城市土地集約利用與生態文明建設的耦合關系

朱乾隆，劉鵬凌，欒敬東，楊乃琦

（安徽農業大學 經濟管理學院，安徽 合肥 230036）

改革開放以來，工業化和城鎮化的快速推進，尤其是城市空間的外延式擴張，導致了城市土地利用結構不合理、土地利用效率低下、生態環境破壞等問題。在推進新型城鎮化的過程中，應根據資源環境承載力構建科學合理的城鎮化布局，通過土地集約節約利用，優化城市內部空間結構，提高土地資源利用效率。同時，生態文明建設是解決當前一系列生態環節問題的重要舉措，土地集約利用與生態文明建設協調發展對促進中國新型城鎮化發展，增強城市可持續發展潛力，建設資源節約型、環境友好型社會具有重要意義。因此，對兩者協調發展關系的研究十分必要。已有研究成果多圍繞土地集約利用與城市化［1-2］、城市化與生態環境［3-4］耦合關系的時空比較，并主要涉及單個城市、省域、城市群，而對土地集約利用與生態環境耦合關系的研究，僅圍繞兩者的相互作用機制［5］以及土地利用的經濟與生態效益［6］。綜合來看，圍繞城市化、土地集約利用與生態環境的研究，充分探究了城市化進程中土地利用經濟、社會、生態效益變化，并從生態視角對城市化進行深刻的研究。但對城市土地集約利用和生態文明建設耦合關系的研究較少，研究區域僅涉及單一城市或省域間的比較，對城市群的研究不多。而新型城鎮化背景下，城市群土地利用與生態環境協調發展成為現代城市發展研究的重點。本研究以五大國家級城市群（長江三角洲、珠江三角洲、京津冀、長江中游和成渝城市群）為例，借助加權TOPSIS模型測算系統綜合評分，并利用耦合協調度模型著重分析城市群城市土地集約利用與生態文明建設的耦合協調關系，以期從二者耦合協調角度探索城市發展的新思路。

1 城市土地集約利用與生態文明建設耦合機制

耦合是指2個或2個以上的系統或者運動形式之間通過各種相互作用而彼此影響的現象。目前，在城市化、工業化、區域經濟與生態環境等領域研究較為廣泛。而從土地集約利用與生態文明建設的發展過程來看，二者在時間和空間上保持密切的交互關系，呈現相互促進、相互制約、相互影響的非線性、動態耦合關系。土地集約利用主要通過投資的增加和科學技術的改良，提高城市土地的投入產出比，提高土地經濟利用水平。生態文明建設旨在推進綠色發展、循環發展和低碳發展，在土地利用方面離不開對國土空間格局的優化。從城市用地角度來看，土地集約利用與生態文明建設發展的總體追求是實現城市土地利用綜合效益的最大化。

城市土地集約利用與生態文明建設具有較強的交互耦合關系。一方面，土地集約利用與生態文明建設相互促進，相互推動。土地集約利用水平越高，城市建筑容積率會上升且建筑密度降低，在減少建設用地占地面積的同時，提高土地利用效率，也為生態文明建設提供空間和經濟支撐［7］；而生態文明建設水平越高，區域的生態環境更好，一定程度上促進土地增值潛力的提高，促進城市資本集聚增長，吸引人力資源，進而擴大土地的需求，土地集約利用水平因此提高。另一方面，土地集約利用與生態文明建設相互脅迫，相互制約。而新型城鎮化背景下，若一味強調土地集約利用，則會出現土地過度利用，城市建筑密集導致人口擁擠、交通擁堵、生態環境污染等問題；若只注重生態環境保護，也將出現資源低效利用、土地投入產出不協調等問題。因此，促進城市土地集約利用與生態文明建設的協調發展，對促進城市資源優化配置和經濟、社會、生態全面可持續發展具有重要意義。

綜上所述，土地集約利用與生態文明建設2個系統的耦合主要體現為系統之間和要素之間的和諧，兩者耦合協調的最優發展狀態表現為：在充分考慮生態環境承載力情況下，城市土地資源的高效可持續利用，實現經濟建設、城鄉建設和環境建設的同步發展，達到生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀的和諧狀態。

2 指標體系構建與研究方法

2.1 指標選取與數據來源

2.1.1 指標選取 已有研究中，學者多從土地投入、產出、生態和可持續利用等角度［8-9］構建土地集約利用評價指標體系，而生態文明建設評價指標體系主要圍繞生態資源、環境破壞和環境保護等方面［10-11］。本研究基于系統性、全面性、科學性和可操作性原則，以區域為載體，分別從土地集約利用和生態文明建設2個方面構建評價指標體系。土地集約利用評價從土地投入水平、土地利用程度和土地利用效率3個層面進行，選取人口密度、地均固定資產投資額等12個評價指標，涉及人口、經濟、環境等對城市土地集約利用的影響。此外，利用人均水資源總量、人均公園綠地面積等12個指標從生態文明狀態、生態文明壓力和生態文明治理角度評價城市生態文明建設綜合水平（表1）。

指標權重的確定方法主要有主觀賦值法中的層次分析法（AHP）、德爾菲法、模糊綜合評判法等，客觀賦值法主要包括熵權法、變異系數法、CRITIC法等。為減少指標權重確定中決策者主觀隨意性導致的權重誤差，本研究使用熵權法、變異系數法和層次分析法分別計算權重，在此基礎上計算各指標綜合權重。由表1可知：系統層土地集約利用與生態文明建設子系統的綜合權重均在0.500左右，可見二者對城市群經濟發展的貢獻相近，準則層的權重分布則較為均衡。

2.1.2 數據來源 數據來源于2008-2017年《中國城市統計年鑒》《中國環境統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《中國區域經濟統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》等，并以安徽、江蘇、浙江等13個省、直轄市以及各地級市的《統計年鑒》和《國民經濟與社會發展統計公報》等作為補充。此外，利用國內生產總值（GDP）平減指數、居民消費價格指數（CPI）和固定資產投資平減指數，對2007-2016年的GDP、固定資產投資和城鎮居民人均可支配收入折算成以2006年為基期的實際值。對部分缺失數據，利用等比法、移動平均法和相似城市近似替代法進行補充。

表1 城市土地集約利用與生態文明建設協調發展評價指標體系Table 1 Evaluation index system for coordinated development of urban land intensive use and ecological civilization construction

2.2 研究方法

2.2.1 加權TOPSIS模型 評價模型中，常使用主成分分析法、灰色關聯度模型、模糊隸屬模型、綜合指數法等［12-14］。本研究利用加權TOPSIS模型分別計算長江三角洲、珠江三角洲、京津冀、長江中游和成渝五大城市群土地集約利用和生態文明建設的綜合評分。鑒于各指標單位、性質和涉及領域的差異，首先通過極差標準化方法對原始數據進行規范化處理。

式（1）和式（2）中：Yij表示原始數據xij規范化后的值；xij表示第i年第j個指標的原始值；xijmax和xijmin分別表示原始數據中各指標最大值和最小值。其次，計算各指標距離正負理想解的加權距離。

式（5）中：Tj為各城市群土地集約利用和生態文明建設綜合評價得分，分別用f（x）和g（x）表示。

2.2.2 耦合協調度模型 耦合協調度模型主要用于描述2個及2個以上系統間的相互協調關系，通過分析城市土地集約利用與生態文明建設耦合機理，可以確定兩者之間存在相互制約、相互促進的耦合關系。鑒于此，本研究構建兩者的耦合協調度模型。

式（6）～（8）中：C為系統耦合度，0≤C≤1，C越大則表示系統耦合度越好；T為土地集約利用與生態文明建設的綜合協調指數，反映土地集約利用與生態文明建設兩者整體協同的效應或貢獻；D為土地集約利用子系統與生態文明建設子系統協調度，0≤D≤1，D越大表示系統耦合協調效果越好；f（x）和g（x）分別表示土地集約利用和生態文明建設子系統的綜合評價得分；α和β表示待定系數，用于表示土地集約利用與生態文明建設對于城市群發展的重要性程度，α＋β=1，綜合已有研究和相關政策［5］，選取α=β=0.5。

2.2.3 相對發展度模型 耦合協調度模型可以評價土地集約利用與生態文明建設2個系統間的協調發展水平。此外，本研究利用相對發展度模型測算相對發展度（Ei），通過比較Ei大小，進一步探究制約2個系統協調發展的主要因素。

2.2.4 耦合協調發展類型劃分 綜合已有研究［15-16］，將土地集約利用與生態文明建設的耦合協調發展類型進行劃分。根據耦合協調度大小分為嚴重失調發展、中度失調發展等5個類型，并參考相對發展度Ei大小，判斷土地集約利用與生態文明建設兩者的耦合協調狀態（表2）。

3 實證分析

3.1 土地集約利用與生態文明建設綜合評分

2007-2016年五大城市群城市土地集約利用綜合評分均呈上升趨勢，可見在新型城鎮化規劃指導下，城市土地集約利用水平正穩步提高（圖1A）。近年來，上海、天津、重慶、安徽、江蘇、浙江、江西、廣東、湖北、湖南、河北、成都等省（市）皆出臺了推進節約集約用地的政策和規劃，嚴格控制城市建設用地規模，促進存量建設用地優化利用。部分地區將單位GDP建設用地下降率、單位GDP和固定資產新增用地消耗率等納入節約集約用地和城市發展水平評價中，土地集約利用水平得到大幅提高。從五大城市群2007-2016年土地集約利用綜合評分均值來看，珠江三角洲城市群高于京津冀和長江三角洲城市群，長江中游和成渝城市群相對較低。通過指標對比發現，珠江三角洲、京津冀和長江三角洲城市群城鎮化率、二三產業增加值建設用地占用、地均GDP和城鎮居民人均可支配收入等較高。

表2 城市土地集約利用與生態文明建設耦合協調發展類型劃分Table 2 Coordination and development of urban land intensive use and ecological civilization construction

由圖1B可知：2007-2016年五大城市群生態文明建設綜合評分均處上升階段，2016年達各城市群最高值。其中，珠江三角洲城市群生態文明建設綜合評分最高，2007-2016年生態文明建設綜合評價均值為0.527；京津冀、長江三角洲、長江中游和成渝城市群生態文明建設綜合評分差異較小。2012年起各城市群生態文明建設綜合評分增速出現差異：珠江三角洲和成渝城市群依舊保持平穩增速；長江中游城市群增長趨勢放緩，逐漸低于京津冀城市群；京津冀、長江三角洲城市群生態環境綜合評分呈較快增長趨勢，2012-2016年增幅分別為60.78%和48.90%。近年來，各省市通過構筑生態屏障、保護生態系統、改革生態文明體制、改善生態環境監管等多個角度，提高地區生態文明建設水平，保護生態環境。以京津冀城市群為例，舊的經濟發展方式以城市生態環境破壞為代價，導致水資源嚴重短缺，大氣污染嚴重，生態環境問題突出。隨生態文明建設的推進，在京津冀城市群大幅增加了生態環境保護和治理的投入，使得生態環境得以改善。

圖1 2007-2016年五大城市群城市土地集約利用（A）和生態文明建設（B）綜合評分Figure 1 Comprehensive score of land intensive use（A） and ecological civilization construction（B） in five national urban agglomerations from 2007 to 2016

3.2 土地集約利用與生態文明建設耦合協調發展分析

從耦合協調類型來看，2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態文明建設耦合協調度整體由中度失調向低度失調、基本協調轉變，表明在城市發展過程中，土地集約利用子系統與生態文明建設子系統皆不斷優化，協同發展水平不斷提升。2007-2009年，長江三角洲、京津冀和成渝城市群耦合協調度分別為0.376，0.385和0.376，處于中度失調水平；珠江三角洲與長江中游城市群耦合協調水平相對較高，且珠江三角洲耦合協調度均值為0.413，已達低度失調水平。2010-2013年，長江三角洲、珠江三角洲城市群由低度失調向基本協調轉變，而京津冀、長江中游和成渝城市群耦合度仍為低度協調。2014-2016年，五大城市群耦合協調度均達基本協調水平，各城市群均值從大到小依次為珠江三角洲、長江三角洲、京津冀、長江中游、成渝。以珠江三角洲城市群為例，2016年耦合協調度為0.605，達到初級協調水平，土地集約利用與生態文明建設耦合協調狀態較好。2007-2016年珠江三角洲城市群耦合協調度變化較大：經歷中度失調—低度失調—基本協調—初級協調4個階段，其中，2007-2010年珠江三角洲城市化水平較高，城市常住人口激增加劇了建設用地擴張，城市土地利用仍處于粗放狀態，導致耦合協調度相對較低；2011年起，隨著土地利用方式不斷優化和生態文明建設的推進，珠江三角洲城市群耦合協調度向初級協調轉變。

通過比較土地集約利用與生態文明建設的相對發展程度，進一步探究制約兩者協調發展的主要因素。2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態文明建設相對發展度整體由一方滯后趨于兩者同步發展。其中，2007-2012年長江三角洲城市群生態文明建設滯后，土地集約利用與生態文明建設也處于失調狀態，原因在于該時期長江三角洲城市群經濟快速發展，城市化進程加快，對土地利用強度不斷提高，但多以生態環境破壞為代價，單位GDP能耗較高和工業廢氣、廢水排放嚴重制約了生態安全水平。相比于城市土地集約利用程度的提高，2007-2016年京津冀城市群生態文明建設較為滯后，生態環境問題突出、生態系統脆弱成為約束其發展的主要因素。近年來，隨生態文明建設的不斷推進，污染治理及環境保護力度逐漸加大，京津冀城市群生態環境得到一定改善，與土地集約利用水平愈發同步。而2007-2011年長江中游和成渝城市群的土地集約利用水平相對滯后，城市土地利用為外延式無序擴張，缺乏對城市內部土地的深層次開發。

4 結論

城市土地集約利用與生態文明建設之間存在交互耦合關系，借助耦合協調度模型能夠有效評價兩者的協調發展水平。從貢獻因子來看，土地利用效率、生態文明壓力和生態文明治理對兩者協調發展影響較大。2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態文明建設綜合評分均呈上升趨勢，表明在生態文明建設不斷推進過程中，城市土地集約利用水平逐漸提高。綜合評分均值表明：珠江三角洲、長江三角洲城市群高于京津冀、長江中游和成渝城市群。2007-2016年五大城市群土地集約利用與生態文明建設耦合協調度整體由中度失調向基本協調轉變，整體處于基本協調水平，耦合協調度均值從小到大依次為珠江三角洲、長江三角洲、京津冀、長江中游、成渝。長江三角洲、珠江三角洲、長江中游和成渝城市群分別由生態文明建設滯后或土地集約利用滯后轉化為二者同步發展；京津冀城市群現階段生態文明建設依舊相對滯后。