城市經濟增長與土地利用關系的動態計量分析

徐持平+汪瑜+董利民

摘要：利用協整檢驗、脈沖響應函數及方差分解等方法，對洱海流域經濟增長與土地利用之間的長期均衡關系和短期動態關系進行了檢驗和分析。結果表明：（1）經濟增長與土地利用之間存在長期均衡關系，但短期內卻存在失衡，經濟增長短期波動向長期均衡趨近的調整幅度為17.31%，農業用地短期波動向長期均衡趨近的調整幅度為34.52%。（2）在經濟、社會、生態環境政策的影響下，經濟增長與土地利用之間以及經濟增長過程中各類土地利用的作用關系在不同階段表現出不同的特征。（3）經濟增長的變動主要受自身和建設用地沖擊影響；建設用地變動的主要因素是自身；農業用地的變動主要受建設用地沖擊影響；生態環境用地變動的主要因素為建設用地和農業用地。因此，政府部門應該嚴格遵循城市規劃和土地利用規劃，遏制建設用地無序擴張；優化調整土地利用結構，實現土地資源合理配置；提高土地利用效率，節約集約利用土地。

關鍵詞：經濟增長；土地利用；VAR模型；脈沖響應；方差分解；洱海流域

中圖分類號：F301.24 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）01-0228-08

Dynamic Econometric Analysis of the Relationship between Economic Growth and City Land Use —— Taking Erhai Basin as Example

XU Chi-ping1，WANG Yu2，DONG Li-min1

（1.College of Economy and Business Management， Central China Normal University，Wuhan 430079， China；

2. Audit Department of Wuhan No.1 Hospital， Wuhan 430022， China）

Abstract： With co-integration test， impulse response function and variance decomposition method， the long-term equilibrium and short-term dynamic relationship between economic growth and land use in Erhai basin were tested and analyzed. The research shows that：（1）there exist equilibrium relationship between economic growth and land use in the long term whereas things are different in the short term， and the economic growth range of short term equilibrium going towards long term equilibrium is 17.31%， and the agricultural land range of short term equilibrium approaching long term equilibrium is 34.52%. （2）The relationship between economic growth and land use as well as the interactions among different kinds of land use in the process of urbanization show different characteristics in different stages and are is influenced by economic， social and ecological policies. （3）Economic growth has a significant correlation with itself and construction land， and the main influencing factor in the change of construction land is construction land itself， playing an important role in the change of agricultural land； construction land and agricultural land are the main factors of the change of ecological land. Therefore， in order to prevent the construction land from expanding disorderly， governments should comply with the city planning and land-use planning. At the same time， land use structure should be optimized in order to realize the optical allocation of land use. Finally， governments should also improve land use efficiency， using land economically and intensively.

Key words： economic growth； land use； VAR model； impulse response； variance decomposition； Erhai basin

收稿日期：2013-04-22

基金項目：國家社會科學基金重點項目（12AGL006）；國家水體污染控制與治理科技重大專項（2009ZX07105-001）；華中師范大學中央高校

基本科研業務費專項資金項目（120002040265）。

作者簡介：徐持平（1987-），男，湖南長沙人，在讀碩士研究生，研究方向為土地經濟、人口資源環境經濟，（電話）15387064440（電子信箱）

xcp8709@126.com；通訊作者，董利民（1968-），男，湖北蘄春人，教授，博士，主要從事土地經濟、人口資源環境經濟研究，（電話）

13387585356（電子信箱）dlm6805@126.com。

1 問題的提出

當前我國正處于大規模城市化、工業化驅動下的經濟快速增長時期，土地利用作為社會經濟發展和生態環境保護在空間上的投影[1]，是經濟社會發展的一面鏡子[2]，經濟增長與土地利用之間關系的研究是關系社會經濟可持續發展和生態環境保護的重要課題。目前，學術界對于經濟增長與土地利用關系的研究主要集中于經濟增長與耕地的關系[3-6]、經濟增長與建設用地的關系[7-10]、土地利用變化與經濟發展的相關耦合關系[11，12]等方面。在研究方法上，主要涉及自然科學中的地理方法、景觀生態方法和社會科學中的經濟分析方法，前者采用土地利用/覆被技術[13]、遙感監測[14]、灰色關聯分析[15]、空間計量分析[16]等方法研究經濟增長與土地利用之間的關系，后者多采用時間序列數據或截面時間序列結合回歸分析等數學方法，擬合出對數線性方程、指數方程、一元二次線性方程、多元線性方程等數學關系式，或者采用相關分析方法來探討經濟增長與土地利用之間的關系。從研究尺度上看，涉及全國、省、市、縣等多個層面的研究。

但是，目前的研究尚存在著一些不足。首先，從研究內容上看，目前研究多集中于經濟增長與耕地、建設用地之間的關系，而土地利用是各種類型土地利用的綜合，目前將經濟增長與各類土地利用作為一個系統研究的文獻還較少。其次，從研究方法上看，不論是自然科學方法還是社會科學方法，大多是從研究經濟增長與土地利用關系的有無以及緊密程度入手，而對于兩者在一個長期動態過程中的相互作用，相互影響的機制研究還有待深入。再次，從研究尺度上看，絕大多數的研究都是基于行政區劃的視角研究經濟增長與土地利用之間的關系，然而兩者之間的相互影響并不一定是以行政區劃為界的，研究兩者之間的關系需要一個新的更為合理的視角。

基于以上原因，本研究以洱海流域為空間視角，將“經濟增長—土地利用”作為一個系統，利用洱海流域1990-2011年的經濟增長和土地利用的時序數據，采用動態計量分析中的協整檢驗、脈沖響應分析及方差分解法，對經濟增長與土地利用之間以及經濟增長過程中各種類型土地利用之間的相互作用、相互影響關系進行了研究。

2 研究區域概況、研究方法與數據制備

2.1 研究區域概況

本研究以洱海流域作為研究區域，整個區域包括云貴高原第二大湖泊洱海以及流入洱海的7條主要河流彌苴河、西閘河、永安江、羅時江、錦溪、茫涌溪、波羅江流經的地區，其范圍包括云南大理白族自治州境內的大理市、洱源縣的17個鄉鎮，170個行政村，總面積達256 500 hm2，人口90多萬人。由于獨特的地形、地貌、氣候特征，使得洱海流域在經濟、社會、生態乃至文化上都成為一個相對獨立連片的區域系統。在社會經濟發展水平上，洱海流域屬于欠發達地區，近年經濟增長較快，全區域地區人均生產總值由1990年的1 524.40元增加到2011年的27 157.63元，平均每年約增加1 220.63元。隨著經濟的增長，洱海流域的土地利用格局也發生了變化，耕地、園地、林地、牧草地、水域面積減少，分別由1990年的54 523.98、12 704.23、218 721.40、293.13、33 243.24 hm2減少至2011年的49 255.42、12 124.57、216 746.10、253.69、32 637.66 hm2，居民點及工礦用地面積、交通用地面積增加，分別由1990年的11 050.39、2 867.72增加至2011年的13 786.96、3 922.28 hm2。洱海流域1990-2011年經濟增長情況見圖1。

2.2 研究方法

本研究利用向量自回歸模型（VAR），采用動態經濟計量分析中的的協整檢驗、脈沖響應和方差分解方法來研究洱海流域城市化與土地利用之間的動態變化關系。為保證各時間序列的平穩性，需要進行單位根檢驗。

VAR模型是一種利用非結構性方法來建立各個變量之間關系的模型，在模型中，每一個內生變量都被表示為所有內生變量滯后值的函數，其數學表達為

yt=c+■Ajyt-j+Hxt+εt （1）

式（1）中，yt為內生變量列向量，xt為外生變量列向量；c為常數項；p為自回歸滯后階數；Aj和H分別為內生變量系數矩陣和外生變量系數矩陣；εt為白噪聲擾動列向量，擾動項均值為0，其協方差矩陣為正定矩陣，各擾動項之間可以同期相關，但各擾動項不與各自的滯后值和等式右邊的向量相關。

協整是指兩個或多個非平穩的變量序列的某個線性組合表現出平穩的特性，協整檢驗的主要方法有EG兩步法和Johansen檢驗法，前者用于檢驗兩個變量之間的協整關系，后者用于檢驗兩個以上變量之間的協整關系。

脈沖響應函數（IRF）是分析VAR模型中的擾動項受到一個標準差大小的新息（Innovation）沖擊對各內生變量的動態影響，其數學表達為

Ix（n，δk，t-1）=E（Xt+n|εkt=δk，t-1）-E（Xt+n|t-1）（2）

式（2）中，δk代表來自第k個變量的沖擊，n是沖擊響應時期數，沖擊發生時所有可獲得的信息用t-1表示。考察δk沖擊導致Xt+n期望值所導致的差異便可求出n期沖擊的IRF值。

方差分解通過對每個新息沖擊對VAR模型中內生變量變化（通常用方差來表示）的貢獻度，來衡量各個信息，其步驟為：先求取VAR（p）模型的s步預測誤差：

εt+s+σ1+εt+s-1+σ2εt+s-2+L+σs-1εt+1 （3）

再求取模型的均方誤差：

Ω+σ1Ωσ′1+L+σs-1σ′s-1=pp′+σ1pp′σ′1+L+σs-1pp′σ′s-1

（4）

式（4）中，pp′=Ω，將模型中每個內生變量的預測均方誤差分解為各變量的沖擊貢獻值，通過計算各個變量的貢獻占總貢獻的比例來衡量每個變量沖擊的相對重要性。

2.3 數據制備

本研究選取洱海流域的城市化率，即流域內城鎮人口數與流域內總人口數之比作為表征流域城市化水平的指標。對于土地利用指標的選取，為了統一口徑，土地利用類型以1984年制定的《土地利用現狀調查技術規程》所作的土地利用分類為準，同時根據土地利用的主要功能，洱海流域的實際情況以及“一要吃飯，二要建設，三要保護環境”的政策要求，將洱海流域的土地利用類型劃分為農業用地（“吃飯”），建設用地（“建設”）和生態環境用地（“保護環境”）。其中農業用地面積為耕地、園地面積之和，建設用地面積為為居民點工礦用地、交通用地面積之和，生態環境用地面積為林地、牧草地、水域面積之和。城市化指標的數據來源于歷年《大理年鑒》和《洱源年鑒》、《大理市2012年政府工作報告》、《洱源縣2012年政府工作報告》。土地利用的數據來源于大理市、洱源縣1996-2011年的土地利用變更統計資料。

為了消除異方差，使得研究結果更有實際意義，分別對城市化率、農業用地、建設用地、生態環境用地4個時間序列進行了對數處理，這一處理并不改變四者之間的協整關系，變換之后的序列分別記為lnCSHL、lnNYYD、lnJSYD、lnSTHJYD，計量分析軟件采用的是Eviews6.0。

3 實證分析

3.1 建立VAR模型

建立由經濟增長（lnGDP）、建設用地（lnJSYD）、農業用地（lnNYYD）、生態環境用地（lnSTHJYD）4個變量組成的VAR模型分析經濟增長與土地利用之間的關系，利用Eviews6.0對動態方程的參數進行估計（表1），綜合考慮方程擬合度、系數顯著性、滯后階數，判斷AIC準則和SC準則，確定各變量的最大滯后階數為3。

如表2和圖2所示，VAR所有根模的倒數小于1，位于單位圓內，因此VAR模型是穩定的，可以進行脈沖響應分析。

3.2 平穩性檢驗

利用ADF檢驗和PP檢驗對時間序列的平穩性進行檢驗（表3），結果表明lnGDP、lnJSYD、lnNYYD、lnSTHJYD 4個時間序列在10%顯著性水平下都是非平穩的，而其二階差分序列d2 lnCSHL、d2 lnJSYD、d2 lnNYYD、d2 lnSTHJYD則全部平穩。因此，經濟增長、建設用地、農業用地、生態環境用地都是二階單整序列，即lnGDP～ln（2）、lnJSYD～ln（2）、lnNYYD～ln（2）、lnSTHJYD～ln（2）。

3.3 協整檢驗

采用Johansen協整檢驗的方法來檢驗洱海流域經濟增長、建設用地、農業用地、生態環境用地之間的協整關系。選擇序列有確實性線性趨勢，但協整方程只有截距項，進行協整檢驗（表4），跡統計量和最大特征根統計量都表明在1%顯著性水平下，存在一個協整關系。

根據檢驗結果，將協整方程寫成數學表達式，并令其等于VECM，得到

VECM=lnGDP-0.337 6 lnJSYD+0.351 3 lnNYYD + 0.081 7 lnSTHJYD （5）

采用ADF方法對VECM進行單位根檢驗，發現其是平穩的，可以進一步驗證協整關系的正確性。式（5）表明經濟增長、建設用地、農業用地、生態環境用地之間存在長期均衡關系。隨著經濟增長，建設用地面積增加，農業用地、生態環境用地面積減少，經濟增長對建設用地的彈性為0.337 6，即建設用地面積增加1%，經濟增長增加0.337 6%，而經濟增長對農業用地、生態環境用地的彈性分別為 -0.351 3、-0.081 7，即農業用地面積和生態環境用地面積每減少1%，經濟增長分別增加0.351 3%、0.081 7%。其中，經濟增長對農業用地的彈性絕對值最大，其次為建設用地，再次為生態環境用地，這說明洱海流域的經濟增長在空間上主要是通過擴張建設用地和占用農業用地，這可能是因為農業用地通常具有較優的自然、區位和社會經濟條件，因而成為占用的首選，而生態環境用地往往受自然、區位和社會經濟條件的限制，加上受到城市綠地增加，退田還林還湖還草政策的影響，對經濟增長的影響要小于農業用地變化對經濟增長的影響。

3.4 誤差修正模型

協整關系反映的是變量之間長期穩定的關系，如果要反映變量之間的短期變動關系，則需要建立誤差修正模型（VEC），VEC模型是含有協整約束的VAR模型[17]。建立lnGDP、lnJSYD、lnNYYD、lnSTHJYD四個變量的誤差修正模型。

（6）

VEC模型整體檢驗結果表明在滯后2階的條件下，模型的擬合效果較好。經濟增長的誤差修正系數是-0.173 1，符合反向修正機制，表明經濟增長在短期偏離長期均衡時，將會以17.31%的力度被調整到均衡狀態，農業用地的誤差修正系數是-0.345 2，符合反向修正機制，表明農業用地在短期偏離長期均衡時，將會以34.52%的力度被調整到均衡狀態，而建設用地、生態環境用地的修正系數不明顯，且為正值。

3.5 廣義脈沖響應函數

運用廣義脈沖響應函數來分析經濟增長與土地利用之間的沖擊響應關系，該方法與VAR模型中變量次序無關，能提高估計結果的穩定性與可靠性。圖3為lnGDP、lnJSYD、lnNYYD、lnSTHJYD對各自一個標準差沖擊的廣義脈沖響應函數，橫軸和縱軸分別代表沖擊作用的滯后期數和因變量對解釋變量的響應程度，實線和虛線分別為脈沖響應函數和正負2倍標準差偏離帶。

首先考察lnGDP對各變量標準差沖擊的響應情況，其結果如圖3第1行所示，脈沖響應函數表明經濟增長對其自身的一個標準差信息立刻有較強反應，在第5期達到最大值，然后逐步回復到原來水平，這說明洱海流域經濟增長與其滯后值有一定的關聯。對于來自lnJSYD信息的沖擊，lnGDP的反應為負值，這說明在當前工業化、城市化過程中的大規模建設用地擴張是存在問題的，過大過快的建設用地擴張實際上是缺乏效率的，并不有益于經濟增長。而對于來自lnNYYD、lnSTHJYD信息的沖擊，lnGDP的反應較小。

接著考察lnJSYD對各變量標準差沖擊的響應情況，其結果如圖3第2行所示，對于來自lnGDP信息的沖擊，lnJSYD的當期反應為負，但之后上升為正值，這表明經濟增長對建設用地的擴張具有促進作用，但其中要經歷一定的滯后期其作用才會顯現。對于來自自身的沖擊，lnJSYD的當期反應為正，但之后不斷下降，到第10期已經變為負值。對于來自lnNYYD、lnSTHJYD信息的沖擊，lnJSYD的反應較小，這可能是由于土地利用的不可逆性，由建設用地向農業用地、生態環境用地的轉變十分困難，故農業用地、生態環境用地的變化對建設用地影響很小。

然后考察lnNYYD對各變量標準差沖擊的響應情況，其結果如圖3第3行所示，對于來自lnGDP信息的沖擊，lnNYYD的當期反應為負，期間雖有一段時間反應為正，但最終反應為負值，這說明經濟增長會對農業用地帶來負的沖擊，期間受到土地規劃、城市規劃的限制，但隨著時間的推移，規劃可能存在失控的風險。對于來自lnJSYD信息的沖擊，lnNYYD的反應表現出波動性特征，波峰、波谷在第2、4、9期交替出現，這可能是由于在經濟增長過程的不同階段，受到相關產業、生態、社會等諸多因素影響，導致農業用地對于建設用地的沖擊呈現出階段性不同特征。對于來自自身信息的沖擊，lnNYYD的反應較為平穩。對于來自lnSTHJYD信息的沖擊，lnJSYD的反應不明顯。

最后考察lnSTHJYD對各變量標準差沖擊的響應情況，其結果如圖3第4行所示，對于來自lnGDP信息的沖擊，lnSTHJYD的反應不明顯，說明洱海流域經濟增長對于土地利用的影響主要體現在對建設用地和農業用地的影響，對生態環境用地影響較小。對于來自lnJSYD和自身信息的沖擊，lnSTHJYD的反應表現出波動性的特征。對于來自lnNYYD信息的沖擊，lnSTHJYD的反應在初期表現出波動性的特征，第6期之后趨于穩定，這可能是由于在初期受糧食安全政策和生態環境政策的雙重影響，生態環境用地和農業用地呈現出交替變化的特征，隨著時間推移，適合的土地基本被開墾完畢以及后期對生態環境的重視加強后，兩者之間關系呈現出比較穩定的狀態。

3.6 方差分解

表5、表6、表7、表8分別是經濟增長、建設用地、農業用地、生態環境用地方差分解的結果。

表5表明，lnGDP的變動主要受自身和lnJSYD的影響，尤其是受自身影響，lnGDP自身影響在第3期后基本穩定在70%左右，自身和lnJSYD的影響加起來占到全部影響的95%以上，而受lnNYYD、lnSTHJYD的影響比例較小；表6表明，lnJSYD的變動主要受自身影響，其影響比例雖然從第1期到第10期不斷下降，但最后仍占50%以上，lnGDP的影響也較大，從第1期的13.05%逐步上升為第10期的38.38%，lnNYYD、lnSTHJYD的影響比例較小；表7表明，lnNYYD的變動主要受lnJSYD的影響，其影響在第10期占到全部影響的54.02%，lnGDP和lnNYYD自身的影響也較大，前者由第1期的6.42%上升至第10期的22.55%，后者由第1期的93.58%下降至第10期的19.37%，lnSTHJYD影響的比例較小；表8表明，lnSTHJYD的變動主要受lnJSYD和lnNYYD的影響，在第10期，兩者的影響比例分別為57.89%和23.55%，占全部影響的90%以上，而lnGDP、lnSTHJYD自身影響所占比例較小。

4 結論與建議

4.1 主要結論

通過對1990-2011年洱海流域經濟增長、建設用地、農業用地、生態環境用地4個時間序列的計量分析，得到以下主要結論。

1）經濟增長（lnGDP）、建設用地（lnJSYD）、農業用地（lnNYYD）、生態環境用地（lnSTHJYD）之間存在著協整關系，即長期均衡關系。

2）誤差修正模型表明經濟增長在短期偏離長期均衡時，會以17.31%的力度被調整到均衡狀態，農業用地在短期偏離長期均衡時，會以34.52%的力度被調整到均衡狀態。

3）脈沖響應函數和方差分解結果表明，洱海流域經濟增長與土地利用之間以及經濟增長過程中各類土地利用之間存在著復雜的作用關系，在不同的階段這種作用關系表現出不同的特征，并受到經濟、社會、生態環境政策的影響。經濟增長的變動主要受自身和建設用地的影響；建設用地變化的主要因素是自身，經濟增長對于建設用地的變化也有較大的作用；農業用地的變動主要來自于建設用地的影響；生態環境用地變化的主要因素為建設用地和農業用地。

4.2 政策建議

研究結果表明，在“經濟增長—土地利用”系統中，經濟的增長會對各類土地利用帶來不同程度的沖擊，各類土地利用反過來也會影響經濟增長，不僅如此，各類土地利用在經濟增長過程中也存在相互作用和相互影響。因此要處理好經濟增長與土地利用之間以及各類土地利用之間的關系，實現“吃飯”、“建設”、“保護環境”之間的均衡協調。政府部門應該做到：第一，在發展經濟的同時，要嚴格遵循城市規劃和土地利用規劃，防止建設用地無序擴張，遏制農地非法流轉為建設用地的勢頭；第二，調整優化土地利用結構，綜合利用行政、經濟、法律等手段，結合相關產業政策，優化土地利用結構，實現土地利用結構的合理化和土地利用功能的最大化；第三，提高土地利用效率，適當提高土地利用強度和集約化程度，尤其注重對建設用地內部的挖潛，由目前“攤大餅”式的外延擴張型土地利用向內涵挖潛型土地利用轉變。

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