樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系研究

胡小宇 冉瑞平

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，四川 成都 611130）

土地利用與生態(tài)環(huán)境之間存在著相互影響、相互制約的關(guān)系。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，土地利用與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系日益得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。國(guó)外學(xué)者多側(cè)重于城市土地利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的研究［1－3］。王萬(wàn)茂、李邊疆運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)兩種方法，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)耦合關(guān)聯(lián)分析與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬分析兩種思路對(duì)土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系進(jìn)行研究［4］。王蘭霞等運(yùn)用復(fù)合物元模型對(duì)哈爾濱市土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度的空間差異進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示哈爾濱市域內(nèi)土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)狀態(tài)空間差異明顯［5］。李冠英等通過(guò)建立相應(yīng)的指標(biāo)體系，對(duì)南京市土地利用效益耦合度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)土地利用效益之間矛盾依然存在［6］。張樂(lè)勤、侯培、王新杰分別從城鎮(zhèn)化與土地集約利用、城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行研究，研究表明耦合協(xié)調(diào)度穩(wěn)中有升，區(qū)域之間差異顯著［7－9］。已有文獻(xiàn)大多側(cè)重于對(duì)非農(nóng)用地與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系進(jìn)行研究，而較少將農(nóng)地利用納入土地利用的范圍與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系進(jìn)行研究。

本文以樂(lè)山市為研究區(qū)域，將農(nóng)地利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響考慮在內(nèi)，通過(guò)構(gòu)建土地利用與生態(tài)環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系和函數(shù)模型，定量分析2003－2013年樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系，并就提高土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合發(fā)展度提出相關(guān)對(duì)策建議。

一、研究區(qū)域概況

樂(lè)山市位于成都、川南、攀西三大經(jīng)濟(jì)區(qū)結(jié)合部，橫跨成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)、成綿樂(lè)發(fā)展帶和沿長(zhǎng)江發(fā)展帶，北與眉山接壤，東與自貢、宜賓毗鄰，南與涼山相接，西與雅安連界。全市土地總面積12826 平方公里，占全省總面積的2.64%，山地、丘陵、平原分別占66.5%、21%、12.5%，東北部為丘陵區(qū)，中部為河谷平原區(qū)，西南部為山區(qū)。2013年全市總?cè)丝跒?56 萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值1134.79億元，城鎮(zhèn)化率達(dá)到44.53%。耕地比例、居民點(diǎn)工礦用地比例、交通水利用地比例與未利用土地比例分別 為18.41%、4.33%、1.33%和4.39%，森林覆蓋率達(dá)54.25%。

2003－2013年，樂(lè)山市經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，全市國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值由215.57億元增至1134.79億元，年均增幅超過(guò)10%；固定資產(chǎn)投資總額由79.04億元增至781.02億 元；建成區(qū)面積由111.11 平方公里增至127.64 平方公里。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，樂(lè)山市生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度也不斷加大，“三廢”排放量逐年減少，工業(yè)廢水排放量由11089.4 萬(wàn)噸波動(dòng)降至4297.6 萬(wàn)噸，其中峰值出現(xiàn)在2004年，達(dá)到11685 萬(wàn)噸；工業(yè)二氧化硫排放量由82793 噸波動(dòng)降至46698 噸，2004年達(dá)到最大為93208 噸；工業(yè)固體廢棄物排放量由12848 噸降至67840 噸。

二、土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系評(píng)價(jià)體系

土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合度是一個(gè)定量表示土地利用結(jié)構(gòu)、程度、效益和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間關(guān)系的指標(biāo)，是把土地利用指標(biāo)和生態(tài)環(huán)境要素作為自變量的一個(gè)函數(shù)，評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建應(yīng)遵循整體性、科學(xué)性、層次性、可行性和資料的可獲取性等原則［10］。

多位學(xué)者［11－13］從土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用強(qiáng)度、土地利用效益等三個(gè)方面構(gòu)建由多個(gè)指標(biāo)組成的土地利用子系統(tǒng)，從生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)涵養(yǎng)能力、生態(tài)治理水平三個(gè)方面構(gòu)建了由多個(gè)指標(biāo)組成的生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的可操作性。本文在借鑒相關(guān)研究［14－18］的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出符合樂(lè)山市實(shí)際情況的耦合度評(píng)價(jià)體系（見表1）。

三、土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的評(píng)判

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是由《樂(lè)山市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2003－2013）、樂(lè)山市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展公報(bào)（2003－2013）、《樂(lè)山市土地利用總體規(guī)劃》（2006－2020）以及樂(lè)山市國(guó)土資源局相關(guān)資料整理而成。

表1 樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系評(píng)價(jià)體系

（二）評(píng)價(jià)原理

1.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于在不同的評(píng)價(jià)體系中，各指標(biāo)因性質(zhì)不同而有不同的量綱和數(shù)量級(jí)，無(wú)法直接進(jìn)行比較，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。本文采用“閾值法”［19］對(duì)原始數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理，其公式為：

2.指標(biāo)權(quán)重的確定。為了更準(zhǔn)確地得到各指標(biāo)的權(quán)重W，本文采用變異系數(shù)法和熵值法分別確定權(quán)重，然后取兩種方法的平均值，最終確定各指標(biāo)的權(quán)重［19］。

變異系數(shù)法確定權(quán)重的公式為：

式中，V 為第i 項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)，σi為第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，Xi為第i 項(xiàng)指標(biāo)的平均數(shù)。

熵值法確定權(quán)重的公式為：

①第n 項(xiàng)指標(biāo)下第m 項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)的比重：

其中，fij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

②各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值ej：

③計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的差異系數(shù)：

④第m 項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為：

本文選取土地利用綜合指數(shù)F（x）和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)G（x），分別作為土地利用和生態(tài)環(huán)境的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。

土地利用綜合指數(shù)：

式中Xi、Yj分別為土地利用子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，a 和b 為上文所求權(quán)重。

3.耦合模型的構(gòu)建。F（x）與G（y）的離差越小，土地利用與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度越高，耦合水平也越高，據(jù)此構(gòu)建土地利用子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的耦合模型［20］。

土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合度公式：

式中，C 為耦合度，C 的數(shù)值越大，表明土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合度越高；r 為調(diào)節(jié)系數(shù)，r≥2，為了計(jì)算方便，本文取r＝2；F（x）為土地利用綜合指數(shù)，G（y）為生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)。

為了全面反映土地利用與生態(tài)環(huán)境的整體功能與綜合效益，進(jìn)一步計(jì)算土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合發(fā)展度，本文構(gòu)建定量描述二者耦合發(fā)展度的指標(biāo)，并以此作為評(píng)判樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的依據(jù)。

式中，D 為耦合發(fā)展度，耦合發(fā)展度越高，表明土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合程度越好；T 為土地利用與生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)值，α、β 分別為土地利用與生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)權(quán)重，由于土地利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)同等重要，故α、β 取值均為0.5［20］。

4.等級(jí)評(píng)定。楊士弘根據(jù)D 值的大小將環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的耦合發(fā)展度劃分為3 大類10 個(gè)小類，再根據(jù)F（x）與G（y）的對(duì)比關(guān)系劃分經(jīng)濟(jì)滯后型、環(huán)境經(jīng)濟(jì)同步型和環(huán)境滯后型［21］。丁潤(rùn)超根據(jù)D 值大小將協(xié)調(diào)度劃分為協(xié)調(diào)類和不協(xié)調(diào)類，其中協(xié)調(diào)類劃分為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)類、初級(jí)協(xié)調(diào)類、中級(jí)協(xié)調(diào)類和優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)類，不協(xié)調(diào)類劃分為瀕臨失調(diào)類和失調(diào)類［22］。本文在借鑒相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合樂(lè)山市的具體情況進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化和調(diào)整，擬定出土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其所對(duì)應(yīng)的類型（詳見表2）。

本文以樂(lè)山市2003－2013年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后確定各指標(biāo)權(quán)重（見表1），根據(jù)公式（9）－（13）計(jì)算后得到土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合發(fā)展度D，并結(jié)合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分類體系進(jìn)行對(duì)比分析，最終得到評(píng)價(jià)結(jié)果，詳見表3。

（三）結(jié)果分析

1.土地利用與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)分析。從表3 可以看出，2003－2013年樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)均呈上升趨勢(shì)，其中土地利用綜合指數(shù)由0.3150 提高至0.9931；生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)由0.5013 提高至0.9726。兩者的總體提高幅度較大（如圖1），表明樂(lè)山市土地利用狀況與生態(tài)環(huán)境狀況發(fā)展良好。2003－2010年樂(lè)山市土地利用綜合指數(shù)均小于生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)，表明土地利用程度總體上落后于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，表現(xiàn)為土地利用滯后型；2011－2013年樂(lè)山市土地利用綜合指數(shù)與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)差距在0.1 以內(nèi)，表明土地利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)同步發(fā)展。

2003－2005年，樂(lè)山市地均固定資產(chǎn)投資僅由65.81 萬(wàn)元／平方公里增至93.97 萬(wàn)元／平方公里，森林覆蓋率大幅提升，2005年全市森林覆蓋率達(dá)到52.5%，地均工業(yè)煙塵去除量、地均工業(yè)二氧化硫去除量和生活垃圾無(wú)害化處理率比2003年分別上升了30.24%、76.70%和32.96%，地均化肥使用量和地均農(nóng)藥使用量?jī)H上升了2.07%和6.52%，這是該時(shí)期生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)高于土地利用綜合指數(shù)的主要原因。

表2 樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分類體系

表3 2003－2013年樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度結(jié)果

圖1 2003－2013年樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度變化趨勢(shì)

2005－2006年，土地利用綜合指數(shù)平穩(wěn)上升，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)僅提高了0.0049。地均化肥使用量上升了12.12%，生活垃圾處理率下降了45.74%，使得生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)增長(zhǎng)緩慢。

2007－2011年，土地利用程度進(jìn)一步加大，地均固定資產(chǎn)投資增幅較為顯著，達(dá)到165.07%，居民點(diǎn)工礦用地比例與交通水利用地比例分別增加了12.71%與36.14%，說(shuō)明這一時(shí)期樂(lè)山市土地利用的綜合效益不斷加強(qiáng)，土地利用綜合指數(shù)逐年上升?！叭龔U”排放量持續(xù)下降，建成區(qū)綠地覆蓋面積穩(wěn)中有升。但是，森林覆蓋率由54.18%降至49.48%，地均化肥用量和地均農(nóng)藥用量增長(zhǎng)較快，固體廢棄物綜合利用率、地均工業(yè)煙塵去除量和地均工業(yè)二氧化硫去除量的增幅很小，因此這一時(shí)期生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)的增長(zhǎng)幅度小于土地利用綜合指數(shù)的增長(zhǎng)幅度。

2012－2013年，樂(lè)山市加大對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的力度，工業(yè)廢水和廢氣的排放量大幅減少，環(huán)境質(zhì)量明顯改善，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)較上一年增幅較大。2013年，雖然生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)略低于土地利用綜合指數(shù)，但兩者差距明顯縮小，說(shuō)明樂(lè)山市生態(tài)環(huán)境建設(shè)成效明顯。

2.土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度分析。從圖1 可以看出，樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度總體呈上升趨勢(shì)，從2003年的0.6056 提高至2013年的0.9913。就2003－2013年樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合發(fā)展度類型來(lái)看，2003－2006年為初級(jí)耦合類土地利用滯后型，2007－2008年為中級(jí)耦合類土地利用滯后型，2009－2010年為良好耦合類土地利用滯后型，2011－2013年為優(yōu)質(zhì)耦合類土地利用與生態(tài)環(huán)境同步型。

2003－2013年是樂(lè)山市經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展時(shí)期，建成區(qū)面積由111.11 平方公里增至127.64平方公里，地均第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值由0.8147 萬(wàn)元／公頃增至5.4483 萬(wàn)元／公頃。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，樂(lè)山市也十分重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)，“十二五”以來(lái)，全市單位GDP 能耗累計(jì)下降15.34%，規(guī)模以上工業(yè)萬(wàn)元增加值能耗累計(jì)下降27.73%。2003－2010年，土地利用滯后于生態(tài)環(huán)境建設(shè)；2011－2013年，土地利用與生態(tài)環(huán)境建設(shè)同步發(fā)展。從整體上看，樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合度良好，但必須注意的是，樂(lè)山市11年來(lái)地均化肥使用量和地均農(nóng)藥使用量均呈上升趨勢(shì)，必須重視這一趨勢(shì)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)力度。

四、結(jié)論與建議

土地利用與生態(tài)環(huán)境相互制約、相互影響，土地利用必然導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的變化，生態(tài)環(huán)境的變化又反作用于土地利用。本文通過(guò)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)2003－2013年樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系進(jìn)行定量計(jì)算，得出樂(lè)山市土地利用綜合指數(shù)由0.3150 上升到0.9931，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)由0.5013 上升到0.9726，兩者耦合發(fā)展度由0.6056 上升到0.9913，表明樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合度提高幅度較大，土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合度較高，總體上經(jīng)歷了一個(gè)“初級(jí)耦合類土地利用滯后型→中級(jí)耦合類土地利用滯后型→良好耦合類土地利用滯后型→優(yōu)質(zhì)耦合類土地利用與生態(tài)環(huán)境同步型”的演化過(guò)程，土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合度呈上升趨勢(shì)。

土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度的提高是一個(gè)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，生態(tài)環(huán)境保護(hù)與土地利用同等重要，為了更好地促進(jìn)樂(lè)山市土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展度的提高，在今后的土地利用中，應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：首先，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，提高土地利用效率。嚴(yán)格保護(hù)耕地，基本農(nóng)田實(shí)行耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)全面管護(hù)，嚴(yán)格控制非農(nóng)建設(shè)占用耕地尤其是基本農(nóng)田；在確保非農(nóng)建設(shè)用地指標(biāo)不突破和耕地保有量不減少的前提下，調(diào)整非農(nóng)建設(shè)用地的空間布局，合理布置地塊功能和發(fā)展方向；其次，優(yōu)先發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)，減少化肥、農(nóng)藥的使用量，鼓勵(lì)使用有機(jī)肥，建立高效生態(tài)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，減輕因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的面源污染；再次，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推行綠色生產(chǎn)，提高資源利用效率。嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”排放，按照“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，關(guān)閉一批高污染、高耗能、高排放的企業(yè)，推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，從源頭上減少污染；提高能源的使用效率，降低單位GDP 能耗；提高工業(yè)廢水、廢氣、煙塵及二氧化硫處理率，提高固體廢棄物利用率；再次，建立嚴(yán)格的垃圾分類體系，對(duì)可回收垃圾、不可回收垃圾、可降解垃圾、不可降解垃圾進(jìn)行差別處理；加大對(duì)森林資源的保護(hù)力度，通過(guò)植樹造林、退耕還林等方式進(jìn)一步提高森林覆蓋率。

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