我國土地利用效益測度及其協調發展研究

李曉靜， 洪堅平， 張明媚

(1.山西農業大學資源環境學院，山西太谷 030800； 2.山西能源學院地質測繪工程系，山西太原 030600)

土地利用效益包含土地利用經濟效益(economic benefit of land use)、社會效益(social benefit of land use)、生態效益(ecological benefit of land use)等三大層面，其中土地利用經濟效益是基于投入-產出的視角探討土地在使用過程中，用最少的投入獲取土地上最大的產出(包括最終產品與服務價值)，可以用年均土地國民生產總值或國內生產總值來表征；土地利用社會效益是指除利用土地獲取經濟效益外，還要考慮到消費、分配等社會效益因素，諸如在土地上進行社會基礎設施建設和公共事業的開展等，須在保證經濟效益不減的前提下，權衡其社會效益；土地利用生態效益是指在土地利用的過程中會對土地生態系統帶來惡劣的影響與破壞，這種影響產生的效應即土地利用生態效益；土地利用經濟效益、社會效益、生態效益是土地利用系統必不可少的3個部分，三者彼此間相互關聯、相互牽制、相互推進，只有三者間協調、穩定、可持續發展才能真正使土地利用系統實現最大化效益。

目前學術界已有很多關于土地利用效益的研究，仇娟東等建立了土地利用的社會經濟與生態環境效益的耦合模型，測度我國31個省(市、自治區)這2種效益的系數及其耦合協調發展系數[1]；丁森林等分別構建了平原地區、黃土丘陵溝壑地區、黃土高原溝壑區的土地利用效益評價體系，基于層次分析法、協調度模型、因子分析法定量評價和動態分析其土地利用效益[2-4]；史進等分別選取城市群、經濟帶、資源型城市為研究對象，利用熵值法、層次分析法與物元模型、系統聚類等動態評價其土地利用效益水平和等級[5-7]；張榮天等從時空二維視角出發，基于空間自相關分析模型、耦合協調發展度、多元回歸模型等評判了泛長三角城市與環渤海地區土地利用效益的時空格局演化、機制及發展特征等[8-9]；倪維秋等分別測度了三大城市群、黑龍江省、烏魯木齊市土地利用經濟、社會、生態效益的水平及其協調程度、耦合階段等[10-12]；孔雪松等結合灰色關聯分析法探討1997—2007年嘉魚縣土地利用效益的變化特點、土地利用結構與效益的定量關系[13]；范曉莉等則從土地利用效益與新型城鎮化的新視角入手，運用變異系數法、極差變換法、耦合協調度模型、灰色關聯分析等方法計算了京津冀都市圈、西寧市、武威市涼州區的土地利用效益與城市化的耦合協調發展關系和階段[14-16]。

綜上所述，土地利用效益的研究內容、方法、視角、層面趨于多樣化，研究內容集中在土地利用效益測度[1]、土地利用效益評價[2-7]、土地利用效益時空格局演化及空間分異[8-9]、土地利用效益耦合協調性[10-12]、土地利用效益與結構的耦合效應分析[13]、土地利用效益與城鎮化的協調發展等方面[14-16]；土地利用效益評價的研究地域涵蓋平原[2]、丘陵[3]、流域[4]等不同地形；土地利用效益及其相關協調發展的研究覆蓋了城市群[5，8-10]、經濟帶[6]、都市圈[14]、省域[11]、城市[7，12，15]、縣域[13]、城區[16]等不同地域范圍。但目前以我國大陸31個省(市、自治區)為對象，測度其土地利用經濟、社會、生態效益的研究相對較少，探討三者間協調發展類型的研究也相對空白，且大多研究將土地利用的經濟與社會效益合為1個對象，即土地利用經濟社會效益，測度土地利用經濟社會效益與土地利用生態效益二者間的協調狀態。基于此，從宏觀視角出發，構建適用于我國大陸31個省份的土地利用效益評價指標體系，內部包含土地利用經濟、社會、生態效益等3個準則域，彌補將土地利用經濟與社會效益納為1個主體的缺陷，利用客觀賦權法中的變異系數賦權法測算31個省(市、自治區)的土地利用經濟、社會、生態及其綜合效益強度，基于耦合協調發展度模型探討三者間的協調發展階段類型，同時運用地理信息系統(geographic information system，簡稱GIS)軟件模擬其空間分布格局，這將為從國家、區域、省域的三維視角下明晰土地利用經濟、社會、生態效益的空間分布態勢提供科學參考，對解讀31個省(市、自治區)的土地利用經濟、社會、生態效益三者間的短板效應提供警示，最后為有利地推進國家在新型城鎮化、土地流轉背景下土地利用經濟、社會、生態效益的協調、穩定、健康發展提供有益借鑒。

1 土地利用效益評價指標體系的構建

在充分理解與詮釋土地利用經濟、社會、生態、綜合效益及相關土地利用知識的前提下，參考相關文獻中土地利用效益評價體系中的部分指標[1-16]，以王萬茂等權威專家與學者的《土地利用規劃學》、田莉等學者的《城市土地利用規劃》、馮經明學者的《轉型時期特大型城市土地利用規劃理論與實踐》、張峰等學者的《城鄉統籌下的土地利用規劃創新研究》等專著為理論基礎，同時參考近年來國家出臺與頒布的關于土地利用的相關法規及政策，考慮到我國大陸31個省(市、自治區)的土地利用實際狀況，遵循指標體系構建的系統性、真實性、動態性、層次性、數據可獲取性原則，咨詢土地領域相關的權威專家與學者的意見，構建了如表1所示的我國土地利用效益的評價指標系統，該系統涵蓋土地利用經濟、社會、生態效益等3個準則層，每個準則層下又選取盡可能反映和表征其含義與內容的各項指標層，共15項指標，其中11項為正向指標，4項為負向指標。

2 土地利用經濟、社會、生態效益的測度及其協調發展程度

2.1 土地利用效益的測算

利用客觀賦權法中結果測算相對精確、效果相對較好的變異系數賦權法計算我國大陸31個省(市、自治區)土地利用經濟、社會、生態及其綜合效益強度，變異系數賦權法測算土地利用效益的方法步驟如下：

(1)構建橫向為15個土地利用效益指標、縱向為31個省(市、自治區)的15×31的判斷矩陣。

(2)計算第j項土地利用效益指標的平均值：

式中：xij表示i省j項土地利用效益值，其中1≤i≤31，1≤j≤15，i、j為整數。

(3)計算第j項土地利用效益指標的標準差：

(5)計算第j項土地利用效益指標的變異系數權重：

式中：Vj表示第j項土地利用效益指標的變異系數。

(6)計算第i個省(市、自治區)的土地利用效益強度：

式中：Xij表示i省j項土地利用效益值xij的標準化值。

2.2 土地利用效益的耦合協調發展狀況

借助于物理學中的耦合系數等相關概念，同時參考相關耦合協調系統的評價模型[10-16]，構建適用于我國大陸31個省(市、自治區)土地利用經濟、社會、生態效益的耦合度、協調發展度測算模型，其中協調發展度可以彌補耦合度“三者效益均低、但耦合度較高”的缺陷與弊端，具體測算公式為：

表1 我國土地利用經濟、社會、生態三大效益的評價指標系統及其權重

T=αW1+βW2+γW3。

式中：W1、W2、W3分別為第i個省(市、自治區)的土地利用經濟、社會、生態效益強度；C為土地利用經濟、社會、生態效益間的耦合發展程度，其值介于[0，1]，C值越大表示3種土地利用效益的良性共生耦合態勢越強；T為土地利用效益的綜合協調指數；α、β、γ分別為土地利用經濟、社會、生態效益的貢獻系數，且三者相加為1，我國大陸31個省(市、自治區)的土地利用經濟、社會、生態效益處于同等重要位置，因此α=β=γ；D為土地利用經濟、社會、生態效益間的協調發展程度，其值介于[0，1]，D值越大表示3種土地利用效益的協調發展態勢越趨于良好，D的劃分標準為：0

3 我國大陸土地利用效益狀況分析

3.1 土地利用經濟、社會、生態及其綜合效益強度的對比

由表2可知，從國家視角來看，我國大陸的土地利用生態效益(0.081)>土地利用經濟效益(0.071)>土地利用社會效益(0.055)，土地利用綜合效益達到0.207；從地區視角來看，土地利用綜合效益為東部地區(0.295)>中部地區(0.233)>東北地區(0.190)>西部地區(0.125)，土地利用經濟效益為東部地區(0.121)>東北地區(0.079)>中部地區(0.059)>西部地區(0.033)，土地利用社會效益為東部地區(0.072)>中部地區(0.056)>西部地區(0.047)>東北地區(0.032)，土地利用生態效益為中部地區(0.118)>東部地區(0.102)>東北地區(0.079)>西部地區(0.046)，除生態效益外，東部地區的其他土地利用效益及綜合效益均最高，東北地區與西部地區的各項土地利用效益相對處于落后態勢；從省份視角來看，上海市的土地利用綜合效益(0.665)居于首位，河北、河南、北京等省(市)介于0.30～0.45之間，江蘇、遼寧、廣東、浙江、山東、湖南、山西、福建等省介于0.20～0.30之間，湖北、江西、安徽、天津、陜西、內蒙古、吉林、云南等省份介于0.15～0.20之間，青海、四川、貴州、廣西、黑龍江、重慶等省份介于0.10～0.15之間，海南、寧夏、新疆、甘肅、西藏等省份低于0.10。

近年來我國的土地利用質量減退，水土流失、土地荒漠化、土壤板結、土壤重金屬污染、過度毀林開荒等現象比比皆是，嚴重影響土地可持續利用發展經濟、社會效益的提升，因此國家倡導從土地生態系統的整體效益出發，制定并頒布《關于加快推進生態文明建設的意見》《生態文明體制改革總體方案》等一系列耕地生態保護政策，在土地集約節約利用與強化耕地保護的基礎上，針對大量挖損、開裂、塌陷、沉降的礦區采用多元投融資制度做好其生態修復與環境監控工作，推進土地生態系統的良性可持續循環與永續利用，相對于經濟、社會效益，土地利用生態效益得到大幅提升。我國東部地區的區位優勢顯著，如土地利用規劃、城鄉發展規劃、產業布局規劃、生態環境建設規劃等均緊密銜接，在合理保障民生用地需求的基礎上，結合市場引導與配置，運用集約節約土地的高水平技術，適度經營規模耕地資源，優化生態用地結構與布局，大膽改革創新土地管理的新機制與新模式，土地利用效率的大幅提升可使其土地利用效益達到相對最佳的狀態。東北地區目前土地利用的主要問題在于工業等產業在土地上的開發強度過大，土壤有機質含量下降顯著，土地資源消耗過度，土地生產力相對處于下滑趨勢，后備土地資源開發不適度，農業結構調整不合理等，這些因素導致其土地利用效益處于劣勢。西部地區在土地利用過程中受自然條件的限制影響較大，如內蒙古草地退化、土地沙化、土地生產力低下；陜甘寧地區土壤侵蝕、水土資源配置水平欠佳、土壤肥力不足；滇黔桂區域的石漠化作用；青藏的環境惡劣導致草地過牧與退化現象顯著等，由于自然條件限制的土地生態脆弱化導致西部地區的土地利用效益欠佳。

表2 中國大陸31個省(市、自治區)的土地利用經濟、社會、生態效益及其協調發展類型

3.2 土地利用經濟、社會、生態及綜合效益的空間格局對比

由圖1可知，我國大陸行政區域范圍內的土地利用經濟效益、生態效益及綜合效益的空間格局表現出明顯的相似性與一致性，均大致呈現由東部向中部、再向西部遞減的階梯狀空間格局，僅土地利用社會效益的空間分布呈相對分散、孤立的格局態勢。土地利用經濟效益的高值區主要集中在京津冀、長三角、珠三角、遼中南等國內發達城市群，這些城市群充分構建城鄉土地利用的新格局，并將土地集約節約利用的目標納入其經濟社會發展的相關考核標準與體系框架中，進而將經濟發展與土地利用進行充分有機的協調與結合。土地利用社會效益的高值區涵蓋北京-河北-山西-陜西、青海、云南-廣西、江蘇-上海-浙江-福建等四大塊地域范圍，孤島態勢顯著，東、中、西三大地帶分布相對較為均衡，這些地區將土地利用與社會發展的戰略布局進行充分融合，完善郵電通信、交通運輸、文化體育、衛生事業、供水供電、棚戶區改造等市政公用基礎設施與生活服務設施，尤其是部分新建、擴建的土地相關項目要以優先發展基礎設施為主，從而發揮土地利用社會的最大化效益。以遼寧-河北-山西-河南-山東-江蘇-上海、湖南-廣東覆蓋的地域引領全國土地利用生態效益的高值區串聯成片，這些地區一直保持著土地生態復合系統的完整性，避免其產生負反饋效應，盡量排除土壤板結、土壤酸化、土地脆弱化等影響土地生態環境的現象發生，遏制土地生態環境惡化趨勢，扭轉部分區域土地污染破壞的被動格局。甘肅、寧夏、西藏等省(自治區)所在的西部地區是土地利用三大效益及其綜合效益的低谷區。

4 我國大陸土地利用效益耦合協調狀況分析

4.1 土地利用經濟、社會、生態效益耦合協調發展度分析

由表2可知，從國家視角來看，我國大陸的土地利用效益耦合度為1.632、協調發展度為0.560，土地利用經濟、社會、生態三大效益尚處于勉強協調發展階段；從地區視角來看，土地利用經濟、社會、生態三大效益的耦合度表現為西部地區(1.660)>東北地區(1.628)>中部地區(1.624)>東部地區(1.605)，西部、東北地區的土地利用經濟、社會、生態及其綜合效益均處于相對劣勢的地位，但其耦合度卻大于中部、東部地區，出現虛假耦合現象，即經濟、社會、生態效益均低，但其耦合度較高，因此選取協調發展度來彌補耦合度測算的缺陷與弊端，土地利用經濟、社會、生態三大效益協調發展度為東部地區(0.667)>中部地區(0.610)>東北地區(0.549)>西部地區(0.448)，東部、中部地區三大土地利用效益處于初級協調發展階段，東北處于勉強協調發展階段，僅西部為瀕臨失調衰退階段；從省(市、自治區)視角來看，處于優質協調發展、中級協調發展、初級協調發展、勉強協調發展、瀕臨失調衰退、輕度失調衰退、中度失調衰退階段的省(市、自治區)的比重分別為3.2%、6.5%、29.0%、25.8%、19.4%、12.9%、3.2%，初級與勉強協調發展的省(市、自治區)所占的比重相對較大，優質協調發展、中度失調衰退的比重最小，其中上海市處于優質協調發展階段，河北省與河南省處于中級協調發展階段，江蘇、北京、浙江、廣東、遼寧、山東、湖南、福建與山西等省(市)處于初級協調發展階段，湖北、安徽、江西、內蒙古、天津、陜西、吉林與云南等省(市、自治區)處于勉強協調發展階段，其他均處于失調衰退階段。

4.2 土地利用經濟、社會、生態效益的協調發展空間格局分析

由圖2可知，土地利用經濟、社會、生態效益協調發展的空間格局表現為東部高、中部次之、西部低的特征，遼寧-山東-江蘇-上海-浙江-福建-廣東等沿海區域的土地利用效益協調發展度大于等于中、西部區域，而新疆、甘肅、寧夏與西藏所在的西部區域處于協調發展最為微弱的低值區；在自然資源稟賦、市場機制運行、先天區位優勢等潛在因素的驅動下，沿海區域成為我國大陸的經濟增長核心區，與其他區域相比，該區域高強度的、掠奪式的土地開發近年明顯得到充分遏制，土地覆被格局與人居環境明顯得到改善，土地流失、土地生態環境惡化、耕地壓力增大的現象趨于緩解；在快速城市化進程中，土地整體利用規劃、可持續綠色發展的理念已經實現大范圍的普及與運用，沿海區域土地利用經濟、社會、生態三者效益的兼顧協調得到充分展現。西部地區水資源貧乏、水土流失嚴重、干旱地荒漠化、灌溉地鹽漬化、水環境污染、森林草原退化等固有的、傳統性的土地問題還沒有得到有效解決，已成為西部土地開發與可持續發展的最大障礙，加之西部部分區域山地、盆地、高原等多樣化的地形與人為不合理的開墾與利用，更加導致其成為土地利用生態環境的脆弱區，土地集約節約發展模式在西部部分區域不宜發展，而一些資源環境承載力相對較高的區域，優勢資源的轉化進程因受各種條件的限制而較為緩慢，導致土地利用的經濟、社會效益也大幅下降。

5 結論

目前我國大陸的土地利用生態效益強于經濟效益，土地利用的社會效益相對滯后。東部地區除生態效益外，其他土地利用效益及綜合效益均最高，東北、西部地區各項土地利用效益相對處于落后態勢；上海市的土地利用綜合效益居于首位，河北、河南、北京等省(市)次之，江蘇、遼寧、廣東、浙江、山東、湖南、山西與福建等省再次之，海南、寧夏、新疆、甘肅與西藏等省(自治區)最低。

我國大陸土地利用經濟、生態及綜合效益的空間格局表現明顯的相似性，均大致呈現由東部向中部、再向西部遞減的階梯狀格局，其中土地利用經濟效益的高值區集中在京津冀、長三角、珠三角、遼中南等國內發達城市群；土地利用社會效益的空間分布呈現分散、孤立的格局態勢；以遼寧-河北-山西-河南-山東-江蘇-上海、湖南-廣東地域引領土地利用生態效益高值區，甘肅、寧夏、西藏等所在的西部地區是土地利用三大效益及其綜合效益的低谷區。

我國大陸土地利用的經濟、社會、生態三大效益尚處于勉強協調發展階段，其中東部、中部地區三大土地利用效益處于初級協調發展階段，東北地區為勉強協調發展階段，僅西部為瀕臨失調衰退階段，且西部、東北地區出現虛假耦合現象；處于初級與勉強協調發展階段省(市、自治區)的比重相對較大，處于優質協調發展、中度失調衰退階段的比重最小，上海市處于優質協調發展階段，河北省與河南省處于中級協調發展階段，江蘇、北京、浙江、廣東、遼寧、山東、湖南、福建與山西等省(市)處于初級協調發展階段，湖北、安徽、江西、內蒙古、天津、陜西、吉林與云南等省(市、自治區)處于勉強協調發展階段，其他均處于失調階段。

土地利用經濟、社會、生態效益協調發展的空間格局表現出東部高、中部次之、西部低的特征，其中遼寧-山東-江蘇-上海-浙江-福建-廣東等沿海區域的土地利用效益協調發展度大于等于中、西部區域，新疆、甘肅、寧夏與西藏所在的區域處于協調發展最為微弱的低值區。

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