基于用途管制視角的生態(tài)用地時空演變及對策
---以濟南市鋼城區(qū)為例

陳明慧閆弘文平宗莉殷冠羿

(1.山東師范大學地理與環(huán)境學院，山東 濟南 250358；2.山東省國土空間規(guī)劃院，山東 濟南 250014)

為統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展與生態(tài)保護的關系，十九大報告中提出“統(tǒng)籌山水林田湖草”系統(tǒng)治理的國土空間用途管制要求[1,2]。學者們從國土空間用途管制制度的演進歷程[3]、土地用途管制與國土空間用途管制區(qū)分[4]，以及從用途管制視角下進行生態(tài)空間管制分區(qū)研究[5-9]等進行了一系列研究。由于城鎮(zhèn)化的深入推進加快導致生態(tài)保護空間與城鄉(xiāng)建設空間的博弈失衡，從而導致區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降、生態(tài)系統(tǒng)平衡受到嚴峻挑戰(zhàn)。因此，隨著生態(tài)文明建設、國土空間規(guī)劃體制改革與各級國土空間規(guī)劃編制工作持續(xù)推進，探究生態(tài)用地相關問題成為支撐國家戰(zhàn)略決策、國土空間用途管制以及科學研究的重點。研究生態(tài)用地的分類標準、演變特征及對策,將有利于保障生態(tài)用地合理布局,弱化負面生態(tài)問題,恢復生態(tài)破壞地帶。

生態(tài)用地具有重要的生態(tài)系統(tǒng)服務功能，是衡量一個地區(qū)國土生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好壞的“晴雨表”[10,11]。關于生態(tài)用地的研究，學者們從概念[12,13]、土地利用主體功能[11]、土地空間格局[14]等角度對生態(tài)用地的內(nèi)涵進行了討論。近年來，眾多學者著眼于生態(tài)用地的分類體系[15,16]，國內(nèi)學者有關生態(tài)用地分類體系大致分為3類：以土地的覆蓋狀況、利用形式為基礎開展生態(tài)用地劃分并與土地利用現(xiàn)狀分類進行科學銜接[17,18]；以生態(tài)空間辨識為出發(fā)點,以強化生態(tài)功能的基礎地位為分類目標，以中科院土地利用分類系統(tǒng)為基礎開展生態(tài)用地劃分并與之進行科學銜接[20]；以主要用途為基礎開展生態(tài)用地劃分[21]等。學者們針對生態(tài)用地的研究還包括空間結(jié)構及演變機制[22]、生態(tài)用地景觀安全格局[23]、生態(tài)服務價值測算[24]、生態(tài)空間演變[25]及其驅(qū)動力分析[26]等。

1 研究區(qū)概況數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

鋼城區(qū)地處山東省中部(N35°59′32″～36°17′16″,E117°40′56″～117°58′07″)，北面、西面接萊蕪區(qū)，東連沂源縣，南鄰新泰市，區(qū)政府駐艾山街道。地貌單元由南至北為剝蝕成因的殘丘和沖積而成的平原。境內(nèi)氣候?qū)儆谂瘻貛Т箨懶约撅L氣候，四季分明，年平均氣溫12.5℃，年平均降水760mm。背靠萊鋼，氣候適宜，生態(tài)優(yōu)美，因此本研究選取濟南市鋼城區(qū)作為研究對象。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文以濟南市鋼城區(qū)土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)，研究時段為2009—2018年，因研究時段內(nèi)存在行政區(qū)劃調(diào)整，為保證空間單元和數(shù)據(jù)可比性，將行政區(qū)范圍統(tǒng)一規(guī)范至2018年，并將相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)與地理信息數(shù)據(jù)進行一致化處理。

2 研究方法

2.1 土地利用動態(tài)度

土地利用動態(tài)度主要研究土地利用變化模式，動態(tài)度越高說明土地變化率越大,土地系統(tǒng)內(nèi)部越不穩(wěn)定。

2.1.1 單一土地利用動態(tài)度

單一土地利用動態(tài)度是刻畫不同土地利用類型在一定時間段內(nèi)的變化速度和幅度的指標[27]，其表達式:

(1)

式中，K為研究時段內(nèi)某一土地利用類型總變化速率；Ua、Ub分別為研究初期及研究末期某種土地利用類型的面積；T為研究時段，即年數(shù)。

2.1.2 綜合土地利用動態(tài)度

綜合土地利用動態(tài)度(LC)反映區(qū)域綜合土地利用變化的劇烈程度[28]。其表達式:

(2)

式中，LC為研究區(qū)域綜合土地利用動態(tài)度；ΔLUi-j為研究時段內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型的面積絕對值；LUi為第i類土地利用類型在研究初期的面積；T表示研究時段。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣反映在研究初期和末期某研究區(qū)域不同地類之間相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)過程，可以作為土地利用變化方向、結(jié)構和用地功能類型變化分析的基礎[29]。其數(shù)學表達式:

(3)

式中，S為面積；n為轉(zhuǎn)移前后的土地利用類型數(shù)；i、j分別為研究初期與末期的土地利用類型；Sij為研究初期的i地類轉(zhuǎn)換成末期的j地類的面積。

3 生態(tài)用地分類體系劃分

在總結(jié)國內(nèi)外學者關于生態(tài)用地的內(nèi)涵及相關分類研究的基礎上，將生態(tài)用地的定義界定為在特定區(qū)域，根據(jù)用途管制需求產(chǎn)生生態(tài)服務價值，對維護關鍵生態(tài)過程具有重要意義的土地利用類型。本文嘗試將國土空間規(guī)劃確定的用途管制分類作為管理的重要依據(jù)，根據(jù)國土空間的主要配置方式、經(jīng)營特點和覆蓋特征等因素，對生態(tài)用地類型進行歸納、劃分，并根據(jù)用途管制的需要，按社會經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求和管理目標，進行土地空間管制分區(qū)，確定國土空間功能導向和主要用途方向，以期為生態(tài)用地的科學管護、國土空間格局和用途管制的優(yōu)化、生態(tài)文明建設的推進提供科學支撐。

3.1 生態(tài)用地地類體系劃分

部分生態(tài)用地分類體系中未將耕地納入生態(tài)用地范疇，但隨著國家耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護戰(zhàn)略提出，耕地作為國家糧食安全的重要保障，不僅具有較強的食物供給功能，同時也具有較強的氣候調(diào)節(jié)、碳固定等生態(tài)功能，因此在本次分類中把耕地歸為生態(tài)用地；公園與綠地受人類活動影響較大，主要發(fā)揮生活服務功能，設施農(nóng)用地、城鎮(zhèn)村及工礦用地主要發(fā)揮生產(chǎn)服務功能，因此這3種用地類型不歸為生態(tài)用地范疇。參考GB/T 21010《土地利用現(xiàn)狀分類標準》(2007、2017)、TD/T 1014-2007《第二次全國土地調(diào)查技術規(guī)程》、TD/T 1055-2019《第三次全國國土調(diào)查技術規(guī)程》、DG/TJ08-2151-2014《區(qū)(縣)、鎮(zhèn)(鄉(xiāng))土地利用總體規(guī)劃實施評估標準》、《國土空間調(diào)查、規(guī)劃、用途管制用地用海分類指南》和《土地管理法》進行生態(tài)用地分類體系劃分，見表1。因此，本文由2個一級類、9個二級類、34個三級類構建了生態(tài)用地分類體系。其中，鋼城區(qū)有2個一級類、9個二級類、15個三級類。

表1 生態(tài)用地分類與土地利用分類、用途管制銜接表

3.2 生態(tài)用地管制分區(qū)

以2014年土地利用總體規(guī)劃調(diào)整完善成果、2017年永久基本農(nóng)田數(shù)據(jù)庫成果為基礎，圍繞國土空間保護開發(fā)總體格局，結(jié)合地域特征和經(jīng)濟社會發(fā)展水平，參考《自然資源部關于全面開展國土空間規(guī)劃工作的通知》(自然資發(fā)(2019)87號)、《市縣國土空間規(guī)劃基本分區(qū)與用途分類指南》以及省級國土空間總體規(guī)劃編制導則，遵循全域全覆蓋、不交叉、不重復的基本原則，對“三線”進行空間布局優(yōu)化，并結(jié)合用途管制進行分區(qū)，劃分為4類規(guī)劃一級分區(qū)，并進一步細化分為7類規(guī)劃二級分區(qū)，按照劃定的規(guī)劃分區(qū)，確定各規(guī)劃分區(qū)國土空間功能導向和用途管制方向，制定用途管控要求。生態(tài)用地管制具體分區(qū)及含義見表2。

表2 生態(tài)用地管制分區(qū)及含義表

4 結(jié)果分析

4.1 生態(tài)用地時序變化分析

由表3可以看出，2009—2018年鋼城區(qū)生態(tài)用地總量呈下降態(tài)勢.農(nóng)用生態(tài)用地二級類中園地面積變化最大，其他生態(tài)用地二級類中草地面積減少最多。從綜合土地利用動態(tài)度來看，一級類中其他生態(tài)用地動態(tài)度高于農(nóng)用生態(tài)用地，二級類動態(tài)度大小依次為草地>濕地>耕地>園地>其他土地(非農(nóng)用)>林地>其他土地(農(nóng)用)>陸地水域。從單一土地利用動態(tài)度來看，2009—2018年其他土地(農(nóng)用)中農(nóng)村道路動態(tài)度最大，說明農(nóng)田設施得到改善；其次是草地和濕地，2個時期動態(tài)度均為負值；2009—2014年耕地和其他土地(農(nóng)用)動態(tài)度均為正值，而2014—2018年的動態(tài)度均為負值，說明面積變化存在波動性，并且除其他土地(非農(nóng)用)的變化率2014—2018年比2009—2014年高外,其余二級地類生態(tài)用地的動態(tài)度則均呈現(xiàn)減少的趨勢。

表3 2009—2018年生態(tài)用地面積變化及動態(tài)度情況

4.2 生態(tài)用地空間變化分析

將鋼城區(qū)2009—2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分為4個象限，見表4。Ⅰ表示非生態(tài)用地→生態(tài)用地、Ⅱ表示非生態(tài)用地→非生態(tài)用地(本文不做研究)、Ⅲ表示生態(tài)用地→非生態(tài)用地、Ⅳ表示生態(tài)用地內(nèi)部之間的轉(zhuǎn)移，空間轉(zhuǎn)移分布見圖1。

表4 2009—2018年鋼城區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣情況

圖1 2009—2018年鋼城區(qū)土地利用空間轉(zhuǎn)移圖

4.2.1 土地利用轉(zhuǎn)移總體特征

非生態(tài)用地→生態(tài)用地(Ⅰ)之間的轉(zhuǎn)化面積為84.16hm2，占2009年生態(tài)用地的0.23%，分布較為零散；生態(tài)用地內(nèi)部(Ⅳ)之間的轉(zhuǎn)移面積為622.31hm2，占2009年生態(tài)用地的1.66%，主要分布在東北部及辛莊鎮(zhèn)與里辛街道交界處；生態(tài)用地→非生態(tài)用地(Ⅲ)之間的轉(zhuǎn)化面積為971.23hm2，占2009年生態(tài)用地的2.60%，在3種轉(zhuǎn)化狀態(tài)下占比最大，主要分布在城區(qū)。

4.2.2 非生態(tài)用地→生態(tài)用地轉(zhuǎn)移特征

由Ⅰ象限可以看出，非生態(tài)用地向生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化主要是城鎮(zhèn)村及工礦用地復墾為耕地，其中，通過城鄉(xiāng)增減掛鉤，主要是村莊用地復墾為旱地和水澆地，面積分別為64.2hm2、17.9hm2，占比分別為76.3%、32.3%。

4.2.3 生態(tài)用地→非生態(tài)用地轉(zhuǎn)移特征

由Ⅲ象限可以看出，生態(tài)用地主要被城鎮(zhèn)村及工礦用地占用轉(zhuǎn)化為非生態(tài)用地，占用面積為782.93hm2，占比80.61%，設施用地和交通用地占用比例分別為14.32%、5.04%。其中，占用耕地面積為682.91hm2，占比為70.3%；占用園地面積為142.88hm2，占比14.71%；占用草地和林地比例分別為7.76%、5.27%，其余二級類占比極小。

4.2.4 生態(tài)用地內(nèi)部轉(zhuǎn)移特征

由Ⅳ象限可以看出，生態(tài)用地內(nèi)部之間的相互轉(zhuǎn)移并不均勻，并且轉(zhuǎn)移類型集中。農(nóng)用生態(tài)用地之間的轉(zhuǎn)化面積為98.38hm2，其中園地轉(zhuǎn)化為耕地占比36.73%、耕地轉(zhuǎn)化為林地占比28.14%。其他生態(tài)用地之間的轉(zhuǎn)化面積僅0.23hm2，其他生態(tài)用地與農(nóng)用生態(tài)用地之間的轉(zhuǎn)化面積為476.52hm2，主要體現(xiàn)在草地轉(zhuǎn)化為耕地，占比96.26%。

“非糧化”現(xiàn)象中以耕地轉(zhuǎn)為林地為主，面積為27.69hm2，占“非糧化”面積83.16%，農(nóng)村道路占用面積為4.04hm2，占比12.15%，還有小部分面積被園地和陸地水域占用，并且從遙感圖像可以看出“非糧化”主要沿道路主干道零散分布。

4.3 生態(tài)用地管制分區(qū)及對策

4.3.1 生態(tài)用地空間規(guī)劃格局

生態(tài)用地空間規(guī)劃格局呈現(xiàn)“兩區(qū)、三帶、多點”的特征。兩區(qū)即呈“J”型分布于研究區(qū)邊緣帶的生態(tài)保護紅線區(qū)、被生態(tài)保護紅線區(qū)半包圍的農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)；三帶主要指“兩山一水”生態(tài)景觀帶，即“黃羊山—愛山生態(tài)廊道”、“棋山—雙鳳山生態(tài)廊道”2個山帶，以及“大汶河景觀帶”1個水帶；多點主要指自然保留區(qū)等生態(tài)空間，見圖2a。

結(jié)合圖2b可以看出，生態(tài)保護紅線區(qū)分布于鋼城區(qū)東部及南部邊緣區(qū)域，農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)位于西北部及中部區(qū)域，生態(tài)保護控制區(qū)主要為水系和濕地，如樹枝狀遍布全區(qū)，自然保留區(qū)呈零星分布。4個管制分區(qū)面積占比大小為農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)>生態(tài)保護紅線區(qū)>自然保留區(qū)>生態(tài)保護控制區(qū)。10a來，除生態(tài)保護紅線區(qū)面積處于增加狀態(tài)外，其余3個分區(qū)面積均處于下降趨勢。

圖2 鋼城區(qū)生態(tài)用地管制分區(qū)圖

4.3.2 生態(tài)用地管制區(qū)域分析

生態(tài)保護紅線區(qū)主要有3大部分：自然保護地核心保護區(qū)由位于東北部的棋山國家森林公園、牟汶河南部支流構成；由于東南部地勢較高，其他生態(tài)紅線保護區(qū)分布于南部，其中東南部分布較為集中。生態(tài)保護紅線區(qū)中自然保護地核心保護區(qū)和其他生態(tài)保護紅線區(qū)面積占比為6∶4，耕地、林地、草地、園地，占比分別為11.22%、34.13%、17.52%、5.03%。近幾年，自然保護地核心保護區(qū)中耕地、園地等農(nóng)用生態(tài)用地以及草地等其他農(nóng)用生態(tài)用地有一定面積減少；其他生態(tài)保護紅線區(qū)存在農(nóng)用生態(tài)用地中耕地大量增加、園地大量減少，其他生態(tài)用地中草地有小面積減少。

生態(tài)保護控制區(qū)：水體和濕地控制區(qū)中水體沿牟汶河干流呈樹枝狀分布；水庫主要有喬店水庫、胡蘆山水庫、楊家橫水庫等，分布較為零散，濕地主要有大汶河國家濕地等，均具有水源涵養(yǎng)、土壤保持等生態(tài)功能。林地生態(tài)控制區(qū)主要為喬木林地和其他林地，無灌木林地，區(qū)域中有寄母山林場等。

農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)劃分為3大農(nóng)田集中區(qū)：西南部和東北部為高標準基本農(nóng)田區(qū)、西部大部分區(qū)域為中高質(zhì)量農(nóng)田區(qū)、中部偏西為一般農(nóng)田區(qū)；農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)中永久基本農(nóng)田保護區(qū)和其他農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)面積占比約為9∶1，永久基本農(nóng)田保護區(qū)中耕地占比為73.90%，還有大面積園地、林地，占比分別為16.76%、9.14%，其中2014—2019年耕地面積減少量較大，主要被城鄉(xiāng)建設占用。

自然保留區(qū)集中分布在南部零散區(qū)域；自然保留區(qū)中除了草地和其他土地(非農(nóng)用)面積減少外，其他地類面積基本持平，說明經(jīng)過多年荒草地大力治理、開發(fā)利用建設后，鋼城區(qū)后備資源缺乏。

表5 用途管制區(qū)生態(tài)用地類型面積變化表

4.3.3 生態(tài)用地用途管制對策

4.3.3.1 生態(tài)保護紅線區(qū)

按照禁止開發(fā)區(qū)域管控要求，針對自然保護地核心保護區(qū)中面積減少地類要加大封育力度，主要采取保護保育和加速恢復的模式，其他生態(tài)保護紅線區(qū)中面積減少地類主要采取自然恢復和輔助再生的模式，遏止減少的趨勢。此外，應加大分類管制力度，依法依規(guī)對耕地逐步實施退田還林還濕，尤其是對荒草地的管制應明確是否開墾，并且盡量減少人為擾動，對自然保護地核心保護區(qū)和其他生態(tài)保護紅線區(qū)進行禁止與保育的差別化管制。

4.3.3.2 生態(tài)保護控制區(qū)

針對水體和濕地生態(tài)控制區(qū)應堅守水資源承載能力底線,統(tǒng)籌重點河岸線及周邊土地保護利用，優(yōu)化河湖濕地和水網(wǎng)水庫格局，明確水源地保護要求和保護范圍；嚴格制定濕地保護目標，科學修復退化濕地，努力提升濕地保護的治理能力和水平；林地生態(tài)控制區(qū)應加強林業(yè)資源管護，規(guī)劃禁止在區(qū)內(nèi)進行毀林開荒等破壞土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構和功能的土地開墾活動，合理進行林地利用監(jiān)督管理，促進陸地水域、林地等多要素空間結(jié)構布局，使用途管制從平面的土地走向立體的空間。

4.3.3.3 農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)

針對永久基本農(nóng)田保護區(qū)要嚴守耕地紅線，落實最嚴格的耕地保護制度，發(fā)揮農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的復合功能；要嚴格控制農(nóng)業(yè)結(jié)構調(diào)整，堅決遏制耕地“非農(nóng)化”，防止“非糧化”，實現(xiàn)從單純的數(shù)量保護向數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)全面管護的轉(zhuǎn)變；對于高標準基本農(nóng)田區(qū)應改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護，形成集中連片、旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)友好的高標準農(nóng)田，中高質(zhì)量農(nóng)田區(qū)及一般農(nóng)田區(qū)要全面提升耕地質(zhì)量；針對其他農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)零星農(nóng)用地應當優(yōu)先整理、復墾或調(diào)整為耕地、園地，禁止占用區(qū)內(nèi)土地進行非農(nóng)建設及其他破壞基本農(nóng)田的活動。

4.3.3.4 自然保留區(qū)

針對自然保留區(qū)應適時進行耕地后備資源調(diào)查，考慮是否劃分禁止開墾區(qū)，針對荒草地、裸土地等進行保護與開發(fā)相結(jié)合的策略，構建生態(tài)良好的土地利用格局。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

基于用途管制維度，結(jié)合國內(nèi)外學者分類體系構建生態(tài)用地分類體系，采用土地動態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等方法,分析2009—2018年鋼城區(qū)生態(tài)用地的時空格局演變及管制對策，主要結(jié)論如下。

根據(jù)生態(tài)用地分類，鋼城區(qū)有2個一級類、9個二級類、15個三級類；根據(jù)生態(tài)用地管制分區(qū)，分為4類規(guī)劃一級分區(qū)，7類規(guī)劃二級分區(qū)。2009—2018年鋼城區(qū)生態(tài)用地總量呈下降態(tài)勢，一級類中其他生態(tài)用地面積減少較多，二級類中草地面積減少較多。

轉(zhuǎn)移矩陣呈現(xiàn)3大特征：非生態(tài)用地→生態(tài)用地(Ⅰ)主要是城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤由城鎮(zhèn)村及工礦用地復墾為耕地。生態(tài)用地內(nèi)部(Ⅳ)之間的相互轉(zhuǎn)移體現(xiàn)在草地轉(zhuǎn)化為耕地，“非糧化”以林地占用為主。生態(tài)用地→非生態(tài)用地(Ⅲ)之間的轉(zhuǎn)移占比最大，被城鎮(zhèn)村及工礦用地占用，設施用地和交通用地也占部分比例，其中以占用耕地為主。

生態(tài)用地呈現(xiàn)“兩區(qū)、三帶、多點”的空間規(guī)劃格局。通過分析鋼城區(qū)生態(tài)用地空間管制分區(qū)基本情況，提出差別化的用途管制對策：生態(tài)保護紅線區(qū)進行禁止與保育的差別化管制；生態(tài)紅線控制區(qū)需加強保護利用與修復相結(jié)合的管理措施；農(nóng)用生態(tài)保護區(qū)中永久基本農(nóng)田保護區(qū)要嚴守耕地紅線；對于高標準基本農(nóng)田區(qū)應改善生態(tài)環(huán)境，中高質(zhì)量農(nóng)田區(qū)及一般農(nóng)田區(qū)要全面提升耕地質(zhì)量；自然保留區(qū)應進行保護與開發(fā)相結(jié)合的策略。

5.2 討論

本文的創(chuàng)新點在于以傳統(tǒng)的土地用途管制為基礎，探索基于國土空間規(guī)劃格局為基礎的用途管制分類及對策研究。本文的不足之處在于針對生態(tài)用地質(zhì)量評價、生態(tài)用地演變及驅(qū)動機制有待進一步探究；本文以第二次土地變更數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)進行生態(tài)用地時空演變特征分析，以第三次國土調(diào)查成果為數(shù)據(jù)源的生態(tài)用地研究有待進一步拓展；生態(tài)用地演變驅(qū)動機制復雜，基于生態(tài)用地演變作用機理的對策分析有待進一步深化。