辽宁省土地利用结构变化轨迹及驱动机制分析

王海涛，衣九妹

（东北大学 文法学院，辽宁 沈阳 110819）

土地利用伴随人类出现应运而生，人类利用土地进行生产实践活动促进土地利用结构不断发生变化。在人类文明和科技发展的进程中，土地利用结构呈现多元化发展。土地利用是人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式之一，分析土地利用结构，了解土地利用变化特征，掌握土地利用结构变化的驱动机制，有利于合理、高效地利用土地，并为促进区域经济的协调与可持续发展提供决策依据。我国耕地资源严重不足，同时，人类可利用后备土地资源分布环境恶劣、难以利用，土地将成为制约国民经济发展的“瓶颈”。对区域土地利用结构变化轨迹的分析主要是探寻区域土地利用结构的变化规律，从而为探索今后区域土地利用结构调整方向奠定基础。为此，本文选择了东北老工业基地中工业化与城市化水平最高的辽宁省作为研究对象，依据1996—2009年辽宁土地利用变更数据，对辽宁城市化进程中的土地利用结构变化的轨迹进行分析，期望能够找到其变化的规律，找到辽宁土地利用结构可能面临的问题，进而根据土地利用结构变化的驱动机制，设计对土地利用结构实施恰当调整的政策体系。

一、文献综述

国内土地利用结构变化的研究，主要集中在土地利用结构及其变化、驱动机制、土地利用结构优化，以及预测等几个方面。学者根据研究内容的不同选定的研究方法也有所差异。改革开放以来，伴随我国城市化、工业化、现代化的进程，土地利用结构必然发生相应的变化，而土地利用结构的优化与否又会直接影响土地利用结构效率，进而制约我国的城市化、工业化和现代化的进程。因此针对土地利用结构及其变化的相关研究日益受到学界的重视。

李蕾等［1］在对20世纪50年代以来辽南地区土地利用/土地覆被变化及驱动机制分析中，重建并分析了辽南地区1954年以来三个时段的土地利用/土地覆被数量特征、时空变化特征，并在此基础上研究了辽南地区土地利用变化的驱动机制，为研究辽南地区的土地利用结构变化轨迹提供了进一步研究的思路。周丙娟等［2］以永修县为例，采用土地变化贡献率、变化强度、土地利用动态度及土地利用相对变化率对区域土地利用结构变化及驱动因素进行了研究。陈荣蓉等［3］应用熵值函数模型和灰色关联分析，对重庆市荣昌县土地利用结构熵与社会经济发展的关系进行了分析，认为快速工业化、城镇化过程中，政策、投资、消费需求对区域土地利用系统带来了深刻影响，社会经济发展是间接引起土地利用结构熵变化的主要驱动力。丰雷等［4］应用简单相关分析、典型相关分析及聚类分析等方法，选取1999—2007年中国31个省区市（除港澳台地区）的面板数据，对全国及不同用地类型区域的土地利用结构与社会经济结构的关系进行了实证分析。研究表明，我国土地利用结构与社会经济结构的相互影响关系显著，产业结构的升级及土地利用结构的优化相互作用，并对中国社会经济发展具有显著贡献；土地利用结构与社会经济结构的关系具有显著的区域差异性，基于不同用地类型区域的分析有助于二者量化关系规律的进一步显化。乔伟峰等［5］采用1998—2008年苏州市土地利用变更调查数据，运用土地利用数量变化、程度变化和空间变化等指标测算模型分析了苏州市土地利用结构变化规律及土地利用结构变化的主要驱动因素。

彭文甫［6］采用主成分分析方法和灰色关联分析方法，对成都土地利用变化驱动因子进行了分析，在分析各驱动因子对土地利用变化的影响时，采用了线性与非线性模型和逐步回归分析法。牛星等［7］在扬州市土地利用变化的驱动力机制研究中选择了11项指标构建土地利用变化驱动力模型，采用主成分分析法，得出影响扬州市土地利用变化的主要驱动因子是人口和经济的增长，并利用回归分析法具体分析得出经济增长对土地利用变化的驱动作用的结论。胡贤辉等［8］采用典型相关分析法，定量诊断出湖北省土地利用结构变化驱动因子的贡献作用。

研究土地利用机构变化的规律及其驱动因素的目的，主要是为了预测土地利用结构未来的变化趋势走向，以便运用规范研究方法，调整相关因素实现土地利用结构优化的目标。目前我国学者对土地利用结构优化研究使用较多的方法是：线性规划、多目标规划法、系统动力学法建立土地利用结构模型、灰色线性规划建立结构模型、马尔柯夫模型等。例如谭淑豪［9］以江阴市为例，选用多目标线性规划的妥协约束法建立了约束条件与决策变量的时序预测模型群，对土地利用结构进行了优化。李兰海等［10］应用灰色系统的微分拟合法建立了资源配置的动态模型，随约束条件变化而得到不同的优化方案，并运用最优控制理论进行优化，从而得到资源配置的优化控制模型。而对于土地利用结构变化的预测方法主要有马尔柯夫模型、GM（1，1）模型等。刘琼等［11］采用马尔柯夫方法对昆山市土地利用结构演变进行了模拟，并对未来10年的土地利用结构的变化趋势进行了预测，在此基础上提出了改善土地生态系统、提高建设用地集约度的建议。孔伟［12］对扬州市土地利用结构变化过程进行了分析，运用马尔柯夫链的理论与方法构建了土地利用类型的转移概率矩阵，预测扬州市未来的土地利用结构，并分析了其变化特征。

实践证明，在土地利用结构的优化与预测中，仅有模型是不够的，还要把定量模型与定性分析有机地结合起来，这是当前土地利用结构优化与预测的最佳途径。在实际的规划与预测中往往缺乏对土地利用现状特点和存在主要问题及土地资源基本特征的深入分析。此外，优化布局模型及预测模型的构建还有待深入研究，在土地优化过程中需要大量信息的采集、分析和决策。近年来，随着网络技术、RS、GIS、GPS的迅速发展，这些技术将更好地运用到土地利用结构优化与预测模型中。

二、辽宁土地利用结构变化轨迹分析

1.辽宁省土地基本情况

辽宁省位于我国东北地区南部，介于东经118°50′～125°47′，北纬38°43′～43°29′之间，地理位置优越，是中国东北经济区和环渤海经济区的重要结合部，是东北地区通往关内的交通要道，也是东北地区连接内蒙古通向世界、连接欧亚大陆的重要门户和前沿地带。地势大体为北高南低，从陆地向海洋倾斜；山地丘陵分列于东西两侧，向中部平原倾斜。地貌分为三大区：东部的山地丘陵区、西部的山地丘陵区和中部平原。土地总面积14.84万平方公里，其中，山地面积占59.8%，平地面积占33.4%，水域面积占6.8%。辽宁省现辖沈阳、大连、鞍山、抚顺、本溪、丹东、锦州、营口、阜新、辽阳、盘锦、铁岭、朝阳和葫芦岛14个地市。

2.辽宁省土地利用结构变化信息熵分析

（1）土地利用结构信息熵函数模型

近年来，很多学者都利用信息熵函数模型对土地利用结构的时空、空间特征进行研究，并取得了一定的研究成果［13－16］。土地利用结构信息熵模型为［17］：

其中，Ai为各种类型土地面积；A表示区域土地总面积；n为调研区域内土地利用类型数量；Pi为调研区域内各类土地面积占该区域土地总面积的百分比；H为土地利用结构信息熵。

熵值的大小能够反映研究区域内土地利用类型的数量和各类型土地面积分布的均匀情况。当各种类型土地面积相等，即P1＝P2＝…＝Pn＝1/n时，熵最大。熵值越大，表明土地利用类型数量越多，各种类型土地所占总土地面积比重相差越小。当区域内各种类型土地面积相等时，熵值最大，表明此区域内土地利用达到均衡状态。

土地利用结构信息熵变化率能够反映土地利用结构信息熵变化速率的大小，从而反映土地利用结构的变化，其公式：

其中，Vt为第t年土地利用结构信息熵变化率；Ht、Ht－1为第t、t－1年土地利用结构信息熵。根据土地利用结构信息熵公式，可以构建土地利用结构的均衡度［18］：

其中，J为土地利用结构信息熵与最大熵之比，表示土地利用结构的均衡度，0＜J≤1。J越大，表示土地利用结构越均衡；J越小，表示土地利用结构的均衡程度越差。

（2）辽宁省土地利用结构变化信息熵值分析

根据土地利用结构信息熵模型中的土地利用信息熵的计算公式，对辽宁省1996—2009年的土地利用结构信息熵进行计算，其中信息熵的单位取自然对数，结果见表1。

表1 1996—2009年辽宁省土地利用结构及其信息熵

根据表1可以看出，1996—2009年辽宁省土地利用结构信息熵出现了明显的波动。1998年和2003年土地利用熵结构比前一年低，但总体呈增长态势，说明辽宁省土地利用结构在总体趋势上是逐渐向均衡发展的。这表明辽宁省各土地利用类型的面积占总土地面积的比例之间的差距逐渐缩小，土地利用结构逐渐向稳定发展。在1996—2004年期间，土地利用结构信息熵总体呈上升趋势，由1.721 6增加到1.724 5，八年时间增长了0.002 9，增长相对迅速；在2004—2009年期间，土地利用结构信息熵呈水平波动态势，无明显波动。由此可见，2004年之后，辽宁省土地利用结构变化较为稳定，各类型土地利用面积的均匀程度呈现进一步提高的趋势。

另外，通过对辽宁省土地利用结构信息熵变化率的分析可以验证土地利用结构的上述趋势。1996—1999年及2002—2005年辽宁省土地利用结构信息熵变化率波动较大，土地利用结构信息熵增长相对较快。2005—2009年的信息熵变化率波动较小，验证了信息熵从2005年的1.724 8到2009年的1.724 6的稳定波动。

随着辽宁省土地利用结构信息熵的总体增长，辽宁省土地利用结构的均衡度也是趋向增长趋势，但增长趋势并不迅速。从1996—2009年土地利用均衡度仅提高了0.001 25。

（3）土地利用结构信息熵的空间分布

利用2009年辽宁省各地级市土地利用变更数据，计算出辽宁省各地市土地利用结构比例和信息熵。

数据显示，在辽宁省的14个地市中，有葫芦岛（1.894 6）、大连（1.856 1）、锦州（1.778 0）、营口（1.743 0）的土地利用结构信息熵高于辽宁省信息熵平均值（1.724 6）。这些地市均处于辽宁省沿海地区，其中以葫芦岛市土地利用结构信息熵最高，高出全省平均水平10%。反观其他地市，有丹东（1.277 9）和盘锦（1.599 6）地处沿海，但却低于全省平均水平，而非沿海地区的本溪市的土地利用结构信息熵最低（0.992 8），低于全省平均水平42%。从总的分布趋势来看，由南部沿海地市向北部非沿海地市其信息熵逐渐降低，由东部地区向西部地区其信息熵逐渐增加。根据信息熵的分布，可将辽宁省14地市土地利用结构信息熵分为3类：信息熵高值区（h≥1.743 0）、信息熵中值区（1.567 9≤h＜1.743 0）和信息熵低值区（0≤h＜1.567 9）［19］。

信息熵高值区分布在南部沿海地带，包括营口、锦州、大连、葫芦岛四市，人口占全省人口的33.18%，土地比例为26.48%，GDP比例占全省GDP的37.19%。该区经济发展迅速，各类型用地比例趋向均衡。信息熵中值区主要分布在辽宁省中西部地区，包括辽阳、沈阳、鞍山、盘锦、阜新、朝阳六市，该地区处于辽宁省内陆，经济比较发达，土地利用较为均衡。信息熵低值区主要分布在辽宁省东部地区，包括本溪、抚顺、丹东、铁岭四市，该地区经济相对落后，城市化、工业化进程相对较慢，GDP仅占全省的15.28%，其土地利用结构向均衡化发展较为缓慢。

三、辽宁省土地利用结构变化的驱动机制

影响辽宁省土地利用变化的驱动力因子多种多样，主要包括自然驱动力、政府调控政策驱动力和社会经济驱动力。区域的地理位置、气候等自然驱动力主要在长时间的区域土地利用结构变化进程中起到主导作用，在短期内对土地利用结构的影响并不显著，并且自然驱动力与政府调控政策驱动力因子都难以量化，因而本文主要分析区域经济对辽宁省土地利用结构变化的驱动。

1.辽宁省土地利用结构变化社会经济驱动因子的主成分确定

土地利用变化的社会经济影响因素多种多样，在进行驱动力分析过程中选择的指标要细致全面，但又不能过于繁杂，各指标在一定程度上存在信息重叠性，因而我们采用“主成分分析方法”，通过降维的思想，将具有一定相关性的多个指标组成几个不相关的综合指标，从而减少指标的互相干扰与重复，构建辽宁省土地利用结构变化的社会经济驱动机制分析模型。

辽宁省土地利用的主要类型有耕地、园地、林地、牧草地、其他农用地、居民点工矿用地、特殊用地、交通用地、水利用地，以及未利用土地。结合辽宁省实际情况，选取人口总数、人口密度、城镇化水平、GDP、固定资产投资额、第一产业比重、第二产业比重、第三产业比重和粮食单产9项能够反映人口增长、城市化、经济增长、技术进步的指标，构建主成分模型［20－22］。各驱动因子特征根、对土地利用结构变化贡献率和累计贡献率见表2。

表2 驱动因子主成分特征根和贡献率

由表2可知，第一、二主成分的特征值变化明显，累计方差贡献率86.813%，即前两个主成分已经能够反映原始指标体系中86.813%的信息，达到分析要求，表明这两个主成分的数值变化基本能够代表9个指标因子的变化。

载荷矩阵能够反映主成分与原始指标的相关程度，从而能够为解释主成分的实际经济意义提供理论依据。载荷矩阵如表3所示。

表3 驱动因子主成分载荷矩阵

由表3得知：第一主成分和总人口数、人口密度、城镇化水平、GDP、固定资产投资额、第一产业比重的相关性比较强，其中，与第一产业比重呈负相关，其他指标呈正相关关系。这些因子分别与人口增长、城镇化、经济发展有关，因此第一主成分可以认为是人口增长、城镇化与经济发展的代表。第二主成分与第三产业比重呈较强的正相关关系，说明第三产业的发展及粮食单产对土地利用结构的变化有较大的影响。

根据主成分载荷，选取的9个分析指标，可以归为三大类，即人口增长、城市化和经济发展。而农业技术发展在辽宁省土地利用结构变化的过程中并不是主导的驱动力。由此表明，影响辽宁省土地利用结构的变化的社会经济驱动力主要是人口增长、城市化和经济发展状况。

2.辽宁省土地利用结构变化社会经济驱动力因子分析

（1）人口因素对土地利用结构变化的驱动

人口因素是对土地利用结构变化起至关重要社会经济因素，也是最具活力的土地利用变化的社会经济因素驱动力。随着人口的增长，对粮食等农作物的产出需求必然增加，为了满足人类生存需要，人类就要通过调整土地利用结构，提高土地的生产能力，从而增加农产品的产出；人类也可以通过围湖造田、开发未利用土地等方式，增加耕地面积，从而满足对农产品的需求，这些因素都会造成土地利用结构的变化。人口增加也会造成住房、交通、医院、学校等公共设施的需求增加，从而引起居民点及工矿用地、交通用地的增加，这也将造成土地利用结构的变化。除了人口增加直接导致土地利用结构的变化之外，还会造成一系列的间接影响。随着社会经济的发展，人口向城镇聚集，引起城镇化水平提高，这势必导致城镇居民建设用地的增加和农用地的相对减少。1996—2009年，辽宁省总人口从4 057万增长到4 341万；人口密度由274人/公顷增长到294人/公顷；居民点及工矿用地从1 028 479.99万平方米增加到1 118 158.28万平方米；耕地面积从4 169 644.38万平方米减少到4 084 980.28万平方米，由此说明人口的增长伴随着耕地面积被占用，居民点建设用地的增加。

（2）经济因素对土地利用结构变化的驱动

经济发展促进了产业结构的调整，从而引起土地在各个部门之间的流动，导致土地利用结构的不断变化。同样，经济发展也会促进人民生活水平的提高，而人民生活水平的提高也会促进产业结构的多样性，从而造成土地利用结构的变化。

在市场经济和土地承包责任制的共同作用下，农民为了追求更大的经济效益，会调整农业产业结构，将一部分的耕地转换为园地、水利用地等，也会开垦荒地、牧草地等。在工业化发展中，第二、三产业在经济发展中的作用愈发重要，产业结构的优化调整促进了土地利用结构不断变化。同时，随着经济的飞速发展，人民生活水平大幅提高，人们对于农产品的数量和质量的要求越来越高，从而造成农用地土地利用类型的相互转化。此外，人们日益增长的物质文化需要要求更高质量的、更有保障的生活，从而土地利用类型向居民建筑用地、交通用地、社会公共设施用地等转化。因而在经济发展的作用下，土地利用类型不断发生内部调整与相互转化。

近年来，获益于“振兴东北老工业基地战略”“辽宁沿海经济带发展战略”等国家战略的实施，辽宁省经济发展势头迅猛。1996—2009年的GDP从3 157.7亿元增加到15 212.5亿元，平均年增长27.27%；固定资产投资额从876.1亿元增加到12 292.5亿元，平均年增长93.08%。人均GDP也有大幅增长。而建筑用地从1996年的1 280 251.49万平方米增加到2009年的1 406 401.51万平方米，其中以居民点工矿用地和交通用地增加比例最为显著。

（3）城市化对土地利用结构变化的驱动

城市化是社会经济发展的必然结果，而城市化促使更多的人口流向城市，必然造成城镇用地的比例增加。城市化水平的提高使农业用地向非农业用地转化，必然导致土地利用结构的变化。目前，辽宁省城市化正处于加速阶段，城市建设不断向城市周边扩张。辽宁省重工业发达，在环境保护的要求下，大量工业企业转向郊区农村，同时，城市经济技术开发区、工业园区的建设，促使农用地向建设用地转化，主要表现在耕地、牧草地面积的急剧减少和居民点用地、交通用地、公共设施用地等建设用地的增加。此外，城市化的迅速扩张，会造成建设用地结构的粗放利用和浪费，必然使得农用地减少。辽宁省1996年城镇人口总数为1 820万人，到2009年增长到2 607万人，城镇化水平从44.86%增长到60.05%，城镇化率增长15.19%，同时，辽宁省1996年的耕地、牧草地面积分别为4 169 644.38万平方米、384 870.25万平方米，到2009年减少为4 084 980.28万平方米、348 157.78万平方米，而总的建设用地从1 280 251.49万平方米增长到1 406 401.51万平方米，因而辽宁省城市化对土地利用结构变化的驱动是显而易见的。

四、结论与对策建议

1.结论

通过分析发现，辽宁省土地利用结构变化呈现农用地减少而建设用地持续增加的趋势。农用地中的耕地和牧草地下降趋势明显，园地面积略有下降，而林地和其他农用地面积呈增长趋势。农用地之间的转化主要是由耕地、牧草地流向林地和其他农用地，这一转化主要是由林地的经济利益高于其他类型农用地驱动的。建设用地总体呈现增加趋势，建设用地的增加来源于对耕地、城市周边农用地的占用。随着辽宁城市化、工业化的发展，面对现在土地资源不足的现状，用地需求主要是通过占用耕地、牧草地来缓解的，从而推动农用地向建设用地的转化。

从一级类的三种土地来看，辽宁省土地主要是由农用地和未利用土地流向建设用地转化。本文对辽宁土地利用结构变化轨迹的分析结果符合随着社会经济发展农用地减少、建设用地增加的规律。人口增长、城市化等因素导致农用地流向建设用地这一趋势不可避免。随着经济的快速发展，“牺牲环境，发展经济”的现象时有发生，产业结构的不健康发展限制了土地利用结构的优化。辽宁省各地市土地状况不同，而各地相关部门对土地利用缺乏有效管理，导致土地利用效率低下。

总之，辽宁省土地利用结构亟需优化。若对土地利用结构变化的未来趋势不加以调整，势必会导致土地资源浪费、生态环境失衡甚至会造成粮食危机从而危害社会安定。

2.对策建议

对于辽宁省土地利用结构变化不合理的状况，要以提高土地利用效率、在保障粮食安全的前提下利用有限的土地保障辽宁城市化和工业化进程、保障辽宁经济可持续发展等为目的，采取相应的对策调整土地利用结构，从而实现土地利用结构趋向合理化。基于本文的研究，笔者对辽宁省土地利用结构的调整提出以下建议：

（1）优化人口结构，保持土地流向的合理性。土地利用结构的变化受人口变化的驱动，随着人口的增加，耕地等农用地占地减少，而建设用地不断增加。农村人口流向城市已成为一种不可逆转的趋势，这种趋势必将带动农用地向建设用地的转化，因而对于这个问题就要调整优化人口结构，通过扶持农村、农业发展，建设社会主义新农村等措施来减缓农村人口流向城市的趋势。所以优化人口结构是保持土地流向合理性的重要途径之一。

（2）重视耕地的保护政策，提高耕地质量。从经济发达国家的土地利用结构变化的趋势看，耕地数量的减少在一定的历史时期会加剧，而我国后备土地资源相对有限，如果要保证耕地数量的平衡，很可能导致大量的其他农用地及未利用土地向耕地的转化，这将引起生态失衡，也会造成经济发展的失衡，因而要重视耕地保护政策，提高耕地质量。对于耕地的保护可以从两个方面做起：一方面合理规划后备土地资源的开发，实现耕地的占补平衡；另一方面加强土地规划管制的力度，控制耕地的占用。辽宁省担负着国家粮食安全的责任，因而耕地在土地利用类型中的比例一定要相对固定才能维护国家的粮食安全。这更需要重视对耕地的保护，提高耕地质量，维护土地生态系统的平衡。

（3）注重土地规划与整理，保障充足的后备用地。要利用有限的土地资源最大化地发挥经济和社会效益，需要土地利用结构之间的有效转化。这要求充足的后备用地满足调整需求，其关键在于土地的规划与整理。辽宁省地域辽阔，各地市社会经济发展水平不均，必须要根据区域性的特点因地制宜，预先调控土地利用发展方向。要为保护耕地的同时满足经济发展需要提供充足的建设用地，就需要提供充足的后备土地资源，而土地的整理能够有效了解土地利用的转化机制，为今后土地资源的可持续发展奠定基础。

（4）正确处理经济发展与土地利用的关系，引导经济合理发展。随着经济的飞速发展，辽宁省土地利用结构还存在一定的不合理、土地利用效率低等问题，因而在经济发展的同时，要处理好经济发展与土地利用之间的关系，合理配置土地资源，从而引导经济走向合理发展之路。

（5）挖掘建筑用地潜力，实行低占地经济增长策略。人多地少是我国的一项基本国情，而我国处于工业化、现代化和城市化的快速发展阶段，土地资源的开发利用不断增多，并且现阶段的土地利用存在大量的粗放利用现象。要在城市化的大趋势下，缓解建筑用地的占地比例持续增长的压力，就要挖掘城市内部的用地潜力，同时减少工业用地及交通用地。挖掘城市土地利用空间潜力将有效节省土地资源。现在的发达城市建设多采用高架立交桥人行横道、城市公用设施立体化、工业厂房立体化等形成工业大厦或工业综合体。除此之外，地下停车设施、地下文化等地下空间的开发利用也可以充分挖掘用地潜力。

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