贵阳市土地利用变化及其可持续评价研究

高顺前，杨柳

（贵州大学 公共管理学院，贵州 贵阳 550025）

0 引言

土地是人类社会赖以存在和发展的物资基础，土地资源是否可持续利用直接关乎社会经济发展及生态文明建设[1]。自国家实施西部大开发战略以来，贵州省充分依托国家发展战略及自身得天独厚的自然资源优势，后发赶超，实现了经济社会的快速发展，GDP增速连续十年位居全国前三。贵阳市作为贵州省经济政治及文化中心，经济社会发展水平更是位居全省首位，截至2019年，贵阳市城镇化水平已经达到76.13%，远高于全省平均水平。但是，在经济社会快速发展的背后是土地利用类型的快速变化，在此过程中也伴随土地利用的不合理及人地矛盾等问题。特别是“十四五”期间贵州省提出了“强省会”战略，未来贵阳城市化水平将继续提高，土地利用强度也将持续加大。在此情况下，充分了解贵阳市当前土地利用情况及问题显得十分必要，能更好地制定土地利用政策和发展战略，从而实现贵阳市经济社会的可持续发展[2]。

自上世纪90 年代联合国粮农组织首次提出土地可持续利用评价以来，世界各国学者便开始关注这一话题并形成了丰厚的理论成果。从目前研究来看，指标体系的构建已从过去联合国提出的五类体系逐步简化为经济可持续、社会可持续及资源环境可持续三个方面[3-4]；指标权重赋权方法已从过去单一赋权方式转为主观和客观相结合的多种方式[5]，如改进TOPSIS 法[6]、AHP法[7]、主成分分析[8]等；评价方式也由过去静态的研究转为时空分异的动态研究[9-11]；最后在评价方法和模型上也逐步引入如生态足迹评价法[12]、神经网络法[13]、VW 模型[1]、压力-状态-响应（P-S-R）模型[14-15]或驱动力-压力-状态-影响-响应（D-P-S-I-R）模型[16-17]等。P-S-R 模型最早由加拿大统计学家提出，该模型由于遵循了原因-变化-反应的研究思路，能较好地反映人类活动与自然环境之间相互依存、相互制约的关系，也更能适用于土地可持续利用评价[14，18]。

因此，本文综合借鉴过去学者的研究成果，基于P-S-R 模型构建指标体系，并通过AHP 同熵权法结合进行指标赋权对贵阳市2010—2019 年的数据做综合评价和障碍因子诊断，以期为未来贵阳市经济社会发展提供决策启示。

1 研究区概况

1.1 研究区概况

贵阳市位于黔中腹地，地处26°11′～26°55′N，106°07′～107°17′E 之间，是贵州省的政治、经济及文化中心，也是西南地区重要的交通、通信枢纽、工业基地。贵阳市属典型喀斯特地区，地貌以山地、丘陵为主，地势西南高、东北低。气候为典型亚热带季风性湿润气候，冬无严寒，夏无酷暑。截至2019 年末，贵阳市下辖10 个区县（市），行政区划总面积为8 034 平方千米，常住人口为497.14 万人，城镇化率达76.13%。2019 年地区生产总值达4 039.60 亿元，较上一年增幅为7.4%，高于全省平均水平。但随着工业化与城市化的快速推进，对土地资源的不合理利用，导致贵阳市土地资源短缺，人地矛盾突出，给土地可持续利用带来巨大压力，见图1。

图1 贵阳市区位图

1.2 贵阳市土地利用变化

为了解贵阳市近十年土地利用结构的变化情况，本文基于贵州省3 期（2010 年、2015 年和2020 年）土地利用数据，运用AcrGIS 10.2 进行相关处理后，获得贵阳市2010 年、2015 年、2020 年土地利用现状（见图2）。为更直观反映贵阳市10 年间土地利用变化，进一步计算各类土地变化面积及变化率，具体结果见表1。

图2 贵阳市2010—2020 年土地利用变化

表1 贵阳市2010—2020 年各类土地面积变化

图2 和表1 反映了2010 年到2020 年贵阳市土地利用类型变化的具体情况，整体上看贵阳市近十年土地利用类型结构变化较大。耕地、林地、草地面积近十年有所下降，其中耕地、草地面积下降幅度较大，林地面积基本持平，但经历了先降再升的变化趋势，表明2015 年贵阳市新一期退耕还林工程得到落实。水域、建设用地和未利用土地面积有所上升，其中，水域面积和建设用地面积上升幅度较大，水域面积近十年变化幅度为47.87%，表明近年来贵阳市生态水域保护工作得以加强；建设用地面积从2010 年的20 100 公顷增加到2020 年的53 800 公顷，增长幅度高达167.66%，表明近十年贵阳市城市化水平有所加快。总的来说，贵阳市近十年土地利用类型结构变化较大，耕地面积的持续减少及建设用地的快速增加给贵阳市土地可持续利用带来了巨大压力，为进一步了解贵阳市土地可持续利用水平及其变化趋势，本文通过P-S-R 模型进行分析。

2 贵阳市土地可持续利用评价

2.1 数据来源及指标体系构建

2.1.1 数据来源。本研究所使用基础数据源自《贵阳市统计年鉴》（2010-2019）、贵阳市国民经济和社会发展统计公报（2010-2019）、《中国城市统计年鉴》（2010-2019），部分数据来源于贵阳市人民政府网。

2.1.2 指标体系构建。P-S-R 模型描述了系统中压力-状态-响应子系统之间的关系，能更好地反映社会、经济及资源环境之间的相互作用。其中，压力（P）表示社会经济发展中对土地所造成的负担，状态（S）表示在压力作用下现阶段土地资源所呈现出的情况，响应（R）表示人类对于现阶段的土地利用状态所采取的措施。因此，本文将土地可持续利用情况作为目标层，将压力（P）、状态（S）、响应（R）子系统作为准则层。同时，在遵循土地资源可持续利用指标体系构建的科学性、可操作性、系统性和动态性原则的基础上[19]，充分借鉴前人的指标体系并结合贵阳市经济社会发展实际情况，在压力-状态-响应子系统中各选取7 个指标构成评价指标体系。具体见表2。

表2 土地可持续利用评价指标体系

2.2 指标权重计算

2.2.1 熵权法计算指标客观权重。由于各指标间的方向具有差异，且指标间数量单位不同无法进行直接比较，因此必须对数据进行预处理。本文采用极差法对原始数据进行标准化处理：

式中，Zij为指标标准化值；minxj与maxxj分别为第j 项指标的最小值与最大值；xij表示第i 年第j 项指标的初始值（i=1,2,3,…n;j=1,2,3…m）。同时，为消除0值对于熵权计算的错误影响，再将标准化处理后的数据整体向右平移k 个单位（k=0.000 1）。

对原始数据进行预处理后运用公式（2）～（5）进行指标权重的计算：

计算各指标的信息熵ej：

计算各指标的差异系数gi：

计算各指标的权重Wj：

式中，0≤W1j≤1。各项指标权重见表2。

2.2.2 层次分析法计算主观权重。层次分析法是将指标分解成目标层、准则层与方案层后，对指标进行两两比较，构造判断矩阵，再对判断矩阵进行数学分析，通过一致性检验后最终得出各个指标的权重W2j的方法[20]。由于文章篇幅有限，具体计算步骤及矩阵情况在此省略，最终各指标主观权重见表2。

2.2.3 组合权重。通过熵权法及层次分析法计算客观及主观权重后，本文采用算数平均进行组合权重的计算：

2.3 评价方法

2.3.1 综合评价法。本研究采用综合评价指数法对土地可持续利用进行评价，综合指数越大，表示土地可持续利用水平越好，具体如下：

式中，F 为土地可持续利用综合指数，且0＜F≤1。同时，在参考前人研究的基础上[14，21]，本文将土地可持续利用水平分为5 个等级，详情见表3。

表3 土地可持续利用水平

2.3.2 重要因子诊断。土地可持续利用评价仅能反映出区域内土地可持续利用的综合程度，为进一步揭示影响该区域土地可持续利用的主要因素，本文引入障碍度模型对贵阳市土地可持续利用的主要影响因子进行分析诊断[22]，以便更好地针对问题提出有效措施。具体公式如下：

式（8）中，Aij表示第j 项指标在第i 年对于土地可持续利用综合水平的重要程度；Wj为该指标的权重；Zij为该指标标准化后的值。式（9）中，Bij表示第i 年准则层指标对区域土地可持续利用水平的重要程度。

3 结果分析

3.1 综合评价结果

利用前文所述公式（1）～（7）对数据进行处理和计算后，得出贵阳市2010—2019 年土地可持续利用水平的综合指数及各子系统指数，详情见图3 和表4。

表4 贵阳市土地可持续利用评价结果

图3 贵阳市土地可持续利用水平

根据图3 及表4 的贵阳市土地可持续利用评价结果显示，在2010—2019 年这十年间，贵阳市土地可持续利用综合水平发生了显著变化，土地可持续利用综合指数由2010 年的0.26 上升到2019 年的0.66，增长幅度约为158.24%，土地可持续利用水平等级经历了由较低、中等到较高水平的变化，整体呈现波动上升的趋势。由此可见，贵阳市土地利用水平正朝着高水平方向发展。同时，对各准则层子系统的分析具体如下：

压力子系统。从图表中可以看出，贵阳市土地可持续利用压力系统指数整体呈现先下降后上升再下降的趋势，具体可分为三个阶段。首先，从2010 年到2015年，压力指数由0.48 逐渐下降至0.31，下降幅度约为35.99%。可见在这一时期贵阳市土地利用压力强度有所减缓，表明经济社会发展在土地可持续利用协调度上有所提高。其次，从2015 年到2018 年压力指数又从0.31 上升到0.52，增幅达到68.26%。在进入“十三五”时期后，贵阳市大力发展经济社会，提高城市化水平，对耕地占用幅度加大，人均耕地及粮食占有量持续下降，导致土地可持续利用压力增大。最后，2018 年后，压力指数又从0.52 下降到0.43，表明目前贵阳市再次重视土地资源的可持续利用，采取相应措施减轻了土地利用压力。总体来看贵阳市土地可持续利用压力系统指数近十年来变化较小，指数居高不下，对于土地可持续利用水平的提高任重道远。

状态子系统。由图表可知，状态子系统在这十年中变化最为明显，呈现出从2010 年至2015 年及2015年至2019 年两个阶段的增长态势。但从整体上看，十年间状态子系统指数由0.07 增加到0.92，增幅超过十倍，表明在近十年中，贵阳市经济社会发展对于土地的投入得到较高水平的回应，人民生活水平各项指标得到显著提高，反映出土地可持续利用水平的不断提高。

响应子系统。从图表可知，响应子系统经历了先增后降再波动上升的趋势。从2010 年到2012 年响应指数从0.23 上升到0.67，增长近3倍，表明在这一时期贵阳市在经济社会发展过程中对土地系统造成的压力作出积极回应，增加了节能环保方面的支出，加大对工业固废及生活垃圾等的处置。同时增强了对农业机械化的投入，提高了农地的有效利用率。此外，积极改善营商环境、招商引资，有效维持了年固定资产投资率。从2012 年到2019 年响应指数经历了下降后波动上升但维持在0.6 左右水平的趋势，表明近年来贵阳市并没有对土地资源的压力作出持续积极的回应，在未来的发展中贵阳市应采取积极的政策手段以提高土地可持续利用水平。

3.2 重要因子分析

为进一步找出影响贵阳市土地可持续利用水平的重要因子，本研究引入了障碍度模型既公式（8）对各指标重要程度进行计算，为方便分析，本研究突出显示各年份对土地可持续利用综合指数影响最大的5 个因子，具体结果见表5。

从表5 中可以看出，在2010—2019 年各年份影响土地可持续利用水平最大的5 个因子出现频率最多的是X3（人口自然增长率）、X5（全年粮食播种面积下降率）、X6（一二产业占GDP 比重）、X7（人均粮食占有量）、X8（人均耕地面积）、X17（地均社会消费零售总额）。由此可知，人口对于贵阳市土地可持续利用水平存在较大影响，人口的持续增长加重了土地负担，但近两年来障碍度降到最低水平，表明人口增加对土地压力在逐步降低。此外，在出现频率最多的因子中包括X5（全年粮食播种面积下降率）、X7（人均粮食占有量）、X8（人均耕地面积），从侧面反映出耕地面积的保有量对土地可持续利用水平具有重要影响。同时，一二产业占GDP 比重的大小反映了区域内经济产业结构的合理与否，第三产业占比越大，表明经济发展对土地压力越小，经济社会能更加可持续发展。最后地均社会消费零售总额也是影响区域内土地可持续利用水平的重要因子，反映了单位土地的产出能力，是土地有效利用率高低的表现。再者，从表中可以看到X19（节能环保支出占GDP比重）近4 年来障碍度排在各指标前5，表明节能环保的投入对土地可持续利用水平的影响重要性在加大。

表5 土地可持续利用指标障碍度

进一步从准则层指标分析压力、状态、响应子系统对贵阳市土地可持续利用的障碍度进行分析，结果如表6 和图4 所示。

图4 P-S-R 子系统障碍度

表6 P-S-R 子系统障碍度

从图表中可以看出，压力、状态及响应子系统障碍度在近十年中变化较为明显。其中，压力子系统障碍度整体呈现出线性上升的趋势，由2010 年的23.53%增加到2019 年的56.68%，年平均变化率在14%左右。状态子系统障碍度整体变化幅度最大，从年份上看呈现出先增后降的趋势，从2010 年的44.65%增加到2012年的49.79%后开始逐年下降，2019 年仅为8.85%。响应子系统障碍度整体呈现先降后升的态势，但整体变化率较小。可见，从总体趋势上看压力子系统和响应子系统将成为影响贵阳市未来土地可持续利用的关键子系统，并且压力子系统是最为首要的，提高贵阳市土地可持续利用水平首先应该从压力系统指标着手，同时积极采取政策手段解决经济社会发展中出现的人地矛盾。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文通过运用P-S-R 模型，从压力-状态-响应三个准则层选取符合贵阳市经济社会发展的21 个指标，对贵阳市2010—2019 年土地可持续利用水平做出评价，并进一步通过障碍度模型进行重要因子诊断，结果显示：

（1）2010—2019 年这十年间，贵阳市土地可持续利用综合水平发生显著变化，土地可持续利用综合指数由2010 年的0.26 上升到2019 年的0.66，增长幅度约为158.24%，土地可持续利用评价水平等级经历了由较低、中等到较高水平的变化并朝着高水平方向发展。

（2）从评价子系统来看，贵阳市土地可持续利用压力系统指数整体呈现先下降后上升再下降的趋势，总体上近十年来变化较小，指数居高不下，土地可持续利用水平的提高任重道远；状态子系统在这十年中变化最为明显，增幅超过十倍，表明在近十年中贵阳市经济社会发展对于土地的投入得到较高水平的回应；响应子系统经历了先增后降再波动上升的趋势，从2012 年到2019 年响应指数经历了下降后波动上升但维持在0.6 左右水平的趋势，表明近年来贵阳市并没有对土地资源的压力作出持续积极的回应，在未来的发展中贵阳市应该采取积极政策手段。

（3）从障碍度因子诊断结果看，X3（人口自然增长率）、X5（全年粮食播种面积下降率）、X6（一二产业占GDP 比重）、X7（人均粮食占有量）、X8（人均耕地面积）、X17（地均社会消费零售总额）是影响贵阳市土地可持续利用水平的主要因子。其中，人口增加对土地的压力逐步降低，耕地面积的保有量对土地可持续利用水平具有重要影响，节能环保支出近4 年来障碍度排在各指标前5，表明节能环保的投入对土地可持续利用水平的影响重要性在加大。

（4）从准则层系统来看，压力、状态及响应子系统在近十年中障碍度变化较为明显。压力子系统整体呈现出线性上升的趋势；状态子系统整体变化幅度最大，从年份上看呈现出先增后降的趋势；响应子系统整体呈现先降后升的态势，但整体变化率较小。可见，从总体趋势上看压力子系统和响应子系统将成为影响贵阳市未来土地可持续利用的关键子系统，并且压力子系统是最为首要的。

4.2 讨论

土地可持续利用状况关乎区域社会经济的可持续发展，从目前的研究结果来看，贵阳市土地可持续利用水平整体处于较高水平，但也面临着较大压力，特别是未来贵州省实施强省会战略后，土地资源可持续利用压力将进一步加大。对此，必须采取积极的发展理念来应对。

首先，应积极调整三次产业结构，实现经济可持续发展。从研究结果可以看出，三次产业结构占比对土地可持续利用水平具有重要影响。在未来发展中，贵阳市应积极调整产业结构，充分依托大数据及旅游产业提高第三产业比重。对于第二产业而言应将推进新型工业化作为经济社会高质量发展的首要任务。同时，对于农业而言应注重农业现代化管理，大力发展现代山地特色高效农业，提升农业产值。

其次，合理调整用地结构，实现土地节约、集约、高效利用。土地用地结构不合理会引发土地资源浪费，土地利用效率低下、生态环境破坏等问题。就目前而言，贵阳市应在“三调”数据的基础上做好国土空间规划任务，合理调整布局各类用地。同时，从研究结果看到，粮食播种面积、人均耕地面积、人均粮食占有量等是重要的影响因子，从侧面反映出耕地保有量对于土地可持续利用具有较大的影响，在未来城市发展过程中，应在坚持现有耕地面积总量不减少的原则上合理调节其他用地比例，实现土地的高效利用。

最后，采取积极政策，加大节能环保支出比重。从研究结果看出人口增长是影响土地可持续利用的重要障碍因子，“强省会”战略的实施，吸纳人口是必然的，如何减轻由于人口增加带来的土地负担加重、生态环境破坏成为重要议题。近年来节能环保支出占比障碍度较大，已经成为影响土地可持续利用的重要因子，因此在未来发展中贵阳市应提高节能环保支出占比，以应对经济社会发展带来的环境问题。