關中地區城市生態位及動態變化研究

馬超群 何艷芬

摘要:運用生態位理論分析區域內城市間的競爭程度及變化情況。采用生態位寬度模型、重疊度模型,計算1984年和2004年兩個時期關中地區各城市生態位寬度和生態位重疊度,并對比分關中城市競爭力變化。結果表明:(1)生態位可以用來表征城市競爭能力;(2)1984年關中地區城市生態位寬度窄,且重疊度高,城市競爭激烈;2004年城市生態位寬度大大加寬,重疊度較低,城市競爭緩和;關中地區各城市產業結構逐漸合理,生態位寬度增大,重疊度減小,城市間競爭程度大幅下降。

關鍵詞:城市生態位;生態位重疊;競爭;關中地區

中圖分類號:F127文獻標識碼:A文章編號:1009-9107(2009)06-0049-05

一、研究概述

城市生態位研究主要是將生態學中的生態位概念引入城市研究領域,將城市視為活的有機體,而將城市存在所涉及到的自然、社會和經濟條件視作環境,一個城市通過其所占據的資源及形成的功能在多維系統中占據一定的位置形成生態位。

從目前來看,國內城市生態位研究主要集中在對于城市生態位內涵的界定與城市生態位的計算上,前者如王如松[1]、周鴻[2]、李自真[3]、韓秀娣[4]、胡春雷[5]、陳紹愿等[6]、曹嶸等[7]、丁圣彥等[8],他們分別從定義、內涵、形成機理、計算方法、分類及評價系統建立等諸多方面對城市生態位進行了研究;后者為當前研究主流,如羅小龍等[9]將生態位理論引入城鄉結合部的研究,以南京為例進行了實證研究;王勇等[10,11]對城市生態位在小城鎮發展及規劃等方面的作用進行了分析,根據小城鎮資源環境的飽和程度、生態位重疊與競爭關系,將我國小城鎮20世紀80年代以來的發展劃分為無競爭、有限競爭和全面競爭三個發展階段;韓秀娣[4]建立了城市生態位評價指標體系,包括人均土地、大氣綜合指數、年均噪聲等級、人均壽命等7項具體指標并以北京、上海等9個城市為研究單元,進行了城市生態位定量評價的初步嘗試;楊國賢等[12]從城市生態位概念出發,以提高“人的生命質量”為前提建立了城市生態位指標體系,在此基礎上測度了銀川的城市生態位,并與其他8個城市進行了比較;李艷萍等[13]從生態位理論的角度出發,選擇人口、經濟和環境3類因素根據超體積生態位概念,計算并分析了江蘇省沿江各個城市生態位指標;丁圣彥等[8]以開封市不同功能模塊為研究對象,探討近十年來開封市不同功能模塊生態位格局變化規律,并對變化的原因進行了分析;王莉莉[14]選取了反映經濟發展、基礎設施、生態環境、居民健康和教育以及城市吸引力的5大類25項生態因子,構建指標體系,以江蘇省為研究區域,計算出13城市1999-2004年間的6大類生態位適宜度,并且運用ArcGIS、SPSS進行區域內城市生態位的時空對比和相關性分析;孟德友,陸玉麒[15]將城市生態位劃分為城市生產位、城市生活位和城市環境位3個因素層次,選擇表征城市生態位的指標因子,計算了2001-2004年河南省17個省轄市市區統計數據,得出表征各城市生態位寬度的各因子的得分,分析了河南各省轄市城市生態位指標因子值。

應該認識到,生態位這一概念具有兩個基礎假設:首先,在環境中的資源數量是稀缺的;其次,各生物對同一種資源產生需求。伴隨這兩個假設隨之而來的結論就是——競爭。因此,生態位除反映生物在多維空間中所占據的位置外更多是要反映不同生物的競爭;而生態位的重疊可以反映競爭程度:兩生物的生態位重疊度越高意味著生物在多維空間中占據的位置越接近,競爭越強烈。在國內,從生態位這一角度反映城市競爭的研究鮮見。本文即依據此種思想,運用生態學中生態位及生態位重疊的計算方法分析關中地區各城市生態位寬度并計算其重疊度用以反映區域內城市間的競爭程度。

二、研究區概況及研究條件設定

關中地區位于陜西省中部,土地面積5.55×104公頃,包括5個地級市,總人口2219.27萬(截止2004年底)。地形以川原為主,地勢平坦,土地肥沃,生態環境良好。各地市之間產業聯系較緊密,且形成了自己的特色,構成了一個比較完整和獨立的經濟單元。關中地區的工業體系是“一五”、“二五”和“三線建設”時期高度集中的計劃體制下,依靠國家投資建設而成;其貫穿始終的主題是以機械、軍工為中心的重型工業建設。產業主要分布在西安、咸陽、寶雞、銅川,渭南地區雖有零星分布,但集中在韓城、澄城等地礦區。這一時期關中地區工業發展迅速,形成了日后城市發展的產業基礎,但同時存在著產業結構簡單、重復布局、產業關聯性差等問題。隨著我國進入改革開放時期,這些問題極大地限制了關中地區產業、經濟及城市的發展。從20世紀80年代末至90年代初開始,關中地區也開始不斷深入地進行改革,包括加快市場經濟制度建設,推進國有企業改革,調整產業結構,進行工業系統內部改造、整合、升級等,促使地區經濟逐漸擺脫了改革開放初期的不適應,恢復了關中地區城市的發展活力。至2004年關中地區基本擺脫了老工業基礎給城市發展帶來的困境。在這一變化歷程中,城市生態位也在不斷變化,為研究城市變遷提供了另一條可行之路。

城市是一個復雜的巨系統,發展涉及的資源類型多、數量大。運用多維空間理論研究城市生態位,主要從城市發展所占據的空間、占有的資源、能源、市場出發,以占有資源數量作為反映生態位寬窄程度,而不同城市對同類資源的占有則視為生態位重疊。研究以1984年、2004年生態位為研究對象,對研究范圍及研究領域做以下規定。

1.隨著歷史的進步,現代城市已形成了門類眾多的產業類型,按照對于資源利用性質的不同,大致可以分為一、二、三等三個產業大類,其中一、二產業以實體生產為主,需要消耗大量資源,第三產業中如零售業、物流業等諸多行業則對一、二產業產品再分配。因此,城市所占據的空間、資源等,主要以城市中所擁有的消耗資源性的產業為代表(國家產業分類第二產業中制造業的30個產業門類及采礦業和電力、燃氣及水的生產和供應業六個門類在內的共39個行業),第三產業中的行業暫不考慮。

2.生態系統中,不同生物對資源利用效率的差異會引起其生態位及競爭能力的變化,經濟生產中同樣存在相同的原則,資源利用效率越高生產單位競爭能力越強,同類行業也會因此產生生態位不一致的情況。為避免個體差異所引起的混亂,假設研究區內同階段內同類生產企業所采用的技術、工藝基本一致,單位產品或單位產值消耗的資源數量相等,同類企業、產品所針對的顧客群體相同。

通過規定簡化后的研究區可以用較為明了、易得的產值數據替代空間、資源、能源等維度數據,使研究不致迷失在分析進出城市系統的物能數量上。

三、1984、2004年關中各城市生態位寬度變化

國內外學者提出了不少生態位寬度計算公式(Levins,1968;Col瞱ell等,1971;Pielou,1972;Schoener,1974;Hurlbert,1978;Petraitis,1979,1981;Feinsinger等,1981;Thorman,1982;余世孝等,1994),也曾有人(余世孝等,1994;李德志等,2006)對其進行過部分評述。[16,17]本文在計算時,選擇最常使用的Levins(1968)模型(見公式(1)),采用1984年和2004年關中四地市(西安、咸陽、寶雞、銅川等)工業產業中39個行業門類產值進行計算,并以其計算結果作為生態位特征測度的初步依據。數據來源主要包括陜西省統計年鑒數據和陜西省第一次經濟普查數據公報兩部分。

玴璱=N璱N1+…+N璱+…+N璼(1)

獴=1ΣSi=1(P璱)2(2)

其中,玁i為地區玦行業產值與整個研究區域玦行業產值之比,代表某地玦行業中所占有的資源占整個研究區域的份額;根據假設(3),玃i代表玦行業中占用的資源在整個區域總耗用資源中的份額;獴為地區生態位寬度。通過計算得到關中不同地市生態位寬度及其變化(見表1)。

通過對比分析,發現關中地區四地市生態位變化有如下特征:

1.1984年四地市按照寬幅大小排列分別是西安、寶雞、咸陽、銅川,生態位寬幅較窄,城市競爭力較弱,除銅川外其余三城市分化不明顯,基本位于同一集團中。

2.2004年四地市按照生態位寬度由大到小排列分別是西安、咸陽、寶雞、銅川,其中西安生態位最大達到32.3836,銅川最小僅有3.0021,之間差值達到29.3815,四地市在產業規模、構成上差別很大,并引起對資源的占有差異很大。

3.從1984-2004年四地市生態位寬幅均有增加,其中西安市增幅最大達到18.9088,銅川最小,僅為0.4737,在區域系統內各城市對于資源空間利用的寬度大大加強,競爭能力增加,同時地區城市形成了西安、寶雞——咸陽、銅川三個競爭力階層。

結合四個地級城市玁i值變化分析,從1984-2004年,關中地區經濟結構變化不大,同時結合生態位特征(生態位寬度主要與主體所占據的個資源空間結構有關)可以確定,關中等四地市城市中生態位寬度變化主要源于工業結構變化較大,各地已經由傳統的軍工、國防、重工業向多元化轉變,其中西安市結構轉變最大,銅川市由于屬于礦產資源型城市,受資源限制更多,轉變幅度最小。

四、關中地區四地市生態位重疊度

生態位重疊是生態位計測過程中的一個重要指標。許多學者曾經對此給出不同定義,如:兩個物種對某一資源的共同利用程度;兩個物種在同一資源狀態上的相遇頻率;一定資源狀態上物種的多樣性程度;兩個物種與其生態因子聯系上的相似性。[17]本文將城市生態位重疊定義為:兩個或多個城市在適應環境和利用資源的實際幅度或潛在能力方面所表現出的共同性或相似性。對生態位重疊進行計算主要采取非對稱α模型(Levins,1968;MacArthur,1972):

Е聯瓁,y=Σ玈i=1P瓁i〗P瓂iΣ玈i=1(P瓁i)2=Σ玈i=1P瓁i〗P瓂i(B瓁)(3)

根據公式(3)計算出關中四個地級城市兩個時期的生態位重疊矩陣(見表2、表3)及其變化矩陣(見表4)。

觀察后不難發現,方法(3)得到的重疊矩陣是不對稱的,其原因顯然是因為不同的重疊指數對等級不同的城市所產生的競爭壓力是大不相同的,即Е義y≠α瓂xАＶ氐度取值范圍在01之間,值越靠近1,兩城市競爭越激烈。以2004年西安和咸陽的生態位重疊指數為例,西安對咸陽的競爭壓力為0.6862,高于咸陽對西安的競爭壓力為0.4353。[18,19]

另外表中總和Ⅰ為主動生態位重疊度之和,體現區域內城市對其他城市所施加的競爭壓力。總和Ⅱ為被動生態位重疊度之和,體現城市承受其他城市的競爭壓力。

通過生態位重疊度矩陣及變化矩陣(見表2、3、4)可以看出,關中地區四地市競爭特征及其變化趨勢:

1.1984年關中四地市生態位重疊程度較高,城市間存在較強競爭。重疊矩陣中,重疊度和最大可以達到12,以其半值作為競爭強烈與否的分界點,關中四地市重疊度和為6.1561,城市之間占據的資源空間有較大重合引起城市競爭較為激烈。西安市在關中整體競爭格局中處于絕對優勢地位,生態位主動重疊度值達2.0691,對其他城市產生壓力最強。城市之間形成較多競爭對手。定義重疊指數在0.5-1之間的城市為可能的競爭對手[18],發現:西安和咸陽(0.8178)、西安和寶雞(0.8714)、咸陽和寶雞(0.7362)、咸陽和銅川(0.6354)城市生態位重疊值較高,互為競爭對手,特別是西安與寶雞、西安與咸陽以形成強競爭態勢,西安如借助自身條件沿襲傳統發展,會對這兩個城市的發展形成限制。

2.2004年關中四地市生態位重疊度和僅為4.2817,重疊程度不高,城市間競爭緩和。西安市在關中整體競爭格局中雖仍處于優勢地位,但優勢性不強。西安和咸陽(0.6862)、西安和寶雞(0.5874)、咸陽和銅川(0.5716)城市生態位重疊值較高,互為可能的競爭對手。

3.從1984年至2004年21年間,關中四地市生態位重疊度大幅下降,競爭趨緩。各城市中工業產業結構趨向多樣化,而且不同城市已形成不同的主導產業。西安市在關中地區競爭格局中的優勢地位在逐漸削弱,21年間主動重疊度之和下降0.4958,降幅很大,其余地市已經逐漸脫離西安市競爭范圍。形成競爭對手的城市數量在下降,且競爭激烈程度大幅降低。1984年互為競爭對手的城市共有4對,生態位重疊度平均為0.7652,至2004年下降為3對,且生態位重疊度平均為0.6151。

五、結語

在我國經濟制度由計劃向市場變的同時,城市發展也擺脫傳統指令政策的控制,逐漸回歸自身發展規律。地區內城市關系由競爭轉為合作、互補,生態位逐漸加寬,競爭減少,形成類似生態系統的等級全面、功能互補的城市系統。生態位的分離及生態位的擴充都是緩解城市競爭的有效途徑,現代城市應當通過錯位競爭、互惠共生來實現城市之間的共存共榮。[6]

然而,城市生態位概念的應用仍有很大缺陷,盡管城市可以被看作是特殊的生命體,但它并不具備完全的生物屬性,城市發展所需要的資源數量及類別也遠非單個生物物種可以比擬,同時大量如科技、信息、人際關系等非實體資源的存在,都會對城市生態位產生影響,這些有待于進一步研究。但是隨著生態位理論的不斷完善,它將為以后城市與城市群研究理論和方法注入更多新鮮血液。[20]

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