遼中南城市群土地利用沖突強度時空演化及其主導因素分析

張 瑩， 雷國平， 林 佳， 周 敏

(1.東北大學文法學院土地管理研究所，遼寧沈陽 110169； 2.遼寧大學哲學與公共管理學院，遼寧沈陽 110136)

隨著社會的發(fā)展，人類對資源的開發(fā)利用所引發(fā)的矛盾與沖突表現得尤為廣泛和突出，因此，源于社會學的沖突分析被引入到資源管理領域，用于分析沖突局勢、預測沖突發(fā)展、研究并設計沖突解決方案[1]。在當前我國快速城市化進程背景下，土地資源利用的沖突和矛盾日益凸顯?？茖W地測度區(qū)域土地利用沖突，準確地掌握引發(fā)土地利用沖突的主導因素，是有效解決土地利用沖突的基礎和前提，對于促進區(qū)域土地資源合理配置、土地利用可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

國內外學者已經開始關注土地利用沖突問題，且從要素沖突和功能沖突[2-6]2個角度開展研究，但研究多側重于土地利用要素沖突，即對土地利用數量和方式的競爭[7]；其研究內容主要集中在同一空間位置上對土地資源要素的競爭與沖突[8-9]、基于土地適宜性的土地利用沖突[10]以及基于用地競爭力的潛在土地利用沖突識別[11]等方面。然而，已有研究表明，土地利用數量和方式的變化不一定會帶來土地利用功能的變化[12]，而土地利用沖突的本質是對土地所提供的產品或服務的競爭，即對土地利用功能的競爭[7]。因此，從功能沖突的角度研究土地利用沖突可以更準確地掌握區(qū)域土地利用沖突的實質，但關于此方面的研究鮮見報道。目前，土地利用沖突識別或診斷的方法多采用壓力-狀態(tài)-響應(pressure-state-response，簡稱PSR)模型[13]、行動者網絡分析[14]、景觀生態(tài)指數[15]、博弈論[16]，研究方法較單一。同時，相關研究主要以農區(qū)[13]、農牧交錯帶[17]、生態(tài)保護區(qū)[14]以及城鄉(xiāng)過渡帶[10-11]為研究區(qū)域，而針對城市及城市群的土地利用沖突研究較少。

《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》(2014年)指出，新型城鎮(zhèn)化要求實現人口、經濟、資源和環(huán)境協調發(fā)展。城市群是推進新型城鎮(zhèn)化的主體形式，遼中南城市群是中等經濟發(fā)展水平的城市群代表，位于我國東北地區(qū)南部、遼寧省中南部。2016年，該區(qū)域土地面積約9.67萬km2，人口約3 131萬人，國內生產總值(gress domestic product，簡稱GDP)約2×104億元，分別占全省土地總面積的65.15%、總人口的73.98%以及全省GDP的88.22%。人口集聚和經濟發(fā)展導致區(qū)域土地資源供給不足、土地利用結構失衡、環(huán)境污染、生態(tài)調節(jié)功能降低，進而引發(fā)社會、經濟、生態(tài)環(huán)境等一系列問題。通過分析遼中南城市群土地利用問題，促進經濟、社會、環(huán)境協調發(fā)展，對于遼中南城市群新型城鎮(zhèn)化建設具有重要意義。綜上，本試驗以遼中南城市群為研究區(qū)，將突變級數法應用到土地利用沖突研究中，從功能沖突角度出發(fā)構建指標體系，對土地利用沖突強度的時空動態(tài)演化特征進行定量分析；運用灰色關聯分析法確定土地利用沖突的主導因素，以期為土地資源的合理規(guī)劃與利用提供科學支撐。

1 土地利用沖突的內涵與形成機制

1.1 土地利用沖突的內涵

目前，學界對土地利用沖突內涵的認識尚未統一，學者從土地利用格局、利益相關者等視角對土地利用沖突的內涵進行了闡釋[1，5]，認為土地利用沖突是各種土地利用方式對于稀缺水土資源的競爭[10]，是人地關系不和諧的表現[7]。

本試驗中的土地利用沖突是指土地資源利用中各利益相關者對土地利用的方式、數量等方面的不一致、不和諧[5]，并由此引發(fā)的各利益相關者對土地利用所產生的功能競爭。土地利用沖突的形式包括要素沖突和功能沖突，其中土地利用要素沖突是對在土地資源開發(fā)、利用、分配、保護過程中土地利用數量和方式之間的競爭，而土地利用功能沖突是對各種土地利用方式所產生的社會、經濟、文化和生態(tài)等功能之間的競爭[7]。

1.2 土地利用沖突的形成機制

土地資源是一種稀缺的非可再生資源，其供給能力是有限的。土地利用沖突是對土地這種稀缺資源的競爭，其實質是對土地系統提供的各種產品或服務的競爭。區(qū)域土地利用沖突主體包括政府、居民、開發(fā)投資者等在時間或空間上受到直接、間接影響的利益相關者。沖突產生的根本原因是土地資源的多宜性和供給的稀缺性，而人口增長和沖突主體的需求變化則是沖突發(fā)生與發(fā)展的主要驅動力。土地利用沖突的外在表現形式是土地利用要素沖突，而其內在動因則是土地利用功能沖突。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源及數據預處理

研究數據主要來源于《遼寧統計年鑒》(2005、2011、2017年)、《中國城市統計年鑒》(2005、2011、2017年)或通過計算得到；土地財政貢獻率為土地財政收入與財政總收入的比值，土地財政收入是指土地出讓金(土地出讓金也被稱為狹義的土地財政，是土地財政收入的主要來源[19])，其數據來源于《中國國土資源統計年鑒》(2005、2011、2017年)。其中，經濟指標以2004年為基期計算可比價格。部分土地利用數據(森林覆蓋率和水域面積比例)由Landsat 8遙感影像解譯并通過計算得到，該數據空間分辨率為30 m。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用沖突強度的測算方法

2.2.1.1 突變級數法 突變級數法是把系統內矛盾諸方面(諸控制變量)不同的質態(tài)化為同一個質態(tài)(即狀態(tài)變量表示的質態(tài))，是計算矛盾的一種方法[20]。該方法僅須將多層次的各指標按照相對重要強度進行排序，即可較好地避免因各指標權重比例的分配所產生的偏差。

當狀態(tài)變量為1維時，多目標決策涉及的突變模型主要有4種(表1)；由于一個狀態(tài)變量對應多個控制變量，在歸一化處理后將得到多個狀態(tài)變量值(xa、xb、…)，考慮到所選取的指標雖然相互獨立但共同作用于上級指標，因此取其平均值作為最終狀態(tài)值。

表1 突變模型的勢函數及歸一公式

注：f(x)為勢函數；x為狀態(tài)變量；a、b、c、d為標準化后的控制變量；xa、xb、xc、xd為歸一化值。

2.2.1.2 基于功能沖突視角的指標體系構建 土地利用變化所引起的功能變化是決定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分[21]，本試驗從土地利用功能的角度，借鑒聯合國糧食及農業(yè)組織(food and agriculture organization of the unite nations，簡稱FAO)的《可持續(xù)土地利用評價綱要》的基本框架思路，基于可持續(xù)發(fā)展的經濟、社會、環(huán)境三大維度的理念初步構建土地利用沖突的指標體系。

由于突變級數法要求所建立的遞級層次結構中每一層次的指標最多不超過4個，因此采用相關性分析對初選指標進行篩選，構建包含4個層級、29項具體指標的土地利用沖突測算指標體系。由于該方法要求各層次指標按其重要程度排序，因此借鑒已有相關研究[20-22]，將每一層次的各指標按其重要性進行排序(重要指標排在前面)(表2)。此外，指標多采用相對量指標，避免使用絕對量指標，以便直接有效地反映功能及功能沖突。

2.2.1.3 土地利用沖突指數及其計算公式 借鑒功能標準差系數，構建反映土地利用各功能之間差異的土地利用沖突指數，該指數可反映土地利用各功能之間的矛盾或沖突，土地利用沖突指數越大，表示土地利用沖突強度越高；土地利用沖突指數越小，表示土地利用沖突強度越低。其公式為

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(1)

表2 土地利用沖突測算指標體系

注：“+”“-”分別表示該指標對土地利用功能具有正向、負向作用。

2.2.2 土地利用沖突的灰色關聯分析 土地利用沖突受許多要素影響，各要素之間存在復雜關系，很難分清哪些要素是主導因素，哪些要素是非主導因素；灰色關聯分析法能夠定量化表征因素之間發(fā)展趨勢的相似或變異程度，衡量與揭示事物之間的關聯程度[22-24]。指標變化的趨勢具有一致性，即同步變化程度越高，關聯程度越高；反之，則越低。

x0={x0,(k)|k=1,2,…,n}=[x0(1),x0(2),…,x0(n)]；

(2)

xi={xi(k)|k=1,2,…,n}=[xi(1),xi(2),…,xi(n)]，i=1,2,…,m。

(3)

由式(2)、式(3)中的參考數列x0與比較數列xi可得：

(4)

(5)

式中：ri為比較數列xi對參考數列x0的關聯系數。

3 結果與分析

3.1 土地利用沖突強度時空演化分析

3.1.1 土地利用沖突強度的時序變化特征 由表3可知，遼中南城市群城市間的土地利用沖突強度差異明顯。2004年研究區(qū)土地利用沖突強度較高的3個城市為丹東市、本溪市和大連市，其指數值分別為0.74、0.50、0.46；土地利用沖突強度最低的為沈陽市，其指數值為0.18。2016年研究區(qū)土地利用沖突強度最高的3個城市為本溪市、丹東市和鐵嶺市，其指數值分別為0.67、0.46、0.41；土地利用沖突強度最低的為鞍山市，其指數值為0.09。

表3 2004—2016年遼中南城市群土地利用沖突指數值及其變化

2004—2016年，遼中南城市群城市間的土地利用沖突變化趨勢及幅度存在明顯的差異。在變化趨勢方面，研究期內沈陽市、鞍山市、營口市、鐵嶺市的土地利用沖突先加劇后減弱；大連市、撫順市、遼陽市的土地利用沖突先減弱后加?。坏|市和盤錦市的土地利用沖突持續(xù)減弱；而本溪市的土地利用沖突持續(xù)加劇。在變化幅度方面，2004—2010年遼中南城市群土地利用沖突變化幅度最大的是沈陽市，其次是遼陽市，而變化最小的是營口市和鐵嶺市；2010—2016年遼中南城市群土地利用沖突變化幅度最大的是遼陽市，其次是鞍山市，而變化最小的是本溪市。

3.1.2 土地利用沖突強度的空間演化特征 綜合2004—2016年遼中南城市群土地利用沖突指數值特征，兼顧沖突強度可視化效果，將土地利用沖突強度劃為3個等級，分別為低度沖突(0

由圖2可知，2004年遼中南城市群土地利用沖突強度的空間分布總體趨勢是由東南向西北逐漸減弱，具體表現為東南部高、西北部低。研究區(qū)東部的本溪市、丹東市和南部的大連市處于土地利用高度沖突區(qū)，其中丹東市的土地利用沖突指數值大于0.70；鐵嶺市、撫順市、遼陽市、盤錦市、鞍山市、營口市處于土地利用中度沖突區(qū)；而西北部的沈陽市為土地利用低度沖突區(qū)。2010年遼中南城市群土地利用沖突強度的空間分布呈現環(huán)狀分布特征。遼中南城市群中心地區(qū)的遼陽市的土地利用沖突最低，撫順市、鐵嶺市、沈陽市、鞍山市、盤錦市、營口市、大連市處于土地利用中度沖突區(qū)，而東部的本溪市和丹東市處于土地利用高度沖突區(qū)。2016年遼中南城市群土地利用沖突強度的空間分布呈現由西北部和西南部向東部加劇的彎月狀分布特征。遼中南城市群中心地區(qū)的遼陽市、鞍山市和西部的盤錦市處于土地利用低度沖突區(qū)，沈陽市、鐵嶺市、撫順市、營口市、大連市處于土地利用中度沖突區(qū)，而東部的本溪市和丹東市仍處于土地利用高度沖突區(qū)。

2004—2016年遼中南城市群土地利用低度沖突區(qū)主要處于城市群的中心地區(qū)，且呈現向西部和南部擴大的趨勢；而本溪和丹東始終處于土地利用高度沖突區(qū)，同時沈陽的土地利用沖突等級總體呈現上升趨勢。

3.2 土地利用沖突的主導因素分析

研究區(qū)部分城市的土地利用沖突強度雖相近，但其主導因素卻不盡相同，厘清土地利用功能沖突的主導因素，對于區(qū)域土地規(guī)劃與利用具有重要的戰(zhàn)略意義。運用灰色關聯分析法對2016年研究區(qū)土地利用沖突指數值與各指標進行關聯性分析，旨在探究不同因素對土地利用功能發(fā)揮的影響程度，進而確定土地利用沖突的主導因素。

由表4可知，從土地利用社會功能方面分析，鞍山市、本溪市、丹東市、鐵嶺市土地利用沖突的主導因素是人口密度，其相關系數均大于 0.75，這4個城市的人口密度雖不高，且2010—2016年其人口密度均呈現降低趨勢，其變化幅度在0.32%～4.20%范圍內，但基礎設施不能滿足當前的需求，教育、居住、交通、休閑、文化等基礎設施建設的發(fā)展滯后于人口增長，導致其土地利用社會功能較低。如不及時改善基礎設施建設，人口流失情況將進一步加劇。

從土地利用經濟功能方面分析，撫順市、本溪市、丹東市、遼陽市土地利用沖突的主導因素是經濟發(fā)展水平和人們對區(qū)域經濟發(fā)展的信心。人們對區(qū)域經濟發(fā)展的信心降低導致消費和投資減少、房地產貶值、國民經濟產值降低等系列問題的產生，因此，經濟密度和土地財政貢獻率2項指標可以間接反映經濟發(fā)展和人們對區(qū)域經濟發(fā)展的信心。這4個城市與經濟密度和土地財政貢獻率2個指標的關聯度均大于0.70，表明該區(qū)域內人們對經濟發(fā)展的信心不足，經濟發(fā)展缺乏內生動力。具體分析表明，撫順市的土地利用沖突與經濟作物單位面積產量、建設用地面積比例、經濟密度、土地財政貢獻率的關聯度均較高，其關聯系數在0.70～0.90之間；本溪市的土地利用沖突與生物性生產功能(除糧食單位面積產量外)、人工化土地生產功能、經濟發(fā)展、交通功能的各項指標密切相關，其關聯系數均大于0.75；丹東市的土地利用沖突與生物性生產功能(除地均畜牧產品產出量外)、人工化土地生產功能、經濟發(fā)展的各項指標的關聯系數均大于0.78；遼陽市的土地利用沖突與糧食單位面積產量、經濟作物單位面積產量、經濟密度、土地財政貢獻率4個指標的關聯系數均大于0.76。

從土地利用環(huán)境功能方面分析，沈陽市、大連市、鞍山市、營口市、盤錦市的土地利用沖突的主導因素是自然資源稟賦和環(huán)境壓力。具體分析表明，沈陽市的土地利用沖突與生活污水排放強度、森林覆蓋率、水域面積比例的關聯系數均大于0.89；大連市的土地利用沖突與地均水資源、工業(yè)廢污水排放強度、生活污水排放強度的關聯系數均大于0.73；鞍山市的土地利用沖突與地均水資源、生活污水排放強度、工業(yè)固體廢棄物處理強度、單位面積耕地化肥施用負荷、水域面積比例的關聯系數在0.74～0.89，營口市的土地利用沖突與地均水資源、單位面積耕地化肥施用負荷、建成區(qū)綠化覆蓋率、水域面積比例的關聯系數均大于 0.78；而盤錦市的土地利用沖突僅與森林覆蓋率相關，其關聯度為0.68。沈陽市和大連市由于城市人口集聚、人口數量增加導致生活污水排放強度增大，進而增加環(huán)境壓力；大連市和鞍山市的工業(yè)建設、經濟發(fā)展導致工業(yè)廢污水排放和固體廢棄物處理的強度提升，進而降低環(huán)境凈化能力。這5個城市土地利用沖突與地均水資源、森林覆蓋率、水域面積比例等自然資源稟賦均密切相關，制約著其土地利用環(huán)境功能的發(fā)揮。

4 討論與結論

本試驗基于可持續(xù)發(fā)展的社會、經濟、環(huán)境三大維度，從功能沖突角度構建土地利用沖突指標體系，采用突變級數法和土地利用沖突指數測算并識別遼中南城市群土地利用沖突的強度及其時空演化特征，并且運用灰色關聯分析法確定其主導因素，得出如下結論：(1)2004—2016年，遼中南城市群城市間在土地利用沖突強度、變化趨勢及變化幅度上存在明顯差異。丹東市和本溪市在研究期內均列入土地利用沖突強度最高的前3位。除沈陽市和本溪市外，遼中南城市群其余8個城市的土地利用沖突強度總體呈現減弱態(tài)勢。(2)遼中南城市群土地利用沖突強度存在著明顯空間分布特征且變化明顯。具體表現為除2004年外，遼中南城市群土地利用低度沖突區(qū)主要處于城市群的中心地區(qū)，且在研究期內呈現出向西部和南部的擴大趨勢。(3)2016年遼中南城市群土地利用沖突的主導因素是人口密度、經濟發(fā)展水平和人們對區(qū)域經濟發(fā)展的信心、自然資源稟賦以及環(huán)境壓力。(4)遼中南城市群應從土地利用沖突的主導因素著手，采取差異化的權衡措施，加強基礎設施建設，發(fā)展高精尖、環(huán)保產業(yè)，既滿足人們生活需求又提升人們對經濟發(fā)展的信心，同時改善生態(tài)環(huán)境，實現土地利用社會、經濟、環(huán)境功能之間的協調發(fā)展，跳出土地利用功能之間相互沖突惡性循環(huán)的怪圈。

結合突變級數法和土地利用沖突指數公式可以反映區(qū)域土地利用系統內部各功能(社會、經濟、環(huán)境等)之間競爭與矛盾統一的狀態(tài)。在遼中南城市群土地利用沖突的研究中發(fā)現，人口集聚、經濟發(fā)展導致生活污水排放量提高、工業(yè)廢棄物處理量增加等環(huán)境壓力以及基礎設施建設滯后等一些系列問題；而人們對醫(yī)療、教育、居住、交通、休閑、文化等基礎設施建設現狀的不滿、對經濟發(fā)展的信心缺失，又將導致人口流失、經濟衰退，如此循環(huán)往復，土地利用沖突不斷加劇，不利于區(qū)域土地資源可持續(xù)利用和土地利用功能的充分發(fā)揮。如何采取差異化的土地利用沖突權衡措施，以實現合理配置土地資源、促進土地利用各功能之間協調發(fā)展的目標，有待進一步研究。土地利用沖突的發(fā)生與演變受到區(qū)域土地利用特點及內外部因素的作用，未來的研究應進一步分析土地利用沖突動因及機理、土地利用沖突風險預警以及土地利用沖突權衡等方面內容。