科學通報， 2012，57（16）：1400-1411. [Niu Zhenguo，Zhang Haiying，Wang Xianwei，et al.The changes of China Wetland type from 1978 to 2008[J].Chinese Science Bulletin，2012，57（16）：1400-1411.]

AbstractScientifically forecasting the quantity of construction land expansion decides the feasibility and effectiveness of land use planning and land macrocontrol. Single objective oriented forecast of construction land expansion has significant limitations. This study systematically considers three main land use objectives， including construction land used for achieving economic development， cultivated land for food security， and ecological land for ecological security. Scenario analysis is used to predict the quantity of construction land expansion under different scenarios （defined based on parameters collected from national development strategies） in 2020， in which， multiple regression analysis and carbon balance analysis methods are applied to predict demands for construction land， cultivated land and ecological land. Results show that land resources cannot meet with the three main land use objectives at the same time when per unit GDP carbon emissions in 2020 decreases by 40% compared to that in 2005. Land demands for economic development， food security and ecological security can be coordinated and satisfied when the quantity of construction land is between 3 305.75×104 hm2 and 3 325.10×104 hm2 in 2020. Scenario analysis illustrates that the longterm supply of construction land mainly depends on the degree of transformation of economic development mode. Land use conflicts among economic development， food security and ecological security would be difficult to reconcile if the transformation of economic development mode is lag behind. Land resources can satisfy all three types of land use objectives and support sustainable development if the transformation of economic development mode makes significant progress. In the current stage of economic development， to achieve food security and ecological security， China should apply more powerful mechanisms to control construction land expansion and therefore promote the transformation of economic development mode. Scenario analysis method can also be used to examine the feasibility of different strategic targets， analyze the potential and effects of construction land expansion， and therefore can be applied to national level land management practices， such as land control and land use planning.

Key wordseconomic development； food security； ecological security； construction land expansion； scenario analysis

[36]國家發展和改革委員會.國家糧食安全中長期規劃綱要（2008-2020）[R].2008.[National Development and Reform Commission. The Longterm Planning Framework for the National Food Security （2008-2020）[R].2008.]

[37]王偉，陸健健. 生態系統服務功能分類與價值評估探討[J].生態學雜志，2005，24（11）：1314-1316.[Wang Wei，Lu Jianjian.An Approach on Ecosystem Services Classification and Valuation[J].Chinese Journal of Ecology，2005，24（11）：1314-1316.]

[38]張穎，王群，李邊疆，等.應用碳氧平衡法測算生態用地需求量實證研究[J].中國土地科學， 2007，21（6）：23-28.[Zhang Ying，Wang Qun，Li Bianjiang，et al.Study on Forecasting Ecological Land Demand with CarbonOxygen Balance Method[J].China Land Science，2007，21（6）：23-28.]

[39]黃敏，廖為明，王立國，等.基于KAYA公式的低碳經濟模型構建與運用：以江西省為例[J].生態經濟，2010，（12）：51-55.[Huang Min，Liao Weiming，Wang Liguo，et al.Construction and Use of the LowCarbon Economy Model Based on KAYA Model：a Case of Jiangxi Province[J].Ecological Economic， 2010，（12）：51-55.]

[40]Fang J Y，Guo Z D，Piao S L，et al. Terrestrial Vegetation Carbon Sinks in China，1981-2000[J].Science in China Series D： Earth Sciences，2007，50（9）： 1341-1350.

[41]曲藝，舒幫榮，歐名豪，等.基于生態用地約束的土地利用數量結構優化[J].中國人口·資源與環境，2013，23（1）：155-161.[Qu Yi，Shu Bangrong，Ou Minghao，et al.Optimization of Land Use Quantity Structure Based on Ecological Land Constraints[J].China Population Resources and Environment.2013，23（1）： 155-161.]

[42]李邊疆.土地利用與生態環境關系研究[D].南京：南京農業大學，2007. [Li Bianjiang. Study on the Relationship Between Land Use and Ecoenvironment[D].Nanjing：Nanjing Agricultural University， 2007.]

[43]方精云，劉國華，徐嵩齡.我國森林植被的生物量和凈生產量[J].生態學報，1996，（5）：497-508.[Fang Jingyun，Liu Guohua，Xu Songlin.Biomass and Net Production of Forest Vegetation in China[J].Journal of Resources and Ecology，1996，（5）：497-508.]

[44]樸世龍，方精云，賀金生，等.中國草地植被生物量及其空間分布格局[J].植物生態學報，2004，28（4）：491-498.[Bu Shilong，Fang Jingyun，He Jinsheng，et al.Spatial Distribution of Grassland Biomass in China[J].Acta Phytoecologica Sinica，2004，28（4）：491-498.]

[45]劉子剛，張坤民.濕地生態系統碳儲存功能及其價值研究[J].環境保護，2002，（9）：31-33.[Liu Zigang， Zhang Kunmin.Study on Carbon Stock Function and Its Value in Wetland Ecosystem[J].Environmental Protection，2002，（9）：31-33.]

[46]IPCC.Climate Change 1995： The Science of Climate Change（Report of Working Group I）[R].New York： Cambridge University Press，1996.

[47]牛振國，張海英，王顯威，等.1978-2008年中國濕地類型變化[J].科學通報， 2012，57（16）：1400-1411. [Niu Zhenguo，Zhang Haiying，Wang Xianwei，et al.The changes of China Wetland type from 1978 to 2008[J].Chinese Science Bulletin，2012，57（16）：1400-1411.]

AbstractScientifically forecasting the quantity of construction land expansion decides the feasibility and effectiveness of land use planning and land macrocontrol. Single objective oriented forecast of construction land expansion has significant limitations. This study systematically considers three main land use objectives， including construction land used for achieving economic development， cultivated land for food security， and ecological land for ecological security. Scenario analysis is used to predict the quantity of construction land expansion under different scenarios （defined based on parameters collected from national development strategies） in 2020， in which， multiple regression analysis and carbon balance analysis methods are applied to predict demands for construction land， cultivated land and ecological land. Results show that land resources cannot meet with the three main land use objectives at the same time when per unit GDP carbon emissions in 2020 decreases by 40% compared to that in 2005. Land demands for economic development， food security and ecological security can be coordinated and satisfied when the quantity of construction land is between 3 305.75×104 hm2 and 3 325.10×104 hm2 in 2020. Scenario analysis illustrates that the longterm supply of construction land mainly depends on the degree of transformation of economic development mode. Land use conflicts among economic development， food security and ecological security would be difficult to reconcile if the transformation of economic development mode is lag behind. Land resources can satisfy all three types of land use objectives and support sustainable development if the transformation of economic development mode makes significant progress. In the current stage of economic development， to achieve food security and ecological security， China should apply more powerful mechanisms to control construction land expansion and therefore promote the transformation of economic development mode. Scenario analysis method can also be used to examine the feasibility of different strategic targets， analyze the potential and effects of construction land expansion， and therefore can be applied to national level land management practices， such as land control and land use planning.

Key wordseconomic development； food security； ecological security； construction land expansion； scenario analysis