土地利用结构优化的若干问题研究，本文主要内容关键词为：若干问题论文,土地利用论文,结构优化论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F301.2
文献标识码：A
文章编号：1672-0504(2003)02-0052-04
随着我国经济发展、人口增加以及产业结构升级，对土地的需求与日俱增，与土地的有限性形成一对发展的矛盾，这个矛盾决定着土地利用结构的变化和国计民生。面对土地的供需矛盾，进行人为的土地利用结构优化调整，是解决或缓解矛盾的有效方法。传统的土地利用结构优化方法存在一定的局限性。在优化的土地利用管理模式下，本文探讨土地利用结构优化配置的理论与方法，并对其进行实证研究。
1 有关土地利用结构优化配置的概念
土地利用是指人类通过一定的活动，以土地为劳动对象（或手段），利用土地的特性，来满足自身需要的过程。土地利用方式就是在这个过程中，人们确定的土地用途（利用类型）与采取的具体经营管理措施的结合。比如，人们为了生产粮食，开垦土地种植粮食作物，那么这种土地利用类型就是耕地。可是，同样的耕地却有不同的经营管理措施，具体表现在，1)种植制度：包括茬口安排、间作、套种、种植的作物种类和品种；2)灌溉与否和灌溉方法（自流或提水、井灌、喷灌或滴灌等）；3)农业生产资料投入，包括种子、化肥、农药、薄膜等投入的种类和数量；4)耕作栽培措施，包括施肥方法、播种、中耕、除草方法等。显然，同一土地利用类型，因采用的经营管理措施不同，即土地利用方式不同，其土地产出和效益必然不一样。因此，土地利用方式＝土地用途＋土地利用经营管理方式。
目前，国土部门进行的土地利用规划的任务和内容就是根据国民经济发展的中长期计划，统一安排各行各业的用地（包括农业用地、林业用地、牧业用地、居民点及工矿用地、交通用地等）数量和空间布局。土地利用总体规划中的土地利用结构就是一定区域内各种土地利用类型在数量上的比例和空间上的布局。现有土地利用总体规划基本都是进行简单的土地利用类型的数量和空间安排，而没有清楚界定这些土地利用类型的具体经营管理方式。
所谓土地利用结构优化配置，就是为了达到一定的生态经济最优目标，依据土地资源的自身特性和土地适宜性评价，对区域内土地资源的各种利用类型进行更加合理的数量安排和空间布局，以提高土地利用效率和效益，维持土地生态系统的相对平衡，实现土地资源的可持续利用[1]。土地利用结构优化应该与一定的利用管理方式相联系，只有将土地用途与土地的经营管理方式结合在一起的土地利用结构调整才是理性的。因为，同样的土地利用类型，其利用管理方式不同会导致不同的产出（包括直接产出和间接产出）和环境效益；在相同的产品或生态需求条件下，必然会导致土地利用数量结构的改变。比如同一块水浇地，施肥与否和施肥水平，其农作物产量不同；在相同的粮食生产目标情况下，投入水平高，产量高且稳定，就可减少对耕地的需求；相反，如果投入水平低，就得靠更大面积的耕地来保障粮食需求。再如，同是农田，通过改变耕作方式，如留茬免耕或秸秆覆盖，可以提高土壤的抗侵蚀能力；而传统的灭茬翻耕，会加速土壤侵蚀。所以土地利用结构优化配置应该是为了达到一定的生态经济最优目标，在分析区域经济社会发展水平和土地利用管理方式对土地利用的影响后，依据土地资源的自身特性、土地适宜性评价和各种土地利用方式下土地的利用情况，对区域内土地资源进行各种利用类型的数量安排和空间布局，并选取最优的土地利用方式。
2 土地利用结构优化配置的系统分析
土地利用结构优化配置是将土地视为基本的生产资料，对土地利用系统进行改造、设计、置换、组合和布局的社会经济过程。土地利用系统具有多层次、多功能结合的特征。土地利用结构优化配置作为人与自然物质交换的重要环节，它依赖于人地关系系统，即通过人地相互作用、相互依存，产生了自然、经济和社会三个子系统。根据耗散结构理论，人地系统的组成及其间不断的物质、能量与信息流的传递，人地系统与外部其他系统之间流的转换与传递以及其中所存在的非线性相关关系，维持着其耗散结构。同时各个子系统之间通过正反馈和负反馈，或呈相互加强状态，或呈相互抑制状态，对整个系统的结构和功能产生影响。特别是随着科学技术的进步，使人类对系统中各种流的认识和改变它们能力的提高，人类可以按照特定的目的改变系统中各子系统或各组成要素的状态，即改变土地利用方式，来促使土地自然、经济和社会三个子系统之间的协调。
系统与要素之间存在的函数关系，称之为系统性原理。假设S表示系统，E表示要素（假设系统有3个要素），则二者之间的函数关系可用微分方程表达：
dE[,i]/dt=Si(E[,1],E[,2],E[,3])
(1)
把式(1)展开为幂级数，则
dE[,i]/dt=a[,i1]E[,1]+a[,i2]E[,2]+a[,i11]E[2,1]+…
(1)
式(2)表明，系统中任一要素E[,i]的变化是从E[,1]到E[,3]的所有要素的函数，也就是说，在系统内部的各个要素至今存在着因果链，即某一要素的变化必然导致其他要素及整个系统的变化。可见，不同的要素配置将决定着不同的系统功能。例如，不同的社会发展水平决定的劳动力素质，不同的经济水平下的土地的区位和产业功能以及不同的自然地理环境，深刻地塑造出不同的土地利用结构配置系统[2]。
不同的土地利用方式会导致土地利用结构的改变，而土地利用方式和土地利用结构的变化又会影响土地利用的结果。土地利用方式改变了，土地的生产供给能力也随之改变；而土地利用结构的改变，则会从土地利用效率、生态效益等方面影响土地利用状况。如在黄土高原部分地区至今仍存在着“倒山种地、广种薄收”的落后利用方式。由于气候变化（主要是降水年际变率大）频繁，经济落后，农民文化水平低，农业生产的风险高，家庭经营单位规避风险的能力低。其生产选择的范围小，因此大面积开垦。无论是适宜种植的沟谷地，还是不适宜耕作的梁峁坡地，都开垦为耕地，黄土丘陵沟壑区的有些县，垦殖率甚至达到40%，土地利用结构严重偏离生态平衡的要求，因而导致水土流失加强、下垫面反照率进一步增大，自然环境恶化，生产能力下降。又通过正反馈阻碍了经济的发展[3]。而同样处在黄土高原丘陵沟壑区的米脂县在20世纪50年代就提出了“高山远山森林山，近山低山花果山，干沟打坝聚湫滩，河坝修成米粮川，牛羊成群骡马壮，五谷丰登猪满圈”的生态农业目标，虽然60年代有所破坏，但改革开放后普遍进行了小流域治理，基本解决了温饱问题。现在基本实现了没有大于25°以上的坡耕地，梯田果树盘山腰，林（灌）草盖山坡，沟底庄稼茂，年年有余粮，羊肥猪又壮的生态环境较好、人民生活温饱有余的持续发展目标。土地利用方式的改变和土地利用结构的优化改善了米脂县人民的生活状况[3]。
而位于毛乌素沙漠边缘的内蒙古伊金霍洛旗自然环境恶劣，而且受干旱、多风、地表组成物质松散、植被覆盖度低等自然因素影响，是沙漠化潜在发生区。而长期以来的不合理的开发利用土地，则加速了沙漠化。解放以来，随着人口的增加，粮食日益紧缺，伊旗出现过三次大规模的开荒（1955-1956年，1958-1962年，1970-1973年）。到20世纪70年代中期，累计开荒面积据不完全统计超过70000hm[2]，而耕地保留面积仅为30000hm[2]，累计撂荒、退耕面积达90000hm[2]。撂荒的土地没有植被保护随之发生沙漠化，形成了开荒—沙化—再开荒—再沙化的恶性循环，粮食产量和农民的收入徘徊不前。截止到1987年沙漠化的土地达到5375.71km[2]，占全旗土地总面积的90.22%[4]。改革开放以来，我国土地利用结构和管理水平也发生了很大的变化，这必然影响着沙漠化地区的土地沙漠化状况和可持续发展。伊金霍洛旗狠抓植树造林，利用调整土地利用结构、改革土地使用制度、增加生产投入等措施改变土地利用状况，成功的阻止了沙漠化的发展，沙地面积逐渐缩小。成为沙漠化治理模范县。近几年来，农户更自觉地增加对耕地的劳动投入和化肥施用量，有许多农户还成吨的购买畜粪肥田。耕地收入的提高，减小了部分农户养羊的规模，减轻了对草地的压力。土地利用类型间的协调优化势头显现[5]。
欧洲一些国家在环境保护和绿色农产品的声浪中，已经放弃高投入高产出的农业生产道路。市场给不同施肥水平的农产品以不同的价格，国家对因施肥减少而引起的农产品收益下降的农户给以经济补偿。这是社会高度发展、经济发达环境下的又一新的土地利用管理水平
3 土地利用结构优化配置程序与方法
传统的土地利用优化配置只考虑到土地适宜性与土地特性的匹配是不完整的。从上面实例分析可以看到，相同的土地和作物条件，在不同的土地利用管理方式和土地利用结构配置状况下，土地利用结果也是不一样的。对于土地利用方式的划分，在现有土地利用结构优化的工作中，仅仅依据土地的投入情况，划分为低、中、高三类。缺乏对影响土地产出的人为影响因素的全面分析，而且缺乏对于伴随土地利用方式的改变而带来的经济生态效益的分析以及其所带动的结构的转变。而且其投入划分的标准缺乏对区域性的表现。笔者认为在具体区域土地适宜性评价的基础上，进行该地区土地利用方式的类别划分，并确定每种情况下的土地生产潜力；或者进行实地的抽样调查，据此利用主成分分析和聚类分析进行土地利用方式和土地产出能力的划分，这样确定每种土地适宜性区域内，不同土地利用方式的条件下，土地的产出能力，以此作为土地利用结构优化的根据才能体现土地利用的区域性。
3.1 确定土地利用结构优化配置目标
大多数土地利用优化配置的目标考虑生活的基本需求，包括食物生产、居住、交通、水源和能源，环境保护和社会经济发展也是土地利用优化配置广泛考虑的目标。现代土地利用优化配置往往是多目标的。需要依据当地的发展需求和自然资源状况等进行确定。目标规划的数学模型结构如下：
式(3)是目标规划数学模型的目标函数，目标函数中有L个目标，根据L个目标的优先程度，把它们分成K个优先等级，即P[,1]大于P[,2]，直到大于P[,k]。W[,kl]是根据自然资源的划分和土地利用方式的分类后计算生产潜力确定的参数，式(4)和式(5)是约束函数[6]。
3.2 土地利用优化配置模式的制定
土地利用优化配置模式的制定包括如下步骤：
3.2.1 资料与数据的调查与收集 包括调查与收集有关土地资源的自然构成要素，如气候、地形、土壤、水文地质等方面的图件与数据资料；土地资源的社会经济属性方面的要素，如土地利用现状、土地权属、国民生产总值和各业产值、交通运输、城镇与人口、工、矿、商业和社会经济发展目标等。
3.2.2 土地适宜性评价 土地适宜性评价是评定土地对一定的用途的适宜性及适宜程度。其过程就是为各土地评价单元找出适宜的土地用途，达到地尽其利的目的。很多情况下，当将土地评价单元的土地性质和某土地利用的要求条件相比较时，往往是土地特性不能满足土地利用要求。这时，可以通过改变土地利用方式使土地特性符合土地利用要求，如冲积扇扇缘洼地因地下水位高，经评价其对果树是不适宜的，可一旦改变土地利用方向，改种水稻时，评价结果是适宜的。也可以通过降低土地利用要求的标准，来达到适宜，如山地土层薄，且多基岩露头的土地，当种植作物时，使用大机械是不行的，但若用手工工具却可行。这就是所谓的“因地制宜”。土地适宜性评价为土地利用类型的空间布局提供了基础[7]。
3.2.3 计算各种土地的生产潜力 土地生产潜力是指某特定的地块在一定时期内，社会经济情况稳定时，一定条件下所能提供给人类的产品的极限。同一地块在不同的自然条件和土地利用方式下的生产潜力是不一样的。在土地生产和经营技术没有发生大的改变条件下，改变土地利用方式是提高和逼近生产潜力的最有效途径。因此，在计算生产潜力时，首先要对自然资源的状况和土地利用方式的状况进行划分。包括以下4个步骤：
3.2.3.1 进行自然资源因素（包括气候、土壤类型、地形地貌、水文等）分区。
3.2.3.2 对土地利用方式进行划分，具体需要考虑的因素可能有以下内容（表1）。可以利用层次分析法对上述影响因素进行划分，确定各因素的权重，并进行评分。另一种简便有效的划分手段是对试验区进行抽样调查，在各适宜性区划内，抽取样点进行调查，包括上述因素和土地生产情况。然后利用主成分分析法和聚类分析法对土地利用方式进行划分。
表1 土地利用方式影响因素及其内容[8]
Table 1 Classification of impact factors on land use methods[8]
项 目内 容
种植制度 茬口安排、间作、套种、种植的作物种类、品种
农产品分配自用、商品生产或二者兼有
水分供应 供水满足程度和质量
灌溉方法 自流或提水、地面灌溉、喷灌或漓灌等
资金集约度单位面积资本投入数和经营费用
劳动力集约度 家庭和雇用劳动力、单位面积用工数、季节性
用工高期
劳动技能 经验、文化程度、对创新和变革的反应
动力 人力、畜力或机械力
机械化状况机械化、半机械化或手工
经营规模 总面积、单位劳动力经营的面积
地权 所有权、使用权、处置权
基础设施 加工设备、生产资料供应状况、道路等措施、
科技推广状况
水利基础设施 灌溉与排水体系
物质投入
种子、肥料、农药等投入的数量、质量
农产品和农业生产资料的供求与价格市场信
经济信息 息的透明度与通畅度
3.2.3.3 计算土地生产潜力。利用AEZ等方法逐层计算不同土地利用方式（表1中各种措施的组合）下，土地的光温生产潜力、光温水生产潜力、光温水土生产潜力。在生产潜力的理论支持下，进行土地利用结构调整，可以有的放矢，比较准确的调整土地结构使之适应人类社会的发展。利用抽样调查的方法，也同样可以确定出接近事实的土地产出情况。
3.2.3.4 根据土地利用方式的划分和生产潜力的计算，确定土地的实际生产能力。即利用土地利用方式对生产潜力进行修正。
3.2.4 对比分析不同土地利用方式下土地利用优化结构 在各自然资源分区内，分析不同土地利用方式下，土地利用的经济效益和环境效益，作为规划模型的参数，并分别代入规划模型，得到不同土地利用方式下的土地利用优化结构，对比各土地利用结构，并参照土地利用需求，确定最优的土地利用结构。
土地利用结构优化模型是通过变量参数的确定和规划矩阵的设立，设计一个规划组，从而求得有条件限制下的最大利润并且其限制方程能反映出在一定的社会经济条件下，一定的土地利用方式下和不同投入水平下，人口、资源和环境之间的相互关系。目标规划模型确定以后，不同土地利用方式下，代入的W[,kl]，即方程参数会发生改变。不同的土地利用方式，土地的资源利用量不同，所以约束方程也随着改变。这样就出现不同的土地利用优化结构。而且，由于“报酬递减规律”的客观存在，土地利用方式的改变并不是线性的。
3.2.5 进行土地利用类型空间布局调整上述几个步骤完成后，了解了土地的适宜性和土地在各种条件下的供给能力，但只根据这些还不能得到最优的土地利用。即使同一块土地，种植同样面积的各种植物，其空间布局不同的话，所带来的各种效益也是不同的。比如像伊金霍洛旗这样的潜在荒漠化地区，农田防护林的构建就是利用不同植物的生物特点及其组合的结构特性，结合自然资源的实际状况，在土地利用上进行巧妙的布局，从而得到更高的经济效益和生态效益。因此，还要进行土地利用类型空间布局的调整。土地利用类型空间结构调整主要是根据各生物的特点和相关性，在空间上进行布局调整，使主要种植植物获得更好的生长条件。而土地利用方式的改变也会导致土地利用类型空间布局的改变。例如随着对水利设施的投入增加，旱地逐渐消失，耕地的总量也相应变小，这样就有更多的土地用来作为生态用地。这一步骤主要是从微观的层次上进行土地利用结构的调整。
3.2.6 确定最优土地利用结构 土地利用结构优化后，确定出最终的土地利用结构和土地利用方式。计算此情况下区域土地的总生产潜力，作为评价此时土地经济效益的标准，并且为农业生产和政府决策提供了数据支持。确定生态用地量和各资源利用率来评价此时土地利用结构的生态效益。通过对比各种土地利用方式下土地利用系统的经济效益和生态效益来确定最优的土地利用结构。
3.2.7 土地利用结构优化方案的论证 一个正确合理的土地利用结构优化方案至少包括两个方面，一个是基于土地适宜性评价的各种土地利用类型的合理空间布局，而另一个则是与土地用途相适应的土地利用管理方式。要充分考虑不同的土地利用管理方式对土地利用结构的影响。要从以下步骤入手（图1）：1)分析土地利用管理方式所能带来的土地供给和环境保护方面的改变；2)构建优化模型，并计算采取各种土地利用方式时，所能带来的结构效益。如优化模型用来发现在什么样的投入组合（土地利用方式、土地管理）情况下会产生最优产出；3)结合实际情况和发展的需求，确定最适合的土地利用方式及其相应的土地利用结构。模拟模型用来预测结果和多方案设计很有帮助；4)规划做出后，要请当地土地所有者、土地使用者、不同行业的专家和行政人员进行论证，修改完善，作出决策选择。
图1 土地利用结构优化流程
Fig.1 Flow chart about optimizing of land use structure
4 结语
土地利用结构优化配置是改变土地利用状况的有效途径，是土地利用的最终目标之一。而土地利用管理方式的改变则是影响土地利用结构优化的重要因素。本文在分析土地利用方式对土地利用结构的影响基础上，提出在土地利用结构优化配置过程中对土地利用方式具体分类，并将其与土地适宜性评价结合的观点，确定出进行土地利用方式分析后的土地利用结构优化配置的新方法。通过这种方法，可以得到土地的自然资源和人为投入社会经济条件都达到最佳条件下的土地利用优化结构。