低碳視角下土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)
——以新疆烏魯木齊市為例

馬文娟， 蒲春玲， 陳前利， 劉志有， 蔣　玲， 蘇麗麗

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052)

土地利用系統(tǒng)是以土地資源利用為基礎(chǔ)的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)為一體的復(fù)合性系統(tǒng)。土地是城市建設(shè)和發(fā)展的重要資源根基，承載著城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化等各種活動(dòng)。隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致了土地生態(tài)環(huán)境日漸惡化、土地質(zhì)量下降、土地利用率低下等一系列問題，土地利用系統(tǒng)健康問題日益凸顯[1]。同時(shí)，以“高能耗、高污染、高排放”為典型特征的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式也對(duì)城市土地利用系統(tǒng)的健康造成一定威脅。因而，有必要對(duì)土地利用系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。相關(guān)研究表明，土地利用與碳排放關(guān)系密切[2]，“低能耗、低排放、低污染”的低碳經(jīng)濟(jì)也成為各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)變的首選。因此，將低碳理念引入土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)是確保土地利用系統(tǒng)健康，實(shí)現(xiàn)自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要前提。

自然學(xué)家Loepod在20世紀(jì)40年代首次提出土地健康，他認(rèn)為健康的土地是指被人類占領(lǐng)而沒有使其功能受到破壞的狀態(tài)[3]。Benites從土地條件變化方面建立了土地健康的評(píng)價(jià)體系，定性定量地對(duì)土地健康進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。陳美球等探討了土地健康的概念及機(jī)制，并從環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等3個(gè)方面建立土地健康評(píng)價(jià)體系[5]。蔡為民等在分析土地利用系統(tǒng)健康內(nèi)涵的基礎(chǔ)上建立了土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的框架[6]。在評(píng)價(jià)模型方面主要有綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、物元分析法和集對(duì)分析法等數(shù)學(xué)方法[7-10]。整體來看，國內(nèi)學(xué)者研究土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)相對(duì)較多，但關(guān)于城市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究較少，而城市土地利用系統(tǒng)的健康關(guān)系著人類的生產(chǎn)生活以及城市的可持續(xù)發(fā)展?；诖耍狙芯吭诰C合考慮資源環(huán)境、人類活動(dòng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素對(duì)城市土地利用系統(tǒng)的作用，結(jié)合低碳經(jīng)濟(jì)這一理念構(gòu)建基于城市土地利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)效益的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選取變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重，采用綜合指數(shù)法對(duì)新疆烏魯木齊城市土地利用系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，客觀地反映土地利用系統(tǒng)健康水平，以期為烏魯木齊市土地利用提供參考。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

烏魯木齊市是新疆的首府，也是“一帶一路”戰(zhàn)略中重要節(jié)點(diǎn)和絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)。全市轄7區(qū)1縣，總面積為1.38萬km2，2014年末總?cè)丝跒?66.91萬人，人口密度為193人/km2。土地利用類型中農(nóng)用地以草地、林地和耕地為主，建設(shè)用地以居民點(diǎn)及工礦用地為主，未利用地面積較大。其中，78.05萬hm2草地、8.05萬hm2林地、7.83萬hm2耕地、7.51萬hm2建設(shè)用地、32.21萬hm2未利用地。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速增長以及城市人口的膨脹，導(dǎo)致烏魯木齊城市土地利用規(guī)模和結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，生態(tài)環(huán)境也受到影響，這對(duì)烏魯木齊市今后土地利用系統(tǒng)的健康和城市可持續(xù)發(fā)展造成一定阻礙。因此，通過評(píng)價(jià)烏魯木齊市的土地利用系統(tǒng)健康狀況，有利于優(yōu)化城市土地利用結(jié)構(gòu)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)城市土地利用系統(tǒng)的健康持續(xù)發(fā)展。

研究數(shù)據(jù)來源于《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2015》《烏魯木齊市統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2015》和烏魯木齊市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

1.2　研究方法

1.2.1構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系城市土地利用系統(tǒng)的健康是以人類、社會(huì)和城市可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，促進(jìn)自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三者的協(xié)調(diào)發(fā)展。當(dāng)城市土地利用系統(tǒng)的健康受到威脅時(shí)，其自身結(jié)構(gòu)和功能具有一定的恢復(fù)能力，結(jié)構(gòu)和功能是土地利用系統(tǒng)健康的基礎(chǔ)，效益是土地利用系統(tǒng)健康的核心。因而，城市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系要從這3方面選取。

烏魯木齊市地處亞歐大陸腹地，是典型的干旱區(qū)綠洲城市。土地資源相對(duì)豐富，但各類用地空間分布相對(duì)集中，且東南西三面臨山，地勢(shì)起伏懸殊，山地面積比重大。未利用地又多為荒漠或鹽堿化程度較高的沙質(zhì)土地，無法滿足耕種條件。同時(shí)，烏魯木齊市土地利用也面臨著一系列的問題，如生態(tài)環(huán)境脆弱、耕地資源分布不均、土地鹽堿化和沙化程度加劇等。

針對(duì)烏魯木齊市土地利用現(xiàn)狀及存在的問題，在借鑒國內(nèi)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[11-16]，依據(jù)系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性、數(shù)據(jù)可獲性及可操作性等原則，基于低碳經(jīng)濟(jì)視角從城市土地利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和效益3個(gè)方面選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建包括土地多樣性指數(shù)、人均建設(shè)用地面積、人均耕地面積、人口自然增長率、地均碳排放量和城市綠化覆蓋率等26項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系(表1)，并將烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)現(xiàn)狀與相關(guān)學(xué)者研究成果相結(jié)合，將土地利用系統(tǒng)健康級(jí)別劃分為5個(gè)等級(jí)(表2)。

表1　烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

表2　烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理由于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各項(xiàng)指標(biāo)具有不同的單位和量綱，不能直接比較和計(jì)算，因此，為了使數(shù)據(jù)具有可比性，須要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理來消除因各項(xiàng)指標(biāo)量綱不同而帶來的影響。指標(biāo)的無量綱化處理的方法較多，本研究選取極差法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，對(duì)選取的指標(biāo)按照其趨向性分為正、負(fù)向指標(biāo)，正向指標(biāo)的值越大，表明土地利用系統(tǒng)越健康，反之，負(fù)向指標(biāo)的值越大，表明土地利用系統(tǒng)越不健康。

①當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)趨向性為正時(shí)，

Xij′=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

(1)

②當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)趨向性為負(fù)時(shí)，

Xij′=(Xmax-Xij)/(Xmax-Xmin)。

(2)

式中：Xij′為原始數(shù)據(jù)無量綱化處理后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；Xij、Xmax、Xmin分別為原始數(shù)據(jù)中同一項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值、最小值和最大值。

1.2.3確定指標(biāo)權(quán)重確定評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)權(quán)重是整個(gè)評(píng)價(jià)過程中的重要分環(huán)節(jié)，權(quán)重賦予合理與否，關(guān)系著評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和合理性。為了避免人為主觀因素對(duì)指標(biāo)權(quán)重的影響，本研究選取客觀賦權(quán)法中的變異系數(shù)法確定權(quán)重。其計(jì)算公式為：

(3)

(4)

②計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)Vij和權(quán)重Wij：

(5)

(6)

1.2.4綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型綜合指數(shù)法是指在確定一套合理指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)無量綱化后的值與其相應(yīng)的權(quán)重相乘加和，計(jì)算出綜合指數(shù)，用以全面客觀地反映某一系統(tǒng)的整體狀況。

(7)

(8)

式中：Z為土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)綜合指數(shù)；F為土地利用系統(tǒng)各子系統(tǒng)的綜合指數(shù)；Wi為第i個(gè)子系統(tǒng)的權(quán)重；Wij為第i個(gè)子系統(tǒng)第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；m為第i個(gè)子系統(tǒng)中包含的指標(biāo)數(shù)量。

2　結(jié)果與分析

原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，運(yùn)用公式(3)～公式(6)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，結(jié)果見表1。

依據(jù)綜合指數(shù)公式(7)、公式(8)可得到2005—2014年烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)的綜合健康指數(shù)和各子系統(tǒng)的健康指數(shù)(圖1)。

將烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的各層指標(biāo)評(píng)價(jià)值和評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，可得到烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康總目標(biāo)安全等級(jí)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)效益的健康等級(jí)(表3)。

表3　2005―2014年烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)等級(jí)

2.1　土地利用系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)

由圖1可知，研究期內(nèi)烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指數(shù)由2005年的0.241上升到2014年的0.724，但在2008年有所降低。土地利用系統(tǒng)健康等級(jí)整體為上升趨勢(shì)，經(jīng)歷了“不健康→臨界狀態(tài)→亞健康”的發(fā)展歷程。其中，2005—2006年土地利用系統(tǒng)處于不健康狀態(tài)，2007年為臨界狀態(tài)，2008—2009年處于不健康狀態(tài)，2010—2012年處于臨界狀態(tài)，2013—2014年處于亞健康狀態(tài)。2007—2008年間，土地利用系統(tǒng)健康水平有所下降，由于城市發(fā)展的需要對(duì)烏魯木齊市行政區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)大調(diào)整，致使土地利用系統(tǒng)健康綜合水平有波動(dòng)。但綜合來看，烏魯木齊市的土地利用系統(tǒng)健康狀況逐年在改善，其健康等級(jí)在提升，并且有繼續(xù)向好的趨勢(shì)。

2.2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康評(píng)價(jià)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指數(shù)由2005年的0.129上升到2014年的 0.591，健康等級(jí)為“病態(tài)→不健康→臨界狀態(tài)”。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，烏魯木齊市的土地利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也發(fā)生著變化。其中，土地多樣性指數(shù)、建設(shè)用地比重指標(biāo)呈現(xiàn)緩慢增長趨勢(shì)；第三產(chǎn)業(yè)人口比重、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重這2項(xiàng)指標(biāo)增長趨勢(shì)明顯，這與歷年來烏魯木齊三產(chǎn)結(jié)構(gòu)中第三產(chǎn)業(yè)一直占比較大的實(shí)際相吻合；隨著城市管理者對(duì)耕地保護(hù)等政策的重視，使農(nóng)用地面積和未利用地面積減少速度放緩；農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比重逐年下降。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康水平總體呈緩慢增長趨勢(shì)，目前處于臨界狀態(tài)，說明土地利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，仍須改善。

2.3　系統(tǒng)功能健康評(píng)價(jià)

系統(tǒng)功能指數(shù)由2005年的0.354上升到2014年的 0.621，健康等級(jí)經(jīng)歷了“不健康→臨界狀態(tài)→亞健康”的發(fā)展過程，在2007—2008年間健康水平有所下降，2009年之后平穩(wěn)上升。其中，人均建設(shè)用地面積、人均耕地面積指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，反映了在城市化建設(shè)中烏魯木齊市城市化率逐步提高，但隨著人口的增長，建設(shè)用地需求增加，致使耕地乃至農(nóng)用地面積減少，人均耕地也不斷減少；而地均GDP、地均固定資產(chǎn)投資、城市化率以及建設(shè)用地增長彈性系數(shù)指標(biāo)呈不同程度的上升趨勢(shì)，促進(jìn)了土地利用系統(tǒng)功能指數(shù)的上升，面對(duì)人均耕地面積減少帶來的威脅具有一定的抵御能力，所以系統(tǒng)功能的健康水平大體上呈上升趨勢(shì)，表明烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)的服務(wù)功能逐漸增強(qiáng)。

2.4　系統(tǒng)效益健康評(píng)價(jià)

系統(tǒng)效益指數(shù)由2005年的0.174上升到2014年的 0.819，健康等級(jí)經(jīng)歷了“病態(tài)→不健康→臨界狀態(tài)→亞健康→健康”過程。其中，人均GDP、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、工業(yè)固廢綜合利用率、城市綠化覆蓋率、人均綠地面積等指標(biāo)出現(xiàn)不同程度的上升，說明這些指標(biāo)對(duì)烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)的健康狀況有明顯的改善作用；人口密度、人口自然增長率、地均廢水排放量、地均廢氣排放量和地均碳排放量等這些負(fù)向指標(biāo)也呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，但它們對(duì)城市土地利用系統(tǒng)的健康水平起著制約作用；但地均廢水排放量、地均廢氣排放量和地均碳排放量等3個(gè)指標(biāo)自2010年后增幅較小，從側(cè)面反映出在城市發(fā)展過程中，城市管理者開始注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，采取了積極有效的措施來促進(jìn)城市的健康發(fā)展，因而烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)效益從2005年的“病態(tài)”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?014年初步“健康”水平。

綜上所述，隨著烏魯木齊市工業(yè)化、城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，雖然土地利用類型、結(jié)構(gòu)和數(shù)量都發(fā)生了一定的變化，各子系統(tǒng)指數(shù)上升幅度不同，但綜合來看，烏魯木齊市的土地利用系統(tǒng)健康狀況逐年在改善，其健康等級(jí)在提升并且有繼續(xù)向好的趨勢(shì)。

3　結(jié)論與討論

2005—2014年10年間，烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)總體健康狀況經(jīng)歷了由“不健康”到“亞健康”的階段，并且有向更好等級(jí)發(fā)展的趨勢(shì)。其中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了由“病態(tài)”到“臨界狀態(tài)”的過程；系統(tǒng)功能經(jīng)歷了“不健康”到“亞健康”過程；系統(tǒng)效益經(jīng)歷了“病態(tài)”到初步“健康”歷程。通過研究可分析出，影響烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康的因素主要有土地多樣性指數(shù)、建設(shè)用地比重、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、土地利用率、人均耕地面積、地均碳排放量、能源消費(fèi)彈性系數(shù)以及人均綠地面積。

鑒于此，提出以下幾點(diǎn)建議來促進(jìn)烏魯木齊市土地利用系統(tǒng)健康可持續(xù)發(fā)展。第一，烏魯木齊市應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行土地用途管制和耕地占補(bǔ)平衡等政策，保障耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量安全，加大技術(shù)投入力度，合理開墾和利用未利用土地；第二，積極發(fā)展綠色生態(tài)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，積極開展農(nóng)田整治和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)，普及科學(xué)技術(shù)應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值；第三，促進(jìn)城市土地多樣化利用，實(shí)現(xiàn)土地利用的節(jié)約集約化，優(yōu)化土地資源市場化配置，減少經(jīng)濟(jì)增長對(duì)土地資源的過度使用；第四，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展低碳能源，促進(jìn)城市土地低碳利用，加大生態(tài)環(huán)節(jié)保護(hù)和治理力度，追求資源、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫丕苓，楊海娟，劉慶果. 南水北調(diào)重要水源地的土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)研究——以陜西省商洛市為例[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2012，27(9)：1520-1530.

[2]黎孔清，陳銀蓉. 低碳理念下的南京市土地集約利用評(píng)價(jià)[J]. 中國土地科學(xué)，2013，27(1)：61-66.

[3]Leopold A. Wildemess as a land laboratory[J]. The Living Wildemess，1941(7)：3.

[4]Benites J R. Land and water development division[M]. Rome：FAO，1996.

[5]陳美球，吳次芳. 土地健康研究進(jìn)展[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，24(3)：324-329.

[6]蔡為民，唐華俊，陳佑啟，等. 土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的框架與指標(biāo)選擇[J]. 中國人口·資源與環(huán)境，2004，14(1)：31-35.

[7]賀翔. 上海市土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[8]陳美球，黃靚，蔡海生，等. 鄱陽湖區(qū)土地健康評(píng)價(jià)[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2004，19(2)：170-175.

[9]鄭華偉，張銳，劉友兆. 基于物元分析的土地利用系統(tǒng)健康診斷[J]. 中國土地科學(xué)，2012，26(11)：33-39.

[10]張銳，鄭華偉，劉友兆. 基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型與集對(duì)分析的土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J]. 水土保持通報(bào)，2014，34(5)：146-152.

[11]邵超峰，鞠美庭. 基于DPSIR模型的低碳城市指標(biāo)體系研究[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2010(10)：95-99.

[12]孫宇杰，張宇辰，李鵬. 低碳背景下區(qū)域土地合理利用評(píng)價(jià)研究[J]. 地域研究與開發(fā)，2011，30(5)：93-96，117.

[13]宋艷春. 基于物元模型的土地生態(tài)系統(tǒng)健康研究[D]. 南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[14]郭杰，吳斌. 土地利用系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J]. 中國土地科學(xué)，2011，25(4)：71-77，96.

[15]張銳，劉友兆，丑建立. 中國土地利用系統(tǒng)健康動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 水土保持通報(bào)，2014，34(2)：197-203.

[16]王菲. 基于物元分析法的農(nóng)村土地健康評(píng)價(jià)[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.