供需驱动视角下河南省土地利用空间均衡度评价研究

(1.河南农业大学 资源与环境学院,河南 郑州450002;2.河南省高校农业资源利用工程技术研究中心,河南 郑州 450002)

供需驱动视角下河南省土地利用空间均衡度评价研究

黄珺嫦1,2,汪 松1,2,王熠辉1

(1.河南农业大学 资源与环境学院,河南 郑州450002;2.河南省高校农业资源利用工程技术研究中心,河南 郑州 450002)

供给和需求彼此空间错位,是区域空间结构失衡的主要表现,评价土地利用空间均衡度有利于准确识别区域土地利用状态,为制定合理的土地利用政策和制度提供依据。基于供需驱动的视角,依据空间均衡原理,以粮食主产区河南省为研究对象,选用土地利用空间均衡度模型,运用算数平均、几何平均、极值标准化、聚类分析、GIS分析等方法评估了2015年河南省土地利用空间均衡状态。结果表明,河南省18个地市中4个地市处于开发过度状态,9个地市处于相对均衡状态,5个地市处于开发不足状态;河南省土地空间均衡度空间分布从中部向四周各市发散,如“同心圆”式向外呈现出过度开发—相对均衡—开发不足的规律分布。

土地利用;空间均衡度;河南省;开发强度;供给能力

1 引言

随着工业化和快速新型城镇化的发展,我国人地矛盾日益突出,土地利用空间失衡现象愈加凸显。供给能力和需求强度的彼此对应程度是考量空间均衡状态的重要参数[1],而区域土地利用受到自然资源禀赋差异、经济社会发展差异的影响,存在显著的区域差异性。因此,从供需平衡驱动的视角,对区域土地利用空间均衡度进行评价有利于评估区域土地利用状态的合理性,有利于进一步推动国土空间格局优化。

已有文献对土地利用空间均衡的研究不多,按照研究对象的尺度,大可分为三种类型:①从全国的大尺度进行了研究。蒋子龙[2]等运用GIS技术,根据我国人口和GDP的比重增量变化增减情况,采取增量分析法,不均衡指数等方法刻画出了2001—2010年我国人口和经济空间聚集及其均衡性等特征;哈斯巴根[3]以主体功能区为研究对象,通过计算空间均衡度进行脆弱性演变及优化调控研究;陈逸[4]等依据空间均衡原理,根据各省土地和社会经济数据构建建设用地开发均衡度指数,对全国各省的建设用地空间分布合理性进行了评价。②从省级的中尺度进行研究。卞凤鸣[5]等通过构建土地均衡度模型对吉林省的土地利用空间均衡度进行研究;张孝宇[6]等测算了武汉市耕地非农化空间均衡度,并揭示了武汉市的空间扩散路径;荀文会[7]等利用资源场理论,研究了土地利用空间均衡配置问题,对江苏省的区域土地利用的资源势和资源势差进行了评估;刘耀彬[8]等通过计算信息熵和均衡度,研究了武汉市土地利用结构空间变化规律。③从特定区域小尺度进行了研究。吴超[9]等以TOD模式为基础,对徐州市城市职住空间均衡性进行了研究;乔宏[10]对轨道交通导向下的城市空间集约利用进行研究;陈红霞[11]从城市科学的空间均衡角度出发,综合运用管理科学、政策科学、城市规划与管理学等知识提出空间均衡性新城发展的政策优化与制度安排。

上述分析表明,国内从不同尺度对不同类别的土地空间均衡程度进行了相关研究,但从区域供给—需求平衡的驱动机制视角着手的较少。空间均衡意味着人口、经济、资源与环境协调的一种空间上的“帕累托效率”最优状态,即经济物品和经济活动的最优空间配置[4],因此土地利用空间均衡程度主要通过土地供给能力和土地需求强度的对应关系来反映。当供给能力与需求强度相当时,土地利用处于相对均衡状态;当供给能力小于需求能力时,土地利用处于开发过度状态;当供给能力大于需求能力时,土地利用处于开发不足状态。

河南省作为人口大省和农业大省,既是全国重要的粮食主产区,又是经济欠发达地区。河南省不但要保障耕地数量不减少,为全国提供足够量的粮食,而且还要留有适当的后备土地资源,为自身经济的发展提供支持,河南省的土地供需矛盾是全国的缩影,极具典型性和代表性。本文以河南省为例,基于供需驱动的视角,根据土地供给能力指数和土地需求强度指数的关系来判断区域土地利用空间均衡程度,可为区域土地可持续利用管理、宏观国土空间格局优化提供参考。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

供需驱动视角下的空间均衡应以经济、社会、资源、环境综合效率最大化为目标,区域土地利用空间均衡程度可以用土地供给能力和土地需求强度之间的关系来判定。本文采用“土地供给能力指数”和“土地需求强度指数”来评价区域土地利用的空间均衡度。

指标体系的构建:依据科学性、层次性和可操作性等原则,构建供需驱动视角下土地利用空间均衡度评价指标体系,从资源保障(RS)、经济支撑(ES)、社会支撑(SS)、交通运输支撑(TS)、生态安全约束(ESC)五个方面来反映区域土地的供给能力指数(SA);从人口强度(PI)、经济密度(ED)、土地开发广度(LD)、环境承载(EC)四个方面来反映区域土地需求强度指数(DI),见表1。通过收集和计算相关指标,对河南省18个地市土地供给能力指数和土地需求强度指数进行对比,从而判别各个区域的土地利用空间均衡程度。

表1 供需驱动视角下土地利用空间均衡度评价指标体系

资源保障(RS)反映土地利用所需要的水土等基本资源的数量保障程度。新增建设用地占比为负相关,人均水资源量为正相关,对指标分别用正、负极值标准化公式计算后,再通过算数平均法求得资源保障指数。经济支撑(ES)代表区域经济集聚程度,反映的是区域内人口和经济集聚差异对区域发展所需供给能力的影响[12]。经济集聚指数主要通过人均GDP、地均GDP、地均财政收入来计算。首先利用极值标准化方法求出河南省各地市的人均GDP指数、地均GDP指数、地均财政收入指数和第二、三产业比重指数,再通过算数平均法求得各地市经济支撑指数。社会支撑(SS)反映社会发展程度,通过适龄劳动人口比重和R&D经费占财政支出比例,运用算术平均法计算求得。交通运输支撑(TS)代表区域综合运输的总体成本和区位决策的重要因素,如果不考虑管理成本等因素,可认为是区域综合交通可达性和客货运规模的函数[13]。交通可达性是利用特定交通系统,从某一区位到达指定活动区位的便捷程度[14]。用各个市的等级公路和非等级公路里程以及不同等级的公路以不同的权重求取比重值,最后再用极值标准化求得交通运输指数[5]。生态安全约束(ESC)反映的是生态安全程度[15]。本文主要选择湿地、风景名胜区、森林公园、地质公园、资源保护区等重要生态功能区,以分布面积占比表示,先加权计算地均生态服务价值,再根据各地市自然保护区、生态脆弱区等重要生态功能区面积比重计算生态安全约束指数。人口强度(PI),人口是反映土地需求强度的最直接因素,用地均人口密度表示。经济密度(ED),单位土地投入—产出水平高,意味着需求强度大,用地均第二、三产业比重表示。土地开发广度(LD),反映区域建设用地开发规模,用建设用地占比表示。环境承载(EC),SO2排放和COD排放是人类活动对空气和水质环境影响的最直接表征[16],用地均SO2和地均COD算术平均求得。

数据的标准化:为了使不同的指标值具有可比性,需要对数据进行标准化处理,将计量值统一在标准化0—1的范围中,从而增强指标数据的可比性。本文对各个解释因子采取极值标准化处理,公式为:

(1)

(2)

由于处理的解释因子中存在正向指标和负向指标,为了提高结果的可比性,正向相关的指标采用式(1),负向相关的指标采用式(2)。在标准化处理的算式中,Ai为标准化后的解释因子指标值;Aij为某项解释因子指标中的一个数值;maxAij为某项解释因子的最大值;minAij为某项解释因子的最小值。

分析指数的计算:在对解释进行标准化处理后,用算数平均法和几何平均法求出土地供给能力指数和土地需求强度指数[4,5],公式为:

(3)

(4)

(5)

式中,SA为土地供给能力指数;RS、ES、SS、TS、ESC为求取土地供给能力指数的解释因子;DI为土地需求强度指数;PI、ED、LD、EC为求取土地需求强度指数的解释因子;DS为土地利用空间均衡度,用土地供给能力指数与土地需求强度指数商值表示,并用聚类分析法判断区域空间均衡状态。

2.2 数据来源

本文以河南省18个地市为研究对象,数据均为2015年河南省的相关数据,其中经济数据和人口数据来自2016年《河南统计年鉴》，土地数据来自2015年《河南省土地变更调查报告》，其他部分数据来自《河南省主体功能区规划》和《河南省禁止开发区域名录》，交通运输采用河南省各市不同等级公路的长度及其通达度,在不同权重下折算得出。

3 实证分析

3.1 解释因子的计算和模拟

根据相关数据,计算出河南省18个地市的土地供给能力指数和土地需求强度指数的解释因子,其中正相关指标按式(1)计算,负相关指标按式(2)计算,结果见表2、表3。

表2 2015年河南省18地市土地供给能力解释因子

表3 2015年河南省18地市土地需求强度解释因子

图1 2015年河南省土地供给能力指数和土地需求强度指数解释因子空间分布

从图1并结合18个地市的解释因子数据可见,在资源保障方面三门峡最高,南阳、信阳和济源的资源保障指数均在0.8以上,而郑州最低;在经济支撑方面,郑州最高,南阳、信阳、驻马店相对较低,均低于0.1;在社会支撑方面,三门峡、南阳、洛阳均较高,漯河、鹤壁较低;在交通运输支撑方面,焦作、鹤壁、漯河、郑州相对较高,而三门峡、洛阳、信阳、驻马店较低,均在0.3以下;在生态安全约束方面,济源最高为0.4,郑州为0.32,许昌和周口的指数最低均为0.03。在人口强度方面,郑州最高,三门峡、南阳、信阳较低;在经济密度方面,郑州最高,信阳最低,而三门峡、南阳、商丘、周口和驻马店均在0.1以下;在土地开发广度方面,郑州最高,三门峡最低;在环境承载方面,鹤壁最高,三门峡最低。

3.2 分析指数的计算和模拟

利用式(3)、式(4)可计算出河南省18地市土地供给能力指数和土地需求强度指数,结果见表4。从表4可见，河南省各地市土地利用供给能力指数差别不大,济源市最高(0.56)、鹤壁市最低(0.20),供给能力低于0.40的城市占河南省城市总数的72%。河南省土地开发强度指数最高的是郑州市(0.86),三门峡市和信阳市土地开发强度指数较低,分别为0.004和0.062,开发强度指数大于0.50的城市占全省总数的33.3%,其他城市均小于0.5。河南省各地市的土地供给能力和土地开发强度具体情况见图2。

表4 2015年河南省18地市土地供给能力指数和土地需求强度指数

图2 2015年河南省18地市土地供给能力指数和土地开发强度指数空间分布

3.3 土地利用空间均衡度评价结果

本文采用聚类分析法结合河南省的实际情况,给出综合供给能力指数、开发强度指数和均衡度指数的样本标准差。当0.6≤DS≤1.4时,表示该区域的土地利用处于相对均衡状态;当DS<0.6时,表示该区域的土地利用处于开发不足状态;当DS>1.4,表示该区域土地利用处于开发过度状态。

根据该衡量标准可知,开封市、平顶山市、安阳市、新乡市、焦作市、濮阳市、商丘市、周口市、驻马店市9地市的土地利用开发处于相对均衡状态,其他9市处于非均衡状态。其中,郑州市、鹤壁市、许昌市、漯河市为区域土地空间利用开发过度;洛阳市、三门峡市、信阳市、南阳市、济源市为区域土地空间利用开发不足状态。根据有关衡量标准，河南省18地市土地利用空间均衡情况和均衡指数见图3和表5。

图3 2015年河南省18地市土地利用空间均衡度分布

开发过度的城市有4个,分别为郑州市、许昌市、漯河市、鹤壁市,前3个城市均为河南省经济较发达地区,是经济开发区或曾经是内陆经济特区,所以开发强度相对较大;鹤壁市凭借丰富的矿产资源进行了长期开发,也出现了开发过度的情况。相对均衡的城市有9个,分别为河南省中东部的开封市、商丘市、周口市、驻马店市、平顶山市和河南省北部的安阳市、濮阳市、新乡市和焦作市,这些城市的生态环境相对稳定,土地开发强度和供给能力相对较高,土地利用表现出相对均衡的状态。开发不足的城市有5个,分别是河南省西部的三门峡市、洛阳市、南阳市、济源市,以及南部的信阳市,这些城市的自然保护区以及生态保护区所占比重较大,人口密度较小,所以人地矛盾减缓,土地利用表现为开发不足的状态。

表5 2015年河南省18地市土地利用空间均衡度(DS)

4 结论与讨论

本文对河南18个地市的2015年土地利用均衡度进行了评价。结果显示，河南省土地供给能力平均为0.36。其中，土地供给能力大于平均水平的有8个城市,土地供给能力最强的城市是济源市(0.56),其次是焦作市(0.46),主要位于河南的西北部;土地供给能力等于平均水平的3个城市为许昌市、濮阳市、商丘市，主要位于河南的中部和东北部;土地供给能力低于平均值的7个城市主要位于河南的中部和西北部。大致分为三级，即西部—中部—东部，按照低—高—中三级土地供给能力分布。

土地开发强度指数全省平均为0.361,其中有9个城市的土地开发强度高于平均水平。土地开发强度指数大于平均数的城市全部位于河南省的中部和北部,其中西部和南部的土地开发强度明显偏低,大致以省会郑州市为中心向四周逐渐降低。结果表明,河南省大部分地市的土地利用空间均衡度都处于相对均衡状态,开发过度—开发均衡—开发不足的地市按照1∶2∶1的比例分布。河南省西部多为土地开发不足的状态,东部多为土地开发均衡状态,中部多为开发过度状态。河南省各地市土地利用空间均衡度空间分布呈现出以“同心圆”式从中心向外呈过度开发—均衡—开发不足的模式。

5 对策与建议

为了促进河南省土地利用空间均衡度的提高,应适当地将经济要素由河南省中部向西部和东部偏移,综合考虑各地区的土地供给能力和开发强度,制定可操作性的规划政策,有计划、有步骤地引导河南省西部和东部的产业布局。

河南省政府对土地开发过度的区域应适当降低财政支持和投入力度,并利用降低利率和相关优惠政策等措施引导企业向“同心圆”的外围扩散;对土地开发不足的区域可加强引导和投入,同时在经济发展过程中需同步考虑环境承载力和生态约束力，保护生态环境。

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EvaluationofLandUseSpaceEquilibriumDegreefromPerspectiveofSupplyandDemandDriveninHenanProvince

HUANG Jun-chang1,2,WANG Song1,2,WANG Yi-hui1

(1.Institute of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China;2.Engineering Research Center of Agricultural Resources and Environment Colleges and Universities of Henan Province,Zhengzhou 450002,China)

The main performance of regional space structure imbalance was the dislocation of supply and demand,evaluation of land use spatial equilibrium degree was helpful for accurating identification of regional land use status,and to provide evidence for reasonable land use policy and system.Based on the perspective of supply and demand driven,according to principle of spatial equilibrium,as the major grain producing areas,taking Henan Province as the research object,this paper selected the land use spatial equilibrium model,using the methods,like arithmetic mean,geometric mean,extremum standardization,clustering analysis and GIS analysis to evaluate the land use spatial equilibrium in Henan Province in 2015.The results showed that in the 18 cities of Henan Province,4 cities were overdeveloped,9 cities were in a relative equilibrium state,and 5 cities were underdevelopment.The balance of land space in Henan spread from the center to the surrounding cities,such as the distribution of overdevelopment,relative equalization,and the lack of development.

land use;spatial equilibrium;Henan Province;development intensity;supply ability

2017-11-07；

2017-12-23

国土资源部资源环境评价重点实验室开放课题项目(编号:CCA2015.13);河南省高等学校哲学社会科学研究“三重”重大项目(专项)(编号:2014-SZZD-27);河南省高等学校重点科研项目(编号:17A630025)。

及通讯作者简介：黄珺嫦( 1984-),女,江西省铜鼓人,博士,讲师,研究方向为土地利用变化。

10.3969/j.issn.1005-8141.2018.01.007

F301

A

1005-8141(2018)01-0035-06