基于耦合关系原理的土地利用功能分区

孟祥旭，梅 昀

（华中农业大学土地管理学院，湖北 武汉 430070）

国家“十一五”规划纲要首次提出要推进形成主体功能区，按照区域的主体功能定位来规范空间开发秩序，促进人与自然和谐发展。主体功能区划的基本思路是对区域资源环境承载能力、现有开发密度、发展潜力等要素进行综合分析，划分出具有某种特定功能的地域空间单元，是进行宏观调控、实施区域差别政策的基础，同时也是土地利用总体规划进行空间开发和布局的基本依据。新形势下，土地利用功能分区要体现主体功能区划的要求，整合社会经济、土地资源、生态环境等要素，明确土地利用主导方向及功能定位，为实现区域协调发展提供科学的决策依据。

土地利用总体规划中传统的土地利用分区主要有两种：一是较大范围的总体地域功能分区，根据区域的气候、地形、地貌、土壤、植被等自然地理状况并结合土地适宜性等差异进行划分；二是基于用途差异的土地用途分区，目的是有效实施土地用途管制［1］。二者都对统筹区域土地利用起指导作用，但都具有不完全综合性［2］。本研究结合县级土地利用总体规划修编工作，利用耦合关系原理，从社会经济、资源、生态耦合的角度，考虑空间单元及其组合结构的完整性，并据此确定土地利用功能分区。

1 土地利用功能区的界定

为优化空间结构、规范空间开发秩序，主体功能区划将国土空间划分为优化开发区域、重点开发区域、限制开发区域和禁止开发区域4类。土地利用总体规划要解决区域人口、经济、社会发展的土地合理利用分配的控制和管理问题［3］，因此要在土地利用方面体现主体功能区划的要求。本研究借鉴主体功能区划思路进行土地利用功能分区，将研究区域划分为优化开发区、重点开发区、适度开发区和禁止开发区。

表1 土地利用功能区的界定Tab.1 Definition of functional zoning for land use

2 土地开发利用与保护的耦合关系原理

耦合作为物理学概念，是指两个（或两个以上）体系或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象［4］。笔者认为，社会经济系统与区域土地系统、生态系统彼此影响，通过土地的开发利用与保护等活动形成相互制约、相互促进的动态关联的耦合关系。从图1可以看出，土地合理开发利用主要表现为在需求和承载力前提下的用地扩张，随着土地投入边际效益递增，土地集约利用水平提高，发展需求不断满足；土地有效保护主要表现在对区域进行合理规划和政策调控，保护耕地和生态环境，控制建设用地指标，维护区域粮食安全和生态安全。

3 土地利用功能分区方案

3.1 研究区域概况与评价单元

柳城县位于广西壮族自治区中部偏北，是柳州市发展的北拓基地，土地面积2110km2，人口40.53万人，辖9镇3乡。柳城县属亚热带季风气候，四季明显，光照和水能资源充足，地形主要为沿江平原和丘陵，自然生态要素匹配有序，自然保护区、森林公园等生态资源丰富。为保证同一功能区在自然生态、土地开发强度、发展方向、空间管制等方面具有相对一致性，本研究在保证行政区界完整性原则下，选择乡镇为基本评价单元，这样不仅便于各类资料的收集、整理及统计分析，也有利于各级政府对功能区实施规划和管理。

图1 土地开发利用与保护耦合关系Fig.1 Coupling relation between land development and land preservation

3.2 土地利用功能分区评价指标体系

笔者从柳城县规划前期研究成果中筛选出有良好反映能力、具有较好可比性和代表性的指标，构建土地利用功能区划分的评价指标体系，衡量区域土地开发利用强度和土地保护力度。

3.2.1 土地开发利用评价体系 土地的开发利用主要表现在人口和经济增长、建设用地扩张方面，其评价系统得分为土地开发利用指数。依据谈明洪等学者的研究，影响土地开发利用水平的因素主要有人口因素、城镇化水平和固定资产投入等［5］。本文针对影响因素设定4个指标，即人口密度、城镇化率、人均GDP和地均固定资产投资。按照层次分析法步骤，请专家对各指标的重要性进行打分排序，再用Matlab 7.0软件计算各级判断矩阵的一致性比例CR，所得结果均小于0.1，最后得到各指标的权重（表2），根据各指标权重和得分，计算各评价单元的土地开发利用指数。

表2 土地开发利用评价体系Tab.2 Evaluation system s of land development

3.2.2 土地保护评价体系 土地保护应建立在人类生产实践的土地利用基础之上，目前，土地利用规划及各项政策调控是土地利用宏观管理的重要措施。本文建立的土地保护评价指标体系一方面体现了区域耕地保护和生态保护的价值，另一方面也体现了规划对土地开发利用的控制（表3）。通过指标体系及权重，计算土地保护评价系统得分，即土地保护指数，判断区域土地保护力度的强和弱。

3.3 土地开发利用与保护的耦合关系评价

本文数据来源于《柳州市经济发展统计年鉴（1997—2006）》和《柳城县统计年鉴（1997—2006）》，其中基本农田保护率、受保护区面积比例和水环境质量指标来源于《柳城县土地利用总体规划》前期专题研究成果。利用SAS 8.1软件分别对各区划单元的土地开发利用指标和土地保护指标进行主成分分析综合评价，先对基础数据进行Z标准化①均值为0，方差为1。以消除变量间的量纲关系，根据标准化后的数据表，计算相关系数矩阵的特征值及主成分贡献率②主成分累积贡献率的阈值取80％。（表4）。通过主成分综合分析，将各区划单元的主成分得分乘以对应的贡献率，得出土地开发利用指数和土地保护指数，即各区划单元的耦合关系得分（表5）。

表3 土地保护评价体系Tab.3 Evaluation system s of land preservation

3.4 土地利用功能区划分的标准

表4 主成分贡献率表Tab.4 Contribution rates of principal components

表5 土地开发利用—保护耦合关系得分表Tab.5 Scores of coup ling relationship between land development and land preservation

用纵坐标Y代表土地开发利用指数，横坐标X代表土地保护综合指数，分别做归一化［6］处理①为避免出现指数值为0或1，将归一化空间定为（0.05，0.95）。，得到X、Y在空间上的组合，并依据前文的界定，以曲线A、B、C②曲线A为Y=X3；曲线B为Y=0.5；曲线C为Y=。为基准来划分功能区。其中直线Y=1与曲线A之间的区域经济发展快，土地开发利用强度高，但土地保护力度较小，资源环境承载能力开始减弱，因此划为优化开发区；曲线A和曲线B之间的区域土地开发利用强度和土地保护力度都相对较高，资源与环境的承载能力较强，划为重点开发区；曲线B和曲线C之间的区域土地和生态环境相对较脆弱，土地开发利用强度一般，不宜大力集聚人口和发展经济，划为适度开发区，曲线C和Y=0之间的区域土地开发强度低，经济建设潜力很小，耕地与生态的保护价值都很高，划为禁止开发区，主要包括基本农田、森林公园、自然保护区和自然人文景观保护区等广泛分布需要强制性保护的区域。

3.5 土地利用功能分区的确定

依据划分的标准，对柳城县各乡镇的土地开发利用指数和土地保护指数进行空间上的组合分析判断，得到最终划分结果（表6）。

图2 土地利用功能分区确定图Fig.2 Determination of functional zoning for land use

表6 柳城县土地利用功能区划分Tab.6 Functional zoning for land use in Liucheng County

从图2和表6可以看出，通过土地利用功能区划，柳城县各区划单元的土地利用、经济发展水平与资源环境承载能力得到了较好的匹配：（1）大浦镇为柳城县的县城所在地，具备较好的区位优势和发展条件，土地需求旺盛，现有土地开发利用水平已明显高于全县的其他乡镇，但资源环境承载能力有所减弱；（2）东泉、沙浦和六塘是柳城县的重点发展城镇，土地开发利用强度比较接近，均处于0.5—0.6之间，略高于全县平均水平，经济发展潜力较大，未来一段时期建设用地需求增长态势会比较明显；（3）划为禁止开发区的古砦、太平、社冲、寨隆4乡镇的总面积占全县总面积的32.08％，4乡镇境内的基本农田保护区、自然保护区、森林公园等强制性保护区域占全县总面积的19.16％，受保护区土地面积比例较大，土地利用规划实施力度相对于地区经济的发展较强。

4 各功能区的土地利用调控和引导策略

4.1 优化开发区调控和引导策略

随着城镇化、工业化进程的加快，大浦镇作为县域发展的核心区域，土地需求量继续增大，但土地保护指数偏低，一方面应加强建设用地管理，统筹建设用地增量保障与存量挖潜，优化用地布局，发挥县城的区位优势和服务功能。另一方面要控制耕地流失，防止环境污染，适当安排城市绿地与生态用地，稳定资源环境的承载能力。

4.2 重点开发区调控和引导策略

东泉、沙浦和六塘3镇作为柳城县的重点镇，资源环境承载能力较强，经济发展潜力较大，应完善基础设施，增加土地投入，引导工业用地向园区集中，形成集聚效应，提高土地集约利用水平，由于重点开发区未来经济增长会较快，要注意控制非农建设用地的扩张速度，降低资源消耗，保护生态环境，实现土地开发利用强度和土地保护水平的同步提高。

4.3 适度开发区调控和引导策略

适度开发区内的4个乡镇开发程度较低，内部发展不均衡，要强化土地利用规划的作用，合理引导开发建设行为，提高土地的经济性。同时由于区内资源环境承载能力较弱，需要加强生态环境建设，加大水土流失治理力度，提高森林覆盖率。

4.4 禁止开发区调控和引导策略

禁止开发区内的社冲和寨隆分别为融江自然保护区和凉水山林区所在地，生态保护价值高，但对开发建设等外界干扰承受能力较低，要严格控制影响生态环境的工程建设与土地开发利用活动，实现对资源环境的保护。古砦和太平是柳城县的粮食主产区，对建设用地的需求量相对稳定，应显化耕地保护价值，实现基本农田数量质量的稳定，保障粮食安全，在此基础上提高社会和经济发展水平。

5 结论与讨论

（1）本研究以土地利用与社会经济发展耦合关系原理为指导性框架，探讨土地利用功能分区的思路，突出土地利用与环境、经济、生态等要素的协调，体现主体功能区划的要求，可为县级及以下层次的土地利用规划落实主体功能区规划提供研究视角。

（2）土地利用功能区划的目的在于因地制宜，引导各种功能因素合理流动，逐步形成主体功能明晰、发展导向明确、开发秩序规范的区域协调发展格局，应在土地利用规划中保持科学性和可操作性。

（3）在区域土地保护评价方面，分析了一般耕地资源和生态环境的承载能力，而对矿产、生物多样性等资源考虑较少，在指标选择上如何更好地反映区域总体资源环境状况、现有开发密度和发展潜力尚有待进一步研究。

（References）：

［1］葛浩，周生路，吴绍华.当前形势下土地利用总体规划中功能分区方法研究——以宜兴市为例［J］.土壤，2008，40（4）：534-539.

［2］朱传耿，仇方道，马晓东，等.地域主体功能区划理论与方法的初步研究［J］.地理科学，2007，27（2）：138-141.

［3］方忠权.主体功能区建设面临的问题及调整思路［J］.地域研究与开发，2008，（6）：29-33.

［4］黄金川，方创琳.城市化与生态环境交互耦合机制与规律性分析［J］.地理研究，2003，22（2）：211-219.

［5］谈明洪，李秀彬，吕昌河.我国城市用地扩张的驱动力分析［J］.经济地理，2003，23（5）：635-639.

［6］张妍，尚金城，于相毅.城市经济与环境发展耦合机制的研究［J］.环境科学学报，2003，23（1）：107-112.

［7］刘耀彬，宋学锋.区域城市化与生态环境耦合性分析［J］.中国矿业大学学报，2006，35（2）：182-187.

［8］佟玉权，龙花楼.脆弱生态环境耦合下的贫困地区可持续发展研究［J］.中国人口·资源与环境，2003，13（2）：47-51.