京津冀区域土地资源承载力评价研究
王大本，刘 兵
（河北工业大学 经济管理学院，天津 300401）
摘 要： 长期以来，土地资源在经济社会发展过程中发挥着极其重要的作用。加强对土地资源承载力水平的科学评价，成为科学规划区域经济社会发展的重要依据。运用“物理Wuli-事理Shili-人理Renli”（WSR）系统方法论构建土地资源承载力理论框架和指标体系，综合运用“熵值-耦合协调-灰色关联”等系统分析方法，对京津冀地区土地资源承载力综合水平、主要影响因素、系统协调发展水平、系统内部的关联程度进行系统评价。研究表明：京津冀地区土地资源承载力无论是综合水平还是有序发展水平，均呈上升态势。其中，“使用消费”子系统对北京市土地资源承载力系统耦合协调发展水平影响较大，“生态破坏”子系统对天津市和河北省土地资源承载力系统耦合协调发展水平影响较大。
关键词： 土地资源承载力；WSR系统方法论；熵值-耦合协调-灰色关联；京津冀
一、引言
土地是人类赖以生存和发展的物质基础，在经济社会发展中扮演着极其重要的角色。因此，土地资源承载力水平便成为评价区域经济社会发展的重要指标。国外对于土地资源承载力的研究可以追溯到1650年沃伦·纽斯在《通论地理》一书中正式提出的人地关系。到了20世纪中期，逐渐兴起的土地资源承载力问题研究，主要以粮食产量或粮食能够供养的人口数量作为土地资源承载力水平的衡量标准，例如，Allan就提出了以粮食为标志的土地资源承载力计算公式。20世纪70年代以来，土地资源承载力的研究也取得了新进展，从以“土地-粮食-人口”为研究，扩展到整个人类社会领域和整个资源领域，例如，Millington从资源对人口发展的限制角度，对澳大利亚的土地资源承载力情况进行了研究。20世纪80年代初，联合国教科文组织的Slesser et al.设计了承载力的ECCO模型（Enhaneement of Carrying Capaeity Options），建立起从目标设定，到政策制定，再到规划发展的一整套既满足政治需求，又满足环境发展的研究方法。国内土地资源承载力问题研究兴起于20世纪90年代初期，其中1991年，中国科学院发表报告《中国土地资源生产能力及人口承载力研究》，标志着国内土地资源承载力问题研究的开始[1]。在随后的内涵研究中，以土地资源能够支撑起经济社会发展规模的研究为主，例如，王书华等将土地资源承载力看作是一定空间、社会经济条件下，土地资源所能支撑各种人类活动的最大规模和强度[2-3]；王翠华等从土地资源的经济、社会、生态三个承载属性角度构建了指标体系[4]；张红等认为土地资源承载力是指在可以预见的技术、经济、社会发展水平，以及物质生活水平的前提下，不同时间维度下、不同国家和区域所拥有的土地资源能够对人口数量形成持续、稳定供养的最大规模[5]。在研究方法上包括系统动力学、生态足迹、层次分析法、因子分析法等。例如，屈波等采用相对资源承载力的研究思路与计算方法，计算了2001年重庆三峡生态经济区相对土地资源承载力、相对经济承载力和综合承载力[6]；许月卿运用生态足迹法对北京市土地资源承载力进行了评价[7]；祝秀芝等运用系统动力学研究方法对上海市土地综合承载力情况进行了综合评价[8]；温亮等运用层次分析法对宁国市的土地资源承载力进行了评价[9]。当前对土地资源承载力的研究正由单一的粮食评价指标为主发展到以“土地-人口-生态-经济”等综合评价指标为主。研究方法除主成分分析模型、层次分析模型、系统动力学模型之外，还包括运用遥感、地理信息系统、全球定位系统等手段，这些方法极大地提高了土地资源承载力研究的定量化水平。但由于指标选取不易统一，各种研究方法选取的参数变量较为复杂，对于理解、推广有一定的困难。
综上所述，对于土地资源承载力的研究，一方面，要立足于土地资源与经济社会发展的相互关系，即“最大支撑规模”这一概念；另一方面，既要保持研究的科学性、系统性，同时还要注意研究成果的普及性和可推广性。有鉴于此，本文基于WSR系统方法论的相关知识，借助熵值法、耦合协调分析法、灰色关联分析法等手段对京津冀地区土地资源承载力进行评价，以期能对提高区域土地资源承载力水平提供对策建议。
二、评价指标体系构建
从最大支撑规模角度研究土地资源承载力，需要重点考虑以下三个内涵。首先，生态内涵。即在满足土地资源自我更新、土地资源安全、生物多样性等要素基础上，土地资源能够承受生态破坏的最大极限。其次，技术内涵。土地资源承载力与人类活动息息相关，不仅体现在土地资源是人类赖以生存的物质基础，还体现在人类会有意识地通过科学技术作用于土地资源，进而满足自身发展的需要，为此，加强对土地资源的科学管理和综合治理将会在很大程度上提高土地资源承载力水平。再次，社会经济内涵。一方面，满足经济、社会发展的需求是土地资源的基本社会经济内涵；另一方面，对土地资源的使用态度，在很大程度上影响着承载力水平。而这三个方面与WSR理论的“物理”“事理”“人理”三个方面相对应[10]。其中，“物理”是指土地资源的自然属性极限，即生态内涵；“事理”是指人们采取各种科学技术手段对土地资源的科学管理，即技术内涵；“人理”是指人们对土地资源的使用和态度，即社会经济内涵（见图1）。同时，三个内涵又可以用土地资源能够承受的“生态破坏”最大程度、土地资源“技术管理”水平、人们对土地资源的“使用消费”三个子系统进行测量，进而选取了19个指标构建了评价指标体系（见表 1）。
图1 土地资源承载力理论模型
表1 京津冀区域土地资源承载力指标及权重分析
三、综合评价方法研究
（一）熵值法原理
设有m个待评价年度，n项评价指标，形成原始指标数据矩阵 X=（Xij）m·n，对于某项指标 Xij，指标值Xij的差距越大，该指标对于整体的综合评价来说，所起到的作用也就越大，相应的权重也就越大；差距越小，指标在综合评价中所起到的作用越小，权重越小。具体计算步骤如下：对数据进行无纲量化处理。其中，对于正向指标的处理，如式（1）：
对于负向指标的处理，如式（2）：
对各指标下的差异系数gj进行计算，一般而言，指标值gj差异越大，指标越重要，如式（5）：
计算各项指标的熵值ej，其中，k与评价年度m有关，k=1/lnm，0≤e≤1，如式（4）：
对每项指标j下面的不同年份的发展水平i所占比重进行计算，如式（3）：
3.东北地区国有企业改革面临着更为艰巨的挑战。与最终消费品占据较高比重的产业结构相比，东北地区以初级产品和中间产品为主要产品的传统产业结构因不具核心竞争力致使产业升级困难，进而受经济环境的影响要更大一些。随着产能被削减的同时，因传统业态拓展缺乏依托和产品结构单一现象突出致市场需求紧缩，东北地区国有企业会首先受到冲击。因此，对于国有企业占主导地位的东北地区而言，如何有效推动国有企业改革，实现产业结构的转型升级，成为当前十分紧迫问题，也是接下来一段时期内需要攻克的艰巨挑战。
这11个因素对企业精益生产的实施都有着各自的影响，但影响程度却难以用数据记录下来。对于这些因素而言，运用传统方法难以进行定量分析，而AHP层次分析法却可以很好地评价它们的影响程度。
计算各方案的综合得分，如式（7）：
（二）耦合协调度原理
耦合协调度（Coupling coordinative degree）是在对系统内部各要素之间存在相互关系的基础上，对系统要素之间的有序运动态势进行测量。通过参考相关学者的研究[11-13]，进一步推算出土地资源承载力系统的耦合协调度公式，并应用在土地资源承载力系统耦合协调度的分析中。
计算各子系统综合效益评价：
式（8）、（9）、（10）中，f（x）、g（y）、h（z）分别代表三个子系统的综合效益；x′i、y′i、z′i分别代表三个子系统内部各项指标标准化后的值；ai、bi、ci分别代表三个子系统内部各个指标的权重；n表示各子系统指标个数。
计算三个子系统的耦合度Cn（0≤C≤1），C取值越大，表明系统耦合度越大，如式（11）：
其中，ζ∈（0，1）为分辨系数，进而得到京津冀地区土地资源承载力系统耦合协调度与各子系统之间的灰色关联度。
通过子系统的综合效益、权重（α、β、θ），计算系统综合评价指数T，如式（12）：
计算系统耦合协调度D，如式（13）：
在对承载力系统耦合协调度水平进行计算的基础上，借鉴耦合协调度等级分类表（见表2），对京津冀地区土地资源承载力系统耦合的有序发展程度进行评价。
求 j项指标的权重 Wj，如式（6）：
表2 耦合协调度等级
（三）灰色关联原理
为研究各因素对系统的影响程度，同时避免由于数据序列起伏波动频繁，传统数理统计方法难以奏效的情况，一般可采用根据序列曲线几何形状的相似程度来判断不同序列之间的联系是否紧密的灰色关联分析方法[14]进行分析。结合本研究，设各地区土地资源承载力系统耦合协调度水平为：X0=（x0（1），X0（2），…，X0（n）），各子系统综合水平为：Xi=（xi（1），Xi（2），…，Xi（n）），…，Xm=（Xm（1）），（Xm（2），…，（Xm（n））。其中：n 为年度，k=1，2，…，n；m 为评价序列，i=1，2，…，m。设r（X0，Xi）为各子系统综合水平与系统耦合协调度水平的灰色关联度，如式（14）、（15）：
京津冀地区自古地缘相接、人缘相亲，地域一体、文化一脉，在经济社会发展等许多方面存在着密切的联系。特别是近年来，面对土地资源保护的严峻形势，京津冀地区加强了对土地资源的管理和保护，使该地区在耕地资源、地热资源可持续开发、工程地质条件改善等方面均呈现较好的发展态势。但是在活动构造、地面沉降、地面塌陷、水土污染等方面，地质问题依然严峻。
(2)给排水管道。给排水管道穿越密闭隔墙时，也必须预埋带有密闭翼环的密闭穿墙短管。对于符合以下条件之一的管道，在其穿墙(板)处应设置外侧加防护挡板的刚性防水套管。①管径>DN150 mm时，管道穿过人防围护结构；②管径≯DN150 mm时，管道穿过核4级、核4B级的甲类防空地下室临空墙；③应检查底板内洗消排水管的坡度和洗消排水口的标高，防爆地漏应要求施工单位一次预埋到位，其标高应低于周围地面30～50 mm。
四、实证研究
（一）区域概况
2014年，四川省水利厅将按照水利部和省委、省政府的要求，扎扎实实抓好水利各项工作，确保目标任务圆满完成。
（二）数据来源
本研究所用数据主要来源于《中国统计年鉴（2006-2015）》《中国环境统计年鉴（2006-2015）》等年鉴数据，以及北京市、天津市、河北省的各类统计公报等。对于某些无法从年鉴、公报中获取的数据，本研究通过数据插补、预测模拟等多种方法对个别数据进行了完善。
（三）计算结果
首先，对各指标权重，以及各年份土地资源承载力综合得分进行计算。通过公式（1）和（2），对原始数据进行正向化和负向化处理；随后，将处理后的数据带入公式（3）～（7），计算出各指标的熵值、权重，以及不同年份的土地资源承载力综合水平（见表1、表3）。
2-阴离子聚合形成聚钼酸盐阴离子，控制不同的终点pH值，可得到不同的沉淀物。研究结果表明：当终点pH值为1.5左右时，生成四钼酸铵；当终点pH值为4.5左右时，生成七钼酸铵。其反应式如下：
其次，对土地资源承载力系统耦合协调度水平进行计算。继续运用上述研究方法，以各子系统为单位，计算各子系统指标的权重，并将结果带入公式（8）～（10），计算各子系统的综合效益，随后，通过公式（11）～（13），分别计算承载力系统的耦合度和耦合协调度，并根据已有研究成果，对承载力系统耦合协调的有序发展水平进行评价（见表3）。
5.运用问题情境教学，提升学生的科学探究能力。实验是学生直接获取理论知识的重要环节，教师要善于设置实验问题教学情境，让学生在实验探究的过程中通过身心体验、大脑思索，在提升科学探究能力的同时，更牢固地理解和掌握化学知识。
再次，计算灰色关联度。通过公式（14）和（15），以及耦合协调度水平和各子系统综合指数，计算灰色关联度（见表4）。
初夏，初三毕业班开家长会，张盈盈着一身被她改良的薄料紧身唐装昂扬地走进教室，那衣服布料上花团锦簇，分外耀眼。蒲琳的座位在教室中间，张盈盈往那儿一坐，周围都成了绿叶。蒲琳都能听到同学们嘁嘁喳喳的议论，和那些绿叶们心里的嫉妒和嘲讽。
表3 京津冀地区土地资源承载力综合得分、耦合协调度水平
表4 京津冀地区土地资源承载力系统灰色关联度
（四）结果分析
图2 2006—2015年京津冀地区土地资源承载力综合发展水平
1.京津冀地区土地资源承载力发展水平及主要影响因素分析。分析发现，2006—2015年京津冀地区土地资源承载力整体呈现上升趋势（见图2）。具体来看：（1）生态破坏子系统。北京市和河北省主要影响因素均为“X5沉降区面积占区域面积比重（%）”（权重分别为0.087和0.069），天津市主要影响因素为“X3每万人城市人口产生垃圾数（吨/万人）”（权重0.058）。长期以来，由于北京市房山、门头沟等区域各类土地资源的过度露天开采，地上植被和地貌被严重破坏，再加上地下采矿进一步改变了地下水自然流场及补、迳、排条件，使地下水位下降，地下水漏失疏干，进一步降低了北京市土地资源的承载力水平。同样，采矿业的扩大以及地下水的超采，使得河北省部分平原区地面沉降、地裂缝等地质问题突出，采矿区及个别城市存在采空塌陷、岩溶塌陷等地质问题。据统计，京津冀平原区累计沉降量大于200毫米的面积约为6.3万平方公里，长度大于1公里的地裂缝80条。此外，各类生活垃圾的排放成为影响地区土地资源承载力的重要因素，尤以天津市较为显著。（2）技术管理子系统。北京市和天津市主要影响因素是“X12森林覆盖率（%）”（权重分别为0.075和0.112），河北省主要影响因素是“X13自然保护区面积占区域面积比重（%）”（权重为0.089）。（3）使用消费子系统。北京市和河北省主要影响因素是“X15人均公园绿地面积（平方米）”（权重为0.063和0.060），天津市主要影响因素是“X17建成区绿地率（%）”（权重为0.050）。由此可见，无论是从“技术管理”层面提高森林覆盖率、加强自然保护区建设，还是从“使用消费”层面注重公园绿地建设、提高绿地率，都是从绿色生态建设本身角度出发，即加强绿色生态建设不仅是解决生态文明的手段，同时也是广大人民的消费需求，两者是相互统一的。为此，京津冀地区可以通过提高森林覆盖率，加强自然保护区建设，加强城市绿化，建立郊野公园和游憩廊道等各类具有生态涵养功能、供人们休闲的基础设施，在不断提升本地区土地资源承载力水平的同时，满足人们的消费需求。
2.京津冀地区土地资源承载力系统耦合协调分析。研究发现，2006—2015年京津冀地区土地资源承载力系统的耦合协调水平整体呈现上升态势（见图3）。其中，北京市经历了由“轻度失调”到“中度失调”再到“轻度失调”的发展过程；天津市始终处在“轻度失调”的状态；河北省的土地资源承载力由“中度失调”发展到“轻度失调”，目前，在京津冀三地中处在一个较高的有序发展水平。从各子系统对整个系统耦合协调度的关联水平来看：对北京市来说，主要是消费层面的影响较大，灰色关联度为0.835 2；对天津市和河北省来说，生态破坏子系统对整个系统的耦合协调度水平影响较大，灰色关联度分别为0.741 8和0.693 4。基于以上分析：北京市应从首都自身对政治、经济、文化等发展需求角度出发，在建成首都城乡和谐社会、宜居城市，实现自然、人文资源共同保护等方面，积极实施土地利用城乡统筹、绿色空间区域共筑、文化名城城乡共建的策略，加大对土地资源的科学合理使用。天津市和河北省要加强对耕地的有效保护，加强对土地的综合利用，不断优化布局，以保障包括农业生产在内的各类发展要素的使用需求。同时，加大对土地生态环境的改善，加大其保护力度，不断提高土地资源承载能力的状况和水平。
2.3.1 标准刺激：在颞枕区的四个电极位点上(左半球的T5、O1，右半球的T6、O2)发现了由标准刺激诱发的早成分P1、P2和N1，但其平均波幅均不具有显著的组间主效应(见表4～表5；仅呈现所关注的N1和P2)，但N1的波幅存在电极位置×组别的显著交互。事后分析显示：术后化疗前组枕区N1的波幅显著高于健康对照组(P=0.022)。
图3 2006—2015年京津冀地区土地资源承载力系统耦合协调度
五、对策建议
通过对京津冀地区土地资源承载力水平进行系统分析发现，整体上看，多年来，该地区土地资源承载力水平综合指数呈上升趋势，承载力系统的耦合协调程度也呈现上升趋势，这些均有利于支撑本地区经济社会发展。但还应着力做好以下几方面工作：
1.加强对本地区地质情况的普查和科学管理。研究发现，京津冀地区地质生态环境的恶化已经成为制约本地区城市空间布局、重大工程选址、规划建设和安全运行的重要瓶颈。为此，京津冀地区应加强对本地区地质条件的普查，科学优化国土资源的开发格局，特别是要加大对矿山地质环境的综合治理和修复，加大对矿山所在地区土地的综合整治，努力实现废弃土地复垦，着力消除或减轻灾害隐患，积极构建防灾减灾体系。
2.不断提高建设用地节约集约化水平。京津冀地区要强化城乡建设用地统一管控。一方面，加强对建设用地的供给控制和需求引导，既要保障各行各业对建设用地的合理需求，又要对各类保障性基础设施、服务设施等予以优先考虑；另一方面，在用地使用过程中，要在综合考虑生态环境、生产生活、文化保护等要素基础上，对其进行分类指导、区别对待，实行最严格的节约用地制度，从严控制城乡建设用地规模，严格限制不符合国家产业政策的行业和项目用地，严格各类用地标准，不断实现建设用地的节约集约化。
3.加强生态空间体系建设。对于京津冀地区来说，无论是从技术层面还是使用消费层面，提高本地区的绿色生态水平是提升土地资源承载力综合水平的重要影响因素。因此，对于北京市来说，应重点发挥土地的生态服务功能，重点建设发展生态涵养区，结合北京市自然人文景观荟萃集中的特点，加快生态农业、旅游休闲产业的发展。对于津冀两地来说，一方面，要加大对生态环境保护用地的科学合理规划，建立完善土地利用可持续发展模式；另一方面，加强对生态建设和环境保护用地的引导与管制，使开发强度严格控制在区域资源环境承载力和生态环境容量之内。
4.实现对土地资源的科学合理规划。研究发现，京津冀地区土地资源承载力系统呈现持续有序发展态势。近年来，京津冀地区加强了生态文明建设，区域内生态环境得到了有效改善。今后，京津冀地区需要进一步践行“绿水青山就是金山银山”的理念，坚持对土地资源的科学规划、合理使用，实现土地资源保护和利用的可持续发展。在这个过程中，还要加大对各类土地资源综合利用的系统论证和监督测评，不断深化公众参与和民主决策，探索创新规划实施的调控机制。
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Evaluation Research of Land Resources Carrying Capacity in Beijing-Tianjin-Hebei Region
Wang Daben，Liu Bing
（School of Economics and Management，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China）
Abstract: For a long time，land resources playan extremely important rolein the process of economic and social development.Strengthening the scientific evaluation of land resources carrying capacity has become an important basis for the scientific planning of regional economic and social development.The theoretical framework and index system of land resources carrying capacity can be constructed by using the"Wuli-Shili-Renli" （WSR）system methodology，the comprehensive level of land resources carrying capacity， the main influencing factors， the coordinated development level of the system and the correlation degree within the system in Beijing-Tianjin-Hebei region were systematically evaluated by using the systematic analysis method of"entropy-coupling coordination-grey correlation".The results show that:the level of land resources carrying capacity in Beijing-Tianjin-Hebei region is on the rise regardless of the comprehensive level and the orderly development level.The"use and consumption"subsystem has a greater impact on the coordinated development level of land resources carrying capacity system in Beijing，and the"ecological destruction"subsystem has a greater impact on the coordinated development level of land resources carrying capacity system in Tianjin and Hebei.
Key words: land resources carrying capacity;Wuli-Shili-Renli（WSR）system methodology;entropy-coupling coordination-grey correlation；Beijing-Tianjin-Hebei
中图分类号： F205
文献标识码： A
文章编号： 1003-3890（2019）02-0009-06
收稿日期： 2018-05-31
基金项目： 河北省社会科学基金项目（HB15MK037）
作者简介： 王大本（1983-），男，河北卢龙人，河北工业大学经济管理学院博士研究生，研究方向为资源优化与绩效开发；刘兵（1968-），男，河北乐亭人，河北工业大学经济管理学院教授，博士生导师，研究方向为资源优化与绩效开发。
责任编辑：张 然
标签：土地资源承载力论文; WSR系统方法论论文; 熵值-耦合协调-灰色关联论文; 京津冀论文; 河北工业大学经济管理学院论文;