土地和地质要素融合的上海资源环境承载力评价研究

王莉莉，高 魏，黎 兵

（1. 上海市地质调查研究，上海 200072；2. 上海市国土资源调查研究院，上海 200072）

党的十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中提出，“建立资源环境承载能力监测预警机制，对水土资源、环境容量和海洋资源超载区域实行限制性措施”。近几年，国家层面多次发文，体现出对于资源环境承载能力评价与监测预警工作的重视。学术层面有关承载力的研究理论、技术方法已有了很多探索，虽就承载力仍然难说已形成共识，但作为规划编制的基础，资源环境承载力评价对摸清资源环境本底情况、现状利用情况、未来优化方向具有重要的支撑作用。本研究从土地开发强度出发，试图在梳理承载力内涵、与规划编制关系的基础上，开展基于适宜性评价的土地资源承载力评价研究，并以上海为例进行实证研究，以期为同类城市承载力研究提供借鉴。

1 土地资源承载力内涵及两个关系的梳理

1.1 土地资源承载力内涵

承载力的研究由来已久，不同机构和学者根据研究领域开展了丰富的研究，承载力的概念发展大致经历了从自然生态系统的种群承载力、人类生态系统的资源承载力、环境承载力到生态承载力的过程[1]。我国有关土地承载力的研究起步于20世纪80年代，进入21世纪后研究的深度和广度逐步拓展，相关研究呈现出从宏观到微观、从静止分析到动态预测、从单一指标到综合体系的发展趋势[2]。总的来说，目前大部分的土地承载力研究围绕耕地—粮食—人口展开，以耕地为介质，以粮食为核心，测算人口容量是终极目标，采用的方法有农业生态区域法、单因子作物潜力估算法、投入产出法、多目标决策分析法等[3-6]。这种研究对于特定历史时期，挖掘耕地潜力，实现粮食自给具有重要意义，但是难以表达基于人类生产生活的土地资源本身开发利用所处的状态。

本研究借鉴相关研究思路[7-13]，以承载本底的土地出发，从资源对人口的承载力研究向资源本身开发利用状态研究转变，承载的对象由人口转变为土地开发规模和强度，以国土空间布局优化为目标，用土地资源承载建设开发行为的状态和能力来表征区域土地资源条件对于人口集聚、工业化和城镇化发展的支撑能力。基于此，土地承载力可以认为是一定空间范围内，一定的社会、经济、资源、环境条件下，区域土地资源所能支撑的最大国土开发规模和强度。

1.2 土地资源承载力评价与建设开发适宜性评价

土地资源承载力评价反映的是土地资源开发利用现状相对于极限承载状态所处的阶段。而建设开发适宜性评价，一般通过资源环境现状的识别开展单要素分析评价，利用“木桶原理”集成单要素评价结果，反映的是土地资源自身对于建设开发的适应性。建设开发适宜性评价是找寻土地资源开发利用理想状态和极限状态的重要手段，是土地资源承载力评价的重要基础。

1.3 土地资源承载力评价与规划编制

土地资源承载力评价是摸清区域资源环境本底情况、现状土地资源开发利用状态和存在问题的重要手段，是规划编制的重要基础。规划编制应当以土地资源承载力评价为基础，科学确定国土开发利用的规模、结构、布局和时序，划定城镇、农业、生态等功能空间的开发管制界限，引导人口和产业向资源环境承载能力较强的区域集聚，引导优质农田、重要生态空间保护性开发，形成资源节约环境友好的空间格局。

2 国土资源环境承载力评价技术方法

2.1 总体思路

本研究从资源环境本底出发，筛选对国土资源开发利用构成影响的因子，分析各因子的限制性，运用“木桶原理”综合单因子评价，形成建设开发适宜性评价结果，通过分析国土资源开发利用现状与适宜性评价结果之间的关系和差异来评价区域国土资源承载状态，最后针对承载状态进行成因分析并提出改善措施（图1）。

图1 技术路线图Fig.1 Technology road map

2.2 评价步骤

（1）资源环境单要素分析

从自然地理、地质环境、水资源、环境质量等方面出发，筛选对土地资源开发建设构成限制的资源环境本底要素，并分析这些要素对于建设开发的限制机理及限制程度。

（2）建设开发适宜性评价

根据单要素的限制性程度，通过专家打分等方法进行单因子的适宜性评价，采用“木桶原理”综合各因子评价，以适宜性分值最低的要素分值作为评价单元的建设开发适宜性分值。运用聚类分析等方法形成区域建设开发适宜性评价结果，分为适宜、基本适宜、较差适宜和差适宜建设区。

其中：f为评价单元的适宜性分值，f1, f2, …, fn为单因子的适宜性分值。

（3）现状建设开发程度及匹配度分析

从规模总量和空间布局两个方面，分析区域国土资源开发利用程度。现状开发程度是衡量区域现状开发规模与极限开发规模之间关系的指标，计算公式为：

其中：P为现状建设开发程度，S为现状建设用地面积，E为极限开发规模（适宜建设区和基本适宜建设区之和）。

现状建设用地布局匹配度是反映土地资源开发利用现状与资源环境本底在空间上匹配程度的指标，计算公式为：

其中：CLRI为现状建设用地布局匹配度，S1为现状建设用地位于适宜建设区面积，S2为现状建设用地位于基本适宜建设区面积，S为现状建设用地面积。

（4）土地资源压力状态评价

对比分析现状建设开发程度和建设开发程度阈值，通过两者的偏离程度计算土地资源开发建设压力指数，根据指数将压力状态划分为压力较大、压力中等和压力较小。

其中：D为建设开发压力状态指数，P为现状开发程度，T为开发程度阈值。开发程度阈值T是指在土地资源可载的前提下，合理的开发建设规模占最大开发规模比重。建设开发压力状态指数D大于0为压力较大，等于0为压力中等，小于0为压力较小。

3 上海国土资源环境承载力评价研究

3.1 研究区域概况及资源环境本底分析

当前，上海国土资源环境有四方面特点：一是行政范围小，土地利用条件总体差异不大。上海市全域范围8 368 km2，陆域范围6 833 km2，约为北京的1/2，不到全国领土面积的1%，内部地形起伏小，资源环境差异性微弱。二是现状国土空间开发强度高，生态空间不足，2016年底全市建设用地总规模约占陆域总面积44%，远超国际上一般公认的20%-30%标准。建设用地扩张导致生态空间被蚕食、破碎，生态品质有待提升。三是上海是沿江沿海城市，近岸地区应考虑土地资源开发利用的安全问题。四是地面沉降是主要的地质灾害。上海坐落于软土盖层发育的临江滨海平原，近年来通过综合防治，地面沉降得到了有效控制，但在城市建设发展过程中，不均匀沉降现象仍然突出，在土地资源开发利用中应予以足够重视[14]。

3.2 建设开发适宜性评价

结合上海资源环境本底特点，筛选影响土地资源开发利用的资源环境要素，考虑上海地质环境特点以及滨海的地理环境，构建土地和地质要素融合的评价指标体系。强限制因子是指具有一票否决的要素，包括生态保护红线、永久基本农田和行洪通道，其中生态保护红线和永久基本农田为落实已经划定的成果。较强限制性因子是指对建设开发具有一定影响的要素，包括地面沉降、地面塌陷、一般农用地、一般生态空间、区域地壳稳定性、近岸岸坡坡度和滩涂近岸最大冲刷速率。考虑相同因素不同级别对开发建设的影响也不相同，综合实际管控要求和专家打分等方式，确定各因子的适宜性分值，为0、0.4、0.6、0.8、1，分值越高，适宜性程度越高（表1、图2）。

表1 建设开发适宜性评价指标体系Table 1 Evaluation index system of construction and development suitability

图2 上海市建设开发适宜性单因子评价图Fig.2 Single factor evaluation of construction and development suitability in Shanghai

在单要素分析的基础上，运用“木桶原理”，以最小适宜性分值作为地块的建设开发适宜性分值，0为较差适宜，0.4为一般适宜，0.6为基本适宜，0.8和1为适宜。评价结果显示，上海市适宜建设开发面积为519.29 km2，基本适宜建设开发面积为4 357.18 km2，二者合计占全市陆域比重为71.26%。一般适宜建设开发面积为103.3 km2，占全市陆域面积比重为1.51%。较差适宜建设开发的面积为1 863.74 km2，占全市陆域面积的27.23%（图3）。总的来说，上海市国土空间建设开发适宜性程度较高，从耕地和生态保护、城市安全角度出发划定的永久基本农田、生态保护红线，以及行洪通道对开发建设具有强限制作用，自然环境、地质环境要素的限制性并不十分突出，且随着工程技术手段的提升，地面沉降、地面塌陷等地质环境问题在开发建设过程中逐渐得到控制。

图3 上海市建设开发适宜性评价图Fig.3 Evaluation of construction and development suitability in Shanghai

3.3 国土资源环境承载力评价

（1）现状开发程度

评价结果显示，从中心城区、近郊区到远郊区，各区现状建设开发程度呈现由内向外的递减趋势，越靠近中心城建设用地占比越高，越靠向远郊区农业空间和生态空间占比较大，现状开发程度越小。其中：中心城区建设用地现状开发程度最高，达到了98.20%；其次是毗邻中心城区的宝山区和闵行区，均在80%以上；而崇明区以农业生产和生态建设为主，现状建设开发程度最低，为29.33%（图4）。

图4 上海市各区现状建设开发程度Fig.4 Status of construction and development in Shanghai

（2）现状建设用地布局匹配度

在ArcGIS中进行叠加分析，全市现状建设用地位于最适宜建设区的面积为466.97 km2，位于基本适宜建设区的面积为2 562.35 km2。2016年底上海市现状建设用地布局匹配度为99.48%，各区现状建设用地匹配度均在97%以上，全市现状建设用地与建设开发适宜性评价结果匹配度很高（图5）。

（3）建设用地压力状态

上海市现状建设用地规模已经逼近“天花板”，未来的增量空间十分有限，建设用地需求主要通过存量建设用地减量化实现。故本研究依据规划指标确定的建设用地规模测算建设开发程度阈值为64.40%，同理测算各区建设开发程度阈值。

图5 上海市各区现状建设用地布局匹配情况Fig.5 The match situation of status construction land in each district of Shanghai

经计算，上海市建设用地压力状态指数为-0.10，综合分析建设开发适宜性、现状建设用地以及规划建设用地关系，上海市土地资源建设开发适宜性程度较高，与现状建设用地空间匹配情况也较好，现状建设用地规模逼近规划确定的建设用地规模总量，导致现状开发程度接近开发程度阈值，因此建设用地压力尚可，逼近压力中等。各区中，土地资源承载压力较大的有嘉定区和青浦区，中心城区压力中等，其他区压力响度较小。中心城区建设开发适宜性总体较好，现状建设用地已经逼近行政区面积，几乎没有可开发土地资源，土地资源开发建设处于临界状态。青浦区和嘉定区压力较大的主要原因是现状建设用地规模超过规划建设用地规模，所以虽然从建设开发适宜性角度仍有建设空间，土地资源承载压力仍然较大（图6）。

图6 上海市各区建设用地压力状态指数Fig.6 The pressure state index of construction land in each district of Shanghai

3.4 成因分析和对策建议

（1）成因分析

一是人口集聚是导致土地资源承载压力大的主要原因。2016年上海市人口密度为3 809人/km2，远远高于全国城市人口密度。上海市占全国不到0.1%的土地上集中了全国1.76%的人口和3.65%的GDP，高强度发展由此可见，庞大的人口数量必然导致对居住、粮食、水资源等需求的增长，同时增加了社会管理成本，导致土地资源压力增长。

二是建设用地扩张对生态环境综合承载造成压力。上海市建设用地在2005年为2 401 km2，到2016年底增长为3 045 km2，增幅达26.8%，上海市陆域国土开发强度也远远超过了国际经验值。建设用地扩张占用割裂了生态空间，造成生态空间零散、破碎化，生态空间效能受到严重影响，生态条件承载压力趋于增加。

三是全球城市功能建设对国土空间拓展需求也是压力来源。上海是长江经济带的龙头城市，承担着重要的国家使命，其服务范围包括长三角、全国乃至全世界，这也决定了其对于人才以及由此产生的就业、居住、生活等设施需求较大。因此，虽然上海市土地资源建设开发适宜性程度较高，但地缘格局背后的城市功能建设引发的需求与国土空间的有限性仍然构成了矛盾，这也是土地资源压力的来源之一。

（2）对策建议

一是要控制人口增长速度，优化人口空间布局，提升郊区城镇的承载潜力。通过产业等再分布引导人口向郊区新城和新市镇转移集中，逐步增强郊区中心城镇的人口和产业承载规模和强度，适度减弱中心城区的人口和产业承载规模和强度。大力推进产业区块的产城融合发展，以业引人，以城聚人，进一步挖掘单位土地面积上的人口承载潜力。着力推进城乡公共服务均等化，提升郊区城镇的人口承载潜力。

二是要坚持底线思维，锁定城市空间格局，促进土地资源的节约和集约利用。适应生态文明要求，严控土地、人口、生态、安全底线，划定永久基本农田、生态保护红线、城市开发边界，依次锁定城市空间格局。加强城市开发边界内外的差异化管理，新增建设用地计划向郊区新城倾斜，提升郊区土地资源承载能力，优化国土空间布局。着力推进土地利用方式由外延扩张向内生集约转变，促进土地资源的节约集约利用。

三是要协同调整产业结构和用地结构，提升土地资源承载能力。运用经济杠杆，结合区域产业结构调整，对占地规模大、能耗或水耗高、污染较重、运量大的企业进行综合整治，引导部分企业迁出，同时加快发展高新技术产业，促进区域产业结构与用地结构的协同优化，提升土地承载的结构潜力。

4 结语

上海市土地利用条件总体差异不大，自然环境、地质环境要素的限制性不突出，限制上海市土地资源开发建设的主要是政策红线，如永久基本农田、生态保护红线。上海市土地资源建设开发适宜性较好，现状建设用地与建设开发适宜性匹配程度很高。上海市土地资源开发建设总体处于可载状态，中心城区和青浦区处于压力中等状态，青浦区、嘉定区土地资源开发建设压力较大。土地资源开发建设压力相对较小，且从建设开发适宜性角度有一定可开发空间的是崇明区、金山区和奉贤区。

本研究全面识别城市开发建设的资源环境短板问题，从国土资源开发利用角度出发，分析开发利用的适宜、现状和极限程度之间的关系，有助于从时间和空间双重角度把握国土资源开发进程，有助于优化国土资源开发利用格局。从技术方法的角度而言，建设开发程度阈值的设定直接关系到最终的压力状态，在评价时应尽可能客观选取阈值。