王亮,段健
(1.清華大學 公共管理學院,北京100062;2.浙江師范大學 地理與環(huán)境科學學院,浙江 金華321004)
城市群代表了全球經(jīng)濟發(fā)展和人口集聚的基本趨勢,是承載發(fā)展要素的主要空間形式[1-2],其資源環(huán)境綜合承載能力高低與內(nèi)部資源環(huán)境協(xié)調(diào)程度對城市群的發(fā)展規(guī)模與質(zhì)量具有決定性作用。城市群資源環(huán)境綜合承載力概念衍生于資源環(huán)境承載力,被定義為“在一定時期內(nèi)城市群資源能源、生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)等對經(jīng)濟社會發(fā)展的承載和支撐能力”(1)該定義來自北京市習近平新時代中國特色社會主義思想研究中心發(fā)布于光明日報《提高中心城市和城市群綜合承載能力》。。國外關(guān)于區(qū)域資源環(huán)境承載力的綜合研究相對較少[3-5],且沒有專門涉及城市群資源環(huán)境承載力的研究。與國外偏重于建樹抽象理論相比,國內(nèi)資源環(huán)境承載力研究緊跟社會發(fā)展需求,城市群資源環(huán)境承載力相關(guān)研究是在城市群被視為新型城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)之后開始被廣泛關(guān)注[6]。其中,長江中游城市群資源環(huán)境承載力研究方面,有學者認為城市群內(nèi)部綜合承載力較好的為武漢與長沙,城市群綜合承載力結(jié)構(gòu)體系不合理,不利于長江中游城市群區(qū)域的整體發(fā)展[7]。有的研究則稱長株潭城市群的大部分城市處于超載狀態(tài),其城市群總體上由超載狀態(tài)過渡到臨界超載狀態(tài),資源環(huán)境與社會經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)程度較低[8-10]。另一項研究則認為,長株潭城市群承載力呈現(xiàn)中心城市最高,與之經(jīng)濟聯(lián)系緊密的城市次之,其余居后的梯度分布特點,城市群未出現(xiàn)超載狀態(tài)[11],長株潭城市群資源環(huán)境承載力與經(jīng)濟社會發(fā)展呈明顯的正相關(guān)[12]。一項研究稱武漢城市圈資源環(huán)境承載力具有典型的分級特征,城市圈整體資源環(huán)境承載力水平不高,發(fā)展趨于兩極分化,城市個體發(fā)展水平越高,資源環(huán)境承載力也越高[13]。上述研究關(guān)注到了城市群內(nèi)部存在資源環(huán)境承載空間差異,盡管研究區(qū)域、評價方法、指標體系的選取各有差異,但結(jié)論基本可歸為兩類。一類認為城市群資源環(huán)境承載力與其社會經(jīng)濟發(fā)展水平高度正相關(guān),一類則認為城市群整體呈超載狀態(tài),但都較少從資源環(huán)境承載力視角對城市群一體化發(fā)展與內(nèi)部資源環(huán)境協(xié)調(diào)分析,未能提供城市群可持續(xù)發(fā)展與協(xié)同發(fā)展的針對性建議。
以長江中游城市群為例,在長江中游城市群實際規(guī)模為2個組團7個城市的規(guī)模識別研究成果的基礎(chǔ)上[14],依托PS-DR-DP評價理論模型框架[15],結(jié)合地域特色與城市發(fā)展規(guī)律,構(gòu)建長江中游城市群資源環(huán)境承載力評價指標體系,分析長江中游城市群資源環(huán)境承載力基底、承載狀態(tài)與后續(xù)承載潛力,從資源環(huán)境承載力視角探討長江中游城市群實現(xiàn)區(qū)域聯(lián)動發(fā)展的路徑。
按照《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》,長江中游城市群行政區(qū)包括湖北省、湖南省、江西省等3省31個城市?!蛾P(guān)于依托黃金水道推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展的指導意見》提出“把長江中游城市群建設(shè)成為引領(lǐng)中部地區(qū)崛起的核心增長極”,2018年,中共中央、國務(wù)院明確要求以武漢為中心引領(lǐng)長江中游城市群發(fā)展,但學者們提出了對長江中游城市群等在內(nèi)的政府主導的城市群空間規(guī)模過大的科學質(zhì)疑,認為長江中游城市群的實際實力與其巨大的體量并不匹配[16]。2018年發(fā)布的《基于大數(shù)據(jù)的城市群識別與空間特征研究》提出武漢城市圈與長株潭城市群目前更像是兩個獨立的次級城市群。結(jié)合上述文獻資料,本研究采用已有的關(guān)于長江中游城市群空間范圍識別的研究成果[14],研究范圍包括武漢城市圈中的武漢、黃岡、孝感,長株潭城市群中的長沙、株洲、湘潭及益陽等7個城市。
數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒(2018年)》《湖北統(tǒng)計年鑒(2018年)》《湖南統(tǒng)計年鑒(2018年)》及武漢、孝感、黃岡、長沙、株洲、湘潭、益陽等7個城市2018年統(tǒng)計年鑒。生態(tài)、環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)主要來源于湖北省、湖南省兩省環(huán)境生態(tài)廳(各城市環(huán)保局)的環(huán)境生態(tài)質(zhì)量公報、各市州水土保持規(guī)劃、固體廢物污染防治信息公布等政府資訊網(wǎng)站,氣候相關(guān)數(shù)據(jù)由“中國天氣”網(wǎng)站及各城市氣象局歷史天氣資料提供。考慮到獲取的數(shù)據(jù)量綱各不相同,為進行統(tǒng)一衡量標準,利用min-max標準化方法對原始數(shù)據(jù)進行了預處理。
資源環(huán)境承載力評價方法眾多,主要分為指標體系法、系統(tǒng)模型法及供需平衡法等三大類型。其中,經(jīng)典的PSR模型與DPSIR模型屬于最常見的指標體系法。PSR模型通過因果關(guān)系分析人類活動與自然環(huán)境之間的相互作用關(guān)系,以“壓力-狀態(tài)-響應”三大類指標綜合判定區(qū)域資源環(huán)境承載力狀態(tài),但其過于簡化的模式難以處理復雜的反饋系統(tǒng)[17]。DPSIR模型[18]從人地關(guān)系地域系統(tǒng)綜合性角度出發(fā),能夠?qū)Νh(huán)境問題進行全面客觀的分析,但該模型專注于“增長極限”問題的研究,并未考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。而本研究采用的PS-DR-DP模型吸收了PSR模型反饋人類活動與資源環(huán)境相互作用關(guān)系這一優(yōu)點,又在DPSIR模型“增長極限”的基礎(chǔ)上,以六邊形模型測量系統(tǒng)穩(wěn)定性,形成“預警導向式”的資源環(huán)境承載評價機制,為深入理解社會經(jīng)濟子系統(tǒng)與資源環(huán)境子系統(tǒng)之間的相互作用提供了新思路[19],與資源環(huán)境承載力綜合研究需求相匹配。PS-DR-DP模型是Pressure(壓力)-Support(支撐力)、Destructiveness(破壞力)-Resilience(恢復力)、Degradation(退化力)-Promotion(提升力)正六邊形相互作用力模型的簡稱。其中,壓力與支撐力分別表征區(qū)域資源消耗與區(qū)域可獲得的內(nèi)外部資源支撐,其合力表征為區(qū)域資源支撐力;破壞力與恢復力分別表征區(qū)域人類經(jīng)濟活動造成的環(huán)境污染和人類處理環(huán)境污染的能力,其合力為環(huán)境容量;退化力與提升力分別表征區(qū)域資源與生態(tài)環(huán)境退化和人類延緩或修復資源生態(tài)退化的能力,其合力表征為災害風險抵御能力。
資源環(huán)境承載力與其自然本底息息相關(guān),但城市化進程是資源環(huán)境承載能力不斷變化的根本推動力。在一定范圍內(nèi),城市化水平越高,區(qū)域承載能力越強,當城市化發(fā)展進程對區(qū)域承載能力造成傷害時,承載能力的變化又反過來掣肘城市發(fā)展。因此,以國際主流認可的城市化發(fā)展階段及中國科學院中國現(xiàn)代化研究中心發(fā)布的《中國現(xiàn)代化報告2013——城市現(xiàn)代化研究》中對城市化初期階段(30%)、加速階段(70%)、逆城市化可能(85%)三階段的劃分為依據(jù),將對應的資源環(huán)境承載狀態(tài)劃分為低水平平衡,近似穩(wěn)定態(tài)(貢獻值均值≤0.30)、高速增長,非穩(wěn)定態(tài)(0.30<貢獻值均值<0.70)、理想承載(0.70≤貢獻值均值<0.85)和完全承載(貢獻值均值≥0.85)等4個資源環(huán)境承載力等級,對長江中游城市群內(nèi)部個體資源環(huán)境承載進行狀態(tài)評價,進而探索城市群資源環(huán)境空間分異特征并分析其成因。
采用分類排列多邊形圖示法對城市群資源環(huán)境承載力進行定量計算,是一種基于資源環(huán)境綜合承載能力評價的綜合指標方法[14]。該方法以評價指標體系中的單項指標為基本元素,以多個單項指標集成表達某一項綜合指數(shù),該指數(shù)具有上下閾值區(qū)間,一般設(shè)置為[-1,1]。分類排列多邊形圖示法以多維乘法為核心,降低了傳統(tǒng)簡單加權(quán)法中主觀權(quán)重賦值對結(jié)果客觀性的影響,同時,與全排列多邊形圖示法[20]相比,也降低了表達式的計算難度。該方法的內(nèi)涵為:假設(shè)共有n個經(jīng)過標準化處理的指標,以標準化指標的上限值1為半徑形成中心n多邊形,各單項標準化指標值連線,形成不規(guī)則n多邊形,按多維乘法原理,共形成(n-1)!/2個不同的不規(guī)則n多邊形。某一項綜合指數(shù)的值為(n-1)!/2個不規(guī)則n多邊形面積的均值與中心n多邊形面積之比,具體表達式如下:
圖 1 區(qū)域資源環(huán)境承載潛力判定模式
(1)
(2)
結(jié)合資源環(huán)境承載狀態(tài)4個等級劃分及正向綜合承載能力與負向承載能力比值判定,本研究進一步提出區(qū)域資源環(huán)境承載潛力綜合判定模式,將區(qū)域資源環(huán)境承載潛力劃分為8種情況(圖1)。
當某區(qū)域的資源環(huán)境承載力貢獻值均值不大于0.30且承載狀態(tài)值小于1時,表示該區(qū)域原始環(huán)境惡劣,資源環(huán)境潛力小,須發(fā)出低位不可逆承載預警警報;如果承載狀態(tài)值大于1,表示該區(qū)域發(fā)展水平較低,但資源環(huán)境利用程度與之相適宜,處于低水平平衡階段;兩種情景對應的資源環(huán)境能力等級均為Ⅰ級。
當資源環(huán)境承載力貢獻值均值介于0.30~0.70之間且承載狀態(tài)值小于1時,表明該區(qū)域的社會經(jīng)濟在高速發(fā)展過程中與資源環(huán)境矛盾激化,進一步利用資源環(huán)境潛力的空間狹??;如果承載狀態(tài)值大于1,則表示該區(qū)域具備繼續(xù)推進社會經(jīng)濟水平提升的資源環(huán)境潛力,但必須警惕負向作用力存在高位不可逆承載預警狀態(tài)(大于0.85)的情況;兩種情景對應的資源環(huán)境能力等級均為Ⅱ級。
當資源環(huán)境承載力貢獻值均值介于0.70~0.85之間且承載狀態(tài)值大于1,表明該區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境關(guān)系處于理想狀態(tài),可繼續(xù)保持發(fā)展態(tài)勢,同時應審視資源、環(huán)境、生態(tài)可能存在的問題,同樣需要警惕負向作用力存在高位不可逆承載預警狀態(tài)(大于0.85)的情況;如果承載狀態(tài)值小于1,則表示區(qū)域的穩(wěn)定發(fā)展現(xiàn)狀存在危機,需要尋找資源環(huán)境潛力赤字的原因,消除隱患。兩種情景對應的資源環(huán)境能力等級均為Ⅲ級。
當資源環(huán)境承載力貢獻值均值大于0.85時,區(qū)域進入了資源環(huán)境超載預警范圍,此時的區(qū)域社會發(fā)展與資源環(huán)境都處于高位狀態(tài),如果承載狀態(tài)值小于1,區(qū)域人地關(guān)系地域系統(tǒng)可能存在高位不可逆的狀態(tài),區(qū)域可能出現(xiàn)中心地帶衰落甚至區(qū)域整體衰落至低位不可逆的情況。如果承載狀態(tài)值大于1,表明區(qū)域在高位承載的現(xiàn)狀下仍具備一定的資源環(huán)境潛力,但必須審查資源環(huán)境潛力薄弱環(huán)節(jié)以適應可持續(xù)發(fā)展目標;兩種情景對應的資源環(huán)境能力等級均為Ⅳ級。
表 1 壓力與支撐力評價指標體系
表 2 破壞力與恢復力評價指標體系
表 3 退化力與提升力評價指標體系
結(jié)合權(quán)威機構(gòu)對城市群資源環(huán)境承載力的定義與本研究內(nèi)容,結(jié)合目前城市群資源環(huán)境承載力指標體系的文獻資料[6-13],本研究遵循指標選取的基本原則,在PS-DR-DP評價框架下確定3對相互作用力的指標體系,3個指標體系共同指標表征長江中游城市群城市人類活動與社會經(jīng)濟發(fā)展過程中資源的利用現(xiàn)狀、生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定態(tài)勢、抵御風險災害的能力,如表1~3所示。
將所獲得的長江中游一體化城市群7個城市2017年對應的承載貢獻值均值進行等級判定與承載狀態(tài)優(yōu)劣對比(超載與否),結(jié)果分別如圖2、圖3所示。
如圖2所示,武漢、黃岡承載貢獻值均值都低于0.70,資源環(huán)境能力處于高速增長的非穩(wěn)定狀態(tài),其余5個城市超過理想承載門檻值(0.70),資源環(huán)境承載現(xiàn)狀呈現(xiàn)近似穩(wěn)定的狀態(tài)。另一方面,城市間的資源環(huán)境承載狀態(tài)值空間分異特征與資源環(huán)境承載貢獻值均值對比則截然相反。如圖3所示,武漢、孝感、黃岡及益陽的資源環(huán)境承載狀態(tài)值均高于1,表示這4個城市的資源環(huán)境承載狀態(tài)良好,具有承載更多人口規(guī)模與更大社會經(jīng)濟規(guī)模的余量空間;長沙、株洲、湘潭對應的資源環(huán)境承載狀態(tài)值均低于1,城市資源環(huán)境承載處于劣態(tài),城市社會經(jīng)濟發(fā)展需求與資源環(huán)境承載能力之間的平衡被打破,且長沙與株洲的表現(xiàn)更為明顯。城市群資源環(huán)境承載貢獻值均值空間分異與資源環(huán)境狀態(tài)空間特征表現(xiàn)差異巨大,整體表現(xiàn)出一種近似“高低”對壘的差異情況。處于理想承載狀態(tài)且承載能力等級更高的長沙、株洲、湘潭反倒呈現(xiàn)承載劣態(tài),而承載能力等級低一級的武漢、黃岡則承載狀態(tài)良好。在城市發(fā)展過程中,在資源環(huán)境可承載范圍內(nèi),城市發(fā)展水平越高,相應地,城市可負荷的經(jīng)濟規(guī)模與人口規(guī)模則越大,即城市資源環(huán)境承載能力越強,但分析結(jié)果顯示7個城市均存在社會經(jīng)濟發(fā)展與城市資源環(huán)境承載能力不匹配的問題,且表現(xiàn)出較大的資源環(huán)境承載差異,需要進一步分析資源、環(huán)境、生態(tài)對應的3對相互作用力之間存在的差異,從而為城市群聯(lián)動發(fā)展提供更具體的方案。
圖 2 2017年長江中游城市群資源環(huán)境承載能力發(fā)展等級空間分異
圖 3 2017年長江中游一體化城市承載狀態(tài)優(yōu)劣對比
通過資源環(huán)境承載貢獻值計算公式得出表征長江中游城市群資源環(huán)境承載力3對相互作用力的分力貢獻值,繪制長江中游城市群資源環(huán)境承載力的6個分力貢獻值分布圖,如圖4所示。
圖 4 主要環(huán)境因子年均日變化
從各城市自身資源利用平衡角度來看,長沙與武漢的資源壓力大于資源支撐力,表征二者資源供需失衡,且武漢最為明顯;其余5個城市資源支撐力大于資源壓力,均具有進一步承載的余量空間。從資源壓力對比來看,長沙最大,武漢次之,黃岡最小。從資源支撐力對比來看,黃岡居首,益陽列第二,武漢最末。城市群總體資源支撐力大于資源壓力,資源承載容量具有承載余量空間。武漢、長沙城市化水平高、進程快,資源短缺壓力明顯,反之,其他城市城市化水平較低、進程較慢,資源支撐余量空間較大。因此,7個城市之間存在資源調(diào)配的空間與客觀可行性及推動區(qū)域聯(lián)動發(fā)展的必要性。
從各城市自身環(huán)境平衡角度分析,除株洲環(huán)境容量超載之外,其余城市環(huán)境容量均具有擴大承載的空間,各城市生產(chǎn)生活損耗與環(huán)境治理能力相對較為協(xié)調(diào)。從各城市對比情況來看,環(huán)境破壞力方面,株洲最大,孝感最小。環(huán)境恢復力方面,湘潭居首,武漢最末。孝感余量空間最大,武漢、株洲最小。城市群整體環(huán)境容量具有承載余量空間。相較于城鎮(zhèn)化率直接反映了城市資源利用情況,城市環(huán)境容量更多地與城市發(fā)展定位及產(chǎn)業(yè)密切關(guān)聯(lián)。以環(huán)境破壞力過大導致環(huán)境容量呈超載狀態(tài)的株洲為例,該城市以資源能源為基礎(chǔ)的重工業(yè)制造業(yè)為主導產(chǎn)業(yè),工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式造成較為嚴峻的環(huán)境污染與破壞,本研究的指標選取及承載狀態(tài)測算客觀反映了這一基本事實。環(huán)境破壞力位列前3的城市均隸屬于長株潭城市群,但地理位置毗鄰的湘潭環(huán)境破壞力低于株洲,同時,修復環(huán)境的能力要高于株洲;環(huán)境恢復力遠高于環(huán)境破壞力的孝感在環(huán)境修復能力可承載范圍內(nèi)也具備承接鄰近城市武漢產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的環(huán)境容量基礎(chǔ)??傮w上,從區(qū)域聯(lián)動協(xié)調(diào)發(fā)展的角度來看,長江中游城市群內(nèi)部具備調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)與實力。
城市生態(tài)退化情況分異顯示,長江中游城市群大部分城市的生態(tài)退化情況十分嚴峻。除了武漢之外,其余6個城市對應的生態(tài)容量均處于超載狀態(tài),城市群整體生態(tài)系統(tǒng)失衡。其中,生態(tài)退化力最高的為湘潭,武漢最小。生態(tài)提升力最強的為孝感,武漢次之,黃岡最末。生態(tài)退化總體情況最為嚴峻的為湘潭,武漢生態(tài)承載現(xiàn)狀最佳。城市群生態(tài)退化程度不容樂觀。值得思考的是,長江中游城市群既不屬于國土開發(fā)密度較高、資源環(huán)境承載能力開始減弱的優(yōu)化開發(fā)主體功能區(qū),也不屬于資源承載能力較弱、不適宜開展大規(guī)模集聚經(jīng)濟的限制開發(fā)區(qū)域,境內(nèi)雖然有部分自然保護區(qū),但絕大部分國土空間不屬于禁止開發(fā)區(qū)域,作為重點開發(fā)區(qū)域,長江中游城市群除武漢以外的其余6個城市的生態(tài)問題卻十分嚴峻。
本研究借鑒相關(guān)文獻資料及現(xiàn)行的評價指標體系,結(jié)合長江中游地域特色,構(gòu)建長江中游城市群資源環(huán)境承載力評價指標體系,分析2017年長江中游城市群的資源環(huán)境承載狀態(tài)特點,得出結(jié)論:(1)從資源環(huán)境綜合承載現(xiàn)狀來看,長沙、株洲、湘潭資源環(huán)境處于超載狀態(tài),武漢、黃岡、孝感、益陽承載狀態(tài)良好,7個城市均存在社會經(jīng)濟發(fā)展與城市資源環(huán)境承載能力不匹配的問題。(2)從資源環(huán)境承載潛力來看,除長沙、武漢資源壓力明顯外,長江中游城市群整體資源支撐力大于資源壓力,具有承載更大社會經(jīng)濟規(guī)模及人口規(guī)模的余量空間;除株洲環(huán)境破壞力明顯外,長江中游城市群整體環(huán)境容量具有承載余量空間;長江中游城市群最大的掣肘為生態(tài)承載力,除武漢以外的其余城市生態(tài)容量均處于超載狀態(tài),城市群整體生態(tài)系統(tǒng)失衡。
在城市群資源環(huán)境承載力空間分異特征分析的基礎(chǔ)上,本研究回歸討論城市群共享資源、共享經(jīng)濟,協(xié)同發(fā)展的本質(zhì),將長江中游城市群分為長株潭城市群與武漢城市圈,分別討論兩個城市群內(nèi)部基于資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀與潛力特征的一體化發(fā)展方向,建議如下:(1)長株潭城市群中4個城市實現(xiàn)一體化發(fā)展的要素流通共享方式為齊頭并進模式。城市個體互通有無,由益陽等資源優(yōu)勢城市對長沙、湘潭進行資源補充,升級長沙、株洲污染型產(chǎn)業(yè),減輕由二者偏重型工業(yè)造成的環(huán)境破壞力。(2)從提升城市承載能力等級與區(qū)域資源環(huán)境協(xié)調(diào)的角度來看,武漢城市圈更適宜武漢領(lǐng)頭發(fā)展的模式。武漢除存在資源壓力過大的問題之外,其環(huán)境容量、生態(tài)承載力均具有明顯優(yōu)勢,而資源支撐力優(yōu)勢明顯的孝感、黃岡發(fā)展水平與武漢呈較為良好的梯度差異,因此,武漢可適宜利用周圍城市的資源優(yōu)勢,實現(xiàn)長江中游城市群“核心城市”這一發(fā)展定位,從而加快武漢城市圈贏得等級擴散的協(xié)同發(fā)展契機。
本研究結(jié)論與以往研究既有相似性也有明顯的差異性。長株潭城市群大部分城市處于超載狀態(tài),這與以往研究結(jié)論相呼應[8-10],但與認為武漢、長沙兩中心城市綜合承載力在長江中游城市群中位居前列[7]、城市發(fā)展水平越高,資源環(huán)境承載力越強[12-13]的相關(guān)結(jié)論不同。武漢、長沙的承載等級更高,但也存在明顯的資源利用超載的問題,其余城市發(fā)展等級較低,但資源、環(huán)境承載余量空間較大??傮w上,長江中游城市群中城市個體各有優(yōu)劣,可通過資源環(huán)境優(yōu)勢互補促進一體化進程。另外,還發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有研究文獻較少提到的長江中游城市群生態(tài)退化問題。
本研究實現(xiàn)了建立在資源環(huán)境承載力評價基礎(chǔ)上的區(qū)域聯(lián)動發(fā)展評價,為長江中游城市群內(nèi)部個體間實現(xiàn)要素有序流動提供了資源環(huán)境承載力的創(chuàng)新性視角,從理論和實證兩方面分析和驗證了資源環(huán)境承載力對區(qū)域發(fā)展規(guī)劃具有一定的實踐指導意義。同時,由于部分行政單元存在數(shù)據(jù)獲取和時段缺失的雙重困難,未能從長時段角度深入剖析城市群一體化發(fā)展的資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展方向與路徑,需要在將來的研究中進一步探討。