■ 徐志偉/郝 爍/鄭世界/江 梅/黃志基
(1.天津市寧河區(qū)興寧建設(shè)投資集團(tuán)有限公司,天津 301500;2.易景環(huán)境科技(天津)股份有限公司,天津 300384;3.中央財(cái)經(jīng)大學(xué)政府管理學(xué)院,北京 100081)
國土資源是人類生存和發(fā)展所需的不可再生自然資源之一[1]。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張,“人地矛盾”“人糧矛盾”愈演愈烈[2-5],生態(tài)環(huán)境逐年惡化,使得國土資源越來越稀缺[6]。黨的十九大將建設(shè)生態(tài)文明定為中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì),作為生態(tài)文明建設(shè)的空間載體,國土資源的合理利用被提出了新的要求。承載力最早提出于20世紀(jì)80年代,最初在生態(tài)學(xué)視角下引入?yún)^(qū)域系統(tǒng)的研究,國內(nèi)學(xué)者最早在20世紀(jì)90年代開始展開對資源承載力與環(huán)境承載力的研究,承載力的引入為可持續(xù)發(fā)展提供了一個(gè)綜合研究系統(tǒng)框架[7]。國土資源環(huán)境承載力作為評價(jià)一個(gè)地區(qū)土地利用水平、發(fā)展程度以及壓力狀態(tài)的重要指標(biāo),不同學(xué)者分別從耕地、食物、人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等多個(gè)角度展開了大量的研究[8-11],政府部門先后出臺(tái)了一系列評價(jià)方法與技術(shù)要求,旨在全面、科學(xué)合理地對國土資源承載力作出評價(jià)。2017年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警長效機(jī)制的若干意見》(廳字〔2017〕25號),推動(dòng)了我國各地對環(huán)境承載能力評價(jià)及預(yù)警機(jī)制的進(jìn)一步研究。
本文以天津市武清區(qū)為研究試點(diǎn),從土地不同利用方式的發(fā)展水平角度出發(fā),以土地建設(shè)開發(fā)適宜性評價(jià)為基礎(chǔ)[12-13],基于建設(shè)用地壓力狀態(tài)、耕地開發(fā)壓力狀態(tài)兩方面開展基礎(chǔ)評價(jià)研究,圍繞水資源、生態(tài)條件、環(huán)境質(zhì)量三方面對基礎(chǔ)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行修正評價(jià),并根據(jù)研究結(jié)果,對武清區(qū)國土資源環(huán)境承載力狀態(tài)開展預(yù)警分析,以期為國土資源環(huán)境承載力的基礎(chǔ)研究提供新的思路。同時(shí),通過對武清區(qū)的國土資源環(huán)境承載力狀況作出客觀的評價(jià),為武清區(qū)“多規(guī)合一”相關(guān)領(lǐng)域研究提供支撐。
本文研究區(qū)天津市武清區(qū),是連接京津兩大城市的重要紐帶,被譽(yù)為“京津走廊”“京津明珠”,由于其重要的地理位置,開展該區(qū)的國土資源承載力及未來趨勢預(yù)測研究,具有較重要的意義。
2014年武清區(qū)總?cè)丝跒?8.70萬人,實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值950.73億元。武清區(qū)土地利用形式以農(nóng)用地為主,占總面積的73.68%,遠(yuǎn)高于建設(shè)用地。農(nóng)用地中以耕地為主,占全區(qū)總面積的53.12%。
本文根據(jù)天津市武清區(qū)國土資源的構(gòu)成與特點(diǎn),在梳理分析國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)既有指標(biāo)體系[12-16]的基礎(chǔ)上,針對國土資源環(huán)境承載力評價(jià)這一主要研究目的,遵循“關(guān)于印發(fā)《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警技術(shù)方法(試行)》的通知”(發(fā)改規(guī)劃〔2016〕2043 號)與“國土資源部辦公廳關(guān)于印發(fā)〈資源環(huán)境承載力評價(jià)和監(jiān)測預(yù)警2016年實(shí)施方案〉的通知”(國土資廳函〔2016〕570號)主要精神,并主要參考了后者的指標(biāo)體系,同時(shí)結(jié)合《國土資源環(huán)境承載力評價(jià)技術(shù)要求》(試行)(國土資廳函〔2016〕1213號)(下簡稱《要求》)等文件要求,采用主成分分析法及層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)來確定評價(jià)指標(biāo),最終形成如表1所示的指標(biāo)體系。
本文所用數(shù)據(jù)主要來源于《2014年武清區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》[17]、《2020年武清區(qū)土地利用總體規(guī)劃矢量數(shù)據(jù)》、2014年武清區(qū)土地利用變更調(diào)查矢量數(shù)據(jù)、耕地后備資源調(diào)查評價(jià)矢量數(shù)據(jù)、農(nóng)用地產(chǎn)能核算矢量數(shù)據(jù)、農(nóng)用地分等定級矢量數(shù)據(jù)等成果和資料,以及水利普查數(shù)據(jù)、大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)、水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)、土壤污染調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價(jià)和地下水調(diào)查評價(jià)等資料。
1.3.1 建設(shè)開發(fā)適宜性評價(jià)
根據(jù)武清區(qū)發(fā)展情況,選取對開發(fā)建設(shè)有影響或限制的因子,并根據(jù)建設(shè)開發(fā)適宜性程度對評價(jià)因子進(jìn)行量化分級。對各評價(jià)因子分類賦值,賦值采用專家打分法。對于強(qiáng)限制性類型的因子,進(jìn)行0、1賦值;對于較強(qiáng)限制性類型的因子,按不同等級進(jìn)行0~100賦值。表2為賦分示意表。
建設(shè)開發(fā)適宜性分值按照以下公式進(jìn)行計(jì)算:
式(1)中,E為建設(shè)開發(fā)適宜性分值;j為強(qiáng)限制性因子編號;k為適宜性因子編號;Fj為第j個(gè)強(qiáng)限制性因子適宜性分值;fk為第k個(gè)適宜性因子適宜性分值;wk為第k個(gè)適宜性因子的權(quán)重;m為強(qiáng)限制性因子個(gè)數(shù);n為適宜性因子個(gè)數(shù)。
表1 國土資源環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系
利用ArcGIS軟件,通過聚類分析等方法將所研究區(qū)域的建設(shè)開發(fā)適宜性計(jì)算結(jié)果劃分為以下四類:最適宜、基本適宜、不適宜和特別不適宜。其中,最適宜開發(fā)的區(qū)域?yàn)閺?qiáng)限制性因子得分均不為0,同時(shí)非強(qiáng)限制性因子的得分最高的區(qū)域。
將開發(fā)適宜性計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)狀建設(shè)用地進(jìn)行空間疊加分析,將面積小于1公頃的地塊定義為不適宜開發(fā)空間。
1.3.2 建設(shè)用地壓力狀態(tài)指數(shù)測算
本文結(jié)合武清區(qū)區(qū)域發(fā)展階段及其未來發(fā)展目標(biāo),采用專家打分法,綜合考慮土地利用總體規(guī)劃中確定的2020年的建設(shè)用地目標(biāo),按規(guī)劃年增用地量修正至評價(jià)年(2014年),確定當(dāng)前發(fā)展階段的建設(shè)開發(fā)程度閾值。建設(shè)用地壓力狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式如下:
式(2)中,A為建設(shè)用地壓力狀態(tài)指數(shù),A1為現(xiàn)狀建設(shè)開發(fā)程度,A2為現(xiàn)狀建設(shè)用地布局匹配度,T為建設(shè)開發(fā)程度閾值,具體計(jì)算方式參見《要求》。
表2 建設(shè)開發(fā)適宜性評價(jià)因子賦分示意表
1.3.3 耕地開發(fā)壓力狀態(tài)指數(shù)測算
本文結(jié)合武清區(qū)地域特點(diǎn),對人均耕地生產(chǎn)能力的預(yù)警閾值采用專家打分法確定。將實(shí)際人均耕地生產(chǎn)能力與預(yù)警閾值進(jìn)行對比分析,從而確定耕地開發(fā)壓力狀態(tài)指數(shù)。計(jì)算公式如下:
式(3)中,B為耕地開發(fā)壓力狀態(tài)指數(shù),B1為人均耕地生產(chǎn)能力, 為人均耕地生產(chǎn)能力預(yù)警閾值,B3為耕地開發(fā)利用程度,具體計(jì)算方式參見《要求》。
2.1.1水資源承載指數(shù)
水資源承載指數(shù)可利用來源于水利部門的水資源潛力、農(nóng)業(yè)水資源利用量、生活和工業(yè)水資源利用量三個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)予以表征。
2.1.2 水土資源匹配指數(shù)
農(nóng)業(yè)用水與耕地匹配指數(shù)表示農(nóng)業(yè)用水情況與耕地規(guī)模之間的匹配程度,利用如下公式進(jìn)行計(jì)算:
生活和工業(yè)用水與城鎮(zhèn)工礦用地匹配指數(shù)表示生活用水、工業(yè)用水與城鎮(zhèn)工礦用地規(guī)模之間的匹配程度,利用如下公式進(jìn)行計(jì)算:
2.2.1 土地退化指數(shù)
土地退化指數(shù)表示區(qū)域土地減少或失去土地原先所具有的綜合生產(chǎn)潛力的程度,用評價(jià)單元內(nèi)土地退化面積占武清區(qū)面積的比重表示,利用如下公式進(jìn)行計(jì)算:
2.2.2 生態(tài)用地面積變化指數(shù)
生態(tài)用地面積變化指數(shù)表示近年來評價(jià)單元內(nèi)年均生態(tài)用地面積變化量占武清區(qū)生態(tài)用地總面積的比重。計(jì)算公式如下:
2.3.1 空氣質(zhì)量二級以上天數(shù)比重
本研究用評價(jià)單元內(nèi)全年空氣質(zhì)量達(dá)到二級及以上天數(shù)所占的比例表示空氣質(zhì)量情況。
2.3.2 氨氮入河量
對于水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算,本文選取氨氮入河量進(jìn)行評價(jià)。利用如下公式進(jìn)行計(jì)算:
氨氮入河量(噸)=廢水量(噸)×排放口污染物的平均濃度(毫克/升)×10-6
根據(jù)《通知》要求,參考國內(nèi)外相關(guān)研究,結(jié)合天津市武清區(qū)國土資源承載力的實(shí)際特征與相關(guān)部門專家意見,將國土資源承載力評價(jià)結(jié)果劃分為超載狀態(tài)、臨界狀態(tài)、可載狀態(tài)三種類型。
基礎(chǔ)評價(jià)采取“建設(shè)用地開發(fā)承載狀態(tài)判斷”與“耕地開發(fā)利用承載狀態(tài)判斷”共同評價(jià)的模式。基礎(chǔ)評價(jià)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:兩個(gè)指數(shù)中有一項(xiàng)超載狀態(tài),或者兩者均為臨界狀態(tài)時(shí),即判定該評價(jià)單元國土資源承載力基礎(chǔ)狀態(tài)為超載狀態(tài);兩個(gè)評價(jià)指數(shù)之中一項(xiàng)為臨界狀態(tài),且另一項(xiàng)為可載狀態(tài)時(shí),即判定該評價(jià)單元國土資源承載力基礎(chǔ)狀態(tài)為臨界狀態(tài);其他情況判定該評價(jià)單元國土資源承載力基礎(chǔ)狀態(tài)為可載狀態(tài)。
3.1.1 建設(shè)用地開發(fā)承載狀態(tài)判斷
根據(jù)建設(shè)用地壓力狀態(tài)指數(shù)(A)的計(jì)算結(jié)果,將建設(shè)用地壓力狀態(tài)劃分為三種類型:壓力大、壓力中等和壓力小。即當(dāng)A>0時(shí),建設(shè)開發(fā)壓力大,為超載狀態(tài);當(dāng)A=0時(shí),建設(shè)開發(fā)狀態(tài)為臨界狀態(tài);當(dāng)A<0時(shí),建設(shè)開發(fā)壓力小,為可載狀態(tài)。
3.1.2 耕地開發(fā)利用承載狀態(tài)判斷
根據(jù)耕地開發(fā)壓力狀態(tài)指數(shù)(B)的計(jì)算結(jié)果,將耕地開發(fā)壓力狀態(tài)劃分為三種類型:壓力大、壓力中等和壓力小。當(dāng)B>0時(shí),耕地開發(fā)利用為可載;當(dāng)B=0時(shí),耕地開發(fā)利用為臨界;當(dāng)B<0時(shí),耕地開發(fā)利用為超載。
國土資源承載力修正評價(jià)采用短板效應(yīng)結(jié)合綜合指標(biāo)法,利用如下公式進(jìn)行計(jì)算:
式(4)中,G為修正要素層(水資源、生態(tài)、環(huán)境質(zhì)量)內(nèi)各相關(guān)指數(shù),pi為第i項(xiàng)指標(biāo),wi為i指標(biāo)的權(quán)重,n為指標(biāo)總數(shù)。
根據(jù)式(4),對修正要素層三個(gè)要素相關(guān)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)指數(shù)計(jì)算結(jié)果小于0時(shí),判定為超載狀態(tài);所計(jì)算的指數(shù)中,若存在相關(guān)指標(biāo)超載,但是指數(shù)計(jì)算結(jié)果大于等于0時(shí),判定為臨界狀態(tài),其他情況判定為可載狀態(tài)。
本文所涉及的國土資源環(huán)境承載力的預(yù)警分析,是基于短板理論進(jìn)行的[18]。參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范)及研究成果,確定相應(yīng)指標(biāo)的閾值區(qū)間及其狀態(tài)指數(shù)及級別。采用極差歸一化方法來衡量國土資源環(huán)境承載力預(yù)警評價(jià)指標(biāo)所處的狀態(tài)級別,運(yùn)用以下公式分別對正向指標(biāo)、逆向指標(biāo)的狀態(tài)指數(shù)(R)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)R〈-1時(shí),判定為危機(jī)狀態(tài)(短板要素);當(dāng)-1.0≤R<0.0時(shí),判定為預(yù)警狀態(tài)(限制性要素);當(dāng)0.0≤R<1.0時(shí),判定為一般狀態(tài);當(dāng)R≥1.0時(shí),判定為良好狀態(tài)。
其中,C現(xiàn)狀值為預(yù)警指標(biāo)的現(xiàn)狀值,C最大值為閾值區(qū)間內(nèi)的最大值,C最小值為閾值區(qū)間內(nèi)的最小值。
通過計(jì)算可得到武清區(qū)建設(shè)開發(fā)適宜性評價(jià)結(jié)果,如圖1所示。適宜開發(fā)的區(qū)域主要集中在城區(qū)及各開發(fā)園區(qū)、交通主干線附近。不適宜開發(fā)的區(qū)域集中在生態(tài)用地附近,包括糧食主產(chǎn)區(qū)、濕地等。由于交通不通達(dá)、采空塌陷、地震斷裂帶等因素,導(dǎo)致局部為特別不適宜開發(fā)水平。此開發(fā)性適宜評價(jià)結(jié)果與武清區(qū)土地利用總體規(guī)劃相關(guān)性較高??傮w而言,武清區(qū)適宜開發(fā)的區(qū)域較為集中,有利于全區(qū)的整體性開發(fā)建設(shè)。
圖1 武清區(qū)建設(shè)適宜性評價(jià)結(jié)果圖
通過上述計(jì)算,得到武清區(qū)國土資源承載力基礎(chǔ)狀態(tài)各指標(biāo)、指數(shù)現(xiàn)狀值,具體結(jié)果如表3及圖2所示。
圖2 基礎(chǔ)狀態(tài)結(jié)果圖
表3 武清區(qū)國土資源承載力評價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀值及閾值
武清區(qū)建設(shè)用地現(xiàn)狀開發(fā)程度為23.63%,開發(fā)程度適中,建設(shè)水平初具規(guī)模,存在一定的開發(fā)利用潛力;且該區(qū)地處天津市區(qū)與北京市交界之地,地理優(yōu)勢為其帶來了較大的發(fā)展機(jī)會(huì)。計(jì)算結(jié)果顯示,武清區(qū)現(xiàn)狀建設(shè)用地布局匹配度為95%,該區(qū)現(xiàn)狀建設(shè)用地布局較為合理,這與適宜性分析結(jié)果一致。通過區(qū)域?qū)Ρ确治?,武清區(qū)內(nèi)建設(shè)用地壓力超載區(qū)域較少,主要集中在中心城區(qū)范圍內(nèi)??v觀全區(qū)整體狀態(tài),建設(shè)用地壓力呈可載狀態(tài)。
武清區(qū)人均耕地生產(chǎn)能力和人均基本農(nóng)田生產(chǎn)能力較低,分別為0.125(畝/人)和0.147(畝/人),僅達(dá)到臨界閾值狀態(tài)。耕地開發(fā)利用程度為53.12%,開發(fā)程度適中,尚有可開發(fā)利用的空間。通過區(qū)域內(nèi)對比分析,武清全區(qū)內(nèi)耕地開發(fā)壓力超載區(qū)域與建設(shè)用地壓力超載區(qū)域基本吻合;全區(qū)整體而言,耕地開發(fā)壓力處于臨界狀態(tài)。
通過上述計(jì)算,得到武清區(qū)國土資源承載力修正評價(jià)各指標(biāo)、指數(shù)現(xiàn)狀值,具體結(jié)果如表3及圖3、圖4和圖5所示。
圖3 水資源系統(tǒng)承載力結(jié)果圖
圖4 生態(tài)條件承載力結(jié)果圖
圖5 武清區(qū)國土資源環(huán)境承載力結(jié)果圖
從圖3、圖4和圖5可知,水資源系統(tǒng)承載力、生態(tài)條件承載力、國土資源環(huán)境承載力三個(gè)修正評價(jià)指標(biāo)大體吻合,均表現(xiàn)為“北可南超”的狀態(tài)。從上述三個(gè)修正評價(jià)指標(biāo)綜合來看,武清區(qū)內(nèi)楊村街等10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土資源環(huán)境承載狀態(tài)為超載狀態(tài),主要集中在武清區(qū)南側(cè)的城區(qū)附近,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)為可載狀態(tài)。
通過計(jì)算,武清區(qū)國土綜合承載力指標(biāo)承載狀態(tài)如表4所示。由表4可見,水資源承載狀態(tài)處于危機(jī)狀態(tài)下,即水資源承載指數(shù)為武清區(qū)的短板要素;大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、氨氮入河量等指標(biāo)為武清區(qū)的限制性要素。
表4 武清區(qū)國土綜合承載力指標(biāo)承載狀態(tài)
本文結(jié)合國內(nèi)外已有研究及《要求》的相關(guān)規(guī)定,從土地不同利用方式的發(fā)展水平角度出發(fā),建立了國土資源環(huán)境承載力評價(jià)體系,基于建設(shè)用地壓力狀態(tài)、耕地開發(fā)壓力狀態(tài)兩方面開展國土資源承載力基礎(chǔ)評價(jià),圍繞水資源、生態(tài)條件、環(huán)境質(zhì)量三個(gè)方面開展國土資源承載力修正評價(jià),并根據(jù)研究結(jié)果,運(yùn)用“短板法”對武清區(qū)國土資源環(huán)境承載力狀態(tài)開展了預(yù)警分析,驗(yàn)證了評價(jià)方法的合理性與可行性,可為其他地區(qū)開展國土資源環(huán)境承載能力評價(jià)提供借鑒。此外,本研究方法對于評價(jià)尺度和單元存在一定的局限性,不同的評價(jià)尺度將對數(shù)值的均值化產(chǎn)生不同的影響,從而影響評價(jià)結(jié)果,故在評價(jià)時(shí)選擇合適的評價(jià)尺度對評價(jià)結(jié)果非常關(guān)鍵。
研究結(jié)果表明,武清區(qū)適宜開發(fā)區(qū)域主要集中在城區(qū)及各開發(fā)園區(qū)、交通主干線附近;區(qū)內(nèi)建設(shè)用地壓力、耕地開發(fā)壓力超載區(qū)域均較少,建設(shè)用地壓力狀態(tài)呈可載狀態(tài),耕地開發(fā)壓力處于臨界狀態(tài)。雖然耕地開發(fā)壓力較大,但建設(shè)用地仍具一定的承載空間。在此基礎(chǔ)上,本文通過環(huán)境指數(shù)對國土資源承載力基礎(chǔ)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了修正評價(jià),發(fā)現(xiàn)武清區(qū)內(nèi)楊村街等10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土資源環(huán)境承載狀態(tài)為超載狀態(tài),主要集中在武清區(qū)南側(cè)的城區(qū)附近,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)為可載狀態(tài)。整體而論,武清區(qū)的國土資源環(huán)境承載處于可載狀態(tài)。最后針對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了預(yù)警分析,發(fā)現(xiàn)水資源承載指數(shù)為武清區(qū)的短板要素,大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、氨氮入河量等指標(biāo)為武清區(qū)的限制性要素,其他指標(biāo)承載狀態(tài)均處于良好或一般狀態(tài)。
針對武清區(qū)國土資源環(huán)境承載力的現(xiàn)狀、評價(jià)結(jié)果及預(yù)警分析得出的短板、限制性因素等情況,建議武清區(qū)日后發(fā)展需嚴(yán)格按照武清區(qū)城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃的相關(guān)要求,嚴(yán)格控制建設(shè)用地總規(guī)模防止過度擴(kuò)張,嚴(yán)格保護(hù)耕地;深度挖掘建設(shè)用地現(xiàn)有存量,提高其再利用水平,加快土地二級市場制度的建立與實(shí)施,從而深度挖掘武清區(qū)國土資源承載空間,使土地利用狀況更合理、更科學(xué)。
針對水資源承載指數(shù)為武清區(qū)短板要素這一問題,筆者建議:針對本區(qū)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),大力健全各個(gè)領(lǐng)域(如農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)等)的節(jié)水制度并嚴(yán)格管理;統(tǒng)籌調(diào)配多種水源,合理安排地表水與地下水的利用,提高全區(qū)水資源的利用率;優(yōu)先保證生活用水、農(nóng)業(yè)用水的需求與安全;同時(shí)對全區(qū)居民、企業(yè)加強(qiáng)宣傳教育,提高全區(qū)保護(hù)水資源的意識。
另外,在生產(chǎn)建設(shè)時(shí),要著重考慮其對大氣環(huán)境的影響,減少對大氣的污染;建立預(yù)警機(jī)制,對不同國土資源環(huán)境承載力預(yù)警等級的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)差別預(yù)警及動(dòng)態(tài)監(jiān)測。