1、2001年3月第25卷第1期河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)()Mar.2001土地綜合承載力評判指標(biāo)體系的構(gòu)建及應(yīng)用王書華1,曹靜2(1.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所人地機(jī)理開放實(shí)驗(yàn)室,北京100101;2.河北景縣第二中學(xué),河北衡水053500)摘要:在對土地承載力重新審視的基礎(chǔ)上,以全新的視角重構(gòu)土地承載力的理論框架,并以我國東部沿海地區(qū)為例,對區(qū)域土地承載力的評判指標(biāo)體系進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)及應(yīng)用.關(guān)鍵詞:土地綜合承載力;評判體系;構(gòu)建中圖分類號:F301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:100025854(2001)01201292051土地承載力研究述評自1812年T.R.Malthus就人口與糧

2、食問題的假說提出以后,承載力的相關(guān)研究就相繼在經(jīng)濟(jì)學(xué)、人口學(xué)等領(lǐng)域展開.尤其是自20世紀(jì)中葉以來,隨著全球性人口膨脹,資源短缺,生態(tài)環(huán)境惡化,人地矛盾的日趨尖銳促進(jìn)了承載力研究向縱深方向發(fā)展.如80年代初由聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)主持的土地資源人口承載力研究等,對全球和區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的規(guī)劃與可持續(xù)發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn),對承載力研究的進(jìn)展,陳百明先生等人曾做過系統(tǒng)總結(jié)1,2.1986年由中國科學(xué)院自然資源綜合考察委員會(huì)主持的“中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究”,開創(chuàng)了國內(nèi)有關(guān)承載力研究的先河.90年代,承載力的研究逐步擴(kuò)展到包括土地、水、能源等礦產(chǎn)資源在內(nèi)的主要自然資源和環(huán)境承載力研究,理論與

3、研究方法也日臻完善.當(dāng)前,從資源制約的角度進(jìn)行承載力研究是該項(xiàng)研究的共同出發(fā)點(diǎn),而土地資源作為人類基本需求食物的根本來源,是人類生存最基本的自然資源,所以很長一段時(shí)間內(nèi)土地資源就成為承載力研究的重點(diǎn).所謂土地承載力是指:“在一定生活條件下土地資源的生產(chǎn)能力及在一定生活水平下承載的人3口數(shù)量”,在此基礎(chǔ)上聯(lián)合國教科文組織又將其擴(kuò)展到整個(gè)資源領(lǐng)域,并定義為:“一個(gè)國家或地區(qū)的資源承載力是指在可以預(yù)見的時(shí)期內(nèi),利用本地的能源和其它自然資源以及智力、技術(shù)等,在保證與其2社會(huì)文化準(zhǔn)則相等的物質(zhì)生活水平下,所能夠供養(yǎng)的人口數(shù)量”.1.1土地承載力研究中存在的主要問題縱觀以往對土地(資源)承載力的研究,它對

4、全球和區(qū)域發(fā)展曾發(fā)揮了前瞻性和戰(zhàn)略性的作用,但在新形勢下,這項(xiàng)研究又表現(xiàn)出不可避免的局限性.傳統(tǒng)意義上的土地承載力研究實(shí)質(zhì)上是圍繞耕地糧食人口而展開的,它以耕地為基礎(chǔ),以糧食為中介,以人口容量的最終測算為目標(biāo).這對特定歷史階段和特定區(qū)域中的糧食自給、糧食安全、挖掘耕地潛力以及產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展有著十分重要的意義.但是,土地承載力最終要?dú)w結(jié)到“養(yǎng)活多少人”這樣一個(gè)概念上來,于是將“土地人口承載力”的研究劃分為兩個(gè)階段,即“土地生產(chǎn)潛力估算階段和土地承載能力2研究階段”,并將土地局限于耕地,將生產(chǎn)潛力局限于糧食生產(chǎn)潛力.這樣就難以真正揭示區(qū)域人口糧食土地三者之間相互制約和相互促進(jìn)的復(fù)雜關(guān)系.土地承載力的

5、研究離不開區(qū)域分析,以往研究中往往將區(qū)域土地承載力系統(tǒng)作為一個(gè)孤立、封閉的系統(tǒng),強(qiáng)調(diào)其空間限制性而忽視其開放性.對于一個(gè)國家在某一特定時(shí)期內(nèi),考慮糧食安全是必要的.但是在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化,中國即將加入WTO的背景下,如果仍遵循以土地的產(chǎn)出糧食為切入點(diǎn),以收稿日期:20000703;修回日期:20001020基金項(xiàng)目:中國科學(xué)院資源與生態(tài)環(huán)境研究重點(diǎn)項(xiàng)目(KZ952-S12211)部分成果.作者簡介:王書華(1972),男,河北景縣人,中國科學(xué)院博士生,研究方向?yàn)閰^(qū)域可持續(xù)發(fā)展.© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. Al

6、l rights reserved.河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第25卷130承載的人口數(shù)量為落腳點(diǎn)的區(qū)域分析思路,就未免太脫離實(shí)際了.因?yàn)樵擁?xiàng)研究中一個(gè)最不現(xiàn)實(shí)的假設(shè)就是忽視了區(qū)際貿(mào)易的影響,從理論上說所有資源(含非物質(zhì)性知識(shí)、服務(wù)等)均可換回糧食.再加之人口大規(guī)模的區(qū)際流動(dòng),許多地區(qū)的現(xiàn)實(shí)人口數(shù)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了本地糧食所能供養(yǎng)的理論“承載人口”規(guī)模.尤其對于我國沿海發(fā)達(dá)地區(qū)更是如此.1.2新形勢下土地承載力的綜合研究土地承載力的“綜合”研究包括兩方面的含義.一方面,對于承載體而言,土地不應(yīng)僅局限于耕地,而應(yīng)是包含園地、林地、牧草地、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)及工礦用地、水域、交通用地和未利用土地等在內(nèi)的廣

7、義的土地;另一方面是承載什么的問題,即承載物.由于土地問題是由人的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所造成的,土地利用的目標(biāo)是使人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與相應(yīng)的環(huán)境相協(xié)調(diào),使人類生存發(fā)展的土地資源得到保護(hù)和改善,所以承載對象應(yīng)是人類的各種社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng),如承載的城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值、交通規(guī)模、土地的納污能力等,而不僅僅是承載人口規(guī)模和人口消費(fèi)壓力,這就形成了“土地綜合承載力”.即在一定時(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)模和強(qiáng)度的閾值.所以說,土地綜合承載力之區(qū)別于土地人口承載力之處,就在于:一是“土地”不僅僅是指“耕地”;二是“承載物”不僅僅是“人口”.從一定意義上說

8、,土地承載力是社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)作用的中介和協(xié)調(diào)程度的表征.因此,建立一套能夠反映土地利用各子系統(tǒng)狀況及協(xié)調(diào)程度的綜合評判指標(biāo)體系,進(jìn)而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行土地承載力的驅(qū)動(dòng)因子、區(qū)劃及預(yù)警分析也就顯得尤為重要.2土地綜合承載力的評判指標(biāo)體系構(gòu)建2.1評判指標(biāo)體系的構(gòu)建原則土地綜合承載力體現(xiàn)不同尺度區(qū)域環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的物質(zhì)、能量和信息方面的聯(lián)系,為了表達(dá)這樣復(fù)雜的多維矢量,評價(jià)指標(biāo)體系必須遵循以下原則.(1)區(qū)域特殊性原則.除選取能反映土地承載力的共性指標(biāo)外,還應(yīng)針對“東部沿海地區(qū)”的特點(diǎn),如南部與北部水土組合差異明顯,由于經(jīng)濟(jì)長時(shí)期超高速增長帶來的諸如嚴(yán)重的土壤環(huán)境污染.本文選取了土壤污染

9、程度指數(shù)、工業(yè)污水治理率與水土協(xié)調(diào)度3項(xiàng)指標(biāo);針對沿海地區(qū)南澇北旱,華北地區(qū)鹽堿地較其它地區(qū)為多的災(zāi)害特點(diǎn),選取了自然災(zāi)害減災(zāi)率、鹽堿化程度這兩個(gè)指標(biāo).(2)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性原則.東部沿海地區(qū)土地與人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境構(gòu)成協(xié)調(diào)統(tǒng)一而又脆弱的整體,土地綜合承載力的提高是各系統(tǒng)長期綜合開發(fā)利用的系統(tǒng)工程,必須把單一的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)(主要是糧食生產(chǎn))轉(zhuǎn)變?yōu)橥恋厝丝诮?jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展觀點(diǎn),因此,所有可反映土地利用、保護(hù)、改造、生產(chǎn)潛力、土壤環(huán)境、生活水平的指標(biāo)都應(yīng)該納入評判體系.(3)綜合性原則.在指標(biāo)篩選過程中盡量選取帶有共性的代表性指標(biāo)和處理后的綜合指標(biāo),使反映的問題更深刻也更具有實(shí)際意義,如土

10、地利用程度指數(shù)等.(4)層次性原則.由于評判對象是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng),所反映的問題也帶有區(qū)域整體性特征,故評判體系也必是一個(gè)十分復(fù)雜的研究系統(tǒng),必須至少是一個(gè)包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的3層體系.(5)可操作性原則.土地綜合承載力研究為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供了具有極強(qiáng)可操作性的切入點(diǎn),這就要求其指標(biāo)選取必須做到:一是資料的易取性或可統(tǒng)計(jì)計(jì)算;二是易量化性,減少類似制度與管理等主觀成分的干擾.因?yàn)閷τ谌缥覈@樣人多地少、土地利用緊張,致使土地國有化的區(qū)域、制度與管理等相關(guān)社會(huì)因素在區(qū)域內(nèi)部少有差異性,對各省區(qū)具有等強(qiáng)度的作用效果,所以就沒有必要選取.2.2評判指標(biāo)體系的構(gòu)建內(nèi)容基于以上分析,本研究對表

11、征土地綜合承載力的評判指標(biāo)的選取如表1,本評判指標(biāo)體系由3個(gè)層次共30項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成,分別為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層.(1)目標(biāo)層:為單一目標(biāo)層,即本項(xiàng)目研究的目標(biāo)土地綜合承載力.(2)準(zhǔn)則層:筆者認(rèn)為,相對于目標(biāo)層與指標(biāo)層而言,準(zhǔn)則層是最為重要的,因?yàn)樵搶又笜?biāo)首先體現(xiàn)了作者對承載力內(nèi)涵的理解,體現(xiàn)了研究者的系統(tǒng)分析能力.對于綜合承載力這樣一個(gè)目標(biāo),從哪幾方© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第1期王書華等:土地綜合承載力評判指標(biāo)體系的構(gòu)建及應(yīng)用131面去衡量將直接決定評價(jià)結(jié)果的科

12、學(xué)性.前面已指出,土地綜合承載力的大小不僅僅是自然地理環(huán)境特點(diǎn)的反映,也取決于人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展水平,人類對于土地資源的有效利用和生態(tài)環(huán)境的改善狀況.因此,本層包括4部分,即水土資源支撐系統(tǒng)R、生態(tài)環(huán)境支撐系統(tǒng)E、社會(huì)支撐系統(tǒng)S和經(jīng)濟(jì)技術(shù)支撐系統(tǒng)T,構(gòu)成了土地綜合承載力REST支撐系統(tǒng)框架.(3)指標(biāo)層:共選取了30個(gè)具體指標(biāo)來全面、綜合、系統(tǒng)地反映研究區(qū)土地綜合承載力的各個(gè)相關(guān)方面.表1中國東部沿海地區(qū)土地綜合承載力REST評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建表目標(biāo)層準(zhǔn)則層水土資源支撐系統(tǒng)R土地綜合承載力生態(tài)環(huán)境支撐系統(tǒng)E社會(huì)支撐系統(tǒng)S經(jīng)濟(jì)技術(shù)支撐系統(tǒng)T指標(biāo)層土地利用率R1、農(nóng)用地比率R2、土地利用程度指

13、數(shù)R3、人均耕地R4、耕地公頃水資源人均水資源R6、灌溉面積占耕地比例R7、水土協(xié)調(diào)度R8R5、人均林地E1、土地污染程度指數(shù)E2、工業(yè)污水治理率E3、高產(chǎn)田比例E4、自然災(zāi)害減災(zāi)率E5、鹽堿化程度E6、25°以下耕地占耕地比重E7人口密度S1、非農(nóng)人口比例S2、大專以上文化程度人口所占比例S3、人口就業(yè)率S4、科技教育投入占GDP比重S5勞動(dòng)力集約度T1、資金集約度T2、化肥集約度T3、機(jī)械化程度T4、電力集約度T5、農(nóng)田水利化程度T6、復(fù)種指數(shù)T7、工業(yè)總資產(chǎn)貢獻(xiàn)率T9、經(jīng)濟(jì)密度T10、糧GDP增長率T8、食單產(chǎn)T113土地綜合承載力評判的方法推薦土地資源利用過程是與人口、資源、

14、環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等人類各種活動(dòng)交互作用的過程,土地綜合承載力評判是一個(gè)多指標(biāo)的綜合評判.對于多指標(biāo)的綜合評判,因子權(quán)重的確定是整個(gè)評判過程中不可缺少的一步,它是關(guān)系到評判結(jié)果是否與實(shí)際相符的關(guān)鍵一環(huán),對整個(gè)評價(jià)具有舉足輕重的作用.對于權(quán)數(shù)的確定方法,一般根據(jù)計(jì)算權(quán)數(shù)時(shí)原始數(shù)據(jù)的來源不同,大體上可分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法2大類.主觀賦權(quán)法主要是由專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)主觀判斷而得到,如古林法、Delphi法、AHP法等,這種方法人們研究較早,也較為成熟,但客觀性較差.客觀賦值法的原始數(shù)據(jù)是由各指標(biāo)在評價(jià)單位中的實(shí)際數(shù)據(jù)形成,它不依賴于人的主觀判斷,因而此類方法客觀性較強(qiáng),如主成分分析法、均方差方法等.本文

15、就是基于均方差權(quán)數(shù)決策基礎(chǔ)上,對土地綜合承載力進(jìn)行客觀、綜合評價(jià)的.具體評價(jià)步驟如下:(1)評判指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理一般來說,不同的評判指標(biāo)往往具有不同的量綱和量綱單位,為消除量綱單位的影響,在決策之前,必須將評判指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理.設(shè)多指標(biāo)綜合評判問題中方案集為A=A1,A2,An;指標(biāo)集為G=G1,G2,Gm;方案Ai對指標(biāo)Gi的屬性值為Yij(i=1,2,n;j=1,2,m);Y=(yij)nm表示方案集A對指標(biāo)集G的“屬性矩陣”,俗稱為“決策矩陣”.通常,評判指標(biāo)有“效益型”和“成本型”兩大類.“效益型”指標(biāo)指屬性值越大越好的指標(biāo);而“成本型”指標(biāo)為屬性值越小越好的指標(biāo),在土地綜合承載力

16、評判中,除“鹽堿化程度”、“土地污染程度指數(shù)”、為成本型指標(biāo)外,其余均為效益型指標(biāo).這兩類指標(biāo)無量綱化方法如下:inaxin(ym對于效益型指標(biāo),一般可令Zij=(yij-ym-ymj) jj),i=1,2,n,j=1,2,m.axin其中ym,ym分別為Gj指標(biāo)的最大值和最小值.jjaxaxin(ym對于成本型指標(biāo),一般可令Zij=(ym-yij) -ymjjj),i=1,2,n,j=1,2,m.含義與式相同,這樣無量綱化后的決策矩陣為Z=(Zij)nm,顯然Zij愈大愈好.(1)(2)(2)多指標(biāo)權(quán)數(shù)的求解均方差決策均方差決策法反映隨機(jī)變量離散程度最重要的也最常用的指標(biāo)是該隨機(jī)變量的均方差

17、.這種方法的基本思路是:以各評價(jià)指標(biāo)為隨機(jī)變量,各方案Aj在指標(biāo)Gj下的無量綱化的屬性值為該隨機(jī)變量的取值,首先求出這些隨機(jī)變量的均方差,將這些均方差歸一化,其結(jié)果即為各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)4.該方法© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第25卷132的計(jì)算步驟為求隨機(jī)變量的均值E(Gj)=nnZ;i=1n求Gj的均方差(Gj)=(Zi=1ij-E(Gj)2;求指標(biāo)Gj的權(quán)系數(shù)Wj=m(Gj)j=1(3)綜合評判值的計(jì)算、匯總與排序?qū)τ谕恋鼐C合承載力的每

18、一個(gè)支撐系統(tǒng)而言,依公式Di(W)=2ZijWj,進(jìn)行多指標(biāo)決策,然后再對各子系統(tǒng)評判值進(jìn)行匯總.由于土地綜合承載力支撐系統(tǒng)是一個(gè)多層次的復(fù)雜開放系統(tǒng),其子系統(tǒng)及各要素之間相互依存、相互制約,各子系統(tǒng)對承載力的貢獻(xiàn)都同等重要,具有不可替代的功能和作用.因此,本文中土地綜合承載力的評判值等于各子系統(tǒng)評判值之和,從而得出各地區(qū)土地綜合承載力的綜合評判值及排序結(jié)果.4實(shí)證研究沿海地區(qū)土地綜合承載力評判基于上述評價(jià)方法,以1998年沿海地區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù),對沿海各省區(qū)土地綜合承載力的各支撐子系統(tǒng)分別進(jìn)行測算、加權(quán)匯總,并繪制4大支撐子系統(tǒng)的態(tài)勢評價(jià)曲線圖(圖1,圖2)及沿海地區(qū)土地承載力綜合評價(jià)曲線(

19、圖3),可以發(fā)現(xiàn):土地利用的水土資源系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)表現(xiàn)出極強(qiáng)的相關(guān)性,二者評價(jià)曲線基本吻合走向近似,都呈南高北低的局面;且生態(tài)環(huán)境狀況在所有12個(gè)省區(qū)中普遍優(yōu)于水土資源狀況,表現(xiàn)為評價(jià)曲線靠上.最高值為福建省,其水土資源與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評價(jià)值分別的達(dá)0.6188和0.8203,最低為河北省,二者評價(jià)值分別為0.2744和0.3722,在兩大系統(tǒng)中最高值分別為最低值的2.3和2.2倍.同樣,土地利用的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)兩大系統(tǒng)態(tài)勢在各省區(qū)表現(xiàn)也基本相同(圖2),但空間分布格局卻出現(xiàn)出“兩高兩低”波狀起伏的態(tài)勢.波峰區(qū)為北京和浙江,評價(jià)值分別為0.6929和0.7072,波谷圖1沿海土地利用資源、環(huán)

20、境支撐系統(tǒng)評價(jià)曲線圖2沿海土地利用社會(huì)、經(jīng)濟(jì)支撐系統(tǒng)評價(jià)曲線圖3沿海地區(qū)土地承載力綜合評價(jià)曲線區(qū)為遼寧和福建,評價(jià)值為0.1249和0.1211.由此可見,各省區(qū)土地利用的外部社會(huì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)環(huán)境狀況相差懸殊,僅以經(jīng)濟(jì)技術(shù)系統(tǒng)為例,最優(yōu)省份浙江省為0.7072,最劣的遼寧省僅為0.1249.二者之比為5.71.© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第1期王書華等:土地綜合承載力評判指標(biāo)體系的構(gòu)建及應(yīng)用133將圖1,2中4條曲線疊加、繪制得出綜合評價(jià)曲線(圖3).可以發(fā)現(xiàn),在我國東

21、部沿海12個(gè)省區(qū)中,從南向北土地綜合承載力水平表現(xiàn)出低高低高的“兩高兩低”總體格局.最高的浙江省評價(jià)值達(dá)2.2547,為最低河北省評價(jià)值的1.9倍.具體各省市土地承載力綜合評價(jià)值見表2.再從地域生產(chǎn)綜合體的角度來看,對于環(huán)渤海地區(qū)(包括北京、天津、遼寧、河北、山東5省市)土地承載力平均水平為1.4190;長江三角洲地區(qū)(包括上海、江蘇、浙江3省市)土地承載力平均水平為2.0207;而東南沿海地區(qū)(包括福建、廣東、廣西、海南4省區(qū))承載力平均水平為1.8484.顯而易見,土地綜合承載力水平較高地集中在長江三角洲和東南沿海的浙江、上海、福建、廣東四省市.表2中國東部沿海各省區(qū)土地承載力綜合評判值排

22、序地區(qū)評價(jià)值A(chǔ)排序北京1.91645天津1.380410遼寧1.221311河北1.184512山東1.39229江蘇1.59447上海2.21303浙江2.25471福建2.23432廣東2.11524廣西1.43578海南1.60846參考文獻(xiàn):1陳百明.國外土地資源承載能力研究述評J.自然資源譯叢,1987,4(2):23226.2聶慶華.土地生產(chǎn)潛力和土地承載能力研究進(jìn)展J.水土保持通報(bào),1993,13(3):53255.3中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究課題組.中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究M.北京:中國人民大學(xué)出版社,1991.4王明濤.多指標(biāo)綜合評價(jià)中權(quán)數(shù)確定的離差均方差決策方法J.中國軟科學(xué),1999,8(8):40242.ConceptandUsageoftheIndexSystemDesigntotheLandComprehensiveCarryingCapacity12WANGShu2hua,CAOJing(1.LaboratoryofRegionalSustainableDev