伊犁河谷土地利用协调度评价及空间差异研究

2014-04-02罗广元尹晶晶唐志红

中国水土保持 2014年5期

罗广元，尹晶晶，唐志红

(1.甘肃林业职业技术学院，甘肃天水 741020；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐 830011；3.中国科学院大学，北京 100049)

土地是城市经济、社会、文化等各项活动开展的空间载体，是人类赖以生存和发展的基础资源和环境条件。土地资源的可持续利用即在满足区域资源承载力和环境容量前提下所建立起的以促使土地-经济、土地-社会和土地-环境三者协调发展为目标的土地可持续利用方式，土地利用协调度不仅综合反映当前土地开发的质量，也是衡量土地资源可持续发展的重要依据[1]，更是实现社会经济可持续发展的重要保证。随着社会经济发展，城市化与工业化进程加快，城市建设用地外延式扩张、土地利用效率低下、用地结构不合理以及土地管理规划不完善等问题，导致土地-经济、土地-社会和土地-环境3个系统之间矛盾日益突出，以牺牲土地的环境效益来换取土地经济与社会效益已经成为土地利用的主要方式[2]。研究土地的经济、社会、环境系统间的发展协调度，探索土地利用系统有序发展的途径，有利于缓解当前面临的人地矛盾，实现区域土地资源合理利用，同时促进城市系统以及人类社会与自然环境的和谐发展。

土地利用协调度是指土地利用系统内部各因素的总体协调程度，它不仅指土地利用系统内部的协调，还包括与城市经济、社会、环境等各系统间的协调，其强调“整体性”、“综合性”、“内生性”的发展聚合[3-4]。协调度的理论基础来自于德国物理学家赫尔曼·哈肯提出的协同论，哈肯认为，系统走向有序的机理不在于系统现状的平衡或不平衡，不在于系统距平衡态多远，关键在于系统内部各子系统间相互关联的协同程度[5]。目前协同论和协调度模型已被国内学者广泛运用，如研究城市化与土地利用协调度关系[6-10]、经济发展与生态环境的协调度关系[11-13]、工业化与城市化协调度[14-15]关系，这些研究成果都为现实操作提供了参考依据。纵观协调度模型在学术上的应用领域，发现多集中于2个不同系统，然而宏观的协调度需要建立在各个系统内部的子系统协调度的基础上，同一系统内各子系统协调度的考量更加不容忽视。因此，本研究尝试将协调度模型运用于土地利用系统中的土地-经济、土地-社会和土地-环境子系统中，以伊犁河谷8县1市为研究对象，综合评价各个县市的土地可持续发展程度，并在评价结果基础上，结合各县市实际情况进行分析，提出切实有效的对策建议，以期为未来伊犁河谷土地利用提供参考指导。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

伊犁河谷位于新疆维吾尔自治区西部的天山山脉，地理位置80°09′—84°56′E、42°14′—44°50′N，行政范围包括9个县(市)。研究区东、南、北三面环山，东高西低、东窄西宽的三角形谷地形成一道天然屏障，使谷地形成别具一格的中温带湿润大陆性气候[16]。伊犁河谷的绿洲形态成为西北干旱区独特的生态单元，是新疆经济社会发展的净化地带和生态相对敏感的区域[17]，同时其优越的气候条件和丰富的水土资源，又为河谷带来广阔的开发前景与发展机遇。因此，研究其土地-经济、土地-社会、土地-环境3个子系统的协调发展度，对于推动河谷地区优质稀缺土地资源的高效利用，实现区域可持续发展有重要的战略意义。

1.2 数据来源

本研究以2010年为基准年，以伊犁哈萨克自治州伊宁县、察布查尔锡伯自治县(以下简称“察县”)、霍城、巩留、新源、昭苏、特克斯、尼勒克8县和伊宁市作为研究对象，选取了11个指标描述土地-经济、土地-社会、土地-环境3个子系统，并建立评价指标体系对其土地利用经济系统、社会系统和环境系统的协调度进行评价，基于计算结果分析河谷地区协调度呈现的特征，并提出促进土地利用子系统协调有序发展的对策建议。文中各基础数据来源于《新疆土地利用数据2010》和《伊犁哈萨克自治州统计年鉴2011》，基础图件来源于新疆维吾尔自治区测绘局。

2 土地利用系统子系统协调度模型构建

2.1 评价指标体系构建

评价指标体系构建不仅要遵循整体性和代表性相统一、科学性和实用性相统一等原则，还应体现土地与经济、社会、环境的关系，单纯描述土地系统或经济、社会、环境系统的指标都会影响评价结果的客观性与有效性。在借鉴国内相关研究成果的基础上，采用频度分析、经验选取和专家咨询相结合的方法，选择了11个指标分别描述土地-经济、土地-社会、土地-环境3个子系统，建立了伊犁河谷土地利用协调性评价指标体系(见表1)。

表1 伊犁河谷土地利用协调度评价指标体系构成及权重

2.2 指标标准化与权重计算

由于各指标的量纲、数量级及指标的正负取向均有差异，需对初始数据做标准化处理。指标值越大对系统发展越有利时，采用正项指标计算方法，公式为

(1)

指标值越小对系统发展越好时，采用负向指标计算方法处理，公式为

(2)

2.3 构建协调性评价模型

2.3.1 系统协调度评价

土地利用协调性评价的核心不仅在于土地利用各具体评价指标值及综合评价值的高低，还在于土地利用系统各子系统之间的相互协调程度的评价。衡量土地利用协调性系统中的各子系统是否协调发展的方法之一就是研究其子系统间发展的同步性。若土地-经济、土地-社会、土地-环境3个子系统从起始点就同步发展，即各时段各子系统的综合评价值(Si)在起始点就相同(S1=S2=S3)，且等比例增大，此种发展状态在三维空间形成一条系统完全协调线R(图1)，完全协调线上的状态点表示各子系统完全同步发展，是系统发展的理想状态。通常情况下，各子系统的状态数并不相同，使得系统状态点Q与协调线R间存在一个距离d，d表示系统实际状态值与系统完全协调状态间的差距，d值越小表示系统发展越协调，d=0表示系统的各子系统完全协调发展，d值越大表示系统发展越不协调[18]。

图1 系统协调度和协调发展度空间模型

基于此，我们构造了系统协调度指数C，计算公式为

(3)

表2 协调度等级划分标准

2.3.2 系统协调发展度评价

由于协调度反映的只是不同县市土地利用子系统协调统一的程度，无法体现这种“协调”是系统发展低水平下的协调，还是系统发展高水平下的协调，因此引入协调发展度模型，即

(4)

式中：D为系统协调发展度；C为协调度；T为土地-经济、土地-社会、土地-环境系统的综合评价值。假设各子系统同等重要，则α=β=γ=1/3。

协调发展度是系统间的和谐一致程度及系统自身发展阶段的统一，其等级划分标准如下：①0≤D≤0.3时，为低级发展水平(失调状态)，此时经济发展处于起步阶段，土地利用还处于原始、粗放的状态，土地投入所获取的经济效益、社会效益和环境效益互不匹配；②当0.3

3 结果与分析

根据上述土地利用协调度评价指标体系，以及协调度与协调发展度测算模型，对2010年伊犁河谷土地利用状况进行了相关评价，结果见表3。

表3 伊犁河谷土地利用协调度与协调发展度评价结果

(1)土地利用系统协调度与县域经济水平基本呈现正相关关系。除伊宁市外，各县域土地利用系统协调度与经济水平呈现明显的相关关系(图2)，表明县域经济发展对土地利用系统的协调发展具有驱动作用，如分别处于比较协调阶段和高度协调阶段的伊宁县、察县、尼勒克县和霍城县、新源县，这些县县域经济与工业化进程发展相对缓慢，基本都处于前工业化阶段或者工业化初级阶段，种植业仍占有一定比例，土地利用开发强度不大，土地利用系统的各子系统发展相对同步，因此土地利用协调性较高；伊宁市在河谷地区中协调度最低，一方面因为在外向型经济发展战略下，经济迅猛发展，单位建设用地与耕地的产出水平和效益均高于河谷和全疆的平均水平，高新技术的引进和农田水利设施的完善增加了土地的经济效益；另一方面，伊宁市经济的快速发展和城市化水平进一步提高，各类建设用地急剧增加，特别是近年来工业园区、商贸物流园区的大面积建设，经济的快速发展与其现阶段一些资源导向型为主导的土地利用模式之间的矛盾日益凸显，使得生态用地和农用地面临着极大的挑战，这必然会导致土地-经济、土地-社会子系统与土地-环境子系统间的不协调。

图2 伊犁河谷土地利用协调度与经济发展水平关系示意

(2)土地利用协调性呈现东西分异特征。从伊犁河谷土地利用协调度的空间分布图(图3)可以看出，土地利用协调性呈现明显的东西分异特征，而自然条件的差异是形成该特征的主要原因。伊犁河谷地势东高西低，河谷东面和南面多山地，可利用土地面积较少，尤以昭苏县和特克斯县最为突出，其土地利用率(75.53%、74.97%)与农业用地率(79.91%、79.55%)均远远低于河谷西边各县市，因此昭苏县和特克斯县作为自治区生态县，土地-环境子系统的评价值较高，但是土地-经济和土地-社会子系统的发展缓慢，从而影响综合系统的协调性。河谷西边地势平坦，土地资源较为丰富，是伊犁河谷经济发展的核心区域，该区域各县(市)土地利用率均超过85%，平均土地垦殖率为28.42%，远远高于河谷区整体土地垦殖率14.76%，现阶段内其土地开发力度处于生态承载力范围内，因此土地开发程度与价值成正比，除伊宁市以外，各县土地-经济、土地-社会和土地-环境3个子系统协调度等级均为比较协调型。伊宁市由于工业化、城市化的高速发展，导致大量农用地转为建设用地，2000—2010年河谷新增的39.18 km2建设用地几乎都位于伊宁市。城区盲目扩张，占用大片高产稳产的粮田和菜地，同时人口集聚导致人均耕地远低于河谷平均水平，甚至超过联合国警戒值，导致伊宁市人地矛盾较为突出，土地利用各子系统较不协调。

图3 伊犁河谷土地利用协调度空间差异

(3)河谷协调发展度普遍偏低，土地利用系统处于低发展水平。由表3数据可以看出，除伊宁市土地利用系统协调发展度处于中级发展水平外，其余各县域协调发展度等级均处于低、初级发展水平，其基本情况大致分为3类：①县域经济社会发展处于起步阶段，土地开发力度不强，土地开发潜力还有很大空间，因此虽然其土地利用强度与土地开发效益相匹配，各系统处于高度协调或比较协调状态，但是各系统发展水平都不高，处于初级发展水平，如伊宁县、察县、霍城、新源；②县域经济发展处于起步阶段，土地利用还处于原始、粗放的状态，这些县域大多以第一产业作为主要产业，虽然土地资源破坏性远低于其他地区，但其土地产生的经济、社会效益也很低，因此土地利用各子系统的协调发展水平均处于低级发展阶段，如巩留、昭苏、特克斯和尼勒克；③伊宁市作为河谷地区经济发展核心，其经济、社会发展水平远高于河谷平均水平，虽然土地利用各子系统发展并不协调，但是由于土地-经济和土地-社会系统发展快，提升了综合系统的发展水平，因而其协调发展度等级处于中级发展水平。

4 对策建议

(1)伊宁市现阶段土地利用方式以资源导向型为主，建设用地需求量的增长促使土地利用结构的变化，导致其他地类减少，生态用地和农业用地面临着极大挑战[20]，因此优化土地利用结构与方式是当前伊宁市提升土地利用系统协调度的重要工作。在用地结构调整中，应考虑土地利用综合效益，提高土地利用的社会效益和生态效益。工业用地供给以提高效率为主，倡导集约节约利用方式；园地和林地构成城市的绿地系统，其总面积仅占伊宁市总面积的2.11%，因此需要完善绿地体系来维持伊宁市的生态平衡，维护土地利用系统的完整性。

(2)伊宁、察县、霍城和新源在土地利用过程中，要确保在经济发展中土地利用系统的可持续发展，及时科学编制土地利用总体规划、土地开发整理规划、城镇体系规划等，构建科学合理的土地利用体系，处理好经济快速发展、建设占用、土地开发等与耕地保护的关系[20]。在控制建设用地数量增加的基础上，充分考虑建设用地的潜力资源，减缓建设用地的扩展速度。同时加大盘活存量土地力度，避免土地的闲置与荒废。

(3)昭苏、特克斯、巩留、尼勒克等经济发展速度相对缓慢、土地开发难度相对较大的县域，倡导保育型生态土地利用模式，特别是对于昭苏、特克斯这两个自治区级生态县，应当着眼于以保护生态系统为目的，土地利用应以发展农牧业为主，对于大型工业园区、工矿基地的建设应实施土地用途管制，经济发展中应尽量减少人为活动对土地资源的干扰。

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