康慕谊 姚华荣 刘硕

提　要　从分析陕西省关中地区土地资源利用现状结构特征及存在问题入手，运用灰色线性规划模型对土地利用结构进行优化配置。模型选取多个影响土地利用结构因子，并通过预测未来关中地区各行各业之用地需求及用地限制从而确定出各因子适当参数，进行模拟后得出典型备选方案。最后从综合效益及可行性双方面考虑，经层次分析法择出未来关中地区最优土地利用决策方案。

关键词　关中地区；土地利用；最优化；灰色线性规划；层次分析法

中图分类号　F301．2

文献标识码　A

文章编号　1000－3037(1999)04－0363－05

　　土地是最基本的自然资源，利用合理与否，影响着经济增长速度、生态环境质量及所能承载的人口数量。陕西关中地区自然条件优越，社会经济发达，其农业、工业、高新技术产业、旅游业等在陕西省乃至全国居重要地位。然而随着近年来人口的增长及社会经济的发展，各部门、各行业对土地资源的需求猛增。由于土地利用具有不可调和性，各行各业争地使土地供需矛盾加大，并由此带来土地利用过度、水土流失、土地质量退化等问题。

1 关中地区土地利用现状

1.1 土地利用现状特征

　　关中地区人多地少，1992 年底有人口 1977.83 万人，占陕西省的 60.4%，然而根据陕西省土地资源详查资料，关中地区土地总面积为 555.546×10⁴hm²，仅约陕西省的 27.0%；人均土地 0.281hm²，不足全省同期人均 0.615hm² 的一半，并远低于全国人均 0.97hm² 的水平。关中地区土地利用现状结构中，农业（耕、林、园、牧四类）用地面积占 79.0%，建设用地 7.8%（图 1）。农用地比率在中部平原区相对较低，两侧山区较高；而建设用地则相反，中部平原区高，两侧山区低。建设用地中的工矿用地纯收入为 219243 元/hm²，农用地纯收入仅 1596 元/hm²。土地利用存在巨大的地域与行业差异。

图 1 关于地区利用结构现状
Fig.1 Present land use structure in Guanzhong Region

　　关中地区仍有 10.2% 的土地未充分开发利用，但其中除部分滩涂、荒山草坡、苇地外，多为裸岩石砾地，表明在现有经济技术水平条件下，土地利用的外延性开发潜力不大，需主要走内涵式提高利用程度之路。

1.2 土地利用存在的问题

　　(1) 耕地连年锐减　据统计，1992 年，关中地区有耕地 183.61×10⁴hm²，人均 0.0913hm²，仅相当于 1982 年的 78.3%。1995 年，进一步降至 175.84×10⁴hm²，人均 0.0859hm²，为 1982 年的 73.6%。耕地连年锐减主要是因农业结构调整和三项建设用地增大。随着人口的不断增加和经济建设的进一步发展，耕地占用会愈演愈烈，人地矛盾将更趋严峻。

　　(2) 过度利用与低效利用并存　农业用地中，川原区耕地、园地利用集约化程度高，部分耕地因利用过度导致地力下降；山区、丘陵区耕地、林地、草地经营利用则较粗放，产出低而不稳。

　　(3) 土地资源破坏和浪费严重　由于宏观总体规划和调控不足，土地利用中存在乡村居民庄基地留用过多；盲目发展乡镇企业，乱占滥用耕地；陡坡耕垦，加重水土流失，地力下降后弃耕撂荒又造成土地资源浪费；城市垃圾占用郊区耕地造成土地污染等。

　　上述土地利用现状特征及存在问题，表明关中地区的土地资源亟待通过调整土地利用结构来优化其配置，以协调各行业、各部门间的用地供需矛盾，促进关中地区经济、社会、生态环境的持续发展和土地资源的永续利用。

2 土地资源利用优化模型

2.1 优化模型的建立与变量选择

　　本文运用灰色线性规划 (GLP) 模型来实现土地利用结构配置的优化，因该模型具有当约束方程中约束值随时间变化时，可用 GM（1，1）等模型预测变化了的约束值，每经一时间段便得到一组约束值及相应的一组规划解，从而通过规划解的变化反应规划的动态性；目标函数值最大或最小是相对的；若规划模型系数是区间数时，可利用区间数的边界值，在漂移范围内进行模拟，直到满意为止等优点。据此，首先依照关中地区土地利用现状、土地适宜性及各业对土地利用的需求特点等，选择出 16 个变量作为规划决策变量（表 1）。然后在上述变量选择基础上，按需求性约束、适宜性约束及土地总面积约束 3 类共列出 23 个约束方程及目标函数方程（方程略）。

表 1　关中地区土地利用决策变量一览表
Table 1 Variables for decision making of land use in Guanzhong Region

2.2 模型参数确定

　　(1) 需求增长预测　根据《陕西省设市预测与规划》^①，关中地区 2000 年与 2010 年时人口将分别达到 2178.22 万人和 2440.42 万人，考虑到关中地区的粮食及其它农业生产除满足上述人口增加的需求外，还要有一定调出，因而经预测可得出届时各类用地在常规投入下的需求约束值（表 2）。

表 2　常规投入下关中地区农业生产及各业用地需求预测
Table 2 Forecast of land use allotment in Guanzhong Region with normal investment scheme

　　(2) 不同用地类型单位面积产值及土地生产力水平提高预测　各不同用地类型的单位面积产值（1992 年价）可经统计资料分析得出。同时依 1972～1992 年 22 年的统计资料分析，结合今后农业生产投入情况，可预测出关中地区土地生产力中粮、棉、油、菜等主要农产品单产水平的提高速度及提高量（表 3）。

表 3　关中地区土地生产力水平提高速度预测
Table 3 Forecast of increase rate of land productivity in Guanzhong Region

　　(3) 投入水平对用地需求的影响　投入水平不同，则各业发展对土地的需求量不同，土地利用在各适宜地类上的分布比例亦不相同。如在高投入水平下，耕地、林地中的灌木林地、未成林地及疏林地将有不同程度减少，而林地中的有林地和苗圃，建设用地中的交通用地、农村居民地、城镇工矿用地及水域中的水利工程用地均有所增加；低投入水平下则刚好相反。高、低与常规投入下各类用地需求量的比例可据相关规划确定得出（表 4）。

表 4　各用地类别在不同适宜地类上之分配 (%)
Table 4 Allotment of land use types in different land use fitting schemes (%)

3 方案决策分析

3.1 决策备选典型方案

　　按照上述考虑确定出各参数值，将其代入约束方程，经计算机运算后，产生出数十种用地配置方案。其中有三种方案较其它更具典型性，因而选择其作为决策备选方案。三项方案的各自特点是：

　　(1) 高投入发展方案　国民经济快速发展，国民生产总值年递增速度超过历史最快发展时期。基本建设和各类土地利用的投资额增大，城镇、工矿及交通等项用地的规模扩大。用于农业的投入年平均占总投资额的 20% 以上，因而耕地单产增幅较大，耕地需求量较少，退耕强度加大。相应地，园地、林地、改良草地面积因退耕而有明显增加，同时未利用地得到大规模开发利用。

　　(2) 常规投入发展方案　国民经济协调发展，国民生产总值增长速度与历史最快发展时期的速度持平。基本建设投资额较高投入方案少，但处于可稳定保证的水平上。城镇、工矿、交通建设占地较高投入少。土地利用投入中用于农业的部分占 15%～20%，因此，耕地单产增幅较高投入方案小，耕地需要量相对较大。相应地，林地、园地、改良草地规模较高，投入方案小，未利用土地资源的开发利用受到一定限制，但该方案的技术经济可行性明显提高，各类用地争地的矛盾较易于协调。

　　（3）低投入发展方案　国民生产总值年增长率与历史时期平均速度持平，基本建设投资被限定在目前可接受的水平上。城镇、工矿、交通的发展在一定程度上受到限制，用地规模较前述两种方案都小。土地利用投入中用于农业的部分更少，一般不超过 15%，因而耕地单产增幅最低，用量增加。相应地，林地、园地、改良草地用地规模也变小，未利用土地资源的开发受到更强的限制。

3.2 方案决策分析

　　实施上述不同方案将会取得不同的社会、经济与生态效益，其实施时的保证条件也不相同。由于方案的优劣由其期望综合效益大小和实施的可行性程度两方面共同决定，因此，对上述 3 个方案的实施决策亦应从效益和可行性两方面来考虑。

3.2.1 决策指标体系

　　依据上述思想，首先确定方案的决策指标体系（图 2），并得出不同方案在特定水平年（以 2000 年为例）的决策指标值。

图 2 土地利用方案决策指标体系及其权重分配
Fig.2 Indices and weight allocation of decision making for land use scheme

3.2.2 决策分析

　　本文选用下述决策分析模式：

式中，P_j 为方案 j 优劣度判定系数，X_ij、Y_kj 分别为相应方案之效益指标和可行性指标的归一化值，W_i、W_k 分别为效益指标和可行性指标的权重，其值通过层次分析 (AHP) 法（专家打分）来确定（图 2）。于是求得 P₁=0.1057，P₂=0.1160，P₃=0.1053。

　　这表明常规投入协调发展方案在 3 个方案中更为理想。高投入快速发展方案虽有很好的效益，但实施难度较大；低投入保守发展方案虽易于实施，但效益又欠佳；唯有常规投入协调发展方案兼取高、低投入方案之长，既有好的综合效益，又较易于实施，因此，是其中的最优方案，2000 年和 2010 年的土地资源配置即按此方案来进行。

4 土地资源优化配置结果

　　据上节多目标综合评价决策的结果，以常规投入方案对土地利用结构进行调整，则 2000 年各类用地配置如图 3。将土地利用现状结构与 2000 年预测优化结构相比较，可知耕地、未利用土地两者面积有所下降，而林地、园地、居民点及工矿用地面积则有所上升，其余牧草地、交通用地及水域基本持平或略有增加（图 1、图 3）。这表明关中地区土地利用在实施结构优化配置方案后，开发程度将有较大幅度提高，有利于初步实现经济、社会及生态环境三项效益的持续、均衡、协调发展。

图 3 关中地区土地利用结构配置（2000 年）
Fig.3 Land use structure in Guanzhong Region in the year 2000

参考文献

1	余旭升．土地资源人口承载量的预测及在人地关系研究中的意义[J]．自然资源学报，1991,6(2)：117～126.
2	邓聚龙．灰色预测与决策[M]．武汉：华中理工大学出版社，1986.
3	陕西省统计局．陕西统计年鉴 (1990～1996)[M]．北京：中国统计出版社，1991～1997.
4	陈烈，廖金凤．土地利用总体规划的理论与实践[M]．北京：科学出版社，1995.

作者简介

康慕谊 (1952－)，男，陕西华县人，北京师范大学资源科学研究所副教授，研究室主任。1990 年获南京林业大学森林生态学博士学位。主要研究领域为资源与环境生态、植被生态、城市生态。

①陕西省民政厅。陕西省设市预测与规划。1993

基金项目：国家自然科学基金项目 (A49371030)；“九五”国家重大基础研究预选项目 (95－22－02)。