東北三省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

李子瑞,姜 博，張 余，趙 毅

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理與法學(xué)院,哈爾濱 150030)

2019年我國城鎮(zhèn)常住人口占總?cè)丝诒戎氐?0.60%，已基本完成《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》中的指標(biāo)，但與發(fā)達(dá)國家80%以上的城鎮(zhèn)化率相比，我國城鎮(zhèn)化率仍有很大增長(zhǎng)空間，并且在十八大報(bào)告提出了構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化的要求。城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，土地以其承載、資源等功能發(fā)揮著不可替代的作用，2019年我國城市建成區(qū)面積已達(dá)58 455.6 km2，同樣，中國需要以世界上10%的耕地來保障世界1/5人口的吃飯問題，在城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展、耕地面積增長(zhǎng)空間有限的情況下，能否實(shí)現(xiàn)中國人自己的飯碗端在自己手中，耕地集約利用水平的提升是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。因此，探索出城鎮(zhèn)化與耕地集約利用的協(xié)調(diào)發(fā)展路徑，是關(guān)系區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國家糧食安全的重大任務(wù)。

已有研究多通過構(gòu)建評(píng)價(jià)體系來測(cè)度城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平[1-3]。針對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的研究，葉青清等[2]對(duì)江漢平原城鎮(zhèn)化及耕地集約利用水平協(xié)整分析結(jié)果表明，耕地集約利用度單向響應(yīng)城鎮(zhèn)化變化，響應(yīng)效力隨時(shí)間增長(zhǎng)而擴(kuò)大。居爾艾提·吾布力等[3]、曹春艷[4]、盧陽祿等[5]借用耦合協(xié)調(diào)模型探究?jī)上到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)水平。關(guān)于城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平的驅(qū)動(dòng)因素研究除權(quán)值法外[4]，徐鵬雲(yún)[6]借用灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)兩系統(tǒng)間驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行探究，祝宇成[7]利用相關(guān)性分析證明了人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化均與耕地集約利用水平呈負(fù)向弱相關(guān)。最后，關(guān)于協(xié)調(diào)路徑的探索，學(xué)者多從戶籍制度改革、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、土地流轉(zhuǎn)制度完善等方面提出城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展舉措[8]?？傮w來看，城鎮(zhèn)化對(duì)耕地集約利用的影響研究總量較為豐富，研究區(qū)主要集中在廣東[5]、江蘇等[4]東部沿海及安徽[8-9]、河南[10]、川渝[11]等中部地區(qū)，對(duì)東北三省的協(xié)調(diào)發(fā)展探討較少，且城鎮(zhèn)化對(duì)耕地集約利用驅(qū)動(dòng)研究深度欠佳，缺乏系統(tǒng)性的路徑分析探索，此外在構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化的目標(biāo)導(dǎo)向下，傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化評(píng)價(jià)體系已不能精確測(cè)度新型城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量，并且現(xiàn)有研究鮮有對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的預(yù)測(cè)。

基于此，本文以東北三省為研究區(qū)，從人口遷移、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人居環(huán)境、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌5個(gè)維度構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，從投入強(qiáng)度、產(chǎn)出效益、利用程度、可持續(xù)利用水平4個(gè)維度構(gòu)建耕地集約利用評(píng)價(jià)體系，利用耦合協(xié)調(diào)模型分析2008—2018年系統(tǒng)間協(xié)調(diào)水平的時(shí)空特征及演變規(guī)律，并利用情景分析法及RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)2019—2030年系統(tǒng)間協(xié)調(diào)發(fā)展水平，為明晰東北三省城鎮(zhèn)化與耕地利用協(xié)調(diào)發(fā)展路徑提供理論支撐。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

東北三省地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，地理坐標(biāo)為38.43°—53.33°N，118.53°—135.05°E，夏季溫?zé)岫嘤?，冬季寒冷干燥，地形以平原、山地為主?018年人口城鎮(zhèn)化率為63.09%，高于我國平均水平，三省城區(qū)面積共計(jì)22 145.8 km2，其中遼寧土地城鎮(zhèn)化率遠(yuǎn)高于黑吉兩省。2018年吉林省城鄉(xiāng)居民可支配收入比在三省中最大，為2.195，其城鎮(zhèn)居民與農(nóng)村居民可支配收入分別為30 172，13 748元。全區(qū)耕地面積23萬km2，黑龍江耕地面積超過吉遼兩省總和，2018年糧食生產(chǎn)總量為1.33億t，占全國的28.3%，黑龍江、吉林為農(nóng)業(yè)大省，黑龍江糧食總產(chǎn)量多年均位列全國第一，產(chǎn)量達(dá)7 507萬t，黑吉遼3省平均耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力投入分別為383，493，447 (kW·h)/km2。

本文各地市耕地面積數(shù)據(jù)來源于土地調(diào)查成果共享應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，城鎮(zhèn)化系統(tǒng)指標(biāo)及除耕地面積外的其他耕地指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2009—2014年《中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》及2009—2019年《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》、《吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》、《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》及各地級(jí)市的國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。各省市區(qū)位及行政邊界柵格圖來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。

2 評(píng)價(jià)體系與研究方法

2.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

指標(biāo)體系的科學(xué)性是精準(zhǔn)定量城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平的關(guān)鍵，本文基于新型城鎮(zhèn)建設(shè)理念，在已有文獻(xiàn)基礎(chǔ)上[2-8]，遵從指標(biāo)可量化、全面綜合、代表性強(qiáng)、科學(xué)性原則，對(duì)傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化構(gòu)建框架進(jìn)行修正，結(jié)合東北三省經(jīng)濟(jì)發(fā)展及耕地利用現(xiàn)狀，從人口遷移、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人居環(huán)境、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌5個(gè)維度選取13項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系(表1)，從投入強(qiáng)度、產(chǎn)出效益、利用程度、可持續(xù)利用水平4個(gè)維度選取12項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建耕地集約利用評(píng)價(jià)體系，并對(duì)所選指標(biāo)進(jìn)行釋義，此外指標(biāo)引入適度屬性，在具體運(yùn)算中以正向指標(biāo)處理。

表1 新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用評(píng)價(jià)體系

2.2 研究方法

2.2.1 新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平測(cè)度 本文采用極差法消除原始數(shù)據(jù)量綱與量級(jí)，可保證標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值為正，熵值法是通過指標(biāo)傳遞給決策者信息量的大小確定權(quán)重，能夠較為深刻地反映指標(biāo)信息熵的效用，本文采用此法為指標(biāo)賦權(quán)。新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用綜合評(píng)分模型為：

(1)

式中:U為綜合評(píng)分；n為兩系統(tǒng)各自指標(biāo)數(shù)目；Xij為i城市第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；ωij為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合協(xié)調(diào)度模型用以分析兩個(gè)及兩個(gè)以上系統(tǒng)的相互影響、作用。劉春林[12]針對(duì)已有文獻(xiàn)中出現(xiàn)的各類耦合模型、模擬耦合度、協(xié)調(diào)度數(shù)值分布判定其科學(xué)性，本文依據(jù)其所給建議，運(yùn)用以下模型:

(2)

式中:C為耦合度,取值范圍[0,1]；U1為城鎮(zhèn)化水平；U2為耕地集約利用水平。耦合度模型僅能表明系統(tǒng)間依賴程度,不能衡量系統(tǒng)間運(yùn)行狀態(tài),故引入?yún)f(xié)調(diào)度模型,更好地評(píng)價(jià)其協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r。

T=αU1+βU2

(3)

(4)

式中:T為綜合協(xié)調(diào)指數(shù),反映城鎮(zhèn)化與耕地利用整體協(xié)同效應(yīng)或貢獻(xiàn)；D為協(xié)調(diào)度,取值范圍[0,1],D值越大說明系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度越好；α，β為待定系數(shù),α+β=1,本文在測(cè)算新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用耦合協(xié)調(diào)度中,認(rèn)為兩者同等重要,因此α,β各取0.5,將協(xié)調(diào)度水平按以下等級(jí)劃分(表2)。

表2 協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分

2.2.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其包括輸入層、隱層、輸出層。從輸入空間到隱層空間的變換是非線性的，而從隱層空間到輸出層空間變換是線性的，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線性連續(xù)函數(shù)具有一致逼近性，學(xué)習(xí)速度快，可以進(jìn)行大范圍數(shù)據(jù)融合，高速處理數(shù)據(jù)。劉志華[13]利用RBF模型對(duì)城鎮(zhèn)化與土地利用系統(tǒng)健康協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行預(yù)測(cè)。徐美等[14]借助此模型對(duì)土地生態(tài)安全進(jìn)行預(yù)測(cè)。據(jù)此，本文基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

3 新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)度分析

3.1 時(shí)間測(cè)度分析

2008—2018年黑龍江新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度處于0.35～0.65，協(xié)調(diào)程度處于輕度失調(diào)與初級(jí)協(xié)調(diào)之間。2009—2012年，多數(shù)城市呈穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2012年之后各城市協(xié)調(diào)度波動(dòng)緩慢增長(zhǎng)，整體波幅較小。2008—2014年大慶協(xié)調(diào)度水平均保持首位，2015年首次被鶴崗超越；佳木斯、大興安嶺在2012年后新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平呈緩慢平穩(wěn)增長(zhǎng)，之后基本處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平。齊齊哈爾除2015年外基本處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)；七臺(tái)河11 a間協(xié)調(diào)度在0.48～0.54，協(xié)調(diào)度水平從瀕臨失調(diào)上升為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)；綏化在黑龍江省內(nèi)，協(xié)調(diào)度處于末尾，且與其他城市協(xié)調(diào)水平相差較大；2018年除綏化、大興安嶺地區(qū)、齊齊哈爾，其他地市協(xié)調(diào)水平均已達(dá)到協(xié)調(diào)。大慶與鶴崗協(xié)調(diào)度水平雖均處前列，但因素影響不盡相同。

2008—2018年吉林新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度處于0.4～0.7，協(xié)調(diào)程度處于瀕臨失調(diào)到初級(jí)協(xié)調(diào)之間，整體協(xié)調(diào)度高于黑龍江省，且2018年所有城市均已達(dá)到協(xié)調(diào)水平。長(zhǎng)春、延邊朝鮮自治州、通化、遼源、白城、四平11 a間城鎮(zhèn)化與耕地集約利用呈穩(wěn)定增長(zhǎng)，其中，長(zhǎng)春協(xié)調(diào)度增幅大于其他城市，在2018年達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào)；延邊朝鮮自治州、通化、遼源、白城協(xié)調(diào)度環(huán)比增幅均在0.03之內(nèi)。白山、松原協(xié)調(diào)度先增后減，且波幅較大，吉林協(xié)調(diào)水平11 a間均處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)，在2018年降幅明顯，與省內(nèi)協(xié)調(diào)度最低城市(四平)均為0.51。

2008—2018年遼寧新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度處于0.4～0.7，協(xié)調(diào)程度處于瀕臨失調(diào)到初級(jí)協(xié)調(diào)之間，整體協(xié)調(diào)水平與吉林持平，高于黑龍江省，2018年均處于協(xié)調(diào)水平。除盤錦、撫順、葫蘆島、營口、錦州外，其他城市協(xié)調(diào)度在2014—2015年達(dá)到峰值后下降到5 a內(nèi)最低值，之后在2017—2018年各城市呈不同的增長(zhǎng)幅度，其中鐵嶺、朝陽增幅最大分別為0.11，0.07。11 a間錦州、葫蘆島呈小幅波動(dòng)增加，均處勉強(qiáng)協(xié)調(diào)，其中葫蘆島協(xié)調(diào)度均處于0.5～0.55，增幅最小。2008—2018年?duì)I口、盤錦、撫順協(xié)調(diào)度呈先增長(zhǎng)后降低。

整體來看，吉林、遼寧地勢(shì)相對(duì)開闊，便于農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)，且經(jīng)濟(jì)作物指數(shù)、地均產(chǎn)值均高于黑龍江，城鎮(zhèn)化整體發(fā)展優(yōu)于黑龍江，因此，吉、遼兩省整體協(xié)調(diào)水平高于黑龍江。從時(shí)序特征來看，三省多數(shù)城市2014年后協(xié)調(diào)度波幅大于2014年前，考慮到受政策及對(duì)社會(huì)各部門的改革舉措影響，城鎮(zhèn)化及耕地集約利用協(xié)調(diào)水平呈暫時(shí)性無序波動(dòng)，但整體仍呈上升趨勢(shì)。大慶作為早期工業(yè)發(fā)達(dá)城市，城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程優(yōu)于其他城市，擁有較強(qiáng)的城鎮(zhèn)建設(shè)基礎(chǔ)，其新型城鎮(zhèn)化水平始終高于哈爾濱，鶴崗新型城鎮(zhèn)化水平雖為省內(nèi)中等，但其灌溉條件與農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平均優(yōu)于其他城市，而綏化經(jīng)濟(jì)發(fā)展后勁不足，城鎮(zhèn)化建設(shè)始終處于低水平狀態(tài)，協(xié)調(diào)發(fā)展水平較低。長(zhǎng)春、白山人口城鎮(zhèn)化率及基礎(chǔ)設(shè)施水平均顯著高于其他城市，新型城鎮(zhèn)化綜合得分較高，因此兩市協(xié)調(diào)發(fā)展水平位居省內(nèi)前列。遼寧多數(shù)城市2015—2017年協(xié)調(diào)度呈下降態(tài)勢(shì)，其源于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、地方債務(wù)置換、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等多種原因?qū)е碌纳鐣?huì)固定資產(chǎn)投資的大幅下降。

3.2 空間特征分析

利用ArcGIS反距離插值法對(duì)黑吉遼3省2008年、2012年、2015年、2018年新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間分析。黑龍江省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用效益協(xié)調(diào)度水平空間差異明顯，4年間整體協(xié)調(diào)度水平呈上升態(tài)勢(shì)，大慶、鶴崗為協(xié)調(diào)度高值城市，綏化始終為協(xié)調(diào)度低值區(qū)，協(xié)調(diào)度整體態(tài)勢(shì)為東部協(xié)調(diào)度高水平地區(qū)連片面狀布局，西部低水平地區(qū)切割分布。2008年，黑龍江東部以伊春為核心向外擴(kuò)展逐漸降低，高值城市大慶位于齊齊哈爾及綏化兩大低協(xié)調(diào)度城市之間，與2008年相比，2012年黑龍江省東南部協(xié)調(diào)度水平明顯提升，東部區(qū)域協(xié)調(diào)度差異逐漸降低，東高西低態(tài)勢(shì)更為明顯，從2015年及2018年協(xié)調(diào)度水平空間特征可以看出，雙鴨山、佳木斯、伊春由中等協(xié)調(diào)水平逐步形成高值面狀區(qū)，黑河協(xié)調(diào)度有較明顯提升，綏化11 a間協(xié)調(diào)度增速緩慢，大慶、哈爾濱、伊春等周邊高值城市對(duì)其無明顯帶動(dòng)作用(圖1)。

圖1 黑龍江省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平空間特征

吉林省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度區(qū)域差異明顯，4年間空間特征變化波幅較大，由東高西低逐漸演變?yōu)殡p核心格局，長(zhǎng)春、白山始終為協(xié)調(diào)度高值城市，白城、四平、遼源、通化等西部城市均為低水平協(xié)調(diào)城市。2008年協(xié)調(diào)水平空間格局為以白山為核心，向外擴(kuò)散逐漸降低。2012年長(zhǎng)春、延邊朝鮮族自治州增幅明顯，形成東高西低的空間分布形態(tài)，與2012年相比，2015年協(xié)調(diào)度值增長(zhǎng)區(qū)域由東部轉(zhuǎn)為北部，松原協(xié)調(diào)度有明顯提升，中部耦合協(xié)調(diào)水平明顯高于東西地區(qū)，2018年松原協(xié)調(diào)度優(yōu)勢(shì)弱化，整體呈現(xiàn)由白山、長(zhǎng)春引導(dǎo)的雙核心高值區(qū)，向外擴(kuò)散協(xié)調(diào)水平逐漸降低的空間態(tài)勢(shì)(圖2)。

圖2 吉林省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平空間特征

遼寧省城鎮(zhèn)化與耕地集約利用空間特征4年間無顯著變動(dòng)，整體空間結(jié)構(gòu)相似，呈東高西低分布。大連始終為協(xié)調(diào)度水平最高城市，朝陽、錦州、阜新、葫蘆島、鐵嶺始終為協(xié)調(diào)度低值區(qū)。2008年遼寧中部為優(yōu)勢(shì)協(xié)調(diào)度連片區(qū)，低值城市為西部4市、北部鐵嶺及東部丹東，與2008年相比，2012—2015年丹東協(xié)調(diào)水平有所提升，接近初級(jí)協(xié)調(diào)，遼寧東部協(xié)調(diào)度空間差異性降低，到2018年盤錦、鞍山、本溪、撫順協(xié)調(diào)度優(yōu)勢(shì)弱化，形成以沈陽、營口、大連為核心的南北走向帶狀高值區(qū)。綜合來看，協(xié)調(diào)度變化活躍區(qū)集中在遼寧東部，西部區(qū)域協(xié)調(diào)度空間位序無明顯變化，東西部城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)同發(fā)展水平差異始終存在(圖3)。

圖3 遼寧省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平空間特征

4 東北三省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展模式探究

4.1 情景預(yù)設(shè)

從區(qū)域綜合評(píng)分看，東北三省多數(shù)城市城鎮(zhèn)化水平超前于耕地集約利用水平，從全國來看，東北三省作為重要的糧食生產(chǎn)基地，從1995年起，糧食產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的比例就持續(xù)上升，2018年達(dá)到全國總產(chǎn)量的20.3%，但東北三省城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量與京津冀、江浙滬、粵港澳等地區(qū)相差甚遠(yuǎn)，基于東北三省所需實(shí)現(xiàn)的多目標(biāo)處境，本文運(yùn)用情景分析法預(yù)測(cè)2019—2030年新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平，旨在明晰東北三省城鎮(zhèn)化與耕地利用發(fā)展方向。

情景分析法也叫前景描述法，是通過對(duì)環(huán)境的研究，識(shí)別影響研究主體或主體發(fā)展的外部因素，模擬外部因素可能發(fā)生的多種交叉情景和各種可能前景的預(yù)測(cè)。情景分析法首先根據(jù)主要目的及任務(wù)，確定分析預(yù)測(cè)主題，其次分析主題所處環(huán)境，判定其主要影響因素，選取合適方法對(duì)多情景下主要因素進(jìn)行描述組合，最后根據(jù)關(guān)鍵因素的演變，對(duì)發(fā)展情景進(jìn)行模擬及預(yù)測(cè)。

從要求東北三省做好耕地保護(hù)，不斷提高耕地利用集約效益，確保糧食安全的國家層面來看，協(xié)調(diào)好城鎮(zhèn)化與耕地利用的要素配置矛盾，促進(jìn)城鎮(zhèn)化與耕地利用的協(xié)調(diào)發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，也是協(xié)調(diào)中央宏觀調(diào)控與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾的重要抓手，基于此，本文結(jié)合國家糧食戰(zhàn)略、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求設(shè)置了基準(zhǔn)情景、糧食安全與均衡發(fā)展3種情景，在不同情景下，預(yù)測(cè)新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用綜合得分，進(jìn)而利用耦合協(xié)調(diào)度模型預(yù)測(cè)兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)度水平，對(duì)相關(guān)情景釋義如下：(1)基準(zhǔn)情景。按照城鎮(zhèn)化與耕地集約利用現(xiàn)勢(shì)，以影響要素的平均增速為參數(shù)值，在現(xiàn)有政策與環(huán)境下，城鎮(zhèn)化與耕地集約利用所發(fā)展的情景。(2)糧食安全。該模式下糧食安全地位明顯優(yōu)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以增加耕地利用面積，提高耕地投入產(chǎn)出效益，持續(xù)增加土地人口承載力水平為主要目的，城鎮(zhèn)化進(jìn)程保持低水平緩慢發(fā)展。(3)均衡發(fā)展。在保障糧食安全的前提下，保持城鎮(zhèn)化的高質(zhì)量發(fā)展，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、優(yōu)化城市布局結(jié)構(gòu)，構(gòu)建以人為本、和諧宜居的居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)東北三省城鎮(zhèn)化建設(shè)與耕地利用目標(biāo)要求。以第2節(jié)所得指標(biāo)權(quán)重大小為遴選原則，從新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用各準(zhǔn)則層分別選取如下指標(biāo)，2019—2030年參數(shù)變化率在2008—2018年數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上做出的設(shè)置見表3。

表3 指標(biāo)組合及不同情景下的變化率取值

4.2 預(yù)測(cè)結(jié)果與分析

本文分別構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)所設(shè)情景主題的主要影響因素，將新型城鎮(zhèn)化網(wǎng)絡(luò)輸入層設(shè)為城鎮(zhèn)常住人口占比、人均城市道路面積、人均社會(huì)固定資產(chǎn)投資、人均城市建成區(qū)面積、城鄉(xiāng)人均可支配收入比，輸出層為新型城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合評(píng)分，耕地集約利用網(wǎng)絡(luò)輸入層設(shè)為勞動(dòng)力投入指數(shù)、勞動(dòng)產(chǎn)值、經(jīng)濟(jì)作物指數(shù)、人均耕地面積，輸出層為耕地集約利用綜合評(píng)分。借助Matlab軟件，調(diào)用newrb函數(shù)對(duì)東北三省2008—2015年的相關(guān)數(shù)據(jù)作網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，2016—2018年數(shù)據(jù)作仿真預(yù)測(cè)，所得結(jié)果如圖4所示(R2=99.9312%)，訓(xùn)練集與測(cè)試集決定系數(shù)R2為99.931 2%，97.873 3%，表明擬合程度較優(yōu)。

圖4 測(cè)試集與訓(xùn)練集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合曲線

利用上述模型預(yù)測(cè)基準(zhǔn)情景、糧食安全、均衡發(fā)展3種情景下城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平。2008—2018年東北三省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平從0.241上升至0.528，實(shí)現(xiàn)了從中度失調(diào)到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的提升，在基準(zhǔn)情景及均衡發(fā)展情景下系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平在2023年達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào)，分別為0.611 8，0.610 0，糧食安全情景下，協(xié)調(diào)水平持續(xù)下降，2030年降至輕度失調(diào)。

基準(zhǔn)情景下，新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平前期呈緩慢上升狀態(tài)，在2025年之后呈平穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì)，說明短期內(nèi)東北三省現(xiàn)有城鎮(zhèn)化發(fā)展及耕地利用模式能夠取得預(yù)期效果，協(xié)同步態(tài)良好，但是后期協(xié)調(diào)度水平無明顯提升，后續(xù)發(fā)展?jié)摿Σ蛔?，長(zhǎng)期來看，不利于東北三省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)與耕地集約利用水平的進(jìn)一步協(xié)同發(fā)展。糧食安全情景下，系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平呈持續(xù)下降，降幅趨于平緩，這表明單方面強(qiáng)調(diào)糧食安全重要性而忽視地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)東北三省發(fā)展是不利的，基于糧食安全角度，增大對(duì)耕地的投入短期內(nèi)確實(shí)會(huì)提升耕地集約利用水平，但以經(jīng)濟(jì)低速發(fā)展為代價(jià)，難以支撐耕地投入的質(zhì)量與數(shù)量需求，同時(shí)，城鎮(zhèn)化質(zhì)量出現(xiàn)下降，由此導(dǎo)致城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平的崩潰式下跌。均衡發(fā)展情景下，協(xié)調(diào)度整體呈小幅增長(zhǎng)，前期略低于基準(zhǔn)情景，但其增幅高于基準(zhǔn)情景，并在2023年超過基準(zhǔn)情景，整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好，協(xié)調(diào)度穩(wěn)定提升，是最優(yōu)發(fā)展模式。這表明東北三省仍需以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，穩(wěn)步推進(jìn)人口城鎮(zhèn)化，促進(jìn)城鎮(zhèn)化質(zhì)量提升，構(gòu)建城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)的集約型經(jīng)濟(jì)體系，以經(jīng)濟(jì)建設(shè)反哺農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高耕地集約利用水平(圖5)。

圖5 2019-2030年不同情景協(xié)調(diào)度預(yù)測(cè)曲線

5 結(jié)論與討論

(1)研究期內(nèi)東北三省各市協(xié)調(diào)水平波動(dòng)上升，吉林、遼寧新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)度整體水平高于黑龍江省，副省級(jí)城市均位于各省前列，2018年除齊齊哈爾、綏化、大興安嶺地區(qū)外，其他城市耦合協(xié)調(diào)水平均已達(dá)到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)。

(2)黑龍江省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)度空間格局為東部協(xié)調(diào)度高值區(qū)連片面狀布局，西部低水平地區(qū)切割分布，且綏化始終為低水平區(qū)，吉林省區(qū)域差異明顯，空間特征變化波幅較大，由東高西低逐漸演變?yōu)橐蚤L(zhǎng)春、白山為雙核心的空間格局。遼寧省空間格局無顯著變動(dòng)，呈東高西低分布。

(3)東北三省現(xiàn)有發(fā)展模式短期內(nèi)協(xié)同狀態(tài)良好，但后期發(fā)展?jié)摿Σ蛔?，糧食安全情境下，以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為代價(jià)的協(xié)調(diào)水平出現(xiàn)崩潰式下跌，只有穩(wěn)步提升城鎮(zhèn)質(zhì)量、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)一體發(fā)展，以經(jīng)濟(jì)建設(shè)反哺農(nóng)業(yè)生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展。

從新型城鎮(zhèn)化所建體系來看，城鎮(zhèn)人口、城鎮(zhèn)各類建設(shè)用地、經(jīng)濟(jì)投資的各項(xiàng)指標(biāo)依舊是決定城鎮(zhèn)化質(zhì)量的高權(quán)值因素，耕地集約利用體系中的高權(quán)值因素是勞動(dòng)力數(shù)量、產(chǎn)值、耕地面積。就兩者驅(qū)動(dòng)關(guān)系來看，城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)、收入差異、農(nóng)業(yè)科技水平均會(huì)影響耕地集約利用投入水平；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)土地需求有影響，農(nóng)地和非農(nóng)用地置換等因素引致耕地面積變化；耕地占補(bǔ)平衡下的“以次充好”及其他生產(chǎn)活動(dòng)行為影響耕地質(zhì)量及產(chǎn)出。

基于以上影響要素，促進(jìn)城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)鍵在于人口、土地、經(jīng)濟(jì)要素的合理配置，但現(xiàn)有發(fā)展模式下協(xié)調(diào)水平提升有限，在今后發(fā)展中東北三省仍需以轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)為核心，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，此外也應(yīng)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，優(yōu)化人居環(huán)境，以提升東北三省人口城鎮(zhèn)化潛力，促進(jìn)土地科學(xué)利用及資本在社會(huì)各部門的合理流轉(zhuǎn)。東北三省尤其是黑吉兩省是我國主要糧食產(chǎn)區(qū)，且人口城鎮(zhèn)化水平低于遼寧省，因此在加強(qiáng)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)同時(shí)，做好農(nóng)村人口退出工作，注重培育新型農(nóng)業(yè)主體，加快耕地承包經(jīng)營流轉(zhuǎn)、土地復(fù)墾及整治，增加有效耕地面積，從政策制度及市場(chǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)城市與農(nóng)村的雙向聯(lián)動(dòng)。

探究新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用的協(xié)調(diào)發(fā)展是集系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性的復(fù)雜融合課題，本文僅對(duì)東北三省的協(xié)調(diào)發(fā)展水平做出分析及預(yù)測(cè)，今后研究中，需進(jìn)一步明晰城鎮(zhèn)化對(duì)耕地集約利用的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對(duì)其影響過程及作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)性梳理挖掘，為促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化及耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展提供實(shí)證研究及可操作性強(qiáng)的方法路徑。