區域國土開發強度與資源環境承載力時空耦合關系研究
——以沈陽經濟區為例

衛思夷，居 祥，荀文會

（1.南京農業大學公共管理學院，江蘇 南京 210095；2.沈陽市國土資源發展研究中心，遼寧 沈陽 110004）

隨著經濟社會的持續快速發展，中國面臨的資源環境約束持續加劇，區域發展不協調及國土開發失衡等問題日趨嚴重[1-2]。近年來，建立資源環境承載能力監測預警機制，實施水土資源、環境容量以及海洋資源超載區域限制性措施，明確資源環境承載力與國土空間開發保護的關系，日益成為中國土地資源管理、資源環境保護領域亟待解決的重要科學問題。城市開發邊界劃定、國土空間規劃編制以及土地用途管制等一系列工作都需以資源環境承載力評價為基礎，同時強調國土開發強度與資源環境承載能力之間的相互協調和匹配關系。當前，針對資源環境承載力的研究大多以相對承載力[3]、生態足跡、區域綜合承載力[4]為研究內容，分別采用生態足跡法[5]、狀態空間法[6-7]、多目標分析法[8]等方法進行綜合性評價，如孫慧等[3]將人口、資源、環境、經濟與社會系統的相對資源承載力納入到一個分析框架,對相對資源承載力模型進行擴展，分析了新疆1978—2011年相對資源承載力演化過程；YE W等[7]提出了一種基于生態環境應力指數模型和狀態空間法的新的資源環境承載力指標評價體系，并對中國生態承載力、資源開發和污染排放狀況進行了綜合評價。針對國土開發強度的研究則主要關注國土開發強度的生態環境效應[9-10]、影響因素[11-12]以及時空差異[13-16]等內容，趙亞莉等[9]從資源消耗、污染物排放和生態系統服務價值3個方面構建生態環境效應的指標體系，分析中國省會城市土地開發強度變化的生態環境效應，并以中國222個地級及以上城市為樣本，分析了城市土地開發強度差異及其影響因素[11]；陳逸等依據空間均衡原理，構建了建設用地開發均衡度指數，對各省建設用地空間配置合理性進行了評價[13]。現有研究針對兩者相互協調、相互匹配關系的成果較為少見。

沈陽經濟區是國務院批準設立的第8個國家綜合配套改革試驗區，包含沈陽、鞍山、撫順、本溪、營口、阜新、遼陽、鐵嶺8個省轄市，7個縣級市，475個小城鎮，區域面積7.5×104km2，總人口2 359萬人，城市化率達到65%，是全國城市化水平最高的地區之一[17]。同時，沈陽經濟區8大城市也是中國典型的資源型城市，大多以煤和鋼鐵為主，高耗能和高污染的產業相對集中。高耗能產業在生產過程中排放出大量廢氣、污水和固定廢棄物,極大危害生態系統和生活環境[18]。因此，本文以沈陽經濟區為例，對于研究經濟發展、產業結構升級以及資源環境利用等具有代表性，在分析研究區國土開發強度與資源環境承載力的匹配關系基礎上，探討兩者間的時空耦合協調程度，揭示基于資源環境承載能力的國土開發利用合理性機制，為實現與資源環境承載力相適應的國土空間開發格局提供理論借鑒和實踐參考。

1 基本概念與分析框架

資源環境承載力是在一定時期一個地區自然資源、地理地質、生態環境等綜合條件所能承載的社會經濟發展總體水平，包括資源承載力和環境承載力兩個方面[17]。國土開發強度是區域土地利用程度的綜合反映，體現土地整體的開發狀況。國土開發強度和資源環境承載力相互制約、相互影響（圖1）。超強度或不合理的國土空間開發，一方面將導致優質耕地被占用，森林破壞、濕地萎縮、草原退化、水土流失、水源涵養功能下降等生態環境問題突出； 另一方面，超強度國土開發帶來了城鎮人口大量增加，由此產生的工業生活污染致使水環境、大氣環境、地質環境質量下降，致使區域資源環境承載系統結構紊亂和功能退化，阻礙區域經濟社會的可持續發展。同時，環境的變化對于國土空間開發能夠產生制約效應：地質環境的改變影響地形地貌，造成坍塌滑坡等災害；大氣環境與水環境的改變影響土壤的性質，造成水土流失、土壤沙化等現象，從而將對人類社會生產活動造成影響。

而資源環境承載力作為一個相對的概念，在不同的社會經濟和國土開發技術發展水平背景下，人類利用資源和改變環境的能力會發生變化，在國土空間開發的過程中通過有效調整產業結構、合理調配區域資源流動、科學引導城市總體規劃，不斷改善和提升國土功能，能夠對資源環境承載力的維持和提升起到積極作用。因此，國土開發必須與資源環境承載能力相匹配，對國土空間開發格局進行優化，需以區域資源環境承載力為依據，在合理的國土開發強度下實現資源環境的優化配置，促進生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀。

圖1 資源環境承載力與國土開發強度作用機制Fig.1 The relationship between land development intensity and carrying capacity of regional resources and environment

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文以8個地級市為研究對象，有關的社會經濟數據均來自于《遼寧統計年鑒》（2011—2016年），2010—2015年土地面積數據來源于遼寧省土地利用現狀變更成果。

2.2 研究方法

2.2.1 指標體系構建與綜合評價模型

區域資源環境承載力高低與區域經濟的發展密切相關，經濟發展水平是影響資源環境承載力的主要因素[21]。從資源環境承載力內涵出發，立足已有研究成果[22-23]，結合沈陽經濟區資源環境條件和土地利用特點，從資源承載力、環境承載力和社會經濟支撐力3個方面構建指標體系。其中，資源承載力主要反映資源對區域經濟社會發展的支撐以及經濟社會發展對資源的利用與消耗情況，本文選取人均耕地面積、人均水資源量、人口密度、森林覆蓋率和濕地面積比重5項指標；環境承載力主要反映區域經濟社會發展過程中對環境的污染與治理情況，選取污水處理率、工業固體廢物綜合利用率、建成區綠化覆蓋率、生活垃圾無害化處理率、人均二氧化硫排放量5項指標；社會經濟支撐力主要反映區域經濟實力、產業結構和人民生活水平，構成區域資源環境承載力的經濟資源基礎，選取地均GDP、地均固定資產投資、城市化水平、萬元GDP耗能、人均擁有道路面積和人均可支配收入6項指標。沈陽經濟區資源環境承載力評價指標體系詳見表1， 各項指標的權重采用德爾菲法進行確定，根據所選擇指標的數量、特征、可比性及相互作用關系，通過征詢相關領域專家及專業人員的意見，依據各指標代表的含義及重要性、基礎性程度，綜合權衡確定各指標的權重。

資源環境承載力綜合評價模型如式（1）：

表1 資源環境承載力評價指標體系Tab.1 Evaluation index system for carrying capacity of resources and environment

式（1）中：y為資源環境承載力；χj為資源環境承載力的各項指標；ωj為對應的權重。

國土開發強度是指一個地區國土空間的開發利用程度。結合《全國主體功能區規劃》中將一個區域建設空間占該區域總面積的比例界定為土地開發強度，本文將城鎮、獨立工礦、農村居民點、交通、水利設施（不包括水庫水面）、其他建設空間等統歸為建設空間[24]，并以區域建設用地面積占該地區土地總面積的比例作為國土開發強度指數[9-16]。

2.2.2 匹配關系評價模型

利用耦合度反映資源環境承載力與國土開發強度兩個系統相互作用程度的強弱，是對促進系統走向有序機理的協同作用的一種度量，其評價模型為[25]：

式（2）中：C為國土開發強度與資源環境承載力的耦合度，C∈［0，1］，C= 1表明國土開發強度與資源環境承載力之間能夠達成共振，向有序方向發展，C= 0則表明兩者之間處于無序狀態，發展方向和結構也呈現無序性；X、Y分別代表國土開發強度和資源環境承載力指數。根據相互作用程度的強弱，本文將耦合過程劃分為低水平耦合、拮抗、磨合和高水平耦合4個階段：當0.0＜C≤0.3時，國土開發強度和資源環境承載力處于低水平耦合階段；當0.3＜C≤0.5時，國土開發強度和資源環境承載力處于拮抗階段；當0.5＜C≤0.8時，國土開發強度和資源環境承載力處于磨合階段；當0.8＜C≤1.0時，國土開發強度和資源環境承載力處于高水平耦合階段。

為更好地反映二者之間的協調情況，構建耦合協調模型來表征兩者之間的耦合協調性。協調度是度量系統之間或系統內部要素之間協調狀況好壞的定量指標，可作為評判國土開發強度與資源環境承載力能否協調一致及交互耦合程度的重要指標，其評價模型為[25]：

式（3）—式（4）中：D為國土開發強度與資源環境承載力的協調度，D值越高，國土開發強度與資源環境承載力的耦合協調越好，反之則反；T為二者之間的綜合協調指數；α、β為待定系數，且α+β= 1。本文認為國土開發強度與資源環境承載力同等重要，α=β= 0.5。

根據協調度的大小并借鑒相關文獻[25]，將國土開發強度與資源環境承載力耦合協調度從低到高劃分9個等級：當0.00＜D≤0.19時，為嚴重失調階段；當0.20＜D≤0.29時，為中度失調階段；當0.30＜D≤0.39時，為輕度失調階段；當0.40＜D≤0.49時，為瀕臨失調階段；當0.50＜D≤0.59時，為勉強協調階段；當0.60＜D≤0.69時，為初級協調階段；當0.70＜D≤0.79時，為中級協調階段；當0.80＜D≤0.89時，為良好協調階段；當0.90＜D≤1.00時，為優質協調階段。

3 資源環境承載力與國土開發強度綜合測度

3.1 資源環境承載力測度

根據資源環境承載力評價指標體系，利用綜合指數法得出2010年和2015年各個城市資源環境承載力子系統指數（表2）以及2010—2015年城市資源環境承載力綜合指數（表3）。

表2 2010和2015年沈陽經濟區資源環境承載力子系統得分表Tab.2 Results of carrying capacity subsystem of resources and environment of all cities in Shenyang Economic Region in 2010 and 2015 year

表3 2010—2015年沈陽經濟區資源環境承載力綜合得分表Tab.3 Results of carrying capacity of resources and environment of all cities in Shenyang Economic Region(2010-2015)

從表2子系統承載力來看，資源承載力子系統大部分城市都呈現降低的趨勢，總體變化幅度小。隨著人口增長及人口密度的增加，資源供需矛盾日益凸顯，使得各市人均資源占有量有所下降，人均耕地面積、人均水資源量均逐年減少，且森林覆蓋率和濕地面積比重略有降低對資源承載力造成了負面影響，致使大部分城市資源承載力呈略微下降態勢。阜新、鐵嶺等城市作為全省異地占補平衡的重點區域，承擔大量補充耕地任務，人口外流現象比較嚴重，因此人均資源占有量呈現增加趨勢，致使資源承載力略有增加。從環境承載力來看，大部分城市都呈現增加的趨勢，主要原因是近年來遼寧省加大資源節約型、環境友好型社會的構建力度，堅持資源化、減量化和無害化利用，增加了環境改善、污染治理、節能減排等方面的投入，使各城市環境承載力不斷提升。從社會經濟支撐力來看，伴隨著東北老工業基地的全面振興和沈陽經濟區綜合配套改革的全面啟動，工業化和城鎮化進程加速推進，各城市經濟總量持續增長，地均固定資產投資不斷加大，地均GDP和人均可支配收入持續增長，城鎮化水平穩步提高，因此沈陽經濟區大部分城市社會經濟支撐力呈現增加態勢。從表3的綜合承載力歷年變化趨勢來看，沈陽經濟區各市資源環境承載力出現了一定的波動，總體呈現逐年遞增趨勢。

3.2 國土開發強度測度

國土開發強度是陸地國土空間及其承載的開發建設活動的綜合反映。根據樣本數據，經計算后得出研究區各個城市的國土開發強度（表4）。

表4 2010—2015年沈陽經濟區國土開發強度統計表Tab.4 Results of land development intensity of all cities in Shenyang Economic Region (2010-2015) (%)

從表4可知，沈陽經濟區平均國土開發強度約為12%，沈陽市和營口市國土開發強度接近20%；而撫順市和本溪市不足7%，開發強度分布并不均衡，差距明顯。沈陽作為沈陽經濟區的核心城市，城市化進程加快，大量人口向城市集中，引起對城市基礎設施和住宅、公共設施等建筑用地的需求，導致城市建設用地規模擴張，國土開發強度較大。營口作為全國首批沿海開放城市，是國際海鐵聯運大通道的重要樞紐、遼東灣經濟金融中心，產業布局調整以及由此產生對產業配套設施用地的需求，導致建設用地不斷擴張，國土開發強度甚至超過沈陽成為區域第一。撫順和本溪位于沈陽經濟區中部，與沈陽的關系尤為緊密，對于絕大多數的公共服務而言，沈陽作為大城市更具有規模效應，尤其是沈撫新城、沈本新城的建設，使人口、產業向沈陽聚集，大大減少了撫順和本溪對建設用地的要求，同時這些城市長期以資源或農林的產業結構為主，使其國土開發強度為區域最低。從國土開發強度的變化趨勢來看，沈陽經濟區全部城市都呈現上升的趨勢，但總體變化幅度小，平均漲幅約為0.7%，同時國土開發強度越大的城市上升幅度越大，體現出城市群發展過程中的集聚效應。區域國土開發強度還呈現出較明顯的空間集聚特征，并且與城市經濟的發展趨勢相吻合。位于沈大連接線的沈陽市、遼陽市、鞍山市和營口市，國土開發強度較高，而且增加趨勢明顯，這些城市是沈陽經濟區發展的軸心；經濟區北部的鐵嶺市和阜新市國土開發強度居中，而西部的撫順市和本溪市國土開發強度相對較低。

4 國土開發強度與資源環境承載力的耦合協調性測度

根據耦合協調性測度公式，利用國土開發強度與資源環境承載力綜合指數，得出沈陽經濟區各個城市國土開發強度與資源環境承載力的耦合度及協調度，結果如表5所示。

表5 2010—2015年沈陽經濟區國土開發強度與資源環境承載力的耦合度和協調度Tab.5 The coupling and coordination degrees of land development intensity and carrying capacity of resources and environment in Shenyang Economic Region (2010-2015)

4.1 國土開發強度與資源環境承載力的時序耦合協調特征分析

從耦合協調度來看，沈陽經濟區各市國土開發強度與資源環境承載力之間的耦合協調程度總體較高，國土開發與資源環境承載能力能夠在空間上達到良性共振，進而實現協調發展，尤其是沈陽市和鐵嶺市已處于中級協調階段，其他6市均處于初級協調階段。這說明相比于沈陽市和鐵嶺市，其他6市國土開發與資源環境承載能力相互作用變量的調控力度相對變弱，兩者之間協同稍差。通過數據分析可以看出，國土開發與資源環境承載能力達到協調發展的條件主要有兩種：一是沈陽、營口等經濟發展水平高的城市，國土開發強度與資源環境承載力相互影響強烈，國土開發強度較高，由此帶來的經濟社會效益也比較明顯，有助于提高環境治理能力、降低能耗，通過經濟增長提高環境承載力和社會經濟支撐力，進而實現協調發展；二是阜新、鐵嶺等經濟發展水平相對落后的城市，國土開發強度與資源環境承載力相互影響偏弱，雖然經濟社會發展對資源環境承載力社會經濟支撐力不強，對環境的治理不夠，但其人均耕地、森林覆蓋率等資源優勢較為明顯，具有較強的資源承載力，再加之其國土開發強度較低，因此也能實現國土開發與資源環境承載能力的協同發展。

從時序變化上看，沈陽經濟區國土開發強度與資源環境承載力的耦合協調度總體上呈上升趨勢，但變化幅度不明顯，開發強度與資源環境承載力的總體協調水平一直處于平穩高位運行，耦合關系日趨緊密，城市建設保持著健康可持續發展。部分城市國土開發強度與資源環境承載力耦合度與協調度表現為此消彼長的反向關系，主要表現為耦合度下降、協調度上升，該類城市國土開發強度比較合理，協調度上升，對資源環境危害小，但耦合度下降意味著國土開發強度與資源環境承載力趨于獨立發展，使兩者之間的關系趨于無序化，不利于對其規律的把握，以及相關優化區域發展政策的制定。

圖2 沈陽經濟區國土開發強度與資源環境承載力協調類型Fig.2 The coupling types of carrying capacity of resources and environment and land development intensity in Shenyang Economic Region

4.2 國土開發強度與資源環境承載力的空間耦合協調特征分析

2010年，沈陽經濟區城市國土開發強度與資源環境承載力的協調類型以初級協調為主，占協調類型的75%（圖2）。中級協調主要集中分布在省會沈陽市及其周邊。隨著開發區進一步建設，帶動了大規模社會投資，推動了經濟社會的迅速發展和城市土地大規模開發。沈陽作為省會城市，有著政策上的優勢，更容易吸納社會投資，擴大城市土地規模。而沈陽周圍一些經濟發展比較落后的城市，其資源環境承載力相對較強，但國土開發強度跟不上，因此兩者的協調度較差。

2015年，沈陽經濟區城市國土開發強度與資源環境承載力的協調類型仍以初級協調為主。以初級協調為主體的格局雖未發生改變，但各類型的數量和空間分布則發生了一定變化：初級協調數量有所減少，中級協調數量有所增加，其占協調類型的比例分別為62.5%和27.5%。與2010年相比，主要的變化是鐵嶺市國土開發強度與資源環境承載力的協調類型由初級協調變更為中級協調。可能的原因是：在經濟區的發展過程中，作為經濟增長極的沈陽市帶動了周邊城市的發展，尤其是鐵嶺市的經濟社會發展以及土地開發。

5 主要結論

國土開發強度與資源環境承載力內部各要素之間形成了極其復雜的交互耦合關系，只有兩者耦合協調，才能實現國土資源綠色發展和永續利用。本文以沈陽經濟區為例，對國土開發強度與資源環境承載力的耦合協調程度進行了研究，主要結論如下：

（1）沈陽經濟區沈陽的資源環境承載力得分最高，中北部城市資源環境承載力較高，南部的鞍山市和遼陽市相對較低。從變化趨勢來看，沈陽經濟區各市資源環境承載力總體呈現增加的趨勢。受資源稟賦和消耗的影響，大部分城市資源承載力子系統都呈現降低的趨勢，但環境承載力和社會經濟支撐力子系統都呈現增加態勢。

（2）沈陽經濟區總體上國土開發強度不大，但分布不均衡，兩極差距明顯，并呈現出顯著空間集聚特征，并且這種空間集聚與城市經濟的發展趨勢相吻合。位于沈大連接線的沈陽市、遼陽市、鞍山市和營口市，國土開發強度較高，而且增加趨勢明顯；北部的鐵嶺市和阜新市國土開發強度居中，而西部的撫順市和本溪市國土開發強度相對較低，且增幅較小。

（3）沈陽經濟區各市國土開發強度與資源環境承載力之間的耦合協調程度總體較高，國土開發與資源環境承載能力能夠在空間上達到良性共振，并且協調度呈總體上升趨勢，變化幅度不明顯，但總體協調水平一直處于平穩高位運行，耦合關系日趨緊密。

（4）國土開發強度與資源環境承載力之間并不存在必然的對立和制約關系。對于經濟發展水平落后的地區，一般國土開發強度不高，其自身又具有較強的資源承載力，因此能實現國土開發強度與資源環境承載力的協調發展；而對于經濟發展水平較高的地區，國土開發強度雖然很大，但其通過經濟手段和技術手段能夠提高環境治理能力和對資源環境的社會經濟支撐力，進而改善資源環境承載能力，實現協調發展。由于國土開發與資源環境承載能力的相互關系復雜、影響因素多元化，在經濟發展過程中區域開發還面臨著諸多資源環境新問題和新矛盾的約束，隨著國土開發強度的進一步提高，其對資源環境合理高效利用以及結構優化的挑戰依然艱巨，二者之間脅迫、促進與約束關系依然存在波動變化的可能。

由于數據的可獲得性和代表性，本文僅選取6年間的沈陽經濟區的8個地級市的國土開發強度與資源環境承載力的耦合協調性進行探索性研究，因此，在今后的相關研究中還需進一步豐富數據資料和完善指標體系，以期系統性地得出其內在的運行機制和分布趨勢。