中國城市化速度區域差異及其主要影響因素分析

楊曉嬌,王效科

1.中國科學院生態環境研究中心,城市與區域生態國家重點實驗室,北京 100085

2.中國科學院大學,北京 100049

0 前言

中國的城市化問題,已成為全世界關注的焦點[1]。美國諾貝爾經濟學獎得主斯蒂格利茨曾預言,中國的城市化是21 世紀對世界影響最大的兩件事之一。城市化就是農村人口為了更好的就業條件、經濟水平、社會資源和公共服務等遷移城市[2-3],導致城市人口比重持續增長,城市用地需求和規模不斷擴大[4-8],由此帶來了巨大的生態環境挑戰[9-10]。人口的聚集需要更多資源能源供給,產生了大量的廢物、廢水和廢氣[11],由此造成了空氣污染、水資源污染、土地退化和生態系統服務功能下降等一系列嚴重問題[12-13]。我國幅員遼闊,生態環境、社會經濟發展狀況差異巨大,城市化水平也不一樣,這將會造成城市化速度的區域差異。因此,有必要對人口城市化和城市擴張的區域差異及其主要影響因素進行深層次的探究和討論。

近年來,針對人口城市化和建設用地城市化區域差異及驅動因素的研究一直是學者關注的焦點。許學強等[14]、劉玉[15]、曹廣忠等[16]對城市化的區域格局研究表明,不同的區域因歷史背景、地理條件、經濟基礎和規劃模式等的不同,導致了城市化的顯著差異。為了探究城市化驅動機制,學者們對城市化進行了綜合測度[17-19],結果表明城市系統的演變過程是多元的、復雜的和不確定的,影響其發展的因素具有多個維度和時空差異。曹廣忠等[20]的研究結果顯示,沿海省區的城市化水平受到多種因素不同程度的影響,并具有明顯的個性化特征。朱傳耿等[21]對中國地級城市的人口城市化的影響因素做了研究,認為中國城市人口規模與經濟實力要素、社會發展要素和消費要素顯著相關,但與經濟結構要素相關性不顯著；而秦佳等[22]認為第二、三產業就業水平和產值水平,以及人均GDP 的差距造成中國地級城市人口城市化水平空間差異的主要原因。盧麗文等[23]認為區位因素是影響中國省份人口城鎮化水平的一個重要因素,經濟的發展和第二三產業的發展對人口城鎮化有正向促進作用,其中,第三產業的推動作用最明顯。劉永健等[24]對中國省份的建設用地驅動因素作了研究,認為經濟增長、財政赤字率以及經濟政策執行力是主要因素。

可以發現,現有文獻大多數都是探討經濟發展、產業結構等與城市化的關系,并認為經濟發展是城市化區域差異的主要原因。城市作為社會-經濟-自然的復合系統,而自然資源、環境以及地理區位作為城市發展的基礎要素,在城市化進程中具有重要作用。鑒于此,本文以2000—2014年為時間范圍,以中國地級及以上城市為研究對象,選取人口城市化速度和建成區面積城市化速度兩個城市化表征指標,分析了城市化速度的區域差異,并采用相關分析、因子分析和多元回歸的方法,從人口、經濟、社會、資源和環境等角度,構建城市化影響因素指標集,分析影響中國城市化區域差異的主要影響因子,為我國城市局部優化、城市功能提升、城市發展的合理規劃及區域可持續發展提供可參考依據。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文數據主要來自《中國城市統計年鑒》(2001—2015)及各省統計年鑒和相關地市統計年鑒,個別年份數據的缺失采用相鄰年份值插值補齊。氣象數據資料均來自中國氣象局氣象數據中心中國氣象數據網(http://data.cma.cn/)。

1.2 研究樣本和指標選取

1.2.1 研究樣本

進入21 世紀后的近十多年是中國城市化持續高速發展的階段。城市數量和規模迅速增加的同時,城市資源環境受到脅迫,城市化質量也面臨巨大挑戰。因此,本文選取2000—2014年為研究時段。這個時段能夠代表中國城市化發展最快速的階段,也能代表三個五年計劃從落實到完成的三個階段。

選取中國地級及以上城市為研究單元。地級市作為每個地區的“中心城市”不僅在城市建設和人口吸納方面都具有更強的帶頭作用,而且能反映出各個區域城市化的主要特征。本文參考國家行政區劃網及相關年份《中國人民共和國行政區劃簡冊》,對基礎數據進行比對核實,除去研究時段期間行政區劃變動較大的城市和數據缺失嚴重的城市,保留了數據連續性較好的261 個地級及以上城市,構成分析樣本。

1.2.2 指標選取

本文認為,城市人口增長和空間擴張是城市化的外在表現,所以選取人口城市化速度和建成區面積城市化速度作為城市化指標。以2000—2014年市轄區年末總人口的平均年增長率定量人口城市化速度,市轄區建成區面積的平均年增長率定量建成區面積城市化速度。市轄區年末總人口以戶籍人口為統計范疇,能夠代表真正在城市落戶的人口,也能避免以常住人口為統計方法帶來的不準確性。市轄區建成區是指城市市轄區內實際開發建設和基礎公共設施基本具備的地區,是城市居民集中活動的場所,也是城市空間擴張的主要對象。

本文以2000年為基準年并根據數據的可獲得性,從規模、資源、地理、環境、經濟、社會這六個方面中一共選取40 個基礎指標構建城市化速度的影響因素指標集。其中需要說明的是,雖然政策和行政的變化是城市化的重要影響因素,但隨著城市化的多元發展,政策和制度因素的效能在不斷降低,并且難以定量化,所以本文未將其考慮在影響因素指標集內。另外,綜合經濟區劃指標按照六大地理分區,分為華北、東北、西北、華東、中南和西南六個大區；行政區劃指標分為直轄市、省會城市和地級城市。

1.2.3 城市化速度指標計算

人口城市化速度以人口平均年增長率來計算,建成區面積城市化速度以建成區面積平均年增長率來計算,計算公式為:

式(1)中,K1為人口平均年增長率；Pn為期末人口；P0期初人口；n為年數。

式(2)中,K2為建成區面積平均年增長率,An為期末建成區面積,A0期初建成區面積,n為年數。

式(3)中,K表示城市用地增長彈性系數。

1.3 數據處理

本文運用Microsoft Excel 2016 和SPSS 20.0 軟件對數據進行整理、分析和制圖。分析方法包括相關性分析、單因素方差分析、因子分析和多元回歸分析。單因素方差分析用于分析處理組均數之間的差異。本文用最小顯著差異法(LSD)檢驗組間成對均值的差別,顯著性差異水平小于0.05。因子分析是一種數據降維的方法,不僅能夠把多個觀測變量歸類為幾個少數的綜合指標來指標反映事物本質,還可以克服傳統評價方法在處理指標高度相關和權重設定上的缺陷[25]。多元線性回歸分析能表達出一個因變量與多個自變量在數量上的依存關系。本研究對因子分析的結果進行了KMO 和Bartlett 檢驗。結果顯示KMO 大于最低標準0.5 且Bartlett 球形檢驗拒絕原假設(P＜0.001),適合做因子分析。然后根據特征根大于1,提取主成份因子,并用最大方差法進行旋轉使因子變量更具可解釋性,再將旋轉所提取的主成份保存為用于多元回歸分析的新解釋變量因子。通過多元回歸分析結果,選取1%水平上顯著的新解釋變量因子,并根據因子分析的旋轉成分矩陣對新解釋變量因子進行命名。

2 結果與分析

2.1 中國人口城市化速度和建成區面積城市化速度

中國261 個地級及以上城市的人口平均年增長率范圍在-2.18—6.74%之間,均值為1.06%；建成區面積平均年增長率范圍在0%—15.00%之間,均值為5.35%。從圖1可知,在綜合經濟區劃差異下,人口平均年增長率：西北＞華北＞中南＞華東＞西南＞東北,西北和東北差距最大且顯著(P＜0.05)；建成區面積平均年增長率：華東＞西南＞中南＞西北＞華北＞東北,華東和東北地區差異最大且顯著(P＜0.05)。由此,建成區面積城市化速度快于人口城市化速度。

2.2 指標篩選

通過相關性分析(表1)篩選,與人口城市化關系密切的指標有30 個,分別是：建成區土地面積、GDP、人均供水總量、人均居民用水總量、人均土地面積、人均園林綠地面積、緯度、經度、年平均氣溫、行政區劃、綜合經濟區劃、生活污水處理率、生活垃圾無害化處理率、工業固體廢物綜合利用率、每平方公里二氧化硫排放量、工業廢水排放達標率、人均GDP、第二產業所占GDP 比重、固定資產投資總額、外商實際投資額、人口密度、人口自然增長率、人均在職工資、單位從業人員、每百人醫院床位數、高等學校在校學生數、每百人公共圖書館藏書、每萬人擁有公共汽電車、客運總量、貨運總量。

圖1 城市化的綜合經濟區劃差異 Figure1 The difference of comprehensive economic regionalization of urbanization

表1 城市化速度指標與影響因素之間的相關性分析 Table1 Correlation analysis between urbanization speed index and influencing factors

續表

與建成區面積城市化關系密切的指標有19 個,分別是:人均居民用水總量、人均土地面積、緯度、經度、年平均氣溫、年平均降水、行政區劃、綜合經濟區劃、建成區綠化率、生活垃圾無害化處理率、工業固體廢物綜合利用率、人口密度、人均在職工資、第二產業就業人員比重、第三產業就業人員比重、每百人醫院床位數、高等學校在校學生數、每 百人公共圖書館藏書、客運總量。

2.3 人口城市化速度和建成區面積城市化速度的影響因子

由表2可以看出,人口城市化速度的因子分析提取了7 個公共因子替代原來的30 個指標,累積方差貢獻率達到72.3%,其中因子1、因子2 和因子3的總貢獻率為49.7%。建成區面積城市化速度的因子分析提取了5 個公共因子替代原來的19 個指標,累積方差貢獻率達到69.3%,其中因子1'、因子2'和因子3'的總貢獻率達到51.7%。

表2 主成分總方差解釋率 Table2 Principal component analysis of total variance

從表3的多元回歸分析結果中,因子2、因子3和因子6 與人口城市化速度在1%水平上表現出顯著的正相關性,回歸系數分別是0.326、0.185 和0.276；因子1’、因子2’、因子3’與建成區面積城市化速度在1%水平上表現出顯著的正相關性,回歸系數分別是0.309、0.183 和-0.172。

根據表4,人口城市化速度的因子2 在人均供水總量、人均居民用水總量、每萬人擁有公共汽電車和人均園林綠地面積上具有較大的系數,尤其在均供水總量和人均居民用水總量上載荷較大,主要體現了水資源、綠地資源等狀況,故稱作資源因子；因子3 主要載荷體現在經度、年平均氣溫和綜合經濟區劃上,主要反映了自然地理的條件,可稱其為地理因子；因子6 主要在生活污水處理率和生活垃圾無害化處理率上負荷較大,可作環境治理因子。結合表3可知,三個因子與人口城市化均呈正相關關系,貢獻率依次為:資源因子(0.326)＞ 環境治理因子(0.276)＞ 地理因子(0.185)。

表3 逐步回歸系數 Table3 Regression coefficient

表4 人口城市化速度因子成份矩陣 Table4 Factor component matrix of population urbanization

根據表5,建成區面積城市化速度的因子1',在經度、年平均氣溫、綜合經濟區劃和年平均降水上具有較大負荷,主要體現了自然地理狀況,將其命名為地理因子；因子2'中高等學校在校學生數、行政區劃(不同的行政區劃級反應了不同的城市規模,行政級別越高越能獲得更多的資源,城市人口相應也會增長更快)、每百人公共圖書館藏書、人均在職工資和客運總量負荷明顯,主要體現了經濟、教育和交通在數量上的范圍,故稱作規模因子；因子3'的主要載荷體現在第三產業就業人員比重和第二產業就業人員比重,故稱作經濟結構因子。結合表3可知,三個因子中除了經濟結構因子與建成區面積城市化速度是負相關關系,其他均為正相關關系,貢獻大小分別是:地理因子(0.309)＞ 規模因子(0.183)＞ 經濟結構因子(-0.172)。

表5 建成區面積城市化速度因子成份矩陣 Table5 Factor component matrix of urbanization in built-up area

3 討論

3.1 建成區面積城市化速度與人口城市化速度

研究表明,中國的城市化發展存在區域差異。這是由于不同區域在自然背景、區位條件、發展歷史和經濟基礎等多個方面存在很大區別[15-16]。區域差異下,中國城市化面積的擴張速度均高于人口增長速度。國內學者用城市用地增長彈性系數K(城市用地增長率/城市人口增長率)來分析城市化人地關系合理性,認為系數值為1.12 時比較合適[8]。雖然城市人均用地隨城市化發展有較大幅度的增加,但城市用地增長彈性系數仍然符合我國國情,可以作為評判城市用地擴展合理性的依據之一[26]。從表6可知,各區域的城市用地增長彈性系數K都大于1.12,且全國均值為7.36,說明城市擴張與城市人口增長的不合理性。土地城市化快于人口城市化,也表明中國稀缺而有限的土地在開發利用的建設上集約程度較低,而這種依賴土地支持的城市化的可持續性令人擔憂。城市擴張的主要來源是耕地資源[27],土地城市化速度過快,可能會主動或被動侵蝕18 億畝耕地紅線[28],并加劇了耕地供需矛盾、威脅糧食安全、損害生態環境系統。加之,大量肥沃有限的耕地向建設用地轉化的過程也是不可逆的[29]。

隨著社會經濟的迅速發展和城市人口膨脹,勢必加強了城市住房、公共設施和交通等方面的需求。“造城運動”的興起,郊區并入市區、郊縣改為市轄區、城市規劃調整等政策的實施以及當地政府的利益驅動,產生了新的圈地之風。開發區和大學城的建設失控,農村居民點用地宅基面積的超標和布局混亂等[29],使得人均建設用地增加,土地利用效率降低[30-31]。由于城市規劃和建設以攤大餅的形式地盲目向周邊蔓延,這些被圈入地區的產業結構在轉型速度、公共基礎設施、交通網絡等都遠落后于城市中心,造成城市布局分散和密度下降。另外,城市布局的分散和低密度的發展都會刺激城市能耗的增加,不利于節能減排[32]。同時,土地城市化過快也造成了交通運輸的壓力和能耗增加。例如,交通網絡的分散和獨立使得居民對私人小汽車的依賴程度高,交通嚴重堵塞；隨通勤距離的拉長,相應的交通能耗增加,汽車尾氣排放量增多,空氣污染加劇。

表6 城市建設用地彈性系數 Table6 Urban elasticity coefficient of construction land

因此,我國城市化應遵循集約、緊湊的發展理念。城市化的緊湊型發展是指城市土地利用的空間布局的緊湊,即在有限的城市空間上布置較高密度的產業和人口,城市用地單位面積有較高的產出。這種模式能夠實現城市形態上的最佳密度與土地的混合利用,避免城市空心化問題,維持市中心繁榮。同時,城市化緊湊型發展有利于減少城市基礎設施、社會保障、醫療、教育的成本投入和集約,提高居民效用；還能夠減少居民的通勤時間和距離,降低交通成本及能源消耗[33],對城市生態系統的可持續發展有積極作用。

3.2 城市化速度的主要影響因素

研究結果表明,在人口城市化速度增長率的影響因子中,資源因子貢獻率最大,達到32.6%；在建成區面積城市化速度增長率的影響因子中,地理因子貢獻率最大,達到30.9%。由此,本文認為城市化的主要影響因素為資源因子和地理因子。

由表4可知,資源因子中人均供水總量(負荷系數為0.791)和人均居民用水總量(0.742)的載荷最大,說明了水資源的是人口城市化速度的重要影響因子。水資源不僅是人口容量的決定因素,也是城市經濟發展和生態環境的限制因素。結合人口城市化速度區域差異的結果可知(圖1),我國西北地區和華北地區的人口城市化速度較快,因此受到資源因素的影響最大。西北地區降水稀少、氣候干旱,屬于我國缺水地帶,城市人口的增加必然加重了水資源的需求壓力；同時由于經濟水平欠發達,其水資源利用效率低下,這對西北地區的人口城市化發展有很大影響。華北地區處于我國少水地帶,水資源總量偏少。尤其在京津冀城市群的帶動發展下,城市生活水平不斷提高,大量人口聚集城市,居民用水量也隨之增大,因此水資源的短缺將會成為華北地區人口城市化發展的“瓶頸”。為了區域間的協調發展,實現供給平衡,我國開展了大量的資源跨區域調配工程(如“南水北調”)。在調配的過程中,由于施工不當或者開發利用效率低下導致水資源的嚴重浪費,并產生了具有長遠性和難以修復性的負面影響[34],嚴重影響了城市化的發展速度。

由表5可知,地理因子中經度(負荷系數為-0.940)和氣溫(0.907)的載荷最大,說明經度較低和氣溫較高地區的城市,其建成區面積城市化速度較快。結合圖1可知,華東、西南和中南地區的建成區面積城市化速度快于西北、華北和東北地區。東南地區(尤其是東部沿海地區),依托港口、岸線以及內核網絡和后方通常的陸域交通優勢,使得企業不斷集聚、國際資本投資聚焦[35]；經濟的高速增長,企業和人口的大量集聚,工業化和城市化的得到快速發展和優化升級。因此,東南地區的城市建設用地面積隨之增加、建成區面積擴張速度較快。然而,在建成區面積城市化迅猛發展的同時也面臨著土地資源的短缺、土地利用效率低下、環境質量下降等一系列問題。東部沿海地區的城市土地資源無論是開發拓展面還是利用強度都已達到較高的程度,如果不提高土地利用效率將會對這些地區的生態環境造成了更大的損害,不利于城市化的可持續發展。

4 結論

我國正處于全面快速城市化的歷史發展時期,開展城市化方式、城市化區域差異和影響因素的研究,不僅有利于掌握人口城市化與建成區面積城市化的區域特征,進一步了解城市化的驅動因素以及城市化與生態環境之間的關系,而且對于城市乃至區域的經濟、社會、生態的平衡穩定與可持續發展具有重要意義。研究的主要結論如下:

(1)我國建成區面積城市化速度遠高于人口城市化速度,說明我國城市化屬于一種土地擴張性城市化途徑,這無疑對我國緊張的土地資源,特別是耕地資源造成嚴重威脅,也造成了城市布局分散,交通壓力增大等,不利于集約型和節約型社會建設。

(2)中國城市化速度的區域差異顯著。西北地區和華北地區的人口城市化速度較快,主要受到資源因素尤其是水資源的影響,水資源的短缺限制了人口城市化的發展；華東、西南和中南地區的建成區面積城市化速度較快,主要受到地理因子的影響,具有地理區位優勢地區(東南沿海)的城市化速度較快,但長期以往,將會造成東南地區的資源(尤其是土地資源)緊張及環境污染的加重,不利于城市的可持續發展。

(3)經濟發展水平的提高以及工業化的前進無疑是推動我國城市化進程的重要因素,但資源環境作為城市化發展的基礎,隨著城市化水平的提高發揮著越來越不可忽視的作用。因此,在城市化發展的過程中,應該遵循集約、緊湊的發展理念,不僅要考慮每個區域的資源環境承載力,也要提高資源開發利用和輸送調配的效率,減小對資源的浪費和生態環境的破壞。