基于土地整治潜力的长春市建设用地保障程度研究

(吉林大学 地球科学学院,吉林 长春130061)

基于土地整治潜力的长春市建设用地保障程度研究

李 红,刘蜀涵,王冬艳
(吉林大学 地球科学学院,吉林 长春130061)

在人地关系日益紧张的背景下,城市发展所需的建设用地保障将面临困境,土地资源的约束已经扩展到城市建设用地对经济发展的约束。基于长春市土地资源整治潜力中可新增耕地数量,反推城市可新增建设用地,将其与BP神经网络预测的城市建设用地的合理需求进行对比,分析未来5—10年长春市建设用地的保障程度。研究结果表明,基于土地整治可新增建设用地角度,2020年长春市主城区城市建设用地缺口为68km2,2025年长春市城市建设用地缺口达110km2,如果未来5—10年城市建设用地都通过新增建设用地来满足,长春市将出现土地供给不能满足城市建设用地发展需求的局面,建设用地保障能力严重不足,城市存量建设用地挖潜势在必行。

土地资源;建设用地保障;土地整治潜力;耕地保护;长春市

1 引言

在快速城市化和人地关系高度紧张的背景下,城市化进程中的城市建设用地需求量越来越大,土地供应对城镇化发育的有效保障表现出越来越强的制约性,土地资源的约束已扩展到建设用地尤其是城市建设用地对经济发展的约束[1]。一方面,保护基本农田是中国粮食安全的底线,在18亿亩耕地红线下限阈值不能减少的情况下,以占用耕地获取城市建设用地的难度越来越大,城市发展继续占用耕地的刚性增长会受到制约[2-4];另一方面,为了维护城市基本生态系统服务、保留城市生态安全底线格局的基本生态用地,是维持区域与城市生态安全、实现精明保护与精明增长、建设宜居城市的基本保障和重要途径,诸多未利用土地因其具有良好的生态服务功能将成为限制城市向外扩张的另一主要因素[5-8]。如何协调好中国快速城市化中耕地不减少、生态用地和建设用地有保障,是目前急需解决的城市发展战略问题。

近年来,城市建设用地扩张[9-12]、城市化发展进程中占用耕地数量和耕地保护一直是学术界研究的热点问题[13,14]。建设用地保障程度是指城市化进程中对确保城市健康发展所必需的各类建设用地需求的保障能力[15]。关于未来新型城镇化进程是否会受到建设用地供给短缺限制的相关研究处于定性研究的初级阶段,关于具体测算方法和针对明确地域的研究较少,建设用地保障程度的量化研究机制尚未成立。土地是城镇化发育最基本的资源要素和活动场所,产业结构调整、人类集聚、基础设施建设都必须通过土地的重新配置来实现。

长春市是吉林省经济发展核心地区,承担着带动全省实现经济跨越式发展的任务;同时作为全国重要的粮食主产区,耕地保护任务十分艰巨。本文将在严格耕地保护制度的前提下,将耕地占补动态平衡要求和城乡建设用地增减挂钩政策作为重要约束手段,以协调区域耕地保护与城市发展、粮食安全与经济繁荣之间关系为目的,预测耕地保护约束机制下未来5—10年长春市建设用地的保障程度,为区域土地资源的合理配置和土地资源系统的良性发展提供借鉴。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区域

长春市位于中国东北地区中部,地处中国京哈与图乌两条交通线交汇处,是吉林省的政治、经济、文化中心。长春市现辖三县(市)七区,包括榆树市、农安县、德惠市、朝阳区、南关区、宽城区、二道区、绿园区、双阳区、九台区。截至2013年末,长春市全境面积为20604km2,其中市辖区面积为4789km2,建成区总面积为425km2。全市总人口752.7万人,市辖区年末总人口363.8万人,本文研究范围为长春市辖区(图1)。

图1 研究区位置示意

图2 基于土地整治潜力的建设用地保障分析流程

2.2 研究方法

土地资源系统的供给能力主要受到研究区土地利用现状、耕地保护红线、区域生态安全格局的限制,并受到城乡建设用地增减挂钩等制度和政策的影响与调节。由于影响建设用地保障程度的因素较多,建设用地保障程度的研究应从数量保障、质量保障、生态系统安全保障等方面展开,并针对不同地域的土地资源系统与生态系统特征开展地域性研究(图2)。我国坚决贯彻“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策,城市建设占用耕地实施“占补动态平衡”政策,做到基本农田面积不减少、用途不改变、质量有提高。因此,计算未来可供给城市建设用地量时,可基于现有耕地资源数量保持不变,从可新增耕地潜力数量反推可新增城市建设用地数量。新增耕地潜力主要通过土地整治过程中宜耕后备资源土地整理潜力、土地复垦潜力、农用地整理新增耕地数量潜力等数据中得出。具体研究过程可分为以下步骤:①根据耕地“占补动态平衡”原则[16],利用宜耕后备资源土地整理潜力NZ、土地复垦潜力NF、农用地整理新增耕地数量潜力NF汇总获得区域未来可增加耕地潜力面积,用新增耕地潜力数量反推可新增的建设用地数量。②依据城乡建设用地增减挂钩政策[17],用农村居民点整理过程中农村居民点减少面积,反推可新增的城市建设用地面积。③将新增耕地潜力反推得到的新增城市建设用地数量GZ与农村居民点面积减少可增加的城市建设用地数量NJJ汇总,得到未来可新增城市建设用地数量QZ。④预测城市建设用地需求量QX。⑤将可新增城市建设用地数量QZ与预测的建设用地需求QX进行对比,得到长春市建设用地保障程度φt。

2.3 数据来源

建设用地需求预测中涉及的长春市城市建设用地与经济发展数据来自2001—2014年《中国城市统计年鉴》、《长春市统计年鉴》;建设用地供给能力预测中涉及的长春市宜耕后备资源土地整理潜力、土地复垦潜力 、农用地整理新增耕地数量潜力、农村居民点整理新增耕地数量潜力等数据来源于2011—2015年的《吉林省土地整治规划》及相关专题报告;文中其他数据分别来自2001—2011年的《长春市土地利用总体规划》、《长春市发展总体规划(2010—2020年)》等。

长春市周围多为高产农田,土壤以黑土和黑钙土为主,适宜性广、土地自然生产力高,以生产水稻和玉米为主,是中国重要的商品粮生产基地。根据《长春市土地利用总体规划(2006—2020年)》,到2020年长春市13360km2耕地保护红线决不允许突破[18]。基本农田保护区面积为11718km2,基本农田保护率为87.7%。本文主要研究通过土地整治,长春市宜耕后备资源土地整理潜力、土地复垦潜力、农用地整理可新增耕地角度,对长春市建设用地的数量保障程度进行研究。

3 长春市建设用地保障程度分析

3.1 基于土地整治潜力的建设用地供给能力估算

土地整治可新增耕地潜力(GZ):①农用地整理新增耕地潜力(NZ)。农用地整理是在以农用地(主要是耕地)为主的区域,采取土地平整、建设灌溉排水、道路、农田防护、生态环境保护等农业基础设施工程,增加有效耕地的数量，提高耕地的质量,改善农田的生态环境,以促进农田适度规模经营和现代农业发展的土地利用活动[19]。根据《土地开发整理规划编制规程》(TD/T1035—2013年)中计算农用地整理潜力的相关规定,主要以乡(镇)为调查评价单元,计算各乡(镇)的可净增耕地面积,由乡(镇)汇总得到各区的净增耕地面积[19]。本文根据2010年长春市土地变更调查数据,首先通过对近几年来研究区域内土地整理项目完成后的田坎、沟渠和农村道路面积的统计分析,采用典型样地法确定长春市耕地标准系数(μ=0.959);其次根据耕地标准系数(μ)和各评价单元的实际耕地系数(Ai)计算各评价单元净增耕地系数ai,净增耕地系数(ai)数量上表现为耕地标准系数和实际耕地系数的差(ai=μ-Ai);第三根据各评价单元的实际耕地面积和净增耕地系数ai的乘积,计算各评价单元(乡、镇)净增耕地面积[20]。通过上述计算,得出长春市全部待整理耕地区域的净增耕地潜力面积为23.32km2(表1)。②土地复垦新增耕地潜力(NF)。土地复垦潜力是指在一定经济、技术和生态环境条件下,采取工程措施和生物措施,将损毁的土地复垦后增加的可利用土地面积,用于农、林、牧各业或其他方面的潜在能力。其中，待复垦土地数量是确定土地复垦潜力的基础,待复垦土地是指生产建设过程中因挖损、塌陷、压占和各种污染,以及自然灾害等造成破坏、废弃的土地[21,22]。根据2010年长春市土地变更调查数据,采用典型样本分析法测算截止到2010年底长春市采矿损毁土地面积作为待复垦土地面积,采用基于极限条件法的指数和法对待复垦土地进行适宜性评价,再根据第二次土地利用调查数据计算得出的实际耕地系数(Ai)作为耕地标准系数,以待复垦土地面积和实际耕地系数(Ai)的乘积计算长春市各区待复垦土地可新增耕地面积,汇总得出长春市土地复垦新增耕地潜力面积为8.77km2(表1)。③宜耕后备资源开发新增耕地潜力(NK)。宜耕后备土地开发新增耕地潜力是指在一定的经济、技术和生态环境条件下,未利用地(其他草地、内陆滩涂、盐碱地、沙地和裸地)适宜开发利用为耕地的面积。根据《土地开发整理规划编制规程》(TD/T1035-2013年)和2010年长春市土地变更调查数据,以乡(镇)为调查评价单元,选择土壤pH值、土壤质地、土层厚度、有机质含量、地形坡度和水源条件等六个土地内生变量,对各乡(镇)的未利用土地进行自然适宜性评价,计算出宜耕待开发土地面积;其次根据各乡(镇)土地开发系数对宜耕面积进行修正[21];最后用评价单元宜耕待开发面积与土地开发系数的乘积计算各乡(镇)宜耕后备土地开发净增耕地面积,逐级汇总,得出长春市宜耕后备土地开发净增耕地面积潜力为27.44km2(表1)。2015年长春市可新增耕地总面积为:GZ=NZ+NF+NK=23.32+8.77+27.44=59.53km2。

表1 长春市新增耕地潜力来源(km2,%)

注:根据有关文献[21]整理得出。

农村居民点整理潜力(NJJ):通过农村居民点整理,提高土地集约利用程度。农村居民点整理潜力是指在一定时期内、一定社会经济条件和生产力水平下,针对某个农村居民点的农村建房无序、布局不合理、用地浪费的状态,通过发挥农民主体作用,从行政、经济、法律和技术等方面采取一系列措施,对农村居民点的布局和空间结构实施整改,进行规划整合,调整土地利用的内部空间结构,改善农民生产生活和生态环境,使农村居民点土地在提高利用率和产出率的基础上挖掘用地潜力,增加土地有效利用面积,提高土地集约利用程度,优化用地结构,合理功能分区,改善农村生态环境,完善基础配套设施[23]。人均建设用地标准法是我国测算农村居民点整理潜力时最常用的方法。根据2010年长春市土地变更调查数据,2010年长春市农村居民点用地面积为1449.05km2。首先根据人均建设用地标准法测算长春市农村建设用地整理的理论潜力,再从自然、社会、经济等因素因子层选取相应指标,运用层次分析法和因素成对比较法得出各层次指标的权重,建立现实潜力的综合评价指标体系,并将评价结果作为综合修正系数,对理论潜力进行修正,得出长春市农村居民点整理现实潜力为36.53km2。在农村居民点整理潜力中,大部分将用于新增耕地,部分用于城乡建设用地增减挂钩政策。根据本文的研究目的,用两者之和反推城市建设用地增加量,因此不做更详细的划分。本文计算未来长春市可新增的建设用地数量为:QZ=GZ+NJJ=59.53+36.53=96.06km2。

3.2 建设用地需求预测

BP网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络,是目前应用最广泛的神经网络模型之一,也是预测建设用地需求的基本方法之一[24,25]。基本思想是学习过程由工作信号的正向传播与误差信号的反向传播组成,信号正向传播与误差反向传播的各层权值调整过程是周而复始地进行,权值不断调整的过程就是网络的学习训练过程,此过程一直进行到网络输出的误差达到预定的误差范围内为止[25,26]。

选取年末总人口、非农业人口、第二产业从业人员比重、人均地区生产总值、房地产开发投资总额、工业企业数、工业总产值、第一产业占GRP的比重、在岗职工平均工资等9项影响因子作为输入样本,以建设用地面积为输出样本,时间序列为2001—2013年;选取2001—2005年、2007—2012年数据为训练样本,2006年、2013年数据为检测样本,应用Matlab软件中提供的Newrb函数构建径向基函数网络进行训练,利用训练好的网络进行预测,得到2020年长春市建设用地总需求增量(QX2020)为164.32km2,长春市建设用地总面积将达到616.32km2;2025年长春市建设用地总需求增量(QX2025)为206.58km2,建设用地总面积将达到658.58km2。

3.3 城市建设用地保障程度分析

根据分析，计算2020年和2025年长春市城市建设用地的保障程度。结果可见,在耕地保护理念下,如果长春市城市建设用地需求要通过新增建设用地来满足,到2020年城市建设用地缺口将达到68.26km2,2025年城市建设用地缺口达到110.52km2,出现城市建设用地供给不能满足城市发展合理需求的局面。即:φ2020=QZ-QX2020=96.06-164.32=-68.26km2;φ2025=QZ-QX2025=96.06-206.58=-110.52km2。

4 结论与展望

4.1 结论

本文在土地整治潜力分析基础上,预测了2020年和2025年长春市建设用地的保障程度,得出以下结论:①长春市是东北地区重要的核心城市之一,也是全国重要的商品粮主产区,处于吉林省经济发展中心与黑土保护区的重叠地带,协调经济发展、耕地保护与生态建设的任务相当艰巨。根据研究,如果未来5—10年城市建设用地需求如果都通过新增建设用地来满足,2020年长春市城市建设用地缺口将达到68km2,城市发展面临建设用地供给不能满足城市发展合理需求的局面;2025年建设用地供需紧张状态进一步加剧,缺口将达到110km2,建设用地保障能力严重不足。②建设用地保障程度的高低取决于土地资源系统的供给能力和城市土地资源系统与城市化系统发展的协调程度。土地资源系统的供给能力主要受到研究区土地利用现状、耕地保护红线、区域生态安全格局的限制,并受到农村居民点整理复垦、城乡建设用地增减挂钩的调节,在国家确定18亿亩耕地红线下限阈值不能减少的情况下,未来城市发展占用耕地的难度越来越大。③我国处于快速城市化发展阶段,城市人口将持续增加,工业、服务业快速增长和大规模基础设施建设必然会产生大规模的城市用地需求。在建设用地保障能力严重不足和人地矛盾日益突出背景下,加强土地资源系统与城市化系统协调发展程度,减少增量空间，挖掘城市建设用地存量空间，对城市建设用地总量规模和开发强度实施双向控制,统筹城乡建设用地配置是促进中国新型城镇化建设的必由之路。

4.2 展望

深入调查城市建设用地的存量、提高建设用地节约集约利用水平将会提高建设用地保障程度。但如果考虑到生态安全格局和基本农田保护区的制约,长春市建设用地保障程度还将进一步降低,并且生态环境系统的加入势必会增加建设用地保障程度研究的复杂性。在遵循可持续发展理论和保障区域生态安全格局前提下,研究建设用地存量与增量之间的协调关系,研究土地资源对城市社会经济系统发展的保障程度与作用方式将是下一步研究的重点。

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StudyonSecurityLevelofConstructionLandofChangchunCityBasedonItsPotentialofLandReclamation

LI Hong,LIU Shu-han,WANG Dong-yan
(College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China)

On the premise of the insurmountable baseline of ecological land and cultivated land red line,construction land safeguard was in the midst of difficulties.The literature analysis method was applied to the construction land security related research,and the empirical study method was used to work backward from the increasing amount of arable land through the land consolidation to the available amount of new construction land.Then the guarantee degree of Changchun′s construction land in next 5 to 10 year was found through contrastive analysis of the available amount of construction land and the reasonable demand of urban construction land predicted by BP neural network.Considering the new construction land obtained through land consolidation,there was insufficiency in the available amount of Changchun′s urban construction land of 68 km2by 2020 and 110 km2by 2025,respectively.Under the strict protection principle of arable land,if Changchun′s urban construction land demand was merely met by new construction land,Changchun would suffer the starvation of urban construction land supply,that was a serious shortage of support capability for construction land in the next 5 to 10 years.Thus the urban stock construction land for consolidation purposes was imperative.

land recourse;construction land security;land reclamation potential;farmland rotection;Changchun City

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.02.007

F293.2

A

1005-8141(2017)02-0160-05

2016-12-16；

2017-01-17

国家自然科学青年基金项目“沈阳经济区紧凑空间形成机制与格局研究”(编号:41201158)。

李红(1979-),女,吉林省镇赉人,博士,副教授,主要研究方向为土地资源利用与城市发展。

王冬艳(1967-)，女,吉林省农安人,博士,教授,主要研究方向为土地资源利用与评价。