鄭州市土地資源綜合承載力評價(jià)及提升路徑研究

馮 陽，劉曉英

（鄭州大學(xué) 旅游管理學(xué)院，河南 鄭州 450001）

0 引言

土地作為環(huán)境與資源的載體，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著城市化與工業(yè)化的進(jìn)程加快，人地矛盾越來越突出，土地資源的承載力作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要評價(jià)指標(biāo)，研究區(qū)域土地承載力是促進(jìn)土地節(jié)約集約高效利用的基礎(chǔ)，是促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)。

關(guān)于土地資源承載力的研究，最早在20 世紀(jì)20年代到60 年代，學(xué)術(shù)界開始關(guān)注資源環(huán)境承載力問題，提出了生態(tài)系統(tǒng)承載力等概念，土地資源承載力由此而生。20 世紀(jì)70 年代后，學(xué)術(shù)界開始研究資源承載力和土地人口承載力等，如Millington（1973）通過資源對人口發(fā)展的限制的視角研究澳大利亞的土地資源承載力。國內(nèi)最早關(guān)于承載力的研究是1986 年由中科院主持的“中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載力研究”[1]。隨著研究的深入，從單一的人糧關(guān)系演進(jìn)到多因素共同影響的土地綜合承載力研究，如王書華等[2]提出土地資源承載力的定義為在一定時(shí)期，一定空間區(qū)域，一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境條件下土地資源所能承載的人類各種活動(dòng)的規(guī)模與強(qiáng)度的閾值。土地資源承載力的研究方法也越來越豐富，包括生態(tài)足跡法[3]、動(dòng)力學(xué)方法[4]、層次分析法[5]等；在研究范圍方面，涵蓋了省域[6]、市域[7]、縣域[8]等多個(gè)層面?？v觀現(xiàn)有研究，只有較少部分關(guān)注對土地資源承載力系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)展的研究，對于鄭州市的土地資源承載力研究少之又少。鑒于此，本文通過DPSR 模型、TOPSIS 模型、熵權(quán)法、障礙度模型和耦合協(xié)調(diào)度模型對鄭州市土地資源承載力進(jìn)行綜合研究，有利于了解區(qū)域內(nèi)資源承載力水平，為相關(guān)規(guī)劃工作提供一定的依據(jù)，成果可以應(yīng)用到閑置低效用地再利用、新增建設(shè)用地指標(biāo)分配等方面，對后續(xù)城市發(fā)展定位具有一定的參考作用。

1 研究區(qū)域概況

鄭州市位于河南省中部偏北，是河南省省會(huì)，總面積7 446.2 平方公里。近年來鄭州市人口持續(xù)增加，城鎮(zhèn)化率達(dá)到74.6%，凈流入人口達(dá)到46 萬左右，正處于全力建設(shè)國家中心城市的階段，開展對鄭州市的土地資源承載力研究不僅可以為當(dāng)?shù)赝恋刭Y源高效利用提供決策上的支持，也為相同資源條件的地區(qū)提供研究參考。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

以鄭州市作為研究對象，數(shù)據(jù)主要來源于《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，以及鄭州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展公告等，部分?jǐn)?shù)據(jù)獲取經(jīng)過二次運(yùn)算得到。

2.1 土地資源承載力評價(jià)指標(biāo)體系建立

DPSR（驅(qū)動(dòng)力—壓力—狀態(tài)—響應(yīng)） 模型是由PSR（壓力—狀態(tài)—響應(yīng)）模型演化而來，最初用于研究環(huán)境與人類社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系問題[9]。驅(qū)動(dòng)力層反映了人類活動(dòng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，壓力層反映人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境的影響，狀態(tài)層則體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境對人類社會(huì)的反作用，響應(yīng)層反映了政府部門及相關(guān)措施對狀態(tài)層所帶來的挑戰(zhàn)進(jìn)行的調(diào)整。DPSR 模型能夠處理現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的因果關(guān)系網(wǎng)。

本文基于DPSR 模型以及參考前人相關(guān)的研究成果[10]，結(jié)合鄭州市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，根據(jù)綜合性、系統(tǒng)性、可獲得性、科學(xué)性等原則來構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系。具體指標(biāo)體系見表1。

2.2 土地資源承載力評價(jià)模型構(gòu)建

2.2.1 評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。本文采用極值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，計(jì)算公式為：

式中，Xij表示第i 個(gè)指標(biāo)第j 年的原始值表示標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。

2.2.2 熵權(quán)法。為了保證承載力評價(jià)的客觀準(zhǔn)確性，避免主觀誤差，本文采用熵權(quán)法確定評價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重。具體為在對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理的基礎(chǔ)上，通過公式（3）計(jì)算熵值，利用公式（4）計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。

式中，ej是信息熵；yij為每項(xiàng)指標(biāo)j 下面的不同年份的發(fā)展水平i 所占比重；wj為土地承載力系統(tǒng)各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。經(jīng)過計(jì)算后，各指標(biāo)權(quán)重如表1 所示。

表1 基于DPSR 的鄭州市土地承載力評價(jià)指標(biāo)體系

2.2.3 TOPSIS 模型。TOPSIS 模型是一種基于多目標(biāo)的綜合評價(jià)方法，根據(jù)評價(jià)對象與最優(yōu)目標(biāo)值的接近程度，對不同目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)劣排序[11]。首先要對指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)得到加權(quán)規(guī)范化矩陣Y（Y=X·wj），進(jìn)一步得到正負(fù)理想解：

最后計(jì)算貼進(jìn)度cj，以貼進(jìn)度代表土地資源承載力。

式中，cj取值范圍為[0,1]，取值越接近1，表明土地承載力水平越高，反之表明土地承載力水平越低。

2.2.4 障礙度模型。利用障礙度模型對影響鄭州市土地綜合承載力的因素進(jìn)行界定分析，進(jìn)而針對性地調(diào)整土地資源治理相關(guān)政策[12]。具體的公式為：

式中，Yj是因子貢獻(xiàn)度；Tj是指標(biāo)偏離度；Dj是指標(biāo)障礙度。

2.2.5 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)模型。土地承載力系統(tǒng)是一個(gè)多因素相互作用的系統(tǒng)，可以通過耦合模型來反映子系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)作用[11]。

計(jì)算四個(gè)子系統(tǒng)耦合度C (0≤C≤1)，C 取值越大表明系統(tǒng)的耦合度越大，具體公式為：

式中，f(x)、g(x)、h(x)、m(x)分別為各子系統(tǒng)的土地承載力。通過子系統(tǒng)綜合效益權(quán)重(α、β、γ、δ)，計(jì)算系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度D，具體公式為：

耦合協(xié)調(diào)度可以衡量內(nèi)部系統(tǒng)或內(nèi)部各要素協(xié)調(diào)性狀況，因此在耦合模型的基礎(chǔ)上繼續(xù)引入耦合協(xié)調(diào)模型，可以通過該模型研究承載力內(nèi)部系統(tǒng)要素的協(xié)調(diào)一致性。本文參考相關(guān)研究[13-14]，土地承載力劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 鄭州市土地資源承載力變化情況分析

總體結(jié)果來看，2007-2018 年鄭州市土地承載力呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢。具體來看，2007-2012 年處于下降趨勢，由于人口密度增加，土地開發(fā)強(qiáng)度不斷加大，人均土地資源量不斷下降；2013-2018 年土地承載力逐漸增強(qiáng)，地均GDP 和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入不斷增加，二三產(chǎn)業(yè)的比重有所上升，人均公園綠地面積不斷增加等，生態(tài)環(huán)境得到改善，人民生活質(zhì)量得到一定提高。具體如圖1 所示。

圖1 2007-2018 年鄭州市土地資源承載力變化

驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)呈現(xiàn)出先下降后緩慢上升的態(tài)勢，這一態(tài)勢表明鄭州市經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平不斷提高、人均收入在不斷增加，但是在發(fā)展的過程中也導(dǎo)致了一系列生態(tài)和人口問題，需要城市不斷創(chuàng)新發(fā)展理念，增加創(chuàng)新投入，促進(jìn)資源的高效利用。

壓力子系統(tǒng)呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的態(tài)勢。2007-2008年有所下降，2009 年上升至0.744 7 后下降至0.275 6；2016-2018 年從0.320 5 上升至0.414 0，這一態(tài)勢表明經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境壓力不斷加大，要注重在發(fā)展過程中對于環(huán)境的保護(hù)。

狀態(tài)子系統(tǒng)呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，主要是由于鄭州市在城市化的進(jìn)程中人口不斷增多，土地開發(fā)強(qiáng)度不斷加大。隨后鄭州市采取了一定的人口政策與措施，人地矛盾有所減緩。

響應(yīng)子系統(tǒng)也是呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，2007-2010 年 有 所 上 升，2011 年 下 降 至0.079 4，從2011 年開始逐步上升至0.952 7，城市環(huán)境得到極大改善，環(huán)保力度不斷加大。

3.2 鄭州市土地資源承載力障礙因子診斷

從鄭州市2007-2018 年土地承載力障礙度變化中可以看出（表3），從2007-2010 年，障礙因素主要集中在壓力和狀態(tài)系統(tǒng)。障礙度較大的指標(biāo)包括人口自然增長率、人均土地資源占有量、人均道路面積等，在這一階段由于城市化不斷推進(jìn)，人均資源占有量減少，應(yīng)該合理控制人口的增加及流動(dòng)，促進(jìn)資源高效利用。2011-2018 年障礙因素主要集中在驅(qū)動(dòng)力、壓力和狀態(tài)系統(tǒng)。障礙度較大的指標(biāo)包括二三產(chǎn)業(yè)增加值占比、萬元GDP 工業(yè)廢水排放、人口密度等，在這一階段由于二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平不高，工業(yè)排放導(dǎo)致環(huán)境問題，人口增加加劇環(huán)境壓力，應(yīng)該注重優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，注重環(huán)境保護(hù)，提高土地利用效率。

表3 2007-2018 年鄭州市土地資源承載力指標(biāo)層主要障礙因子

3.3 鄭州市土地資源承載力系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)

由表4 可知，2007-2012 年鄭州市土地資源承載力系統(tǒng)耦合級別處于拮抗和磨合，子系統(tǒng)內(nèi)部要素之間協(xié)調(diào)性變差，一直處于瀕臨失調(diào)和勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的狀態(tài)，2013-2018 年呈現(xiàn)高水平耦合，逐漸呈現(xiàn)出良好協(xié)調(diào)的狀態(tài)，但是距離優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)還有一定空間。對比耦合度與協(xié)調(diào)度，耦合度高于協(xié)調(diào)度評價(jià)結(jié)果，說明鄭州市土地資源承載力系統(tǒng)內(nèi)部要素相互作用，內(nèi)部系統(tǒng)有序發(fā)展。在2017 年耦合度與協(xié)調(diào)度達(dá)到最大值，說明內(nèi)部系統(tǒng)之間相互作用良好，內(nèi)部要素發(fā)展較為一致?？偟膩碚f，經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平不斷提高的同時(shí)也產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問題，要想取得協(xié)調(diào)發(fā)展，必須處理好經(jīng)濟(jì)與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系。

表4 2007-2018 年鄭州市土地資源承載力系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過DPSR、障礙度模型與耦合協(xié)調(diào)度模型對鄭州市2007-2018 年土地資源承載力、影響土地資源承載力的障礙因素及耦合協(xié)調(diào)性進(jìn)行綜合分析與評價(jià)，主要研究結(jié)論如下：

（1）2007-2009 年土地承載力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，在2010 年略有上升，2010-2012 年下降，2013-2018 年呈上升趨勢，總體處于中級水平，距離優(yōu)質(zhì)土地資源承載力還有一段距離。

（2）通過對指標(biāo)障礙因素進(jìn)行診斷，影響鄭州市土地資源承載力的主要障礙因素包括二三產(chǎn)業(yè)增加值占比、萬元GDP 工業(yè)二氧化硫排放量、地均工業(yè)總產(chǎn)值、人均有效灌溉面積、城鎮(zhèn)化率，應(yīng)該對此采取具有針對性的措施以提高承載力。

（3）通過對耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行評價(jià)，總體呈現(xiàn)出瀕臨失調(diào)到中級協(xié)調(diào)直至良好協(xié)調(diào)的態(tài)勢，整體耦合協(xié)調(diào)度較好，但距優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)還有差距。

4.2 建議

（1）科學(xué)制定城市用地政策，轉(zhuǎn)變發(fā)展模式。加強(qiáng)土地規(guī)劃，提高土地利用效率，防止城市盲目擴(kuò)張，保護(hù)耕地，嚴(yán)控土地?cái)?shù)量。在充分利用資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，更加注重提高土地產(chǎn)出效率、集約效益和循環(huán)程度，形成有利于資源節(jié)約和高效利用的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式。

（2）推動(dòng)城區(qū)功能疏解，優(yōu)化城市布局與用地結(jié)構(gòu)。隨著城市化的不斷發(fā)展與推進(jìn)，土地開發(fā)強(qiáng)度不斷增大，由于人口激增導(dǎo)致環(huán)境壓力加大，使人口因素承載力較低。應(yīng)采取有效的人口政策和發(fā)展政策，推進(jìn)中心城區(qū)功能有序疏解，降低土地開發(fā)強(qiáng)度和人口密度，使集約節(jié)約用地貫穿群眾的日常生產(chǎn)生活，緩解土地承載的壓力。

（3）始終貫徹綠色發(fā)展理念，打造宜居城市。要充分發(fā)揮規(guī)劃引領(lǐng)作用，優(yōu)化城市布局，統(tǒng)籌推進(jìn)核心板塊建設(shè)、公共服務(wù)與生態(tài)綠化、城市改造更新等項(xiàng)目，提高公共服務(wù)質(zhì)量。注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，充分發(fā)揮土地的生態(tài)服務(wù)功能，建設(shè)黃河生態(tài)保護(hù)區(qū)，大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，維護(hù)城市生態(tài)安全、保障城市高質(zhì)量發(fā)展。