基于承载力提升视角的村镇资源环境承载力评价研究：以北京大兴区采育镇为例

2021-08-02于江浩

生态与农村环境学报 2021年7期

于江浩，田莉

(清华大学建筑学院，北京 100084)

2019年5月23日，中共中央、国务院印发了《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》(简称《意见》)，明确建立融合主体功能区规划、土地利用规划和城乡规划等各项规划的国土空间规划体系[1]。《意见》强调承载能力评价工作是一系列国土空间规划的基础，既是空间管控底线的重要组成部分，也是协同划定“三区三线”、科学植入空间要素的有效参考[2]。2020年1月自然资源部印发《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)》(简称《指南》)，为市县以上尺度资源环境承载能力评价提供了可参考的技术指南。

承载力最早于1921年被应用于环境生态领域，泛指“根据某一地区的土地资源、光能等生态因子生产的食物总量所能承载的地区人口容量”[3]，并伴随全球化、工业化进程迅速发展，受到国际各界重视[4-5]，国内外均已开展较大量研究工作。国内研究除承袭国际影响力较高的方法外，在研究空间单元上更注重区域资源环境承载力研究，围绕生态系统及典型区域的研究占比很高[6]；同时典型区域相较国外研究更加多样化，研究涉及农业品生产区[7]、重点开发区[8]和重点生态功能区[9]等，已应用在功能区规划[10-12]、产业布局[13]和城市规划[14]等多个领域，国家也从2014年起从政策层面将承载力评价应用到土地利用规划中，并着手构建承载力监测预警体系[15-16]。

整体来看，国内研究总体上沿袭国外研究的理论与方法基础，但在指标体系和阈值上仍然缺乏统一标准。受基础数据可得性差、资源环境要素流动性强、环境治理受重视程度低等客观条件限制，村镇小尺度承载力研究较为匮乏，且多以村、镇域内部数据为基础进行水、土等单项承载力评价研究[17-19]，评价研究未有效结合空间规划体系和村镇开发建设要求，可推广性较差。

然而，村镇作为中国经济转型发展的最基层空间单元，承载力综合评价的现实需求强烈[20]，尤其是市县国土空间规划的关键指标和要求向乡镇国土空间规划传导时，迫切需要理论支撑。过去几十年的粗放式发展，村镇普遍面临污染严重、开发无序、管理落后等问题，亟需对村镇地区资源环境进行综合治理[21-22]。村镇尺度资源环境承载力评价研究有助于定量分析村镇资源环境状态、明确核心问题和评估规划方案，可填补相关理论和实践研究的空白。以北京市大兴区采育镇53个自然村作为研究对象，开展基于承载力提升视角的村镇尺度资源环境承载力评价研究探索，同时对承载力提升多方案比选等后续研究进行展望。

1 研究区概况

1.1 研究对象的选取

村镇作为区域生态系统内部的一个子系统，其承载力状况与区域生态状况紧密相关，即使有时镇域尺度承载力存在赤字，实际的区域生态状态可能仍然是健康的(不同村镇之间承载力各有盈余赤字，但整体处于生态平衡状态)。当以受大型生态系统强烈影响的村镇为研究对象时，只对单一案例村镇进行分析，其评价结果的科学性会受到影响。因此在选择研究对象时，其生态系统应具有相对独立性，应选择受区域影响较小的村镇。

村镇尺度资源环境承载力测算的另一个难点为数据不易获取，因此需选择规划建设相对成熟、各类数据相对齐全、实地调研相对方便的村镇作为案例探索区，尽力提高数据精度以保证评价质量。同时为了保证研究的推广和应用价值，研究案例要具有代表性，其评价思路、技术路线和后续提升方案应具有一定普及性。

北京市大兴区采育镇一方面具备地处大城市边缘区、工业发达的特征，另一方面面临土地集约利用、产业转型升级的挑战与机遇。该镇建设和资源环境状况具有较强代表性，研究具有较强推广价值。基于此，选取采育镇53个村(采育镇有55个村，由于仅搜集到其中53个村的完整数据，因此有效样本为53个)作为研究对象。

1.2 研究区概况

采育镇地处北京市东南部永定河冲积平原，距离北京中心城区30 km，天津市区70 km，雄安新区90 km(图1)。2018年采育镇域常住人口为4.39万人，年财政收入为18 241万元，地区生产总值为15.17亿元，农村居民人均收入为23 810.6元。采育镇属北纬40°暖温带半湿润气候区，年平均气温为11.8 ℃，年降水量为600 mm。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究框架思路

《指南》将资源环境承载力评价应用于市、县等尺度，结合开发适宜性评价指导国土空间规划设计。但受限于生态系统较为开放，对应精细程度的能源消耗、水资源消耗等资源环境数据缺乏，这一评价思路难以在村镇这样的小尺度开展[23]。该研究提出将小尺度资源环境评价方法从阈值测算转变为镇域内部相对承载力情况的比较，以此作为市、县级双评价结果在镇村级落实的依据。宏观承载力评价为村镇提供资源环境状态基础后，由村级小尺度评价反映各村相对承载力情况，为资源环境提升方案提供空间依据。具体包括如下2个阶段：

(1)对镇域尺度进行基于消耗与供给比较的、包含阈值的承载力情况测算，用以确定镇域整体生态环境状况：将可分析其资源环境状态的县级资源环境承载力评价结果应用于镇域范围内，是一种“自上而下”的评价过程。该阶段可沿用《指南》中评价方法，在大兴区进行承载力降维测算。

(2)对镇域内部村庄比较的微观尺度进行基于综合指标体系的相对承载水平评价，用以具体分析镇域内部的承载力状况：通过比较不同村庄资源环境状态，为承载力提升策略提供具体空间指引方案。

2.2 研究方法

常用相对综合承载力评价方法包括状态空间法、级数突变法和“驱动力-压力-状态-影响-响应”即DPSIR模型综合指标法等，其中DPSIR模型可将人类活动情况、资源环境状况等指标进行分类，将人类与生态系统的相互作用、相互影响视为综合系统建立指标体系进行讨论，适宜作为该研究基础方法[24]。该研究遵循科学性、可操作性和可推广性等原则，基于社会经济数据和土地利用数据建构了DPSIR模型，对不同村庄资源环境状态进行比较分析，为空间规划中的承载力提升实践提供具体的空间落实指引。

2.2.1指标体系的建立

建立以采育镇资源环境承载力状况为目标层，以驱动力、压力、状态、影响和响应为准则层，以可较为全面、科学地反映镇域资源环境状况的22个指标为因素层的DPSIR资源环境承载力综合评价模型(表1)，以采育镇53个行政村作为评价基本单元。

在建立指标体系时，驱动力类指标为系统环境变化的驱动性力量，是导致系统变化的潜在影响因素，即通过相对间接的方式影响区域承载力状态，通常采用产业、城镇发展水平等经济指标衡量，例如第二产业对资源环境压力较大，第三产业对资源环境压力较小。

表1 采育镇资源环境承载力评价指标及统计方法

压力类指标直接作用于资源环境状态，例如人口密度、人均耕地资源情况等，压力指标值越高，区域承载力承受指标值越大。状态类指标既是对现状资源环境状态的直接反映，也可直接通过这些指标来反馈承载力状态，因此多以特定类型用地面积占比来衡量。影响类指标可反映在特定资源环境状态下人类活动的变化和适应，即“在一定环境条件下人类对应的发展应对策略”，采用耕地、产业用地的集约程度等指标来衡量。响应类指标可表征人类为改善资源环境状态所做出的努力，可以缓解区域承载力状态。值得一提的是，同样作为与耕地相关的指标，但耕地人均面积、总面积占比和集约程度可分别从驱动、压力和状态等不同维度反映整体承载力的一部分，因此通过多层次综合分析可更准确地评价资源环境承载力状况，故该指标体系较合理。

2.2.2权重的确定

资源环境承载力研究中指标权重确定方法通常采用熵权法、AHP层次分析法等，这些方法各有优缺点。该研究以熵权法作为分析基础，利用基于专家打分的AHP层次分析法进行校准并确定指标权重，尽可能保证单项权重与村镇建设实践、生态系统现状相匹配(表2)。

如表2所示，采育镇资源环境承载力DPSIR综合指标体系中，压力层和状态层影响权重最大，分别达到22.26%和30.26%，其中人均建设用地面积、交通设施情况、人口密度、平原造林占比和垃圾处理情况等指标对资源环境承载力影响较大。同时也可以发现，由于农村产业结构集中在第一产业，第二、三产业从业人数较少，第二、三产业劳动力占比较低，相应的驱动力影响指标在体系中作用较小；而近几年村镇建设用地面积、流动人口数量等趋于稳定，因此相对应的建设用地增长率、流动人口占比等数据变化较小，其权重在资源环境承载力指标体系中占比较低。综合来看，该DPSIR综合指标体系设置与采育镇资源环境状况比较符合，各项指标权重与其在镇域范围内对生态环境的影响比较匹配，可以进行基于该体系的资源环境承载力综合评价。

2.3 数据来源

以大兴区采育镇为例，数据来源包括统计年鉴整理、北京市统计局农业生产情况调查、第三次国土调查数据和入户实地访谈等，具体包括采育镇地区发展历史、镇域自然环境数据、镇域社会经济数据、各村土地利用数据、各村人口数据、各村能源消耗数据、镇域居民设施满意度数据和采育镇国土空间规划方案(2020—2035年)等内容。

表2 采育镇资源环境承载力DPSIR综合指标体系权重表

3 结果与分析

3.1 各村初步评价结果

将各村统计数据的标准化处理结果代入资源环境指标体系进行加权计算，得到各村资源环境承载力初步评价情况(表3)，各村评分在0.321 0～0.552 0之间，评分越高，则该村资源环境状态越好，承载能力越强。

采用Jenks自然段点分级法对研究区53个村进行分级，将研究区划分为高承载能力区(Ⅰ级)、中等承载能力区(Ⅱ级)和低承载能力区(Ⅲ级)(表3)。其中承载能力≥0.449 3的区域为Ⅰ级，承载能力为0.399 6～<0.449 3的区域为Ⅱ级，承载能力<0.399 6 的区域为Ⅲ级。在采育53个有效统计村中，高承载能力区(Ⅰ级)有9个村，中等承载能力区(Ⅱ级)有23个村，低承载能力区(Ⅲ级)有21个村(图2)。

表3 2018年采育镇各村资源环境承载力综合评价结果

3.2 承载能力分级结果分析

3.2.1高承载能力区(Ⅰ级)

采育镇高承载能力区包括东潞洲村、庙洼营村和张各庄村等9个行政村，其面积占全镇面积的20.36%。该等级区域生态用地占比、耕地面积、道路设施覆盖度、人均清洁能源施用量和垃圾处理率为主要承载力提升指标。以饽罗庄村为例，该村城镇人口占比、生态用地占比和垃圾处理指标均居于所有村的前5名，同时基础设施配套完善，压力层和影响层指标居于第1名，综合评价指标较好。

3.2.2中等承载能力区(Ⅱ级)

采育镇中等承载能力区包括龙门庄村、北辛店村和南辛店二村等23个行政村，其面积占全镇面积的41.81%。该等级区域中，虽然各村承载能力综合指标较为接近，但资源环境承载状态比较复杂，有以下3种典型类型：

(1)以南三二村等村为典型，村庄集中在镇区集中建设区周围，产业发展良好，二、三产就业人口占比高，污水和垃圾处理以及耕地集约利用程度较高，在影响层和驱动力层具有较好的环境状态，但由于村镇人口密度高，产业用地多带来人均建设用地面积高，压力层相应指标值影响也比较大，综合之后承载能力处于中等状态。

(2)以大黑垡村等村为典型，村庄未直接接触集中建设区，但有比较好的发展基础和交通条件，道路设施覆盖度、垃圾污水处理情况均比较良好，但由于村镇发展模式较为分散，用地集中程度较低，伴随产业扩展,人均建设用地面积、建设用地增长率等指标均存在一定超标情况，部分用地侵占基本农田，最终综合承载能力中等，但由于发展基础好，用地范围充分，可改善空间较大。

(3)以大同营村等村为典型，这些村庄建设用地占比较低，村庄面积大，村内人口密度较低，生态用地占比和耕地用地占比高，整体自然生态较为稳定；但由于村镇规模小，垃圾和污水等未得到有效处理，且土地集约利用程度较低，综合指标处于中等状态。

3.2.3低承载能力区(Ⅲ级)

采育镇低承载能力区包括屯留营村、西营三村、南营二村和东营二村等21个行政村，其面积占全镇面积的37.83%。该等级区域主要集中在工业开发区北部和部分集中产业区，以邵各庄和施家务村为典型。该区村镇产业发展状态良好，各项产业产值占比合理，但建筑密度高、废水废气排放较多，流动人口不断增加，在压力层和影响层的负面作用较为明显。此外，以往粗放式发展模式使这些区域平原造林比例、生态用地比例和人均清洁能源使用量均较低，资源环境状态较差，处于不可持续状态，需要进行资源环境综合整治。

3.3 基于承载力提升的空间规划方案分析

基于以上承载力分组评价可以发现，在DPSIR模型中，采育镇在提升承载力的响应层和状态层状态良好，平原造林面积占比和自然保护区等指标均处于较高水平，这与采育镇镇域建设中在2010年之后逐步关停私人畜牧业、促进退耕还林、大规模开展平原造林有关；但大兴区汽车产业的迅速发展在提高人均GDP和城市发展水平的同时也增大了资源环境压力，对资源环境状态造成不利影响。为提升镇域资源环境承载力，除采用工程技术手段进行直接提升外，需将承载力测算提升方案与空间规划方案有效结合，从用地、产业和设施布局等角度进行规划，综合提高承载力。提出以下空间指引策略：

(1)在土地利用上，应进一步提高采育镇建设用地的集约化水平，腾退、整合部分低效分散的建设用地。一方面对部分分散的集体产业用地(小工厂、小企业)进行整合腾退(图3)，另一方面依托国家农村土地制度改革试点契机，对部分乡村宅基地进行减量、集中安置的尝试(图4)，尤其要将侵占农田、水域的建设用地尽快腾退。(2)在产业发展情况上，一产需落实基本农田保护，控制农药、化肥施用量；二、三产发展要对园区外低效工业进行减量发展，同时调整产业结构以保护环境。(3)在自然环境开发保护上，需对现有林地、生态空间要素进行识别，设立重点生态保护区和生态保护村庄。(4)在基础设施建设上，需提高设施覆盖度，建设更多的污水处理、垃圾处理设施，完成工业区、集中建设区污水管道全覆盖，各村污水经处理后再排入河流水系的目标。

3.4 空间规划方案承载力提升评估

为评估空间规划方案对研究区承载力提升的影响，采用DPSIR模型对空间规划方案进行评估，承载力提升评估集中在土地利用变化上，利用规划方案下土地利用变化带来的人均建设用地面积和建设密度减少以及生态用地占比、土地资源农业利用率、产业用地集约度、耕地集约程度和平原造林占比提高等变化来反映镇内各村承载力变化情况。

在规划方案建设初期，以集中建设区外集体产业用地腾退为主，有效腾退面积为132 hm2；在宅基地腾退阶段，对前、后甫村宅基地进行集约安置腾退，可腾退面积为33 hm2。这2个阶段腾退后的建设用地均等比例转化为自然保留地和平原造林用地，用以改善村镇资源环境质量。

在第1阶段，镇域产业用地面积减少132 hm2，自然保留地和平原造林用地面积各增加61 hm2。将调整后的结果代入DPSIR模型，测算可得镇域承载力平均分数为0.425 2，与空间规划之前镇域平均分数(0.415 2)相比，提高2.4%。就具体空间分布情况而言，该阶段腾退的产业用地主要分布在沿凤河两岸的村级小型工业产业带、工业区北部的施家务村和镇域南部的康营村3个区域。腾退可降低河岸工业带对凤河生态系统的破坏，提高区域资源环境质量。就具体村镇而言，以康营村为例，有效腾退产业用地面积约20 hm2，产业用地转为林地/自然保留地后，康营村承载力评价分数由0.437 2提升到0.447 9，镇内各村综合承载力排名由第15名提高到第11名，其中衡量产业对承载力潜在作用的驱动力层评价从所有村的第31名提高到第29名，达到单项指标全域中游水平。

在第2阶段，前、后甫村2个村宅基地腾退面积为33 hm2，2个村总面积为371 hm2，接近9%的建设用地转为自然用地，显著提高了2个村资源环境水平(图5)。2个村原资源环境质量处于镇域中游，评价分数分别为0.410 1和0.424 1(分别排在全镇的第28和21名)，处于中等承载力状态分区；用地集约腾退后，2个村承载力评分均超过0.449 3，处于高承载能力分区。腾退后，除生态用地占比、建设密度等状态层指标有所提高外，随着人口集中搬迁安置，村域人口密度和各类用地开发强度下降，同时对驱动力、压力和影响层指标产生影响。

4 展望与结论

4.1 展望

受制于数据可得性、研究周期较短和研究单元精细化程度不足等原因，该研究存在土壤数据、管线设施覆盖度指标缺乏，仅比较了静态方案等局限，未来研究可采用多期土地利用数据、基于精细化空间规划方案等开展进一步评估。对于村镇级小尺度资源环境承载力测算，未来可基于以下框架(图6)进一步深入研究。

(1)该研究模型以村庄为基本单元进行综合指标评价，相比于《指南》中的市、县级评价，达到了细化空间单元和评价精细化的效果，可为空间规划方案中提升承载力提供参考。该研究为保证资源环境状态评价的准确性，研究对象选择了相对封闭、受整体区域环境影响较小的案例村镇，可将该研究方法推广至全国各类似较大区域内资源环境状态较为稳定、相对封闭的村镇进行案例研究，但该方法不适用于资源环境要素剧烈流动或受区域影响较大的村镇(例如大型河流流域中部分村镇)，开展相关研究时需要注意。

(2)该研究承载力评价仅基于2018年年度镇域自然环境、土地利用、社会经济数据的承载力评价，同时空间规划方案中承载力提升评估也只研究了土地利用数据变化，但空间规划方案必然对社会经济、资源环境状态等产生影响，因此可结合历史数据，建立镇域资源环境承载力系统动力学模型，对空间规划条件下资源承载力变化情况进行更加准确和全面的分析。

(3)该研究中承载力评价与承载力提升的多方案比较仅涉及单一发展目标，即“改善村镇资源环境质量”，但在村镇建设过程的实际方案比较中除考虑资源环境效益外，对于人口规模、社会经济效益和镇域产业发展等都应进行充分考虑，实际选择的方案往往不是资源环境状态最优的方案，而是村镇发展综合效益最优的方案。因此在多方案评估过程中应将村镇资源环境作为一个子系统，纳入到包括经济、社会、环境等综合因素的社会生态系统框架中，进行综合评估分析。

(4)为提高小尺度承载力评价的应用价值和可推广性，应简化承载力分析流程，建立承载力提升技术工具箱，使各镇政府在设定村镇发展目标(例如水资源开发保护、基本农田保护和生态相关短板等)后，可针对性地选择相应合适的空间规划策略，并匹配相应承载力提升技术；使村镇可简化完成“输入信息—设定村镇发展目标—给出基于目标的多方案比较结果—获得相应的承载力提升技术指引”的承载力评价-提升流程，大大提升该评价研究应用价值。总体而言，基于多目标-多维度-多尺度的资源环境承载力提升方案研究，是构建新型国土空间规划体系的核心内容。