關(guān)中地區(qū)城市生態(tài)位及動態(tài)變化研究

馬超群 何艷芬

摘要:運用生態(tài)位理論分析區(qū)域內(nèi)城市間的競爭程度及變化情況。采用生態(tài)位寬度模型、重疊度模型,計算1984年和2004年兩個時期關(guān)中地區(qū)各城市生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊度,并對比分關(guān)中城市競爭力變化。結(jié)果表明:(1)生態(tài)位可以用來表征城市競爭能力;(2)1984年關(guān)中地區(qū)城市生態(tài)位寬度窄,且重疊度高,城市競爭激烈;2004年城市生態(tài)位寬度大大加寬,重疊度較低,城市競爭緩和;關(guān)中地區(qū)各城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸合理,生態(tài)位寬度增大,重疊度減小,城市間競爭程度大幅下降。

關(guān)鍵詞:城市生態(tài)位;生態(tài)位重疊;競爭;關(guān)中地區(qū)

中圖分類號:F127文獻標識碼:A文章編號:1009-9107(2009)06-0049-05

一、研究概述

城市生態(tài)位研究主要是將生態(tài)學(xué)中的生態(tài)位概念引入城市研究領(lǐng)域,將城市視為活的有機體,而將城市存在所涉及到的自然、社會和經(jīng)濟條件視作環(huán)境,一個城市通過其所占據(jù)的資源及形成的功能在多維系統(tǒng)中占據(jù)一定的位置形成生態(tài)位。

從目前來看,國內(nèi)城市生態(tài)位研究主要集中在對于城市生態(tài)位內(nèi)涵的界定與城市生態(tài)位的計算上,前者如王如松[1]、周鴻[2]、李自真[3]、韓秀娣[4]、胡春雷[5]、陳紹愿等[6]、曹嶸等[7]、丁圣彥等[8],他們分別從定義、內(nèi)涵、形成機理、計算方法、分類及評價系統(tǒng)建立等諸多方面對城市生態(tài)位進行了研究;后者為當(dāng)前研究主流,如羅小龍等[9]將生態(tài)位理論引入城鄉(xiāng)結(jié)合部的研究,以南京為例進行了實證研究;王勇等[10,11]對城市生態(tài)位在小城鎮(zhèn)發(fā)展及規(guī)劃等方面的作用進行了分析,根據(jù)小城鎮(zhèn)資源環(huán)境的飽和程度、生態(tài)位重疊與競爭關(guān)系,將我國小城鎮(zhèn)20世紀80年代以來的發(fā)展劃分為無競爭、有限競爭和全面競爭三個發(fā)展階段;韓秀娣[4]建立了城市生態(tài)位評價指標體系,包括人均土地、大氣綜合指數(shù)、年均噪聲等級、人均壽命等7項具體指標并以北京、上海等9個城市為研究單元,進行了城市生態(tài)位定量評價的初步嘗試;楊國賢等[12]從城市生態(tài)位概念出發(fā),以提高“人的生命質(zhì)量”為前提建立了城市生態(tài)位指標體系,在此基礎(chǔ)上測度了銀川的城市生態(tài)位,并與其他8個城市進行了比較;李艷萍等[13]從生態(tài)位理論的角度出發(fā),選擇人口、經(jīng)濟和環(huán)境3類因素根據(jù)超體積生態(tài)位概念,計算并分析了江蘇省沿江各個城市生態(tài)位指標;丁圣彥等[8]以開封市不同功能模塊為研究對象,探討近十年來開封市不同功能模塊生態(tài)位格局變化規(guī)律,并對變化的原因進行了分析;王莉莉[14]選取了反映經(jīng)濟發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境、居民健康和教育以及城市吸引力的5大類25項生態(tài)因子,構(gòu)建指標體系,以江蘇省為研究區(qū)域,計算出13城市1999-2004年間的6大類生態(tài)位適宜度,并且運用ArcGIS、SPSS進行區(qū)域內(nèi)城市生態(tài)位的時空對比和相關(guān)性分析;孟德友,陸玉麒[15]將城市生態(tài)位劃分為城市生產(chǎn)位、城市生活位和城市環(huán)境位3個因素層次,選擇表征城市生態(tài)位的指標因子,計算了2001-2004年河南省17個省轄市市區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù),得出表征各城市生態(tài)位寬度的各因子的得分,分析了河南各省轄市城市生態(tài)位指標因子值。

應(yīng)該認識到,生態(tài)位這一概念具有兩個基礎(chǔ)假設(shè):首先,在環(huán)境中的資源數(shù)量是稀缺的;其次,各生物對同一種資源產(chǎn)生需求。伴隨這兩個假設(shè)隨之而來的結(jié)論就是——競爭。因此,生態(tài)位除反映生物在多維空間中所占據(jù)的位置外更多是要反映不同生物的競爭;而生態(tài)位的重疊可以反映競爭程度:兩生物的生態(tài)位重疊度越高意味著生物在多維空間中占據(jù)的位置越接近,競爭越強烈。在國內(nèi),從生態(tài)位這一角度反映城市競爭的研究鮮見。本文即依據(jù)此種思想,運用生態(tài)學(xué)中生態(tài)位及生態(tài)位重疊的計算方法分析關(guān)中地區(qū)各城市生態(tài)位寬度并計算其重疊度用以反映區(qū)域內(nèi)城市間的競爭程度。

二、研究區(qū)概況及研究條件設(shè)定

關(guān)中地區(qū)位于陜西省中部,土地面積5.55×104公頃,包括5個地級市,總?cè)丝?219.27萬(截止2004年底)。地形以川原為主,地勢平坦,土地肥沃,生態(tài)環(huán)境良好。各地市之間產(chǎn)業(yè)聯(lián)系較緊密,且形成了自己的特色,構(gòu)成了一個比較完整和獨立的經(jīng)濟單元。關(guān)中地區(qū)的工業(yè)體系是“一五”、“二五”和“三線建設(shè)”時期高度集中的計劃體制下,依靠國家投資建設(shè)而成;其貫穿始終的主題是以機械、軍工為中心的重型工業(yè)建設(shè)。產(chǎn)業(yè)主要分布在西安、咸陽、寶雞、銅川,渭南地區(qū)雖有零星分布,但集中在韓城、澄城等地礦區(qū)。這一時期關(guān)中地區(qū)工業(yè)發(fā)展迅速,形成了日后城市發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),但同時存在著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)簡單、重復(fù)布局、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性差等問題。隨著我國進入改革開放時期,這些問題極大地限制了關(guān)中地區(qū)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟及城市的發(fā)展。從20世紀80年代末至90年代初開始,關(guān)中地區(qū)也開始不斷深入地進行改革,包括加快市場經(jīng)濟制度建設(shè),推進國有企業(yè)改革,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),進行工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部改造、整合、升級等,促使地區(qū)經(jīng)濟逐漸擺脫了改革開放初期的不適應(yīng),恢復(fù)了關(guān)中地區(qū)城市的發(fā)展活力。至2004年關(guān)中地區(qū)基本擺脫了老工業(yè)基礎(chǔ)給城市發(fā)展帶來的困境。在這一變化歷程中,城市生態(tài)位也在不斷變化,為研究城市變遷提供了另一條可行之路。

城市是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng),發(fā)展涉及的資源類型多、數(shù)量大。運用多維空間理論研究城市生態(tài)位,主要從城市發(fā)展所占據(jù)的空間、占有的資源、能源、市場出發(fā),以占有資源數(shù)量作為反映生態(tài)位寬窄程度,而不同城市對同類資源的占有則視為生態(tài)位重疊。研究以1984年、2004年生態(tài)位為研究對象,對研究范圍及研究領(lǐng)域做以下規(guī)定。

1.隨著歷史的進步,現(xiàn)代城市已形成了門類眾多的產(chǎn)業(yè)類型,按照對于資源利用性質(zhì)的不同,大致可以分為一、二、三等三個產(chǎn)業(yè)大類,其中一、二產(chǎn)業(yè)以實體生產(chǎn)為主,需要消耗大量資源,第三產(chǎn)業(yè)中如零售業(yè)、物流業(yè)等諸多行業(yè)則對一、二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品再分配。因此,城市所占據(jù)的空間、資源等,主要以城市中所擁有的消耗資源性的產(chǎn)業(yè)為代表(國家產(chǎn)業(yè)分類第二產(chǎn)業(yè)中制造業(yè)的30個產(chǎn)業(yè)門類及采礦業(yè)和電力、燃氣及水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)六個門類在內(nèi)的共39個行業(yè)),第三產(chǎn)業(yè)中的行業(yè)暫不考慮。

2.生態(tài)系統(tǒng)中,不同生物對資源利用效率的差異會引起其生態(tài)位及競爭能力的變化,經(jīng)濟生產(chǎn)中同樣存在相同的原則,資源利用效率越高生產(chǎn)單位競爭能力越強,同類行業(yè)也會因此產(chǎn)生生態(tài)位不一致的情況。為避免個體差異所引起的混亂,假設(shè)研究區(qū)內(nèi)同階段內(nèi)同類生產(chǎn)企業(yè)所采用的技術(shù)、工藝基本一致,單位產(chǎn)品或單位產(chǎn)值消耗的資源數(shù)量相等,同類企業(yè)、產(chǎn)品所針對的顧客群體相同。

通過規(guī)定簡化后的研究區(qū)可以用較為明了、易得的產(chǎn)值數(shù)據(jù)替代空間、資源、能源等維度數(shù)據(jù),使研究不致迷失在分析進出城市系統(tǒng)的物能數(shù)量上。

三、1984、2004年關(guān)中各城市生態(tài)位寬度變化

國內(nèi)外學(xué)者提出了不少生態(tài)位寬度計算公式(Levins,1968;Col瞱ell等,1971;Pielou,1972;Schoener,1974;Hurlbert,1978;Petraitis,1979,1981;Feinsinger等,1981;Thorman,1982;余世孝等,1994),也曾有人(余世孝等,1994;李德志等,2006)對其進行過部分評述。[16,17]本文在計算時,選擇最常使用的Levins(1968)模型(見公式(1)),采用1984年和2004年關(guān)中四地市(西安、咸陽、寶雞、銅川等)工業(yè)產(chǎn)業(yè)中39個行業(yè)門類產(chǎn)值進行計算,并以其計算結(jié)果作為生態(tài)位特征測度的初步依據(jù)。數(shù)據(jù)來源主要包括陜西省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)和陜西省第一次經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)公報兩部分。

玴璱=N璱N1+…+N璱+…+N璼(1)

獴=1ΣSi=1(P璱)2(2)

其中,玁i為地區(qū)玦行業(yè)產(chǎn)值與整個研究區(qū)域玦行業(yè)產(chǎn)值之比,代表某地玦行業(yè)中所占有的資源占整個研究區(qū)域的份額;根據(jù)假設(shè)(3),玃i代表玦行業(yè)中占用的資源在整個區(qū)域總耗用資源中的份額;獴為地區(qū)生態(tài)位寬度。通過計算得到關(guān)中不同地市生態(tài)位寬度及其變化(見表1)。

通過對比分析,發(fā)現(xiàn)關(guān)中地區(qū)四地市生態(tài)位變化有如下特征:

1.1984年四地市按照寬幅大小排列分別是西安、寶雞、咸陽、銅川,生態(tài)位寬幅較窄,城市競爭力較弱,除銅川外其余三城市分化不明顯,基本位于同一集團中。

2.2004年四地市按照生態(tài)位寬度由大到小排列分別是西安、咸陽、寶雞、銅川,其中西安生態(tài)位最大達到32.3836,銅川最小僅有3.0021,之間差值達到29.3815,四地市在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、構(gòu)成上差別很大,并引起對資源的占有差異很大。

3.從1984-2004年四地市生態(tài)位寬幅均有增加,其中西安市增幅最大達到18.9088,銅川最小,僅為0.4737,在區(qū)域系統(tǒng)內(nèi)各城市對于資源空間利用的寬度大大加強,競爭能力增加,同時地區(qū)城市形成了西安、寶雞——咸陽、銅川三個競爭力階層。

結(jié)合四個地級城市玁i值變化分析,從1984-2004年,關(guān)中地區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)變化不大,同時結(jié)合生態(tài)位特征(生態(tài)位寬度主要與主體所占據(jù)的個資源空間結(jié)構(gòu)有關(guān))可以確定,關(guān)中等四地市城市中生態(tài)位寬度變化主要源于工業(yè)結(jié)構(gòu)變化較大,各地已經(jīng)由傳統(tǒng)的軍工、國防、重工業(yè)向多元化轉(zhuǎn)變,其中西安市結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變最大,銅川市由于屬于礦產(chǎn)資源型城市,受資源限制更多,轉(zhuǎn)變幅度最小。

四、關(guān)中地區(qū)四地市生態(tài)位重疊度

生態(tài)位重疊是生態(tài)位計測過程中的一個重要指標。許多學(xué)者曾經(jīng)對此給出不同定義,如:兩個物種對某一資源的共同利用程度;兩個物種在同一資源狀態(tài)上的相遇頻率;一定資源狀態(tài)上物種的多樣性程度;兩個物種與其生態(tài)因子聯(lián)系上的相似性。[17]本文將城市生態(tài)位重疊定義為:兩個或多個城市在適應(yīng)環(huán)境和利用資源的實際幅度或潛在能力方面所表現(xiàn)出的共同性或相似性。對生態(tài)位重疊進行計算主要采取非對稱α模型(Levins,1968;MacArthur,1972):

Е聯(lián)瓁,y=Σ玈i=1P瓁i〗P瓂iΣ玈i=1(P瓁i)2=Σ玈i=1P瓁i〗P瓂i(B瓁)(3)

根據(jù)公式(3)計算出關(guān)中四個地級城市兩個時期的生態(tài)位重疊矩陣(見表2、表3)及其變化矩陣(見表4)。

觀察后不難發(fā)現(xiàn),方法(3)得到的重疊矩陣是不對稱的,其原因顯然是因為不同的重疊指數(shù)對等級不同的城市所產(chǎn)生的競爭壓力是大不相同的,即Е義y≠α瓂xАＶ氐度取值范圍在01之間,值越靠近1,兩城市競爭越激烈。以2004年西安和咸陽的生態(tài)位重疊指數(shù)為例,西安對咸陽的競爭壓力為0.6862,高于咸陽對西安的競爭壓力為0.4353。[18,19]

另外表中總和Ⅰ為主動生態(tài)位重疊度之和,體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)城市對其他城市所施加的競爭壓力?？偤廷驗楸粍由鷳B(tài)位重疊度之和,體現(xiàn)城市承受其他城市的競爭壓力。

通過生態(tài)位重疊度矩陣及變化矩陣(見表2、3、4)可以看出,關(guān)中地區(qū)四地市競爭特征及其變化趨勢:

1.1984年關(guān)中四地市生態(tài)位重疊程度較高,城市間存在較強競爭。重疊矩陣中,重疊度和最大可以達到12,以其半值作為競爭強烈與否的分界點,關(guān)中四地市重疊度和為6.1561,城市之間占據(jù)的資源空間有較大重合引起城市競爭較為激烈。西安市在關(guān)中整體競爭格局中處于絕對優(yōu)勢地位,生態(tài)位主動重疊度值達2.0691,對其他城市產(chǎn)生壓力最強。城市之間形成較多競爭對手。定義重疊指數(shù)在0.5-1之間的城市為可能的競爭對手[18],發(fā)現(xiàn):西安和咸陽(0.8178)、西安和寶雞(0.8714)、咸陽和寶雞(0.7362)、咸陽和銅川(0.6354)城市生態(tài)位重疊值較高,互為競爭對手,特別是西安與寶雞、西安與咸陽以形成強競爭態(tài)勢,西安如借助自身條件沿襲傳統(tǒng)發(fā)展,會對這兩個城市的發(fā)展形成限制。

2.2004年關(guān)中四地市生態(tài)位重疊度和僅為4.2817,重疊程度不高,城市間競爭緩和。西安市在關(guān)中整體競爭格局中雖仍處于優(yōu)勢地位,但優(yōu)勢性不強。西安和咸陽(0.6862)、西安和寶雞(0.5874)、咸陽和銅川(0.5716)城市生態(tài)位重疊值較高,互為可能的競爭對手。

3.從1984年至2004年21年間,關(guān)中四地市生態(tài)位重疊度大幅下降,競爭趨緩。各城市中工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨向多樣化,而且不同城市已形成不同的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。西安市在關(guān)中地區(qū)競爭格局中的優(yōu)勢地位在逐漸削弱,21年間主動重疊度之和下降0.4958,降幅很大,其余地市已經(jīng)逐漸脫離西安市競爭范圍。形成競爭對手的城市數(shù)量在下降,且競爭激烈程度大幅降低。1984年互為競爭對手的城市共有4對,生態(tài)位重疊度平均為0.7652,至2004年下降為3對,且生態(tài)位重疊度平均為0.6151。

五、結(jié)語

在我國經(jīng)濟制度由計劃向市場變的同時,城市發(fā)展也擺脫傳統(tǒng)指令政策的控制,逐漸回歸自身發(fā)展規(guī)律。地區(qū)內(nèi)城市關(guān)系由競爭轉(zhuǎn)為合作、互補,生態(tài)位逐漸加寬,競爭減少,形成類似生態(tài)系統(tǒng)的等級全面、功能互補的城市系統(tǒng)。生態(tài)位的分離及生態(tài)位的擴充都是緩解城市競爭的有效途徑,現(xiàn)代城市應(yīng)當(dāng)通過錯位競爭、互惠共生來實現(xiàn)城市之間的共存共榮。[6]

然而,城市生態(tài)位概念的應(yīng)用仍有很大缺陷,盡管城市可以被看作是特殊的生命體,但它并不具備完全的生物屬性,城市發(fā)展所需要的資源數(shù)量及類別也遠非單個生物物種可以比擬,同時大量如科技、信息、人際關(guān)系等非實體資源的存在,都會對城市生態(tài)位產(chǎn)生影響,這些有待于進一步研究。但是隨著生態(tài)位理論的不斷完善,它將為以后城市與城市群研究理論和方法注入更多新鮮血液。[20]

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