基于耦合協(xié)調(diào)度的揭陽市土地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)

后雪峰，江英志

（1.華南師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510631；2.揭陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 揭陽 522000）

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快、現(xiàn)代生產(chǎn)生活的展開及人類活動(dòng)范圍和邊界的擴(kuò)張，生態(tài)環(huán)境問題日益突出進(jìn)而演變成生態(tài)安全問題，其中土地生態(tài)安全問題逐步引起人們的關(guān)注[1]。土地生態(tài)安全壓力增大對(duì)城市經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展有不可忽視的影響，土地生態(tài)安全水平已逐漸成為城市發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)力的評(píng)價(jià)因子之一。如何有效地協(xié)調(diào)土地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系成為政府和社會(huì)各界共同關(guān)注的話題。土地生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展本身是兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，但在實(shí)際運(yùn)行中相互影響，形成交叉性的復(fù)合系統(tǒng)[2]。土地生態(tài)安全系統(tǒng)本身具有自我消化能力，一旦超過其自身供給能力，就會(huì)造成土地生態(tài)安全失衡。經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)受到人口與空間的交合作用，對(duì)其他系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響[3]。

關(guān)于土地生態(tài)安全的研究多側(cè)重構(gòu)建評(píng)價(jià)方法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，主要評(píng)價(jià)方法有P-S-R（壓力－狀態(tài)－反應(yīng)）方法[4]、生態(tài)足跡法[5]和灰度分析法[6]等。對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究主要通過城市化率、GDP等經(jīng)濟(jì)因子構(gòu)建模型進(jìn)行計(jì)量分析[7]。將土地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩者結(jié)合進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)的研究不足，而構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的結(jié)構(gòu)調(diào)整和功能優(yōu)化。目前關(guān)于耦合協(xié)調(diào)度的研究主要從省級(jí)尺度探討各系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)之間的相互作用和協(xié)調(diào)發(fā)展程度[8-11]，并歸納耦合協(xié)調(diào)類型與發(fā)展階段，進(jìn)而進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[12-14]。由于省級(jí)區(qū)域內(nèi)同層級(jí)行政單位經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異較大[15-17]，特別是省會(huì)城市與其他城市在土地利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展上有顯著差別，從省級(jí)尺度進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)度分析會(huì)導(dǎo)致結(jié)果失靈，而從市級(jí)尺度研究耦合協(xié)調(diào)度更具有實(shí)際意義。揭陽市是廣東省的一個(gè)地級(jí)市行政區(qū)，屬于粵東北欠發(fā)達(dá)地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較落后，人口較多，土地利用區(qū)域差異明顯，土地承載壓力較大[18]。本研究以廣東揭陽市為例，在對(duì)土地生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)二者耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行綜合測(cè)算，探討土地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，以期為維護(hù)揭陽市土地生態(tài)安全和促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

揭陽市位于廣東省東北部（22°50'N —23°46'N，115°36'E —116°37'E），地處潮州市和汕頭市之間，屬于粵東北欠發(fā)達(dá)地區(qū)。轄區(qū)土地面積5 240.5 km2，戶籍人口705萬（2018年底）。揭陽市地勢(shì)西高東低，西北部和西南部多山地、丘陵，中部和東南部以平原為主。全境屬亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，雨量充沛。2018年全市耕地面積868 km2，森林面積2 940 km2，森林覆蓋率55.72%。2018 年全市生產(chǎn)總值2 152 億元，人均GDP為35 368元，在廣東省排名靠后。由于揭陽市經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較弱，人口密度較大，近年來又積極進(jìn)行工業(yè)園區(qū)建設(shè)，城鎮(zhèn)用地規(guī)模擴(kuò)大，土地壓力增大。

1.2 數(shù)據(jù)來源

（1）揭陽市2010 —2018年土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)（采用中科院地理空間數(shù)據(jù)云上的遙感數(shù)據(jù)并解譯）；（2）國家已公布的1∶400萬行政區(qū)劃界限圖；（3）揭陽市2010—2019年統(tǒng)計(jì)年鑒、《社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《環(huán)境公報(bào)》及《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

2 研究方法和模型構(gòu)建

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

考慮城市化過程引起的城市資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)各方面的變化，結(jié)合揭陽市土地利用現(xiàn)狀（表1）及指標(biāo)獲取的可行性，構(gòu)建揭陽市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由準(zhǔn)則層和指標(biāo)層組成，準(zhǔn)則層是對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行的大類劃分，指標(biāo)層是對(duì)準(zhǔn)則層具體要素的解釋。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括3個(gè)準(zhǔn)則層和18個(gè)指標(biāo)層（表2），其中準(zhǔn)則層包括自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3個(gè)大類。經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括2個(gè)準(zhǔn)則層和10個(gè)指標(biāo)層（表3），其中準(zhǔn)則層包括經(jīng)濟(jì)水平和生活水平2個(gè)方面。

表2 揭陽市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 2 Assessment indicators system for land ecological security in Jieyang city

表3 揭陽市經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 3 Economic development evaluation index system in Jieyang city

2.2 指標(biāo)權(quán)重和系統(tǒng)評(píng)價(jià)函數(shù)

為消除不同量綱帶來的差異需要對(duì)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化處理公式為

式中，Pij為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值，Rij為量綱指標(biāo)值，Rj為第j個(gè)指標(biāo)的均值，δ為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，rij為正向指標(biāo)值，-rij為負(fù)向指標(biāo)值。

數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，還需對(duì)指標(biāo)賦予合理的權(quán)重以便對(duì)土地生態(tài)安全水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。目前，指標(biāo)權(quán)重的確定方法有賦值法[19]、熵權(quán)法[20]、AHP 法[21]等。本研究選取的熵權(quán)法可有效避免人為主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成的偏差。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系中人均耕地面積（X1）、人均GDP（X8）、人口密度（X13）和環(huán)保投資占GDP 比重（X18）權(quán)重較高，是影響揭陽市土地生態(tài)安全的關(guān)鍵因素。人口密度過大，人均耕地面積過少，會(huì)加劇土地開發(fā)強(qiáng)度，增加土地承載力；人均GDP較低，環(huán)保投資比重不高，會(huì)增加土地污染及破壞的風(fēng)險(xiǎn)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)體系中固定資產(chǎn)投資額（Z3）、地方財(cái)政收入（Z5）及農(nóng)村人均純收入（Z9）權(quán)重較高。投資是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿?，?cái)政收入和農(nóng)村人均純收入可反映地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本研究選取綜合評(píng)價(jià)指數(shù)評(píng)價(jià)土地生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。土地生態(tài)安全指數(shù)[8]和經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)[9]的計(jì)算公式分別為

式中，Y為土地生態(tài)安全指數(shù)，Xij為第i年第j個(gè)土地生態(tài)安全指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重，F(xiàn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)，Zij為第i年第j個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。Y值越大說明該區(qū)域土地生態(tài)安全水平越高，F(xiàn)值越大說明該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高。

由于土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間存在動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系，因此需要分析系統(tǒng)間的耦合程度，以便進(jìn)一步準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土地生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間耦合度計(jì)算公式[11]為

式中，O為土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度，O越大說明兩者耦合程度越高。

耦合度僅僅反映系統(tǒng)之間的耦合程度，無法很好地反映系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，還需要進(jìn)一步構(gòu)建系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度模型，耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算公式[11]為

式中，D為土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，a和b為系數(shù)，T為土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度。T越大說明兩者協(xié)調(diào)程度越高。為便于直觀判定土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度，可以根據(jù)T值的大小劃定相應(yīng)的等級(jí)。本研究采用均勻分布函數(shù)法劃分耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)（表4）。

表4 耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Coordination level classification standard

3 結(jié)果與分析

3.1 土地生態(tài)安全指數(shù)

根據(jù)式（3）計(jì)算揭陽市2008 —2018 年土地生態(tài)安全指數(shù)，結(jié)果見表5。揭陽市土地生態(tài)安全水平2008 —2018年總體變化不大，只有小幅波動(dòng)，2008 —2010年處于上升趨勢(shì)，隨后下降，2013年又開始上升，在2018年達(dá)到最高值0.749 6，說明近年來揭陽市土地生態(tài)安全總體上向好的方向發(fā)展。土地生態(tài)安全出現(xiàn)波動(dòng)的原因主要是土地開發(fā)加劇導(dǎo)致人均耕地面積減少，對(duì)土地生態(tài)安全造成一定壓力。但經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)力度加大在一定程度上抵消了土地開發(fā)帶來的壓力。

表5 2008 — 2018年揭陽市土地生態(tài)安全指數(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)Table 5 Land ecological security index and economic development index from 2008 to 2018 in Jieyang city

土地自然生態(tài)安全指數(shù)（Y1）在2014年降到最低值0.194 5，主要是因?yàn)檫B續(xù)的土地開發(fā)和城鎮(zhèn)建設(shè)占用大量耕地，導(dǎo)致人均耕地面積降低。但隨著基本農(nóng)田保護(hù)力度加大和對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的日益重視，土地自然生態(tài)安全指數(shù)在2018 年上升到0.237 8。土地經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全指數(shù)（Y2）穩(wěn)步上升，2018 年達(dá)到最大值0.258 7，主要是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)層面整體上處于上升趨勢(shì)，人均收入和人均GDP均有不同程度的增長(zhǎng)。土地社會(huì)生態(tài)安全指數(shù)（Y3）總體上較為平穩(wěn)，2016年以后有一定程度的上升，主要是因?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)力度加大，第三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，一定程度上推動(dòng)了土地社會(huì)生態(tài)安全水平的提升。

3.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)

根據(jù)式（4）計(jì)算揭陽市2008 —2018 年經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)，結(jié)果見表5。揭陽市經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)（F）2008 —2018年總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2015 —2018年快速上升，在2018年達(dá)到峰值0.565 9，主要原因是在此期間揭陽市積極進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)整，大力推進(jìn)榕江新城開發(fā)和惠來大南海石油化工建設(shè)，從而刺激了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。2008—2018年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平指數(shù)（F1）的變化趨勢(shì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)相似，但人均生活水平指數(shù)（F2）基本保持平穩(wěn)，增幅不大，說明揭陽市經(jīng)濟(jì)發(fā)展受政策影響較大。政府政策影響大中型投資項(xiàng)目開工及進(jìn)程，進(jìn)而影響投資效率和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度。

3.3 土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)

根據(jù)式（5）、式（6）和式（7）計(jì)算揭陽市2008 —2018年土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（D）及兩系統(tǒng)之間的耦合度（O）和耦合協(xié)調(diào)度（T），結(jié)果見表6。

揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度（O）在2008 —2015 年逐步上升，2015 年達(dá)到最大值0.581 2后隨即下降，耦合作用由強(qiáng)變?nèi)?，?018年又有上升，說明土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間存在相互影響的關(guān)系。2008年以來，揭陽市加大城鎮(zhèn)化建設(shè)和土地開發(fā)，但由于開發(fā)強(qiáng)度不高，土地壓力并沒有達(dá)到最大承載度。2012 —2015 年，揭陽市對(duì)不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了整頓，緩解了土地污染壓力。此后，揭陽市開始了大規(guī)模的工業(yè)園區(qū)開發(fā)和中小城鎮(zhèn)建設(shè)，土地開發(fā)強(qiáng)度明顯增大，導(dǎo)致土地生態(tài)安全水平有所下降。

表6 2008 — 2018年揭陽市土地生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)值Table 6 Coupling coordination score of land ecological security and economy development from 2008 to 2018 in Jieyang city

揭陽市2008—2018年土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（D）呈現(xiàn)整體上升趨勢(shì)，說明土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的互動(dòng)增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地生態(tài)安全呈現(xiàn)正效應(yīng)，土地開發(fā)也推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，互相均有正外部性。2008 —2018年揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度（T）總體上呈現(xiàn)良好發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)類型由輕度失調(diào)向弱度協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，但耦合協(xié)調(diào)度的最高等級(jí)是弱度協(xié)調(diào)，距離中高度協(xié)調(diào)還有較大距離。揭陽市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展提升階段過度依賴土地開發(fā)，高附加值的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)力不足，需要采取切實(shí)可行的措施以提高土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度。

對(duì)揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果說明，揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度還需進(jìn)一步提高，要在土地安全承載力范圍內(nèi)發(fā)展生產(chǎn)，促進(jìn)土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有效互動(dòng)；進(jìn)一步加強(qiáng)土地質(zhì)量管理和土壤污染治理，減少對(duì)耕地的占用，維持耕地總量動(dòng)態(tài)平衡；提高民眾的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，加大生態(tài)環(huán)境治理投資力度，提高土地生態(tài)安全質(zhì)量；在充分認(rèn)清揭陽市人多地少、人均耕地面積處于低水平的現(xiàn)實(shí)情況基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制人口增長(zhǎng)和提高人口素質(zhì)；加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)先發(fā)展高附加值的第三產(chǎn)業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量。

4 結(jié)論

（1）揭陽市土地生態(tài)安全指數(shù)2008—2018年總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)，但變化幅度不大；

（2）揭陽市經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)2008—2018年總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2015—2018年快速上升，2018年達(dá)到峰值0.565 9；

（3）揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度2008—2018年逐步上升，2015年達(dá)到最大值0.581 2后隨即下降，耦合作用由強(qiáng)變?nèi)酰?/p>

（4）揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度在2015年達(dá)到最大值0.584 2，總體上呈現(xiàn)良好發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)類型由輕度失調(diào)向弱度協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，但整體數(shù)值較低，還有很大提升空間。