城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的耦合關(guān)系

朱乾隆，劉鵬凌，欒敬東，楊乃琦

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，安徽 合肥 230036）

改革開(kāi)放以來(lái)，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，尤其是城市空間的外延式擴(kuò)張，導(dǎo)致了城市土地利用結(jié)構(gòu)不合理、土地利用效率低下、生態(tài)環(huán)境破壞等問(wèn)題。在推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)資源環(huán)境承載力構(gòu)建科學(xué)合理的城鎮(zhèn)化布局，通過(guò)土地集約節(jié)約利用，優(yōu)化城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，提高土地資源利用效率。同時(shí)，生態(tài)文明建設(shè)是解決當(dāng)前一系列生態(tài)環(huán)節(jié)問(wèn)題的重要舉措，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)促進(jìn)中國(guó)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展，增強(qiáng)城市可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義。因此，對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系的研究十分必要。已有研究成果多圍繞土地集約利用與城市化［1-2］、城市化與生態(tài)環(huán)境［3-4］耦合關(guān)系的時(shí)空比較，并主要涉及單個(gè)城市、省域、城市群，而對(duì)土地集約利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的研究，僅圍繞兩者的相互作用機(jī)制［5］以及土地利用的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益［6］。綜合來(lái)看，圍繞城市化、土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的研究，充分探究了城市化進(jìn)程中土地利用經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益變化，并從生態(tài)視角對(duì)城市化進(jìn)行深刻的研究。但對(duì)城市土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)耦合關(guān)系的研究較少，研究區(qū)域僅涉及單一城市或省域間的比較，對(duì)城市群的研究不多。而新型城鎮(zhèn)化背景下，城市群土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展成為現(xiàn)代城市發(fā)展研究的重點(diǎn)。本研究以五大國(guó)家級(jí)城市群（長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、京津冀、長(zhǎng)江中游和成渝城市群）為例，借助加權(quán)TOPSIS模型測(cè)算系統(tǒng)綜合評(píng)分，并利用耦合協(xié)調(diào)度模型著重分析城市群城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，以期從二者耦合協(xié)調(diào)角度探索城市發(fā)展的新思路。

1 城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合機(jī)制

耦合是指2個(gè)或2個(gè)以上的系統(tǒng)或者運(yùn)動(dòng)形式之間通過(guò)各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象。目前，在城市化、工業(yè)化、區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域研究較為廣泛。而從土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，二者在時(shí)間和空間上保持密切的交互關(guān)系，呈現(xiàn)相互促進(jìn)、相互制約、相互影響的非線性、動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系。土地集約利用主要通過(guò)投資的增加和科學(xué)技術(shù)的改良，提高城市土地的投入產(chǎn)出比，提高土地經(jīng)濟(jì)利用水平。生態(tài)文明建設(shè)旨在推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展，在土地利用方面離不開(kāi)對(duì)國(guó)土空間格局的優(yōu)化。從城市用地角度來(lái)看，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展的總體追求是實(shí)現(xiàn)城市土地利用綜合效益的最大化。

城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)具有較強(qiáng)的交互耦合關(guān)系。一方面，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)相互促進(jìn)，相互推動(dòng)。土地集約利用水平越高，城市建筑容積率會(huì)上升且建筑密度降低，在減少建設(shè)用地占地面積的同時(shí)，提高土地利用效率，也為生態(tài)文明建設(shè)提供空間和經(jīng)濟(jì)支撐［7］；而生態(tài)文明建設(shè)水平越高，區(qū)域的生態(tài)環(huán)境更好，一定程度上促進(jìn)土地增值潛力的提高，促進(jìn)城市資本集聚增長(zhǎng)，吸引人力資源，進(jìn)而擴(kuò)大土地的需求，土地集約利用水平因此提高。另一方面，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)相互脅迫，相互制約。而新型城鎮(zhèn)化背景下，若一味強(qiáng)調(diào)土地集約利用，則會(huì)出現(xiàn)土地過(guò)度利用，城市建筑密集導(dǎo)致人口擁擠、交通擁堵、生態(tài)環(huán)境污染等問(wèn)題；若只注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，也將出現(xiàn)資源低效利用、土地投入產(chǎn)出不協(xié)調(diào)等問(wèn)題。因此，促進(jìn)城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，對(duì)促進(jìn)城市資源優(yōu)化配置和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)全面可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

綜上所述，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)2個(gè)系統(tǒng)的耦合主要體現(xiàn)為系統(tǒng)之間和要素之間的和諧，兩者耦合協(xié)調(diào)的最優(yōu)發(fā)展?fàn)顟B(tài)表現(xiàn)為：在充分考慮生態(tài)環(huán)境承載力情況下，城市土地資源的高效可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城鄉(xiāng)建設(shè)和環(huán)境建設(shè)的同步發(fā)展，達(dá)到生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀的和諧狀態(tài)。

2 指標(biāo)體系構(gòu)建與研究方法

2.1 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1.1 指標(biāo)選取 已有研究中，學(xué)者多從土地投入、產(chǎn)出、生態(tài)和可持續(xù)利用等角度［8-9］構(gòu)建土地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，而生態(tài)文明建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要圍繞生態(tài)資源、環(huán)境破壞和環(huán)境保護(hù)等方面［10-11］。本研究基于系統(tǒng)性、全面性、科學(xué)性和可操作性原則，以區(qū)域?yàn)檩d體，分別從土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)2個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。土地集約利用評(píng)價(jià)從土地投入水平、土地利用程度和土地利用效率3個(gè)層面進(jìn)行，選取人口密度、地均固定資產(chǎn)投資額等12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，涉及人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等對(duì)城市土地集約利用的影響。此外，利用人均水資源總量、人均公園綠地面積等12個(gè)指標(biāo)從生態(tài)文明狀態(tài)、生態(tài)文明壓力和生態(tài)文明治理角度評(píng)價(jià)城市生態(tài)文明建設(shè)綜合水平（表1）。

指標(biāo)權(quán)重的確定方法主要有主觀賦值法中的層次分析法（AHP）、德?tīng)柗品?、模糊綜合評(píng)判法等，客觀賦值法主要包括熵權(quán)法、變異系數(shù)法、CRITIC法等。為減少指標(biāo)權(quán)重確定中決策者主觀隨意性導(dǎo)致的權(quán)重誤差，本研究使用熵權(quán)法、變異系數(shù)法和層次分析法分別計(jì)算權(quán)重，在此基礎(chǔ)上計(jì)算各指標(biāo)綜合權(quán)重。由表1可知：系統(tǒng)層土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)子系統(tǒng)的綜合權(quán)重均在0.500左右，可見(jiàn)二者對(duì)城市群經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)相近，準(zhǔn)則層的權(quán)重分布則較為均衡。

2.1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源 數(shù)據(jù)來(lái)源于2008-2017年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》等，并以安徽、江蘇、浙江等13個(gè)省、直轄市以及各地級(jí)市的《統(tǒng)計(jì)年鑒》和《國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》等作為補(bǔ)充。此外，利用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）平減指數(shù)、居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)（CPI）和固定資產(chǎn)投資平減指數(shù)，對(duì)2007-2016年的GDP、固定資產(chǎn)投資和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入折算成以2006年為基期的實(shí)際值。對(duì)部分缺失數(shù)據(jù)，利用等比法、移動(dòng)平均法和相似城市近似替代法進(jìn)行補(bǔ)充。

表1 城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system for coordinated development of urban land intensive use and ecological civilization construction

2.2 研究方法

2.2.1 加權(quán)TOPSIS模型 評(píng)價(jià)模型中，常使用主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度模型、模糊隸屬模型、綜合指數(shù)法等［12-14］。本研究利用加權(quán)TOPSIS模型分別計(jì)算長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、京津冀、長(zhǎng)江中游和成渝五大城市群土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)的綜合評(píng)分。鑒于各指標(biāo)單位、性質(zhì)和涉及領(lǐng)域的差異，首先通過(guò)極差標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。

式（1）和式（2）中：Yij表示原始數(shù)據(jù)xij規(guī)范化后的值；xij表示第i年第j個(gè)指標(biāo)的原始值；xijmax和xijmin分別表示原始數(shù)據(jù)中各指標(biāo)最大值和最小值。其次，計(jì)算各指標(biāo)距離正負(fù)理想解的加權(quán)距離。

式（5）中：Tj為各城市群土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)價(jià)得分，分別用f（x）和g（x）表示。

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合協(xié)調(diào)度模型主要用于描述2個(gè)及2個(gè)以上系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，通過(guò)分析城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合機(jī)理，可以確定兩者之間存在相互制約、相互促進(jìn)的耦合關(guān)系。鑒于此，本研究構(gòu)建兩者的耦合協(xié)調(diào)度模型。

式（6）～（8）中：C為系統(tǒng)耦合度，0≤C≤1，C越大則表示系統(tǒng)耦合度越好；T為土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，反映土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)兩者整體協(xié)同的效應(yīng)或貢獻(xiàn)；D為土地集約利用子系統(tǒng)與生態(tài)文明建設(shè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，0≤D≤1，D越大表示系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)效果越好；f（x）和g（x）分別表示土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)子系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)得分；α和β表示待定系數(shù)，用于表示土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)對(duì)于城市群發(fā)展的重要性程度，α＋β=1，綜合已有研究和相關(guān)政策［5］，選取α=β=0.5。

2.2.3 相對(duì)發(fā)展度模型 耦合協(xié)調(diào)度模型可以評(píng)價(jià)土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)2個(gè)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。此外，本研究利用相對(duì)發(fā)展度模型測(cè)算相對(duì)發(fā)展度（Ei），通過(guò)比較Ei大小，進(jìn)一步探究制約2個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。

2.2.4 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分 綜合已有研究［15-16］，將土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型進(jìn)行劃分。根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度大小分為嚴(yán)重失調(diào)發(fā)展、中度失調(diào)發(fā)展等5個(gè)類型，并參考相對(duì)發(fā)展度Ei大小，判斷土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)兩者的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)（表2）。

3 實(shí)證分析

3.1 土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)分

2007-2016年五大城市群城市土地集約利用綜合評(píng)分均呈上升趨勢(shì)，可見(jiàn)在新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃指導(dǎo)下，城市土地集約利用水平正穩(wěn)步提高（圖1A）。近年來(lái)，上海、天津、重慶、安徽、江蘇、浙江、江西、廣東、湖北、湖南、河北、成都等省（市）皆出臺(tái)了推進(jìn)節(jié)約集約用地的政策和規(guī)劃，嚴(yán)格控制城市建設(shè)用地規(guī)模，促進(jìn)存量建設(shè)用地優(yōu)化利用。部分地區(qū)將單位GDP建設(shè)用地下降率、單位GDP和固定資產(chǎn)新增用地消耗率等納入節(jié)約集約用地和城市發(fā)展水平評(píng)價(jià)中，土地集約利用水平得到大幅提高。從五大城市群2007-2016年土地集約利用綜合評(píng)分均值來(lái)看，珠江三角洲城市群高于京津冀和長(zhǎng)江三角洲城市群，長(zhǎng)江中游和成渝城市群相對(duì)較低。通過(guò)指標(biāo)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，珠江三角洲、京津冀和長(zhǎng)江三角洲城市群城鎮(zhèn)化率、二三產(chǎn)業(yè)增加值建設(shè)用地占用、地均GDP和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入等較高。

表2 城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分Table 2 Coordination and development of urban land intensive use and ecological civilization construction

由圖1B可知：2007-2016年五大城市群生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)分均處上升階段，2016年達(dá)各城市群最高值。其中，珠江三角洲城市群生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)分最高，2007-2016年生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)價(jià)均值為0.527；京津冀、長(zhǎng)江三角洲、長(zhǎng)江中游和成渝城市群生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)分差異較小。2012年起各城市群生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)分增速出現(xiàn)差異：珠江三角洲和成渝城市群依舊保持平穩(wěn)增速；長(zhǎng)江中游城市群增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩，逐漸低于京津冀城市群；京津冀、長(zhǎng)江三角洲城市群生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)分呈較快增長(zhǎng)趨勢(shì)，2012-2016年增幅分別為60.78%和48.90%。近年來(lái)，各省市通過(guò)構(gòu)筑生態(tài)屏障、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)、改革生態(tài)文明體制、改善生態(tài)環(huán)境監(jiān)管等多個(gè)角度，提高地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)水平，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。以京津冀城市群為例，舊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式以城市生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)，導(dǎo)致水資源嚴(yán)重短缺，大氣污染嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出。隨生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，在京津冀城市群大幅增加了生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理的投入，使得生態(tài)環(huán)境得以改善。

圖1 2007-2016年五大城市群城市土地集約利用（A）和生態(tài)文明建設(shè)（B）綜合評(píng)分Figure 1 Comprehensive score of land intensive use（A） and ecological civilization construction（B） in five national urban agglomerations from 2007 to 2016

3.2 土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展分析

從耦合協(xié)調(diào)類型來(lái)看，2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合協(xié)調(diào)度整體由中度失調(diào)向低度失調(diào)、基本協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，表明在城市發(fā)展過(guò)程中，土地集約利用子系統(tǒng)與生態(tài)文明建設(shè)子系統(tǒng)皆不斷優(yōu)化，協(xié)同發(fā)展水平不斷提升。2007-2009年，長(zhǎng)江三角洲、京津冀和成渝城市群耦合協(xié)調(diào)度分別為0.376，0.385和0.376，處于中度失調(diào)水平；珠江三角洲與長(zhǎng)江中游城市群耦合協(xié)調(diào)水平相對(duì)較高，且珠江三角洲耦合協(xié)調(diào)度均值為0.413，已達(dá)低度失調(diào)水平。2010-2013年，長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲城市群由低度失調(diào)向基本協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，而京津冀、長(zhǎng)江中游和成渝城市群耦合度仍為低度協(xié)調(diào)。2014-2016年，五大城市群耦合協(xié)調(diào)度均達(dá)基本協(xié)調(diào)水平，各城市群均值從大到小依次為珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、京津冀、長(zhǎng)江中游、成渝。以珠江三角洲城市群為例，2016年耦合協(xié)調(diào)度為0.605，達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào)水平，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)較好。2007-2016年珠江三角洲城市群耦合協(xié)調(diào)度變化較大：經(jīng)歷中度失調(diào)—低度失調(diào)—基本協(xié)調(diào)—初級(jí)協(xié)調(diào)4個(gè)階段，其中，2007-2010年珠江三角洲城市化水平較高，城市常住人口激增加劇了建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，城市土地利用仍處于粗放狀態(tài)，導(dǎo)致耦合協(xié)調(diào)度相對(duì)較低；2011年起，隨著土地利用方式不斷優(yōu)化和生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，珠江三角洲城市群耦合協(xié)調(diào)度向初級(jí)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變。

通過(guò)比較土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)的相對(duì)發(fā)展程度，進(jìn)一步探究制約兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)相對(duì)發(fā)展度整體由一方滯后趨于兩者同步發(fā)展。其中，2007-2012年長(zhǎng)江三角洲城市群生態(tài)文明建設(shè)滯后，土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)也處于失調(diào)狀態(tài)，原因在于該時(shí)期長(zhǎng)江三角洲城市群經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，對(duì)土地利用強(qiáng)度不斷提高，但多以生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)，單位GDP能耗較高和工業(yè)廢氣、廢水排放嚴(yán)重制約了生態(tài)安全水平。相比于城市土地集約利用程度的提高，2007-2016年京津冀城市群生態(tài)文明建設(shè)較為滯后，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出、生態(tài)系統(tǒng)脆弱成為約束其發(fā)展的主要因素。近年來(lái)，隨生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，污染治理及環(huán)境保護(hù)力度逐漸加大，京津冀城市群生態(tài)環(huán)境得到一定改善，與土地集約利用水平愈發(fā)同步。而2007-2011年長(zhǎng)江中游和成渝城市群的土地集約利用水平相對(duì)滯后，城市土地利用為外延式無(wú)序擴(kuò)張，缺乏對(duì)城市內(nèi)部土地的深層次開(kāi)發(fā)。

4 結(jié)論

城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)之間存在交互耦合關(guān)系，借助耦合協(xié)調(diào)度模型能夠有效評(píng)價(jià)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。從貢獻(xiàn)因子來(lái)看，土地利用效率、生態(tài)文明壓力和生態(tài)文明治理對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展影響較大。2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)綜合評(píng)分均呈上升趨勢(shì)，表明在生態(tài)文明建設(shè)不斷推進(jìn)過(guò)程中，城市土地集約利用水平逐漸提高。綜合評(píng)分均值表明：珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲城市群高于京津冀、長(zhǎng)江中游和成渝城市群。2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合協(xié)調(diào)度整體由中度失調(diào)向基本協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，整體處于基本協(xié)調(diào)水平，耦合協(xié)調(diào)度均值從小到大依次為珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、京津冀、長(zhǎng)江中游、成渝。長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、長(zhǎng)江中游和成渝城市群分別由生態(tài)文明建設(shè)滯后或土地集約利用滯后轉(zhuǎn)化為二者同步發(fā)展；京津冀城市群現(xiàn)階段生態(tài)文明建設(shè)依舊相對(duì)滯后。