鄉村復合生態系統中村莊的社會經濟生態位研究

黃 甜,郭青海,鄒 凱,李達維,易海軍

1 中國科學院城市環境研究所, 廈門 361021 2 中國科學院大學, 北京 100049 3 浙江理工大學建筑工程學院, 杭州 310018 4 江西農業大學林學院, 南昌 330045 5 中山大學地理科學與規劃學院, 廣州 510275 6 寧波市鎮海規劃勘測設計研究院, 寧波 315202

生態學是研究生物與環境之間相互關系的科學,最初應用于自然界中各生物種群、群落與生態系統的研究[1]。隨著人類社會的不斷發展,城市群落與鄉村聚落在自然界基質中嵌入的斑塊數量不斷增加,以城市與鄉村為代表的人工、半人工生態系統成為繼自然生態系統之后生態學研究的主要對象,城市生態學與鄉村生態學應運而生,并逐漸成為生態學研究領域的一大熱點[2—4]。1999年8月昆明全國城市生態學術討論會提出城市復合生態系統研究框架,建議城市生態研究對象上要從以物與事為中心轉向以人為中心[5],人類福祉成為城市與鄉村復合生態系統研究的首要目標[6—8]。

與自然生態系統不同,城市與鄉村復合生態系統以人類活動為主導[9],包含自然子系統、社會子系統與經濟子系統,各子系統之間彼此依托、相輔相成[10],因其內部結構的龐大與復雜性,有學者逐漸提出以景觀生態學方法研究社會-經濟-自然復合生態系統從而探討可持續城市與人類福祉的實踐途徑[11—12]。在城市與鄉村復合生態系統的結構-服務-生態位研究體系中(圖1),自然子系統為社會子系統提供二次加工的基礎物質條件,經過加工的產品通過經濟子系統生產、消費、流通等環節進行調控分配并生成經濟效益,所得經濟效益通過進一步調控社會資源、改善自然環境向社會子系統與自然子系統進行逐級正向反饋,以此不斷循環改善居民環境、提升居民生活質量和生活水平,最終實現人類福祉的目標。以人類活動為主導的社會子系統與經濟子系統為合理高效利用自然資源,提高城鄉居民生活水平起著關鍵作用,為與自然環境子系統區分,本文統稱為社會經濟子系統,與之對應的生態位稱為社會經濟生態位。

圖1 城鄉復合生態系統結構-服務-生態位分析圖Fig.1 Structure-service-niche analysis diagram of urban-rural complex ecosystem

生態位一詞最初由Johnson在1910年提出,認為“同一地區的不同物種可以占據環境中的不同生態位”[13],此后諸多學者對生態位進行了概念闡述與定義[14—16]。1988年,王如松先生將生態位理念應用于城市生態學,提出“一個城市或任何一種人類棲境給人類活動所提供的生態位為城市生態位,是指它所提供給人們的或可被人們所利用的各種生態因子(如水、食物、建筑……等)和生態關系(如生產力水平、生活質量……等)的集合”[17]。在此基礎上,本文將城鄉社會經濟生態位定義為城鄉復合生態系統中社會經濟子系統所能提供的或可被人們利用的社會服務與經濟條件水平及城市鄉村物種間相互作用關系與所處地位。社會經濟生態位代表著城市與鄉村社會經濟子系統的發展條件與發展現狀,更高社會經濟生態位的城市與鄉村能為居民提供更好的生活環境,研究社會經濟生態位有利于更合理高效的調控分配自然資源、改善城鄉居民水平,促進城鄉聚落發展,為實現可持續發展與人類福祉打下堅實可靠的科學基礎。

生態位態勢理論[18]認為生物單元的生態位應包含“態”和“勢”兩個方面,兩者綜合體現了特定生物單元在生態系統中的相對地位與作用[19]。近年來,態勢理論被越來越多的應用到城鄉復合生態系統的生態位研究領域[20—22],以城市或鄉村“態”和“勢”兩方面的屬性來綜合表征城市或鄉村現狀發展水平及其與其他城市與鄉村區域相比所具有的地位等級[23]。在城鄉復合生態系統“態”值的計算中,常從社會-經濟-生態三個維度選取指標進行指標體系建立與計算[24]。在城鄉復合生態系統“勢”值的計算中,主要依據各城市或鄉村歷年來多個指標的增長量與增長率以代表其發展潛力[25],并依此與“態”值結合,利用數學模型對城鄉復合生態系統生態位進行計算。但“勢”值計算方法更多關注城鄉區域的未來發展潛力,忽視了城鄉區域在城鄉生態網絡中的地位與作用大小,因此其計算的生態位結果較為偏頗。

本研究從廈門市島外鄉村復合生態系統展開。廈門地域范圍小,鄉村與城市區域連接緊密,空間分離不明顯,與傳統村落相比發展模式差別較大,受城市化進程影響極大,此類鄉村具有一定城市特征,具體表現為：(1)第一產業占比低,不以農業為刺激經濟增長的主要動力；(2)人口流動大,外出務工人口與進村務工人口數相當,并因此衍生出較多餐飲與住宿服務等第三服務業；(3)規范化的管理制度,鄉村文明度與創新度較高。由于這類鄉村的特征與城市的特征具有某些相似之處,可稱為城市化鄉村[26],研究廈門島外鄉村復合生態系統可為處于高速城市化進程影響下的鄉村聚落發展的未來模式提供指引。本文在社會經濟生態位的計算中從社會-經濟-人口三個維度進行指標選取,引入社會網絡分析方法與引力模型,相比傳統村莊生態位的計算更注重各村莊點在整體村莊生態網絡中所處的地位與作用,科學評估村莊各自所具有的社會經濟生態位等級。本文為研究村莊社會經濟生態位提供了新的研究視角與研究方法,可以為村莊發展規劃與居民福祉提供科學基礎與理論依據。

1 研究對象及數據來源

1.1 研究對象

廈門市位于福建省東南部,與漳州、泉州相連,地處閩南金三角中部,是東南沿海重要的中心城市。亞熱帶海洋性季風氣候,溫和多雨,年平均氣溫21℃左右,地形以濱海平原、臺地和丘陵為主。廈門市陸地面積1699.39km2,海域面積390km2左右,本文的研究范圍為島外的集美區、海滄區、同安區與翔安區四區,共計260個村莊,總占地面積為1541.63km2,如圖2所示。受城市化進程的影響,2015—2019年間,島外四區全年地區生產總值增長172%、人口數量增長127%；增長量分別占全市增長量的46%與60%,社會公共服務設施投入不斷增加,鄉村復合生態系統呈正向演替態勢。

圖2 廈門市島外四區地理位置圖Fig.2 Location map of the study area

1.2 數據來源

文中采用的數據分析指標主要包括3大類16小項：

(1)社會經濟數據：2017年廈門市農經統計站農村經濟收益分配統計表中總人口、非農產業人口占比、外出務工人口占比、勞動力人口占比、農村經濟總收入、村集體經營收入、農民人均收入、非農產業產值占比、村總支出、耕地面積10項指標,表征各行政村經濟收入、人口聚集與產業發展狀況。

(2)公共服務設施POI數據：2017年廈門市島外村莊教育資源類、醫療保健類、出行服務類、風景名勝類、生活服務類5類與居民生活質量息息相關的公共服務設施分布數量,表征村莊公服設施分布水平與社會經濟發展狀況。

(3)村莊距離數據：經爬取從百度地圖獲得廈門市島外各行政村兩兩之間駕車行駛公里數,表征行政村之間的距離。

2 研究方法

2.1 主成分分析

由于初步選取指標較多,本文利用主成分分析法對較為主要且相互獨立的指標進行篩選并進行權重配比。主成分分析法在社會經濟統計分析中應用非常廣泛,其目的是使在高維空間中的研究樣本通過降維得到簡化,并盡量保留原變量的信息量[27]。主成分分析權重確定的步驟如下[28]：

(1)利用極值法對指標標準化。設m個指標n個村莊對象的原始數據矩陣為A=(aij)m×n,對其歸一化后得到R=(rij)m×n。

(2)計算相關系數矩陣R。

(3)計算相關系數矩陣的特征值和特征向量。

(4)計算貢獻率及累計貢獻率Wi。

(5)計算組成分載荷lij。

(6)計算權重W2

用Spss 25.0軟件對數據進行主成分分析的過程中,經過步驟4可以確定出指標體系中第二層的權重值；通過步驟5的因子載荷圖分析,可以確定出第一層指標的權重,由此指標體系權重得以確定。

2.2 引力模型

引力模型廣泛應用于城市群與鄉村聚落空間作用關系等領域[29—30],用以計算不同質量與發展水平的物質之間其相互作用力及作用關系,在鄉村聚落中可有效地反映出行政村聚落中各個行政村所具有的發展潛力及其地位與作用,因此本文選用其計算結果作為指標來度量社會經濟生態位中的“勢”值。文中的引力模型計算公式為：

其中,F為各行政村之間的相互作用力；i,j為第i和第j個行政村；K為各行政村的鄉村發展水平得分；r為行政村之間的駕車行駛距離。

2.3 社會網絡分析

社會網絡分析(SNA)研究方法被廣泛應用于各種社會網絡組織結構分析[31],近年來,已有部分學者將其引入城市群空間組織結構分析,考察城市群的整體網絡密度特征、密度與結構[32]。本文應用社會網絡分析方法中的核心邊緣分析分析廈門市島外各行政村社會經濟生態位的“態”值與“勢”值,最終對260個行政村進行生態位等級分級。

“核心-邊緣”模型能區分出網絡結構的核心區與邊緣區,核心區行動者之間聯系緊密,構成凝聚子群[33],在網絡結構中處于優勢地位；邊緣區行動者相互之間存在較少的關系或不存在關系,在網絡結構中處于不利地位[34]。本文依據“核心-邊緣”模型對村莊相互作用強度矩陣進行核心度計算,以此識別村莊所具有的社會經濟生態位大小,并進行分級。

3 分析結果

3.1 社會經濟生態位“態”值

利用Spss 25.0軟件的主成分分析法對數據指標進行篩選及權重計算,最終提取8項指標建立鄉村發展水平指標體系(表1),為廈門島外村莊社會經濟生態位“態”值的計算提供基礎。指標體系的建立依據為：總方差解釋率為84.64%,KMO取樣適切性量數為0.728,巴特利特球形度檢驗顯著性為0,表明可對該指標體系進行主成分分析進行權重確定,結果具有可信度。最后利用主成分分析法分析結果中的方差貢獻率、主成分矩陣與主要特征根進行指標權重計算。

表1 指標權重表

依據指標權重(表1)對廈門島外鄉村發展水平進行得分評價,繪制島外鄉村社會經濟生態位“態”等級分布圖(圖3)。從島外四區村莊群落演替角度來看,集美區村莊演替已到達較為成熟的階段,聚集度極高,區內村莊整體劃分為界限明顯的IV、III、II級村莊；其次為海滄區與同安區,區內村莊發展開始表現出一定的聚集性,同安中部與同安、集美南部IV級村莊組團正在形成；翔安區村莊群落生態演替處于初級演替階段,發展水平各異,且優勢村莊無聚集。從島外村莊發展水平分布情況來看,廈門島外鄉村社會經濟生態位“態”值高低受地理位置條件影響較大,在海滄、集美、同安三區,村莊“態”值分布等級由南向北整體上表現出由IV級向I級逐級降低的趨勢。

圖3 廈門島外四區村莊社會經濟生態位“態”等級分布圖 Fig.3 Distribution map of social-economic niche ‘state’ levels of study area

3.2 社會經濟生態位“勢”值

將鄉村發展水平得分與各行政村之間距離數據代入引力模型,可計算出行政村兩兩之間相互作用強度,將結果在Arcgis 10.5軟件中進行空間分析,得到廈門島外村莊社會經濟生態位“勢”值分布圖(圖4)。從村點出發的連線越多,線條越粗,代表該村在整體村莊社會經濟生態網絡中影響作用越大,地位越高,村莊發展潛力越大,“勢”越良好。如圖4所示,廈門島外鄉村社會生態網絡層級分布,IV級聯系強度村莊在集美南部與同安中部成聚集態勢,其分布結果與同安工業區(圖4A點)、集美區大學城區(圖4B點)地理位置一致,依據其作為人口密集區能流量大的特點成為銜接廈門島與島外其他村莊的樞紐；III、II級聯系強度村莊在除廈門北部山區外的區域分散分布,承擔起吸引局部流量,促進組團發展的作用；廈門北部地區村莊連接線稀疏,基本為I級聯系強度,勢值較低。

圖4 廈門島外4區村莊社會經濟生態位“勢”值分布圖 Fig.4 Distribution map of social-economic niche ‘potential’ levels of study area

3.3 社會經濟生態位等級性與分布

將廈門島外村莊相互作用強度矩陣代入Ucinet軟件進行核心度計算得到鄉村社會經濟生態位,利用自然斷裂法分為4個等級,等級越高表明生態位所處級別越高,如圖5所示。廈門島外鄉村社會經濟生態位等級受地理位置條件影響強烈,表現優越的IV級村莊共5個,集中于同安區；III級村莊有57個,圍繞廈門島環形分布,呈現中心向兩翼延伸的格局；II級村莊有97個,在IV、III級村莊外圍蔓延分布；最外圍村莊等級最低,101個I級村莊圍繞研究區域邊界片狀分布,多集中于廈門同安北部山區地帶。與“態”值分布結果不同,社會網絡分析方法所計算的社會經濟生態位更注重村莊在社會經濟網絡中的等級性與其對周邊村莊的帶動性,處于研究區域中心位置的村莊擁有更大的輻射范圍與影響頻度,因此所識別的翔安片區III、II級社會經濟生態位村莊比海滄更多,區級尺度整體表現更好,從地理位置所影響的廈門島外村莊社會經濟生態位分布結果而言,南部優于北部,中心優于外圍。

圖5 社會經濟生態位等級分布圖Fig.5 Distribution map of socioe-conomic niche hierarchy

從研究區域整體村莊分布等級及其之間的相互關系而言(圖6),因資源的有限性、人口產業的流動性與信息的交互性,不同等級社會經濟生態位的村莊間帶動關系(高對低)與促進關系(低對高)同時存在,同等級的村莊中競爭關系與合作關系也同時存在。圖7顯示了村莊社會經濟生態位在態值和勢值變化時所處的分布狀態,社會經濟生態位等級越高的村莊,其所占有的人口、經濟、產業與地理位置等社會資源得分也更優異。尤其是同安區朝元村、碧岳村、陽翟村、潘涂村、祥橋村這5個IV級村莊占據了最多的優質資源并且快速發展,以信息流動與產業效應對周邊的村莊形成帶動作用。低等級的村莊通過與高等級村莊的資源置換促進其發展；同等級的村莊在同種類的資源爭奪效應中會產生競爭關系,在各自擁有的不同資源類型時會形成合作關系共生發展；距離越近,村莊間的相關關系越強,反之越弱。最終通過村莊的生態演替與動態效應,形成等級梯度明顯,聯系緊密的村莊網絡組團。

3.4 統計指標分析

對島外四區村莊“態”值、“勢”值和社會經濟生態位的平均值、最大值、最小值與標準差四項指標以及各指標得分排名前十的村莊進行統計,由表2、表3可知,“態”值得分中4個行政區村莊平均得分由高到低依次為集美區(0.32)>海滄區(0.28)>翔安區(0.27)>同安區(0.23),排名前十的村莊分別為三秀山村、潘涂村、錦園村、石塘村、陽翟村、前場村、鳳林美村、上頭亭村、鐵山村、西亭村,集美、同安與海滄分別占比60%、30%與10%,集美區村莊整體表現最佳,同安區村莊得分離散度為0.1,差異性最大因此整體得分最低。“勢”值得分中4個行政區村莊平均得分由高到低依次為集美區(0.79)>翔安區(0.61)>同安區(0.56)>海滄區(0.32),排名前十村莊為新厝村、西山村、朝元村、雙嶺村、下溪頭村、古莊村、碧岳村、洪塘村、鋤山村、杏林村,同安、集美與翔安分別占比為70%、20%與10%,集美區村莊表現最優,同安區由于工業聚集區村莊與北部山區村莊得分差異較大因此排名靠后,翔安區因地理位置優于海滄區,因此排名較為靠前,海滄區村莊整體得分最低。社會經濟生態位指標中4個行政區村莊平均得分由高到低依次為集美區(0.42)>同安區(0.36)=翔安區(0.36)>海滄區(0.18),排名前10的村莊分別是祥橋村、潘涂村、陽翟村、碧岳村、朝元村、杜橋村、鳳崗村、鳳林美村、滸井村、葉厝村,同安區與集美區各占比70%與30%,集美區雖整體發展水平最優但最大值村莊分值0.87低于同安區1.91,同安區中部村莊表現優異但北部村莊發展水平較低(圖6)離散性最大,因此與翔安區村莊整體發展水平并列第二,海滄區村莊整體得分最低。

表3 優勢村莊統計表

4 討論

4.1 鄉村“態”值分布的不均衡性

同一區域不同物種發展水平由生物種自身生長能力與地理條件影響在長時間序列中積累形成,并隨著區域的群落演替形成物種自身的種群動態變化,因此生態位“態”值的不均衡性是長期伴隨物種進化過程的,它代表著同一群落中不同物種的發展現狀[35]。在基于生態位的河西走廊縣域城市競合關系研究中,由于各城市的資源占有程度不同,其生態位“態”值大小也有所不同[19],與其結果相似,在廈門島外鄉村社會經濟生態系統中,不同村莊“態”值分布也具有不均衡性(圖3)。廈門島外村莊“態”值在島外整體尺度上表現為發展水平較高的村莊多聚集于廈門島外南部與同安工業區,其聚集較多受島內輻射帶動與自身發展條件影響。在各區尺度上表現為同一區內不同村莊發展水平差異較大,由于同一生境內同一物種發展水平不僅受外在環境的影響,也受生物自身條件的限制,村莊發展不能只依靠政府與外在環境激發,善于利用自身資源并且在周圍環境中占據優良發展態勢對村莊發展水平高低更為關鍵。

4.2 鄉村“勢”值受地理空間與資源稟賦共同作用

生態位“勢”值代表生物種在未來一段時間內的發展潛力與在群落中的地位與作用,具有高“勢”值的物種在群落中地位更高,擁有更豐厚的資源與發展條件,村莊“勢”值高低除受自身自然資源所影響的發展潛力外,也受地理條件的強烈影響。城鄉復合生態系統內,地理位置越處于區域中心位置且自身條件優越的城市與鄉村聚落,擁有更良好的與周邊城鎮的互動力與影響力,輻射能力越強,在未來越具有更好的發展潛力。與環渤海經濟圈城市生態位評價中政治地位高、地理條件優越的城市擁有更高的生態位相似[36],廈門島外發展潛力最高的村莊也集中在自身發展條件優越(圖4),且地理位置處于島外區域核心的同安工業區,其次為靠近廈門島的集美大學城區,在廈門北部山區則多成單線聯系,村莊影響力最弱。

4.3 鄉村社會經濟子系統強調村莊之間的互動性

在自然生態系統中,高生態位生物種更重視物種的生存能力與競爭力[37—38]。以人工生態系統為主的鄉村社會生態系統,則更重視高生態位村莊的帶動力與合作力。高生態位的城市與鄉村復合生態系統擁有更完善的生活服務,提高區域村莊整體發展水平,改善人居生活條件,是進行鄉村復合生態系統生態位研究最終的目的與意義。廈門島外村莊社會經濟生態位共分為四級,表現優越的IV級村莊均集中于同安區；III、II級村莊圍繞廈門島環形分布,I級村莊多集中于廈門同安北部山區地帶,等級最低(圖5)。以社會網絡分析方法所研究的廈門島外鄉村社會經濟生態位更注重村莊與周邊村莊的互動(表2),擁有良好發展條件靠近廈門島區域的集美區表現最優,位于中心位置且受工業區帶動性強的同安區與自身發展受限但擁有較多區域偏中心位置村莊的翔安區次之,最后為發展良好但位置較偏的海滄區,廈門北部山區整體表現最弱。

5 結論

本文利用主成分分析法篩選鄉村發展評價指標對廈門島外鄉村發展水平即社會經濟生態位的“態”進行得分評價,引入村莊距離數據與引力模型對村莊未來發展潛力與其在村莊社會生態網絡中的地位與作用即社會經濟生態位的“勢”進行分析,最后應用社會網絡分析方法對廈門島外區域村莊的社會經濟生態位進行分級。研究結果發現地理空間是影響村莊社會經濟生態位的首要條件,它影響著村莊自身發展機遇及其與周邊村莊的相互作用頻度；資源稟賦是影響村莊社會經濟生態位的次要條件,它決定同一地區內不同村莊的生長能力、發展潛力及其與周圍村莊的相互作用強弱；社會網絡分析方法所計算的社會經濟生態位更注重村莊在社會經濟網絡中的等級性與其對周邊村莊的帶動性,處于研究區域中心位置的村莊擁有更大的輻射范圍與影響頻度,各行政區村莊平均得分由高到低依次為集美區>同安區=翔安區>海滄區。引入引力模型與社會網絡分析方法對廈門島外鄉村復合生態系統中的社會經濟生態位進行研究與分析,通過社會經濟生態位-“態”值-“勢”值的三維關系圖可直觀展現村莊社會經濟生態位在鄉村復合生態系統中的分布狀態。廈門島內城市化快速發展和產業結構調整所驅動的產業轉移與人口流動使得島外村莊具有從第一產業向第二產業快速轉型的特性,本研究中指標選取主要考慮的是鄉村產業轉變過程中的衡量指標,將鄉村復合生態系統中的社會經濟子系統對應的生態位定義為社會經濟生態位,并開展相關分析,為今后城鄉生態位的研究提供了更為多樣化的研究思路,但在未來研究中需要開展社會經濟子系統和自然子系統結合的整體性分析。