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1、经济发达地区土地可持续利用结构优化研究以江苏省江阴市为例南京农业大学学报2001,24(3):l()1105竺!fngA0University经济发达地区土地可持续利用结构优化研究以江苏省江阴市为例谭淑豪曲福田谭仲春(.南京农业大学土地管理学院,南京210095;南京财经大学工商管理系,南京210003)摘要:在研究经济发达地区土地利用中存在的主要矛盾特征的基础上.探讨了土地可持续利时结构优化的目标原则和方法.选用多目标线性规划的妥协约束法建立约束条件与决策变量的时序预测模型群,并以江苏省江阴市为侧,对土地利用系统结构进行了优化.关键词:经济发达地区;土地可持续利用;结构优化;江阴市中图分类号
2、:17323211文献标识码:A文章编号:1000-2030c2001)03-0101-05StudyonthestructuraloptimizationofsustainablelanduseindevelopedeconomicregionsAcasestudyofJiangyinCity.JiangsuProvinceTanShuhao.,(hJFutian.andTanZhorgchun2(CollegeofLandManagement,Na.jingAgicUniv,Nanjing210095,China;DeptofBusinessMmmgement,NanjingEconomi
3、cUniv,ing210003,China)Alraet:Bsedontheanalisonthemainprobleminlanduindevelopedr0rIs,theobjetves,】1cesandmethodolo,ofstructuraloptimizationofsustainablelandilsewerodiscussed.TakingJian,inC1ofJiatsuProvinceasacase,thesLnnIreofsustain?ablelandrisewasolmizedbvmultiobjectivelitw2trprograrmidngwithmpmnfis
4、edcoihtiaint$mefltodstocortstmcttimeseriesforeeammodeLWjfhreshicledcooditioasanddecision-ttuJngariablesKey.ds:developedeconomicareas;轴nablelanduse;structuraloptimization;JianginCity自上世纪7O年代以来.注重资源和环境的可持续发展就逐渐成了全世界的共识.任何发展都是建立在对现有资源的利用上.可持续发展的实质,就是要对现有资源进行高效,可持续地利用,以便在获得经济增长的前提下,尚能保持一定的资源存量和稳定的生态环境.土
5、地是人类可利用资源中最重要的组成部分,土地资源的可持续利用对实现人类社会的可持续发展意义极其重大.特别是在较一般地区土地利用矛盾突出的经济发达地区,土地资源的可持续利用更是未来经济可持续发展的基础和物质保证.土地利用结构优化是实现土地资源可持续利用的一条重要途径.因此,以经济相对发达的江阴市为例.对发达地区土地可持续利用结构优化进行探讨,对其他发达地区调整土地利用结构和欠发达地区在由不发达向发达转变的过程中如何合理,高效用地具有借鉴作用.l经济发达地区土地利用的主要矛盾特征经济发达地区是指人口和产业经济高度密集,乡村经济较为发达以及土地承载负荷大等自然禀赋和社会经济特征的区域.由于经济发达地区
6、在自然资源开发利用和经济发展模式方面存在某些共同点,因而在土地持续利用中表现出较一般地区更为突出的主要矛盾特征.收稿日期:20011.02基金项目:国家自然科学基金资助项目(79770045)!查兰兰堡竺竺兰1.1耕地面积急剧减少.人地关系日趋紧张经济发达地区耕地的非农占用严重,主要表现在城市扩展大规模占用城郊的优质,高产农田此外,基础设施,重点项目和农村居民点建设也大量占用耕地.今后随着人口由农村向城镇,由落后向发达地区的流速加快,其耕地资源短缺的矛盾将进一步加剧然而,无论是拓展面还是利用强度,发达地区耕地都非常有限因此,工业化,城市化不可逆转的趋势与土地资源不足的矛盾将成为发达地区经济社会
7、可持续发展的重要制约因素1.2土地利用结构和布局不尽台理,威胁区域的可持续发展经济发达地区普遍存在土地利用结构和布局不合理的现象.表现为工业化,城市化过程中的耕地非农化导致工农业用地结构失衡fl有扩大趋势;在城市用地结构中,工业用地和生产性用地偏高;农业内部用地结构桶整,导致结构不合理.因此,土地利用类型的转换在很大程度上具有不可逆转性,因而对区域的食物安全和土地的可持续利用威胁较大1.3土地质量和土地景观价值下降.生态环境有恶化趋势经济发达地区由于土地利用方式不当,给土地质量,景观价值与生态环境造成一定影响:(1)由于农业活劳动投入少,生产过分依赖化肥,农药等外部投入,忽视了较费人力的绿肥种
8、植和有机肥施用,从而导致了一系列土地退化问题;(2)由于工业化和城市化引起的环境污染以及自然灾害的双重影响,致使生态环境日渐恶化;(3)在矿产和旅游资源的开发利用上存在严重的短视行为和狭隘的地方保护主义,使单纯经济目标与景观,生态价值产生严重冲突此外,在自然风景区,相互攀比,重复建造过多类似的人文景观,也导致土地景观价值的下降.2经济发达地区土地可持续利用结构优化的目标,原则与方法要使发达地区土地资源得以持续利用,就需针对土地利用中存在的主要矛盾特征,在明确优化目标,合理的优化原则以及恰当的优化方法的基础上,对土地利用结构进行优化,以在土地面积总量不变的情况下获取土地利用的结构效益,使等量的土
9、地发挥出更大的功能2.1优化目标土地利用结构优化就是按照社会经济发展对土地利用结构的要求,使土地利用的数量比例恰当,要素组成合理,时间动态协调以及空间分布适宜.这种状态不仅能够创造一个理想.高效,人类生存所必需的环境,而且还能获取同等土地,资金,技术和劳力等资源投入下的结构效益.对经济发达地区而言,土地利用结构优化的目标应重在减少高污染,高社会成本的产业,而发展高附加值,高市场潜力的产业同时,推动生态农业及休闲农业,使农业充分发挥生态保护及生态旅游的三级产业功能2.2优化原则(1)决策主体应增强可持续发展意识土地利用结构优化决策主体的思想和行为决定决策的方向和进程.是土地可持续利用结构优化成败
10、的关键经济发达地区更应增强决策主体的可持续发展意识.(2)土地可持续利用决策应是多目标决策.决策应追求经济,社会,生态的全面和均衡发展,同时,还强调土地资源的生产及自然生态功能的弱可逆性等,使得决策时需更多地预测和分析那些潜在的,滞后的结果,以增强土地呵持续利用决策的预见性和准确性.(3)决策方法要适应可持续发展的特点和要求.决策方法的选择和使用既要能全面反映土地利用的经济,社会和生态效益,又要能综合评价多因素和多目标.2.3优化方法土地利用结构优化是一个多目标决策过程,涉及多部门和多学科因素,因此要求选用一种台适的方法,以使各部门的用地数量和比例形成统一而协调的结构线性规划模型可较理想地得出
11、土地利用结构的优化方案,它是运筹学中应用较为成熟的一个分支,且已开发出比较实用的计算机软件.解多目标线性规划问题的方法很多,按照求解过程中获取决策人偏好信息的方式,有事先宣布偏好法,逐步宣布偏好法和事后宣布偏好法.事先法在得到偏好信息后,优化方案比较容易得到,但决策人往往难提供所要求的偏好信息逐步法包含决策人和分析人(或计算机)之间的对话,要求的偏好信第3期谭淑橐等:经济发达地区土地可持续利用结构优化研究以江苏省江朋市为侧息一般是决策人较易提供的.事后法需要寻找问题所有的非劣解,然后将其送给决策人,由他从中选择一个最合意的解.但此算法非常复杂,决策人通常难以理解,许多实际问题用此法求解时,计算
12、量太大,产生的非劣解数量太多,决策人不易作出有效分析.妥协约束法是一种逐步法,决策人较易提供偏好信息,且其核心计算容易在计算机上实现.土地利用系统结构优化的三大目标需要在彼此协调的前提下达到最大化,而系统中各因素关系是不确定的.妥协法能使决策人了解作为单目标问题时各目标函数的最优解以及协调多目标情况下各目标函数的变化,使决策人理解在追求总体优化时,各单目标之间相互妥协的程度;允许决策人根据不同的要求在掌握各目标发展趋势的情况下调整妥协约束条件,得到一系列的优化方案,从而适应情况的变化;避免了使许多具体问题得不到可行解,或得到的解过于死板而无调整余地的缺点.因此,在江阴市土地利用结构的优化中,笔
13、者选用了多目标线性规划的妥协约束法建立约束条件与决策变量的时序预测模型群,以期为经济发达地区土地利用结构的优化提供一条有效途径.3经济发达地区土地利用结构优化应用:以江苏省江阴市为例江阴市地处苏锡常”金三角”地带,是重要交通枢纽和天然良港.全市总面积988.27km2,其中陆地面积789.52,水域面积198.75k.行政区辖28个镇和1个经济开发区.1996)年全市总人口114.3万,其中农村人口88.5万,城镇人口25.6万.江阴市是长江三角洲矿石资源最为丰富的地区,生物种类繁多,经济基础较好,产业结构不断优化.3.1江阴市土地利用系统诊断江阴市1996年土地利用状况见表1其主要矛盾特征与
14、文中第一部分所述相近:(1)非农建设用地发展较快,农业与非农用地矛盾突出.全市1996年较1986年共增加建设用地2168.3h,年均增加216.83hm2人地关系紧张,1996年l0月31日全市人均耕地仅O.04hmz.(2)土地利用结构单一,森林覆盖率低,农业内部结构不尽合理.农村居民点用地规模大而分散,用地浪费严重.(3)土地经营与农村劳动力结构不协调,影响平稳增产和土壤培肥,从而使土地质量下降.农田遭工业污染严重,生态环境退化,土地整体功能受到影响.随着人口增加,经济发展和城市化进程加快,今后还将占用一部分耕地,使人地矛盾更为突出.而全市未利用土地仅128756hm2,开发潜力不大.因
15、此,有必要对现有土地资源进行很好的优化,以发挥其最大功能.3.2结构优化目标与模型建立3.2.1目标优化根据土地可持续利用系统理论的要求,江阴市土地资源状况和社会经济条件及其对土地利用系统诊断的结果,江阴市土地可持续利用结构优化应达到以下目标:(1)耕地总量在现有的基础上要有所增加,应确保粮食的基本自给;(2)应促进城镇合理发展,实现用地布局的经济化和合理化;(3)土地利用与保护相结台,提高林地比例,改善市域生态环境;(4)挖掘土地利用内部潜力,改善灌溉条件,加大科技投人,集约用地,促进经济的发展.3.2.2模型建立模型的基本形式如下:目标函数MaxF()(),其中F()=(),_厂2(),(
16、);为多目标向量,=g()B,其中g()=g1(),g2(),g()I为约束条件向量,()=c,i=1,2,X为所求变量向量,C为目标函数的系数矩阵X=J,%j.C=(ciJ,c矗,c),为约束值向量,B=b1,b2,b,m为约束条件个数.n为变量个数.3.2.2.1变量设置建立土地利用结构优化模型的一个关键是变量设置.变量的选择要体现区域内土地利用的特点和土地利用现状分类体系,符合土地利用总体规划的要求及今后的发展趋势.根据上述原则设置了粮食用地等l6个变量(表1)0为土地利用结构优化时所用数据.0其中:(1)耕地为粮食,油料果蔬及其它作物用地面积之和;(2)独立工矿用地中包括了特殊用地;(
17、3)其它水域包括河流,湖泊,坑塘水面及滩涂面积等;(4)现状面积采用1996年10月31日江阴市土地利用现状调查变更资源,耕地内部粮食,油料,果蔬及其它作物用地面积根据江阴市统计年鉴及江阴市统计局有关资料计算获得.南京农业大学学报第24卷表1变设置Table1Set-upoftheariabks变量利甩方式器,蝇.式VariableLandportetareaareVariableltemt.粮食用地42.0642564.544.59.Fo2.03l删dHEl硼.硼-.%水域851877城tvd用fttoltconstraction4.39444(m1erw址束利用丰1.291.30LdhLI
18、Talentsucti.,o-N资源来源:江阴市统计年鉴,1998Souwe:3JargOnyearbook,19983.2.22参数估算技术参数,约束常数和效益系数采用回归预测,趋势预测,灰色预测和德尔菲等多种预测方法,根据江阴市社会经济发展状况,参照江阴市基本农田保护区专项规则,江阴市土地利用总体规划,江阴市统计年鉴(19801997),江阴市统计局提供的19491998年主要社会经济指标的统计数据等资料估算得到.3.2.2.3约束方程构造和目标函数构建共构造了包括土地总面积约束,土地需求量约束,土地适宜性约束,生态平衡约束和非负约束在内的23个约束方程,并构建了包括经济,社会和生态单目标
19、在内的目标函数.3.3模型求解与方案评价3.3.1模型求解根据江阴市的土地利用现状和今后社会,经济发展及人口变化趋势,耕地是一个极其敏感的问题,一方面人口与耕地的现状关系已经非常紧张,人口在未来还将增加(2010年人口约为现在的15倍);另一方面,江阴市作为经济发达地区还面临工业化和城市化的挑战,势必要求加大交通等基础设施的建设力度,加快城市化和工业化的进程,这不可避免地会导致相对其它地区更为严峻的“吃饭”与”建设”的矛盾.同时,江阴市的林地资源匮乏,需要增加林地在土地总面积中的比例,以改善生态环境质量.同时.模型首先根据各单目标选择不同的效益参数,约束常数和技术系数,分别求出各单目标的最优解
20、及相应的目标函数值,得到一组供选方案及相应的有关指标.3.32方案选优以上所构造出的一组供选方案(包括现状)再通过层次分析方法(A)进行评价选优.根据江阴市土地利用系统的特点,该评价模型的评价指标体系由社会效益(I-I4),经菥效益()和生态效益(ImIi3)组成.其中社会效益包括基本农田保护率(Ii),人均粮食占有率(I2),粮食自给率(I)和人均耕地面积(14);经济效益包括GDP(15),农业总产值(I6),种植业总产值(I1),土地利用率(k)和交通用地比重();生态效益包括林地比重(Ii0),园地比重(I】1),农村人均用地(I12)以及城镇人均用地(I13).评价结果见表23个供选
21、方案的优先顺序依次为:,I,从三大效益协调系数来看?现状结构处于中级协调状态(协调系数O.62);而优化后各方案为优质协调状态(3种方案的协调系数均为O.97)*,但3个方案仍有差异在保证粮食自给的基础上,ll/的生态效益可望好于I和II.但*t;<07为中级协调.07<<0.8为协调良好,>0.8为优质协调.第3期谭淑豪等:经济发达地区土地可持续利用结构优化研究以江苏省江阴市为侧的国内生产总值最低.考虑社会,经济和生态综合效益,I与要优于.I的林地面积,公路用地和水利设施用地稍多于,但层次分析结果表明,其综合效益与尚有一定差距.因此,3种供选方案中,最佳该方案增加耕地
22、面积986hm2,林地与园地面积将分别从现状的0.53%和2.03%增加至2.04%和3.23%这能够改善江阴市的生态环境和增加农业内部生产的经济效益,同时又不影响基本农田的保护公路和铁路等竞争性大的用地类型面积有较大增加,这将直接创造更大的经济效益,使未来江阴市的交通建设具有比较充裕的空问,这对以工业经济为特色的江阴市尤其具有特殊意义,而且交通状况的改善也将使农产品的运输变得更加便利,从而为今后农业产业化的发展打下了坚实的基础.表2土地利用现状及优化方案层次排序表Table2RakoCthetmsentlanduseandoplimizeclscenario方案emrio方案sceaari0
23、指标救数/%利用现特指标权数,昭利用现状Indexw自PresentlhlexWeiPresentILandulanduse83l85.蛳9l069I179l懈66806.j4l686068606860028.3l88l048.38983帅8.39o66802.1砷8200824l8l20b83】88.3l883l883188318IID8.33l443896439.6009.643b8318118637】367.1卵7ll.833】264710.09l0.20910260k6680355477I678607,921.833l11l257.40074007400L6.680297.9387研8
24、004I.,833112260702270227022L66802.784779779288.03382238105915105.960她.8韶3.4最优方案实施的途径根据以上分析及可持续发展理论,要对最优方案加以实施,提高土地利用的三大效益及土地利用的可持续性,必须针对经济发达地区土地利用中存在的主要矛盾特征,并结台江阴市的具体情况,从以下几方面着手:首先在宏观政策上要炸出相应的调整,为方案的实施提供较为宽松的环境;其次土地利用各部门应以社会总体利益为重,相互协调,加大合作力度,使最优方案得以顺利实施;第三,应采取适当的经济手段,确保最优方案能够配置到实际用途中去;第四,加强土地利用技术指导
25、,从技术上保证各土地用途的优化配置;最后.在最优方案实施的过程中应边实施边检验,及时发现问题,并作出相应调整.使最优方案能在实施中得到进-_步完善.参考文献I_汤可可2刘书楷f3:谢涤湘4谭仲春5谭淑豪6曲福田江苏沿江城市群可持续发展的制约因素与取向J一.中国人I=1?资掠与环境,1999,9(1):38-43生态经济效益协调发展的表征判断:M.刘书楷论文选集【第三集)北京:学苑出版社,1999.37-41魏清泉珠江三角洲耕地持续利用初探J地域研究与开发,1999,馆(t):39-42经济发达地区土地可持续利用研究D:.南京:南京农业大学.1999土地利用结构优化的理论与方案研究D.南京:南京
26、农业大学,1997.经济发展与土地可持续利用M北京:人民出版社.21301.责任编辑:夏爱红lt;06为不协调,O.6<<07为中级协调.07<<0.8为协调良好,>0.8为优质协调.第3期谭淑豪等:经济发达地区土地可持续利用结构优化研究以江苏省江阴市为侧的国内生产总值最低.考虑社会,经济和生态综合效益,I与要优于.I的林地面积,公路用地和水利设施用地稍多于,但层次分析结果表明,其综合效益与尚有一定差距.因此,3种供选方案中,最佳该方案增加耕地面积986hm2,林地与园地面积将分别从现状的0.53%和2.03%增加至2.04%和3.23%这能够改善江阴市的生态环境
27、和增加农业内部生产的经济效益,同时又不影响基本农田的保护公路和铁路等竞争性大的用地类型面积有较大增加,这将直接创造更大的经济效益,使未来江阴市的交通建设具有比较充裕的空问,这对以工业经济为特色的江阴市尤其具有特殊意义,而且交通状况的改善也将使农产品的运输变得更加便利,从而为今后农业产业化的发展打下了坚实的基础.表2土地利用现状及优化方案层次排序表Table2RakoCthetmsentlanduseandoplimizeclscenario方案emrio方案sceaari0指标救数/%利用现特指标权数,昭利用现状Indexw自PresentlhlexWeiPresentILandulandus
28、e83l85.蛳9l069I179l懈66806.j4l686068606860028.3l88l048.38983帅8.39o66802.1砷8200824l8l20b83】88.3l883l883188318IID8.33l443896439.6009.643b8318118637】367.1卵7ll.833】264710.09l0.20910260k6680355477I678607,921.833l11l257.40074007400L6.680297.9387研8004I.,833112260702270227022L66802.784779779288.03382238105915
29、105.960她.8韶3.4最优方案实施的途径根据以上分析及可持续发展理论,要对最优方案加以实施,提高土地利用的三大效益及土地利用的可持续性,必须针对经济发达地区土地利用中存在的主要矛盾特征,并结台江阴市的具体情况,从以下几方面着手:首先在宏观政策上要炸出相应的调整,为方案的实施提供较为宽松的环境;其次土地利用各部门应以社会总体利益为重,相互协调,加大合作力度,使最优方案得以顺利实施;第三,应采取适当的经济手段,确保最优方案能够配置到实际用途中去;第四,加强土地利用技术指导,从技术上保证各土地用途的优化配置;最后.在最优方案实施的过程中应边实施边检验,及时发现问题,并作出相应调整.使最优方案能在实施中得到进-_步完善.参考文献I_汤可可2刘书楷f3:谢涤湘4谭仲春5谭淑豪6曲福田江苏沿江城市群可持续发展的制约因素与取向J一.中国人I=1?资掠与环境,1999,9(1):38-43生态经济效益协调发展的表征判断:M.刘书楷论文选集【第三集)北京:学苑出版社,1999.37-41魏清泉珠江三角洲耕地持续利用初探J地域研究与开发,1999,馆(t):39-42经济发达地区土地可持续利用研究D:.南京:南京农业大学.1999土地利用结构优化的理论与方案研究D.南京:南京农业大学,1997.经济发展与土地可持续利用M北京:人民出版社.21301.责任编辑:夏爱红
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