城市化背景下河西走廊LUCC的人文驅(qū)動力分析

吳文婕,石培基,胡巍

(西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,蘭州730070)

目前,土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)成為眾多學(xué)者關(guān)注和研究的核心,其變化受到自然驅(qū)動力和人文驅(qū)動力的共同制約與影響,耕地變化也一直是LUCC研究的重要內(nèi)容[1]。就較短的時間尺度而言,特別是在近十幾年我國加速城市化的進(jìn)程中,人文驅(qū)動力對土地利用變化起主導(dǎo)作用[2]。經(jīng)濟(jì)的高速增長,城市人口大量增加,形成了對產(chǎn)業(yè)用地及居住、公共用地的巨大需求,保護(hù)有限的耕地資源與城市建設(shè)用地需求增長之間的矛盾日益尖銳。城市郊區(qū)的耕地與建設(shè)用地擴(kuò)張之間的沖突就是城市化早期的固有矛盾[3]。

我國學(xué)者曲福田等[4]從理論角度提出并證實了耕地庫茲涅茨曲線假說,蔡銀鶯、張安錄[5]通過時間序列數(shù)據(jù)揭示了經(jīng)濟(jì)增長與耕地非農(nóng)化的一般規(guī)律。總結(jié)之前國內(nèi)外學(xué)者們對不同地區(qū)耕地變化的研究不難發(fā)現(xiàn),在近20～50 a不等的時間段內(nèi)各地區(qū)普遍經(jīng)歷了一個耕地“先迅速減少,后逐漸平緩,最終趨于穩(wěn)定”的變化過程[6]。研究區(qū)行政級別越低,這種變化趨勢就表現(xiàn)得越明顯,并且城市化速度較快地區(qū)比城市化速度較慢地區(qū)表現(xiàn)更為明顯[7]。由此可知,耕地非農(nóng)化是城市化過程中的一種必然現(xiàn)象,耕地數(shù)量變化體現(xiàn)一定的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律:城市化初期,工業(yè)化迅速發(fā)展,大量人口涌入城市,刺激了城市擴(kuò)展用地的需求增長;二三產(chǎn)業(yè)比重不斷上升,結(jié)構(gòu)調(diào)整使部分農(nóng)用地轉(zhuǎn)向其他建設(shè)用地;加之部分地區(qū)對城市化的片面理解和盲目追求,導(dǎo)致不合理占用耕地的問題層出不窮。耕地數(shù)量呈不斷減少趨勢。中后期,城市化水平的不斷提高,“城市病”、“逆城市化”、“空殼村”等問題也隨之而來,城市產(chǎn)業(yè)開始走集約節(jié)約的可持續(xù)發(fā)展模式[8],科學(xué)規(guī)劃土地資源,有效遏制了耕地加速減少的趨勢,使其逐漸回升,最終趨于平穩(wěn)。

長期以來,河西走廊城市化發(fā)展就是學(xué)者們關(guān)注的焦點。方創(chuàng)琳[9]等提出綠洲支撐城市化發(fā)展的觀點,分析了水資源約束下的河西走廊城市化發(fā)展模式;蒲瑞琛[10]等提出了信息化對河西走廊區(qū)域發(fā)展的影響。同時,耕地變化的驅(qū)動機(jī)制也一直受到國外學(xué)者的高度重視[11]。鑒于此,本文從城市化條件下的耕地變化特征入手,分析耕地資源變化人文驅(qū)動力因素,以期為河西走廊城市化發(fā)展與耕地資源保護(hù)提供可行建議。

1 研究區(qū)概況

河西走廊位于甘肅省西北部,東西長約1 200 km,南北寬約100～200 km,因其位置在黃河以西,故稱為“河西走廊”。地域上包括武威、張掖、金昌、酒泉和嘉峪關(guān)5市。河西走廊屬大陸性干旱氣候,盡管降水少但發(fā)展農(nóng)業(yè)的其它自然條件仍非常優(yōu)越,以其占甘肅省不到19%的耕地,提供了占全省70%的商品糧,是西北地區(qū)重要的商品糧、蔬菜和瓜果生產(chǎn)基地。

西部大開發(fā)政策的實施使該地區(qū)成為甘肅省今天和今后經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展最具活力和潛力的地區(qū)之一。2008年,河西走廊總?cè)丝?88.89萬人,非農(nóng)業(yè)人口141.75萬,城市化綜合水平達(dá)到40.91%,耕地總面積為 697 106.7 hm2,其中旱地697 000 hm2,水地106.7 hm2,有效灌溉面積576 757.88 hm2,保灌面積497 085.9 hm2。

2 研究方法

本研究從城市化背景下的河西走廊耕地資源利用變化入手,初步分析耕地變化的特征及原因。以河西走廊5市1990-2008年的耕地面積、社會經(jīng)濟(jì)、人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立驅(qū)動力因子指標(biāo)體系,采用主成分分析結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析的方法,對研究區(qū)耕地變化的人文驅(qū)動力因子進(jìn)行篩選、驗證與分析。

3 城市化背景下的耕地變化特征

3.1 河西走廊城市化發(fā)展特征

城市化水平是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度,特別是工業(yè)化水平高低的一個重要標(biāo)志,一般可以采用主要指標(biāo)法和復(fù)合指標(biāo)法[12]。城市化不僅是人口的城市化,還體現(xiàn)在城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展上,是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提升的重要途徑[13]。本文根據(jù)河西走廊的具體情況確定出兩個主要指標(biāo)并運(yùn)用特爾斐法賦予一定權(quán)重,加權(quán)平均后得到綜合指標(biāo)K=0.8K1+0.2K2來衡量河西走廊城市化水平(圖1)。其中,K為城市化綜合水平;K1為非農(nóng)人口占總?cè)丝诒戎?K2為非農(nóng)GDP占總GDP比重。

圖1 河西走廊1990-2008年城市化發(fā)展水平與耕地數(shù)量變化趨勢圖

由圖1分析可知:(1)河西走廊近20 a的城市化水平趨勢似呈現(xiàn)一條被拉平的倒“S”型曲線,當(dāng)城市化水平超過30%時,進(jìn)入了快速提升階段。河西走廊自1999年西部大開發(fā)以來,城市化水平持續(xù)保持在30%以上。(2)城市化的發(fā)展在時間和空間兩個維度展開,表現(xiàn)為階段性和地區(qū)差異性:河西走廊城市化整體水平穩(wěn)中有增,嘉峪關(guān)市城市化水平遠(yuǎn)高于其他市,張掖、武威地區(qū)城市化水平則相對較低。

3.2 河西走廊耕地利用變化特征

由于自然條件區(qū)域差異顯著,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口增長的速度不同,研究區(qū)內(nèi)各地域耕地變化也表現(xiàn)出很大的差異。對耕地變化的區(qū)域差異,可用相對變化率的概念進(jìn)行定量分析[14]。某一特定土地利用類型相對變化率用公式表示為:

式中:Ka,Kb——各地區(qū)某一特定土地利用類型研究期初及期末的面積;Ca,Cb——全研究區(qū)某一特定土地利用類型研究期初及期末的面積。1990年與2008年河西五市耕地面積及耕地相對變化率見表1。

由圖1、表1可以看出:(1)河西地區(qū)耕地面積總體經(jīng)歷了“增加-急劇減少-急劇增加-緩慢減少-平穩(wěn)增加”的波動式變化過程。(2)河西走廊耕地面積空間變化較明顯,酒泉、金昌、張掖三市耕地數(shù)量顯著增加。分析認(rèn)為,①河西走廊城市化起步較晚,但發(fā)展速度較快,呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢。張掖武威地區(qū)長期以來形成了綠洲灌溉農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì),農(nóng)業(yè)發(fā)展占主導(dǎo)地位,城市化發(fā)展相對緩慢;金昌、酒泉、嘉峪關(guān)三市都是依托工業(yè)企業(yè)或礦產(chǎn)資源發(fā)展起來的工業(yè)城市,城市擴(kuò)展、工業(yè)發(fā)展必然建立在占用一部分耕地的基礎(chǔ)上。各類因素共同促成河西走廊耕地數(shù)量波動變化趨勢。②不同的經(jīng)濟(jì)增長階段對非農(nóng)占用耕地需求量不同。耕地作為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的自然資源基礎(chǔ),不同經(jīng)濟(jì)增長階段影響耕地資源數(shù)量變化機(jī)制也不同,耕地資源數(shù)量變化表現(xiàn)形式也相應(yīng)不同[15]。研究區(qū)城市化早期階段,經(jīng)濟(jì)增長較緩慢,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占主導(dǎo)地位,對耕地占用十分有限,尤其是張掖武威一帶綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)。隨著工業(yè)化、城市化的推進(jìn),建設(shè)用地需求增加,耕地非農(nóng)化速度加快,主要表現(xiàn)為1996年以來城市用地“攤大餅”式的向外擴(kuò)展以及工業(yè)企業(yè)用地的大量增加。隨著西部大開發(fā)政策的實施,2003年后經(jīng)濟(jì)增長處于相對較高的發(fā)展階段,各地新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)比重增加,非農(nóng)產(chǎn)業(yè)比重不斷上升,加之河西地區(qū)土地開發(fā)潛力大,因此后期耕地數(shù)量呈現(xiàn)回升。③產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)進(jìn)步對耕地變化產(chǎn)生影響[16]。在科技水平較低的發(fā)展階段,社會勞動生產(chǎn)率相對較低,經(jīng)濟(jì)發(fā)展多走粗放型增長道路。科技水平的提高和推廣有效遏制了各類用地需求過度增長的勢頭。伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、整合、升級,河西走廊工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向集約型轉(zhuǎn)變,城市發(fā)展走內(nèi)部集約節(jié)約道路,有效地減少了建設(shè)用地對農(nóng)用耕地的占用。

表1 河西走廊五市耕地利用相對變化

4 河西走廊耕地變化人文驅(qū)動力分析

4.1 區(qū)域選擇及指標(biāo)體系建立

河西走廊是綠洲城市群的典型代表,也是重要的綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。近20 a耕地的變化與社會經(jīng)濟(jì)因素呈現(xiàn)顯著的關(guān)聯(lián)性。本研究借鑒前人經(jīng)驗,參考相關(guān)文獻(xiàn)初步建立了河西走廊耕地數(shù)量變化驅(qū)動因子指標(biāo)體系,指標(biāo)分5類(表2):人口因素、社會經(jīng)濟(jì)因素、城鄉(xiāng)生活質(zhì)量因素、土地利用因素和農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展因素。

表2 人文驅(qū)動因子與耕地數(shù)量的灰色關(guān)聯(lián)度

4.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文選取的各項統(tǒng)計數(shù)據(jù),均來源于嘉峪關(guān)市、酒泉市、張掖市、武威市、金昌市統(tǒng)計年鑒(1991-2009年),并參考甘肅省統(tǒng)計年鑒以及中國城市統(tǒng)計年鑒。

采用多項指標(biāo)進(jìn)行分析時,首先對各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理:對于正向指標(biāo)采用半升梯形模糊隸屬度函數(shù)進(jìn)行量化,對于負(fù)向指標(biāo)采用半降梯形模糊隸屬度函數(shù)進(jìn)行量化。最后綜合河西五市各項標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)結(jié)果,采用算數(shù)平均法結(jié)合特爾菲法綜合評定得出最終確定值,進(jìn)一步用于灰色關(guān)聯(lián)度及主成分分析研究。

4.3 因子篩選

本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析[17]與主成分分析[18]相結(jié)合的方法進(jìn)行主要驅(qū)動因子的選擇。在不考慮政策因素的情況下,對河西5市19 a間24個社會經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理,計算出各社會驅(qū)動力因子與耕地數(shù)量變化的灰色關(guān)聯(lián)度(表2),并進(jìn)行降序排列,選取排在前14位的因子做主成分分析。

利用SPSS 16.0軟件進(jìn)行主成分分析可得:第一主成分和第二主成分的累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.005%,信息損失量僅為15.995%。從主成分的旋轉(zhuǎn)因子載荷系數(shù)來看(表3),農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、總?cè)丝诘扰c第一主成分存在顯著正相關(guān)關(guān)系;農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)比重、農(nóng)業(yè)人口與第一主成分存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;糧食總產(chǎn)量與第二主成分有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系;基本建設(shè)投資、城市化水平與第二主成分有較顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。結(jié)合表2、表3確定選取農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)比重、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、城市化水平、基本建設(shè)投資、實有鋪裝道路長度、糧食總產(chǎn)量、人均居住面積這8個驅(qū)動力因子對河西走廊耕地數(shù)量變化進(jìn)行回歸擬合。

表3 主成分旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

4.4 線性回歸擬合

根據(jù)表3結(jié)果,利用SPSS 16.0進(jìn)行多元線性回歸,并選擇逐步剔除,得到河西走廊耕地數(shù)量變化方程:

式中:y——耕地面積;x1——城市化水平;x2——農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)比重;x3——農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力;r2=0.950,擬合效果十分理想。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

(1)河西走廊近20 a間耕地數(shù)量呈“增加-急劇減少-急劇增加-緩慢減少-平穩(wěn)增加”的波動式變化趨勢,城市化水平呈倒“S”型曲線。

(2)影響河西走廊耕地數(shù)量變化的因素有社會經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、土地利用、生活質(zhì)量和人口,各項指標(biāo)因子與耕地變化之間均存在顯著的關(guān)聯(lián)性。

(3)城市化綜合水平、社會經(jīng)濟(jì)水平以及農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展三類驅(qū)動力因子在研究區(qū)近20 a耕地的變化過程中起主導(dǎo)作用。

5.2 對策與建議

河西走廊耕地總面積基本遵循城市化背景下“先減后增最終趨于平穩(wěn)”的一般變化規(guī)律,與經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在近似“Kuznets”曲線型關(guān)系。人口變化、農(nóng)業(yè)技術(shù)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)和政策措施共同構(gòu)成了人文驅(qū)動力系統(tǒng),各因子相互作用,其中有增加耕地數(shù)量的正作用,也有減少耕地數(shù)量的負(fù)作用[19]。政府部門根據(jù)市場信息制定政策措施,合理開發(fā)利用耕地資源,使耕地數(shù)量呈現(xiàn)階段性變化。

城市化的價值主要是它帶來的環(huán)境效益,而非經(jīng)濟(jì)效益[20]。河西走廊是我國西部建設(shè)的唯一一個生態(tài)經(jīng)濟(jì)走廊[21],特殊的自然環(huán)境存在脆弱性和多變性,生態(tài)平衡一旦破壞難以恢復(fù)。對此提出建議:(1)適當(dāng)控制農(nóng)用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。集約節(jié)約利用城市土地,增加城區(qū)容量。查清耕地后備資源,保障耕地生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定。(2)進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,在走廊地區(qū)嚴(yán)禁開荒、棄耕,依托自然資源優(yōu)勢大力發(fā)展草產(chǎn)業(yè),變走廊“糧倉”為“肉庫”。(3)加強(qiáng)耕地質(zhì)量保護(hù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。重視農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的保護(hù),防止土壤沙化、退化,維護(hù)耕地自然生產(chǎn)力潛力。(4)發(fā)展農(nóng)業(yè)科技,構(gòu)建河西地區(qū)節(jié)水型產(chǎn)業(yè)體系,推進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的生態(tài)化,確保國家商品糧基地糧食安全。(5)拒絕境外移民,適度境內(nèi)生態(tài)移民[22],緩解地區(qū)生態(tài)環(huán)境壓力。合理分配城鄉(xiāng)勞動力,積極穩(wěn)步推進(jìn)城市化進(jìn)程。(6)耕地保護(hù)的實施方案、利用規(guī)劃和保護(hù)措施應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上可行、社會上可接受。因此,建立以可持續(xù)土地管理為基礎(chǔ)的保護(hù)模式是實現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)的根本保證[23]。

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