基于協(xié)調(diào)集約度的武漢遠城區(qū)生態(tài)用地評價及優(yōu)化策略*

余怡君 吳雪飛

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院 武漢 430000

為了實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展和土地資源的可持續(xù)利用,最終達到社會、經(jīng)濟和生態(tài)安全的協(xié)調(diào)發(fā)展,借鑒緊湊城市發(fā)展模式,樹立集約型土地利用的思想,走內(nèi)涵挖潛、提高用地效率的發(fā)展道路,這是我國解決城市化發(fā)展和用地供需矛盾的必然選擇[1]。

生態(tài)用地主要功能為生產(chǎn)功能和服務(wù)功能[2],目前生態(tài)用地評價集中在空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)服務(wù)功能方面,缺乏對其協(xié)調(diào)集約利用程度的評價。國內(nèi)外對土地資源集約利用程度的分析主要集中在城市所有土地或者農(nóng)業(yè)用地[3],其他類型用地的系統(tǒng)研究和定量化分析尚為空白。協(xié)調(diào)集約度模型描述的正是系統(tǒng)之間或系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展演化過程中彼此的和諧程度,根據(jù)城市土地集約利用的特點,考慮到土地利用程度是集約或是粗放,不僅在于評價時期內(nèi)實現(xiàn)的盈利水平的高低,也在于是否追求長期最優(yōu),即城市生態(tài)用地是否能實現(xiàn)社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境二者協(xié)調(diào)發(fā)展[4]。在研究區(qū)域方面,國內(nèi)對生態(tài)用地利用的研究主要集中在東南沿海地區(qū),或立足于中西部中小城市,而對于中部中大型城市城郊生態(tài)經(jīng)濟交錯區(qū)的研究較少。本研究選取以 “兩型”社會建設(shè)綜合配套改革試點之一的武漢遠城區(qū)作為研究對象,為響應(yīng)國家層面對生態(tài)文明建設(shè)提出更高要求,武漢市持續(xù)開展生態(tài)空間規(guī)劃相關(guān)研究,逐步建立起基本生態(tài)控制線管控制度[5],但若內(nèi)部的生態(tài)用地不能在集約化水平上形成突破,實現(xiàn)社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境二者協(xié)調(diào)發(fā)展就難以適應(yīng)武漢當(dāng)前城市發(fā)展的需求。

因此,評價武漢遠城區(qū)社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益、探討二者之間的協(xié)調(diào)集約度、摸清研究區(qū)域生態(tài)用地優(yōu)化的潛力,可以為實現(xiàn)生態(tài)用地的高效利用和優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)提供借鑒,也為生態(tài)用地保護與優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

武漢市遠城區(qū)是指原屬于武漢市的郊區(qū)和郊縣,后升格為城區(qū)的新洲、黃陂、蔡甸、漢南、江夏和東西湖共計6個武漢行政區(qū)。該區(qū)域擁有大片土地,水陸交通發(fā)達,發(fā)展前景廣闊。自1998年國務(wù)院批準(zhǔn)武漢市周邊6個縣撤縣設(shè)區(qū)劃屬武漢市以來,遠城區(qū)整體競爭力得到持續(xù)加強,經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)步增長。然而,隨著城市用地規(guī)模的擴張,原有大量生態(tài)用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地,生態(tài)空間受到一定程度的擠壓,建設(shè)用地和生態(tài)用地二者之間的矛盾日益突出,特別是近些年來,武漢市輕化、紡織、冶金、汽車等支柱型產(chǎn)業(yè)向遠城區(qū)轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致工業(yè)用地成為遠城區(qū)增長幅度最大的地類,使區(qū)域生態(tài)環(huán)境承受巨大的壓力。因此,研究遠城區(qū)生態(tài)用地的協(xié)調(diào)集約度對促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展顯得尤為重要。

本文所獲數(shù)據(jù)來源于 《武漢市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃》《2017年武漢市統(tǒng)計年鑒》,結(jié)合湖北省第四次森林資源調(diào)查 (2016)、各行政區(qū)土地利用總體規(guī)劃等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及2016年武漢市高清衛(wèi)星圖像和Landsat衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),并結(jié)合實地調(diào)研,最大程度確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2 武漢遠城區(qū)生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度評價體系構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系篩選

指標(biāo)篩選是建立在國內(nèi)外相關(guān)指標(biāo)體系研究的基礎(chǔ)上。許多關(guān)于城市土地及生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約評價體系研究都涵蓋了對生態(tài)用地理想發(fā)展模式的描述[6],綜合國內(nèi)外的研究概況和科研動態(tài)進行分析和總結(jié),確定了社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境作為綜合指標(biāo)層;接下來全面收集研究生態(tài)用地評價的相關(guān)材料以及文獻,按照兩類綜合指標(biāo)層進行分類匯總,對各單項指標(biāo)進行統(tǒng)計分析,選擇使用頻率較高、具有代表性的指標(biāo);之后再考慮武漢市生態(tài)用地的綜合影響因子,包括氣候條件、經(jīng)濟條件、社會條件及實際意義;在此基礎(chǔ)上,向有關(guān)專家征詢意見,對指標(biāo)進一步調(diào)整、確定,最終形成生態(tài)用地評價指標(biāo)體系。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

武漢遠城區(qū)生態(tài)用地評價體系分為3個層次:第1層次為目標(biāo)層,即武漢市遠城區(qū)生態(tài)用地“協(xié)調(diào)—集約”度的目標(biāo)評價;第2層次為綜合指標(biāo)層,即社會經(jīng)濟指標(biāo)和生態(tài)環(huán)境指標(biāo);第3層次為單指標(biāo)層,共有16個單項指標(biāo)。各指標(biāo)及測算方法見表1。

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

2.3.1 確定指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗

本研究各指標(biāo)權(quán)重的確立采用層次分析法(AHP)結(jié)合專家咨詢法 (Delphi)[7],對不同指標(biāo)的重要性逐層進行兩者比較,構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣,再用1～9標(biāo)度方法對單項指標(biāo)層中的16個要素的相對權(quán)重進行賦值。評價因子的結(jié)果通過yaahp計算處理后得到最終權(quán)重值 (表2),并通過軟件對判斷矩陣的一致性進行檢驗,檢驗結(jié)果顯示CR≤0.1,判斷矩陣具有可接受的一致性。

2.3.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化及基準(zhǔn)值確立方法

單項指標(biāo)測算在我國具有普適性,可推廣至全國范圍內(nèi)使用。但由于評價值較多,量綱和衡量尺度的差異較大,評價標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵還在于確定指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化,將其轉(zhuǎn)化成無量綱的標(biāo)準(zhǔn)值。本研究標(biāo)準(zhǔn)化方法分為無基準(zhǔn)值的經(jīng)濟效益指標(biāo)和確定基準(zhǔn)值的其他指標(biāo)兩類,針對無基準(zhǔn)值的經(jīng)濟效益指標(biāo)有農(nóng)民可支配收入C16、單位耕地產(chǎn)值C17和單位林地產(chǎn)值C18,這3個指標(biāo)測算均為正向指標(biāo),具體標(biāo)準(zhǔn)化處理方法見公式(1)[8]:

表1 武漢遠城區(qū)生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度綜合評價指標(biāo)體系

表2 各指標(biāo)權(quán)重值

公式 (1)中,xi為實際值,Ci為標(biāo)準(zhǔn)化值,i為指標(biāo)個數(shù),Mi和mi分別為第i個指標(biāo)的最大值和最小值。

其他指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化需確定基準(zhǔn)值,基準(zhǔn)值會根據(jù)評價區(qū)域的不同而標(biāo)準(zhǔn)也不同。本文根據(jù)武漢市具體背景特征來確定,主要有4條途徑:1)采用武漢市2020規(guī)劃目標(biāo)值;2)采用國家園林城市標(biāo)準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)值;3)部分指標(biāo)依據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境與社會、經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的理論,在結(jié)合有關(guān)專家研究成果的基礎(chǔ)上提出;4)對于喬灌草結(jié)合度指數(shù)C26和森林健康指數(shù)C28兩項定性指標(biāo)是通過專家打分所得,故基準(zhǔn)值為指標(biāo)的滿分值1.00(表 1)。

3 武漢遠城區(qū)生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度測算

本文借鑒物理學(xué)中容量耦合概念及容量耦合系數(shù)模型,參照黃細嘉、宗毅、張光宏等[4,7-8]的研究方法,根據(jù)研究背景所限定的具體約束目標(biāo)及相應(yīng)的評價指標(biāo)體系,對該模型的維數(shù)進行必要的改進和補充,構(gòu)建適合城市生態(tài)用地的協(xié)調(diào)集約度評價模型,作為衡量二者協(xié)調(diào)發(fā)展程度和體現(xiàn)生態(tài)用地集約利用的度量標(biāo)準(zhǔn),其表達及計算方法如下。

3.1 城市生態(tài)用地綜合效益評價

城市生態(tài)用地綜合效益評價對象有t=2(i=1,2),正數(shù)xij(j=1,2,…,m)為描述社會經(jīng)濟水平的m個指標(biāo),yij(j=1,2,…,n)為描述生態(tài)環(huán)境的n個指標(biāo),在本研究中m=8,n=8,綜合評價值為二項權(quán)重和相加[4,8]。

公式 (2)中,α、β分別作為社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境兩個綜合指標(biāo)層對于生態(tài)用地的重要程度(α+β=1)。本文認為二者對于城市生態(tài)用地幾乎同等重要,最終確立α=0.50,β=0.50。

3.2 城市生態(tài)用地協(xié)調(diào)度評價

為進一步測算態(tài)用地社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度,將生態(tài)用地二者的評價指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后運用到協(xié)調(diào)度評價中。

本文借鑒物理學(xué)中的耦合系數(shù)模型計算協(xié)調(diào)度[7]:

耦合度模型:Cn=m[u1·u2,…,um]/∏ (ui+

因研究的是經(jīng)濟效益與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng),故m=2可得出:

公式 (3)是建立在以社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境為主要目標(biāo)的協(xié)調(diào)程度評價的基礎(chǔ)上,可以稱作生態(tài)用地協(xié)調(diào)度模型[7],C被稱作協(xié)調(diào)度系數(shù),取值范圍0～1,最大值表示生態(tài)用地協(xié)調(diào)度最佳,隨著值的變小,則協(xié)調(diào)度越來越差。

3.3 城市生態(tài)用地的協(xié)調(diào)集約度評價

協(xié)調(diào)度系數(shù)只能表明社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境二者的協(xié)調(diào)程度,但有些情況下卻很難反映出二者協(xié)調(diào)集約發(fā)展水平。因此,引入度量二者協(xié)調(diào)發(fā)展水平高低的定量指標(biāo)就十分有必要,最終建立基于城市生態(tài)用地的協(xié)調(diào)集約度模型:

公式 (4)是建立在社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)程度和對城市生態(tài)用地整體集約程度的基礎(chǔ)上,可以稱為城市生態(tài)用地 “協(xié)調(diào)度—集約度”模型,其中D稱作協(xié)調(diào)集約度系數(shù)[4],取值范圍為0～1,最大值表示生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約發(fā)展最佳。

3.4 生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度劃分標(biāo)準(zhǔn)

按上述步驟得出計算結(jié)果,進一步對綜合指數(shù)進行分級,以確定生態(tài)用地綜合效益和協(xié)調(diào)程度的高低。根據(jù)國內(nèi)外綜合指數(shù)的分組分級方法,對于生態(tài)用地協(xié)調(diào)度—集約度 (D),本文提出4級分類標(biāo)準(zhǔn) (表3)。

表3 協(xié)調(diào)集約度評級

4 測算結(jié)果分析與優(yōu)化策略

通過以上模型,測算出武漢市6個遠城區(qū)行政區(qū)的社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境水平與二者協(xié)調(diào)度及協(xié)調(diào)集約度 (表4)。從生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度來看,6個城區(qū)排序為江夏區(qū)＞黃陂區(qū)＞蔡甸區(qū)＞漢南區(qū)＞東西湖區(qū)＞新洲區(qū),其中大部分處于基本協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài),這與區(qū)域內(nèi)生態(tài)用地合理利用、區(qū)位優(yōu)勢充分發(fā)揮及政策導(dǎo)向有關(guān)。評價結(jié)果表明,遠城區(qū)社會經(jīng)濟效益整體處于滯后狀態(tài),部分行政區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展程度較低。在未來生態(tài)用地優(yōu)化中,為實現(xiàn)生態(tài)用地協(xié)調(diào)發(fā)展,需針對不同區(qū)域的評價結(jié)果制定相應(yīng)的生態(tài)用地保護和利用策略。

表4 武漢遠城區(qū)生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度評價結(jié)果

4.1 第一類優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展

江夏區(qū)評價結(jié)果較為理想,生態(tài)用地處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài),根據(jù)評價結(jié)果,江夏區(qū)社會經(jīng)濟和綜合效益值在6個行政區(qū)中最高,說明該區(qū)生態(tài)用地在一定程度上實現(xiàn)了集約利用。但江夏區(qū)與中心城區(qū)毗鄰,城鄉(xiāng)協(xié)作便捷,屬于生態(tài)環(huán)境滯后型,若不對生態(tài)用地進行保護,未來滯后的生態(tài)環(huán)境會影響社會經(jīng)濟的發(fā)展。對江夏區(qū)生態(tài)用地保護的首要目標(biāo)是加強水體保護和水污染的處理:一是建立完善的工業(yè)垃圾處理機制,對污染水體進行保護;二是建立完善的生態(tài)補償機制,減少湖泊資源開發(fā)強度,開展市場化的污水治理運營模式。另外,該行政區(qū)需要提高生態(tài)用地的面積和比例,建成區(qū)內(nèi)可通過將城市廢棄地進行公共綠地改造,擴大公共綠化面積;郊區(qū)除以上途徑外,還可通過人工濕地及林地培育、農(nóng)田復(fù)墾等途徑展開。

4.2 第二類中度協(xié)調(diào)發(fā)展

黃陂區(qū)、新洲區(qū)、蔡甸區(qū)、漢南區(qū)、東西湖區(qū)均處于中度協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

黃陂區(qū)是武漢市優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境基地和生態(tài)屏障,協(xié)調(diào)集約發(fā)展水平位于武漢遠城區(qū)前列,說明經(jīng)濟發(fā)展沒有破壞到生態(tài)環(huán)境。但該區(qū)處于社會經(jīng)濟嚴(yán)重滯后的狀態(tài),結(jié)合單項指標(biāo),建議該區(qū)合理規(guī)劃城市綠地,在堅持自我生態(tài)保護的基礎(chǔ)上進一步提高城市綠地服務(wù)功能。

漢南區(qū)生態(tài)用地綜合效益值最低,且農(nóng)民收入和單位耕地產(chǎn)值均處于較低水平,說明該區(qū)生態(tài)用地集約利用水平不夠,需進一步轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機制,加大農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè);同時,優(yōu)化種植結(jié)構(gòu),引導(dǎo)農(nóng)民適應(yīng)市場,建立科學(xué)合理的新農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和產(chǎn)業(yè)優(yōu)化。

東西湖區(qū)和蔡甸區(qū)均處于中等協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài),其共同點是綠地率和綠化覆蓋率較高,近乎達到武漢市2020年標(biāo)準(zhǔn)值,但綠地的社會服務(wù)水平不容樂觀。針對區(qū)域內(nèi)建成區(qū)綠地,一方面在已有公園基礎(chǔ)上,進一步提高公園綠地覆蓋率,加強公園綠地的規(guī)劃和管理;另一方面,需要增加公園數(shù)量及綠地面積,均衡城市綠地布局,提高人居環(huán)境質(zhì)量。在生態(tài)用地利用方面,蔡甸區(qū)和東西湖區(qū)可作為示范區(qū)發(fā)展都市農(nóng)業(yè),突出農(nóng)業(yè)的知識化、集約化和多功能的綜合高效農(nóng)業(yè),這樣既增加了農(nóng)民的收入,又提高了整體綠化水平。

新洲區(qū)協(xié)調(diào)集約度處于各區(qū)的末位,結(jié)合單項指標(biāo)評價結(jié)果,建議該區(qū)提高林地經(jīng)濟效益,開發(fā)丘陵崗地資源,結(jié)合農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,大力發(fā)展特色高效經(jīng)濟林或苗木產(chǎn)業(yè);在挖掘現(xiàn)有林業(yè)用地資源潛力基礎(chǔ)上,結(jié)合城市總體規(guī)劃,適度擴大林業(yè)用地,對生態(tài)重要地區(qū)、敏感區(qū)進行適當(dāng)規(guī)劃調(diào)整,增加林業(yè)資源總量。

5 結(jié)語

本文以武漢遠城區(qū)為例,對所屬6個行政區(qū)生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度進行評價和對比研究。研究結(jié)果表明,雖然該區(qū)域生態(tài)用地基本處于協(xié)調(diào)發(fā)展水平,但不能忽視遠城區(qū)生態(tài)用地總體呈現(xiàn)出社會經(jīng)濟水平滯后的狀態(tài)。在加強生態(tài)文明建設(shè)和城市緊湊發(fā)展的雙重壓力下,生態(tài)控制線的劃定和管理已經(jīng)成為防止城市無序蔓延的重大公共策略[9-10],本文所研究的協(xié)調(diào)集約度可作為優(yōu)化基本生態(tài)控制線內(nèi)生態(tài)用地的科學(xué)依據(jù)[11-13]。因此,針對生態(tài)用地的管理與實施,一要推進基本生態(tài)控制線立法,加強管制,堅守生態(tài)底線。二要建立多部門協(xié)管機制,形成政策的 “合力”。三要建立生態(tài)控制線適時更新機制,調(diào)節(jié)城市生態(tài)保護與城市理性發(fā)展需求之間的矛盾。四要完善以生態(tài)保護補償為主的配套政策[14]。

本文所研究的生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度是一個相對概念,生態(tài)用地的協(xié)調(diào)性并沒有一個絕對的標(biāo)準(zhǔn),相同的協(xié)調(diào)集約度所反映的信息并不一定相同。上文所提的 “優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展、中等協(xié)調(diào)發(fā)展” “生態(tài)安全水平滯后、社會經(jīng)濟水平滯后”指的是在武漢遠城區(qū)范圍內(nèi)各行政區(qū)的相對稱謂,并不具備全國意義。由于基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)獲取有所限制,本文只對武漢遠城區(qū)生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度按行政區(qū)劃進行靜態(tài)評價,而基于時間序列對生態(tài)用地協(xié)調(diào)集約度進行評價、分析時空演變特征是未來所研究的方向[15-16]。