浙江省城鄉土地利用效率及耦合關系演變

梅思雨，喬觀民，周 倩，成 遠

(1.寧波大學 地理與空間信息技術系/陸海國士空間利用與治理研究中心,浙江 寧波 315211;2.浙江省新型重點專業智庫寧波大學東海研究院,浙江 寧波 315211)

中國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段。高質量發展階段是破解不平衡、不充分問題，縮小城鄉差距，實現城鄉統籌發展是高質量發展的重要內涵。城鄉統籌是以城鄉地域系統為載體,處理和解決好城鄉人地關系和城鄉要素配置問題[1]。城鄉統籌發展的核心問題在于土地利用[2]。由于城市建設用地盲目擴張，優質耕地被占用，農村人口不斷流失，土地荒廢[3]，以及高資源消耗，高污染排放，高碳排放[4]等粗放低效的土地利用方式，制約了城鄉統籌發展。因此，提高土地利用效率，是實現城鄉統籌發展的內在要求，是高質量發展的重要途徑和必然選擇。對土地利用效率評價，目前多是單一地研究城市用地效率或者是農用地效率。城市用地效率研究，主要是從單個城市[5]向省市[6]、城市群[7]乃至全國[8]的城市土地利用效率測算，及其與城市化[9]、產業一體化[10]等環境因素的關系研究；農用地效率研究主要有對農村宅基地利用效率、耕地利用效率及其影響因素分析[11-13]。對城市用地效率與農用地效率的統籌水平進行定量化研究較少。

當前浙江省正在推進“深化畝均論英雄改革”，提高土地利用效率，統籌城鄉協調發展，引導資源要素合理集中，推動區域高質量發展。城市化、外向型經濟是浙江經濟發展的兩大重要動力。然而環境變量的影響，會對土地利用效率造成較大的偏差[14]。基于此，本研究分析城市化、外向型經濟對城鄉土地利用效率影響，采用3階段DEA(data envelopment analysis)模型消除隨機誤差的影響，從而獲得真實城鄉土地利用效率，并對城鄉土地利用效率協調性進行測度，為實現區域可持續、內生性高質量發展提供決策支持。

1 材料與方法

1.1 研究區域

2010年第6次全國人口普查資料顯示浙江省為5 442.69萬人，占全國4.1%，地理國情普查顯示浙江省陸域面積為1.06×105km2，占全國1.1%，人地矛盾十分突出。浙江省在土地資源短缺情況下，要建設資源節約型社會和高質量發展樣板區，需要創新土地利用模式，提高土地利用效率，增強土地資源對經濟社會可持續發展的保障能力。浙江省有11個地級市90個縣(市、區)，由于地級市的市轄區數據一體性，很難劃分開來，把一些市轄區定義為一個單元，共劃分為69個縣級行政單元。運用3階段DEA模型對2006—2018年69個縣(市、區)城市用地和農用地效率進行測度，在此基礎上，分析各地區城鄉土地利用效率耦合程度與協調發展度的時空演變特征。

1.2 研究方法

1.2.1 3階段DEA模型 1957年Farrell[15]提出“生產前沿”思想，1978年Charnes，Cooper等針對這一概念，建立了DEA模型。因其不需確定權重系數和生產函數描述而被廣泛用于“投入—產出”模型評價。1階段DEA忽視影響因素，獲得的效率值與實際效率水平不符，Hunter等提出2階段DEA[16]，但2階段DEA忽視了投入松弛變量的作用成效，Fried等提出3階段DEA 模型，加入隨機前沿分析(stochastic frontier analysis，SFA)，充分考慮了環境要素、隨機誤差和管理要素的影響[17]。

(1) DEA-BCC模型。因土地利用效率評價的多變性，選擇以投入為導向的規模報酬可變的BCC模型。模型方程式為：

(1)

式中：j=1,2,…,n表示決策單元；X，Y分別為投入量、產出量。λj(λj≥0)為權重變量；ε為非阿基米德無窮小量；若θ=1，S+=S-=0，則決策單元DEA有效；若θ<1，則決策單元非DEA有效；BCC模型計算的效率值為綜合技術效率(TE)。DEA輸出結果：土地利用綜合效率(TE)=純技術效率(PTE)×規模效率(SE)。

(2) SFA模型。DEA-BCC模型所計算出的效率不僅受內部管理因素影響，還會受到外部環境和隨機誤差因素的干擾，因而利用SFA模型排除統計噪聲和環境因素。SFA模型可探究因素對土地利用效率的影響程度與作用方向，并對原始投入產生數據加以優化調整。根據第1階段的松弛變量結果，構建SFA函數公式：

Sni=f(Zi，βn)+Vni+Uni

(n=1,2,…,N；i=1,2,…,i)

(2)

利用Frontier 4.1軟件進行極大似然計算，獲得β，σ2，γ等參數值，從而對管理無效項分離。公式為[19]：

(3)

E(Vni∣Vni+Uni)=Sni-Ziβ-E(Uni∣Vni+Uni)

(4)

基于式(3)和(4)計算出的U、V，通過以下公式對原始數據進行調整：

〔maxi{Vni}-Vni〕

(n=1,2,…,N；i=1,2,…,i)

(5)

1.2.2 耦合協調度模型 耦合是指兩個或兩個以上的運動系統，通過各種相互作用而彼此影響或聯合起來的現象；協調度是指兩個系統相互作用中良性耦合程度的大小，體現協調狀況的好壞程度[20]。擬引入耦合協調度模型[21]，以第3階段DEA模型測算的城鄉土地利用效率值為基礎，探索城鄉發展的耦合協調水平。計算公式為：

(6)

式中：C為耦合度；D為耦合協調度，D∈(0,1)；X為農用地效率；Y為城市用地效率；α，β為權重，城市用地效率與農用地效率2個系統同等重要，故取α=β=0.5。耦合協調度劃分標準[22]為失調衰退區、過渡區、協調發展區3大區間，10種類型(見表1)。

表1 耦合協調度劃分標準

1.3 變量選取

1.3.1 投入和產出變量 投入指標結合經濟生產函數，選取資本、土地、勞動力作為投入指標[23]，產出指標選取兼顧土地利用的經濟效益、社會效益和生態效益等方面[24-25](見表2)。

表2 城鄉土地利用效率指標評價體系

1.3.2 環境變量 環境變量選取遵從Simar和Wilson的“分離假設”原則：其一環境變量難以被各決策單元所控制或改變，其二環境變量對決策單元產生顯著影響[26]。根據浙江省發展實際情況，選取外貿依存度、城市化率作為環境變量。①外貿依存度。表示對外開放水平，用地區進出口總額占GDP比例衡量，是城鄉土地資源要素合理配置的重要動力。②城市化率。以非農人口占總人口比重和非農就業人員數占總勞動力比重的均值來表征。城市化是土地景觀變化的動力因素，是過程也是結果。

1.4 數據來源

數據來源于《浙江省統計年鑒(2007—2019年)》；浙江省各地級市統計年鑒，如《寧波市統計年鑒(2007—2019年)》等；市(縣、區)統計年鑒(2007—2019年)，如《象山縣統計年鑒(2007—2019年)》等；市(縣、區)統計公報(2006—2018年)，如《2018年鎮海區統計公報》等。

2 結果分析

2.1 浙江省城鄉3階段DEA的土地利用效率變化

2.1.1 第1階段DEA結果分析 2006—2018年浙江省城市土地綜合技術效率(TE)，純技術效率(PTE)和規模效率(SE)均值分別為0.830，0.896和0.928，雖與前沿面分別相差17%，10.4%和7.2%，但整體上屬于高效水平(見圖1)。農業土地TE，PTE和SE均值分別為0.773，0.833和0.929，農用地效率變化可分為兩階段：2006—2007年上升期和2008—2018年平穩發展期(見圖1)。農業土地SE處于較高水準，始終高于PTE，表明農用地生產效率水平主要受制于農業技術和管理水平。

2.1.2 SFA回歸調整分析 SFA模型的回歸結果顯示t檢驗大部分在5%的水平上顯著，且單邊誤差似然比均通過顯著性檢驗，表明該模型合理(見表3)。回歸結果為：①外貿依存度對城市用地的資本、土地、勞動力投入松弛變量回歸系數為正，分別為19 570.64，2.83，0.23，說明投入要素冗余，為負向影響。外貿依存度對農用地中的農業機械總動力、農作物播種面積和農業從業人員等投入松弛變量回歸系數為負，分別為-4 673.75，-18.64，-0.47，提高了要素利用效率，具有正向影響；而化肥施用量具有負向影響，回歸系數為370.82。②城市化對城市用地中的建成區面積投入松弛變量具有正向影響，系數為-0.02；對固定資產投資額和非農產業從業人員等投入松弛變量回歸系數分別為4 205.89和0.03，具有負向影響。城市化對農業從業人員具正向影響，回歸系數為-0.02，農業機械總動力、化肥施用量和農作物播種面積等農用地投入松弛變量呈現負向影響，回歸系數分別為430.30，15.06，0.89。

表3 第2階段SFA回歸松弛變量調整結果

2.1.3 剔除環境因素影響后城鄉土地利用效率的時空演變 調整后，城市用地效率水平有所提高(見圖1)，2006—2018年TE，PTE和SE均值為0.830，0.968和0.920，其中TE和PTE值分別升高0.062和0.072，SE降低了0.072。表明外貿依存度和城市化兩個環境變量，使城市土地的投入變量出現冗余，對城市土地利用效率具有阻礙，其中規模水平是影響城市用地效率的主要因素。

農用地效率水平下降明顯(見圖1)，TE，PTE和SE均值分別為0.579，0.998和0.580，其中TE和SE值降低0.192和0.349，PTE升高0.165。農用地的PTE均值基本接近1，說明在環境變量的影響下，農用地的技術和管理水平在第1階段被低估。SE水平大幅度降低，是因浙江省地形和土壤條件的限制，不同區域間農業用地的規模水平差距大。SE水平是影響農業用地效率的主要因素。

圖1 浙江省2006-2018年城鄉土地利用效率變化

城市用地TE與SE發展呈現“上升—高平”變化態勢，PTE保持高水平穩定發展。從時間變化看，城市用地TE水平受SE影響較大，大致分兩個階段：①2006—2012年上升期，由0.803升至0.910，增長率為1.8%；②2013—2018年高水平穩定期，該時期TE值一直保持在0.910左右。農用地TE與SE的變化態勢基本一致，總體在0.5～0.6之間波動變化，而PTE發展趨向技術前沿面。農用地TE變化也可分為兩個階段：①2006—2015年緩慢上升階段，2015年TE升至最高值即0.615；②2016—2018年呈極值變化，該階段變化幅度較大，2016年農用地效率降到最小值為0.542。

城市用地的TE空間分布呈“塊狀”(見圖2)。2006年低效率水平的縣(市、區)主要分布在浙西南區域，區域差異較明顯。隨著國家對建設用地嚴格管控，城市用地集約水平不斷提高，城市用地效率的區域差距逐漸減小。2012年低效率水平的地區只有天臺縣，DEA有效的地區有17個。至2018年，浙江省絕大部分地區的城市土地利用TE水平大于0.8，沒有效率水平低于0.6的地區，DEA有效的地區17個，其中DEA有效的地區和效率較低(0.6≤TE<0.8)的地區呈塊狀分布，無明顯的集聚區。農用地的TE水平在空間上具有明顯的集聚現象(見圖2)。2006年浙江省絕大部分地區的農用地TE水平低于0.6，效率有效地區有杭州市區、義烏市、象山縣和舟山市區，且主要分布在浙東北。在城鄉統籌發展中，區域間農用地的TE水平差距沒有明顯改善。2012年農用地的效率有效地區增加至8個，TE低于0.6的地區有41個，至2018年效率有效地區增加至11個，TE低于0.6的地區增至46個。農用地的TE有效地區集中在浙東北，TE低水平集中在浙西南，區域差異顯著。2006—2018年農用地TE空間差距拉大。

圖2 浙江省2006，2012，2018年城鄉土地綜合效率(TE)空間分布

2.2 城鄉土地利用效率耦合協調性分析

2.2.1 耦合協調度時間演變特征 2006—2018年浙江省城鄉各效率的相互作用力及協調性在平穩中向好發展，變化曲線也基本一致，TE，SE的變化軌跡似微平的穹頂，PTE變化呈“扁平N”狀(見圖3)。從耦合度變化看，城鄉土地利用TE，PTE和SE的耦合度年均值分別為0.821，0.923和0.813，城鄉之間相互作用力較強。TE耦合度可分為3個發展階段：2006—2011年穩定發展階段，耦合度保持在0.8左右；2012—2015年上升階段，在城市土地效率保持平穩變化的基礎上，農用地效率逐年增長；2016—2018年波動變化階段，這階段農用地效率出現較大波動，造成城鄉土地利用效率的耦合度不穩定。城市土地的TE比較穩定，處于高水平運行，農用地TE處于低水平，農用地TE波動影響耦合度波動。因此實現高水平的城鄉耦合發展的關鍵是提高農用地效率水平。從協調度變化看，城鄉土地利用的TE，PTE和SE協調度年均值分別為0.706，0.851和0.723，各效率的協調性良好。整體上TE的協調性屬于協調發展區，變化軌跡可劃分為：2006—2009年TE協調度穩步上升階段，協調性由初級協調發展(0.656)上升為中級協調發展(0.729)；2010—2018年緩慢下降從中級協調發展(0.725)下降到初級協調發展(0.684)。

圖3 浙江省城鄉土地利用效率的耦合度及協調性

2.2.2 協調性的空間演變特征 浙江省城鄉土地利用的TE協調水平具有明顯的空間集聚性(見封2，附圖3)。總體上，浙東北TE協調水平明顯高于浙西南地區。浙東北TE協調度均值為0.849，浙西南為0.590，優質協調發展類多集中于浙東北，失調衰退區多集中于浙西南。2006年浙江省協調度水平最低(0.656)，優質協調發展類有14個地區，其中12個縣(市、區)位于浙東北區域，杭州市區協調度甚至達到1；失調衰退區有15個地區，其中嚴重失調衰退類地區有文成縣、仙居縣、慶云縣與云和縣等4個地區，均位于浙西南。2012年優質協調發展類仍有14個地區；失調衰退區減少至4個，其中云和縣和天臺縣為嚴重失調衰退類。2018年優質協調發展類地區減少至8個，但協調度高達1的地區增至4個，分別是杭州市區、寧波市區、紹興市區和平湖市。城鄉土地利用的PTE協調度由無序分布走向集中分布。2006年PTE協調度類型分布較為分散；2012年優質協調發展類增多且集中分布在浙西南，失調衰退區分布較分散；2018年PTE協調水平最高(0.887)，優質協調發展類地區分布具有明顯的集聚性，除金華市區、義烏市和慈溪市3個地區處于失調衰退區外，其他地區均處于協調發展區。城鄉土地利用的SE協調水平浙東北和浙西南差距較大，但呈現收斂趨勢。2006年，2012年，2018年浙東北為城鄉土地利用SE協調高水平集聚區，2018年浙東北的SE協調度為0.818，浙西南為0.653，協調水平差距明顯。2006—2018年浙西南與浙東北的城鄉SE協調水平差距由0.305降低到0.165，總體城鄉統籌水平上升。

浙江省城鄉土地利用的TE，PTE和SE協調度空間分布表明：城鄉土地利用的TE協調水平處于協調發展區的地區，SE協調水平較高；TE協調處于失調衰退區的地區，PTE耦合協調度水平較高；而TE協調處于過渡區的地區，SE協調水平也處于過渡區。

2.2.3 協調度空間變化類型 根據土地利用效率協調度的以上演變過程，進一步將浙江省69個縣(市、區)劃分為4種類型(見表4)。①協調度降低型。該類地區協調度水平呈下降趨勢，協調類型由高向低轉變。多數地區的協調度在協調發展區變化，義烏市和洞頭區的協調度卻跌至失調衰退區。溫嶺市的城市用地效率保持高水平穩定，而農用地投入逐年減少，規模要素水平降低，農用地綜合效率也由2006年的0.897降低至2018年的0.517，城鄉土地利用效率失衡，協調性由優質協調發展類下降到中級協調發展類。②協調度提升型。該類型的地區協調度不斷提升，趨向優質協調發展類。其中江山市、龍游縣、樂清市和平陽縣的協調度在協調發展區內保持穩定上升態勢。仙居縣、永嘉縣和龍泉市的協調度增長速度較快，由失調衰退區進入協調發展區。③協調度波動型。該類地區的協調度類型先降后升或先升后降，變化不具有單向特征。協調類型等級先降后升有紹興市區、縉云縣、三門縣、天臺縣、瑞安市和蒼南縣，其余皆為先升后降型。④協調度穩定型。該類型地區的協調度均高水平穩定發展，一直屬于協調發展區。杭州市區、寧波市區、長興縣、平湖市、余姚市與上虞區為優質協調發展類，海寧市為良好協調發展類，衢州市區為中級協調發展類、蘭溪市為初級協調發展類。該類型區的城鄉土地利用效率發展均衡。例如，杭州市區的城鄉用地效率均為1。

表4 城鄉土地利用效率耦合協調度類型劃分

3 討論與結論

(1) 整體上，城市用地效率水平高于農用地效率。調整前，城鄉用地的規模效益較高，技術和管理水平低，技術效率是制約土地利用效率的關鍵。調整后，2006—2018年城市用地TE水平總體升高，農用地TE明顯下降。城市用地與農用地的純技術效率均升高，規模效率水平成為城鄉用地效率發展的限制因素。這進一步驗證了浙江經濟發展的土地規模制約。

(2) 空間上，各縣(市、區)的城市用地效率水平比農用地效率發展更加均衡。調整后數據顯示，2006—2018年各縣(市、區)的城市用地效率水平趨向高水平發展。2018年92.75%的縣(市、區)城市用地TE大于0.8，且區域發展較均衡。農用地效率呈現明顯地浙東北與浙西南分化特征。

(3) 浙江省城鄉土地利用效率的耦合度與協調度呈上升態勢。城鄉土地利用效率的耦合度上升，表示城鄉土地利用效率的相互影響逐漸加強，各縣(市、區)城鄉土地利用效率的耦合作用與協調性相對同步發展。2016—2018年耦合度與協調度下降，城鄉一體化發展進入新階段，城市用地效率保持平穩變化的基礎上，提高農用地效率是實現區域可持續發展的重要舉措。

(4) 城鄉土地利用的綜合效率協調度區域差異大。浙東北城鄉土地利用效率耦合度與協調度優于浙西南地區。2006—2018年浙西南城鄉土地利用效率的協調度提升較快，整個浙江省的區域協調度呈現收斂趨勢。進一步提升浙西南城鄉土地利用效率的協調性水平，主要是提高農用地效率。由于非DEA有效的農用地效率均處于規模遞增狀態，因此適當增加投入量，加強農用地的集約化水平，積極推動浙西南農業生產多種經營，從而改善區域城鄉統籌水平。

通過對外貿依存度和城市化這兩個環境變量的分析，發現外貿導致城市土地投入的冗余，因此對于城市土地虛假擴展需要警醒地認識，嚴格控制城市用地規模，提高城市土地集約水平，實現精明增長。外貿推動農業土地效率提高，積極推動外向型出口創匯農業，可解決農用地效率低的困境。在城市化過程，協調好土地城市化與人口城市化關系，推動新型城市化建設，提高城市土地利用效率。城市化也要求積極推動綠色、高效農業，來提高農用地效率。

農村建設用地也是浙江省第二、三產業重要的場所，受制于數據獲取，本文沒有考慮農村建設用地，存在一定不足。農村建設用地的效率具有很大的提升空間，后續研究將對該問題加以關注。