石漠化地区土地利用系统与经济系统协调发展评价

杨 琴 张勇荣

（六盘水师范学院经济管理学院，贵州六盘水 553004）

近年来，学者们在区域性土地利用/土地覆被变化（Land use and Land cover change，LUCC）研究中取得重要的研究成果，研究多集中在LUCC 时空格局研究、驱动机制研究、数据集研究、方法技术研究、影响效应研究等方面。在环境影响效应方面，LUCC 对自然环境因素如大气颗粒物、径流输沙、热环境、碳排放等的数量关系有比较清晰的认识［1-4］；在社会经济影响效应方面，越来越多的学者发现土地利用变化与经济发展之间存在某种关系，区域可持续发展必须建立在土地利用系统与经济系统高水平协调发展基础上［5-7］。LUCC的研究区域学者们多选在城市群、海岸带、绿洲、农牧交错带、自然保护区、矿区等典型区域展开［8-13］。

喀斯特地区是典型的生态环境脆弱区域，在喀斯特地区的LUCC影响效应研究中多趋向于生态环境影响效应研究［14-16］，而对LUCC的社会经济影响效应的研究缺乏，也缺乏基于较长时间序列的两系统动态机制定量研究，更缺乏基于石漠化治理背景下的土地利用系统与经济系统的协调发展评价。贵州省是我国岩溶地貌分布最典型的区域之一，石漠化严重威胁长江、珠江两大流域的生态安全。新中国成立以来，贵州省各级政府领导广大群众不断开展石漠化治理，共经历石山治理阶段、初始阶段、生态建设阶段、设置专项阶段4个阶段［17］。各阶段治理目标、措施和成效都不同，在此过程中，贵州省土地利用和经济结构发生着显著的变化，关于土地利用变化与区域经济发展之间的关系研究是政府关心的焦点。本研究定量计算1996—2020 年贵州省土地利用系统与经济系统协调发展度，并对两个系统的协调发展度进行了评价和分析，为后续石漠化治理、政府推动土地与经济的协调发展提供决策支持。

一、研究区概况

贵州省与广西、云南、四川、重庆、湖南接壤，面积17.6万km2。贵州省以山地为主，其间交错分布着丘陵、峡谷和小盆地，地形破碎，地表崎岖，地势西高东低，境内分布有乌蒙山、武陵山等山脉［17］。贵州省岩溶地貌分布典型、广泛，随着石漠化治理的实施，森林覆盖率逐年增加，森林转化特征明显。全省坚持“生态”和“发展”两条底线，调优结构、加快转型，促进山区经济发展，继续走经济发展与生态保护兼顾的道路。目前，贵州经济规模继续扩大，经济增长速度平稳，全省生产总值增速位居全国前列。

二、数据来源与研究方法

（一）数据来源

1996—2015年的土地利用数据由贵州省土地利用变更调查资料统计获得。2020年土地利用类型图是对中国 2020 年 16 景 GF-1 卫星 MFV 传感器的16m空间分辨率的遥感影像进行监督分类获得，遥感数据来源于中国资源卫星应用中心（http://www.cresda.com/CN/）。数据预处理阶段在对遥感影像进行辐射定标后进行大气校正，在大气校正中使用的是国产卫星支持工具高分一号卫星波谱响应函数，在拼接时通过修改接边线，将遥感影像中云量降到最低。监督分类的分类样本和精度验证样本的ROI 可分离度均在1.91 以上，分类结果精度验证 Overall Accuracy =（96127/98455）94.635 5%，Kappa Coefficient = 0.937 9，分类结果精度较高，数据可用。2020 年贵州省土地利用类型分布如图1 所示。经济指标数据可由《贵州省统计年鉴》和《贵州省生态环境状况公报》统计获得。

图1 2020年贵州省土地利用类型

（二）研究方法

1.系统发展度模型

系统间的协调发展是一个从离差到配合、从无序到有序的总体演化过程［18］。首先评价两系统的自身发展情况，再计算两系统间的协调发展度。

变量值对系统发展度功效的贡献值计算公式为：

式中，Ui（i=1，2，3，…，n）是土地利用系统的横向评价指标，Xj（ j=1，2，3，…，m）是其纵向取值；αj，βj 分别是Xj的上限和下限值。

运用熵值法确定权重Wi，计算公式为：

式中：Wi为第i 个指标的权重；第 j 项评价指标标准化数值为Yij，如果Yij=0，则定义

利用Ui和Wi计算土地利用系统发展度f(x)，公式为：

同理：变量Vi(i=1,2,3…,m)是经济系统贡献值，Wi为权重，经济系统发展度g(x)的计算公式为：

2.协调发展度模型

参考庞敏的研究结果协调度模型如下［19］：

式中：C 为两系统间的协调度（0＜C＜1）；k是调节系数（2 ≤k ≤5），设定 k 取值为2。因为C只能反映两系统的协调程度，不能反映这种“协调”是低水平还是高水平发展过程中的协调，所以为了使评价更科学，需通过协调发展水平综合指数来反映协调发展程度：

式中：T 是协调发展水平综合指数；D 为土地利用系统和经济系统的协调发展度。a ＝b ＝1/2，代表土地利用与经济发展地位相同。

3.协调发展等级划分

借鉴张志、刘琼、金桃的研究成果［6，20-21］，并考虑 贵 州 省 实 际 ，本 研 究 采 用 0 ≤D ≤0.3 、0.3 ＜ D ≤ 0.6 、0.6 ＜ D ≤ 0.8 和 0.8 ＜ D ≤ 1 4 个等级划分标准，如表1所示。

表1 土地利用系统与经济系统协调发展度等级标准

三、结果与分析

（一）贵州省土地利用变化

对贵州省1996—2015 年土地利用变更数据和2020年土地利用解译数据进行统计分析，如表2所示。

表2 1996—2020年贵州省土地利用数据

由表2可以看出1996—2020年贵州地类变化强度：耕地＞草地＞建设用地＞林地＞水域＞未利用土地。具体看来，耕地逐年减少，从1996 年的4 903 499.4 hm2（占比27.84%）减少到2020年的3 994 005.6 hm2（占比22.67%），共减少909 493.8 hm2，年均减少37 895.6 hm2；林地呈波动增长趋势，从1996 年的7 620 776.4 hm2（43.26%）增加到2020 年的8 505 751.1 hm2（占比48.29%），共增加88 4974.7 hm2，年均增加 36 874 hm2；草地呈波动减少趋势，从1996 年的1 696 502.1 hm2（占比9.63%）减少到 2020 年的 1 453 816.4hm2（占比8.25%），共减少242 685.7 hm2，年均减少10 112 hm2；水域及水利设施用地逐年增加，从1996年的180 170.2 hm2（占比 1.02%）增加到 2020 年 224 167.2 hm2（占比1.27%），共增加43 997 hm2，年均增加1 833.2 hm2；建设用地逐年增加，从1996年的500 960.4 hm2（占比2.84%）增加到2020 年的794 447.2 hm2（占比4.51%），共增加293 486.8 hm2，年均增加12 228.6 hm2；未利用土地有减少的趋势，由于在贵州省土地总面积中占比较小，变化不明显。

（二）指标体系及权重

根据文献［2，22-24］，并结合贵州省喀斯特石漠化较严重的实际，建立适合喀斯特区域的评价指标体系，如表3所示。

表3 土地系统与经济系统发展度评价指标体系

土地系统和经济系统指标数据代入公式（2）-（5），得到各指标的贡献值及权重值，结果如表4所示。

表4 土地系统与经济系统发展度指标贡献值及权重

（三）系统发展度测算

根据土地系统和经济系统发展度模型，利用公式（6）-（7）计算贵州省1996—2020年两系统的发展度值，其变化如图2所示。

图2 土地利用系统与经济系统发展度对比

由图2可以看出从1996—2020年两系统的发展度都逐年升高。具体可划分为两个阶段：

第一，2010年前，土地利用系统的发展水平高于经济系统。该阶段又被进一步划分为三个阶段：1996—2000年，两系统都处于低水平缓慢增长阶段；2000—2004 年，两系统增长快速但相互背离；2004—2010 年，两系统增速放缓，但两者背离趋势减弱，二者同步发展。

第二，2010 年后经济系统实现反超且两系统发展度同步吻合上升。

（四）协调发展度测算

利用公式（8）-（10）计算得到两系统的协调度和协调发展度，结果如表5和图3所示。

图3 土地利用系统和经济系统协调度和协调发展度

表5 土地利用系统和经济系统的协调发展度及其等级

1996 年开始，协调发展度等级从低水平演变到高水平，含失调状态、初级协调、中级协调、高级协调4 个阶段，这与张信宝将贵州省在新中国成立以来的石漠化治理划分的4个阶段的时间段基本相符［17］。石山治理阶段两系统处在失调状态，石漠化治理初始阶段两系统初级协调，生态建设治理石漠化阶段两系统中级协调，设置专项治理石漠化阶段两系统高级协调。

1996—1998年，轻度失调。在此期间，贵州省开始治理石漠化，植被得到自然恢复；随着农村家庭联产承包责任制的施行，农民有机会外出务工，温饱问题逐步得到解决。经济发展水平低，土地利用原始粗放，两系统协调发展程度较低。

1999—2009 年，初级协调阶段。此阶段贵州省石漠化治理进入生态建设阶段，植被恢复特别重视自然修复，并且进一步加强破改梯、水保林、经果林、小型水利工程等项目的落实，且在1998年的长江特大洪水后，“天然林保护”“退耕还林”等项目得到大力实施，贵州省林地增加，耕地、草地减少，石漠化现象开始逆转。1999—2004年，实施的各项政策使耕地面积快速减少，建设用地增加，地均一产劳动力投入增加到最大，人均生态承载力已降至最低点。2005至2009年期间，由于政府对耕地的保护，耕地面积减速放缓，通过微调趋于平衡，此阶段农民大量外出打工，地均一产劳动力投入逐渐降低，人均生态承载力逐渐升高。2000年，国家实施西部大开发，加快交通和其他基础设施的建设，有力地促进了贵州经济平稳较快发展，工业增加值占国内生产总值（GDP）比重在2006 年升至最高。1999—2009 年，此阶段土地系统和经济系统发展速度都明显加快，但关系很不稳定，经济快速发展导致土地资源消耗增加，经济的发展也带来一定的生态环境问题。

2010—2015 年，中级协调阶段。此阶段贵州省进入石漠化治理设置专项阶段，大规模使用机械，小型水利工程、乡村田间道路工程等落实，加上“坡耕地水土流失防治”“国土整治”等项目的启动，贵州省石漠化现象得到逆转。“十二五”期间，随着工业强省、城镇化发展主要战略的大力实施，社会经济发展成效显著。2010 年，全省实现了历史上第一次经济社会跨越，经济体制发展首次超过土地利用制度发展。此阶段，耕地较稳定、林地略有减少、建设用地逐步增加，土地利用结构变化率降低；地区生产总值增长率逐年降低、工业总产值在GDP中的比重逐渐下降，第三产业比重不断上升，经济的结构和效益也在不断地改善。

2020年，高级协调阶段。现阶段，土地利用趋于集约化，建设用地增加速度放缓、农用地和未利用地减少速度也放缓。贵州省从十二五后期经济增速放缓，2020年地区生产总值增长率降至2002年以来的最低；贵州省十三五期间全力发展先进制造业、大数据产业、健康医养产业、喀斯特山区特色高效农业和山地旅游业等新兴产业，产业结构进一步优化，经济系统总量达到较高水平也注重质量,土地系统与经济系统协调发展度等级高。

四、结论

文章从系统的协调性出发，对土地系统和经济系统的协调发展度进行定量计算、评价和分析，得到以下结论：

第一，1996—2020年，地类变化强度为耕地＞草地＞建设用地＞林地＞水域＞未利用土地，耕地逐年减少、草地波动减少、林地波动增长、建设用地逐年增加。

第二，1996—2020年，土地利用系统和经济系统发展度逐年升高，并以2010 年为分界点，2010年前土地利用系统发展水平领先经济系统，2010年后经济系统实现反超且两系统发展度同步吻合上升。贵州省石漠化治理初始阶段十分重视坡改梯以解决人们的温饱问题，生态建设阶段十分重视植被修复以逆转石漠化趋势的同时增加群众收入，设置专项阶段在重视植被修复的同时大规模使用机械修建水利工程和道路，开始建设新农村，在石漠化治理过程中土地利用结构逐步调整、经济发展水平逐年升高。2000 年西部大开发实施，加快交通和其他基础设施的建设有力促进了贵州经济平稳较快发展，2005 年后贵州大量农民工外出打工反哺了家乡经济的发展，2009 年开始大规模使用机械修建水利工程和道路开始建设新农村，经济系统发展度在2010年超过土地利用系统发展度。

第三，1996—2020年，两系统从最初的失调进入初级、中级协调，并最终实现了高级协调。土地利用系统和经济系统的协调发展度等级阶段与石漠化治理阶段基本相符，石漠化治理初始阶段两系统处于失调状态，生态建设阶段处于初级协调状态，设置专项阶段过渡到中级和高级协调阶段。结果证明，为维持两系统高级协调发展状态，应继续加强植被的自然恢复，保护生态环境，确保建设用地集约高效利用，加强耕地保护，调整农业种植结构，促进工业经济转型升级，大力发展旅游业，发展绿色经济。