2000-2015年中國城市土地利用效率的時空演化

朱孟玨, 莊大昌, 張慧霞

(廣東財經(jīng)大學 公共管理學院, 廣東 廣州 510320)

近年來，中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速推進。城市人口的增加、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展客觀上加大了用地需求，僅2000—2015年全國城市建設(shè)用地面積就增加了29 470.44 km2，城市擴展系數(shù)(用地增長率/人口增長率)更是達到2.27∶1，遠超國際上1.12∶1的理想系數(shù)，城市用地呈現(xiàn)蔓延發(fā)展態(tài)勢。城市土地作為城市經(jīng)濟社會發(fā)展和環(huán)境建設(shè)的空間載體，其利用效率狀況對于政府宏觀調(diào)控政策的制定，以及城市規(guī)劃、建設(shè)與管理的實施都具有重大意義。

國外土地利用效率研究起源于20世紀20年代的生態(tài)區(qū)位理論研究，20世紀90年代以來的研究領(lǐng)域包括：一是環(huán)境約束和土地碳排放效率研究，如運用環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)構(gòu)建土地利用模型[1]；運用Super-DEA模型評估土地利用碳排放效率[2-3]。二是土地利用效率的影響因素研究，如研究社會、政治和政策因素對土地利用效率的影響[4]。三是土地利用效率的管理政策研究，如探討社會環(huán)境政策[5]、土地激勵政策[6]對土地利用效率的關(guān)聯(lián)性。國內(nèi)研究起步較晚，研究視角包括：一是土地利用效率的模型測度研究，如DEA模型[7-8]、SBM-Undersirable模型[9]、熵值法和協(xié)調(diào)度模型[10]、土地稅法模型[11]、脫鉤模型[12]、Malmquist指數(shù)[13]等對土地利用效率的測度。二是土地利用類型的效率研究，如宋吉濤等[14]探討了不同土地利用類型對土地利用效率的影響。三是土地利用的管控策略研究，如對增量供給、存量挖潛、門檻約束、市場交易機制等的探討[15]。四是土地利用效率與城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)性研究，如張明斗等[16]研究了城鎮(zhèn)化與土地利用效益的協(xié)調(diào)度；周來友等[17]采用隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)探討了老齡化與土地利用效率的關(guān)系。

綜合來看，國外研究偏重土地利用的碳排放效率以及環(huán)境政策管理領(lǐng)域，國內(nèi)研究注重土地利用效率的模型測度與評估。但相關(guān)研究對于全國地級城市尺度，尤其是時間序列上的空間演化特征研究相對較少。鑒于此，本文擬以2000—2015年地級以上城市為樣本，構(gòu)建土地利用“投入—產(chǎn)出”的經(jīng)濟評價體系，通過VRS-DEA模型探討土地利用效率的時空演化特征，并分析其影響因素。以期為中國資源優(yōu)化布局和土地利用效率研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 指標體系構(gòu)建

論文以2000,2005,2010和2015年地級以上城市為研究對象(不含港澳臺)。基于城市樣本的一致性和可對比性，以2015年295個地級以上城市為基礎(chǔ)進行歷史追溯，剔除無法獲得歷史數(shù)據(jù)的城市，最終確定282個城市作為研究樣本(表1)。

土地利用效率的指標體系從投入指標和產(chǎn)出指標2方面構(gòu)建。投入指標考慮勞動力、土地和資本的因素，選取第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)(萬人)(x1)、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)(萬人)(x2)、建成區(qū)面積(km2)(x3)、固定資產(chǎn)投資額(非農(nóng)戶)(億元)(x4)4個指標；產(chǎn)出指標考慮經(jīng)濟效益，選取第二產(chǎn)業(yè)增加值(億元)(y1)、第三產(chǎn)業(yè)增加值(億元)(y2)2個指標。數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，均以市轄區(qū)為統(tǒng)計范圍。同時，為了統(tǒng)一口徑和消除價格因素，固定資產(chǎn)投資額(非農(nóng)戶)(億元)(x4)、第二產(chǎn)業(yè)增加值(億元)(y1)、第三產(chǎn)業(yè)增加值(億元)(y2)3個指標均換算成2000年不變價。

1.2 研究方法

論文主要采用基于VRS(variable returns to sale，規(guī)模效益可變)的DEA模型(data envelopment analysis，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析)。VRS-DEA模型以生產(chǎn)函數(shù)理論為基礎(chǔ)，是一種基于被評價對象間相對比較的非參數(shù)技術(shù)效率分析方法。該模型假設(shè)有n個決策單元DMUj(j=1,2,…,n)，每個DMU單元都有p個投入要素xi(i=1，2，…,p)，q個產(chǎn)出要素yr(r=1，2，…,q)，當前要評價的單元記為DMUk，則計算模型為：

(1)

(j=1,2,…,n；i=1,2,…,p；r=1,2,…,q)

VRS-DEA模型可以進一步將土地利用效率細分為規(guī)模效率和純技術(shù)效率。規(guī)模效率反映了被評價單元由于對投入要素的大規(guī)模增加或減少，從而帶來了土地利用效率變化；純技術(shù)效率反映了被評價單元由于生產(chǎn)技術(shù)和管理理念的變化，投入要素結(jié)構(gòu)發(fā)生了優(yōu)化調(diào)整，從而帶來土地利用效率變化。一般來說，土地利用的規(guī)模收益要先后經(jīng)歷規(guī)模報酬遞增(IRS)、規(guī)模報酬不變(CRS)、規(guī)模報酬遞減(DRS)這3個階段。其中，規(guī)模報酬遞增表示在其他條件不變的情況下，當投入要素增加的比例小于產(chǎn)量增加的比例，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟；規(guī)模報酬不變、遞減分別表示生產(chǎn)要素增加的比例等于、大于產(chǎn)量增加的比例。土地利用效率、規(guī)模效率、純技術(shù)效率的關(guān)系，以及規(guī)模報酬情形的判定公式如下：

θ=θT×θS

(2)

式中：θ——土地利用效率；θT——純技術(shù)效率；θS——規(guī)模效率；若設(shè)k=∑λj/θ，當k=1，該DMU單元規(guī)模效益不變，規(guī)模效率值達最優(yōu)；當k<1或k>1，則該DMU單元分別處于規(guī)模效益遞增或遞減階段。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用效率的演化特征

2000—2015年4個年份城市土地利用效率均值依次為0.418，0.429，0.447，0.464，說明土地利用實際狀況只占最理想狀況的41%～46%，處于中低水平；年均增長率僅為0.70%，結(jié)構(gòu)調(diào)整與效率提升速度緩慢，土地利用仍存在較大提升空間。

2.1.1 空間演化差異 土地利用效率值的空間特征表明(圖1)： ①2000年，東中西三大地帶的效率值依次為0.438，0.405，0.401，到2015年調(diào)整為0.532，0.392，0.430，說明東部地區(qū)效率值明顯高于中西部；中部效率值逐年降低，西部效率值緩慢提升，2005年后西部效率值高于中部。②基于效率值可將城市分為高效率(0.80～1.00)、中高效率(0.60～0.80)、中等效率(0.40～0.60)、中低效率(0.20～0.40)、低效率(0.20以下)5個層次。2000年，5個層次的城市數(shù)量占比依次為4.61%，8.51%，32.98%，49.29%和4.61%。其中，高效率和中高效率城市以小城市為主(除福州、東莞、大連外)；其他大部分城市(包括北京、上海等特大城市)處于中等效率以下。2005和2010年，高效率城市主要分布在東部(廣東、上海、江蘇)，其次是西部(內(nèi)蒙古、新疆)，沒有中部城市。2015年，5個層次的城市數(shù)量依次占7.10%，11.35%，39.72%，40.43%和1.42%，高效率和中高效率城市增多，但中等和中低效率城市仍超過80%。高效率和中高效率城市集中在長三角、京津冀、珠三角、長江中游、呼包鄂以及大慶、拉薩等零星城市?？赡艿慕忉屖?，在發(fā)展初期，北京、上海、廣州等經(jīng)濟發(fā)達和高等級城市的要素投入較多，超過自身消化能力，效率值普遍低于中、小城市；發(fā)展后期，區(qū)域經(jīng)濟水平、城市規(guī)模對土地利用效率的聚集效應(yīng)顯現(xiàn)，東部高等級城市以及城市群的土地利用效率顯著高于其他城市。

2.1.2 規(guī)模等級差異 不同城市規(guī)模的土地利用效率特征表明(表2)：①2015年超大、特大、大、中和小城市的效率值依次為0.824，0.780，0.558，0.428，0.419，增長率依次為2.87%，3.17%，0.98%，0.31%和0.18%，說明效率值和增值率都具有規(guī)模等級遞增效應(yīng)，城市規(guī)模越大，整合城市產(chǎn)業(yè)資源的能力也越強，促使土地利用效率越高，效率增速也越快。例外的是，超大城市增速略低于特大城市，主要由于重慶市的個案造成。重慶市在4個年份的土地利用效率分別為0.558，0.313，0.338，0.295(其他超大城市在2015年均為1.00)，一直處于中低效率水平。重慶市1997年設(shè)直轄市，2009年確定為“國家統(tǒng)籌城鄉(xiāng)綜合配套改革試驗區(qū)”，2010年設(shè)立了國家級新區(qū)—兩江新區(qū)，發(fā)展速度很快，國家投入了大量資源進行重點開發(fā)，固定資產(chǎn)投資額年均增長30.38%，建成區(qū)面積年均增長11.80%，呈現(xiàn)土地粗放式擴張?zhí)卣?，屬于要素?qū)動型，造成土地利用效率低下。②超大和特大城市效率值依“東—中—西”遞減，大城市效率值在2000—2005和2010—2015分別按“東—中—西”和“東—西—中”遞減，中等城市和小城市的效率值則按“東—西—中”遞減，與土地利用效率的整體空間演化差異特征相一致。

圖1 2000-2015年中國城市土地利用效率的時空演化

表2 2000-2015年中國城市土地利用效率的規(guī)模等級差異

2.2 土地利用效率的指標分解

土地利用效率能大致反映土地利用的整體時空演化，但較難解析其演化原因。VRS-DEA模型可將土地利用效率分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率，純技術(shù)效率體現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)與城市管理對土地利用效率的貢獻，規(guī)模效率體現(xiàn)投入要素配置結(jié)構(gòu)對土地利用效率的影響。

2.2.1 純技術(shù)效率的時空演化差異 2000—2015年4個年份的純技術(shù)效率依次為0.458，0.466，0.486，0.497，雖略大于土地利用效率且呈現(xiàn)不斷增長態(tài)勢，但仍處中低水平。從區(qū)域空間分布來看，東部純技術(shù)效率最高，西部居次，中部最低，效率值差距逐年拉大。從城市規(guī)模等級來看，2015年超大、特大、大、中、小城市的純技術(shù)效率值依次為0.935，0.907，0.578，0.446，0.466(圖2)。其中，超大和特大城市屬于純技術(shù)高效率區(qū)；大城市處于純技術(shù)中等效率區(qū)；中小城市效率值較低。純技術(shù)效率大致符合城市規(guī)模遞增效應(yīng)，說明高等級城市在先進生產(chǎn)技術(shù)和管理方法的獲取、現(xiàn)有資源的整合能力上具有明顯優(yōu)勢，能夠在投入規(guī)模不變基礎(chǔ)上實現(xiàn)最大產(chǎn)出。

圖2 2000-2015年中國城市土地利用效率與分解效率的演化

2.2.2 規(guī)模效率的時空演化差異 2000年全國城市處于規(guī)模報酬遞增、遞減和不變的比例分別占47.52%，42.55%和9.93%，到2015年調(diào)整為77.30%，15.96%和6.74%，規(guī)模報酬遞增的城市數(shù)量顯著上升，遞減的城市數(shù)量出現(xiàn)下降(表3)。從區(qū)域空間分布來看，大部分城市都處于規(guī)模報酬遞增狀態(tài)，但中部地區(qū)城市比重最高，西部地區(qū)居次，東部地區(qū)略小于全國平均水平，說明基于規(guī)模效率的考慮，應(yīng)適當控制東部城市的規(guī)模，大力發(fā)展中部城市的規(guī)模，因地制宜適時調(diào)整西部城市的規(guī)模。從城市規(guī)模等級來看，超大和特大城市主要處于規(guī)模報酬不變或者遞減態(tài)勢；大城市規(guī)模報酬遞增和遞減的都占有較大比重；中等城市和小城市主要處于規(guī)模報酬遞增階段。說明基于規(guī)模效率的考慮，應(yīng)嚴格控制超大和特大城市的規(guī)模，適當調(diào)整大城市規(guī)模，積極發(fā)展中小城市規(guī)模。

2.2.3 純技術(shù)效率和規(guī)模效率的影響比較 計算土地利用效率(θ)與純技術(shù)效率(θT)、規(guī)模效率(θS)的相關(guān)系數(shù)，系數(shù)越高，分解效率對土地利用效率的解釋度越強。

結(jié)果表明：2000—2015年4個年份，θT與θ的相關(guān)系數(shù)依次為0.734，0.899，0.884，0.943，θS與θ的相關(guān)系數(shù)依次為0.252，0.144，0.042，0.053，說明純技術(shù)效率對土地利用效率的影響力較大且不斷攀升；規(guī)模效率對土地利用效率的影響較低且不斷下滑；純技術(shù)效率的影響力遠大于規(guī)模效率，說明規(guī)模效率并不是影響土地利用效率的決定性因素，土地利用效率不高很大程度上受到純技術(shù)效率低下的影響；要提高土地利用效率必須要優(yōu)化調(diào)整土地利用的結(jié)構(gòu)，加強提升生產(chǎn)技術(shù)與城市管理，而不是一味加強規(guī)模性投入。

表3 2000-2015年中國城市規(guī)模效率的時空演化 %

2.3 土地利用效率的影響因子

通過土地利用效率及指標分解分析，中國城市土地利用的效率整體不高，且具有明顯的地域差異性和規(guī)模差異性，但造成此變化的原因很大程度上是投入要素的無效和產(chǎn)出要素的不足。基于VRS-DEA模型的松弛變量，可以分析產(chǎn)出/投入不變狀態(tài)下指標的冗余情況，得出造成效率差異的影響因素，旨在為土地利用的優(yōu)化配置路徑提供思路。

保持產(chǎn)出不變，分析投入要素的冗余度，結(jié)果表明(表4，圖3a—3d)：①2000年，若及時調(diào)整投入要素結(jié)構(gòu)，全國可節(jié)約第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)(x1)693萬人、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)(x2)1 158萬人、建成區(qū)面積(x3)2 271 km2，固定資產(chǎn)投資額(x4)35億元。其中，第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)以東部城市投入無效為主；第三產(chǎn)業(yè)從人人員數(shù)以東部城市、特大和大城市投入無效為主；建成區(qū)面積以東、西部城市，大城市和中等城市投入無效為主；固定資產(chǎn)投資額只有少量冗余。②2005和2010年，固定資產(chǎn)投資額冗余度升高明顯，其余前指標略有降低。③到2015年，固定資產(chǎn)投資額冗余度最高(21 219億元)，全國城市普遍投入無效，高等級城市尤為明顯，冗余度超過500億元的如超大城市重慶，特大城市武漢，大城市石家莊、長沙、哈爾濱、西安、沈陽、青島等；第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)冗余度也較高(1 069萬元)，尤以東部大中城市較明顯，如超大城市重慶，大城市東莞、南通，中等城市紹興、揚州等；第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)和建成區(qū)面積主要是部分城市投入無效，如特大城市重慶在第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)、建成區(qū)面積上冗余過多，長春、東莞、伊春在建成區(qū)面積上冗余過多。以重慶為例，各項指標都出現(xiàn)冗余，調(diào)整投入結(jié)構(gòu)可節(jié)約第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)263萬人、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)267萬人、建成區(qū)面積331 km2，固定資產(chǎn)投資額3 793億元。

以上特征的可能解釋是：2000年以來，城市間人口遷移加劇，開發(fā)區(qū)、城市新區(qū)的建設(shè)使得建成區(qū)面積急劇擴張，要素投入過多超過了當時城市自身的消化能力，土地轉(zhuǎn)化能力減弱，冗余量增多；隨著管理方法、生產(chǎn)技術(shù)等純技術(shù)效率的提升，冗余量減少；同時，純技術(shù)效率提升也使勞動密集型產(chǎn)業(yè)投入過量，第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)、固定資產(chǎn)投資額投入無效的情形。

表4 2000-2015年中國城市產(chǎn)出不變情況下投入指標的冗余度分析

注：a—d冗余度表示產(chǎn)出不變情況可節(jié)約的要素； e—f冗余度表示投入不變情況可增加的產(chǎn)出。冗余為0即投入/產(chǎn)出有效。

保持投入不變，分析產(chǎn)出要素的冗余度，結(jié)果表明(表5，圖3e—3f)：2000年，若加強生產(chǎn)技術(shù)，全國可增加第二產(chǎn)業(yè)增加值(y1)905億元、第三產(chǎn)業(yè)增加值(y2)267億元。到2015年，第二產(chǎn)業(yè)增加值的冗余度較高(21 157億元)，全國城市普遍產(chǎn)出效益不足，冗余量超過500億元的包括福州、貴陽、杭州、濟南、南寧、廈門、青島、無錫和太原等大城市。相對來說，第三產(chǎn)業(yè)增加值冗余度(產(chǎn)出不足)不高，主要集中在重慶、四川和陜西。基于對投入產(chǎn)出要素的冗余度分析，不同區(qū)域、不同規(guī)模等級的土地利用效率具有不同的影響因子，應(yīng)制定差異化路徑提振土地利用效率。在投入層面上，應(yīng)適當調(diào)整對東部地區(qū)城市，超大、特大和大城市的固定資產(chǎn)投資額傾斜政策，加強對中、西部地區(qū)城市和中小城市的投入力度；調(diào)整東、西部地區(qū)城市和大、中城市的第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)的投入，裁撤冗余；適度控制東北和西部地區(qū)建設(shè)用地面積，西南地區(qū)超大城市、小城市的第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)。從產(chǎn)出層面上，應(yīng)提升東部地區(qū)大城市的第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率，加強西部地區(qū)城市第三產(chǎn)業(yè)科技含量，提高產(chǎn)出轉(zhuǎn)換能力。

表5 2000-2015年投入不變情況下產(chǎn)出指標的冗余度分析

3 結(jié) 論

論文采用VRS-DEA模型，分析了2000—2015年中國城市土地利用效率的時空演化特征，并探討了效率的影響因素。研究表明： ①2000—2015年中國城市的土地利用效率整體較低，全國實際投入產(chǎn)出狀況只占到最理想前沿面的41%～46%，超過80%的城市仍處于中等和中低效率水平，土地利用存在不經(jīng)濟現(xiàn)象，有較大提升空間。高效率的城市主要集中在長三角、京津冀、珠三角、長江中游、呼包鄂等區(qū)域。②土地利用效率水平由純技術(shù)效率和規(guī)模效率共同作用影響。純技術(shù)效率貢獻作用大于規(guī)模效率，高等級城市具有純技術(shù)效率優(yōu)勢且普遍處于規(guī)模報酬不變或遞減階段，低等級城市大多處于規(guī)模報酬遞增階段。③要素投入無效和產(chǎn)出不足是造成土地利用效率持續(xù)不高的重要原因。在投入方面，影響因素從建成區(qū)面積、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)的投入無效為主，過渡到固定資產(chǎn)投資額、第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)投入無效為主。在產(chǎn)出方面，第二產(chǎn)業(yè)增加值產(chǎn)出不足的影響顯著大于第三產(chǎn)業(yè)。不同區(qū)域、不同規(guī)模等級土地利用效率的影響因子各有差異。

基于土地利用效率的分析，需要采用差異化的路徑來提升土地利用效率。超大、特大城市具有純技術(shù)效率高的優(yōu)勢和規(guī)模報酬不變或遞減的不足，應(yīng)嚴格控制其城市規(guī)模；大城市具有規(guī)模報酬遞增和遞減參半的特征，應(yīng)采取有針對性的控制措施；中小城市具有規(guī)模報酬遞增優(yōu)勢和純技術(shù)效率不高劣勢，應(yīng)適當增大規(guī)模并加強生產(chǎn)管理技術(shù)等純技術(shù)要素的投入。具體而言，在投入層面上，應(yīng)適當調(diào)整對東部地區(qū)城市超大、特大和大城市的固定資產(chǎn)投資額傾斜政策，加強對中、西部地區(qū)城市和中小城市的投入力度；調(diào)整東、西部地區(qū)城市和大、中城市的第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)的投入，裁撤冗余；適度控制東北和西部地區(qū)建設(shè)用地面積，西南地區(qū)超大城市、小城市的第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)。從產(chǎn)出層面上，應(yīng)提升東部地區(qū)大城市的第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率，加強西部地區(qū)城市第三產(chǎn)業(yè)科技含量，提高產(chǎn)出轉(zhuǎn)換能力。

需要指出的是，VRS-DEA模型采用最優(yōu)解方案確定了投入要素間的權(quán)重，有效規(guī)避了主觀因素的影響，對于土地利用效率評價具有獨特優(yōu)勢。但是不足的是，不同城市具有不同的性質(zhì)與職能，用有限的指標、相同的理想前沿面來衡量所有城市的土地投入產(chǎn)出有效性具有一定局限性，有待今后從指標構(gòu)建、土地利用類型等方面進行優(yōu)化完善。