基于PSR模型的鄭州市土地低碳集約利用評價研究

孫雯雯等

摘要：以鄭州市近14年的數(shù)據(jù)為基礎，對鄭州市城市土地低碳集約利用情況進行評價。從城市土地集約利用的人地關系入手，構(gòu)建了基于PSR模型的城市土地低碳集約利用評價值指標體系，采用綜合評價模型進行評價，并對各子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)度計算。結(jié)果表明，鄭州市城市土地低碳集約利用水平整體呈上升趨勢，但集約程度不太理想，與合理值有一定的差距，還有提高的空間。各子系統(tǒng)間發(fā)展缺乏協(xié)調(diào)度，這也是導致鄭州市集約水平較低的重要原因。鄭州市的經(jīng)濟發(fā)展還主要是依靠能源的消耗，低碳經(jīng)濟發(fā)展水平較低。

關鍵詞：PSR模型；低碳；集約利用評價；鄭州市

中圖分類號：F293.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）03-0560-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.013

Evaluating Low Carbon Intensive Use of Land in Zhengzhou City based on PSR Model

SUN Wen-wen， MEI Yun， CHEN Yin-rong， ZHANG Miao

（College of Land Management， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China）

Abstract： Based on 14 years' data of Zhengzhou city， the levels of low carbon intensive utilization of urban land were evaluated on time series. Proceeding with the relationship between population and land in intensive utilization of urban land， the evaluation index system of low-carbon intensive utilization of urban land was constructed based on PSR model. The comprehensive evaluation model was used to evaluate the intensive level and calculate the coordination degree of each subsystem. The results showed that the level of low carbon intensive utilization of urban land in Zhenzhou city increased， but the intensity was not reached the predicted. It had room for improvement. The lack of coordination between each subsystem was an important reason for the low intensive level of Zhengzhou city. The economic development of Zhengzhou city was mainly relied on energy consumption. The economy development level of low carbon was relatively low.

Key words： PSR model； low carbon； intensive utilization evaluation； Zhengzhou city

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化進程加快，各項建設對用地提出了更直接的要求，人多地少的矛盾更加突出。但是中國后備耕地資源少以及各項政策對城市用地供給的限制導致開源的前景不容樂觀，因而通過內(nèi)涵挖潛，改變土地利用方式，提高土地利用效率及利用集約度成為解決人地矛盾的首要選擇。同時隨著人類文明的發(fā)展，能源使用所帶來的環(huán)境問題日益為人們所認識，環(huán)境問題也逐漸成為人們關注的焦點[1]。為應對氣候變化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，保護人類共有的家園，必須走低碳經(jīng)濟發(fā)展的道路。低碳經(jīng)濟是在不影響經(jīng)濟和社會發(fā)展的前提下，通過技術創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，盡可能最大限度地減少溫室氣體排放，實現(xiàn)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展[2]。而如何在低碳經(jīng)濟的前提下實現(xiàn)城市土地的集約利用成為學術界研究的熱點問題。目前學術界對于城市土地集約利用的研究有很多[3，4]，但基于低碳理念下城市土地的集約利用研究還不完善[5，6]，而將PSR模型、低碳經(jīng)濟與土地集約利用評價結(jié)合起來的研究更少。PSR模型是從城市土地利用中的人地關系出發(fā)的用于評價城市土地集約利用的模型，模型具有很強的邏輯性，強調(diào)人類活動對土地利用造成影響的因果關系，是對傳統(tǒng)評價的優(yōu)化[7，8]。本研究從鄭州市實際情況出發(fā)，引入低碳的概念，利用PSR模型構(gòu)建了評價指標體系進行了鄭州市土地低碳集約利用評價，以期為制定相應的政策措施，不斷提高城市土地集約利用程度提供依據(jù)。

1 評價指標體系與方法

1.1 低碳土地集約利用的PSR模型框架構(gòu)建

PSR模型（Pressure-State-Response）即壓力—狀態(tài)—響應模型，是經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）于1994年提出的，反映了人類與自然資源之間的關系。在城市土地利用系統(tǒng)中，是指在社會經(jīng)濟發(fā)展及土地利用過程中，人對自然施加了一定的壓力（P），影響了城市各類用地的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、城市土地的物理使用強度和經(jīng)濟使用強度以及由此而帶來的綜合效益（S），城市土地的管理者們?yōu)榫徑鈮毫?、?yōu)化土地狀態(tài)而制定一系列的響應措施（R），響應的科學性和力度對今后城市土地集約利用的程度有著直接的影響[9]。PSR模型突出反映了人地關系，國內(nèi)許多學者將其運用到土地集約利用評價中來，較好地詮釋了土地集約利用的內(nèi)涵。endprint

1.2 評價指標選取及評價體系的建立

在傳統(tǒng)土地集約利用評價的基礎上，本研究加入了“低碳經(jīng)濟”的概念。低碳經(jīng)濟的實質(zhì)是能源效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問題，核心是能源技術創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，目標是減緩氣候變化和促進人類的可持續(xù)發(fā)展[10]。在選取指標時，除依據(jù)土地集約利用內(nèi)涵選取相應指標外，還選取了部分經(jīng)濟耗能指標及生態(tài)環(huán)境指標。依據(jù)典型性、科學性、可獲得性、系統(tǒng)性、可量化性等原則構(gòu)建的評價指標體系（表1）。

壓力層：包括人口密度、人均居住用地、城市人口與用地彈性指數(shù)、GDP與用地彈性、城鎮(zhèn)化水平、單位GDP能耗等指標。該層反映人口增長、經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平提高對土地開發(fā)利用的壓力。其中，城市人口與用地彈性指數(shù)是指城市人口年均增長率與城市建設用地增長率的比值，反映了人口增長與城市建設的協(xié)調(diào)程度，過高或過低都會影響城市的可持續(xù)發(fā)展。GDP與用地彈性指GDP的年均增長率與城市建設用地增長率的比值，反映了經(jīng)濟發(fā)展水平與城市建設的協(xié)調(diào)程度。城鎮(zhèn)化水平為城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝冢òㄞr(nóng)業(yè)與非農(nóng)業(yè)）的比例，代表了城市經(jīng)濟發(fā)展程度。單位GDP能耗是年GDP總值與能源消耗總量的比值，反映能源的產(chǎn)出狀況以及利用能源的科學技術水平。

狀態(tài)層：包括地均社會消費品零售額、能源加工轉(zhuǎn)換效率、能源消費彈性指數(shù)、地均GDP、人均道路用地、低碳能源消費比重、地均廢氣排放量、地均廢水排放量、人均耕地占有量。該類指標反映城市土地利用的開發(fā)強度、效益以及經(jīng)濟發(fā)展的低碳水平。其中，地均社會消費品零售額是社會消費品零售總額與土地總面積的比值，地均GDP是GDP總額與土地總面積的比值，反映土地的產(chǎn)出水平。能源加工轉(zhuǎn)換效率指一定時期內(nèi)能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)出的各種能源產(chǎn)品的數(shù)量與同期內(nèi)投入加工轉(zhuǎn)換的各種能源數(shù)量的比例，是觀察能源加工轉(zhuǎn)換裝置和生產(chǎn)工藝先進與落后、管理水平高低等的重要指標。地均廢氣排放量與地均廢水排放量能在一定程度上反映政府對環(huán)境污染的治理狀況。

響應層：包括地均固定資產(chǎn)投資額、地均從業(yè)人員、污水處理率、建成區(qū)綠化覆蓋率、建成區(qū)綠地率、人均公共綠地面積、每萬人擁有公共交通車輛、第三產(chǎn)業(yè)增加值指數(shù)。該類指標反映城市土地利用的資金、人力和環(huán)保等的投入強度，是響應土地利用壓力的政策作用的結(jié)果。地均固定資產(chǎn)投資額是資產(chǎn)投資額與土地面積的比值，反映政府在土地上的投入強度；污水是水體的主要污染源之一，污水處理率越高，越有利于低碳經(jīng)濟發(fā)展。第三產(chǎn)業(yè)增加值指數(shù)反映低耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度，一定程度上反映城市經(jīng)濟低碳發(fā)展的趨勢。

1.3 指標標準化

1.3.1 數(shù)據(jù)來源 本研究所用數(shù)據(jù)皆來源于《鄭州統(tǒng)計年鑒》、《河南統(tǒng)計年鑒》、《中國城市年鑒》、鄭州統(tǒng)計信息網(wǎng)及政府部分公開的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)真實有效。

1.3.2 合理值的確定 本研究在確定合理值時主要參考如下幾種方法：①文獻資料參考法；②目標值法[11，12]：結(jié)合國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、城市規(guī)劃等相關規(guī)劃，根據(jù)城市實際情況，來確定相關指標的合理值；③先進城市逼近法：考慮到鄭州市正在建設國家中心城市，本研究以北京、上海、廣州、深圳等4個現(xiàn)有國家中心城市作為先進城市，以2011年相關數(shù)據(jù)作為計算標準；④整體趨勢法：通過近幾年的指標數(shù)據(jù)，計算出該指標的平均增長率，然后確定指標值。

1.3.3 指標標準化 在合理值確定之后，即可對各指標進行標準化。對數(shù)據(jù)進行標準化的目的是消除不同的指標間存在的量綱，避免其影響評價結(jié)果。綜合已有文獻發(fā)現(xiàn)各學者所使用的標準化法主要有總和標準化法、標準差標準化法、極大值標準化法、極差標準化法等。結(jié)合本研究所使用數(shù)據(jù)及所要進行的模型分析，采用極差變換標準化法所得數(shù)據(jù)進行處理。公式為：對于正指標，即越大越優(yōu)的指標，采用上限效果測度：

Hij=■

對于負指標，即越小越優(yōu)的指標，采用下限效果測度：

Hij=■

式中，aij為第i個準則層第j個指標的實際數(shù)值。

1.4 指標權(quán)重

變異系數(shù)賦權(quán)法也稱均方差法，是一種客觀賦權(quán)法，是根據(jù)各個指標在所有被評價對象上數(shù)值的變異程度大小來對其賦權(quán)，變異程度越大的指標，說明在評價過程中越重要，要賦予較大的權(quán)重，反之，則賦予較小的權(quán)重。變異系數(shù)賦權(quán)法不依賴于人的主觀判斷，能夠從數(shù)據(jù)本身找到數(shù)據(jù)內(nèi)在反映。具體步驟如下[13]：

1）計算第i項指標的均值■和變異系數(shù)Vi。

■c=■， Vi=■ ■

2）計算各指標的權(quán)重。

Wi=■；各準則層的權(quán)重，采用各準則層中指標的變異系數(shù)求和，得到各子系統(tǒng)的效用值和，記作D，進而得到全部指標效用值的總和D=D1+D2+D3，則各準則層的權(quán)重為：W壓力=■，W狀態(tài)=■， W響應=■。

均方差法是根據(jù)各個指標的年度變異系數(shù)來確定權(quán)重，指標變異程度越大，表明指標在評價中的作用越大，則權(quán)重值越大，這與實際情況可能有不符之處，可采用層次分析法對其進行修正[14]。本研究采用兩種方法來進行指標權(quán)重的確定，取兩種方法的均值作為各指標的最終權(quán)重，在一定程度上對指標體系及權(quán)重進行了優(yōu)化。

1.5 集約度

現(xiàn)有的土地集約利用評價研究框架通常是將各子系統(tǒng)集成，計算綜合因子得分。PSR模型中各系統(tǒng)并不是獨立的，而是相互聯(lián)系、相互促進、相互影響的，每個子系統(tǒng)的各個指標都從不同的側(cè)面在不同程度上反映著低碳土地集約利用，因此其集約分值可用綜合評價模型來計算。同時考慮到PSR模型也并不是對低碳土地集約利用系統(tǒng)的簡單分解，本研究還將分別計算每個準則層子系統(tǒng)的得分值，并分析各子系統(tǒng)對總系統(tǒng)的影響程度。公式為：fi=■Wi（AijWij），F(xiàn)=■fi×100；其中：Wi為各準則層權(quán)重，Aij為各指標標準化值，Wij為各指標權(quán)重，fi 為各準則層得分值，F(xiàn)為系統(tǒng)集約度。endprint

1.6 PSR子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度

在城市土地集約利用的PSR模型系統(tǒng)中， 各子系統(tǒng)及其內(nèi)部各指標從不同層面和角度反映了城市土地集約利用的水平， 各子系統(tǒng)及其內(nèi)部各指標的綜合協(xié)調(diào)是實現(xiàn)城市土地集約利用的基礎， 適度的壓力、良好的狀態(tài)及科學的響應才能促進城市土地集約利用程度的提高，各子系統(tǒng)變化速率均衡發(fā)展才能達到土地集約利用的目的。因此本研究引入?yún)f(xié)調(diào)度函數(shù)，測算各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度。公式為：CI=■，其中C1、C2、C3分別為壓力層、狀態(tài)層及響應層的集約度分值。當各系統(tǒng)分值越接近時，CI值越接近■，此時各子系統(tǒng)間均衡發(fā)展。在集約水平一定時，協(xié)調(diào)系數(shù)越接近此值，協(xié)調(diào)度越好，越偏離此值則協(xié)調(diào)度越差。

2 結(jié)果與分析

城市土地利用類型的劃分是一個動態(tài)變化的過程，隨著時間以及社會發(fā)展水平的變化，劃分標準亦有所不同，因而在學術界并無統(tǒng)一的劃分標準，但大致可分為過度粗放利用、粗放利用、基本集約利用及集約利用4種類型。結(jié)合鄭州市的實際情況，按綜合計算分值<30、30～50、50～70、>70劃分為4個級別，分別對應上述四種類型。

由表2可知，從集約度來看，鄭州市土地集約利用水平總體呈上升趨勢，呈現(xiàn)階段性上升的特點。1998-1999年土地集約利用水平有所上升，2000-2001年集約度下降，由1999年的20.371下降到2001年的19.319，下降幅度較大。以2003年為轉(zhuǎn)折點，土地集約利用水平開始穩(wěn)步上升，由2003年的21.350上升到2011年的64.146，年均增長率達13%，集約利用水平增長較快。鄭州市土地集約利用水平盡管呈上升趨勢，但歷年的集約利用水平均低于合理值，說明鄭州市土地低碳集約利用水平仍有上升的空間，仍可采取相應措施提高土地利用集約度。從集約利用狀態(tài)來看，鄭州市歷年土地集約利用狀況大致可分為3個階段，1998-2004年的過度粗放利用階段，2005-2009年的粗放利用階段及2010-2011年的基本集約利用階段。鄭州市歷年來土地集約利用水平上升幅度較大，波動較大，2010年達到基本集約狀態(tài)。這說明鄭州市城鎮(zhèn)化發(fā)展速度較快，人口、經(jīng)濟等不斷給集約利用帶來壓力，而政府也開始逐步考慮到土地的集約利用，加強了各項基礎設施建設、政策引導等相應措施的投入，使土地集約利用狀態(tài)不斷改善。

從子系統(tǒng)得分和系統(tǒng)協(xié)調(diào)度來看，鄭州市歷年子系統(tǒng)評價分值相差較大，協(xié)調(diào)系數(shù)均小于■，各系統(tǒng)間呈現(xiàn)不協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢，這也是鄭州市土地集約利用水平偏低的重要原因。具體的說，1998-2002年壓力層與響應層得分值均較低，尤其是響應層遠低于狀態(tài)層，系統(tǒng)間的不協(xié)調(diào)主要是由于響應系統(tǒng)導致的；2003-2004年各系統(tǒng)間分值相差較小，協(xié)調(diào)系數(shù)達到一個小高峰值，由原始數(shù)據(jù)的分析可知，這是由于2003年的地均廢氣排放量驟增，導致該年狀態(tài)層分值驟降造成的，該年的集約度分值并不高。同時2003年以來，鄭州市地均廢棄排放量均比較高，且有增加的趨勢，說明鄭州市經(jīng)濟的發(fā)展還主要是依賴能源消耗，低碳經(jīng)濟發(fā)展水平比較低。從2005年開始，響應層分值開始逐漸接近狀態(tài)層，壓力層分值變化不大，這時系統(tǒng)間的不協(xié)調(diào)主要是壓力系統(tǒng)造成的。2010年協(xié)調(diào)度分值達到最高值，系統(tǒng)間協(xié)調(diào)度較好，這是壓力層分值突增引起的，說明響應層政策的有效實施，反映到壓力層不僅可以提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，還有利于集約度的提高。同時，各子系統(tǒng)間的不協(xié)調(diào)在一定程度上反映出鄭州市土地集約利用對壓力缺乏敏感度。因此，要做到高效、規(guī)范地開發(fā)和利用城市土地，必須因應資源賦存條件和經(jīng)濟發(fā)展需求的“壓力”，通過經(jīng)濟杠桿和相關行政手段等“響應”措施調(diào)節(jié)用地關系，引導城市向更高的土地集約利用“狀態(tài)”轉(zhuǎn)變。

本研究采用的土地集約利用評價指標體系中，以經(jīng)濟產(chǎn)出效益為主的“狀態(tài)”指標數(shù)量最多，且地均社會消費品零售額、地均GDP等指標的權(quán)重較大，因此土地集約利用程度評價的得分受經(jīng)濟發(fā)展水平的影響比較大。同時，通過對壓力層、狀態(tài)層和響應層各指標的指標權(quán)重分析，不難發(fā)現(xiàn)有關經(jīng)濟效益的權(quán)重值普遍較高，而有關生態(tài)環(huán)境如建成區(qū)綠化覆蓋率、建成區(qū)綠地率、人均公共綠地面積等指標及關于低碳能源的指標如低碳能源消費比重、地均廢氣排放量、地均廢水排放量、能源加工轉(zhuǎn)換效率等指標則普遍分值較低。上述情形均說明鄭州市在經(jīng)濟的低碳產(chǎn)出及生態(tài)環(huán)境的建設方面還存在一定的問題，反映在土地利用系統(tǒng)的反饋能力建設方面存在一定問題。影響鄭州市土地集約利用最大的因素是城市的快速擴張及城市化進程的加快，這必然會導致土地需求擴大，土地集約利用的壓力增大，此時政府適當引導，加大投入，即增加響應措施，使土地的集約化利用成為必然趨勢。

3 結(jié)論與討論

按照發(fā)展低碳經(jīng)濟和轉(zhuǎn)變土地利用方式的要求，本研究引入土地低碳經(jīng)濟理念，并首次構(gòu)建了基于PSR模型的土地低碳集約利用評價指標體系。1998-2011年鄭州市土地集約利用水平整體呈上升趨勢，經(jīng)濟發(fā)展水平對其影響很大，但其集約水平與合理值還有一定的差距。從鄭州市低碳經(jīng)濟發(fā)展水平看，鄭州市的經(jīng)濟發(fā)展還主要是依靠能源消耗，對生態(tài)環(huán)境有較大的影響，低碳經(jīng)濟發(fā)展水平不理想。未來鄭州市應轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式和土地利用方式，增強土地利用碳減排能力，控制建設用地規(guī)模和強度，逐步提高土地利用的低碳和集約水平。同時，要開發(fā)應用新能源，減少化石燃料消耗，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻：

[1] 張鵬飛.中國經(jīng)濟發(fā)展模式轉(zhuǎn)變的必然選擇——低碳經(jīng)濟[J].科學與管理，2009（5）：17-19.

[2] 付 允，馬永歡，劉怡君，等.低碳經(jīng)濟的發(fā)展模式研究[J].中國人口·資源與環(huán)境，2008（3）：14-19.

[3] 龔 義，吳小平，歐陽安蛟.城市土地集約利用內(nèi)涵界定及評價指標體系設計[J].浙江國土資源，2002（1）：46-49.

[4] 何 芳.城市土地集約利用及其潛力評價[M].上海：同濟大學出版社，2003.

[5] 楊 馳，李朝奎，郭 翔.低碳經(jīng)濟背景下長株潭地區(qū)土地集約利用評價方法研究[J].湖南科技大學學報（自然科學版），2010，25（4）：115-121.

[6] 黎孔清，陳銀蓉.低碳理念下的南京市土地集約利用評價[J].中國土地科學，2013，27（1）：61-66.

[7] 楊 志， 趙冬至，林元燒，等.基于PSR模型的河口生態(tài)安全評價指標體系研究[J].海洋環(huán)境科學，2011，30（1）：139-142.

[8] 朱一中，曹 裕.基于PSR模型的廣東省城市土地集約利用空間差異分析[J].經(jīng)濟地理，2011，31（8）：1375-1380.

[9] 史麗君，張紹良，王浩宇，等.基于PSR框架的徐州市城市土地集約利用評價研究[J].國土與自然資源研究，2006（1）：4-5.

[10] 莊貴陽.中國經(jīng)濟低碳發(fā)展的途徑與潛力分析[J].國際技術經(jīng)濟研究，2005（8）：79-87.

[11] 朱 蕾.基于GIS的長春經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)土地集約利用評價研究[D].吉林吉林：吉林大學，2009.

[12] 楊曼曼.鄭州市開發(fā)區(qū)土地集約利用評價[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學，2010.

[13] 董金瑋，鄭新奇.基于改進PSR模型的濟南市生態(tài)安全評價研究[J].資源開發(fā)與市場，2007，23（1）：1-4.

[14] 曹紅梅.基于PSR模型的農(nóng)村居民點土地集約利用研究——以河北省淶水縣為例[D].河北保定：河北農(nóng)業(yè)大學，2011.endprint