基于低碳生态城市的土地利用效益评价——以石家庄市为例

王宇桐

(中国农业大学土地科学与技术学院,北京 100091)

0 引言

随着全球气候变化的加剧,人们对于可持续发展和生态保护的关注越来越高。人类需要不断探索更有效的资源利用和生态保护方式,实现人与自然和谐共生的目标。低碳生态城市建设成为解决城市可持续发展与生态环境问题的重要途径。低碳生态城市是以生态文明建设为导向,通过低碳化途径,使城市各种活动与自然生态相互促进与协调。低碳城市的建设,将有力推动城市实现从高耗到低耗、从浪费到节约、从高排放到低排放、从高污染到低污染、从不可持续到可持续、从人与自然相互对立到和谐相处的历史性转变。

我国2009年提出低碳生态城市的概念,近年来多位学者对其概念和内涵、发展战略和指标体系进行了分析和研究,如刘哲[1]探讨了郑州市低碳生态城市建设存在的问题与对策;徐从广等人[2]探讨了低碳城市发展规划策略;张茹倩等人[3]分析了城镇化对土地利用碳排放的影响,提出要注重对绿色清洁能源的开发与利用。此外学者对低碳生态城市指标体系的构建与评价也进行了研究,如卜向英[4]探讨了低碳生态城市指标体系的构建与分析;朱子媛[5]对河北省低碳生态城市发展水平进行了测度和时空分析;季杨沁等人[6]通过构建评价指标体系,评价了海岸带低碳城市发展状况。但对于低碳生态城市的土地利用效益分析的研究报道较少。土地利用效益的高低与城市土地利用发展方向和未来空间格局密切相关,城市土地利用类型和土地利用空间结构直接影响碳排放、建筑能耗和环境要素,从而对低碳生态城市的建设产生影响。

基于此,本文基于低碳生态城市视角,研究石家庄市土地利用效益,将低碳生态理念融入到土地利用效益评价指标体系中,以期对引导城市土地合理高效利用,优化土地利用结构,在保障经济发展的同时,实现高效、持续、共生、和谐的低碳生态目标[7]提供参考。

1 研究区概况

石家庄市地处河北省中南部,位于太行山地和华北平原两大地貌交接位置,是河北省省会、京津冀地区重要中心城市,也是全国重要的商品集散地和北方重要的大商埠。石家庄市辖8区(长安区、桥西区、新华区、裕华区、井陉矿区、藁城区、鹿泉区、栾城区),2020年人均地区生产总值58 693.45万元,人均绿地面积14.87 m2,建成区绿地覆盖率42.85%。

2 土地利用效益评价方法

2.1 评价指标体系的构建

土地利用效益评价是一个复合型评价系统[8]。评价指标体系的构建,既要反映出土地利用效益的高低,还要兼顾低碳生态城市的特性,体现其低碳性、可持续性与和谐共生性。参照《中国低碳生态城市指标体系》,结合石家庄市实际情况,从经济、社会、生态三方面选取了16个评价指标[6],指标数据来源为《石家庄统计年鉴》(2012—2021年)。

经济指标选取了地均固定资产投资、地均社会消费品零售额、地均GDP、地均财政收入、人均地区生产总值和第三产业增加值占GDP比重。其中第三产业对环境的影响很小,经济效益也很高,能够反映石家庄产业结构优化水平,考虑到低碳生态城市特性,增加这一指标。

社会效益指标选取了人口密度、人均城市道路面积和城乡收入比、万人拥有公共交通数量和人均粮食生产量。其中乘坐公共交通出行是低碳出行方式之一,该指标一方面反映石家庄市交通设施水平,另一方面反映城市居民选择低碳出行的便利性。人均粮食产量反映石家庄的粮食供给能力,是低碳生态城市社会和谐因素的重要指标。

生态效益指标选取人均绿地面积、建成区绿化覆盖率、地均工业废气排放、地均工业固体废物产生量和单位GDP能耗。其中单位GDP能耗反映经济发展对能源的依赖程度,体现节能降耗成效,突出低碳生态城市的特性。

2.2 权重的确定

特尔菲法确定权重采用两轮征询。第一轮征询主要检验因素因子体系是否符合实际,然后确定各因素因子的权重变化范围;第二轮征询是在第一轮权重测定意见征询结果的基础上,根据总体意见的倾向和分散程度修改前一轮的评估意见。对各专家第二轮权重测定结果再次进行数理统计分析,确定因素因子的权重值,见表1。

表1 基于低碳生态城市视角的土地利用效益评价指标体系及权重值表

2.3 数据标准化处理

为了使数据可以相互计算分析对比,保证计算结果的可对比性,对数据进行无量纲化处理。数据指标有正负属性,正负属性的确定是根据指标数值对土地利用效益的影响确定的,计算方法为:

正向指标:Aij=(Xnm-Xmin)÷(Xmax-Xmin)

逆向指标:Aij=(Xmax-Xnm)÷(Xmax-Xmin)

其中,Aij为经过无量纲标准化后的指标值,数值应该在0和1之间,最劣值是0最优值是1。Xnm为第n年第m项指标的具体数据,Xmax为指标数据中的最大值,Xmin为指标数据中的最小值。

2.4 评价结果

采用加权求和法计算土地利用效益综合分值[9],即标准化数值乘以对应权重,计算公式如下:

(1)

式中:Fj为第j年的土地利用效益总分值;Aj为标准化数值,Wj为对应的评价指标权重。

运用公式(1)计算2011—2020年各项指标分值,结果见表2、表3。

表2 2011-2020年石家庄市土地利用效益评价分值表

表3 土地利用效益各要素层分值表

3 土地利用效益结果分析

3.1 土地利用综合效益

由图1和表2可知,石家庄市土地利用综合效益分值从2011年的0.169 0提升到2020年的0.659 3,2019年受疫情影响有所下滑外,土地利用综合效益总体呈现呈逐步上升趋势。

图1 石家庄市土地利用效益综合评价图

土地利用经济效益方面,除2020年疫情原因导致有所下滑,其他年份保持稳步增长态势,而土地利用社会效益和生态效益均呈波动性增长趋势。

3.2 土地利用经济效益

由表2和图2可知,石家庄市土地利用经济效益一直以持续稳定的速度提升,2020年由于疫情原因经济效益有所回落。从构成经济效益要素的经济发达和经济持续指标看,石家庄市经济发达程度呈持续升高状态,评价分值平均每年增长在0.02以上(表3),主要是石家庄市作为省会城市,经济发展倍受重视,不断吸引外来企业投资发展,为城市经济发达水平注入活力。经济持续要素指标,除2014、2020年由于人均地区生产总值有所下降而导致该指标下降,其他年份均呈持续增长状态(图2)。近年来,石家庄市经济发展开始更加注重经济的可持续性,如通过加大科技创新投入、完善科技创新政策,吸引更多的技术性产业聚集的方式,将劳动密集型产业逐渐转移,部分高耗能、高排放产业退出,实现了产业结构的调整、改造、转型。石家庄未来要建设低碳生态城市,经济的持续效益在向良好的方向发展。

图2 石家庄市土地利用经济效益评价图

3.3 土地利用社会效益

如图3所示,石家庄市土地利用社会效益呈波动性增长趋势。社会效益主要由社会和谐和社会发展要素组成,社会和谐的三个指标是人均粮食生产量、城乡收入比和万人拥有公共交通数量。受到三个指标的影响,社会和谐效益总体呈现波动,特别是2015年由于城乡收入比增大导致社会效益下降,之后石家庄市政府对城市道路建设和城市公共交通设施进行了大量投入,万人拥有公共交通数量和人均城市道路面积不断增长,社会效益逐步提升。表明石家庄在一些基础设施建设、粮食生产量等方面,暂时还不能全面满足人口增长的需求。石家庄要建设生态城市,特别需要注意社会和谐效益的影响,要加强基础设施建设,保护耕地,提高粮食产量,以此来稳定社会和谐效益,使其朝稳定增长的方向发展。从社会发展要素来看,主要包括人均城市道路面积和城市人口密度,2011—2020年这两个指标均呈波动性增长趋势,受二者影响,社会发展效益也呈波动性增长。未来要继续实行人才引进政策,提高城市吸引力,让社会发展效益得以更快发展。

图3 石家庄市土地利用社会效益评价图

3.4 土地利用生态效益

从总体上看,石家庄市土地利用生态效益呈波动性增长趋势,但起伏较大,如图4所示。生态效益要素包含了环境友好和节能减排,节能减排方面,2014—2015年由于地均工业废气排放量和地均工业固体废物产生量剧增,使得生态效益分值大幅度下降。2018—2019年人均绿地面积和建成区绿地覆盖率均减少,导致生态效益小幅下降,之后逐渐提升。从环境友好效益来看,由表3可知,2012年最低,之后逐步上升到2017年的0.064 4,达到最高峰值,随后下降到2019年的0.019 7,之后快速回升。

以上结果可以看出,不同于土地利用经济效益与社会效益,土地利用生态效益受政府管控力度影响较大,当管控比较严格时,生态效益出现上涨,但管控力度降低时,生态环境的问题又逐渐暴露出来,造成生态效益的下降,从而也影响到土地利用综合效益。因此,石家庄在未来建设低碳生态城市过程中,必须重视生态效益问题,注重经济增长与生态环境之间的协调关系。引导产业向低消耗、高效益方向发展,促进节能减排效益的增长。

4 结论

本文选取能够反映低碳生态城市的土地利用效益评价指标,将低碳生态理念融入到土地利用效益评价中,构建了基于低碳生态城市的评价指标体系,评价指标体系不仅要反映土地利用效益的程度,还要体现其低碳性、可持续性和共生性。通过对石家庄市土地利用效益进行评价,结果显示:①2011—2020年,石家庄市土地利用综合效益整体呈上升趋势;②2011—2019年石家庄市经济效益持续稳定增长,2020年由于新冠疫情经济效益有所下降;③土地利用社会效益呈波动性增长趋势;④受政府管控力度影响,石家庄市土地利用生态效益起伏较大。

由于基于低碳生态城市的土地利用效益评价研究还不成熟,本文对于评价指标的选择具有一定的局限性。影响低碳生态城市及土地利用效益的指标很多,如何科学合理地选择评价指标体系,使评价结果更加科学合理,需要今后进一步完善和探讨。