樂山市土地利用與生態環境耦合關系研究

胡小宇 冉瑞平

（四川農業大學管理學院，四川 成都 611130）

土地利用與生態環境之間存在著相互影響、相互制約的關系。隨著經濟社會的發展，土地利用與生態環境的關系日益得到國內外學者的關注。國外學者多側重于城市土地利用對生態系統影響的研究［1－3］。王萬茂、李邊疆運用灰色關聯分析與系統動力學兩種方法，設計了系統耦合關聯分析與系統動力學模擬分析兩種思路對土地利用與生態環境耦合關系進行研究［4］。王蘭霞等運用復合物元模型對哈爾濱市土地利用與生態環境協調度的空間差異進行評價，結果顯示哈爾濱市域內土地利用與生態環境協調狀態空間差異明顯［5］。李冠英等通過建立相應的指標體系，對南京市土地利用效益耦合度進行研究，發現土地利用效益之間矛盾依然存在［6］。張樂勤、侯培、王新杰分別從城鎮化與土地集約利用、城鎮化與生態環境的耦合協調度進行研究，研究表明耦合協調度穩中有升，區域之間差異顯著［7－9］。已有文獻大多側重于對非農用地與生態環境的耦合關系進行研究，而較少將農地利用納入土地利用的范圍與生態環境的耦合關系進行研究。

本文以樂山市為研究區域，將農地利用對生態環境的影響考慮在內，通過構建土地利用與生態環境兩個子系統的評價體系和函數模型，定量分析2003－2013年樂山市土地利用與生態環境的耦合關系，并就提高土地利用與生態環境的耦合發展度提出相關對策建議。

一、研究區域概況

樂山市位于成都、川南、攀西三大經濟區結合部，橫跨成渝經濟區、成綿樂發展帶和沿長江發展帶，北與眉山接壤，東與自貢、宜賓毗鄰，南與涼山相接，西與雅安連界。全市土地總面積12826 平方公里，占全省總面積的2.64%，山地、丘陵、平原分別占66.5%、21%、12.5%，東北部為丘陵區，中部為河谷平原區，西南部為山區。2013年全市總人口為356 萬人，實現地區生產總值1134.79億元，城鎮化率達到44.53%。耕地比例、居民點工礦用地比例、交通水利用地比例與未利用土地比例分別 為18.41%、4.33%、1.33%和4.39%，森林覆蓋率達54.25%。

2003－2013年，樂山市經濟社會快速發展，全市國內生產總值由215.57億元增至1134.79億元，年均增幅超過10%；固定資產投資總額由79.04億元增至781.02億 元；建成區面積由111.11 平方公里增至127.64 平方公里。在經濟社會快速發展的同時，樂山市生態環境保護力度也不斷加大，“三廢”排放量逐年減少，工業廢水排放量由11089.4 萬噸波動降至4297.6 萬噸，其中峰值出現在2004年，達到11685 萬噸；工業二氧化硫排放量由82793 噸波動降至46698 噸，2004年達到最大為93208 噸；工業固體廢棄物排放量由12848 噸降至67840 噸。

二、土地利用與生態環境耦合關系評價體系

土地利用與生態環境的耦合度是一個定量表示土地利用結構、程度、效益和生態環境保護之間關系的指標，是把土地利用指標和生態環境要素作為自變量的一個函數，評價體系的構建應遵循整體性、科學性、層次性、可行性和資料的可獲取性等原則［10］。

多位學者［11－13］從土地利用結構、土地利用強度、土地利用效益等三個方面構建由多個指標組成的土地利用子系統，從生態環境壓力、生態涵養能力、生態治理水平三個方面構建了由多個指標組成的生態環境子系統，具有較強的可操作性。本文在借鑒相關研究［14－18］的基礎上，構建出符合樂山市實際情況的耦合度評價體系（見表1）。

三、土地利用與生態環境耦合關系的評判

（一）數據來源

本文研究的基礎數據是由《樂山市統計年鑒》（2003－2013）、樂山市國民經濟和社會發展公報（2003－2013）、《樂山市土地利用總體規劃》（2006－2020）以及樂山市國土資源局相關資料整理而成。

表1 樂山市土地利用與生態環境耦合關系評價體系

（二）評價原理

1.數據標準化處理。由于在不同的評價體系中，各指標因性質不同而有不同的量綱和數量級，無法直接進行比較，因此需要對數據進行標準化處理。本文采用“閾值法”［19］對原始數據作標準化處理，其公式為：

2.指標權重的確定。為了更準確地得到各指標的權重W，本文采用變異系數法和熵值法分別確定權重，然后取兩種方法的平均值，最終確定各指標的權重［19］。

變異系數法確定權重的公式為：

式中，V 為第i 項指標的變異系數，σi為第i項指標的標準差，Xi為第i 項指標的平均數。

熵值法確定權重的公式為：

①第n 項指標下第m 項參評指標的比重：

其中，fij為指標標準化數值。

②各評價指標的熵值ej：

③計算各評價指標的差異系數：

④第m 項指標的權重為：

本文選取土地利用綜合指數F（x）和生態環境綜合指數G（x），分別作為土地利用和生態環境的定量評價指標。

土地利用綜合指數：

式中Xi、Yj分別為土地利用子系統與生態環境子系統各指標的標準化值，a 和b 為上文所求權重。

3.耦合模型的構建。F（x）與G（y）的離差越小，土地利用與生態環境的協調度越高，耦合水平也越高，據此構建土地利用子系統與生態環境子系統的耦合模型［20］。

土地利用與生態環境耦合度公式：

式中，C 為耦合度，C 的數值越大，表明土地利用與生態環境的耦合度越高；r 為調節系數，r≥2，為了計算方便，本文取r＝2；F（x）為土地利用綜合指數，G（y）為生態環境綜合指數。

為了全面反映土地利用與生態環境的整體功能與綜合效益，進一步計算土地利用與生態環境的耦合發展度，本文構建定量描述二者耦合發展度的指標，并以此作為評判樂山市土地利用與生態環境耦合關系的依據。

式中，D 為耦合發展度，耦合發展度越高，表明土地利用與生態環境的耦合程度越好；T 為土地利用與生態環境綜合評價值，α、β 分別為土地利用與生態環境綜合評價權重，由于土地利用與生態環境保護同等重要，故α、β 取值均為0.5［20］。

4.等級評定。楊士弘根據D 值的大小將環境與經濟的耦合發展度劃分為3 大類10 個小類，再根據F（x）與G（y）的對比關系劃分經濟滯后型、環境經濟同步型和環境滯后型［21］。丁潤超根據D 值大小將協調度劃分為協調類和不協調類，其中協調類劃分為勉強協調類、初級協調類、中級協調類和優質協調類，不協調類劃分為瀕臨失調類和失調類［22］。本文在借鑒相關研究的基礎上，結合樂山市的具體情況進行適當簡化和調整，擬定出土地利用與生態環境耦合度的評價標準及其所對應的類型（詳見表2）。

本文以樂山市2003－2013年的統計數據作為研究基礎，進行數據標準化處理后確定各指標權重（見表1），根據公式（9）－（13）計算后得到土地利用與生態環境的耦合發展度D，并結合評價標準及分類體系進行對比分析，最終得到評價結果，詳見表3。

（三）結果分析

1.土地利用與生態環境綜合指數分析。從表3 可以看出，2003－2013年樂山市土地利用與生態環境綜合指數均呈上升趨勢，其中土地利用綜合指數由0.3150 提高至0.9931；生態環境綜合指數由0.5013 提高至0.9726。兩者的總體提高幅度較大（如圖1），表明樂山市土地利用狀況與生態環境狀況發展良好。2003－2010年樂山市土地利用綜合指數均小于生態環境綜合指數，表明土地利用程度總體上落后于生態環境保護，表現為土地利用滯后型；2011－2013年樂山市土地利用綜合指數與生態環境綜合指數差距在0.1 以內，表明土地利用與生態環境保護同步發展。

2003－2005年，樂山市地均固定資產投資僅由65.81 萬元／平方公里增至93.97 萬元／平方公里，森林覆蓋率大幅提升，2005年全市森林覆蓋率達到52.5%，地均工業煙塵去除量、地均工業二氧化硫去除量和生活垃圾無害化處理率比2003年分別上升了30.24%、76.70%和32.96%，地均化肥使用量和地均農藥使用量僅上升了2.07%和6.52%，這是該時期生態環境綜合指數高于土地利用綜合指數的主要原因。

表2 樂山市土地利用與生態環境耦合發展度評價標準及分類體系

表3 2003－2013年樂山市土地利用與生態環境耦合發展度結果

圖1 2003－2013年樂山市土地利用與生態環境耦合發展度變化趨勢

2005－2006年，土地利用綜合指數平穩上升，生態環境綜合指數僅提高了0.0049。地均化肥使用量上升了12.12%，生活垃圾處理率下降了45.74%，使得生態環境綜合指數增長緩慢。

2007－2011年，土地利用程度進一步加大，地均固定資產投資增幅較為顯著，達到165.07%，居民點工礦用地比例與交通水利用地比例分別增加了12.71%與36.14%，說明這一時期樂山市土地利用的綜合效益不斷加強，土地利用綜合指數逐年上升。“三廢”排放量持續下降，建成區綠地覆蓋面積穩中有升。但是，森林覆蓋率由54.18%降至49.48%，地均化肥用量和地均農藥用量增長較快，固體廢棄物綜合利用率、地均工業煙塵去除量和地均工業二氧化硫去除量的增幅很小，因此這一時期生態環境綜合指數的增長幅度小于土地利用綜合指數的增長幅度。

2012－2013年，樂山市加大對生態環境保護的力度，工業廢水和廢氣的排放量大幅減少，環境質量明顯改善，生態環境綜合指數較上一年增幅較大。2013年，雖然生態環境綜合指數略低于土地利用綜合指數，但兩者差距明顯縮小，說明樂山市生態環境建設成效明顯。

2.土地利用與生態環境耦合發展度分析。從圖1 可以看出，樂山市土地利用與生態環境耦合發展度總體呈上升趨勢，從2003年的0.6056 提高至2013年的0.9913。就2003－2013年樂山市土地利用與生態環境的耦合發展度類型來看，2003－2006年為初級耦合類土地利用滯后型，2007－2008年為中級耦合類土地利用滯后型，2009－2010年為良好耦合類土地利用滯后型，2011－2013年為優質耦合類土地利用與生態環境同步型。

2003－2013年是樂山市經濟社會快速發展時期，建成區面積由111.11 平方公里增至127.64平方公里，地均第二產業產值由0.8147 萬元／公頃增至5.4483 萬元／公頃。在經濟發展的同時，樂山市也十分重視生態環境建設，“十二五”以來，全市單位GDP 能耗累計下降15.34%，規模以上工業萬元增加值能耗累計下降27.73%。2003－2010年，土地利用滯后于生態環境建設；2011－2013年，土地利用與生態環境建設同步發展。從整體上看，樂山市土地利用與生態環境的耦合度良好，但必須注意的是，樂山市11年來地均化肥使用量和地均農藥使用量均呈上升趨勢，必須重視這一趨勢，發展生態農業，加強環境保護力度。

四、結論與建議

土地利用與生態環境相互制約、相互影響，土地利用必然導致生態環境的變化，生態環境的變化又反作用于土地利用。本文通過建立評價指標體系，對2003－2013年樂山市土地利用與生態環境耦合關系進行定量計算，得出樂山市土地利用綜合指數由0.3150 上升到0.9931，生態環境綜合指數由0.5013 上升到0.9726，兩者耦合發展度由0.6056 上升到0.9913，表明樂山市土地利用與生態環境的耦合度提高幅度較大，土地利用與生態環境耦合度較高，總體上經歷了一個“初級耦合類土地利用滯后型→中級耦合類土地利用滯后型→良好耦合類土地利用滯后型→優質耦合類土地利用與生態環境同步型”的演化過程，土地利用與生態環境耦合度呈上升趨勢。

土地利用與生態環境耦合發展度的提高是一個長期動態變化的過程，生態環境保護與土地利用同等重要，為了更好地促進樂山市土地利用與生態環境耦合發展度的提高，在今后的土地利用中，應注意以下幾方面的問題：首先，優化土地利用結構，提高土地利用效率。嚴格保護耕地，基本農田實行耕地數量、質量、生態全面管護，嚴格控制非農建設占用耕地尤其是基本農田；在確保非農建設用地指標不突破和耕地保有量不減少的前提下，調整非農建設用地的空間布局，合理布置地塊功能和發展方向；其次，優先發展綠色生態農業，減少化肥、農藥的使用量，鼓勵使用有機肥，建立高效生態的農業生產系統，減輕因農業生產造成的面源污染；再次，發展循環經濟，推行綠色生產，提高資源利用效率。嚴格控制工業“三廢”排放，按照“減量化、再利用、再循環”的原則，發展循環經濟，關閉一批高污染、高耗能、高排放的企業，推廣清潔生產技術，從源頭上減少污染；提高能源的使用效率，降低單位GDP 能耗；提高工業廢水、廢氣、煙塵及二氧化硫處理率，提高固體廢棄物利用率；再次，建立嚴格的垃圾分類體系，對可回收垃圾、不可回收垃圾、可降解垃圾、不可降解垃圾進行差別處理；加大對森林資源的保護力度，通過植樹造林、退耕還林等方式進一步提高森林覆蓋率。

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