资源环境保护与可持续发展:首都生态文明建设考察(首都可持续发展研究丛书)
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第一节 北京土地资源承载力评价

北京市人口数量逐年上升,人地矛盾日益凸显,人口与资源环境的协调发展已是社会经济和区域可持续发展的头等大事。土地资源综合评价是城市化战略、土地利用规划及合理引导人口布局等的重要基础,因此,需要从区域整体上预判和评价土地资源综合承载力,探讨土地资源合理利用的空间优化格局。

一、土地资源综合承载力内涵

随着人口与资源环境矛盾的日益凸显,早在20世纪,承载力研究已被重视,并作为一种定量指标得到了广泛应用,承载力研究不断深入。联合国教科文组织将承载力定义为“一个国家或地区的资源承载力是指在可以预见的时期内,利用本地的能源和其他自然资源以及智力、技术等,在保证与其社会文化准则相等的物质生活水平下,所能够供养的人口数量”(聂庆华,1993)。吕贻峰(2001)将其定义为“在一定区域内的土地生产的自然潜力和一定投入条件下,可能生产的食物总量与一定的人均消耗量的总和之比的一个动态估算,即土地人口承载量”。王书华等(2001)提出土地综合承载力定义,即在一定时期、一定空间区域,一定的社会、经济、生态环境条件下,土地资源所能承载的人类各种活动的规模和强度的阈值。承载体不仅仅是人口,而包括人类的各种社会经济活动。中国国土资源经济研究院指出,土地资源承载力即在一定时期、一定空间区域和一定的经济、社会、资源、环境等条件下,土地资源所能承载的人类各种活动的规模和强度。可见,土地资源承载力是一个综合的概念,具有多重目标。

土地综合承载力的承载主体包括农用地、建设用地及未利用地在内的所有土地;承载对象包含人口及各种社会经济活动;承载目标涵盖了粮食安全、人地协调、环境和谐、生态平衡、区域可持续;承载系统是一个开放的、动态的、可调节的综合系统。其核心内涵应包括以下四方面内容:

(1)物质供应能力。这是由土地的养育功能决定的,土地的物质供应能力指土地资源能够永久供养的人口数量,是土地资源承载力最基本的含义,这使测算耕地人口承载量成为研究和应用的主流。

(2)空间提供能力。这是由土地的空间承载功能决定的,因土地的地质力学承载力的基础及不可移动、不可展延的稳定空间,使土地在上下一定垂直范围内提供人类生产生活、休闲娱乐等活动空间,能承载一定的人类活动、建筑体。此能力促进了土地的建筑承载力、开发建设规模承载力等的研究。

(3)景观休养能力。在土地资源的构成要素中,因气候、水域、岩石、动植物以及其相互融合的整体,从形态、空间及生态养生方面所形成的满足人类审美情趣或休闲娱乐需要的能力。随着人类社会的进步和经济发展,土地资源的景观休养能力越来越受到重视。

(4)生态环境支撑能力。这是由土地资源的自然属性决定的。土地是由土壤、植被、地表水及表层的岩石和地下水等诸多要素组成的自然综合体,具备保持生态性能稳定和环境保护的生态环境支撑能力,是区域可持续发展的重要基础能力。此能力促进了土地资源生态环境承载力、土地资源可持续发展能力等的研究,并结合物质供应能力、空间提供能力,而使土地综合承载力成为当今研究主流。

二、土地资源综合承载力评价方法

首先,随着人口、资源、环境研究的深入,承载力评价呈现从定性描述向定量化、从静态分析向动态预测、从单因子评估到系统综合决策、由封闭区域扩展到跨区域的开放区域的发展趋势。土地资源承载力评价较多是耕地人口承载力评价,即以测算耕地生产能力为主,主要是测算一定时期一定区域耕地资源生产的粮食能够养活人口的数量。测算主要关注时间、人民生活水平、耕地生产能力和土地利用结构四个要素,测算方法主要有农业生态区域法、单因子作物潜力估算法、多目标决策分析法、投入产出法等。例如,中国科学院自然资源综合考察委员会主持的《中国土地资源生产能力及人口承载量研究》,从土地、粮食(食物)与人口相互关系出发,测算了我国不同时期的食物生产力及其可供养人口规模,提出了提高土地资源承载力、缓解人地矛盾的主要措施。

其次,衡量人类活动及生存状态方面的生态足迹方法,即通过估算维持区域内给定人口生活所需要的自然资源量和消纳产生的废弃物所需要的生物生产性土地面积,并与区域的生态承载力进行比较,来衡量区域的承载情况。生态足迹核算基于人类能够估计自身消费的大多数资源及其所生产的废弃物数量,所消费的资源及废弃物量能折算成生产和吸纳这些资源和废弃物量的生物生产性土地面积。在计算中,不同的资源能源消费量均被折算为耕地、林地、化石燃料用地、建筑用地和水域等五种生产性土地面积,即人类对生物生产性土地面积需求的生态足迹。同时计算五种土地的生态生产力,得到生态承载力。通过对比生态足迹和生态承载力而评价给定区域的承载情况。

再次,从土地资源对人口的限制角度出发,分析不同发展策略和相应的发展前景来评价土地资源承载力,往往采用多目标决策分析及指标综合评定法。指标综合评定法是根据土地资源承载力内涵,建立土地资源承载力系统,构建土地资源承载力评价指标体系,选择评价指标,并通过指标权重确定相应的数学方法而进行估算和综合评定。例如,王书华、毛汉英(2001)考虑土地资源承载力与区域环境、经济社会系统之间的物质、能量、信息等方面的联系,分别从水土资源支撑系统、社会支撑系统、生态环境支撑系统、经济技术支撑系统四个方面构建综合评价体系;郭志伟(2008)根据北京市城市的性质、定位与发展的目标,对北京市土地资源承载力的综合评价指标体系进行设计,并以均方差权数决策赋权法和变异系数赋权法为基础,对北京市的土地资源承载力进行客观、综合评价;许联芳、谭勇(2009)阐述了基于“资源节约型、环境友好型”的区域土地资源承载力的概念,构建城市群土地资源承载力综合评价指标体系,运用状态空间法对长株潭城市群土地资源承载力进行了评价。

最后,从土地利用系统层面运用系统动力学方法,即综合考虑了区域人口、资源、环境和社会经济发展众多因子间的相互关系,分析系统结构,明确系统因素之间的关联作用,构建因果关系图、流程图和方程式,建立系统动力学模型,通过模拟不同发展战略得出人口增长、区域资源承载力和经济发展间的动态发展趋势及其发展目标,提供决策服务。区域的土地资源承载力包括土地资源承载力系统分析、系统动力学模型构建、模型的运行及仿真结果。例如,刘钦普等(2005)通过建立土地资源人口承载力的动力学模型,讨论了人口—土地资源系统的演化方向和平衡态稳定性问题。

三、北京市土地资源及其利用

北京市北有燕山山脉,西有太行山脉,地势由北向南、由西向东倾斜。山区面积大,生态环境脆弱,人地矛盾、土地资源供需矛盾突出,尤其是建设用地供需矛盾尖锐。在北京市步入后工业化时代的当下,客观认识北京市土地资源及其利用对区域可持续发展具有重要意义。

(一)北京市土地资源利用现状

北京市土地总面积为16410.54km2,山地面积约占62%。截至2011年,常住人口达2018.6万人。建设用地面积3377.15km2,占土地总面积的20.58%(见图2—1)。人均耕地仅为0.17亩,大大低于全国1.38亩的水平。森林覆盖率37.6%,森林资源主要集中在山区。“十一五”期间,山地森林覆盖率达到50.97%,而平原地区森林覆盖率仅为14.85%,平原地区生态质量较差。全市未利用土地仅占12.63%,大多属于难利用土地,可开发利用的后备土地资源不足。

图2—1 北京市土地资源利用现状

(二)北京市土地资源利用问题

北京市城市化进程十分迅速,短短的30年已经发展成为后工业化城市。在城市经济快速发展的同时,由于发展模式与观念、科学技术能力等多种原因,城市化发展往往以牺牲资源环境为代价,土地资源利用还存在许多问题。土地资源利用问题除了破坏生态系统、造成土地污染等以外,还突出表现为以下几个方面:

1.人均用地及建设用地水平高

北京市人均用地812.97m2,远高于上海、香港等城市(见表2—1)。北京市山区面积占62%,非山区面积为6236km2,按照市域常住人口计算,非山区人均用地为308.93m2,仍然高于国内外其他城市。人均用地的空间差异十分显著,包含东城、西城两区的首都功能核心区,人均用地仅为43.04m2;石景山、朝阳、海淀、丰台四个城市功能拓展区,人均用地为129.35m2;通州、顺义、房山、昌平及大兴五个城市发展新区,人均用地为999.46m2;门头沟、平谷、怀柔三区及密云、延庆两县的生态涵养发展区,人均用地为4669.86m2

表2—1 北京市及其他城市人均用地情况

资料来源:各城市统计年鉴,国际统计年鉴。

随着人口数量的快速增长,北京市人均建设用地面积尽管有所下降,但是依然还较大,为167.3m2,远高于《城市用地分类与规划建设用地标准(GB50137-2011)》规定的首都规划人均城市建设用地指标105.1~115.0m2。21世纪的前五年,在人口数量增长迅速的背景下,北京市人均建设用地面积并没有降低,这说明城市建设用地扩张速度非常快(见图2—2)。

图2—2 北京市人均建设用地情况

2.土地资源人口承载快速增大

北京市土地总面积为16410.54km2,常住人口已达2018.6万人。全市人口密度不断增大,每平方公里人数由1999年的766人增加到2011年的1230人;人均用地面积和人均建设用地面积不断减小,前者由1999年的1305m2减小到2011年的813m2,后者由1999年的211m2减小到2011年的167m2,土地资源人口承载不断提高,人口与土地资源的矛盾日益突出(见图2—3)。

图2—3 北京市土地资源人口承载情况

3.耕地减少与建设用地增加迅速

随着城市化的推进,北京市耕地面积快速减少,由1999年33.8万公顷减少到2011年的23.2万公顷。在人口总量快速增长之下,人均耕地占有量更是快速减小,到2011年人均耕地仅为0.17亩,大大低于全国1.38亩的平均水平。与此同时,北京市建设用地面积不断扩大,2008年比1999年增长了27.5%,建设用地率由16%提高到21%左右(见图2—4)。

图2—4 北京市人均耕地及建设用地情况

4.可利用土地资源十分有限

北京市土地利用程度较高,截至2008年已达87.4%。近十年来仍然没有停止对未利用土地的开发,未利用土地面积由2001年的2320km2减少到2008年的2073.58km2。核心城区及周围功能拓展区已基本没有未利用土地,未利用土地主要分布在门头沟、房山、怀柔、平谷四区及密云、延庆两县的山区。根据北京市国土资源局及专家评价,在未利用土地中,宜农地约156km2,主要分布在北部和西南部的延庆盆地、山前洪积扇、浅山缓坡及永定河沿岸,这些地区干旱缺水,开发则容易加剧水土流失和环境恶化。宜林、宜牧地主要分布在山区和半山区,开发利用难度较大。

5.土地粗放利用明显

北京市地均GDP及建设用地产值(二三产业产值与建设用地的比值)水平不断提高,土地资源利用效率不断提升。但是,与其他国际大城市相比,北京市土地资源利用的粗放性较为显著。与上海市相比较,上海市2000年、2010年、2011年地均GDP达7573.28万元、27247.59万元、30469.35万元,远高于北京市水平(见图2—5)。按照上海市建设用地面积占市域面积的45%计算,建设用地面积为2840km2,那2011年建设用地平均产值达67150.53万元,是北京市的11126.25万元的六倍多。多方面因素影响北京市土地资源利用产出效益,除了产业低下、土地容积率较低等外,北京市土地闲置也较为明显。根据国土资源部等部门秘密清查全国闲置土地,北京查处160宗闲置土地。其中,125宗地块是由于政府原因造成的,而有35宗是企业原因造成的。

图2—5 北京市土地资源产出效益

6.土地利用及人口承载区域差异明显

北京市土地利用及人口承载的区域差异十分明显(见图2—6、图2—7、图2—8和图2—9)。农用地比例高的主要在一些山区;森林覆盖率呈北高南低、西高东低的空间特征;受人口总量的影响,人均建设用地面积高的区域主要分布在门头沟、延庆、密云、怀柔等山区。首都核心区人口密度每平方公里超过2万人,西城区达24457.6人;城市发展新区通州、大兴、昌平三区人口密度每平方公里不及1400人;地处生态涵养发展区的怀柔区和延庆县,人口密度仅分别为每平方公里174.8人和160人。人口高度集中的城市中心区,人地矛盾十分尖锐,城市功能的疏解和人口的合理布局是中心区发展的重要前提。

图2—6 北京市农用地比例分布图

图2—7 北京市森林覆盖率分布图

图2—8 北京市人均建设用地分布图

图2—9 北京市人口密度分布图

四、北京市土地资源综合承载力估算

北京市人地矛盾日益凸显,生态用地的需求不断增大,农用地的社会经济、生态环境、休闲养生等复合功能越来越受到重视,耕地保护的重要性已经不仅仅局限为粮食安全意义。后备土地资源十分有限,建设用地扩张已经严重受限。因此,对北京市土地资源综合承载力进行评价具有重要的现实意义。

(一)评价方法

首都北京地处东北亚中心位置,位于我国华北平原北隅和我国北方脆弱生态环境前缘。北有燕山山脉,西有太行山脉,地势由北向南、由西向东倾斜。山区面积大,生态环境脆弱,人地矛盾、土地资源供需矛盾突出,尤其是建设用地供需矛盾尖锐。区内水资源严重短缺,限制了土地资源开发利用和土地人口承载能力。基于京津首都圈资源环境和社会经济发展特点,其土地资源承载力评价分为两个部分。一是土地资源承载力现状与预测,包括土地资源人口承载力、土地资源开发建设承载力、土地资源生态环境承载力;二是土地资源承载力区域评价,包括土地资源开发建设承载力、土地资源社会资源承载力、土地资源经济承载力及土地资源生态环境承载力区域评价分析。

土地资源承载力现状与预测,主要是采用单项指标分析法,从区域内单项因子分析,如从人口和土地开发建设角度来进行预测。土地资源承载力区域评价是利用层次分析法来构建评价指标体系,采用主客观赋权法来进行多指标综合评价,目的在于揭示区域差异,为首都圈土地资源综合开发战略奠定基础。

(二)土地资源开发建设承载力

土地资源开发建设承载力是指在一定的社会经济发展、水土资源支撑下,土地资源所能承载的开发建设规模和强度。一般用土地开发利用率表示,可包含土地利用率、土地农业利用率、土地垦殖率、土地建设利用率、建筑密度、建筑容积率、人均居住用地面积等。

北京市土地利用率已高达87.37%,土地农业利用率为66.79%,土地建设利用率为20.58%,全市土地开发利用空间已经非常有限。土地资源开发建设主要应以内涵挖潜、提高土地集约化利用为主。从宜居城市角度来分析,土地资源开发建设规模指标主要是容积率和城镇人口居住用地面积。因此,土地资源开发建设承载力应从容积率和居住用地方面来估算。

1.房屋建筑潜力

增大建筑规模的途径主要可通过扩大土地面积和提高土地集约化水平,而北京市土地资源十分有限,更应通过后者来扩大建筑规模。反映城市土地合理利用程度、集约化水平的指标主要是建筑容积率。容积率是指可建造的房屋建筑总面积与土地面积的比率。影响容积率的因素主要是建筑高度和建筑密度。北京市2008年末实有房屋建筑面积为63937万m2,城市建设用地面积为1386km2,容积率为0.46。全国城市综合容积率2008年为0.56,上海市为0.93,重庆市为0.51。在全国平均情况及北京市现状下,参考城市规划法规体系,各类居住用地的详细规划,可拟定合理容积率为0.6。

如果按照0.6合理容积率计算,北京市最大建筑规模承载量(房屋建筑面积)可达到83160万m2,还有19223万m2的房屋建筑潜力。

2.居住用地建设潜力

根据城市用地规划标准,北京市人均居住用地面积应确定在28.0~38.0m2,居住用地占建设用地的比重在25.0%~40.0%。北京市《绿色建筑评价标准》规定,人均居住用地面积低层不多于49m2,多层不多于32m2,7层至9层的中高层不多于27m2,大于或等于10层的高层不多于17m2,平均来看,人均居住用地面积为31.25m2。今后应继续提高资源节约集约利用,确保人均环境良好,人均居住用地面积可在32m2左右,居住用地面积可占30%~35%。

2011年北京市城市建设用地面积1386km2,居住用地面积为393km2,城镇人口为1740.7万人,城镇人均居住用地面积为22.58m2,居住用地占城市建设用地比重为28.35%。根据拟定标准,北京市在现有城市建设用地面积不变的情况下,城市居住用地面积为415.8~485.1km2,城市居住区还有22.8~92.1km2的开发建设潜力。

(三)土地资源生态承载力

土地资源生态承载力是指在土地资源生态维护和环境保护目标下,城市发展所能进行的最大扰动程度,集中体现了城市经济建设与生态平衡的矛盾关系,可用建设用地生态适宜量来表示。建设用地生态适宜量是指区域在一定生态环境目标下,单位面积土地范围内适宜的、可以用作建设用地的规模及其比例。在特定区域范围内,考虑生态系统平衡所必需的生态用地,由于自然条件因素不能作为建设用地的土地,耕地保有量等因素,扣除所必需用地外最大限度能够进行城市建设的土地面积。计算式如下:

A=T-G-F-U

式中:A为特定区域内建设用地生态适宜量;T指土地总面积;G指所必需的生态绿地面积;F指耕地保有量;U指不宜开发建设用地。

生态绿地面积采用碳氧平衡方法来确定。碳、氧元素作为生物体和生命过程中所必需的基本物质之一,它们在空气中的合理比例对保证人类生存,保障社会发展和保护生态环境均具有重要的作用。从释碳耗氧角度而言,在人类活动中引起碳氧失衡的主要原因有化石燃料燃烧、水泥生产、不合理的土地利用和人类自身的呼吸作用。植物光合作用制造的碳水化合物与放出的氧重量比例为1∶1.067,释放氧气量与吸收二氧化碳之比为1∶1.375,植物自身消耗碳水化合物是光合作用反向过程,所需氧量正好等于光合作用放氧量,排出二氧化碳正好是光合作用时二氧化碳吸收量。这就是碳氧平衡理论的基本原理。根据观测研究,人均每天约消耗750克氧,1公顷森林每天产生氧50千克,即1公顷森林产生的氧可供约67人呼吸之用。而城市人呼吸耗氧一般占总耗氧20%左右,其余为石油制品等燃烧耗氧。据此,以人口预测规模即可估算出总人口生存所必需的生态绿地面积,并根据比例估算出非呼吸耗氧所需要的生态绿地面积,从而估算出必需的生态用地总面积。耕地保有量根据土地利用规划,不宜开发建设用地根据特定区域内地势地貌特征,一般用难以开发建设的山地面积来计算。

北京市2011年常住人口2018.6万人,根据计算法则,所需呼吸用生态用地面积为20186公顷,按照城市人呼吸耗氧占总耗氧20%计算,生态用地总面积为1009.3km2。根据土地利用规划,全市耕地保有量为2147km2。根据北京市农业综合自然区划,地面坡度大于7度,表土有明显的流失现象,易于发生冲沟,不适于开发建设;小于7度、海拔较低的岗台地可适当发展特色种植业和园地。以地面坡度大于7度作为难开发利用土地,北京市有8653.85km2。那么,北京市建设用地生态适宜量为:

A=16410.54-1009.3-2147-8653.85

=4600.39(km2

在现有人口总量情况下,北京市建设用地生态适宜量为4600.39km2,当前,北京市建设用地面积为3377.15km2,根据《北京市土地利用总体规划(2006—2020)》,2020年市域建设用地总量控制在3817km2以内,全市还有783.39km2的建设用地扩展潜力。如果全市人口总量增长到3000万人,那么,建设用地生态适宜量将减小到4109.69km2。可见,随着人口总量的增长,全市建设用地基本上达到生态适宜量界线,今后城市化建设主要还是内部挖潜、资源节约集约利用模式。

(四)土地资源人口承载力

土地资源人口承载力包括城市土地人口承载力、耕地人口承载力。前者主要从建设用地供给规模及人口数量限制、可用建设用地人口总量和人均占用建设用地指标来分析。主要反映的是在一定建设用地规模下适宜的人口容量限度。后者指在一定生产条件下和一定生活水平下,耕地资源的生产能力所能承载的人口限度,主要从耕地生产潜力和粮食消耗两方面来分析。耕地生产潜力估算通常从耕地总量和耕地单产分析,粮食消耗估算包括人口总量和人均粮食消费水平分析。以下仅从城市土地人口承载力角度来分析。

1.市域人均用地估算

2011年北京市人均用地812.97km2,远高于上海、香港等城市。北京市山区面积占62%,非山区面积为6236km2,按照市域常住人口计算,非山区人均用地为308.93m2,仍然高于国内外许多大城市。

香港山地丘陵占81%,人均用地157.12m2,除去山地丘陵土地外人均用地为29.85m2。北京市地处生态脆弱前缘地带,市域生态脆弱,生态维护和环境保护用地需求大。以香港、东京、新加坡等城市为参照,考虑生态和环境因素,人均可利用土地标准拟定为200m2或150m2。以此人均用地标准和非山地面积计算,不考虑水资源等其他因素,区内土地可承载常住人口总数为3118万~4157.3万人,人口密度分别为每平方公里1900~2533.31人。

2.市域人均建设用地面积估算

按照全域常住人口计算,北京市人均建设用地现状为167.3m2。《城市用地分类与规划建设用地标准(GB50137-2011)》规定,在人均建设用地现状水平下,首都规划人均城市建设用地指标105.1~115.0m2。根据北京市土地资源特征,拟定人均建设用地指标110~105m2。当前全市有建设用地3377.15km2,则市域内相应人口总数为3070.14万~3216.33万人,人口密度达每平方公里1870.83~1959.92人。

根据《北京市土地利用总体规划(2006—2020)》,2020年市域建设用地总量控制在3817km2以内,以拟定的人均建设用地指标计算,人口可达3470万~3635.24万人,人口密度达每平方公里2114.49~2215.19人。

3.水资源人口承载力

水资源人口承载力是指在一定的技术经济和社会发展阶段,以可持续发展为原则,以维护生态环境良性发展为前提,开源节流,通过水资源合理配置和高效利用,区域社会经济发展的最大人口容量。首先,计算水资源总量,即计算包括区域水资源量、调水量、再生水量及海水淡化量在内的水资源总量。其次,根据《城市给水工程规划规范》和城市用水量现状,拟定人均用水量指标。最后,根据水资源总量和人均用水量指标计算区域水资源人口支撑力。

北京市2011年全年水资源总量为26.8亿m3,根据规划,2015年南水北调进京水量将达10亿m3,全年水资源供给量为36.8亿m3。2011年全年再生水量占用水总量的19.44%。随着科技进步,再生水利用比例预计提高到30%,以水资源供给量计算,再生水量为11.04亿m3。全年总供水量可达47.84亿m3

参照《城市给水工程规划规范》中二区特大城市人口综合用水量指标每万人每天0.6万~1.0万m3;当前平均综合用水量每万人每天0.24万m3;根据《北京市“十二五”时期水资源保护及利用规划》,在生活用水适当增加、工业用新水零增长、农业用新水负增长、环境用水有所增长原则下,拟定北京市人口综合用水量指标每万人每天0.6万m3。根据全年总供水量,北京市水资源支撑人口总量为2184.5万人,人口密度为每平方公里1331.16人(见表2—2)。

表2—2 北京市土地资源人口承载力估算

4.土地资源人口综合承载力

通过以上指标估算,北京市土地资源人口综合承载力见表2—2。水资源是北京市人口发展的最大限制性因子,在现有的节水计划、南水北调规划之下,不再开源节流,全市人口发展潜力已经很小,不及200万人。今后依靠科技进步,水资源集约利用效率不断提高,海水淡化技术提升,北京市人口发展还有1000万至2000万的发展空间。

五、土地资源综合承载力评价

土地资源综合承载力反映一个区域土地的人口、经济及社会承载状况,综合体现了土地资源、环境、生态及社会经济的质量,也反映土地资源与人口、社会经济系统之间的物质、能量及信息交流。北京市土地资源综合承载力评价主要是为了揭示土地资源开发利用潜力、承载力的区域差异,为土地利用的合理布局、土地利用保护规划等提供理论依据。

(一)评价指标体系

土地资源综合承载力评价应以邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观为指导,认真贯彻“十分珍惜、合理利用土地,切实保护耕地”的基本国策,贯彻落实以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,大力提倡生态文明,按照建设资源节约型、环境友好型社会的要求,为促进京津冀首都圈土地资源的合理利用和优化配置,实事求是地评价土地资源综合承载力的区域差异,为耕地保护、建设用地节约集约利用和生态环境用地保障及其区域协调奠定基础,为京津冀首都圈可持续发展规划提供理论依据。在进行指标体系构建时,除了科学反映区域系统状态及特性外,应遵循目的及针对性原则、全面及可比性原则、系统及动态性原则、实用及可行性原则。

基于土地资源综合承载力内涵及提升目标要求,根据区域土地资源的构成及特点,参考已有研究方法,其综合承载力评价体系包含了目标层、状态层、指标层3个层次、16项评价指标(见表2—3)。

表2—3 土地资源综合承载力评价指标体系

土地资源综合承载力为目标层,是综合评价指标体系的最高层,反映土地资源综合承载情况。状态层体现土地资源综合承载力的内涵结构,包括土地资源开发建设承载力、土地资源社会承载力、土地资源经济承载力、土地资源生态环境承载力。指标层是表征状态结构的具有代表性的可操作性指标,分为效益型、适度型和成本型指标。如果某区域土地资源开发建设潜力大、社会经济条件好、生态环境优质,那这个区域的土地资源综合承载力必然是高水平的。

1.土地资源开发建设承载力

土地资源开发建设承载力主要是指在一定的社会经济发展和土地资源利用前提下,土地资源还具备的开发和建设潜力。它由人均耕地资源、人均建设用地、未利用土地率、农用地比例来表征。

人均耕地资源指平均每人占有的耕地面积,主要用来表征人口与粮食生产之间的压力关系。人均耕地面积大,说明人地矛盾较小,粮食安全保障程度高,土地开发建设后备空间潜力也大。人均建设用地指平均每人占有的建设用地面积,主要用来表征人口与城市空间扩展之间的压力关系。人均建设用地面积多,说明土地城市化速度超过人口城市化速度,城市建设用地内涵挖潜空间也大。未利用土地和农用地占全部土地总面积的比例,前者主要反映了后备土地资源存量,后者主要反映农业土地利用程度。二者比例大,说明城市化还有较大空间,土地资源储备充足。四个指标从人均水平和土地资源利用比例方面较好地反映了土地资源开发建设承载力。

2.土地资源社会承载力

土地资源社会承载力主要是指在一定的经济发展和基础设施建设水平、土地利用程度前提下,土地资源的劳动力、基础设施、城市公共服务等社会资源对人口的吸引力。它由人口密度、人口自然增长率、城市化水平、社会保障就业占财政支出比重来表征。

人口密度指单位面积内的人口数量,反映了区域人口密集程度。一般来说,人口密度大,人口相对土地的承载压力也越大。人口自然增长率是指在一定时期内,人口自然增加数(出生人数减死亡人数)与该时期平均人数(或期中人数)之比,反映了人口再生产活动。人口自然增长率过大,人口增长速度就会过快,土地资源的人口压力也过大;人口自然增长率过小,人口增长速度过小,甚至为负向增长,说明人口再生产活动能力较小,区域发展缺乏活力。城市化水平,即城市化率,是指一定区域内城市人口占总人口的比重,是衡量城市发展进程的重要指标。城市化水平越高,说明城市非农产业发展水平高,对农村人口或区域以外人口的吸引力也大。社会保障就业占财政支出比重是指在地方财政支出中社会保障和就业支出占地方财政支出的比例。在北京市统计年鉴中,社会保障与就业支出包括社会保障和就业管理事务、民政管理事务、财政对社会保险基金的补助、补充全国社会保障基金、行政事业单位离退休、企业改革补助、就业补助、抚恤、退役安置、社会福利、残疾人事业、城市居民最低生活保障、其他城镇社会救济、农村社会救济、自然灾害生活救助、红十字事务等。社会保障就业占财政支出比重大,说明社会福利条件好,将提高对人口的吸引力。四个指标分别从人口压力、人口发展、城市发展及社会保障与就业层面较好地反映了区域土地资源的社会承载力。

3.土地资源经济承载力

土地资源经济承载力是指在一定的社会经济水平前提下,土地资源的经济产出能力和增长潜力。土地经济效益越大,说明土地承载的产业活动密集,产业结构的改善和产业素质高,表明土地资源的经济承载力水平高。它由地均GDP、地均固定资产投资、建设用地产出率、人均GDP来表征。

地均GDP是指每平方公里土地创造的地区生产总值,体现了土地利用的经济效益。地均固定资产投资是指每平方公里土地占有全部固定资产投资的份额,反映了投资规模、投资强度。建设用地产出率指二、三产业产值与建设用地总面积之比,反映了建设用地的产出水平。人均GDP是指平均每人占地区生产总值的份额,是衡量一个区域经济发展阶段和人民生活水平的重要指标。四个指标分别从土地、人口、建设用地、投资层面反映土地资源经济规模和结构,较好地反映了区域土地资源的经济承载力。

4.土地资源生态承载力

土地资源生态承载力是指在一定的区域自然条件下,在社会经济发展阶段、技术水平等背景下,能保持生态系统的稳定、保障环境质量所要求的最大土地资源生态和环境支撑人类活动的限度。它由森林覆盖率、人均公共绿地面积、万元GDP能耗、空气质量达到二级及好于二级的全年比例来表征。

森林覆盖率是森林面积占土地总面积的百分比,是一个区域森林资源和绿化水平的重要指标。人均公共绿地面积是指非农业人口每人拥有的公共绿地面积,反映了城镇地区的绿化建设水平。万元GDP能耗是指每万元地区生产总值所消耗的能源量,用吨标准煤/万元表示,是节能减排的重要衡量指标。空气质量达到二级及好于二级天数占全年的比例反映了区域空气质量优劣程度,是大城市空气质量、宜居城市的重要指标。四个指标分别从森林、绿地、能源消耗及空气质量层面较好地反映了区域土地资源的生态承载力。

(二)计算方法

土地资源综合承载力涉及人口、建设规模、社会经济、资源环境及生态等多方面因素,评价指标对于承载力的意义各不相同,度量单位也不一致。因此,为了便于用统一的方法进行计算,需要进行无量纲化处理。评价指标中,效益型指标的属性值与承载力呈正相关,成本型指标却呈负相关。适度型指标的属性值具有一定限度,鉴于北京市城市经济仍然处于快速发展时期,将此类指标按照效益型指标来处理。标准化后的决策矩阵为Y=(yijn×m,显然Y的值越大越好。标准化处理方法如下:

效益型指标:

成本型指标:

本综合评价指标体系中的指标权重,指标层采用均方差权数决策赋权法,状态层采用均方差客观赋权和专家主观赋权相结合的方法,对京津冀首都圈土地资源综合承载力进行客观、综合评价。基本思路是:以各评价指标为随机变量,各方案在指标下的无量纲化的属性值为该随机变量的取值,求出随机变量的均值,再计算指标集的均方差,将均方差做归一化处理,其结果即为各指标的权重系数,最后进行多指标决策与排序。

(三)北京市土地资源综合承载力评价

根据计算方法,土地资源综合承载力的开发建设承载力、社会资源承载力、经济承载力及生态环境承载力的指标无量纲化结果见表2—4、表2—5、表2—6和表2—7。

表2—4 开发建设承载力指标量化值

表2—5 社会承载力指标量化值

表2—6 经济承载力指标量化值

表2—7 生态承载力指标量化值

在指标无量纲化计算基础上,采用均方差权数决策赋权法,得到综合承载力评价指标的权重系数(见表2—8)。采用线性加权求和函数法,土地开发建设承载力、社会承载力、经济承载力、生态承载力汇总见表2—9。

表2—8 土地资源综合承载力评价指标权重系数

表2—9 土地资源综合承载力各状态层承载力

采用均方差客观赋权及专家赋权、已有研究成果来综合确定状态层的权重系数。在状态层水平上,四个承载系统的权重排序为:生态承载力>开发建设承载力>社会承载力>经济承载力,其权重系数见表2—10。采用线性加权求和函数法,可得出各区域土地资源综合承载力总分见表2—11。

综合承载力评价分值在0~1之间,分值越高,表明土地资源综合承载力越大。土地资源综合承载力评价采取分级评价方法,即将评价分值0~1划分为四个等级,>0.8为高水平,0.6~0.8为较高水平,0.6~0.4为中等水平,0.4~0.3为较低水平,<0.3为低水平。

表2—10 土地资源综合承载力状态层权重系数

表2—11 土地资源综合承载力

1.土地资源开发建设承载力

北京市土地资源开发建设承载力处于较低水平,耕地资源、未利用土地面积十分有限,土地后备资源不足。从全市域来看,土地资源开发建设承载力区县差异十分显著,基本呈圈状由中心向外增大(见图2—10)。全市16个区县中,核心区、城市功能拓展区六个区的土地资源开发建设承载力不足0.2,其建设开发基本处于饱和状态。山区生态涵养发展区的怀柔区开发建设承载力大于0.5,门头沟区和延庆县、密云县大于0.6,门头沟区开发建设承载力最高,达0.9以上。山区生态涵养发展区尽管山地面积广阔,可利用土地占比小,但开发建设强度低、人口密度小,人均建设用地面积很大,农用地比例也很高,因此其开发建设潜力很大。城市发展新区土地资源开发建设承载力处于中等或较低水平。

图2—10 北京市开发建设承载能力空间

2.土地资源社会承载力

北京市土地资源社会承载力处于中等水平,区域城市化水平、社会保障能力均较高。从全市域来看,区县差异也十分显著,基本是远郊区县较低,近郊区县水平较高(见图2—11)。石景山区社会承载力处于高水平,大兴、朝阳、昌平、丰台及海淀区处于较高水平;房山、通州、门头沟及东城区处于中等偏上水平,顺义、西城、怀柔区县处于中等偏下水平;延庆、平谷、密云区县则在0.3~0.4之间,位于较低水平。

图2—11 北京市社会资源承载力空间

3.土地资源经济承载力

北京市土地资源经济承载力平均水平很低,评价指数不及0.2。这主要还是由于许多区县地均GDP、人均GDP、建设用地产出率及地均固定资产投资水平较低。经济承载力的区县差异最为显著(见图2—12)。东城、西城两区经济承载力均为较高水平,经济承载潜力很大;海淀、朝阳两区经济承载力大于0.2,处于较低水平;城市发展新区及山区,共有九个区县,经济承载力评价指数不及0.1。北京市较多区县土地资源经济承载力很低,这说明了全市经济水平的地区差异过大,核心城区经济过于发达,而其他地区相对水平过低,造成承载力评价水平差异悬殊。

图2—12 北京市经济承载力空间分布

4.土地资源生态承载力

北京市土地资源生态环境承载力处于中等水平,森林覆盖率、人均公共绿地水平较高。生态环境承载力区域差异也很明显(见图2—13)。延庆县水平最高,评价指数达0.9以上;昌平和怀柔两区、密云县因森林覆盖率、人均公共绿地及空气质量等水平高,生态环境承载力为较高水平;门头沟、顺义、朝阳处于中等水平;西城、丰台、石景山、东城四区处于较低水平;通州、大兴两区因人均公共绿地面积较少、森林覆盖率也较低等,房山区因万元GDP能耗过高、人均公共绿地面积较少和森林覆盖率也不高等,生态环境承载力处于低水平。

图2—13 北京市生态环境承载力空间分布

5.土地资源综合承载力

北京市土地资源综合承载力处于中等水平,区域差异也较为明显(见图2—14)。山区生态涵养发展区的怀柔、密云、门头沟及延庆,土地资源综合承载力评价指数在0.5以上,顺义、海淀、平谷及昌平的评价指数在0.4~0.5,其余基本处于较低水平。综合承载力水平的影响因素较为复杂,土地开发建设、社会及经济、生态环境因素均发挥作用,往往是社会经济承载力高的区域,生态环境承载力水平又较低,从而致使全部区域综合承载力水平均不高。在土地利用空间优化配置时,还得具体分析各状态层的承载力水平。

图2—14 北京市土地资源综合承载能力空间分布图