基于協調集約度的武漢遠城區生態用地評價及優化策略*

余怡君 吳雪飛

華中農業大學園藝林學學院 武漢 430000

為了實現城市的可持續發展和土地資源的可持續利用,最終達到社會、經濟和生態安全的協調發展,借鑒緊湊城市發展模式,樹立集約型土地利用的思想,走內涵挖潛、提高用地效率的發展道路,這是我國解決城市化發展和用地供需矛盾的必然選擇[1]。

生態用地主要功能為生產功能和服務功能[2],目前生態用地評價集中在空間結構和生態服務功能方面,缺乏對其協調集約利用程度的評價。國內外對土地資源集約利用程度的分析主要集中在城市所有土地或者農業用地[3],其他類型用地的系統研究和定量化分析尚為空白。協調集約度模型描述的正是系統之間或系統組成要素之間在發展演化過程中彼此的和諧程度,根據城市土地集約利用的特點,考慮到土地利用程度是集約或是粗放,不僅在于評價時期內實現的盈利水平的高低,也在于是否追求長期最優,即城市生態用地是否能實現社會經濟和生態環境二者協調發展[4]。在研究區域方面,國內對生態用地利用的研究主要集中在東南沿海地區,或立足于中西部中小城市,而對于中部中大型城市城郊生態經濟交錯區的研究較少。本研究選取以 “兩型”社會建設綜合配套改革試點之一的武漢遠城區作為研究對象,為響應國家層面對生態文明建設提出更高要求,武漢市持續開展生態空間規劃相關研究,逐步建立起基本生態控制線管控制度[5],但若內部的生態用地不能在集約化水平上形成突破,實現社會經濟與生態環境二者協調發展就難以適應武漢當前城市發展的需求。

因此,評價武漢遠城區社會經濟和生態環境效益、探討二者之間的協調集約度、摸清研究區域生態用地優化的潛力,可以為實現生態用地的高效利用和優化土地利用結構提供借鑒,也為生態用地保護與優化提供科學依據。

1 研究區域概況與數據來源

武漢市遠城區是指原屬于武漢市的郊區和郊縣,后升格為城區的新洲、黃陂、蔡甸、漢南、江夏和東西湖共計6個武漢行政區。該區域擁有大片土地,水陸交通發達,發展前景廣闊。自1998年國務院批準武漢市周邊6個縣撤縣設區劃屬武漢市以來,遠城區整體競爭力得到持續加強,經濟持續穩步增長。然而,隨著城市用地規模的擴張,原有大量生態用地轉化為建設用地,生態空間受到一定程度的擠壓,建設用地和生態用地二者之間的矛盾日益突出,特別是近些年來,武漢市輕化、紡織、冶金、汽車等支柱型產業向遠城區轉移,導致工業用地成為遠城區增長幅度最大的地類,使區域生態環境承受巨大的壓力。因此,研究遠城區生態用地的協調集約度對促進區域協調發展顯得尤為重要。

本文所獲數據來源于 《武漢市城市綠地系統規劃》《2017年武漢市統計年鑒》,結合湖北省第四次森林資源調查 (2016)、各行政區土地利用總體規劃等基礎數據及2016年武漢市高清衛星圖像和Landsat衛星影像數據,并結合實地調研,最大程度確保數據的精準性。

2 武漢遠城區生態用地協調集約度評價體系構建

2.1 指標體系篩選

指標篩選是建立在國內外相關指標體系研究的基礎上。許多關于城市土地及生態用地協調集約評價體系研究都涵蓋了對生態用地理想發展模式的描述[6],綜合國內外的研究概況和科研動態進行分析和總結,確定了社會經濟和生態環境作為綜合指標層;接下來全面收集研究生態用地評價的相關材料以及文獻,按照兩類綜合指標層進行分類匯總,對各單項指標進行統計分析,選擇使用頻率較高、具有代表性的指標;之后再考慮武漢市生態用地的綜合影響因子,包括氣候條件、經濟條件、社會條件及實際意義;在此基礎上,向有關專家征詢意見,對指標進一步調整、確定,最終形成生態用地評價指標體系。

2.2 指標體系構建

武漢遠城區生態用地評價體系分為3個層次:第1層次為目標層,即武漢市遠城區生態用地“協調—集約”度的目標評價;第2層次為綜合指標層,即社會經濟指標和生態環境指標;第3層次為單指標層,共有16個單項指標。各指標及測算方法見表1。

2.3 確定指標權重和指標標準化

2.3.1 確定指標權重及一致性檢驗

本研究各指標權重的確立采用層次分析法(AHP)結合專家咨詢法 (Delphi)[7],對不同指標的重要性逐層進行兩者比較,構造兩兩比較判斷矩陣,再用1～9標度方法對單項指標層中的16個要素的相對權重進行賦值。評價因子的結果通過yaahp計算處理后得到最終權重值 (表2),并通過軟件對判斷矩陣的一致性進行檢驗,檢驗結果顯示CR≤0.1,判斷矩陣具有可接受的一致性。

2.3.2 指標標準化及基準值確立方法

單項指標測算在我國具有普適性,可推廣至全國范圍內使用。但由于評價值較多,量綱和衡量尺度的差異較大,評價標準的關鍵還在于確定指標的標準化,將其轉化成無量綱的標準值。本研究標準化方法分為無基準值的經濟效益指標和確定基準值的其他指標兩類,針對無基準值的經濟效益指標有農民可支配收入C16、單位耕地產值C17和單位林地產值C18,這3個指標測算均為正向指標,具體標準化處理方法見公式(1)[8]:

表1 武漢遠城區生態用地協調集約度綜合評價指標體系

表2 各指標權重值

公式 (1)中,xi為實際值,Ci為標準化值,i為指標個數,Mi和mi分別為第i個指標的最大值和最小值。

其他指標標準化需確定基準值,基準值會根據評價區域的不同而標準也不同。本文根據武漢市具體背景特征來確定,主要有4條途徑:1)采用武漢市2020規劃目標值;2)采用國家園林城市標準作為標準值;3)部分指標依據現有的環境與社會、經濟協調發展的理論,在結合有關專家研究成果的基礎上提出;4)對于喬灌草結合度指數C26和森林健康指數C28兩項定性指標是通過專家打分所得,故基準值為指標的滿分值1.00(表 1)。

3 武漢遠城區生態用地協調集約度測算

本文借鑒物理學中容量耦合概念及容量耦合系數模型,參照黃細嘉、宗毅、張光宏等[4,7-8]的研究方法,根據研究背景所限定的具體約束目標及相應的評價指標體系,對該模型的維數進行必要的改進和補充,構建適合城市生態用地的協調集約度評價模型,作為衡量二者協調發展程度和體現生態用地集約利用的度量標準,其表達及計算方法如下。

3.1 城市生態用地綜合效益評價

城市生態用地綜合效益評價對象有t=2(i=1,2),正數xij(j=1,2,…,m)為描述社會經濟水平的m個指標,yij(j=1,2,…,n)為描述生態環境的n個指標,在本研究中m=8,n=8,綜合評價值為二項權重和相加[4,8]。

公式 (2)中,α、β分別作為社會經濟和生態環境兩個綜合指標層對于生態用地的重要程度(α+β=1)。本文認為二者對于城市生態用地幾乎同等重要,最終確立α=0.50,β=0.50。

3.2 城市生態用地協調度評價

為進一步測算態用地社會經濟和生態環境兩個子系統之間的協調程度,將生態用地二者的評價指數標準化后運用到協調度評價中。

本文借鑒物理學中的耦合系數模型計算協調度[7]:

耦合度模型:Cn=m[u1·u2,…,um]/∏ (ui+

因研究的是經濟效益與生態環境兩個子系統,故m=2可得出:

公式 (3)是建立在以社會經濟和生態環境為主要目標的協調程度評價的基礎上,可以稱作生態用地協調度模型[7],C被稱作協調度系數,取值范圍0～1,最大值表示生態用地協調度最佳,隨著值的變小,則協調度越來越差。

3.3 城市生態用地的協調集約度評價

協調度系數只能表明社會經濟和生態環境二者的協調程度,但有些情況下卻很難反映出二者協調集約發展水平。因此,引入度量二者協調發展水平高低的定量指標就十分有必要,最終建立基于城市生態用地的協調集約度模型:

公式 (4)是建立在社會經濟和生態環境協調程度和對城市生態用地整體集約程度的基礎上,可以稱為城市生態用地 “協調度—集約度”模型,其中D稱作協調集約度系數[4],取值范圍為0～1,最大值表示生態用地協調集約發展最佳。

3.4 生態用地協調集約度劃分標準

按上述步驟得出計算結果,進一步對綜合指數進行分級,以確定生態用地綜合效益和協調程度的高低。根據國內外綜合指數的分組分級方法,對于生態用地協調度—集約度 (D),本文提出4級分類標準 (表3)。

表3 協調集約度評級

4 測算結果分析與優化策略

通過以上模型,測算出武漢市6個遠城區行政區的社會經濟、生態環境水平與二者協調度及協調集約度 (表4)。從生態用地協調集約度來看,6個城區排序為江夏區＞黃陂區＞蔡甸區＞漢南區＞東西湖區＞新洲區,其中大部分處于基本協調發展狀態,這與區域內生態用地合理利用、區位優勢充分發揮及政策導向有關。評價結果表明,遠城區社會經濟效益整體處于滯后狀態,部分行政區協調發展程度較低。在未來生態用地優化中,為實現生態用地協調發展,需針對不同區域的評價結果制定相應的生態用地保護和利用策略。

表4 武漢遠城區生態用地協調集約度評價結果

4.1 第一類優質協調發展

江夏區評價結果較為理想,生態用地處于優質協調發展狀態,根據評價結果,江夏區社會經濟和綜合效益值在6個行政區中最高,說明該區生態用地在一定程度上實現了集約利用。但江夏區與中心城區毗鄰,城鄉協作便捷,屬于生態環境滯后型,若不對生態用地進行保護,未來滯后的生態環境會影響社會經濟的發展。對江夏區生態用地保護的首要目標是加強水體保護和水污染的處理:一是建立完善的工業垃圾處理機制,對污染水體進行保護;二是建立完善的生態補償機制,減少湖泊資源開發強度,開展市場化的污水治理運營模式。另外,該行政區需要提高生態用地的面積和比例,建成區內可通過將城市廢棄地進行公共綠地改造,擴大公共綠化面積;郊區除以上途徑外,還可通過人工濕地及林地培育、農田復墾等途徑展開。

4.2 第二類中度協調發展

黃陂區、新洲區、蔡甸區、漢南區、東西湖區均處于中度協調發展狀態。

黃陂區是武漢市優質生態環境基地和生態屏障,協調集約發展水平位于武漢遠城區前列,說明經濟發展沒有破壞到生態環境。但該區處于社會經濟嚴重滯后的狀態,結合單項指標,建議該區合理規劃城市綠地,在堅持自我生態保護的基礎上進一步提高城市綠地服務功能。

漢南區生態用地綜合效益值最低,且農民收入和單位耕地產值均處于較低水平,說明該區生態用地集約利用水平不夠,需進一步轉變農業生產機制,加大農田水利設施建設;同時,優化種植結構,引導農民適應市場,建立科學合理的新農業產業網絡,實現農業生產安全和產業優化。

東西湖區和蔡甸區均處于中等協調發展狀態,其共同點是綠地率和綠化覆蓋率較高,近乎達到武漢市2020年標準值,但綠地的社會服務水平不容樂觀。針對區域內建成區綠地,一方面在已有公園基礎上,進一步提高公園綠地覆蓋率,加強公園綠地的規劃和管理;另一方面,需要增加公園數量及綠地面積,均衡城市綠地布局,提高人居環境質量。在生態用地利用方面,蔡甸區和東西湖區可作為示范區發展都市農業,突出農業的知識化、集約化和多功能的綜合高效農業,這樣既增加了農民的收入,又提高了整體綠化水平。

新洲區協調集約度處于各區的末位,結合單項指標評價結果,建議該區提高林地經濟效益,開發丘陵崗地資源,結合農業結構調整,大力發展特色高效經濟林或苗木產業;在挖掘現有林業用地資源潛力基礎上,結合城市總體規劃,適度擴大林業用地,對生態重要地區、敏感區進行適當規劃調整,增加林業資源總量。

5 結語

本文以武漢遠城區為例,對所屬6個行政區生態用地協調集約度進行評價和對比研究。研究結果表明,雖然該區域生態用地基本處于協調發展水平,但不能忽視遠城區生態用地總體呈現出社會經濟水平滯后的狀態。在加強生態文明建設和城市緊湊發展的雙重壓力下,生態控制線的劃定和管理已經成為防止城市無序蔓延的重大公共策略[9-10],本文所研究的協調集約度可作為優化基本生態控制線內生態用地的科學依據[11-13]。因此,針對生態用地的管理與實施,一要推進基本生態控制線立法,加強管制,堅守生態底線。二要建立多部門協管機制,形成政策的 “合力”。三要建立生態控制線適時更新機制,調節城市生態保護與城市理性發展需求之間的矛盾。四要完善以生態保護補償為主的配套政策[14]。

本文所研究的生態用地協調集約度是一個相對概念,生態用地的協調性并沒有一個絕對的標準,相同的協調集約度所反映的信息并不一定相同。上文所提的 “優質協調發展、中等協調發展” “生態安全水平滯后、社會經濟水平滯后”指的是在武漢遠城區范圍內各行政區的相對稱謂,并不具備全國意義。由于基礎資料和數據獲取有所限制,本文只對武漢遠城區生態用地協調集約度按行政區劃進行靜態評價,而基于時間序列對生態用地協調集約度進行評價、分析時空演變特征是未來所研究的方向[15-16]。