贵阳市土地承载力评价及预测

杨 阳，赵翠薇

(贵州师范大学 地理与环境科学学院，贵州 贵阳 550001)



贵阳市土地承载力评价及预测

杨 阳1，赵翠薇2*

(贵州师范大学 地理与环境科学学院，贵州 贵阳 550001)

土地承载力是土地利用空间结构优化和区域协同发展的基础要素。构建贵阳市土地承载力指标体系，采用均方差权数决策法和线性回归模型对贵阳市土地承载力进行评价和预测。结果显示：2007～2013年，贵阳市土地承载力指数变化呈先缓慢下降后缓慢上升趋势；土地承载力指数与分项承载力指数在年份之间的增幅有一定的差异；根据预测，2014～2025年，土地承载力总体呈波动上升趋势，但社会承载力和生态承载力持续下降。从优化土地利用效率、加强生态建设等方面提高贵阳市土地承载力水平。

土地承载力；预测；评价；贵阳市

0 引言

随着城市人口持续增长和城市化的快速推进，城市土地资源供给的稀缺性与社会需求的增长性之间的矛盾日益突出[1]。土地承载力作为土地资源可持续利用研究的核心[2]，区域人口、资源与社会经济可持续发展的重要指标[3]。目前，学者对土地承载力的研究集中于指标体系的构建及评价等方面[4，5]，主要以区域生态承载力、建设用地的经济承载力及耕地的人口承载力为主，如覃事娅[6]建立耕地、建设用地、生态3个层面的指标体系对城市群土地承载力进行评价；数学模型的运用使土地承载力的定量研究在深度和广度上有一定的延伸[7]，如李强[8]基于主成分分析法筛选要素构建指标体系，对空间分异进行研究。但在指标选取方面，针对研究区域特征指标选取不足，不能突出研究区的主要特征[9]。

贵阳市是贵州省的经济、文化和政治中心，处于工业化、城镇化快速发展的阶段，人地矛盾较为突出。基于此，构建评价指标体系，采用2007～2013年数据对贵阳市土地承载力进行评价和动态研究，以期为贵阳市人口、资源与社会经济可持续发展提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

贵阳市位于贵州省中部偏北，地处106°07′～107°17′E，26°11′～26°55′N之间，辖6区1市3县，土地总面积8 034km2。2013年末，全市总人口452.19万人，人口密度538.87人/km2，分别比2005年末人口增加了28.9%、2.3%；国内生产总值2 085.42亿元，年均增速为16%。

1.2 数据来源

研究数据中城市辖区职工平均工资、城市辖区面积、从业人员等数据来源于2008～2014年《中国城市统计年鉴》[10]；人均城市道路面积及规模承载力数据来源于2007～2013年《中国城市建设统计年鉴》[11]，其余数据来源于2008～2014年《贵阳市统计年鉴》[12]。

2 评价指标体系与评价方法

2.1 评价指标体系的构建

土地承载力研究有单要素评价与综合指标体系评价[7]。综合指标体系可以更好、系统全面地反映城市土地利用问题[13]，较多的承载力研究应用综合指标体系[14]。根据对土地承载力内涵[15]，依据区域特殊性原则、系统协调性原则、动态性原则、可操作性原则，参考目前人土地承载力相关研究设施的基础指标[5,6,16,17]，并参照统计年鉴中已有的指标[10-12]，选取社会承载力、建设用地承载力、经济承载力和生态承载力进行城市土地承载力评价(见表1)。

表1 贵阳市土地承载力评价指标体系Tab.1 The evaluation index system of land carrying capacity in Guiyang city

1)社会承载力评价。在土地资源约束条件下，社会能够维持稳定的最大的人口承受程度[18]。从人口的自然增长率(人口发展指数)、人均城市道路面积(社会基础水平)、市辖区职工平均工资、市辖区面积从业人员(经济水平因素)来衡量。

2)经济承载力评价。评价城市土地的经济价值产出能力，是衡量土地利用效益的重要指标[19]，用单位土地年工业总产值、单位土地年社会消费零售额、地均GDP等来体现。

3)生态承载力评价。评价保持生态性能稳定和趋于良好所需要的生态用地限度[6]，通常用森林覆盖率等指标体现。

4)建设用地承载力评价。评价建设用地的产出能力以及土地上所承载的适宜的建筑规和强度界限[20]。包括建设用地经济承载力评价和建设用地人口承载力评价。建设用地的人口承载力可以用人均城镇建设用地面积体现。用工业用地比重、城市建设用地占市区面积比重、物流仓储用地、公共设施用等建设用地规模来体现建设用地的经济承载力。

2.2 土地承载力评价方法

2.2.1 数据的标准化

为消除不同指标量纲的差异，对指标数据进行无量纲化处理。将选取的19个评价指标划分为效益型指标和成本型指标，效益型是指标的属性值越大越好的指标，而成本性指标则相反。标准化后指标值区间为[0，1]。公式[4]表达如下：

效益型指标：

(1)

成本型指标：

(2)

(1)和(2)式中，Zij为各项指标的标准值，其中，i=1，2，……，n;j=1，2，……，m;yi(max)和yi(min)分别为各指标的最大值和最小值。

2.2.2 指标权重的确定——均方差决策法

指标权重的测算主要有均方差决策法[21]、熵值法[22]、主成分分析法[23]、和层次分析法等[18]。采用均方差权数决策方法的计算结果有精确性、客观性和科学性的特征[8]，有简明易懂、易于推广的优点。均方差权数决策方法以各评价指标为随机变量，各方案在指标下的无量纲化属性值为该随机变量的取值，求出这些随机变量的均方差，将这些均方差归一化，其结果即为各指标的权重系数。求随机变量的值[24]：

(3)

求指标的均方差值[24]：

(4)

求指标的权重系数[24]:

(5)

公式(3)～(5)中，E(Gj)表示指标均值；F(Gj)表示指标均方差值；W(Gj)表示指标的权重。运算求得土地承载力指标体系权重值(见表2)。

2.2.3 综合承载力指数评价模型

土地承载力评价体系是一个多因素的复杂综合系统，承载力的各指标之间相互影响，因此采用多目标综合评价模型计算土地承载力综合指数。公式[24]为：

表2 贵阳市土地承载力指标体系权重值Tab.2 Index weights of land carrying capacity in Guiyang city

D=∑ZijWij

(6)

式(6)中，D表示土地承载力的总指数；Zij表示指标的无量纲化；Wij表示指标对目标层的权重。土地承载力指数越高，说明土地对人类各种活动的可承载能力越好。

3 评价结果与预测

3.1 土地承载力综合指数评价

根据上述评价指标体系和评价方法，计算2007～2013年贵阳市土地承载力指数，2007～2013年贵阳市土地承载力指数变化情况如图1。结合相关研究[9]，根据贵阳市实际，将贵阳市土地承载力指数的标准进行了分级，分为5种标准(表3)。

图1 2007～2013年贵阳市土地承载力指数变化图Fig.1 Land carrying capacity index change in Guiyang from 2007 to 2013表3 贵阳土地承载力分级评价标准Tab.3 Grading evaluation criteria of Guiyang land carrying capacity

评价级别数值弱承载力0.61

由图1可知，2007～2013年贵阳市土地承载力指数呈先缓慢下降后缓慢上升趋势。2007～2009年为承载力指数缓慢下降期，2009年土地承载力指数下降到最低点，2009～2013年持续上升，2012～2013土地承载力指数由0.811 6上升至0.923 5，2013年达到了最大值为0.923 5，在7年中速度增长最快，为较高承载力。

3.2 分项土地承载力指数评价

将表2中各指标的权重值代入公式(6)，计算2007～2013年贵阳市各分项土地承载力指数，2007～2013年贵阳市各分项土地承载力指数变化情况如图2所示。

图2 2007～2013年贵阳市分项土地承载力指数变化图Fig.2 Subsystem index change of land carrying capacity of Guiyang from 2007 to 2013

3.2.1 生态承载力指数

从图2可知，2007～2009年，贵阳市生态承载力指数持续下降，2009年降至0.324 2；2009～2010年，承载力指数上升幅度较大，升至0.396，主要受森林覆盖率由38.48%上升至42.3%，工业固体废弃物利用率由45.83%升至46.29%等有利因素影响；2010～2013年，空气质量优良率指数由95.83%下降至76.2%，生态承载力指数由0.437 8降为0.255 1。

3.2.2 建设规模承载力指数

建设规模承载力指数波动较大，2007～2011年承载力指数波动下降，为0.089；2012年上升较快，达0.251 3，主要受城市建设用地占市区面积比重升至8.3%，物流仓储用地增加了7.3km2等因素影响。

3.2.3 经济承载力指数

经济承载力指数2007～2013年总体呈上升趋势，2012年下降，降至0.196 3，影响因素是单位土地年社会消费零售额下降了188.2万元/m2。

3.2.4 社会承载力指数

社会承载力指数2007～2010年由0.175 1降至0.010 5；人口自然增长率由4.89‰升至6.63‰，人口密度由526.66人/km2升至538.87人/km2，人口增长速度较快，人口社会压力较大，社会承载力指数下降。2010～2013社会承载力指数上升幅度最大，达0.217。

从2007～2013年各分项承载力指数的变化看，2009年各分项承载力指数总体呈下降趋势，且建设用地承载力指数和社会承载力指数下降幅度较大，导致2009年土地承载力指数下降。在2009年，土地承载力指数的下降与各分项承载力指数的下降有明显的相关性。但总的来说，贵阳市的土地承载力指数与4个分项承载力指数在2007～2013年变化较大。土地承载力指数逐年递增，年均增长0.014；社会承载力指数年均增长0.005；建设用地承载力指数年均增长0.000 1；经济承载力指数年均增长0.034，生态承载力指数年均下降0.026。说明土地承载力发展优于土地社会承载力、规模承载力、建设用地承载力和生态承载力。

3.3 预测分析

指数平滑法具有所需资料少，计算方便，短期预测精度高等优点[25]，根据2007～2013年承载力指数和分项承载力指数的发展趋势，采用二次指数平滑法，以年份为自变量，对2014～2025年的贵阳市各承载力指数的发展情况进行模拟，以预测其发展变化情况。拟合方程式分别为

Y1=-0.006 2x2+0.008 7x-0.083 2

(7)

(R2=0.937)

Y2=0.017 3x2-0.145 8x+0.348 7

(8)

(R2=0.688 7)

Y3=0.012 1x2-0.092 2x+0.297

(9)

(R2=0.580 2)

Y4=-0.002 4x2-0.000 5x+0.397 1

(10)

(R2=0.518 6)

公式(7)～(10)分别为经济承载力(Y1)、社会承载力(Y2)、规模承载力(Y3)和生态承载力(Y4)的拟合方程式。从拟合结果看出，经济的拟合度最好，R2=0.937。规模承载力，生态承载力的变异较大。通过模拟方程，绘制贵阳市2014～2025年城市土地承载力及各子系统承载力预测变化图(图3)。

图3 2014～2025年贵阳市土地承载力及各子系统指数预测变化图Fig.3 Prediction of land carrying capacity and each subsystem index in Guiyang from 2014 to 2025

由图3可知，贵阳市土地承载力指数呈持续上升趋势，土地承载力指数在2014年以后均超过了1，在高承载力的类型上整体呈上升趋势，呈可持续利用的发展趋势；经济承载力指数的波动上升趋势与土地承载力指数的上升趋势相一致；但社会承载力指数和生态承载力指数波动情况一致，呈下降趋势，2025年分别为-0.63和-0.48。

4 结论与建议

4.1 结论

从社会、建筑规模、经济、生态4个方面选取19个评价指标，构建指标评价体系，对贵阳市2007～2013年土地承载力进行评价和预测。研究显示：

1)贵阳市土地承载力在2007～2013年变化较大，2007年土地承载力指数为为0.825，处于中承载力状态；2009年降至最低点，土地承载力指数为0.670 4，处于弱承载力状态；而2013年承载力水平提高到0.923 5，为较高承载力状态。

2)2007～2013年间，贵阳市生态承载力指数总体呈下降趋势，规模承载力和经济承载力指数体呈上升趋势，社会承载力指数则波动较大，4个子系统的指数变化在年份之间有一定的差异。

3)预测结果显示，在现有的发展模式下，到2025年贵阳市土地承载力指数将达到5.62，呈可持续发展态势，其中社会承载力指数为-0.63，经济承载力指数达到3.82，建设用地承载力指数达到2.91，生态承载力指数为-0.48。社会承载力指数和生态承载力指数逐渐下降，成为贵阳市土地承载力提高的制约因子，因此提升社会和生态承载力水平是实现土地资源可持续发利用的重要课题。

4.2 建议

针对贵阳市土地承载力出现的相关问题，可以从以下几个方面提高土地承载力：

1)合理的编制土地利用规划。坚持规划先行的原则，制定科学的土地利用规划，转变土地的利用方式，优化建设用地规模，确保城乡建设生态用地，实现土地利用效益的最大化。

2)提高贵阳市的生态承载力。2013年贵阳人均公共绿地面积11.2m2,低于全国平均水平的12.26m2。今后要增加居住区绿地，街头绿地，提高人均公共绿地面积；完善《贵阳市十二五规划纲要》提出的“一城三带多组团、山水林成相融合”的空间布局，完成《贵阳市十三五规划纲要》提出的贵阳市空气质量稳定在全国省会城市前列，大力减少有害气体的排放等要求。

3)走集约化城市发展道路，提高土地利用效率。贵阳的城市建设规模不断扩大，工业用地不断增加，但由于特殊的地形，城市边缘外扩及建设用地来源有限，提高建筑高度，降低建筑物建地密度，提高局部地区的人口密度，走集约化发展道路，缓解贵阳市的人地矛盾，提高城市土地承载力。

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Evaluation and prediction of land carrying capacity in Guiyang city

YANG Yang1，ZHAO Cuiwei2*

(School of Geographic and Environmental Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang，Guizhou 550001,China)

Land carrying capacity is the basic element for land use spatial structure optimization and regional coordinated development. By establishing land carrying capacity index system of Guiyang city, mean squared deviation method and linear regression model were used to evaluate and predict land carrying capacity of Guiyang City. Results showed that the change of land carrying capacity index of Guiyang city was slowly declined and then increased from 2007 to 2013; the annual growth of the land carrying capacity index and the partial load index was different between years; it was forecasted, the overall land carrying capacity is fluctuating rising, but the social carrying capacity and ecological carrying capacity continued to decline from 2014 to 2025. In order to improve the level of land carrying capacity in Guiyang city, land use efficiency should be optimized and ecological construction should be strengthened.

land carrying capacity, predict, evaluate, Guiyang city

1004—5570(2016)05-0010-06

2016-05-06

国家自然科学基金(41261039)

杨 阳(1989-)，女，硕士研究生，研究方向:土地资源利用与管理，E-mail:862135377@ qq.com．

*通讯作者：赵翠薇(1968-)，女，教授，研究方向:土地利用规划与生态环境保护，E-mail: zhaocuiwei@ sohu .com．

K902

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