馬麗君,程久苗,程 建,2,費羅成
(1.安徽師范大學地理與旅游學院,安徽 蕪湖 241002;2.中國農業(yè)大學土地科學與技術學院,北京 100193)
作為土地利用覆被變化(LUCC)綜合研究新途徑之一的土地利用轉型[1-2]概念,起緣于“森林轉型假說”[3-4]。21世紀初,土地利用轉型概念經龍花樓引入中國[5],此后,這一研究方向不斷與經濟社會發(fā)展轉型新形勢、新問題相結合,并逐漸躋身于土地科學前沿研究領域[6-7]。土地利用轉型最初被定義為一定地域土地利用形態(tài)在時序上的趨勢性轉折,隨著研究的深入,土地利用形態(tài)內涵被拓展為顯性和隱性形態(tài)兩種屬性。隱性轉型研究是其重要方面,研究主要涉及內涵與假說[8-9]、隱性形態(tài)[10]、驅動機制[11-15]、轉型框架[16]、生態(tài)與社會環(huán)境效應[17-21]、隱性轉型與城鄉(xiāng)發(fā)展關系[22-23]、隱性轉型與土地資源管理互饋機制[24]、耕地和建設用地等特殊地類轉型機制[25-26]。其中隱性轉型驅動因子及其動力機制備受關注,研究提出隱性形態(tài)受自然、經濟社會和管理系統(tǒng)共同作用。
土地利用轉型與經濟社會發(fā)展息息相關,如何在經濟社會轉型基礎上開展土地利用轉型影響因素研究是土地利用轉型研究的重要內容。同時,隨著土地資源管理方式逐漸向綜合管理轉變,土地利用顯性和隱性形態(tài)綜合研究已成為深層次認識土地利用轉型內涵、完善土地利用管理方式的必然選擇[2]。然而已有研究多聚焦于耕地和城鄉(xiāng)建設用地顯性和隱性形態(tài)研究,忽視了從綜合視角研究區(qū)域土地利用隱性轉型,特別是對于土地利用隱性轉型的影響因素、區(qū)域層面影響因素的時空特征與政策響應機制等問題尚缺乏系統(tǒng)深入研究。因此,本文在已有研究的基礎上,重點探究土地利用隱性影響因素作用效果的時空差異、作用方式以及政策響應機制,以進一步豐富土地利用隱性轉型研究,為科學管控土地利用隱性形態(tài)變化提供參考。
土地利用轉型包含顯性形態(tài)轉型和隱性形態(tài)轉型。土地利用隱性形態(tài)依附于顯性形態(tài),即有別于土地類型或土地利用景觀格局等可被觀察到的呈現(xiàn)形式,隱性形態(tài)通過質量、投入產出、效益、功能等呈現(xiàn)。土地利用隱性轉型可以理解為一定時期內國家或區(qū)域土地利用隱性形態(tài)發(fā)生趨勢性變化。土地利用隱性轉型與土地利用顯性變化都體現(xiàn)為人類活動導致的土地屬性變化[27]。土地利用顯性形態(tài)變化時刻都在發(fā)生,復雜多樣,往往呈現(xiàn)無規(guī)則特征,而土地利用隱性轉型為土地利用隱性形態(tài)在一定時期內發(fā)生的趨勢性轉折,受一定區(qū)域經濟社會發(fā)展和生態(tài)演化的響應。土地利用轉型任何時候都發(fā)生在自然系統(tǒng)、經濟社會系統(tǒng)及體制系統(tǒng)的三重框架之內[27],隱性形態(tài)轉型自然也受到這三重框架的制約。本文參照已有研究[11,27]擬選取涵蓋自然、經濟社會、政策、工程技術系統(tǒng)因素進行影響因素分析(圖1)。
土地利用轉型驅動因素在不同尺度上差異明顯[28]。在區(qū)域尺度上,土地利用轉型受到地形地貌、海拔、降水等自然因素及人口與經濟發(fā)展等社會經濟因素的共同影響[15]。

圖1 土地利用隱性轉型影響因素理論框架Fig.1 Analysis of the conceptual framework for the in fluencing factors for recessive transformation of land use
自然環(huán)境是土地開發(fā)利用中確定利用方向以及能達到效益的重要依據(jù),自然系統(tǒng)各因子相互作用造成資源稟賦差異,對隱性轉型具有決定性作用,主要表現(xiàn)在地形、地質、水文、氣候等方面[11,16,29-30]。進一步分析自然系統(tǒng)各因子相互關系發(fā)現(xiàn),地形在自然因素中對土地利用轉型綜合效應顯著,氣候、地質等因子則相對較小。海拔與自然災害頻發(fā)影響人口分布狀態(tài)與土地資源利用強度,對土地利用隱性轉型產生重要影響[15,31]。
經濟社會因子往往與土地利用轉型緊密聯(lián)系,主要表現(xiàn)在人口增長與勞動力轉移、經濟增長、產業(yè)升級、區(qū)位條件改善、技術進步等方面[16,32-33]。一方面經濟發(fā)展顯化土地資產價值,增加土地財產性收入,促使土地經營者對土地結構和功能的需求發(fā)生變化;另一方面,工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速推進也會造成耕地撂荒與過度利用、宅基地廢棄與返鄉(xiāng)建房同時存在,對隱性形態(tài)產生負面影響。人口增長導致對土地需求增加、城鄉(xiāng)地域之間人口流動、提高土地利用效率的同時促進農村土地經營方式改變,進而導致土地利用發(fā)生隱性轉型。區(qū)位條件決定了區(qū)域人口集聚和經濟發(fā)展,區(qū)位的空間差異導致土地利用隱性轉型格局[26]。產業(yè)結構調整、第三產業(yè)結構比例、GDP、固定資產投資、技術進步是土地利用隱性轉型的重要因素[34]。
土地政策制度指特定經濟社會背景下土地關系的總稱。土地政策涵蓋多方面,既包括城鄉(xiāng)土地二元制度壁壘的直接約束土地利用轉型,又包含經濟政策、產業(yè)政策、城鎮(zhèn)化工業(yè)化政策、生態(tài)環(huán)境保護和土地利用政策等。已有研究表明土地政策制度可以優(yōu)化調控土地利用轉型進程和態(tài)勢[35]。經濟發(fā)展政策促使土地投入產出強度增加,產業(yè)政策通過管理淘汰落后產能,推動區(qū)域產業(yè)向新興產業(yè)發(fā)展,提高土地利用經濟產出能力。城鎮(zhèn)化政策發(fā)揮城市經濟中心作用,吸引農村剩余勞動力向城市移動,提高土地利用效率的同時促使農村土地經營方式改變。土地利用隱性轉型受制于土地政策推動與調控。
土地利用工程技術包括系統(tǒng)工程技術、土地整治技術等[36],是提高土地質量、提升土地效能、優(yōu)化土地利用格局、改善土地生態(tài)環(huán)境的技術手段總稱[37]。具體而言,通過實施土地整治可以提高土地投入率和產出率,增加投資挖掘城市建設用地潛力,優(yōu)化土地利用隱性形態(tài)。隨著人地關系逐步尖銳,傳統(tǒng)的以開發(fā)廣度為主的土地整治技術難以為繼,土地整治逐步走可持續(xù)的內涵式發(fā)展道路,關注土地整治與精準扶貧有機結合,注重土地多元價值,對隱性形態(tài)提升發(fā)揮巨大作用,土地綜合工程技術功能與轉型期經濟社會發(fā)展具有一定協(xié)調性。
本文研究尺度為國家尺度,探討省際間土地利用隱性轉型影響因素時空差異。在土地宏觀政策制度與土地利用工程技術條件大背景下,政策以及工程技術在省際間差異不明顯,因此,選擇自然、經濟社會因素進行土地利用隱性轉型影響因素實證分析。
本文基于課題組對土地利用隱性形態(tài)內涵研究[10,36],計算得到2000—2015年中國省際土地利用隱性形態(tài)指數(shù)(表1)。以2000、2005、2010、2015年4期截面數(shù)據(jù)研究土地利用隱性轉型影響因素。高程數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心的中國DEM(SRTM 90 m)空間分布數(shù)據(jù)(http: //www.resdc.cn/)。社會經濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》。
各省份發(fā)展數(shù)據(jù)存在空間差異性和鄰域自相關性,采用傳統(tǒng)統(tǒng)計方法違反假設要求,使得結果存在偏差。空間地理加權(GWR)模型能夠直觀地探測空間關系的非平穩(wěn)性,同時所得的結果方便可視化表達,更適宜進行空間差異研究。本文運用ArcGIS 10.2空間統(tǒng)計工具實現(xiàn)影響因素研究,為土地利用隱性轉型影響因素研究提供新的方法與思路。
GWR模型是對一般回歸模型(OLS)的擴展,其計算公式如下:

式(1)中:β0為回歸系數(shù);(ui,vi)為i省中心點坐標;βk(ui,vi)為i省系數(shù);xik為自變量觀測值;εi為考慮現(xiàn)實情況的誤差項。GWR的核心就是空間權重矩陣,常見的空間權重函數(shù)有距離閾值法、高斯函數(shù)法和bi-square函數(shù)法,實際應用采用雙重平方函數(shù)(bisquare)代替高斯函數(shù)法,GWR模型對權重函數(shù)的選擇并不敏感,但對特定權重函數(shù)的帶寬b選擇非常敏感,對于帶寬的最佳確定,學術界多采用最小AIC值為最佳帶寬。

表1 中國省際土地利用隱性形態(tài)指數(shù)Tab.1 Inter-provincial recessive land use morphology index in China
參照上文土地利用隱性轉型影響因素理論分析,并經多重共線性檢驗,最終確定自然因素包括高程和自然災害因子,地形條件用高程表征。人口因素用城鎮(zhèn)化率和人口密度體現(xiàn),以第三產業(yè)占比表征產業(yè)升級,經濟發(fā)展以GDP和固定資源投資為重要衡量因子,將交通密度包含鐵路、公路、水運、港口以及管道運輸、民航運輸和郵政、電信軟件業(yè)等運輸方式作為區(qū)位條件重要參考因素,技術進步用技術市場成交額表征(表2)。高程數(shù)據(jù)由90 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)計算得到,經濟社會數(shù)據(jù)由統(tǒng)計數(shù)據(jù)通過ArcGIS工具實現(xiàn)定量化和空間化。

表2 土地利用隱性轉型影響因素Tab.2 In fluencing factors of recessive transformation of land use
設中國省域土地利用隱性形態(tài)指數(shù)為yi(表1),第i點坐標為(ui,vi),則中國省際土地利用隱性指數(shù)影響因素的GWR模型如下:

本文描述了土地利用隱性轉型和自然經濟社會之間長期關系。在建模時考慮到指標共線性、包容性、簡明和代表性或變量無法量化等原因無法將所有影響因素納入模型中。再者,部分省域內自然經濟條件差異顯著,在將這些因素放大到省域層面確實存在信息丟失情況。但本文以省際為研究對象,這些因素在省際間仍差異顯著。
模型的擬合優(yōu)度R2為0.93,說明GWR能解釋93%以上的土地利用隱性形態(tài)轉型,結果較為準確(表3)。

表3 GWR模型擬合優(yōu)度Tab.3 The fitting results of GWR model
空間地理加權回歸模型的實證結果驗證了前文關于影響因素理論分析。2000年交通密度影響、高程、固定資產投資、GDP為主要影響因子。2015年高程、自然災害、交通發(fā)展、城鎮(zhèn)化、技術進步發(fā)揮主導作用(表4)。影響因素的作用效果具有時空差異性。為深入研究中國不同區(qū)域土地利用隱性轉型格局特征,根據(jù)全國基礎自然條件、經濟發(fā)展狀況,將全國分為東、中、西部和東北4個亞區(qū)。

表4 影響因素作用情況Tab.4 Effect of in fluencing factors
自然因素方面,高程和自然災害始終阻礙土地利用隱性轉型,即東部地區(qū)土地利用隱性形態(tài)高于西部地區(qū),海拔和自然災害因素影響土地資源利用狀態(tài),這與土地資源開發(fā)難易程度密切相關,土地利用轉型過程中,土地利用主體會放棄對高海拔高風險地區(qū)進行土地資源開發(fā)。2000—2015年,自然環(huán)境影響程度不斷顯現(xiàn),但作用力度空間格局大體不變,呈現(xiàn)由西向東逐漸增強的趨勢。東部地區(qū)經濟社會高水平發(fā)展,土地利用經濟活動頻繁、土地資本投入力度大、資源環(huán)境承載能力強,土地利用隱性轉型對自然災害與高程較敏感,自然災害以及海拔起伏對東部地區(qū)影響力度更大。隨著時間的推移,自然環(huán)境的阻礙力度不斷由東部地區(qū)向中部地區(qū)蔓延(圖2),人類對土地的開發(fā)應遵循區(qū)域資源環(huán)境承載力水平以及地域分布規(guī)律。
人口因素方面,人口增長對隱性轉型由正負同時存在轉變?yōu)檎蚶瓌有哂幸欢ǖ臅r空復合性。2000年城鎮(zhèn)化推動中東部地區(qū)隱性形態(tài)轉型,但在西部地區(qū)呈現(xiàn)制約作用,西部地區(qū)城鎮(zhèn)化水平較低,城市與鄉(xiāng)村發(fā)展動力不足,制約隱性形態(tài)發(fā)展。隨著西部地區(qū)城鎮(zhèn)化不斷發(fā)展,對隱性轉型作用效果增強,并在2015年轉變?yōu)橥苿幼饔茫覍χ形鞑坑绕涫菛|北地區(qū)效應顯著。而人口增長空間格局則出現(xiàn)完全相反的效果,呈現(xiàn)東北向西南方向遞增態(tài)勢。東北、內蒙古和環(huán)渤海地區(qū)影響系數(shù)為負,其他地區(qū)為正向影響,隨時間推移,人口增長對土地利用隱性轉型作用轉變?yōu)橥耆蚶瓌樱腋鞯貐^(qū)受到影響力度不斷增強(圖3)。
關于經濟因素,2000年GDP的回歸系數(shù)值范圍為-0.17~0.11,全國大部分地區(qū)的GDP對隱性形態(tài)的影響是負向的,僅在新疆、西藏以及青海地區(qū)呈現(xiàn)正向作用。2015年GDP的平均作用力度在0.016,說明其對隱性轉型的影響在逐步減弱。GDP在促進經濟發(fā)展提高土地利用強度的同時,對土地生態(tài)環(huán)境產生一定程度的負面作用。固定資產投資對隱性轉型表現(xiàn)為正向作用,其系數(shù)值由西北向東南逐漸增加,但隨著時間的變化,這種推動作用正在逐步降低,并在新疆、青海、甘肅等地呈負向作用(圖4)。

圖2 2000年及2015年高程與自然災害對隱性轉型作用格局Fig.2 The influences of elevation and natural disasters on recessive transformation in 2000 and 2015
區(qū)位因素方面,交通發(fā)展對隱性形態(tài)轉型具有推動作用,這種作用效果由西北至東南遞減,“胡煥庸線”以西地區(qū)對區(qū)位條件較為敏感,即經濟基礎薄弱地區(qū)依靠區(qū)位條件的改善帶來土地投入的增加,推動土地利用隱性轉型。2000—2015年這一作用效應格局維持不變,但隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展,城鄉(xiāng)之間人口流動的交通限制逐漸降低后,區(qū)位條件的重要程度不斷減弱。科技要素不斷推動土地利用隱性轉型,呈現(xiàn)自西向東逐漸增強的格局,并在東北及東部沿海地區(qū)表現(xiàn)極為明顯。在2000—2015年間影響系數(shù)格局不變,但影響力度不斷增強,15年內技術作用力度增加15%,展現(xiàn)出巨大的生命力和創(chuàng)造力,預計未來科技創(chuàng)新將成為土地利用隱性轉型的重要因素,成為東南部以及東北地區(qū)經濟發(fā)展必須考慮之處(圖5)。

圖3 城鎮(zhèn)化與人口增長在2000年、2015年對隱性轉型作用格局Fig.3 The in fluences of urbanization and population growth on recessive transition in 2000 and 2015

圖4 2000年及2015年GDP、固定資產投資對隱性轉型作用格局Fig.4 The role of GDP and fixed assets investment in recessive transformation in 2000 and 2015

圖5 2000年及2015年交通密度、技術進步對隱性轉型作用格局Fig.5 The in fluences of traf fic density and technological improvement on recessive transformation in 2000 and 2015

圖6 2000年、2015年第三產業(yè)比重對隱性指數(shù)的影響Fig.6 The in fluence of the tertiary industry on recessive index in 2000 and 2015
產業(yè)因素方面,產業(yè)結構升級在省際層面呈現(xiàn)雙向效應。2000年,在東三省、環(huán)渤海以及長三角等地區(qū)制約隱性形態(tài)發(fā)展,而在中西部地區(qū)則轉變?yōu)橹匾挠绊懸蛩兀易饔脧姸扔蓶|向西逐漸增強。2000—2015年各地區(qū)第三產業(yè)發(fā)展對隱性形態(tài)正向作用不斷增強,到2015年,產業(yè)升級全面推動隱性形態(tài)提升,并由北向南作用強度逐漸增強(圖6)。優(yōu)化與調控土地利用轉型應從優(yōu)化產業(yè)結構入手,推動第三產業(yè)發(fā)展,城市地區(qū)提高人口集聚能力,推動現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)展,有條件的農村地區(qū)以鄉(xiāng)村休閑旅游業(yè)促進土地利用隱性形態(tài)轉型。
上文對土地利用隱性轉型進行理論分析,并采用探索性空間分析方法探討了中國省際土地利用轉型影響因素。基本探明了東部地區(qū)受自然因素制約較大,而城鎮(zhèn)化、固定資產投資、交通發(fā)展、技術進步等均推動土地利用隱性轉型,中部地區(qū)資源環(huán)境承載力較高,處于經濟快速發(fā)展階段,隱性形態(tài)的提升依賴于經濟社會發(fā)展,而西部地區(qū)經濟社會因素影響推動力度較大,同時受到自然條件制約。在此基礎上進一步對不同地區(qū)土地利用策略進行探討,為土地利用差別化政策制定提供參考。
政策工具的執(zhí)行必須兼顧自然、經濟社會之間互動關系[38]。東部地區(qū)經濟基礎好,土地投入水平高。未來政策重點在于關注土地利用轉型對生態(tài)環(huán)境效應,產業(yè)政策以高新技術、生態(tài)農業(yè)技術為基礎發(fā)展綠色經濟的新型產業(yè),進一步吸納農村剩余人口向新型產業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)集聚,促進資本向生態(tài)農業(yè)、有機農業(yè)集聚。提高人口集聚能力,嚴控新增建設用地,盤活存量用地。推進農村土地綜合整治,改善農地基礎設施條件,提高耕地質量,推動城市地區(qū)低效用地再開發(fā),加強城市環(huán)境綜合治理,保障城市生態(tài)用地,整治城市土地重金屬污染、修復城市生態(tài)環(huán)境,加強地質災害綜合防治。
中部地區(qū)處于經濟快速發(fā)展期,經濟增長很大程度上促進土地利用隱性轉型。因此,土地政策重點在于加強交通等基礎設施建設投入、改善區(qū)位條件,承接產業(yè)轉移促進產業(yè)升級轉型。發(fā)展生態(tài)農業(yè)、綠色農業(yè)提高農業(yè)生產效率,合理引導資本下鄉(xiāng)推動農地流轉,促使土地經營方式變化、經營主體多元化。促進農村人口向城鎮(zhèn)集聚,實施建設用地增加與農業(yè)轉移人口相掛鉤機制。加快經濟發(fā)展,適當提高國土空間開發(fā)強度。
西部地區(qū)大多為生態(tài)保護敏感區(qū),面臨生態(tài)保護與經濟發(fā)展雙重壓力。土地利用政策要處理好生態(tài)環(huán)境保護與經濟發(fā)展關系。發(fā)展當?shù)靥厣a業(yè),加大科技投入力度,適當增加基礎設施與交通密度,增強城市作為地區(qū)經濟主體吸引人口與技術能力。限制土地開發(fā)強度,減少過多人類活動對生態(tài)環(huán)境的擾動,鼓勵整治修復農業(yè)和生態(tài)空間,推進專項生態(tài)保護與重點工程建設,構建西部地區(qū)城市發(fā)展生態(tài)屏障,構建系統(tǒng)的綜合整治工程,形成保護與發(fā)展相結合的土地利用政策。
中國省域土地利用隱性轉型與經濟發(fā)展過程密切相關,轉型進程與整體經濟發(fā)展進程相吻合,自然經濟社會影響因素作用結果在省際層面呈現(xiàn)出空間差異性。資源環(huán)境承載力高的地區(qū)自然因素為土地利用隱性轉型核心作用力,經濟因素在經濟發(fā)展滯后、生態(tài)保護重點區(qū)域對提升隱性形態(tài)發(fā)揮重要作用,城鎮(zhèn)化產業(yè)升級、技術創(chuàng)新隨時間推移對隱性轉型的推動作用愈發(fā)增強,影響力度自北向東南部地區(qū)逐步增強。
自然災害以及高程因子往往制約隱性形態(tài)的提升。經濟社會因素與隱性轉型密切相關,城鄉(xiāng)人口流動致使土地快速轉型,農村剩余勞動力投向城市刺激了產業(yè)升級、拉動經濟增長,而農村人口減少,土地規(guī)模經營效益提高,是隱性形態(tài)轉型的核心動力,區(qū)位條件以及技術進步為土地利用隱性轉型重要因素。各地區(qū)應基于當?shù)厣鷳B(tài)、經濟社會對應的土地利用形態(tài),制定人口—土地—產業(yè)協(xié)同化政策制度,為下一輪土地利用隱性轉型做好準備。
土地利用轉型與土地利用變化都表現(xiàn)為土地利用活動帶來的土地屬性變化,學界將土地利用轉型視為土地利用變化研究的新途徑,且大多沿用土地利用變化的研究方法及視角。然而兩者在概念內涵、時空格局、影響因素等方面存在顯著差異。土地利用變化包括用途轉換和集約度變化,其變化的軌跡是無序多樣的。土地利用轉型為一定地域的土地利用形態(tài)發(fā)生的長期性和趨勢性轉折[16],與區(qū)域經濟社會發(fā)展轉型相對應,社會經濟發(fā)展動態(tài)變化為其重要影響因素,轉型進程和態(tài)勢是決定性的。另外,隱性形態(tài)包含多重屬性,怎樣定量測定多屬性隱性形態(tài)趨勢性轉折點以及各屬性之間作用機制?如何從根本上區(qū)分隱性形態(tài)變化與轉型,以及形成土地利用隱性轉型研究范式成為今后亟需探討的重點。
省域內自然本底條件以及經濟發(fā)展水平存在一定差異,將其均一化可能會造成信息丟失。但經過理論分析與實證分析土地利用隱性轉型影響因素作用結果發(fā)現(xiàn),本文的研究結果仍能客觀反映省際土地利用隱性轉型影響因素。另外,土地利用政策內容涵蓋多方面,且政策實施中存在滯后性與更新性,因而難以將每項政策規(guī)定細化,難以對比政策變化前后土地利用隱性轉型影響力度變化情況。未來應更多地關注政策制度對土地利用隱性轉型的影響,尋求微觀尺度上量化政策方法,以期更好地優(yōu)化和高效利用土地資源。
隱性轉型與各種轉型是互相有關的、多維的、多視角與多尺度的,在后續(xù)的隱性轉型探索中,應更加強調土地利用隱性轉型與經濟社會轉型、工程技術轉型互饋關系研究。未來應回歸隱性轉型內涵、綜合指標分類和量綱化方法。尋求微觀尺度上的時空動態(tài)模擬研究,預測未來變化特征,測算長時間、連續(xù)性土地利用隱性轉型驅動機制,明確各驅動系統(tǒng)之間作用方式,分析隱性轉型一般模式、階段劃分,探究隱性形態(tài)階段性轉型規(guī)律,以期更好的服務于土地利用管理工作。