長春市土地利用社會經濟效益與生態環境效益耦合性分析

摘要：通過采用完整、科學的理論與方法，針對2000-2013年間長春市通過土地利用所取得的社會經濟效益與生態環境效益進行合理的計算，同時在二者的耦合度上進行為期14年的動態分析。研究表明，長春市土地利用社會經濟效益在2000-2013年間總體處于穩步上升狀態，在2004-2008年間上升幅度較大，生態環境效益綜合值在2000-2013年間整體上處于上升狀態，但演化趨勢并不穩定。長春市要立足于當前建設用地規模，調整產業結構，發展新型環保科技，加大對城市生態環境保護的投入，提高生態環境承載能力。

關鍵詞：土地利用；社會經濟效益；生態環境效益；耦合性分析；長春市

中圖分類號：F323.24 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）20-5393-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.20.057

Abstract： By using a complete， scientific theory and method， this paper calculated the socio-economy benefits and eco-environment benefits of land use in Changchun city， between 2000 and 2013， and made a dynamic coupling analysis between the socio-economy benefits and eco-environment benefits of land use. The results showed that the socio-economy benefits of land use in Changchun city generally being a steady increase state during 2000 to 2013， but which was greatly increased from 2004 to 2008. The eco-environment benefits were rising state in 2000 to 2013， but the evolutionary trend is not stable. Changchun city should adjust the industrial structure based on the current scale of construction land， advance new environmental technology， increase investment in urban ecological and environmental protection， improve the ecological environment carrying capacity.

Key words： land use； socio-economy benefits； eco-environment benefits； coupling analysis； Changchun city

在過去的30多年，改革開放中的中國飛速發展，對國土資源的不斷開發和利用，使社會經濟日新月異發展，但同時生態環境也為快速發展的社會經濟承擔了代價。隨著時代的進步、社會的不斷發展和制度的完善，如今一個城市發展的好壞不僅僅取決于它所產生的社會經濟效益，同時也要注重其生態環境效益。黨的十八大報告又一次提出了生態文明建設的主題，這預示著將來對于一個城市的發展與規劃中，社會經濟建設與生態環境建設應該放在同等重要的位置上。土地利用所產生的社會經濟效益和生態環境效益之間存在著復雜的耦合關系，如何保持二者之間的和諧是城市土地利用工作的重中之重。分析二者的耦合關系，尋找合理的平衡點是促進城市土地的合理開發利用、優化空間布局的重要途徑。本研究以長春市土地利用社會經濟效益與生態環境效益之間的耦合關系為目標，構建了完整、高效、科學的動態耦合關系分析模型，為長春市土地利用工作提供建議與參考。

1 研究區域

長春市幅員遼闊，礦產森林資源豐富，是中國主要的商品糧產地。截至2013年末，長春市國土面積20 593.5 km2，長春市區面積為3 583 km2。長春所在地為北半球中緯度地帶，地處東經124°18′-127°02′，北緯43°05′-45°15′，市中心坐落在東經125°19′，北緯43°43′[1]。氣候為中溫帶大陸性季風氣候，素有“塞北春城”的贊譽。

長春市是中國東北地區的工業基地，在國家近年來的大力扶持下，長春市國民經濟取得了快速、穩定的增長，綜合實力顯著提升。2013年長春市國內生產總值達到了5 003.2億元，實現了可比價格同比增長8.3%的高速增長。在人均國內生產總值上也完成了66 286元的佳績，同比增長8.3%。總體上來看，城鎮居民以及農民的生活質量又有顯著的提高，基本上全體達到了小康水平，城鎮居民的人均可支配收入達到了26 034元，農民人均純收入達到了10 060元[2-4]。與此同時，隨著長春市的不斷發展，城市邊界的不斷擴張，長春市高架橋項目及地鐵項目的不斷推進，大量的農用地及城市綠化用地轉化為建設用地，昔日綠茵連天、繁花錦簇的城市景色成為長春人昔日的記憶，人們生活的生態環境不斷被侵蝕。土地利用中人地矛盾已經成為日益突出的問題，如何協調好生態文明建設與社會經濟建設的穩定、長遠發展，成為長春市土地利用工作的重要任務。特別是近年來長春市興建高架橋、地鐵，使得原本市區內的街道綠化帶轉化為建設用地，而新的綠化建設項目還未啟動，市區內生態環境不斷惡化，居民的生存環境質量不斷下降。因此，本研究以長春市為實證對象，通過科學、合理的數學模型計算長春市土地利用的社會經濟效益綜合值及生態環境效益綜合值，構建土地利用綜合效益的耦合度模型，分析土地利用耦合度演化曲線，為長春市土地利用工作提供重要的參考[5-9]。

2 研究方法

2.1 土地利用效益評價體系的構建

2.1.1 選取評價指標及確定權重 對一個城市土地利用綜合效益耦合關系的研究，構建科學、符合評價城市實際的評價指標體系是至關重要的，同時需要合理地確定評價指標的權重。本研究根據長春市土地利用的現狀及特點，選取了符合長春市實際的評價指標，建立評價指標體系（表1），并通過德爾斐法及專家打分，確定相關指標的權重[10，11]。

2.1.2 數據來源及標準化 本研究所選取的評價指標的數據來源于長春市統計年鑒（2000-2013年）、長春市“十三五”規劃、中國城市建設統計年鑒（2000-2013年）、長春市環境公報、中國城市統計年鑒（2000-2013年）等基礎數據。

在評價指標體系中，各個評價指標由于單位不一致，在進行評價時需要消除單位以及計量量級的不同而產生的誤差，即對評價指標進行無量綱處理。按照如下公式對4個評價子系統中的20個評價指標進行標準化處理[12]。

x′ij=（xij-ni）÷（Ni-ni）（正向指標）（Ni-xij）÷（Ni-ni）（逆向指標） （1）

其中，x′ij是指標進行無量綱處理后的標準化值，xij是評價指標的實際值。i代表第i個指標，i的范圍是1～20；j代表年份，范圍為2000-2013年，相對應的取值范圍為1～14；Ni表示指標i的上限；ni表示指標i的下限。在上述20個評價指標中負向指標包括城鎮人口密度、水土流失面積比例以及市區單位面積工業廢水排放量；其余17個評價指標為正向指標。

2.2 評價模型

2.2.1 土地利用綜合效益評價 設定xi（i=1，2，…，n）為土地利用的社會經濟效益的第i個指標；設定yj（j=1，2，…，m）為土地利用的生態環境效益的第j個指標；則土地利用社會經濟效益Qi與生態環境效益Qj的一般方程如下所示：

其中，xi為社會經濟效益的評價指標；yj為生態環境效益的評價指標；ai為社會經濟效益評價指標權重；bj為生態環境效益評價指標權重。

由前人的研究成果可知，土地利用社會經濟效益演化系統以及生態環境效益演化系統皆為非線性的系統。社會經濟效益與生態環境效益之間存在耦合關系，其系統的變化方程如下：

根據李雅普諾夫第一近似定理[13]，將上述公式以原點為基準按照泰勒級數依次進行展開，并舍棄次方高的項∈（x1，x2，…，xn），將上述方程轉化為如下表達式[14]：

2.2.2 土地利用效益演化方程 由于土地利用的社會經濟效益與生態環境效益之間存在著復雜的相互關系，本研究將二者之間的關系用復合系統來表示，因此這一復合系統是由社會經濟效益和生態環境效益所組成的。將該復合系統以演化方程表示如下：

其中，A方程表示土地利用社會經濟效益的演化方程，B方程表示土地利用生態環境效益的演化方程；由于A與B之間有著較為復雜的相互關系，他們之間相互影響。A的任何改變都會引起B的改變；同理，B的改變也會導致A的變化；同時，作為整個復合系統構成的部分，A與B其中任意一者的改變，都會影響整個復合系統。換句話說，A系統與B任意一個評價因素的改變會作用于整個復合系統，表現出這一復合系統的整體性[15-18]。

土地利用的社會經濟效益系統A及生態環境效益系統B在自身指標因子以及外界影響因素的共同作用下，系統的演化速度表達式如下所示：

其中，VA、VB代表的是系統A與系統B的演化速度。由于整個復合系統是由A、B兩個系統構成，那么整個復合系統的演化速度可以用VA、VB作為變量的函數來表示。在研究整個復合系統以及系統A與系統B之間的耦合關系時，可以通過控制VA、VB兩個變量來實現。

2.2.3 土地利用效益的耦合模型 由于整個復合系統的演化速度V是受VA、VB兩個控制變量影響的，則可以以VA、VB作為變量在由兩個變量組成的二位系統（VA，VB）中來分析復合系統V的演化類型，建立起以VA、VB為坐標系，以復合系統演化速度V為變化軌跡的圖形[19，20]。復合系統演化速度V與生態環境效益演化速度VB之間存在的夾角表示為α，即耦合度，則耦合度的表達式為：

2.2.4 土地利用效益耦合階段 在由社會經濟效益演化速度VA和生態環境效益演化速度VB為軸建立起來的坐標系中，依據上述耦合度α與VA、VB的關系可知，耦合度的值表示某狀態下整個土地利用復合系統所處的階段。依據梁紅梅等[16]所構建的演化周期，將耦合階段分為低級共生階段（Ⅰ）、協調發展階段（Ⅱ）、極限發展階段（Ⅲ）以及再生發展（Ⅳ）4個階段[21]（表2）。

3 實證分析

3.1 土地利用綜合效益計算

依據上述公式計算得到長春市2000-2013年土地利用社會經濟效益綜合值（圖1）、生態環境效益綜合值（圖2）。

由圖1、圖2可知，長春市土地利用社會經濟效益在2000-2013年總體處于穩步上升狀態，在2004-2008年上升幅度較大，這一演化趨勢說明長春市土地利用工作所取得的經濟效益以及社會效益與土地資源的配置較為匹配。這與長春市作為國家近年來大力扶持的復興老工業基地的政策有關。長春市近年來社會經濟的快速發展彰顯了作為省會城市所應有的發展活力。長春市生態環境效益綜合值在2000-2013年間整體上處于上升狀態，但演化趨勢并不穩定，生態效益綜合值處于0.25～0.83之間。

3.2 土地利用效益耦合關系分析

如上所述，土地利用很高的社會經濟效益與生態環境效益并不是線性的，將二者的演化曲線進行線性擬合，得到如下演化方程：

將上述A方程和B方程對時間t進行求導，得到了如下的社會經濟效益及生態環境效益的演化速度方程：

其中，t的取值范圍為1～14，相對應年份為2000-2013年。

在得到上述土地利用效益的速度演化方程后，代入式（8）即可求出長春市2000-2013年土地利用社會經濟效益與生態環境效益的耦合度（圖3）。

由長春市土地利用效益耦合度演化曲線特點可知，長春市土地利用效益耦合關系大致可以分為4個過程。

第一階段為2000-2003年，耦合度變化較為緩慢，耦合度較小，這是因為在2003年之前長春市的土地利用所取得的社會經濟效益并不十分顯著，長春市作為全國有名的綠化城市，其生態環境承載空間較大。土地利用所產生的社會經濟效益和生態環境效益發展耦合度較低，說明二者之間的協調程度較低，長春市的土地資源還有較大的開發空間。

第二階段為2003-2005年，由圖3可知，這一階段長春市土地利用效益耦合度處于41°～55°之間，依據耦合度的定義，此階段長春市土地利用效益耦合度處于最佳狀態，土地利用的社會經濟效益與生態環境效益和諧發展，整個復合系統較為穩定，這是由于在2003年國家推行的東北老工業基地振興政策使得長春土地利用社會經濟效益得到了快速增長，促進了長春經濟的發展，提高了土地資源的開發利用強度。

第三階段為2005-2011年，土地利用效益復合系統耦合度出現了第二個快速變化階段，較為合理的耦合度趨于不合理，土地利用效益系統變得不穩定。究其原因是長春市由2006年開始大范圍建設快速路，大量城市綠化土地及公共綠地轉化為道路用地。快速路的興建盤活了長春市的勞動力市場，為長春市社會經濟的發展提供了重要的基礎設施保障。但與此同時，長春市為了建設快速路及地鐵占用了大量的公共綠地，使得城市的生態環境承載能力降低，土地利用效益復合系統開始偏失，總體的系統協調能力下降。

第四階段為2011-2013年，長春市土地利用效益復合系統耦合度變化幅度放緩，整個復合系統趨于相對穩定。這是由于長春市快速路修建工程基本結束，長春市社會經濟在振興東北老工業基地政策和內部道路設施不斷完善的支撐下穩步提升，與此同時也對生態環境的保護工作更加重視，不斷加大對環境保護項目的投入。由于土地利用的社會經濟效益的顯現快于對生態環境投入所帶來的效益，所以在一段時間內，土地利用效益系統還處于平穩上升的階段。

4 結論與建議

本研究通過系統、科學的理論方法與模型，對長春市2000-2013年14年間的土地利用綜合效益的動態耦合關系進行了研究。結果表明，長春市土地利用效益系統在2000-2013年處于相對和諧的狀態，長春市生態環境承載能力有效地為社會經濟的發展提供了支撐。近年來，基于國家對東北老工業基地的扶持，長春市社會經濟發展得到快速提升，土地利用的強度不斷加大，然而對于生態環境的保護投入力度不夠。社會經濟效益的發展速度大大超過生態環境效益的增長速度，長此以往會導致生態環境的不斷惡化。長春市土地利用綜合效益的復合系統在社會經濟效益與生態環境效益耦合度日趨失衡的情況下逐漸變得不穩定，如何保障社會經濟健康、持續的發展成為了長春市土地利用的重點問題。自2007年開始，長春市土地利用復合系統失衡的速度開始加大，究其原因是長春市的快速路建設占用了大量的城市綠地，使得長春市內生態環境承載能力逐漸下降。長春市作為吉林省的省會城市，承擔著帶領吉林省經濟發展的示范作用。所以長春市土地利用工作是全省各個城市所要借鑒的重要參考，在新的發展時期，長春市要在社會經濟高速發展下，加大對生態環境保護的投入力度，力爭社會經濟效益與生態環境效益達到最佳耦合度，為將來的建設留足發展的余地，有了生態環境的承載，才能使得社會經濟得以長足的發展。為了保障長春市未來社會經濟健康、穩定的發展，長春市要立足于當前建設用地規模，對城市內部建設用地進行潛力挖掘，調整產業結構，努力發展新型環保科技，促進企業向綠色企業轉型。同時加大對城市生態環境保護的投入，改善居民生活環境，提高生態環境承載能力。

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