基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的京津冀區(qū)域土地綜合承載力評(píng)價(jià)

劉澄，高鑫，劉祥東，白婧

（北京科技大學(xué)東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100083）

基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的京津冀區(qū)域土地綜合承載力評(píng)價(jià)

劉澄，高鑫，劉祥東，白婧

（北京科技大學(xué)東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100083）

利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法測(cè)算出京津冀區(qū)域的相對(duì)土地資源承載力、相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力和相對(duì)綜合資源承載力，結(jié)果表明相對(duì)土地資源承載力和相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力對(duì)綜合承載力貢獻(xiàn)程度分別約為1/3和2/3，區(qū)域的相對(duì)綜合資源承載力已經(jīng)處于超載狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，利用Vensim軟件對(duì)區(qū)域土地綜合承載力進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)仿真，通過(guò)對(duì)5種發(fā)展方案下未來(lái)幾年土地綜合承載力發(fā)展?fàn)顩r的比較，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的最佳發(fā)展方案是人口低速增長(zhǎng)（自然增長(zhǎng)率4‰、機(jī)械增長(zhǎng)率2‰），經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展（14%），糧食單產(chǎn)快速增長(zhǎng)（5.5%）。

京津冀區(qū)域；土地綜合承載力；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

0 引言

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics)是麻省理工學(xué)院Forrester教授創(chuàng)立的一門研究較為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)科學(xué)。它主要利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和反饋控制理論來(lái)研究復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)行為之間的關(guān)系。在解決具體問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)采取定性與定量相結(jié)合的方式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和推理，尤其擅長(zhǎng)處理高階次、非線性、長(zhǎng)期性、周期性、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題。

鑒于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的諸多優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域[1]、環(huán)境資源領(lǐng)域[2]、建筑、物流、知識(shí)傳播、城市發(fā)展、企業(yè)發(fā)展、石油等各行各業(yè)[3-8]都得到廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，一些學(xué)者嘗試將其應(yīng)用到土地綜合承載力系統(tǒng)分析中，并利用不同軟件對(duì)不同地區(qū)的土地綜合承載力狀況進(jìn)行研究。早期的研究多是利用Dynamo語(yǔ)言[9-10]和PD PLUS（Professional Dynamo Plus）軟件[11]實(shí)現(xiàn)土地承載力的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析，而這些研究共同的缺陷就是僅從糧食生產(chǎn)的單一指標(biāo)去考核土地承載力，這種評(píng)測(cè)方式顯然不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。

隨著Vensim軟件的面世，由于其不僅能夠人工編輯Dynamo方程式、易于構(gòu)建模型、具有政策最優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，還能同時(shí)以圖形和編輯語(yǔ)言的方法建立SD模型，因而受到許多學(xué)者的青睞，同時(shí)也被用于研究一些地區(qū)的土地綜合承載力[12-13]。這些研究借助Vensim軟件的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)歷了土地綜合承載力評(píng)估由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單一到多元的發(fā)展過(guò)程。

京津冀區(qū)域在我國(guó)政治經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展中有著舉足輕重的地位，區(qū)域經(jīng)濟(jì)、人口、生態(tài)、土地等因素的和諧融洽是國(guó)家至為關(guān)心的問(wèn)題之一。政府致力于對(duì)京津冀區(qū)域的土地利用進(jìn)行合理規(guī)劃以實(shí)現(xiàn)區(qū)域人口與土地、經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，而上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)首先需要對(duì)區(qū)域的土地綜合承載力進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。因此，本文將借助系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)京津冀區(qū)域土地綜合承載力的變化情況，首先結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況提出了5種可能的發(fā)展方案，運(yùn)用Vensim軟件進(jìn)行模擬分析，對(duì)各種方案運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行比較，尋找出最優(yōu)方案，為京津冀區(qū)域未來(lái)土地規(guī)劃提供科學(xué)的參考。

1 土地綜合承載力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型

1.1 系統(tǒng)分析

本文將土地綜合承載力系統(tǒng)劃分為：糧食生產(chǎn)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、人口系統(tǒng)以及土地利用系統(tǒng)。承載人口最主要的是糧食生產(chǎn)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，與之對(duì)應(yīng)的是土地生產(chǎn)力承載力和土地經(jīng)濟(jì)社會(huì)承載力，由于時(shí)間段不同、地域的差別，二者對(duì)土地綜合承載力的貢獻(xiàn)率有所不同。下面將研究現(xiàn)階段京津冀地區(qū)相對(duì)土地資源承載力和相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力對(duì)相對(duì)綜合承載力的貢獻(xiàn)率，并以此分別作為土地生產(chǎn)承載力和經(jīng)濟(jì)社會(huì)承載力在土地綜合承載力中權(quán)重的參考值。

考慮到京津冀地區(qū)實(shí)際情況，根據(jù)相對(duì)資源承載力的研究方法，本文用耕地面積和地區(qū)生產(chǎn)總值來(lái)代表土地資源和經(jīng)濟(jì)資源。以下是相對(duì)資源承載力的類型及計(jì)算公式：

相對(duì)土地資源承載力

式中：Il——Il=Qpo/Qlo；

Crl——是相對(duì)土地資源承載力；

Il——是土地資源承載指數(shù)；

Ql——是研究區(qū)耕地面積；

Qpo——是參照區(qū)人口數(shù)量；

Qlo——是參照區(qū)耕地面積；

P——是實(shí)際人口數(shù)量；

r——是相對(duì)土地資源承載力指數(shù)，r〉1.0表明承載力相對(duì)不足，r＜1.0表明承載力相對(duì)富余。

相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力

式中：Ie——Ie=Qpo/Qeo；

Ce——是相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力；

Ie——是經(jīng)濟(jì)資源承載力指數(shù)；

Qe——是研究區(qū)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值；

Qp——是參照區(qū)人口數(shù)量；

Qeo——是參照區(qū)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值；

e——是相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力指數(shù)，e〉1.0表明承載力相對(duì)

不足，e＜1.0表明承載力相對(duì)富余。

綜合資源承載力

式中：Cs——是綜合資源承載力；

W1,W2——分別是相對(duì)土地資源承載力和相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力的權(quán)數(shù)，根據(jù)以往大多數(shù)研究者采用的數(shù)據(jù)，一般取為W1= W2=0.5。

s——為相對(duì)綜合資源承載力指數(shù)，表示不同時(shí)間段，研究區(qū)相對(duì)于參照區(qū)的綜合承載狀態(tài)，s〉1.0呈超載狀態(tài)，s＜1.0呈富余狀態(tài)，s=1.0呈臨界狀態(tài)。

本文以全國(guó)作為參照區(qū)，利用2008年的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，得到京津冀和全國(guó)的人口、耕地、經(jīng)濟(jì)狀態(tài)和承載人口指數(shù)見表1。

表1 2008年京津冀與全國(guó)人口、耕地、經(jīng)濟(jì)狀態(tài)和承載人口指數(shù)

由上表知，2008年京津冀地區(qū)的土地資源人口承載指數(shù)比全國(guó)的高，經(jīng)濟(jì)資源人口承載指數(shù)比全國(guó)的低，說(shuō)明京津冀地區(qū)土地資源承載力相對(duì)不足，而經(jīng)濟(jì)資源承載力相對(duì)富余。

根據(jù)上述方法，以全國(guó)為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出京津冀區(qū)域的土地資源承載力、經(jīng)濟(jì)資源承載力和綜合承載力，見表2。

表2 京津冀2008年相對(duì)于我國(guó)的資源承載力狀況

由表2可知，京津冀區(qū)域2008年的相對(duì)資源承載力處于超載狀態(tài)，與全國(guó)相比，由于京津冀地區(qū)人口較多，耕地資源較少，導(dǎo)致相對(duì)土地資源承載力對(duì)綜合承載力貢獻(xiàn)程度為32.39%，接近于1/3，相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力對(duì)綜合承載力的貢獻(xiàn)程度約為2/3，說(shuō)明京津冀地區(qū)綜合承載力以經(jīng)濟(jì)承載力為主。因此，下文在對(duì)區(qū)域土地綜合承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)時(shí)，將土地生產(chǎn)承載力和經(jīng)濟(jì)社會(huì)承載力在土地綜合承載力中的權(quán)數(shù)分別定為1/3、2/3。

1.2 系統(tǒng)邊界確定

土地綜合承載力系統(tǒng)涉及人口、糧食、經(jīng)濟(jì)、土地利用。人口系統(tǒng)主要研究人口承載力，糧食生產(chǎn)系統(tǒng)主要研究糧食供需，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)狀況，土地利用系統(tǒng)主要研究建設(shè)用地增加對(duì)環(huán)境的影響，也是連接經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、糧食生產(chǎn)系統(tǒng)及環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要涉及各個(gè)系統(tǒng)要素之間有關(guān)土地利用的動(dòng)力因子響應(yīng)。

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析，在明確建模目的的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的邊界主要包含以下變量：土地生產(chǎn)力承載力、土地經(jīng)濟(jì)承載力、人口總量、糧食消費(fèi)水平、糧食總產(chǎn)量、糧食單產(chǎn)、土地面積、耕地面積、建設(shè)用地面積、生態(tài)用地面積、生態(tài)差距、城鎮(zhèn)和農(nóng)村平均消費(fèi)支出及恩格爾系數(shù)等。

1.3 系統(tǒng)流圖構(gòu)建

對(duì)模型系統(tǒng)進(jìn)行因果關(guān)系分析就是在對(duì)以上各子系統(tǒng)進(jìn)行了邏輯關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，找到與所研究?jī)?nèi)容有關(guān)的因素以及他們之間存在的關(guān)系：正相關(guān)還是負(fù)相關(guān)。某因素增加（減少）導(dǎo)致其他因素增加（減少）或減少（增加），說(shuō)明二者之間是正相關(guān)關(guān)系或負(fù)相關(guān)關(guān)系。反映系統(tǒng)界限內(nèi)因素間因果關(guān)系的是因果關(guān)系圖，通常由一個(gè)或多個(gè)正、負(fù)反饋回路所組成，以此反映系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基本結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)趨勢(shì)。

由于因果關(guān)系圖只能定性描述反饋結(jié)構(gòu)，不能定量描述各變量之間的數(shù)量關(guān)系和變量隨時(shí)間變化的規(guī)律，構(gòu)建模型時(shí)需要引入積量、率量、輔助變量、決策變量等符號(hào)，建立能夠描述各變量間函數(shù)關(guān)系的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流圖。由以上系統(tǒng)分析知，整個(gè)系統(tǒng)劃分為土地生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力、人口、土地利用和環(huán)境5個(gè)子系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)分析得，土地生產(chǎn)力承載系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力承載系統(tǒng)影響著人口系統(tǒng)和土地利用系統(tǒng)，土地利用系統(tǒng)影響環(huán)境系統(tǒng)，環(huán)境系統(tǒng)的變化反過(guò)來(lái)影響土地生產(chǎn)力承載系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力承載系統(tǒng)。

通過(guò)對(duì)京津冀區(qū)域影響土地綜合承載力的各因素的因果關(guān)系分析，可以勾勒出如圖1所示的系統(tǒng)流程圖。

圖1 京津冀區(qū)域土地綜合承載力變化的系統(tǒng)流圖

2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立

2.1 參數(shù)的估計(jì)

2.1.1 初始值的確定

根據(jù)《北京統(tǒng)計(jì)年鑒》、《天津統(tǒng)計(jì)年鑒》、《河北統(tǒng)計(jì)年鑒》以及國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站的數(shù)據(jù)，得出京津冀地區(qū)土地綜合承載力系統(tǒng)模型的狀態(tài)變量的初始值見表3。

表3 系統(tǒng)模型狀態(tài)變量初始值

2.1.2 常數(shù)值的確定

（1）地區(qū)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率

通過(guò)京津冀地區(qū)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算知，從1998年至2007年，京津冀地區(qū)GDP持續(xù)增長(zhǎng)，平均年增長(zhǎng)率為14.74%。據(jù)此，對(duì)京津冀地區(qū)未來(lái)十多年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r設(shè)定以下3種：①經(jīng)濟(jì)保守發(fā)展，到2020年經(jīng)濟(jì)發(fā)展低于現(xiàn)有增長(zhǎng)速度，其發(fā)展水平為12%；②經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，到2020年經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持現(xiàn)有增長(zhǎng)速度為14%；③經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，到2020年增長(zhǎng)速度達(dá)到16%。

（2）人口自然增長(zhǎng)率和機(jī)械增長(zhǎng)率的確定

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，1997-2008年京津冀區(qū)域的人口自然增長(zhǎng)率波動(dòng)幅度較小，基本維持在4‰～6‰以內(nèi)，平均自然增長(zhǎng)率為5‰。京津冀區(qū)域人口的機(jī)械增長(zhǎng)率呈上升趨勢(shì)，且上升的幅度不斷增大，從2006年開始急劇上升。由于京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，城市化水平較高，導(dǎo)致近年來(lái)更多外來(lái)人口的遷入，平均機(jī)械增長(zhǎng)率為2.91‰。總體來(lái)說(shuō)，人口自然增長(zhǎng)率和機(jī)械增長(zhǎng)率在曲折中上升。根據(jù)京津冀地區(qū)城市化的進(jìn)程，結(jié)合人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的狀況，設(shè)定未來(lái)十幾年京津冀地區(qū)人口增長(zhǎng)3種方案：①低速發(fā)展型，即壓低自然增長(zhǎng)率3.5‰和機(jī)械增長(zhǎng)2‰；②穩(wěn)定發(fā)展型，即保持現(xiàn)有自然增長(zhǎng)率和機(jī)械增長(zhǎng)率平均水平，分別為5‰和3‰；③快速增長(zhǎng)型，即適度放寬計(jì)劃生育政策，取近10年自然增長(zhǎng)率和機(jī)械增長(zhǎng)率較高數(shù)值分別為5.59‰和5.4‰。

（3）糧食單產(chǎn)發(fā)展水平

小麥育種專家李振聲認(rèn)為，在我國(guó)人口增長(zhǎng)率高于0.5%，人均糧食消費(fèi)量增速超過(guò)0.5%，而我國(guó)糧食耕種面積不太可能出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)的情況下，糧食單產(chǎn)必須年均增長(zhǎng)1%以上，才能保持與人口、消費(fèi)增長(zhǎng)的供需平衡。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算得，京津冀地區(qū)1997年—2008年的糧食單產(chǎn)增加率平均為1.65%，超過(guò)了1%?，F(xiàn)設(shè)定糧食單產(chǎn)發(fā)展的3種情景：①較慢增長(zhǎng)型，即到2020年維持現(xiàn)有發(fā)展水平1.65%；②較快增長(zhǎng)型，考慮到生態(tài)環(huán)境會(huì)有所改善，技術(shù)水平有所發(fā)展，糧食單產(chǎn)年均增長(zhǎng)率為2.9%；③快速增長(zhǎng)型，糧食單產(chǎn)年均增長(zhǎng)率為5.5%。

（4)表函數(shù)的確定

在VensimPLE軟件中，表函數(shù)的表達(dá)是把自變量、因變量的最大值、最小值及一些自變量與因變量對(duì)應(yīng)的點(diǎn)值列出，具體如下式所示：

式中：X——自變量；

Y——為因變量；

xmin，ymin——分別為自變量和因變量的最小值；

xmax，ymax——分別為自變量和因變量的最大值；

xi，yi(i∈1，2，…，n)——是自變量和因變量的已知對(duì)應(yīng)點(diǎn)，如果自變量不再給出點(diǎn)中，用線性插值法求得因變量的值。

（5)城鎮(zhèn)居民人均生活消費(fèi)支出和農(nóng)村居民人均消費(fèi)支出增長(zhǎng)率的確定

本文以京津冀地區(qū)1997年—2011年城鎮(zhèn)居民人均生活消費(fèi)支出的數(shù)據(jù)應(yīng)用Eviews軟件進(jìn)行二次非線性擬合回歸，得擬合直線方程如下：

式中：x——1997年-2011年對(duì)應(yīng)的時(shí)間，取值從1開始；

y——為城鎮(zhèn)居民人均生活消費(fèi)支出。

由該式可得2020年京津冀地區(qū)城鎮(zhèn)居民人均生活消費(fèi)支出為29 457.44元。同理，對(duì)農(nóng)村居民人均消費(fèi)支出進(jìn)行分析，得方程式:y=27.3x2+133.17x+1 823.26,進(jìn)而可以計(jì)算出2020年京津冀地區(qū)農(nóng)村居民人均消費(fèi)支出為14 351.98元。

最終，根據(jù)以上分析和假設(shè)，進(jìn)一步求出京津冀區(qū)域土地綜合承載力的系統(tǒng)關(guān)系式、糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的主要方程式、人口系統(tǒng)的主要方程式、經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的主要方程式、建設(shè)建筑系統(tǒng)的主要方程式，限于篇幅不在此一一說(shuō)明。

2.2 有效性檢驗(yàn)

效性檢驗(yàn)是為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c現(xiàn)實(shí)的吻合程度，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ退@取的信息與行為是否反映了實(shí)際系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律。

現(xiàn)以1997年為基準(zhǔn)年，以1年為步長(zhǎng)，對(duì)2006年和2007年的人口數(shù)量、地區(qū)生產(chǎn)總值、耕地面積、建設(shè)用地面積、生態(tài)用地面積以及糧食單產(chǎn)進(jìn)行仿真，根據(jù)相對(duì)誤差=(仿真值—?dú)v史值)/歷史值，最終的檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 京津冀土地綜合承載力仿真數(shù)據(jù)對(duì)比

由表4知，與實(shí)際的歷史數(shù)據(jù)相比，絕大部分相對(duì)誤差都較小，除了2006年耕地面積的誤差略大于5%外，其他相對(duì)誤差均小于5%。因此，本文模型所反映的系統(tǒng)行為與實(shí)際行為基本相符，具有一定的代表性。

3 最優(yōu)方案選取

本部分將首先按照京津冀發(fā)展現(xiàn)狀擬定未來(lái)5種可能的發(fā)展方案，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型擬合5種方案下區(qū)域土地綜合承載力變化情況，通過(guò)比較分析需求區(qū)域的最優(yōu)發(fā)展方案，然后在最優(yōu)發(fā)展方案下考慮3種消費(fèi)水平下的未來(lái)區(qū)域土地綜合承載力變化情況。

3.1 方案組合

在不同時(shí)期，各種因素都在發(fā)生變化，最終導(dǎo)致土地綜合承載力也隨之發(fā)生變化。在無(wú)法確定京津冀區(qū)域未來(lái)具體發(fā)展路徑的情況下，本文結(jié)合區(qū)域發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)地區(qū)生產(chǎn)總值、人口總量、糧食單產(chǎn)以及不同消費(fèi)水平等指數(shù)設(shè)定5種發(fā)展方案（見表5）和3種消費(fèi)水平（見表6），模擬未來(lái)可能的發(fā)展路徑。

表5 京津冀土地綜合承載力仿真方案

表6 3種不同消費(fèi)水平的設(shè)定

下文將以區(qū)域1998-2007年歷史數(shù)據(jù)作為依據(jù)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型來(lái)演示未來(lái)區(qū)域在不同發(fā)展方案下的土地綜合承載力的變化狀況，進(jìn)而分析各種方案的優(yōu)劣，最后選定最優(yōu)發(fā)展方案。

4.2 結(jié)果分析

根據(jù)以上設(shè)定的5種方案，以2008年為基期，對(duì)未來(lái)十幾年進(jìn)行預(yù)測(cè)，運(yùn)行模型結(jié)構(gòu)流程圖，得到5種方案下京津冀地區(qū)土地綜合承載力的動(dòng)態(tài)運(yùn)行結(jié)果。通過(guò)比較5種方案下各個(gè)指標(biāo)，得到見表7的優(yōu)劣排序。

表7 重要指標(biāo)5個(gè)方案的排序

表7的結(jié)果顯示，方案一的土地生產(chǎn)力承載力、經(jīng)濟(jì)承載力、土地綜合承載力、土地綜合承載力盈余和人均GDP最高，但是人均耕地面積和人均建設(shè)用地面積最少；且由計(jì)算的結(jié)果可知，在全面小康水平下的土地生產(chǎn)力承載力在2016年前均低于實(shí)際人口的數(shù)量，即京津冀區(qū)域土地生產(chǎn)的糧食在2016年前無(wú)法滿足本地人口，因此存在嚴(yán)重的缺陷。方案二和方案三的土地生產(chǎn)力承載力、經(jīng)濟(jì)承載力和綜合承載力均相當(dāng)，但是由于方案二的人口增長(zhǎng)速度快于方案三，使得方案三的人均耕地面積、人均建設(shè)用地面積、人均GDP和土地綜合承載力盈余均比高于方案二，且方案三的生態(tài)用地面積要大于方案二，說(shuō)明方案三優(yōu)于方案二。方案四除了人均耕地面積和方案三相當(dāng)外，其他指標(biāo)均低于方案三，說(shuō)明方案三比方案四好。方案五與其他方案相比，除了人均耕地面積和人均建設(shè)用地面積最大，其他指標(biāo)均是5個(gè)方案中最低的，因此也不可取。

綜合以上分析知，方案三既保證了京津冀區(qū)域地區(qū)生產(chǎn)總值的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，又考慮了該地區(qū)土地自然資源的合理利用和開發(fā)，并且充分保護(hù)了生態(tài)用地，把人口規(guī)?？刂圃诮?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境和諧、可持續(xù)發(fā)展的范圍內(nèi)，因此是最優(yōu)選擇。在方案三下，各類指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果見表8。

在方案三下，所得到的三種不同消費(fèi)水平下區(qū)域土地生產(chǎn)承載力、經(jīng)濟(jì)承載力已經(jīng)土地綜合承載力結(jié)果見表9。

表8 京津冀土地綜合承載力主要指標(biāo)體系預(yù)測(cè)結(jié)果（方案三）

表9 京津冀土地綜合承載力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)結(jié)果（方案三）

土地生產(chǎn)力承載力和土地經(jīng)濟(jì)社會(huì)承載力共同決定土地綜合承載力的大小。影響土地生產(chǎn)力承載力的主要因素是糧食總產(chǎn)量和糧食消費(fèi)水平，糧食總產(chǎn)量的變化方向和土地生產(chǎn)力承載力相同，糧食消費(fèi)水平的變化方向則與之相反。影響土地經(jīng)濟(jì)社會(huì)承載力的主要因素是地區(qū)生產(chǎn)總值和平均消費(fèi)水平，地區(qū)生產(chǎn)總值的變化方向和土地經(jīng)濟(jì)社會(huì)承載力的相同，平均消費(fèi)水平的變化方向與之相反。因此，提高京津冀地區(qū)土地綜合承載力，應(yīng)當(dāng)提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、糧食單產(chǎn)增長(zhǎng)率和生態(tài)用地比例，控制耕地減少比率、人口自然增長(zhǎng)率以及各種消費(fèi)水平。

4 結(jié)論

本文利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)京津冀區(qū)域土地綜合承載力進(jìn)行測(cè)評(píng)和預(yù)測(cè)。具體而言，采用相對(duì)資源承載力計(jì)算方法，以全國(guó)為參照區(qū)，計(jì)算出京津冀區(qū)域2008年的相對(duì)土地資源承載力、相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力和相對(duì)綜合資源承載力的狀況，發(fā)現(xiàn)京津冀區(qū)域相對(duì)資源承載力2008年已經(jīng)處于超載狀態(tài)，與全國(guó)相比，京津冀地區(qū)人口較多，耕地資源較少，導(dǎo)致相對(duì)土地資源承載力對(duì)綜合承載力貢獻(xiàn)程度接近于1/3，相對(duì)經(jīng)濟(jì)資源承載力對(duì)綜合承載力的貢獻(xiàn)程度約為2/3，說(shuō)明京津冀地區(qū)綜合承載力以經(jīng)濟(jì)承載力為主。

在對(duì)京津冀區(qū)域土地綜合承載力進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)上，利用Vensim軟件建立了相應(yīng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。在檢驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性之后，利用所構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模擬了5種發(fā)展方案下2008年到2020年土地綜合承載力的變化狀況，通過(guò)對(duì)多種方案的比較分析，最終確定區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳方案：人口低速增長(zhǎng)（自然增長(zhǎng)率4‰、機(jī)械增長(zhǎng)率2‰）、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展（14%）、糧食單產(chǎn)快速增長(zhǎng)（5.5%）。這一結(jié)論對(duì)京津冀區(qū)域制定土地規(guī)劃政策具有重要的參考價(jià)值。

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10.3969/j.issn.1673-0194.2015.03.084

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1673-0194（2015）03-0146-06

2014-12-22

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71173012)；中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2013M540855)。

劉澄(1967-)，男，遼寧遼陽(yáng)人，北京科技大學(xué)東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：土地經(jīng)濟(jì)、金融工程。