王 英,高敏華,張曉娟
(新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830046)
環(huán)境、資源和人口問(wèn)題一直是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。中國(guó)正處于快速城市化發(fā)展階段,城市土地的粗放利用使人地矛盾日益尖銳,導(dǎo)致土地供給與建設(shè)需求呈失衡狀態(tài)。土地利用效益是指單位土地在利用過(guò)程中直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境效益,實(shí)質(zhì)是單位面積內(nèi)土地投入與消耗在區(qū)域發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境等方面所實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)產(chǎn)出或有效成果[1]。它能反映資源優(yōu)化配置的程度,表明自然資源、勞動(dòng)價(jià)值以及資金等投入的實(shí)現(xiàn)程度,是衡量土地利用可持續(xù)性的重要標(biāo)準(zhǔn)[2,3]。城市化是指農(nóng)村人口不斷向城市轉(zhuǎn)移、生活方式發(fā)生轉(zhuǎn)變、二三產(chǎn)業(yè)不斷向城市聚集的過(guò)程。城市化作為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?,是現(xiàn)代化的必經(jīng)之路和必然結(jié)果,其速度和質(zhì)量對(duì)城市化產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要影響,而城市化水平是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一[4,5]。探究土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展,對(duì)實(shí)現(xiàn)城市土地的高效管理和利用以及城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[6,7]。國(guó)外學(xué)者對(duì)土地利用與城市化水平的研究集中于利用主成分分析法、熵值法等探究由城市化引起的土地利用和景觀格局的時(shí)空演變過(guò)程[8];通過(guò)大尺度范圍探索土地城市化質(zhì)量時(shí)空特征及其影響因素[9],利用歸一化植被指數(shù)以及城市熱場(chǎng)變異指數(shù)對(duì)地表溫度進(jìn)行估算,表明土地利用的變化和城市化會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生影響[10]。國(guó)內(nèi)學(xué)者以特定地區(qū)為對(duì)象,從國(guó)家、省域和市域等空間尺度對(duì)土地利用效益與城市化發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究表明,中國(guó)城市土地利用效益呈東部高、中西部低的空間分布格局[11],城市化水平也由沿海向內(nèi)陸呈梯度遞減趨勢(shì)[12],因此中西部地區(qū)的土地利用效益與城市化水平有較大提升空間?!吨袊?guó)城市發(fā)展報(bào)告2014—2015(城市藍(lán)皮書(shū))》指出,城市發(fā)展建設(shè)中土地供給短缺問(wèn)題突出,人地矛盾尖銳,土地對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的制約十分明顯,實(shí)現(xiàn)土地利用效益與城市化發(fā)展的協(xié)調(diào)耦合極為迫切?;诖?,對(duì)克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)研究具有重要意義。
克拉瑪依市位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部,地處準(zhǔn)格爾盆地西緣,西北傍扎依爾山,南依天山北麓,東臨古爾班通古特沙漠。主城區(qū)位于84°49′—84°57′E,45°31′—45°39′N(xiāo)[13]??死斠朗惺菄?guó)家重要的石油石化產(chǎn)業(yè)基地、中國(guó)石油實(shí)施“西部快發(fā)展”戰(zhàn)略的現(xiàn)實(shí)接替區(qū)、自治區(qū)重點(diǎn)建設(shè)的新型工業(yè)化城市,具有得天獨(dú)厚的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展空間。
研究數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》(1995—2017年)、《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006—2019年)。研究對(duì)統(tǒng)計(jì)年鑒中2006—2018年的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,直接使用部分?jǐn)?shù)據(jù)作為指標(biāo)數(shù)據(jù),另外對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理,獲得所需部分指標(biāo)。
2.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建本研究從土地利用效益和城市化水平兩方面選取相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。土地利用效益和城市化是2個(gè)多維復(fù)雜的系統(tǒng),影響因素較多,需要從科學(xué)性、協(xié)調(diào)性、有效性等角度出發(fā)全面考慮指標(biāo)的選取。結(jié)合文獻(xiàn)資料[14,15]和研究目標(biāo),將土地利用效益劃分為經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益3個(gè)層面13項(xiàng)指標(biāo)(表1),將城市化水平劃分為人口城市化、經(jīng)濟(jì)城市化、社會(huì)城市化3個(gè)層面13項(xiàng)指標(biāo)(表2),以準(zhǔn)確測(cè)度克拉瑪依市土地利用效益與城市化水平。
表1 土地利用效益指標(biāo)體系及權(quán)重
表2 城市化水平指標(biāo)體系及權(quán)重
2.2.2 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建
1)確定指標(biāo)權(quán)重。采用熵值法確定各類(lèi)指標(biāo)權(quán)重,計(jì)算步驟如下。
第一,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。
式中,xij為第i個(gè)樣本的第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值(i=1,…,n;j=1,…,m);x′ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值;minxij、maxxij分別為第i年第j個(gè)指標(biāo)的最大、最小值。
第二,計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)樣本數(shù)據(jù)占該指標(biāo)的比重(pij)。
第三,計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值(ej)。
式中,k=1/ln(n)>0,滿(mǎn)足ej≥0。
第四,計(jì)算信息熵冗余度(dj)。
第五,計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重(wj)。
2)評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算。運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)值與計(jì)算出的權(quán)重分別計(jì)算出第i個(gè)樣本的土地利用效益綜合指數(shù)與城市化水平綜合指數(shù),計(jì)算公式如下。
式中,Ui為土地利用效益或城市化水平綜合指數(shù);x′ij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值;wj為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。
3)相對(duì)發(fā)展度計(jì)算。相對(duì)發(fā)展度用來(lái)反映土地利用效益與城市化水平之間相對(duì)于對(duì)方的發(fā)展水平。
式中,U1為土地利用效益綜合指數(shù);U2為城市化水平綜合指數(shù)。本研究采用相對(duì)發(fā)展度表示土地利用效益與城市化的相對(duì)發(fā)展程度,其中,E>1,土地利用效益發(fā)展超前于城市化發(fā)展;E=1,土地利用效益同步于城市化發(fā)展;E<1,土地利用效益發(fā)展滯后于城市化發(fā)展[16]。
4)耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算。采用耦合協(xié)調(diào)度模型對(duì)土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下。
式中,C為耦合度,參考文獻(xiàn)[17,18],根據(jù)土地利用效益與城市化相互作用的強(qiáng)度,可以把耦合過(guò)程劃分為4個(gè)階段:0<C≤0.3為低水平耦合階段,0.3<C≤0.5為頡頏階段,0.5<C≤0.8為磨合階段,0.8<C≤1.0為高水平耦合階段;T為綜合協(xié)調(diào)指數(shù),α1+α2=1,為待定系數(shù),這里取α1=α2=0.5,即認(rèn)為土地利用效益與城市化重要程度相當(dāng);D為土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度,取值范圍[0,1]。為了更好地說(shuō)明土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度,將所得的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行等級(jí)劃分,見(jiàn)表3。
表3 耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分
3.1.1 土地利用效益評(píng)價(jià)由圖1可知,2006—2018年克拉瑪依市土地利用效益綜合指數(shù)增長(zhǎng)了10.10倍,其中在2006—2014年增長(zhǎng)速度較快且較為穩(wěn)定,而在2015年有所下降,之后保持平穩(wěn)。經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)在2006—2018年增長(zhǎng)了19.44倍,增長(zhǎng)幅度較大,2006—2008年、2009—2014年、2016—2017年呈逐年增加的趨勢(shì),2010—2014年增長(zhǎng)速度較快,而后則有所下降;社會(huì)效益指數(shù)在2006—2018年增長(zhǎng)了19.04倍,其中2006—2009年呈增長(zhǎng)趨勢(shì),2010年有所下降,之后至2016年持續(xù)增長(zhǎng),2016—2018年有所下降;生態(tài)效益指數(shù)在2006—2018年增長(zhǎng)了5.13倍,指數(shù)總體較小,其增長(zhǎng)符合較快增長(zhǎng)-平穩(wěn)發(fā)展的趨勢(shì)。
圖1 2006—2018年克拉瑪依市土地利用效益指數(shù)
土地利用效益綜合指數(shù)3個(gè)子系統(tǒng)在2011—2014年表現(xiàn)出生態(tài)效益指數(shù)<社會(huì)效益指數(shù)<經(jīng)濟(jì)效益指數(shù),且經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)占據(jù)了主導(dǎo)地位,這在一定程度上說(shuō)明經(jīng)濟(jì)效益對(duì)土地利用效益具有重大貢獻(xiàn)??死斠朗幸晕鞑看箝_(kāi)發(fā)為發(fā)展契機(jī),經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)增長(zhǎng),土地利用結(jié)構(gòu)與區(qū)域布局更加合理??死斠朗辛⒆阌谑彤a(chǎn)業(yè),利用地緣優(yōu)勢(shì)的同時(shí)抓住“引額濟(jì)克”的機(jī)遇,土地的開(kāi)發(fā)利用緊密?chē)@大石油、大化工、大農(nóng)業(yè)、大市場(chǎng)戰(zhàn)略進(jìn)行優(yōu)化配置,區(qū)域經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)帶就此建立,提高了土地利用的綜合效益。
3.1.2 城市化水平評(píng)價(jià)由圖2可知,2006—2018
圖2 2006—2018年克拉瑪依市城市化水平指數(shù)
年克拉瑪依市城市化水平綜合指數(shù)整體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì),2018年較2006年增長(zhǎng)了2.61倍。2008—2009年城市化水平綜合指數(shù)增長(zhǎng)速度明顯增加,而在2010—2015年則有所放緩。經(jīng)濟(jì)城市化指數(shù)在2006—2018年增長(zhǎng)了4.82倍,2006—2013年其增長(zhǎng)速度較為平穩(wěn),2014—2015年有所下降,2016—2017年發(fā)展速度減緩;社會(huì)城市化指數(shù)在2006—2018年增長(zhǎng)了2.66倍,除2006—2008年和2009—2010年下降外,其余年份均呈逐年遞增的趨勢(shì),2008—2009年以及2015—2016年增長(zhǎng)速度較快;人口城市化指數(shù)在2006—2018年增長(zhǎng)了1.72倍,總體呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì),2013—2016年持續(xù)增長(zhǎng),2017—2018年趨于平穩(wěn)。
城市化3個(gè)子系統(tǒng)中,社會(huì)城市化指數(shù)在城市化水平綜合指數(shù)中占比最大,在2006—2007年、2009年以及2016—2018年社會(huì)城市化占據(jù)主導(dǎo)地位;在2010—2014年經(jīng)濟(jì)城市化成為對(duì)城市化水平綜合指數(shù)影響最大的子系統(tǒng);而人口城市化指數(shù)所占比重相對(duì)較小,對(duì)城市化水平綜合指數(shù)影響較小。十二五規(guī)劃期間,克拉瑪依市加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,圍繞打造世界石油城戰(zhàn)略目標(biāo),加快建設(shè)六大基地,突出發(fā)展三大產(chǎn)業(yè),全力搭建兩大平臺(tái),促進(jìn)克拉瑪依市由單一資源型城市向綜合型城市邁進(jìn),是經(jīng)濟(jì)城市化水平綜合指數(shù)上升的重要原因。
3.1.3綜合評(píng)價(jià)由圖3可知,2006—2018年土地利用效益和城市化水平綜合指數(shù)總體呈遞增趨勢(shì),表明近13年克拉瑪依市土地利用所帶來(lái)的效益影響較為明顯,城市化發(fā)展勢(shì)頭良好,二者的綜合發(fā)展水平逐年上升,呈相互促進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。2006—2018年土地利用效益與城市化綜合指數(shù)年均增長(zhǎng)率分別為22.21%和11.29%。
2006—2018年克拉瑪依市土地利用效益和城市化水平的相對(duì)發(fā)展度總體趨勢(shì)為土地利用效益滯后、超前、滯后型。2006—2009年土地利用效益滯后于城市化發(fā)展,2010—2015年土地利用效益超前于城市化發(fā)展,2016—2018年土地利用效益滯后于城市化發(fā)展(圖3)。這是因?yàn)?006—2018年克拉瑪依市城市建設(shè)用地面積以每年4.02%的增幅逐年增加,城市空間不斷擴(kuò)大。
圖3 克拉瑪依市土地利用效益與城市化水平相對(duì)發(fā)展度
根據(jù)各年份的土地利用效益綜合指數(shù)與城市化水平綜合指數(shù)計(jì)算得出土地利用效益與城市化的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度,利用Origin直觀展示土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展趨勢(shì)(圖4)。
3.2.1 耦合度分析通過(guò)耦合度模型計(jì)算出克拉瑪依市土地利用效益和城市化的耦合度,從圖4可以看出,2006—2015年克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合度介于0~0.3,表明10年間土地利用效益較差,城市化水平較低,土地利用效益與城市化總體耦合演變過(guò)程體現(xiàn)為低水平耦合階段;2016—2018年耦合度介于0.3~0.5,其耦合協(xié)調(diào)演變過(guò)程均體現(xiàn)為頡頏階段,耦合度差異不明顯,處于相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài),表明土地利用效益與城市化的耦合程度是中等水平??傮w表現(xiàn)出克拉瑪依市土地利用效益和城市化的耦合狀況向磨合的方向發(fā)展。
圖4 克拉瑪依市土地利用效益與城市化耦合度與耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢(shì)
3.2.2 耦合協(xié)調(diào)度分析根據(jù)各年份的土地利用效益綜合指數(shù)與城市化水平綜合指數(shù),運(yùn)用協(xié)調(diào)度模型計(jì)算出克拉瑪依市土地利用效益和城市化的耦合協(xié)調(diào)度。由圖4可知,與耦合度相比,克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度均有明顯的上升。2006—2018年克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度逐年遞增,由2006年的0.085 0增長(zhǎng)為2018年的0.538 0,其耦合協(xié)調(diào)類(lèi)型由高度不協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)為中級(jí)協(xié)調(diào)。2006—2018年克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)演變過(guò)程可劃分為3個(gè)階段:失調(diào)衰退階段(2006—2010年)、過(guò)渡協(xié)調(diào)階段(2011—2015年)、中度協(xié)調(diào)階段(2016—2018年)。
1)失調(diào)衰退階段。2006—2010年克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度分別為0.085 0、0.083 4、0.095 2、0.192 2、0.146 3,耦合協(xié)調(diào)類(lèi)型由高度不協(xié)調(diào)(2006—2008年)轉(zhuǎn)變?yōu)橹卸炔粎f(xié)調(diào)(2009—2010年),且耦合協(xié)調(diào)度增長(zhǎng)較為緩慢。此階段中,因?yàn)榭死斠朗袑?shí)際的建設(shè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)與迫切的發(fā)展增速需求之間存在著一定的差距,且克拉瑪依市自然條件惡劣,生態(tài)環(huán)境脆弱,生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的難度大、成本高,土地利用效益和城市化處于較低的發(fā)展水平,使得二者的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展仍然處于較低的水平,并且未形成緊密的協(xié)調(diào)關(guān)系。但是由于十一五時(shí)期克拉瑪依市整體發(fā)展?fàn)顩r良好,綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力穩(wěn)步增強(qiáng),民生狀況得到改善,城市發(fā)展水平不斷提高,具有良好的發(fā)展基礎(chǔ)和建設(shè)前景,土地利用效益與城市化的協(xié)調(diào)狀況有所改善。
2)過(guò)渡協(xié)調(diào)階段。2011—2015年,克拉瑪依市土地利用效益與城市化水平耦合協(xié)調(diào)度由0.236 1增加至0.404 0,耦合協(xié)調(diào)類(lèi)型由輕度不協(xié)調(diào)(2011年)轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)和協(xié)調(diào)(2012—2014年),最終達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào)(2015年)??死斠朗型恋乩眯б婧统鞘谢骄兴岣?,政府更加重視二者的協(xié)調(diào)發(fā)展。西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)入后10年新階段,國(guó)家繼續(xù)加大對(duì)西部地區(qū)的支持力度,為克拉瑪依市進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展壯大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。在人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)城市化多角度發(fā)展的前提下,克拉瑪依市的城市化進(jìn)程有所加快。土地利用效益與城市化水平彼此影響,彼此促進(jìn),很大程度上實(shí)現(xiàn)了二者的協(xié)調(diào)發(fā)展。
3)中度協(xié)調(diào)階段。2016—2018年克拉瑪依市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度分別為0.505 9、0.533 2、0.538 0,耦合協(xié)調(diào)類(lèi)型為中級(jí)協(xié)調(diào),且耦合協(xié)調(diào)增長(zhǎng)速度較快。在這一階段中,克拉瑪依市土地利用效益與城市化處于相對(duì)較高的發(fā)展水平,土地利用結(jié)構(gòu)與資源利用方式有了較為明顯的改進(jìn),城市化發(fā)展速度明顯提高。十三五時(shí)期,以?xún)?yōu)化資源配置,堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),持續(xù)改善民生,科學(xué)管理城市,堅(jiān)持綠色發(fā)展,推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)為發(fā)展思路,將土地利用效益與城市化發(fā)展相結(jié)合,使二者的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系更加緊密。
研究通過(guò)建立指標(biāo)體系,運(yùn)用熵值法確定權(quán)重,計(jì)算了克拉瑪依市2006—2018年土地利用效益和城市化水平的綜合指數(shù)以及二者的相對(duì)發(fā)展度和耦合協(xié)調(diào)度,結(jié)果如下。
1)2006—2018年克拉瑪依市土地利用效益綜合指數(shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),經(jīng)濟(jì)效益在土地利用效益中占主導(dǎo)地位;城市化水平綜合指數(shù)也呈增長(zhǎng)趨勢(shì),其中社會(huì)城市化和經(jīng)濟(jì)城市化對(duì)城市化發(fā)展的影響較大;土地利用效益綜合指數(shù)和城市化水平綜合指數(shù)呈相輔相成的發(fā)展局勢(shì),13年間相對(duì)發(fā)展度為土地利用效益滯后、超前、滯后型。
2)通過(guò)分析克拉瑪依市土地利用效益和城市化的耦合度發(fā)現(xiàn),克拉瑪依市土地利用效益與城市化水平耦合度由2006—2015年的低水平耦合階段發(fā)展為2016—2018的頡頏階段,說(shuō)明克拉瑪依市土地利用效益與城市化耦合狀況向逐漸磨合的方向發(fā)展。
3)通過(guò)對(duì)克拉瑪依市2006—2018年土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)度的分析可知,二者耦合協(xié)調(diào)度逐年遞增,經(jīng)歷了3個(gè)階段,即失調(diào)衰退、過(guò)渡協(xié)調(diào)、中度協(xié)調(diào),其耦合協(xié)調(diào)類(lèi)型由高度不協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹屑?jí)協(xié)調(diào),具有不斷向好的態(tài)勢(shì)。
克拉瑪依市作為絲綢之路核心區(qū)石油中心,要根據(jù)新的發(fā)展形勢(shì)和目標(biāo)要求,充分發(fā)揮社會(huì)民生及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),搶抓國(guó)家“一帶一路”、中巴經(jīng)濟(jì)走廊建設(shè)及第二次中央新疆工作座談會(huì)的重大戰(zhàn)略機(jī)遇,通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),深化改革、轉(zhuǎn)型升級(jí),進(jìn)一步拓展城市發(fā)展領(lǐng)域和發(fā)展空間,提升土地利用效益,加快推進(jìn)城市化建設(shè),不斷開(kāi)創(chuàng)科學(xué)發(fā)展的新局面。