汉中市土地承载力评价与优化

晁阳 张艳

摘 要：近年来，生态文明建设和主体功能区战略受到广泛关注。本研究旨在定量评测汉中市各区县土地“生态—生产—生活”承载力，为汉中市“三生”空间的划分以及土地利用等规划的制定提供科学依据。以陕西省汉中市为研究对象，构建土地“生态—生产—生活”承载力指标体系，利用层次分析法和熵权法结合确定权重，使用状态空间法对汉中市各区县土地“三生”承载力进行评价。利用ArcGIS技术表征汉中市土地“三生”承载力的空间差异并对结果进行分析，应用主成分分析法探究“三生”承载力影响因子，有针对地提出优化方案。结果表明：生态承载力较强的地区集中在南北部的秦巴山区;生产和生活承载力较强的地区位于汉中盆地的中部平原地区;汉中市各区县的土地“三生”综合承载力水平分布分散。

关键词：“三生”空间;土地承载力;空间优化;汉中市

中图分类号：S181       文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930038

土地“生态-生产-生活”承载力是土地资源与生态环境的供容能力、经济活动能力以及满足一定生活水平人口数量的社会发展能力的有机综合体，由处于支持层的生态承载力、处于表现层的生产承载力和生活承载力3部分组成，简称土地“三生”承载力[1]。生态、生产、生活承载力三者之间存在相互作用、彼此制约的关系，正是这种关系才使得“三生”承载力有机地结合成一个整体[2]。

隨着十八大报告“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”等一系列政策的出台，标志着过去以生产空间为主导的国土开发方式，将向生态—生产—生活空间协调的国土开发方式转变[3]，有关“三生”的研究愈发深入和全面。近年来随着遥感、GIS等技术的发展，一些研究利用现状图和遥感图等媒介所反应土地利用现状信息为依据划分“三生”空间，或是根据现有的土地利用分类建立国土空间“三生”分类体系。在“三生”承载力的研究中，大多将土地生态、生产、生活承载力3项作为二级指标建立三级指标体系。常用的核算承载力的数学方法主要包括综合加权、状态空间法、BP神经网络方法等，一些人还用SD模型预测未来的“三生”承载力变化趋势[4-6]。

本研究以陕西省汉中市为例，定量测评各区县的土地“三生”承载力，分析承载力空间差异的结果及成因，从理论上丰富了土地“三生”承载力评价的理论体系，对汉中市土地布局与规划具有现实意义。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

汉中市位于N 32°15′15″～33°56′37″，E 105°30′30″～108°24′37″，地处秦岭和大巴山之间，为一山间盆地。汉中地貌类型多样，但以山地为主，占总土地面积的75.2%。2014年，汉中市国土总面积27246km2，户籍人口数3841313人。全市辖汉台区、南郑区、城固县、勉县、洋县、西乡县、宁强县、略阳县、镇巴县、留坝县、佛坪县等11个区县。

1.2 数据来源

本研究中涉及的2014年汉中市土地利用现状数据和各县土地利用现状数据，来源于汉中市国土资源局网站和汉中市政府网站发布的《汉中市土地利用总体规划（2006—2020年）调整完善》，为第2次土地调查连续变更到2014年的现状数据;指标体系中选用的承载力潜力指标数据（如新增建设用地和耕地补充量等）来源于《汉中市土地利用总体规划（2006—2020年）调整完善》中2020年规划数据;汉中市以及各区县的自然资源、社会经济数据来源于《2014年汉中市统计年鉴》;部分环境数据来源于汉中市环境保护局发布的《2014年汉中市环境质量通报》;地质灾害数据来源于《汉中市“十三五”地质灾害防治规划》。

2 土地“三生”承载力评价指标体系的构建

2.1 选取土地“三生”承载力评价指标

选取指标是构建评价体系最基本也是最重要的工作，选取的指标是否合理会直接影响到评价结果的说服力和可信度。本研究根据科学性、区域特殊性、动态性、完备性、可行性5个原则建立了1个一级指标、3个二级指标、17个三级指标的三级指标体系[7]。

2.2 确定权重

目前确定土地承载力权重的主流方法，可以分为主观赋权法和客观赋权法。为了最大程度地规避主、客观赋权法的缺点，保证评价的科学性，本研究采用主客观相结合的方法对指标进行赋权。

参考前人研究[8]，将用层次分析法算得的主观权重Wi和用熵权法赋权获取的客观权重Pi加权从而获得土地“三生”承载力评价体系的最终权重，结果如表2所示。

μi= Wi+（1- ）Pi

3 土地“三生”承载力计算

3.1 计算步骤

选取指标体系中的n个指标构建n维状态空间。

此时状态空间的原点到系统状态点所构成的有向向量的模，可以用来表示RCC的值：

RCC=M=∑ni=1RCCi2

式中，n为指标的数量，| M|为承载力有向矢量的模，RCC为理想承载力值的大小。

而实际情况下，考虑到系统内不同指标对承载力的影响程度有差异，公式中应加入权重的因素。

现标定这n个指标项的现实值为RCSi ，（i=1，2，…，n）。

RCS=M= ∑ni=1（μi×RCSi）2

式中，n为指标的数量，| M|为承载力有向矢量的模，RCS为现实情况下承载力值的大小，μi（i=1，2，3…n）为各坐标轴的权重值。

此时，即可得到汉中市各县2014年现状情况下的生态承载力、生产承载力、生活承载力以及“生态—生产—生活”承载力指数。

3.2 “三生”承载力指数计算结果

3.3 承载力指数空间差异分异结果

参考龙花楼的研究[9]，对汉中市各区县的“生态—生产—生活”承载力指数进行分级。标准差（Standard Deviation）是离均差平方和平均后的方根，为各数据偏离平均数距离的平均数，当一个值高于或者低于平均值时，其可以进一步度量这个值偏离平均值的程度。本研究中的“生态—生产—生活”承载力指数分级的规则如表4所示。

为了更直观地分析承载力在空间范围内的差异，运用ARCgis10.2将承载力指数在行政区划图中用颜色的深浅来表示。

4 主成分分析法引导下的汉中市“三生”承载力提升建议4.1 生态环境保护及改善建议

将土地生态承载力评价因子标准化数值导入SPASS分析软件，得出主成分特征值及贡献率见表5，成分得分系数矩阵如表6。

由表5可知，第1主成分、第2主成分方差累计贡献率已达到73.286%，可以较为全面地反映土地生态承载力情况，所以选取前2个主成分（主成分1、主成分2）进行分析。由表6可知，主成分1与空气环境质量、生态用地面积比率存在较大正相关关系;主成分2与城市水环境质量指数存在较大正相关关系。

4.1.1 改善城乡大气环境质量

汉台区、城固县、南郑区、勉县等人口密集的地区，冬季空气质量优良以上的天数仅占30%左右。应加快拆改全市的煤锅炉，推进“煤改气”、“煤改电”、“油改气”工程建设，淘汰黄标车，夏季严格禁燃秸秆。

4.1.2 控制水污染，保护水生态环境安全

严密监控工厂排放成分和排放量，建设和改造城镇污水处理设施，保证居民饮用水安全。

4.1.3 抑制土壤污染

应治理工厂排污源头，对务农村民进行教育和监管，引进土地整治人才修复污染土壤。

4.1.4 划定和保护生态空间

建设用地的无序化扩张，已经导致汉中市生物多样性遭到破坏，很多保护动植物的生存空间受到威胁。应加快划定生态红线，加强自然保护区的监督管理，保持地区生态承载力优势。

4.1.5 提高资源利用率

市内勉县、略阳县、宁强县等地区矿业开采和材料制备等企业密集，这些企业的用水量高于一般企业，水资源利用率很低，拉低了区域可持续发展潜力。可以通过改善产业技术水平，增加单位用水GDP，从而提高资源集约节约利用程度。

4.1.6 退耕还林

全市25°以上坡耕地达13.41万hm2，坡度过大的耕地由于固土能力较小，会导致水土流失、土地退化，应采取退耕还林措施。但是现阶段，退耕还林的工作被耕地保护红线所限制，有待解决。建议采取农民就地转业，建立村民造林护林队等措施安置失地农民，这就需要政府的大量投入，提高环境保护投资占比[10]。

4.2 生产承载力提升建议

将土地生产承载力评价因子标准化数值导入SPASS分析软件，得出主成分特征值及贡献率见表7，成分得分系数矩阵如表8。

由表7可知，第1主成分、第2主成分方差累计贡献率已达到 81.173%，可以较为全面地反映水资源承载力情况，所以选取前2个主成分（主成分 1、主成分 2）进行分析。由表8可知，主成分1与地均GDP、可生产用地潜力指数存在较大正相关关系。该因子可概括为生产用地利用效率，组织低效用地再开发、控制建设用地扩张来提升生产承载力;主成分2与规模以上工业增加值存在较大正相关关系。应制定政策优惠鼓励优质企业扩大规模。

4.3 生活承载力提升建议

将土地生活承载力评价因子标准化数值导入SPASS分析软件，得出主成分特征值及贡献率见表9，成分得分系数矩阵如表10。

由表9可知，第1主成分方差累计贡献率已达到65.841%，可以较为全面地反映生活承载力情况，所以选取前1个主成分（主成分 1）进行分析。由表10可知，主成分1与人均可支配收入、人口密度、城镇化水平存在较大正相关关系。该因子可概括为地区发展水平。

在人类的需求中，物质是第一位的，要想提高人们的生活水平，首先要保证城乡居民收入的持续稳定增长。人口密度过大可能会导致人均居住面积下降，影响生活的舒适度，因此要在防止城镇用地扩张占用耕地和生态用地的情况下，引导人口有序增长。

5 结论

土地“三生”承载力评价明确了汉中市11个区县在市一级中的生态、生产、生活承载力定位，可以帮助划分汉中市国土功能区，从而为科学制定土地利用规划提供依据。

采用文献综述法，总结前人有关土地“三生”承载力概念、土地“三生”承载力评价和有关“三生空间”划分等研究。并提出了划分主体功能区不能仅仅依据土地利用现状，还应结合研究区土地承载力水平的观点。

建立了汉中市土地“三生”承载力评价体系，选定三级评价指标（1个一级指标，3个二级指标和17个三级指标），采用层次分析法与熵权法相结合的方法确定其权重。运用状态空间法计算汉中市土地生态、生产、生活以及“三生”综合承载力指数，运用ArcGIS进行空间表征，将汉中市土地生态、生产、生活以及“三生”综合承载力指数分别划分为4个等級。生态承载力很强的包括留坝县、佛坪县，较强的包括镇巴县、南郑区、洋县、略阳县，较弱的包括城固县、宁强县，很弱的包括汉台区、西乡县、勉县;生产承载力很强的包括汉台区，较强的包括略阳县、城固县、南郑区，较弱的包括宁强县、留坝县、勉县、镇巴县、洋县、佛坪县，很弱的包括西乡县;生活承载力很强的包括汉台区，较强的包括城固县、南郑区，较弱的包括略阳县、洋县、勉县、宁强县、西乡县、留坝县、佛坪县，很弱的包括镇巴县;“三生”综合承载力很强的为汉台区，较强的包括城固县、南郑区、留坝县、略阳县，较弱的包括佛坪县、洋县、宁强县、镇巴县，很弱的包括勉县、西乡县。

针对汉中市的国土空间规划以及生态环境优化、经济发展、社会进步提出建议。生态、生产、生活承载力相对较强的地区，分别划分为生态、生产、生活空间;改善大气、水、土壤资源污染，划定并严格监管生态保护空间，退耕还林;因地制宜，在高山地带发展药材种植和旅游业等环境友好型产业，平原地区大力发展工业的同时注重生态环境保护;提高居民收入水平，从保障人均居住用地面积等方面改善居民生活舒适度。

参考文献

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[9] 龙花楼，邹健，李婷婷，刘彦随.乡村转型发展特征评价及地域类型划分——以“苏南-陕北”样带为例[J].地理研究，2012，31（03）：495-506.

[10] 汉中市人民政府. 汉中市“十三五”环境保护规划[EB/OL].http：//hbj.hanzhong.gov.cn/xxgkml/ghjh/201611/t20161122_ 372410.html.2016-06-16.

（責任编辑  周康）