中国省际土地利用隐性形态时空格局、驱动力与转型模式

程 建，程久苗

（安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽 芜湖 241002）

1 引言

土地是人类社会经济活动的空间载体，土地利用转型与国家经济社会发展转型息息相关。工业化、城镇化进程中经济社会发展要素重组与交互作用使中国步入土地利用新阶段，土地利用理念、模式以及管理措施等方面都亟待转型[1]。在此背景下，土地利用转型研究迅速引起学界及政府部门的广泛关注，不断与中国土地管理现实问题相结合，并跻身土地科学前沿研究领域。研究主要涉及土地利用转型理论与假说[2-4]、转型动力机制[5]、生态环境和社会效应[6-10]、土地利用转型与城乡发展关系[11-16]、耕地和农村宅基地等特殊地类的利用转型[17-21]等。当前，中国土地资源管理方式从单纯数量管理向数量、质量、生态并重的综合管理转变，从单纯的资源管理向资源、资产、资本统一的综合管理转变，对土地利用转型研究也提出了更高的要求[1]。

土地利用转型可以从“数”与“质”两个层面来考察。“数”的层面主要体现在土地数量和空间结构等显性形态的变化，而“质”的层面则体现为土地质量、产权、经营方式、投入、产出、功能等隐性形态的变化[1]。20世纪80年代以来，国家战略重点转移到经济建设上来，工业化和城镇化的迅猛发展驱动土地利用显性形态和隐性形态发生重大变化。近年来，产业结构优化和城乡转型发展又进一步推动土地利用形态，特别是隐性形态的变化。可见，开展土地利用隐性形态研究已成为把握城乡经济发展的必然要求，也为深层次认识土地利用内涵变化提供了新途径。另一方面，管控土地利用隐性形态的变化，充分考虑目标区域所处的土地利用转型阶段，还对创新土地资源管理手段、增强土地资源管理决策的科学性有重要意义。然而，当前土地利用转型研究多聚焦在显性形态方面，隐性形态方面的研究则较少。因此，本文试图揭示中国大陆省际土地利用隐性形态的时空格局，探讨土地利用转型的动力机制与转型模式，为深入认识土地利用转型规律、优化区域土地利用与管理提供依据。

2 研究方法与数据

2.1 土地利用隐性形态指数

定义一个土地利用隐性形态指数，指数介于（0，1）之间，数值越大表示土地利用隐性形态越高级。土地利用隐性形态指数计算公式如下：

式（1）中，L为土地利用隐性形态指数，x′i为第i项指标的标准化值，wi为第i项指标的权重。

综合运用主观方法和客观方法确定权重，主观方法选用专家打分法，客观方法选用变异系数法。变异系数法通过计算指标的变异系数来确定各个指标的权重，计算公式如下：

式（2）—式（3）中，wi为第i项指标的权重，vi为第i项指标的变异系数，σi为第i项指标的标准差，为第i项指标的平均值。

2.2 指标体系

土地利用隐性形态综合评价指标体系构建尚处于探索阶段。本文基于土地利用隐性形态内涵与已有研究[22-23]，从土地利用的经济、社会、生态、环境4维效应视角，构建复合指标体系，希望在两点上有所发展：一是进一步提高指标的综合性、包容性，二是合理规避指标的共线性。

经济效应方面，选用地均固定资产投资与单位GDP耗地表征。投入、产出是人地系统中最基本的双向作用过程，地均固定资产投资直接反映土地利用投入水平，单位GDP耗地则反映土地利用产出水平与经济效率；社会效应方面，选用地均社会服务支出来表征。社会服务支出涵盖了保险、福利、救济、慈善、防灾减灾等重要社会服务项目，综合反映了社会民生发展状况，用以间接表现土地利用的社会效应；生态效应方面，选用单位生态系统服务价值耗地表征。生态系统服务功能变化是土地利用效应的重要方面，其功能包括气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性与保护、食物生产、原材料和娱乐文化等，涵盖了土地利用隐性形态功能（生产、生活、生态、文化）属性。生态系统服务价值测算采用当量因子法，主要参考谢高地等[24]提出的中国生态系统单位面积生态服务价值当量表；环境效应方面，选用地均污染物排放量表征。污染物包括废水、废气、固体废弃物三种，直接反映了土地利用造成的环境影响，间接表现土地的受污染程度和质量状况（表1）。

2.3 数据来源与处理

本文以中国大陆省级行政区为研究单元，涉及的数据主要包括统计数据和土地利用遥感数据。统计数据均来源于相应年份的统计年鉴：固定资产投资、GDP数据来源于《中国统计年鉴》，社会服务支出来源于《中国社会统计年鉴》，废水、废气和固体废弃物排放数据来源于《中国环境统计年鉴》。生态系统服务价值测算主要基于2000年、2005年、2010年、2015年中国1∶10万比例尺土地利用现状遥感监测数据，来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn/），数据栅格单元大小为1 km×1 km。

数据无量纲化是实现信息综合集成的先决条件，其过程的合理与否直接关系最终结论是否合理。极值处理法是一种行之有效的数据无量纲化方法，正向指标和负向指标标准化公式分别如下：

式（4）—式（5）中，x′i为第i项指标的标准化值，xi为第i项指标的原始值，Mi= max{xi}，mi= min{xi}。

当前，中国区域发展不平衡，发达地区和欠发达地区之间许多指标值相差悬殊，如2000年上海市单位GDP耗地为1.27 km2/108元，远小于西藏的10216.24 km2/108元，且多数省份更接近于上海市。极大值（西藏）的存在使该点之外的其他数据过分集中，对除西藏之外绝大部分被评价对象区分度明显降低，导致标准化过程稳定性较差。本着“舍弃局部，提升整体”的改进思想，按以下规则对原始数据分布进行优化[25]：

式（6）中，maxp、mint分别表示将指标xi原始值从小到大排序后得到的第p大及第l小的指标值（1≤p，l≤n），通过人工判读挑选异常点来确定maxp、mint。

3 省际土地利用隐性形态时空格局与驱动力

3.1 时间格局

2000—2015年，中国土地利用隐性形态指数均值由0.5290提高到0.5907，增幅为11.66%，但增速明显放缓，“十二五”时期增速仅为“十五”时期增速的7%，这与中国经济发展由高速转向中高速有很大关系。各年度土地利用隐性形态指数均呈现出良好的正态分布，处于高值区间（0.81—1.00）省份由2000年的3个增长到2015年的5个，均为直辖市和经济发达省份；次高值区间（0.61—0.80）省份从2000年的5个大幅增至2005年的11个，2005年后有个别增减，但总数相对稳定；中值区间（0.41—0.60）省份逐步减少，占比由2000年54.84%下降至2015年25.81%，均升级为次高值形态；低值区间（0.00—0.40）省份集中在西部，省份数自2000年来没有明显变化，其中新疆土地利用隐性形态指数水平最低（表2）。

3.2 空间格局

土地利用隐性形态指数呈现出自东南向西北方向减小的显著梯度性，即东部沿海地区最高，中部地区和东北地区次之，西部内陆省份较低。改革开放后，沿海地区凭借良好的区位优势率先崛起，经济社会面貌剧烈变迁，土地利用隐性形态相对高级。2000年以来，内陆经济发展步伐加快，高级土地利用隐性形态逐渐向中部延伸。同级土地利用隐性形态开始呈现出“条带状”和“抱团式”空间集聚特征，形成了京津—沪浙苏高级形态区、华中—华南次高级形态区、东北—华北—西南中级形态区、西北低级形态区。高级土地利用隐性形态多分布在“胡焕庸线”以右，2015年“胡焕庸线”左右土地利用隐性形态指数均值对比达2.5∶1，土地利用隐性形态空间分异与区域经济社会发展格局高度吻合。沪浙苏高级形态对中部地区有“溢出效应”，中部地区土地利用隐性形态指数呈现提升趋势，而京津地区则呈现“磁场效应”，与周边省份形态指数差距拉大（图1，封三）。

表2 中国省际土地利用隐性形态指数Tab.2 Inter-provincial recessive land use morphology index in China

3.3 驱动力分析

土地利用隐性形态变化发生在自然系统、经济系统和管理系统这三重相互关联、共同作用的框架之内[26]。虽然10多年内地形地貌、水文、气候等自然因子变化是微乎其微的，但是基于自然本底的区域资源环境承载力却非一成不变。区域资源环境承载力是土地开发利用中确定利用目标、调整用地规模、优化用地布局的重要依据，对区域土地利用隐性形态有重要影响。中国省际资源环境承载力呈由东向西的梯度减小趋势[27]，为土地利用隐性形态基本格局形成奠定了基础。随着技术进步、产业和能源结构优化、食物结构变化、生态环保工程的实施，2000年来中东部资源环境承载力与实际承载状况逐步得到改善，明显驱动其土地利用隐性形态升级。西北地区资源环境承载力大多较低，近年来变化不明显，甚至有所降低，土地利用隐性形态维持低水平且变化不大。

经济社会系统作用于土地利用最直观表现在城镇化。以往10多年间，中国城镇化发展迅猛，“十五”期间年平均增长1.4%，“十一五”以来增速仍然高居不下，年平均增长1.3个百分点[28]。快速城镇化扩大了内需，拉动了投资，推动了技术创新，刺激了经济增长与产业升级，深刻塑造着中国土地利用隐性形态格局，成为隐性形态转型的核心动力。一方面城市扩张催生的征地活动使大量集体土地向国有转换，土地资产价值不断凸显；另一方面随着农业人口向城市流动，农业经营方式也发生了质变，土地流转规模持续增长，农地资源的大量非农化导致边际土地被过度开发，土地生态质量有下降趋势，且农药、化肥的大量使用使土地污染、退化加剧；再者，城镇化吸引了大量资本要素投入，部分沿海省市和直辖市集聚经济日趋繁荣，众多内陆二线城市乃至小城镇集约水平却不高，土地集约经营地域性差异开始显现。整体来看，城镇化对中东部地区尤其是东部沿海地区产生的综合效应明显高于西部，成为中国土地利用隐性形态空间分异的重要影响因素。

管理系统是依靠行政、经济、法律和技术等手段的综合运用，在土地节约集约利用、土地用途管制等一系列政策框架下发挥作用。同时，城乡二元土地管理模式也对土地利用隐性形态格局产生了显著影响。2003年党中央、国务院正式提出土地政策参与宏观调控，制定差别化土地政策来控制和引导社会投资。2011年《全国主体功能区规划》立足各地区实际，确定不同开发强度、开发方式、开发内容，又进一步促进了地域分工的形成。环渤海、长三角、珠三角率先进行优化开发，产业结构优化、土地高度集约有力促进了土地利用隐性形态进一步升级。中部地区进入重点开发阶段，成为重要增长极，经济规模扩张、增速加快，推动高级别土地利用隐性形态范围进一步扩大。西部地区大多纳入重点生态功能区，在经济发展层面存在明显短板，土地利用隐性形态增长动力不足、变化不大。

4 土地利用转型模式与路径选择

4.1 土地利用转型模式

国外土地利用转型研究通常在较长时间序列上进行纵向比较[29]，而中国土地利用统计数据的时间序列比较短，如何突破这一研究瓶颈成为深入开展中国土地利用转型研究须直面的问题。考虑区域土地利用转型与区域经济社会发展阶段的对应关系，龙花楼等运用了横向比较法实现了空间梯度向时间序列的转化[30]。基于横向比较的思想方法，笔者对31个省级行政区土地利用隐性形态指数进行了横向排序（图2，为避免曲线重叠影响判读，故将2000年和2015年指数从左至右升序排列，将2005年和2010年指数从左至右降序排列）。通过探寻土地利用隐性形态长期变化过程中的趋势性转折点，比较分析转折点前后土地利用隐性形态的变化趋势，笔者发现各年度曲线走势均呈现明显阶段性特征，表现出一定周期性运动规律，并由此建立土地利用转型模式（图3）。

图2 土地利用隐性形态指数横向排序Fig.2 Horizental sequence of recessive land use morphology index

图3 土地利用转型模式Fig.3 Land use transition mode

由图3可知，土地利用隐性形态变化是一非线性过程[31]，不仅有增长的阈值，而且表现出周期性、阶段性演进过程。经济社会发展过程的阶段性必然导致土地利用转型的阶段性，由曲线周期性变化规律可将土地利用转型分为相互关联的两个阶段，称之为“转型Ⅰ期”与“转型Ⅱ期”，并把“转型Ⅰ期”的初始阶段称为低阶稳定态（指数在0.3以下），“转型Ⅰ期”向“转型Ⅱ期”过度状态称为中阶稳定态（指数在0.6左右），“转型Ⅱ期”末期称为高阶稳定态（指数在0.9以上）。每个转型周期都是一条独立的“S型曲线”，增长速率呈现先增大后减小的趋势。一个国家或区域土地利用隐性形态在转型初期进步比较缓慢，一旦进入成长期就会呈现快速增长，随后增速放缓走向曲线顶端，即进入增长缓慢、动力缺乏的中阶稳定态。在这个时候，随着经济社会转型提供新的动力，土地利用又开始新一轮转型，通过新一轮的“S型”增长升级为高阶土地利用隐性形态。每个土地利用转型周期都是经济社会发展转型直接驱动的结果，经济社会要素的变化带来旧的土地利用隐性形态变化，新生土地利用隐性形态与原有体制系统矛盾运动，直接促使了制度政策的变革，当体制系统重新适应了新的隐性形态格局，也就达到了土地利用转型的稳定阶段。

需要明确的是，土地利用转型模式是一种普遍意义上的概念模式，具有综合性、宏观性、长期性，这有别于探讨某一具体地类或区域的土地利用转型过程。土地利用转型作为土地利用冲突调解的结果，土地利用冲突差异必然引致土地利用转型的差异[1]，况且转型程度、速度、路径可通过政策干预来调控[32]，因此土地利用转型模式并非一成不变。并非所有区域土地利用转型都会按照所提的模式按部就班逐次转型，部分区域可能在其中某一阶段经历更长的时间，有些区域可能由于资源环境承载力较差、经济基础薄弱或区位条件不佳而不能转型至高级土地利用形态。

4.2 土地利用转型路径选择

结合土地利用转型模式和隐性形态时空格局特征，探讨各地土地利用转型的合适路径。

北京、上海、天津三个直辖市土地利用隐性形态优势度最高，并步入土地利用转型的高阶稳定态。三直辖市在中国经济版图中最为活跃，是经济发展的前沿阵地，各种战略性新兴产业、高端服务业不断涌现。土地利用转型应主动适应新经济形态的发展需要，不断创新土地开发利用模式，进一步提高土地利用效率，注重对周边省市的辐射作用。

广东、浙江、江苏、重庆组成土地利用隐性形态第二梯队，处于土地利用转型Ⅱ期。这些地区具备向土地利用高级形态转化的经济基础与区位优势，但省域内部经济发展不均衡、城乡一体化进程滞后、工业污染加重等问题又对土地利用转型形成了制约。因此，其土地利用转型要着眼于解决面临的实际发展问题，尤其重视土地利用社会效益的发挥，管控土地利用产生的不良生态环境效应，提高聚集程度，推进土地制度改革，缩小城乡差距。

华中、华南、东北处于土地利用转型中阶平衡态，作为两个转型周期之间的过渡期，一方面具有向土地利用转型Ⅱ期过渡的趋势，另一方面也受到土地利用原始格局制约，面临转型阻力较大的问题。其土地利用转型应抓住承接产业转移战略机遇期，密切关注产业发展需要，促进产业转型升级。粮食主产区须处理好城市发展与耕地保护的关系，着力提升土地要素组织功能与空间利用效率[33]。

西部地区均处于转型Ⅰ期，土地利用隐性形态处于相对劣势，与中东部差距较大，应依靠西部大开发、长江经济带、丝绸之路经济带等重大发展战略的实施来改善西部地区区位形势，进一步扩大对外开放格局。同时，由于西部地区生态地位的极端重要性，又需走一条有别于中东部依靠经济驱动型的土地利用转型之路，合理管控土地开发强度，以更加生态的土地利用方式促进生态系统功能的整体提升。

整体来看，当下中国正处于经济发展历程中产业结构转型升级、城乡转型发展的重要节点，必将催化新一轮覆盖广大区域的土地利用转型过程，转型应抓住“稳增长，调结构”的窗口期，主动适应要素驱动向创新驱动的转变，塑造与经济社会发展相适应的土地利用格局。

5 结论与讨论

5.1 结论

中国土地利用隐性形态时空格局与经济社会发展阶段高度吻合：土地利用隐性形态指数在时间维度上逐渐增大；在空间维度上自东向西梯度减小形成5级层次。空间格局渐趋稳定，与主体功能区划确定的国土开发格局相一致。相比京津高级形态区，沪浙苏高级形态区对中部内陆辐射作用更显著，随着产业转移步伐加快，高级土地利用隐性形态将进一步向内陆延伸。

基于自然本底的资源环境承载力空间格局是土地利用隐性形态空间格局形成的自然基础，2000年来资源环境承载状态的变化为土地利用隐性形态变化提供了基本动力；同时，快速城镇化驱动劳动力要素、土地要素、资本要素向城市聚集，深刻影响城乡土地利用方式，促使土地经营方式、质量、功能等多种属性共同变化，是土地利用隐性形态变化最活跃的驱动因素；土地调控政策通过差别化土地利用目标引导地域分工形成，开发模式、程度的不同导致了土地利用隐性形态空间格局差异化。

结合土地利用隐性形态时空格局和驱动机制的研究，建立土地利用转型模式。土地利用转型具有周期性和阶段性，每个转型周期内都呈现“S型”增长，转型速度呈现由慢到快再到慢的变化规律，进而达到稳定状态。具体到当下中国各省市，其所处的土地利用转型阶段地域性差异较大，但整体处于土地利用转型的中阶稳定态，亟需推进一系列土地管理制度改革，与推进中国经济社会发展转型形成良好互动。

5.2 讨论

（1）土地利用转型与土地利用变化都体现为人类活动引起的土地属性的变化，但不容忽视的是，目前对“变化”和“转型”并没有严加区分。实际上，两者在时空尺度、驱动因素、结果等方面都存在显著差异：土地利用转型往往是个未完成性概念，主要体现在形态上的质变性、时间上的漫长性和空间上的区域性，是土地利用理念、方式、结构形态等方面根本性调整，各种转型机制相互关联，多受群体/社会因素驱动，结果一般可预测；土地利用变化包括土地用途转换和集约度变化，可发生于任何时空尺度上，关注已发生的地表过程，受个体因素驱动明显，结果存在较大的不确定性。进一步明确“变化”和“转型”的差异性，将有利于土地利用转型研究领域的开辟。

（2）龙花楼从土地利用形态格局冲突视角提出区域土地利用转型理论模式[1]，点明了土地利用转型的直接动因，将其与本文结论综合起来理解，可适当拓展土地利用转型理论模式：土地利用转型作为区域土地利用格局冲突的一种结果，随着区域土地形态格局冲突萌发，土地利用转型速度逐渐加快，随后这种冲突的加剧进一步催化土地利用转型过程，当冲突逐步变弱，新的土地利用平衡状态形成，完成一轮土地利用转型过程。当社会经济转型带来新的土地利用形态格局冲突，新一轮区域土地利用转型过程便又开始。

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