城鎮化進程中土地承載壓力的時空分布特征比較研究
——72個國內外城市為例

賈夢圓 張浩然

1 引言

截至2017年末，我國的城鎮化率已達到58.52%，49個城市建成區面積超過200平方公里，其中北京、上海、廣州等城市更是超過1000平方公里。城市是一個磁體，吸引周邊地區的人流、物流，同時也是一個能源消耗和碳排放的主體，需要城市周邊的耕地、林地等生產和生態土地支撐平衡。一旦城市的資源需求和廢棄物排放超出周邊土地供給和消解能力，則會構成一種不平衡狀態。城市不斷地索取和消耗周邊土地的資源，而自然的資源再生與廢棄物消解能力被不斷地透支，將導致城市的生態安全、災害安全以及城市韌性大大降低，違背了生態文明和可持續發展的理念。我國的城市發展中雖然明確提出“劃定生態保護紅線”和“基本農田保護紅線”的要求，并提出應遵循土地集約利用、緊湊發展的理念，但是在21世紀以來的高速城鎮化進程中，城市大規模擴張，生態空間已被侵占至底線，城市規模與土地承載的平衡持續傾斜。

城鎮化的內涵包括土地、人口和經濟的城鎮化，土地的城鎮化指城市建設用地的增長，人口的城鎮化意味著城鎮人口的增加，而經濟的城鎮化包含第二、三產業產值的比重上漲[1]。在城鎮化的進程中，土地承載壓力來源于人口、經濟與土地的三者之間的承載關系。城市需要不斷地擴張以容納更多的人口和產業需求，而生產、生態土地被不斷被侵占。在一定空間區域內，城市土地的承載壓力越高則說明城市的發展模式越緊湊、高密度，而生產和生態土地的承載壓力越高，則說明城市對于自然環境的索取力量越大，一旦超出一定的強度，這個空間區域就處于一種不平衡的脆弱狀態。在新型城鎮化發展要求中，生態文明、綠色低碳是重要的基本原則之一，城市發展要節約集約利用土地、水、能源等資源，強化環境保護和生態修復，減少對自然的干擾和損害，因而城市需要控制合理的城市規模，維持能量和資源平衡的生產、生態土地比例。

土地承載力的傳統意義是指一定地區的土地所能持續供養的人口數量[2]，最初研究關注于從地區食物資源的供給能力角度，測算土地的人口承載能力[3]。而后隨著對環境、氣候等問題的關注，對于土地承載力的研究擴展到生態、資源、環境等綜合維度，并不斷細化土地承載力研究的主體、對象和研究尺度，衍生出生態足跡[4]、土地資源承載力[5-6]、土地人口承載力[7-8]、城市土地承載力[9]等等研究方向。當前對于與城鎮化進程中相關的土地承載力的研究主要圍繞土地資源與人口、經濟發展三者之間的關系展開，多從土地資源管理角度出發，如從糧食、水資源、廢棄物處理能力等角度預測土地承載的最大城市規模[10]，基于生態敏感性的土地承載力評估[11]，也有研究從生態安全角度出發，利用土地利用數據測算區域生態風險[12]。但多數研究針對單一或少量地區進行分析測算，而對于我國整體的城市土地承載壓力情況進行量化評估的分析尚不完善，更缺乏與國際城市的類比研究。因而本研究希望利用土地地表覆蓋信息以及城市基礎的人口、經濟數據，設定具有代表性的土地承載壓力指標，以72個國內外大城市為研究對象，分析2000-2015年以來隨著城鎮化水平的不斷提升，我國主要城市承載的土地承載壓力變化情況；并與40個國際城市橫向比較，評估我國城市的土地承載壓力水平。本研究重新審視我國城市在城鎮化擴張的過程中是否遵循緊湊集約和生態環境保護的基本原則，識別土地承載壓力過高地區，為今后推進新型城鎮化和城市的可持續發展提供參考。

2 土地承載壓力的比較方法

2.1 研究對象及范圍

本研究選取32個國內城市，包含除港澳臺外的所有23個省會城市、4個直轄市以及5個自治區首府，所選城市附錄1所示。國內城市以市級（直轄市）行政區劃作為研究對象邊界，其包含城市中心城區，也包含城市周邊的縣、縣級市等行政單位。并選取40個典型國際大城市與我國城市進行橫向比較，所選城市或為經濟發達的國際都市，或為人口特大城市，詳細名單見附錄1。由于不同國家的行政區劃方式存在差異，本研究選取類同于我國市級行政區的區劃單位進行數據統計，其中美國、日本等國家的城市采用該國家官方統計數據中劃定的都市群（Combined Statistic Area）作為分析范圍，英國、法國、德國等歐洲國家以大區(Region)、郡(County)等行政單位作為分析范圍，澳大利亞等國家城市采用大都市區（Metropolitan）作為研究范圍。雖然各國的研究范圍劃定方式略有差異，但均包含該城市的核心都市區以及周邊受到城市輻射的衛星城、鄉村地區。本研究依據行政區劃作為各城市土地利用構成的研究范圍是考慮到行政區劃是城市空間增長的一項重要限制性因素，通常城市的發展規劃、土地利用規劃、總體規劃等都是依據行政區劃范圍制定并實施，因此分析比較相似區劃范圍下的城市土地承載壓力有助于進一步了解和評估當前城市發展的模式是否緊湊、可持續，同時通過與國際城市的比較探索城市建成區與城市腹地的適當比例，反思當前以行政區劃為依據的規劃編制方式，探討打破行政邊界壁壘，區域統籌協調發展對于緩解大城市對周邊地區生態環境的壓力的重要意義。

2.2 測算指標及數據來源

本研究的土地利用數據來源于歐洲空間局氣候變化計劃（European Space Agency, Climate Change Initiative）的全球土地覆蓋信息數據庫（Global Land Cover Map）①。該數據庫包含1992年至2015年每年度的300米精度全球土地覆蓋分類圖，土地依據衛星遙感數據被分為耕地、林地、灌木、草地、城市、水體等等22種大類。本研究中將土地利用情況簡化歸類分為城市土地、生產土地、生態土地和貧瘠土地四種類型，每種類型土地與原數據庫分類的對應關系如附錄2所示。選取2000，2005，2010，20154個時間點數據進行我國城市土地承載壓力的時間演變分析，并利用2015年度數據進行國內外城市土地承載壓力的橫向比較。

為分析和比較土地承載壓力，本研究結合土地覆蓋信息與人口、經濟指標，從三種類型的量化指標角度進行比較分析。第一類為土地利用比例指標，分別為城市土地、生產土地、生態土地和貧瘠土地在城市轄區范圍內所占的比例以及城市土地與生態土地的比值。第二類為人口承載壓力指標，包含人口城市承載指數、人口生產承載指數、人口生態承載指數。第三類為經濟承載壓力指標，本研究主要應用地區生產總值（GDP）作為經濟發展水平的衡量指標，并通過GDP城市承載指數、GDP生產承載指數和GDP生態承載指數衡量經濟發展對土地承載的壓力水平。各項指標的詳細計算公式如表1所示。我國32個城市的人口和地區GDP數據來源于國家統計局發布的主要城市年度數據②，其中人口為依據公安部門的戶籍人口數的地區年末總人口，包含市域范圍內的城市人口與非城市人口。地區生產總值（GDP）指按市場價格計算的該地區所有常住單位在該年度內生產活動的最終成果。國際比較的40個城市人口數據來源于各地區的2014或2015年度的地區統計數據，由于不同國家的國內生產總值計算方法和貨幣單位差異較大，本研究中沒有進行經濟承載壓力的國際比較。

表格1 土地承載壓力的測算指標表

3 我國主要城市的城鎮化進程與土地承載壓力的時空分布情況

3.1 土地承載壓力的時間演變情況

城鎮化的發展以城市土地的增長為重要標志，從時間維度比較我國城市總體的城市土地比例持續增長，2015年較2000年平均城市土地比例增長5.3%（見表2）。其中深圳、上海、天津、鄭州、寧波依次為是城市土地增長量最高前五名城市，深圳在2015年度的城市土地比例已達到42.7%，相比2000年23.9%的水平已經增長了1.79倍。拉薩、蘭州、重慶則增長量最低3個城市。在城市土地比例增長的同時，城市周邊的生產土地與生態土地比例保持下降。其中平均生產土地在2015年度的占比相較于2000年下降3.6%，生態土地下降1.4%。其中上海、深圳生產土地下降比例最高，達到10%以上，天津、深圳、寧波的生態土地下降比例最高，達到5%以上。貧瘠土地的比例總體略有下降，其中銀川市減少量最高，達到6.47%，而南昌、天津等城市的貧瘠土地比例則有所增加。上述城市的土地利用比例變化曲線如圖1所示。由于農林用地和干旱貧瘠的土地對于吸收二氧化碳，改善生態環境的作用較低，如果僅比較城市土地與生態土地的比例關系，可以看出從2000年至2015年，這一比值在持續快速增長，0.199增長至0.609，增長3倍之多，并且不同城市間這項指數的差異度也在大幅度增加，上海市的增長幅度最高，2000年城市土地與生態土地的比值為1.95，到2015年則增長至7.31，說明城市土地已經是生態土地面積的7倍之多。由此可見城市擴張對于生態土地的壓力正在快速地增長，城市侵占了越來越多的生態土地。總體上，東南沿海地區的土地城鎮化速率較高，同時生產和生態土地減少比例也較高，對城市及周邊土地造成的承載壓力不斷增大；而西南內陸地區城市的城鎮化速率較低，但也存在生態土地減少的問題。

在土地的人口承載壓力方面，人口生產承載指數和人口生態承載指數保持增長，而人口城市承載指數顯著降低，反映出在城鎮化進程中雖然人口正在向這些城市匯聚集中，城市也在不斷擴張，但城市的人口密度卻在降低，城市土地的城鎮化與人口城鎮化速率并不匹配，顯然不符合緊湊發展的預期。32個國內城市中僅有深圳市的人口城市承載指數在上漲，由2000年的0.254增長至2015年的0.406，但同時深圳市的人口生產承載指數和人口生態承載指數也是研究城市中增長量最大的，說明深圳市在2000年以來的城鎮化進程中，人口和城市建成區面積快速增長，但城市土地保持了較高的利用效率，較為符合緊湊發展的理念。但當前人口規模對于城市周邊的生產、生態土地壓力持續增長，需要通過區域協調的方式進行調配平衡，疏解土地承載壓力。另一方面，銀川、呼和浩特、西寧、寧波、西安等城市的人口城市承載指數下降比例最高，說明城市擴張在某種程度上已經超過了人口增長的速率，這種不協調的城鎮化發展可能會導致土地資源浪費，空城化等問題。

在土地的經濟承載壓力方面，各項指數均在增長，其中GDP生產承載指數平均值增長9.4倍，標準差增長12.6，GDP生態承載指數的平均值從2000年的0.752增加至2015年的6.656，增長8.9倍。反映出第二、三產業在城鎮化過程中快速增長，但同時不同城市間經濟發展差距在不斷增大。增長幅度最高的城市為拉薩、合肥、呼和浩特、銀川以及深圳市，而北上廣等一線城市則位居中游，反映出部分經濟較不發達城市在2000年以來有了顯著的發展和提升，已逐步由農業為主的第一產業向二、三產業經濟轉型。GDP城市承載指數增長幅度較高的城市有拉薩、深圳、合肥等城市，特別是拉薩市在2000年以來由于旅游產業等第三產業的快速發展，帶動地區生產總值增長，雖然城市土地的面積在15年間僅增長0.1%，但GDP城市承載指數增長10倍之多，反映出城市用地的效率在不斷提升，同時對于城市周邊生態環境的壓力也在不斷增大。在推動經濟發展的同時也要警惕對于生態環境的威脅和破壞。

3.2 土地承載壓力空間分布情況

根據ArcGIS平臺中自然斷點法（Jensk）分類2015年度各土地承載壓力指標，并繪制空間分布圖可以得出（圖2），在人口承載壓力方面，東部地區③特別是京津冀、長三角和珠三角城市群的人口承載壓力較高。西部地區和中部地區的人口城市承載指數較高，其中人口城市承載指數最高的城市為重慶，每平方公里城市土地承載2.87萬人口。反映出內陸地區的人均城市土地面積較高，城市土地利用效率低下，緊湊度不足。東部地區特別是三大城市群的人口生產承載指數較高，其次為中部、西部地區，東北地區以及、華北、華中等糧食主要產區城市的人口生產承載指數較低。人口生態承載指數的空間分布反映出南方城市的生態承載壓力低于北方城市，長三角和京津冀城市群以及東北地區的城市存在較大的人口生態承載壓力。在經濟承載壓力方面，長江流域與珠三角地區城市的GDP城市承載指數較高，說明這些地區城市土地的經濟產出效率較高，在相同面積的城市土地基礎上能夠獲得更高的生產總值。在GDP生產承載指數方面，三大城市群明顯高于其他地區，反映出第一產業在這些城市的地區生產總值中占比較低，經濟的城鎮化水平較高。但是在三大城市群中，長三角和珠三角地區GDP生態承載指數也較高，在經濟發展的同時，生態環境也承載著不斷增加的壓力。

4 與國際城市土地承載壓力的橫向比較

為進一步了解我國城市土地承載壓力水平，本研究選取40個國際大城市進行橫向比較。所選城市主要為經濟發達、城鎮化程度高、人口密集的城市或城市群。總體上，所選國際城市的轄區范圍內以城市土地和生態土地為主，生產土地占比顯著低于我國城市。以城市土地占比為依據對所研究城市進行序位比較（圖3），其中倫敦、柏林等城市的城市土地比例最高，達到70%以上，我國的深圳市與新加坡、澳門等城市的比例相似，在40%左右。上海市與洛杉磯、巴塞羅那城市土地比例接近，在30%左右。北京、廣州、天津三個城市土地與國際上的紐約、巴黎、香港等城市或大都市區相似，城市土地占比在10%-20%之間。而大部分國內的省會城市與國際城市比較，城市土地比例較低，土地城鎮化水平與成熟的城市群地區還存在一定差距。

在城市土地與生態土地比例關系中（圖4），上海市比例最高，倫敦、邁阿密、新加坡、雅加達等城市的比例也相對較高，在3-4左右。反而部分高密度城市如東京、香港、巴黎、紐約等，城市土地與生態土地的比例均在1.0以下，也就是城市轄區或城市群范圍內的生態土地面積高于城市土地。主要由于東京、紐約等特大城市在城鎮化擴張過程中，通過構建城市群、都市圈的方式有效疏解大都市的功能和人口，通過不斷吸納融入周邊地區，協調城市人口和經濟擴張對于土地的承載壓力，從而維持在一定平衡的范圍內。并且在相同城市土地與生態土地比例區段中，如圖5中氣泡大小所示，國際城市的人口密度普遍高于我國城市。由此推測，隨著我國城市城鎮化水平的進一步提升，城市土地的比例還將提高，生態土地承受的環境壓力將持續增長。

如果將生產土地也視為具有生態價值的土地，其與城市土地的比例關系則發生明顯變化（圖5），上海市下降為第15位，比值在0.5以下，而深圳市成為我國城市中排名最高的城市，位于第10位，比例為0.75。倫敦、柏林和伯明翰位于前三位，比值大于1.5，說明城市土地是生產土地與生態土地總和的1.5倍以上。通過比較城市土地與生態土地和生產土地的比例關系得出，我國大部分城市的非建設用地用于農業耕種而生態的林地、草地等自然土地保留較少。生產土地包含農田、農林用地等，雖然其也具有吸收二氧化碳等生態價值，但是由于過度耕種、使用化肥農藥、水土流失等問題，生產土地也是對自然環境的一種威脅，其生態價值與原始的林地、草地等仍具有較大差距。

5 結論

可持續的土地利用與城市發展是近年來學者們關注的熱點問題。本文通過對人口、GDP與土地利用的比例關系分析，評估城鎮化進程對城市及周邊地區產生的土地承載壓力，得到的主要結論如下：

首先，通過對我國32個主要城市的土地承載壓力的時空維度分析發現，隨著城鎮化進程的深入，城市對于周邊土地的生態環境壓力日益增長，城市土地的占比自2000年以來持續快速增長，與此同時，生產土地與生態土地的占比總體保持下降，其中上海、深圳、天津等一線城市的增長速率明顯高于二三線城市。東部地區以及京津冀、長三角和珠三角三大城市群對于周邊生產土地、生態土地的環境壓力增長尤為突出，而東北、中部地區、西部地區等內陸地區，雖然土地承載壓力增長相對緩慢，但是也存在對生態環境壓力不斷加大的問題。并且這些地區城市土地的利用效率反而低于高度城鎮化地區，存在人口-土地城鎮化高度失調問題[13]，在一些城市規模并沒有達到飽和程度的地區，大規模進行新區、新城、工業園等跳躍式、零散化的空間擴張，而忽視對于存量土地的整理和再開發，造成了土地資源的極大浪費。這種過于分散、粗放的城鎮化擴張模式并不符合緊湊發展的理念，并且如果繼續維持當前的城市發展模式，未來隨著城鎮化水平的不斷提升，將對城市及周邊土地造成更大的環境壓力。總體上，城鎮化程度越高，規模越大的城市，存在的土地承載壓力越高，特別是生態土地的承載壓力越大。

其次，與部分國際大都市或城市群的比較可以看出，雖然我國的深圳、上海、北京、廣州等城市已經達到較高的城鎮化水平，然而在土地承載壓力特別是生態土地的承載壓力方面則大大高于同等城鎮化程度的國際城市。其中上海和深圳兩地區現有的人口和經濟承載壓力最為突出，已遠遠高于香港、東京、巴黎等同樣高密度的國際大都市區，然而城市人口密度卻低于這些城市。其反映出我國當前大城市的城市土地利用不夠集中、不夠集約，效率較低。在我國當前的城鎮化模式下，支撐相同人口規模的城市所需的資源環境代價遠高于歐美國家的城市，如果繼續當前城市擴張增長的蔓延式發展模式，當我國的城鎮化率達到類似歐美國家水平時，將會對全球生態資源環境帶來巨大的壓力。因此基于上述分析與結論，本文提出以下幾點為緩解當前我國城鎮化進程中不斷增長的土地承載壓力問題的建議：

首先，我們應反思城市土地利用效率低下的成因，發現并改善現有問題，提升城市空間緊湊度，集約利用土地。相比較國際上人口高密度的城市，首先我國城市用地空間不夠緊湊。一直以來我國城市的大街區、寬路網的城市道路系統布局以及對于住宅日照間距的標準導致我國城市中建筑密度和建筑高度受到限制，難以像香港、東京等城市通過超高密度和“垂直發展”來容納更多的人口。同時由于住宅市場的偏好和房地產經濟的繁榮，在缺乏有效的土地開發控制的條件下，大量的郊區花園住宅等低密度房地產開發項目進一步促進了城市的蔓延擴張。其次，在城市開發過程中缺乏對于存量土地的再開發利用。城市在擴張的過程中，城市內部隨著時間發展產生大量的舊村莊、舊企業、老舊小區等低效利用的土地，然而由于存量土地存在產權復雜、整理開發難度大等種種問題，在市場驅動下城市發展更傾向于蔓延式擴張，而不是對存量土地的整理再開發。第三，部分中小城市的城市規模與空間布局不合理。我國城市中一方面存在攤大餅式城市空間布局，造成交通、生態、城市活力等等諸多問題，而另一方面一些城市主城區尚存在較大土地資料整合提升潛力的城市，盲目的進行跳躍式、組團式發展擴張，侵占耕地、生態土地等建設新城、開發區、科技園等項目，然而由于人口支撐不足，新城區往往城市活力較低，存在空城、臥城等問題，造成土地資源的浪費，增加生態環境的承載壓力。

另一方面我們也需反思和調整推動農民進城的城鎮化發展方式，中國城市是否有必要追求類似西方國家的高城鎮化率水平。在中國擁有13億人口基數的條件下，維持適宜的城鄉空間比例更有利于保護生態環境，促進可持續發展。未來應通過城鄉區域統籌，資源調配等方式，提升鄉村的社會公共服務水平，在保持其原有的生態價值基礎上改善鄉村居民生活水平，使鄉村地區成為與城市達到生態平衡的資源腹地。城市的發展擴張通常需要經歷由“單中心城市—多組團城市—都市圈—城市群”的發展歷程，在這個城市群的形成過程中，不僅僅是為了容納更多的人口，也是在不斷的擴張城市腹地的范圍，吸納更多的生產和生態土地，與城市土地維持平衡的比例關系，而不至于城市周邊的土地承載過大的人口和環境壓力。通過比較一些國際上的大城市群，如日本的東京所處的關東大都市圈、大阪所處的近畿大都市圈，美國的紐約、舊金山、華盛頓等都市區，其城市土地與生產、生態土地的比例基本在1:2以下。而我國深圳市已明顯超過1:2的比例范圍，上海市也已接近上限，因而珠三角、長三角城市群的構建和發展在土地承載壓力方面也有迫切需要。同時北京、天津、鄭州等城市由于非城市土地中以生產土地為主，而生態土地資源更為急缺，雖然當前城市土地與生產、生態土地的比例處于合理的水平，但生態土地的人口、經濟承載壓力突出，在今后的城市發展中也應關注土地的集約利用，嚴格控制城市增長邊界，減少對生產、生態土地的侵占，并且通過區域間的協調發展，疏解大城市周邊土地的承載壓力。

附錄1 研究城市列表

附錄2 城市土地、生產土地、生態土地和貧瘠土地對應的原數據庫分類表

最后，本研究中對于各城市研究范圍的選取由于不同國家的行政區劃方式不同，數據統計范圍不一致等問題，可能在部分城市的范圍劃定中可能產生一定誤差。此外，我國部分大城市如北京、上海、廣州、深圳等的人流、物流流動范圍已經超出行政區范圍，因而以市域范圍測算土地承載壓力并于國際城市比較可能產生一定差距。但由于行政區劃范圍是當前各城市各項政策法規和相關規劃的實施范圍，以其為依據進行分析對于打破區劃壁壘，進行區域統籌協調具有啟示作用。此外，本文通過對國內外城市的橫向比較分析當前我國城市的土地承載壓力情況，但不同經濟發展階段和工業化水平的城市在生態壓力方面必然處于不同水平，研究后續還將進一步針對相似社會、經濟結構的東亞地區城市進行更詳細的分析比較，探究我國城市發展與土地承載壓力的合理區間。

注釋：

①數據來源于歐洲空間局氣候變化計劃（European Space Agency, Climate Change Initiative）的全球土地覆蓋信息數據庫（Global Land Cover Map），訪問鏈接http://maps.elie.ucl.ac.be/CCI/viewer/index.php

②我國主要城市年度統計數據來源于國家統計局，訪問鏈接http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=E0105

③依據我國四大經濟區域劃分，東北地區包含遼寧省、吉林省、黑龍江省；東部地區包含北京市、天津市、河北省、上海市、江蘇省、浙江省、福建省、山東省、廣東省、海南省；中部地區包含山西省、安徽省、江西省、河南省、湖北省、湖南省；西部地區包含內蒙古自治區、廣西壯族自治區、重慶市、四川省、貴州省、云南省、西藏自治區、陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區。