長江經濟帶城市土地利用生態效率空間差異及其與產業結構升級的交互溢出效應

劉蒙罷，張安錄，熊燕飛

（1.華中農業大學公共管理學院，湖北 武漢 430070；2.華中農業大學生態與環境經濟研究所，湖北 武漢 430070）

自改革開放以來，中國城市化與工業化取得了長足的發展，常住人口城鎮化率由1978年的17.92%提升至2018年的59.58%，工業生產總值從1978年的0.16萬億元增長至2018年的30.52萬億元（http：//www.stats.gov.cn/tjsj/）。中國城鎮化及工業化的快速發展為拉動區域經濟增長及解決農村貧困做出了重要的貢獻［1］。然而在這巨大成就的背后，也帶來了諸如土地利用效率低下、環境污染加劇及人口城鎮化滯后等一系列問題［2］。究其根源在于傳統的城鎮化推進過程中盲目地追求量的快速增長，“攤大餅”式的城鎮擴張不僅帶來了城市土地的低效利用，而且也帶來了城市生態環境的惡化，嚴重制約著城鎮化質量水平的提升。隨著中國經濟逐漸步入中高速增長的新常態階段，以土地資源損耗與城市生態環境污染為代價的發展觀已難以適應新常態下經濟高質量發展的要求。在此新形勢下，如何實現城市土地利用高效率發展與生態環境保護的協同是中國未來推進綠色城鎮化的緊迫任務之一。基于此，黨中央于2013年召開城鎮化工作會議，首次提出“以促進人的城鎮化為核心，提高質量為導向”的新型城鎮化戰略，并于2014年發布了《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》，對新型城鎮化發展做出了頂層設計，要求未來城鎮化的發展要向著“集約、智能、綠色、低碳”的方向發展。與傳統城鎮化相比，新型城鎮化更強調綠色與集約高效。與此同時，黨的十八大報告則從全局出發，提出以生態文明建設為基礎的“五位一體”總體布局，強調要把生態文明建設理念融入于城市社會經濟發展的各個領域，切實推進人與自然的協調統一。城市作為新型城鎮化推進與生態文明建設的重要平臺，城市土地是其基本的物質承載體和生產要素，因此，優化城市土地利用結構和提高城市土地利用效率是實現新型城鎮化與城市土地利用生態文明建設的關鍵路徑。然而土地利用效率的提升，并非一味地提高土地利用經濟產出，而應符合新型城鎮化與生態建設的方向與要求。以新型城鎮化與習近平生態文明思想為理論指導提高城市土地利用效率，能從根本上確保城鎮化質量與土地集約高效利用方向。基于此，有必要將新型城鎮化理念內涵及生態文明建設思想融入土地利用效率評價中，以便在同一層面上量化經濟發展與環境保護兩者間的關系，為推進中國新型城鎮化發展與城市土地利用生態文明建設提供量化尺度。

1 文獻綜述

圍繞城市土地利用效率的研究，國內外學者已進行了大量研究，主要集中在以下兩大方面：①城市土地利用效率測度與評價。傳統的城市土地利用效率測度主要基于單一要素評價法，該方法簡潔高效，但無法反映城市土地利用過程中的多項投入與多項產出之間的效率關系，因而逐步被多要素評價法所替代。隨著對城市生態環境逐漸重視，各學者逐步將城市土地利用過程中“非意欲”產出也納入城市土地利用效率評價指標體系中，同時為更客觀地測度多投入與多產出的城市土地利用效率，避免人為主觀的影響，學術界逐步采用DEA方法對其效率值進行測度，如梁流濤等［3］及Zhu等［4］分別基于序列DEA-SBM模型及非期望產出超效率SBM模型對不同尺度下的城市土地利用效率進行了測度。從評價尺度上看，由流域［5］、省域［6］等中宏觀尺度逐步細化至市域［7］、縣域［8］等微觀尺度。②城市土地利用效率的驅動因素分析。主要由傳統的線性回歸模型逐漸轉變為采用基于空間因素的空間計量模型探究，如胡碧霞等［9］及陳真玲等［10］分別采用Tobit回歸模型及空間杜賓模型探究了城市土地利用效率的驅動因素。

城市形成的根源是產業集聚，產業集聚及優化升級能夠通過要素的地理集中及更新改造，推動城市發展，提高城市內部資源的利用效率［11］。現有學者對于城市產業結構優化升級的研究，主要集中于三大方面：①產業結構優化升級的路徑研究。主要采用投入產出法、產業結構優化升級仿真模型及博弈論等［12-14］方法探究產業結構優化升級路徑選擇。隨著社會經濟的發展，城市產業發展過程中的環境污染問題日益突出，各學者則開始逐步探討基于環境約束的產業結構優化路徑研究［15-16］。②產業結構優化升級與經濟增長的關聯性研究。大部分學者認為產業結構優化升級對經濟增長具有顯著的促進作用［17-18］；但也有部分學者認為產業結構優化升級與經濟增長之間的關聯性不明確或者存在一定程度的抑制作用，何平等［19］及于斌斌［20］則分別發現產業結構優化升級對經濟增長作用并不顯著，產業結構的調整反而會致使經濟陷入“結構性減速”。③產業結構優化升級的影響因素探究。各學者主要從生產技術、國際貿易及產業政策三個方面開展相關研究［21-23］。近年來，隨著各地區城市化與工業化進程的加速，學術界也開始關注產業結構變遷與城市土地利用效率的關系，部分學者從產業結構變遷的合理化與高級化兩個維度或基于產業的專業化與多樣化角度分別探究了其與城市土地利用效率的關系［24-25］，或者從單一產業角度出發探討其與城市土地利用效率間的關系，如Liu等［26］從單一工業結構優化角度探究了其與城市土地利用效率之間作用機制，發現其對城市土地利用的結構效率、規模效率及集約效率表現出不同的作用效應。

既有研究已取得豐富的研究成果，為該研究奠定了堅實的理論基礎，但仍有進一步可拓展之處。首先，既有部分研究中雖在構建城市土地利用效率評價中也將土地利用過程中的非期望產出納入了評價指標體系，體現了環境因素與經濟產出之間的關系，但并未將含有非期望產出的土地利用效率內涵在當前新型城鎮化與生態文明建設背景下進行延伸，而從生態綠色發展的視角系統地對城市土地利用的“資源-社會經濟-生態”復合系統內涵進行界定，有助于更加系統地理解城市土地利用系統與生態文明建設之間的關系；其次，有關產業結構升級與城市土地利用效率之間的關系的既有研究多采用單項研究，即僅考慮城市產業結構升級對城市土地利用效率的影響，而較少考慮城市土地利用效率對城市產業結構升級的影響，并且在相關的研究過程中也較少將城市土地利用效率與城市產業結構升級兩者的空間聯動效應納入模型中，而同時探究兩者間的相互關系及空間聯動效應，對未來城市土地利用及產業結構升級改造具有重要的理論指導意義。長江經濟帶作為中國國土空間開發與經濟布局的重要發展軸，也是當前中國新時期生態文明建設及新型城鎮化建設的先行示范帶及試點區。然而，在過去的較長時間發展過程中，作為中國城鎮化快速發展的區域，長江經濟帶資源環境與經濟社會發展之間的矛盾也日益突出，土地的過度盲目擴張以及產業結構的“偏重偏化”導致土地利用效率低下及生態環境脆弱性不斷加劇，直接影響著其區域健康綠色發展。因此，作為生態文明建設的先行示范帶及其獨特的區位和場域，有必要去剖析其內部土地利用發展水平及其與產業結構演變的交互機理，為未來進一步推進其城市土地綠色利用及產業結構升級改造提供理論依據。基于此，該研究以長江經濟帶108個地級及以上城市為研究對象，將新型城鎮化及生態文明建設理念融入城市土地利用效率評價中，界定城市土地利用生態效率概念內涵并以此構建效率評價指標體系，運用SBM-Undesirable模型對長江經濟帶2003—2018年城市土地利用生態效率進行測度，運用核密度估計法及空間聯立方程模型探究其空間差異及其與城市產業結構升級間的交互空間溢出效應。

2 理論分析

2.1 城市土地利用生態效率內涵

“生態效率”一詞最早由德國學者Schaltegger等［27］于1990年首次將其從生態學領域引申至社會科學領域，并定義為資源投入所產生的價值與產生環境影響的比值；1992年，世界發展工商聯合會（WBSCD）則在此基礎上對該概念進一步深化，提出資源消耗過程中不僅應滿足人類社會的基本需求，還應確保生態環境影響與地球環境承載力保持一致［28］。因該內涵同時兼顧了社會經濟發展與資源環境保護兩方面，有效地解決了兩者如何在同一層面上量化的問題，而逐步被各機構及學者在不同的領域進行拓展與應用。如歐洲環境署（EEA）從滿足人類需求的視角出發，將生態效率定義為以最少的自然界投入創造最大的社會福利價值以滿足人類的多樣化需求［29］；中國學者于90年代末期引入生態效率的概念，如戴鐵軍等［30］從企業生產的角度出發，將生態效率定義為資源效率、能源效率及環境效率的綜合度；楊斌［31］則從區域發展的角度出發，將生態效率定義為以最少的資源投入和最小的環境代價（損失）獲取最大的經濟價值。上述定義雖基于不同的領域及視角闡述了生態效率內涵，但其所秉持的核心內涵具有共同性，即均以最小化資源投入與環境影響以獲得最大化社會福利價值，遵循可持續發展理念。

城市土地作為城市生產、生活和生態三生空間的載體，對其利用則希望單位生產要素投入城市區域所獲福利最大化的同時，生態環境損耗最小化，其核心是在城市土地利用系統中追求社會經濟財富與生態財富的協調統一，平衡好土地投入產出與資源消耗、環境保護三者間的關系。因此，量化城市土地利用生態效率需將環境損耗納入城市土地投入產出系統中，從城市綠色發展視角考察城市土地利用生態效率。基于此，該研究將城市土地利用生態效率（uluee）定義為：在一定的生產技術條件下，城市土地利用過程中一定資源要素投入所獲最大化社會經濟產出與最小化環境污染的程度。具體而言，即城市土地利用過程中投入一定的土地、勞動力、資本等生產要素，期望產出（地區生產總值、職工平均工資等）最大化與非期望產出（工業廢水、工業二氧化硫及工業煙塵等）最小化所能實現的程度，追求的是“資源-社會經濟-生態”復合系統的協調發展（圖1）。

圖1 城市土地利用生態效率內涵機制

2.2 產業結構優化與城市土地利用生態效率交互機理

2.2.1 產業結構優化對土地利用生態效率的影響

基于產業結構演進理論可知，隨著城鎮化與工業化的快速發展，城市產業逐漸由第一產業向第二和第三產業轉移，產業結構逐漸優化升級，呈現出合理化、高級化特征［32］。土地作為產業結構變遷的基本依托，產業結構優化升級會通過土地利用變化反映出來，即產業結構演變最終會引致土地利用結構的變化，進而引發土地利用生態效率的變化。一般而言，城市產業結構優化對城市土地利用生態效率的影響主要表現在以下3個方面：①城市產業結構優化升級有利于提高城市土地利用社會經濟收益。產業結構的合理化主要表現為產業空間規模的擴展與優化布局，產生規模經濟，降低企業生產成本，以此提升單位土地利用收益；其次，產業結構的高級化主要表現為向技術密集型和資本密集型產業轉變，產業產值及附加值顯著提高，單位土地面積收益亦逐步提高。②城市產業結構優化升級有利于降低城市土地利用的非期望產出，提高城市土地利用系統的生態環境效應。產業結構優化升級一方面可淘汰低產能、高消耗的企業，降低土地利用的非期望產出；另一方面產業合理集聚會促進產業內部先進的科學生產及管理技術橫向或者縱向外溢，帶動鄰近地區產業生產及管理變革，必然抑制企業生產過程中的投入及非期望產出冗余。③城市產業結構優化升級有利于降低資源投入冗余率，優化資源投入結構，提高土地利用效益。隨著城市經濟集聚效應的逐步凸顯，城市土地需求不斷加大，城市土地價格不斷攀升，從而導致單位產值占地量大的傳統產業逐漸被單位產值占地量小的服務業及新興工業產業所取代，土地資源投入量逐步減少；其次隨著產業結構趨向合理化與高級化，產業規模經濟效應及技術替代效應亦逐步凸顯，大大降低了企業生產成本，其中之一的表現就是勞動力資源的有效節約。由此可知，城市產業結構優化升級促進了“資源-社會經濟-生態”復合系統的協調發展，改善了城市土地利用生態效率。

2.2.2 土地利用生態效率對產業結構優化的反向影響

城市土地利用生態效率的提高對城市產業結構優化升級的反向影響主要表現為以下3個方面：①城市土地利用生態效率的提高，意味著城市土地利用過程中利用了較少的資源投入，獲取較高的社會經濟及生態效益，相應地市場地租也隨著上升，在市場機制的作用下，高投入低產出的傳統產業會逐步被低投入高產出屬性的高新技術產業逐步取代，實現區域產業結構的升級優化。②區域城市土地利用生態效率的提升不僅意味著區域土地利用經濟效益的提升，也意味著區域環境規制力度更大，因此，在經濟效應及政府環境規制政策的驅動下，會倒逼生產技術及管理水平較為落后的企業主動引進先進生產技術、工藝流程及管理制度以改造其內部的生產結構，實現自我升級。③城市土地利用生態效率的提高意味著更高的城市社會經濟績效、環境績效及創新生態環境。首先會吸引更優質的資本、勞動力集聚，為區域產業結構升級提供資金及人力資本支持；其次會集聚優質的生產技術，為區域產業結構的優化升級提供技術改造支持。但也有可能會由于產業集聚形成的規模化降低企業的生產成本，提高區域土地利用效益，導致部分區域出現類似產業結構重復建設，產業多樣化程度降低，抑制城市產業結構的升級，即區域出現產業“低端鎖定”現象［33］。由此可知，城市土地利用生態效率的提高一定程度上可促進/倒逼區域產業結構優化升級。

2.2.3 產業結構優化與土地利用生態效率的空間溢出效應

區域一體化背景下地區間的社會經濟聯系日益密切，地區間產業相互依賴及關聯性越來越強［34］，特定區域的產業結構優化不可避免地受到鄰近地區的影響。產業結構優化升級的空間溢出主要來自兩大方面。一方面是生產要素的跨區域流動，隨著區域經濟一體化的深入，區域間政府及企業的合作與交流程度越來越深，促進了勞動力、技術及資本等要素的跨區域流動，由此推動了相鄰地區的產業結構優化升級；另一方面是地區間產業招商的競爭效應與模仿效應，地方政府作為理性主體，為促進本地經濟的發展，在面對鄰近地區因產業優化升級所帶來福利效應，會主動向鄰近地區學習其相關產業或者互補的招商政策，以此吸引高技術高附加值產業落地，以保持其在該區域的產業競爭力，一定程度上也促進了本地產業結構優化升級。但是特定區域較好的人力資本和產業發展環境，能夠吸納更多的產業生產要素集聚，在規模效應的驅動下，能夠吸引更多的產業入駐，加劇了本地產業的集聚趨勢，擴大了與鄰近地區產業資源的差距，反而可能抑制鄰近地區的產業結構優化升級。同理，在各大城市群空間相互作用下，特定區域的城市土地利用生態效率也不可避免地受到鄰近地區的影響。城市土地利用生態效率的空間溢出主要源自兩大方面。一方面是土地利用生產要素的跨區域流動。城市群經濟的一體化，促進了各城市之間經濟社會的關聯和區域合作，各類生產要素通過區域的合作渠道實現流動，本地區可通過鄰近市域的創新要素及技術溢出來優化本地城市土地利用結構，提高其土地利用效率水平。另一方面是地方政府間的模仿效應。在當前中央政府大力提倡生態文明建設的背景下，各級地方政府為加強城市土地生態文明建設，提升區域城市土地利用綠色發展水平，會積極向鄰近土地利用生態效率高水平市域借鑒土地利用技術及管控制度，以此促進本地城市土地利用技術及政策創新，推動效率提升。但是也會因為創新及制度環境資源吸附等原因，對鄰近城市土地利用生態效率產生下行壓力，抑制其效率提升。

由此可知，產業結構優化升級與城市土地利用生態效率在內部可能形成正反饋機制：產業結構優化升級有助于推動城市土地利用資源投入、社會經濟及生態環境效應的同步提升，推動城市土地利用“資源-社會經濟-生態”復合系統的協調發展；土地利用生態效率的提升有助于集聚優質的生產要素及更高的地租和更嚴厲的環境規制力度，可促進/倒逼區域產業結構優化升級。此外，產業結構優化與城市土地利用生態效率的提升還存在復雜的跨區域作用機制，鄰近市域的溢出效應一定程度上也會影響著本地區的產業結構優化升級及土地利用生態效率。空間互動下，二者之間的關系如圖2所示。

圖2 產業結構升級與城市土地利用生態效率交互機制

3 研究方法與數據來源

3.1 研究方法

3.1.1 SBM-Undesirable模型

SBM-Undesirable模型是在傳統DEA模型基礎上發展衍生而來，可有效解決含有松弛變量及非期望產出的效率測度問題。依據Zheng等［35］的建議，當兩種技術假設下出現結果差異時，應優先考慮運用VRS下得到的結果。因此，采用基于規模報酬可變（VRS）的SBM-Undesirable模型測度，其基本原理如下：假定在城市土地利用過程中，有n個決策評價單元，均有m個投入指標xi0，a個期望產出指標yer0以及b個非期望產出指標則可定義矩陣X、Ye、Yn分別為：(x1，x2，…xn)∈Rm×n，同 時 假 設X、Ye、Yn均大于零，則生產可能性集可定義為p={(x，ye，yn)|x≥Xλ，ye≤Yeλ，yn≥Ynλ， }λ≥0，SBM-Undesirable模型表達式為：

式（1）中：ρ*代表研究區域內各市土地利用生態效率值，ρ*介于0～1之間，ρ*=1，代表評價單元有效；ρ*＜1，表示評價單元存在效率損失，存在投入與產出的優化改善空間；m、a、b分別代表投入、期望產出與非期望產出的個數；D-、De、Dn分別代表投入冗余、期望產出不足及非期望產出的過度代表各評價單元相對應的投入產出矩陣；λ表示權重向量。

3.1.2 核密度估計

核密度估計（Kernel Density Estimation）是一種非參數估計方法，可準確描述事物的分布形態和演進特征，具有較好的統計屬性，已被廣泛用于地理空間事物的非均衡分析。基于該方法，可有效分析長江經濟帶城市土地利用生態效率的區域差異及其演進特征，其函數表達式為：

式（2）中：f(x)為城市土地利用生態效率密度函數；xi為各市土地利用生態效率觀測值，xˉ為區域效率均值；N為樣本數量；h為窗寬；K（·）為核函數，該研究采用當前運用最為廣泛的高斯核密度函數對長江經濟帶2003、2010及2018年城市土地利用生態效率進行核密度估計。

3.1.3 空間聯立方程

為探究城市土地利用生態效率與城市產業結構升級可能存在的雙向內生關系、城市土地利用生態效率與城市產業結構升級各自的空間溢出效應以及區域空間交互影響，設定如下空間聯立方程：

式（3）、（4）中：i、j均表示地區（i≠j）；n為城市單元總量；uluee、isu分別表示城市土地利用生態效率及產業結構升級；Xit及Zit分別表示影響城市土地利用生態效率及產業結構升級的一系列控制變量；λ和κ分別表示各控制變量組的估計系數；α0和β0為常數項；α1和β1分別表示鄰近城市土地利用生態效率及產業結構升級空間溢出的估計系數，其表征城市土地利用生態效率及產業結構升級的空間溢出強度及方向；α2和β2分別表示鄰近城市產業結構升級對本地土地利用生態效率的影響方向和強度以及鄰近城市土地利用生態效率對本地產業結構升級的影響方向和強度，以檢驗城市土地利用生態效率與產業結構升級之間的空間交互影響；α3和β3分別表示城市內部土地利用生態效率與產業結構升級之間的內生關系；ξit和μit為隨機誤差項；wij為空間權重矩陣，描述的是各評價單元在地理空間上的相互鄰接關系，該研究基于長江經濟帶108個市土地利用面板數據，基于Lesage［36］提出的空間權重構建的簡潔性原則，考慮采用基于地理鄰接及地理距離兩種權重法構建空間權重矩陣。

3.2 指標體系構建與數據來源

3.2.1 城市土地利用生態效率指標選取

基于城市土地利用生態效率內涵可知，城市土地利用生態效率評價指標體系構建應包含“資源-社會經濟-生態”復合系統的投入與產出，同時結合柯布道格拉斯生產函數，土地、資本和勞動力是經濟活動中最基本的生產投入要素。因此，構建如下城市土地利用生態效率評價核心指標。①投入指標：以市轄區建設用地面積、市轄區城鎮單位從業人員與城鎮私營和個體從業人員之和、市轄區固定資產投資分別表征城市土地利用系統中土地、勞動力及資本投入，其中固定資產投入基于張軍等［37］的永續盤存法，以2003年為基期計算存量指標，折舊率取9.6%。②期望產出：以市轄區地區生產總值和職工平均工資分別表征城市土地利用產生的經濟效應與社會效應。③非期望產出：以城市三大主要污染源表征，即城市工業廢水排放量、工業二氧化硫排放量及工業煙塵排放量，由于各級統計年鑒統計的三大主要污染源均為全市口徑，為保證投入產出口徑的前后一致，該研究以市轄區生產總值/全市生產總值為修正系數進行修正，同時為消除三大主要污染源統計計量單位不同而造成的數量級差別，采用熵值法計算三大主要污染源排放的綜合指數（表1）。

表1 城市土地利用生態效率評價指標體系

3.2.2 實證分析變量選擇

（1）核心解釋變量。該研究的核心變量為城市土地利用生態效率（uluee）及產業結構升級（isu），城市土地利用生態效率采用基于SBM-Undesirable模型所測度結果。產業結構升級，其目的是為了實現區域產業結構的合理化與高級化。根據配第-克拉克定理，產業結構升級主要經歷兩個階段，第一階段為第一產業主導的產業結構向第二產業結構轉變，第二階段為第二產業主導的產業結構向第三產業轉變，最終第三產業結構占比越來越高。當前中國城市產業結構升級基本已進入第二階段，工業占比高，新興工業及服務業占比相對偏低［38］。因此，借鑒藍慶新等［39］研究，構建城市產業結構升級的表達式為isu=其中yi表示市轄區第i產業產值占市轄區總產值的比重，isu取值為［1，3］，其值越接近于1，表明產業結構發展越低。

（2）控制變量（Xit）。為盡可能地避免遺漏變量導致的偏誤，綜合考慮已有研究思路、指標代表性及數據可得性，借鑒相關參考文獻［8-10，25-26，40-41］選取10個控制變量見表2。

表2 各變量選擇及計算表征

3.2.3 數據來源及說明

基于數據的可獲得性，該研究以長江經濟帶內108個城市為研究對象，城市市轄區為城市核心主體，也是人類活動的高核區域，因此以城市市轄區為研究范圍。數據主要來自《中國城市統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》《中國環境統計年鑒》及各省（市）統計年鑒，城鎮居民人均可支配收入數據由Wind數據庫導出。針對部分指標在某些年份由于統計口徑的變化以及數據統計的缺失，該研究均采用移動平均法替代及補齊相關數據，同時針對部分指標缺乏市轄區數據，統一采用全市數據替代。

4 結果分析

4.1 長江經濟帶城市土地利用生態效率時空差異分析

4.1.1 長江經濟帶城市土地利用生態效率階段性變化特征

基于DEA-SOLVER Pro 15軟件計算平臺，在當前生態文明建設的背景下，該研究認為城市土地利用應同時兼顧社會經濟與生態效益的統一，因此將期望產出與非期望產出權重比設置為1：1，以此測度長江經濟帶2003—2018年城市土地利用生態效率值（圖3）。總體看，長江經濟帶城市土地利用生態效率整體呈現波動上升的趨勢，截至2018年，其效率值為0.621，表明區域土地利用生態效率處于較低效率水平階段，城市土地利用復合系統尚未達到協調發展，“資源-社會經濟-生態”三大子系統還存在著較大的耦合發展空間。從圖形走勢可知，2003—2018年城市土地利用生態效率大體上呈現出扁平的“N”型形狀特征，分別在2003—2007、2008—2011、2012—2018三階段表征。2003—2007年，土地利用生態效率整體呈現上升趨勢，主要是因為自中國2001年年底加入WTO后，推動了城市土地的高效利用，帶來了城市產業經濟的快速發展，地均生產總值高速增長提升了城市土地利用效率。2008—2011年，城市土地利用生態效率整體呈現下降的趨勢，一方面主要是因為在該階段中國城市出現開發區數量和“圈地”規模超常發展的現象，城市土地的盲目開發，導致城市土地整體集約利用水平低下，另一方面是因為2008年爆發了全球性金融危機，抑制了出口貿易，給城市經濟帶來了一定程度的損傷。2012—2018年，城市土地利用生態效率整體又呈現上升的趨勢，主要是因為自2012與2013年黨中央提出要以新型城鎮化及生態文明建設理念指導城市發展，城市土地綠色利用理念逐漸占據主導地位，城市產業結構發生轉變，一定程度上抑制了城市土地利用的非期望產出，城市土地生態集約效率逐漸提升。

圖3 2003—2018年長江經濟帶城市土地利用生態效率變動趨勢

分流域看，長江經濟帶下游地區在2003—2012年階段，城市土地利用生態效率始終位于整個流域的前列，主要是因為下游地區為中國的東部沿海地區，城市內部各產業附加值相對更高，加上生產科技水平也相對較高，各企業生產流程更為精簡，其單位產值所帶來的非期望產出相對也就更低。而長江經濟帶的上游與中游地區主要位于中國的中西部地區，經濟發展及科技水平相對滯后，城市產業結構相對落后，地均生產效益相對偏低且單位產值所帶來的非期望產出相對偏高，導致城市土地利用生態效率整體偏低。2012—2018年階段，長江經濟帶上游及中游地區城市土地利用生態效率增長幅度顯著高于下游，且上游城市土地利用生態效率已超過下游，一方面主要是因為在新型城鎮化及生態文明建設理念的驅動背景下，上游及中游的城市產業結構也在逐步發生改變，低效益高污染的企業逐步轉移退出，而高效益低污染的企業在逐步轉移入駐，一定程度上提升了區域土地利用生態效率水平。另一方面是因為國務院于2011年頒布了《全國主體功能區規劃》，將國土空間劃分為四大主要功能區域，相對而言，限制開發區和禁止開發區多位于長江經濟帶上游及中游地區的中西部內陸地區，即表明上游及中游地區的城市土地利用需要更多地兼顧經濟與生態的協調統一，從而一定程度上有利于上游及中游地區城市土地利用生態效率的提升。

4.1.2 長江經濟帶城市土地利用生態效率核密度分析

基于2003—2018年長江經濟帶城市土地利用生態效率測度結果，選取2003、2010及2018年效率值繪制核密度曲線圖（圖4），以反映長江經濟帶城市土地利用生態效率及其區域差異總體演變情況，具體演進特征如下。

圖4 2003—2018年長江經濟帶城市土地利用生態效率核密度估計

（1）全域時序動態演進特征：①從核密度曲線的重心位置看，2003—2010年，長江經濟帶整體城市土地利用生態效率核密度曲線整體呈現輕微右移的態勢，而2010—2018年則呈現顯著的右移態勢，表明研究時限內，區域城市土地利用生態效率整體呈現上升的趨勢；②從核密度曲線主峰波峰看，2003—2010年，主峰波峰輕微上升，而2010—2018年則呈現較大幅度的上升趨勢，表明研究時限內，區域城市土地利用生態效率差異呈現逐漸縮小的態勢，且在研究后期，收斂態勢越發顯著；③從核密度曲線的波峰數量上看，2003—2018年均呈現顯著的“一主一次”的雙峰態勢，表明區域城市土地利用生態效率在地理空間上始終處于兩極分化的格局。

（2）局部時序動態研究特征：①從核密度曲線的重心位置看，2003—2018年，長江經濟帶三大流域核密度均呈現不同程度的右移態勢，表明在此研究期間，三大流域城市土地利用生態效率均呈現不同程度的上升趨勢。②從核密度曲線主峰波峰來看，2003—2010年，長江經濟帶上游地區主峰波峰出現下降趨勢，而2010—2018年，則出現上升趨勢，表明流域上游地區城市土地利用生態效率差異呈現先擴大后縮小的態勢；流域中游地區主峰波峰在2003—2010年出現上升趨勢，而在2010—2018年則基本保持不變，表明流域中游地區城市土地利用生態效率差異呈現先縮小后保持不變的態勢；流域下游地區主峰波峰在2003—2010年出現輕微的上升趨勢，而在2010—2018年則出現大幅度的上升趨勢，表明流域下游地區城市土地利用生態效率差異呈現逐漸縮小的態勢，且在時限后期，縮小態勢越發顯著。③從核密度曲線的波峰數量上看，2003—2018年，三大流域均呈現顯著的“一主一次”的雙峰態勢，表明長江經濟帶上、中、下城市土地利用生態效率在地理空間上均始終處于兩極分化的格局。

總體來看，不管從全域尺度還是局域尺度分析，在研究時限內，長江經濟帶城市土地利用生態效率差異在不同尺度上均呈現一定的縮小態勢，究其原因可能主要一方面是因為隨著社會經濟的快速發展，信息獲取的便利性逐漸增強，技術壁壘逐漸破除，生產技術及管理水平低下的企業在經濟利益的驅動下會主動向鄰近市域生產技術及管理水平高效的企業學習其先進的生產工藝流程，導致鄰近市域企業的生產技術及管理水平逐漸趨同，在此背景下，一定區域范圍內的城市土地利用生態效率最終收斂于同一穩態水平；另一方面，在當前中央政府大力提倡生態文明建設的背景下，各級地方政府官員在其政治動機的驅動下，會積極向鄰近綠色高水平發展的市域學習其良好的土地綠色利用水技術平及相關的制度建設以提升本地的土地利用綠色發展水平。也正是因為在此橫向與縱向的空間擴散效應的驅動下，長江經濟帶城市土地利用生態效率在地理空間上逐漸形成兩極分化的分布格局。

4.2 城市土地利用生態效率與產業結構優化實證分析

4.2.1 空間相關性檢驗

為驗證城市土地利用生態效率與城市產業結構升級的空間自相關性，構建地理距離的空間權重矩陣對長江經濟帶2003—2018年城市土地利用生態效率及城市產業結構升級的全局莫蘭指數進行測算。由表3可知，城市土地利用生態效率全局Moran’sI均大于0，且均通過了1%和5%顯著性檢驗（除2011及2013年），表明城市土地利用生態效率在地理空間上存在顯著的空間自相關性；城市產業結構升級全局Moran’sI也均顯著大于0，且均通過了1%顯著性檢驗，亦表明城市產業結構升級在地理空間上也存在顯著的空間自相關性，且空間自相關性逐步增強。

表3 2003—2018年長江經濟帶城市土地利用生態效率與產業結構升級全局Moran’s I

4.2.2 實證結果分析

（1）全流域實證結果。基于上述理論及實證的空間相關性檢驗可知，城市土地利用生態效率及產業結構升級二者在地理空間上均存在空間自相性，因此有必要采用考慮空間溢出效應的空間計量模型，以避免遺漏變量。同時，考慮到城市土地利用生態效率與城市產業結構升級之間存在的交互作用，為有效解決兩者的空間溢出效應及兩者間的內生性問題，該研究采用空間聯立方程模型探究二者間的相互關系。基于聯立方程模型的秩條件和階條件可知，空間聯立方程為過度識別模型，為提高模型估計結果的有效性及消除方程間擾動項之間可能存在的相關性，采用Kelejian等［42］提出的廣義三階段最小二乘法（GS3SLS）進行識別估計，為考察廣義三階段最小二乘法估計結果的有效性和增強結論的穩健性，該研究分別構建基于地理鄰接和地理距離兩種空間權重矩陣進行模型估計，估計結果見表4。

由表4可知，基于地理鄰接空間權重的模型估計結果顯示，城市產業結構升級對城市土地利用生態效率的影響系數為3.127，城市土地利用生態效率對城市產業結構升級的影響系數為0.332，且二者均通過了1%顯著性檢驗，表明城市土地利用生態效率及產業結構升級之間存在互動效應，且城市產業結構升級對城市土地利用生態效率的邊際效應更為明顯。城市產業結構升級意味著區域產業布局更趨向于合理化與高級化，單位土地利用附加值顯著提升，資源投入結構更為合理，各項資源投入冗余率逐漸降低［43］，城市土地利用生態效率得以顯著提升。空間滯后項的估計結果顯示，鄰近城市土地利用生態效率對本地土地利用生態效率表現為顯著的促進作用，即鄰近城市土地利用生態效率提升1%，本地土地利用生態效率可同步提升0.113%。區域間的城市土地利用競爭對本地城市土地利用產生下行壓力，為提高本地城市土地利用效應，提升本地經濟競爭力，城市土地利用主體及其政府會積極向鄰近城市學習借鑒其高水平的土地利用技術及管控制度，以此促進本地城市土地利用技術及政策創新，提升城市土地利用生態效率［44］。鄰近城市產業結構升級對本地城市土地利用生態效率表現為顯著的促進作用，即鄰接城市產業結構升級提高1%，本地土地利用生態效率可增長0.079%。鄰近城市產業結構升級會促使其區域內的部分產業轉移至其鄰接地區，相對而言，所承接的產業對于本地的產業結構可能是高效率低污染的，由此可升級優化本地城市產業結構，促進城市土地利用效益提升。鄰近城市土地利用生態效率對本地產業結構升級表現為顯著的抑制作用，即鄰近城市土地利用生態效率的提升會抑制本地城市產業的結構升級。鄰近城市土地利用生態效率的提升，意味著區域土地利用制度及產業發展環境得到進一步優化，吸引產業集聚，區域集聚效益越發凸顯，因此對周邊鄰近地區的虹吸效應亦越發顯著，由此抑制了周邊鄰近城市產業的優化升級。鄰近城市產業結構升級對本地產業結構升級表現為負向作用但并未通過顯著性檢驗（P＞0.10），在某些特定區域產業結構升級能夠對鄰近區域產業結構產生技術、管理等溢出效應，推動鄰近區域產業升級，但也會通過經濟及制度的虹吸效應對鄰近地區產業結構升級產生下行壓力［40］。

表4 全流域空間聯立方程估計結果

從控制變量看，在城市土地利用生態效率方程中，區域信息技術水平對城市土地利用生態效率有顯著的正向影響作用，與一般的經驗文獻結果一致［25-26］，而城市交通基礎設施水平、公共服務設施水平、市場開放度及人口密度對城市土地利用生態效率顯著的負向影響作用。城市交通基礎設施及公共服務設施由于其具有公共物品屬性，其更多體現的是城市土地利用所帶來的社會效應，其次城市交通基礎設施及公共服務設施水平越高，其中心城區人口聚集度也會越高，易造成中心城區較大的擁擠成本，從而降低其城市土地利用效應，與張志輝［45］得出的結論相近；市場開放度的提升有利于資源要素的流動，提高其利用效率，但資源的過度集聚亦會形成擁擠成本降低其經濟產出及生態產出效率，尤其是以低價出讓土地驅動產業集聚的區域，極大地降低了產業用地效率，不利于區域整體城市土地利用效率的提升［40］；人口密度增長，帶來了城市的擁擠成本及環境承載壓力，一定程度上抑制了城市土地利用生態效率的提升，在大城市尤為顯著［6］。在城市產業結構升級方程中，居民需求水平、市場開放度以及人力資源對城市產業結構升級有顯著的正向影響作用，而政府行為對城市產業結構升級有顯著的負向影響作用。消費需求引導著生產，隨著城鎮居民人均收入的提高，居民消費結構亦隨之改變，居民消費結構的升級驅動著城市產業結構的升級；市場開放度的提高，一定程度上可促進經濟發達地區的生產技術、生產資金外溢，從而促進本區域產業結構優化升級；人力資源提高一方面可提高城市經濟發展水平，為城市產業結構升級提供物質基礎，另一方面可促進城市科技水平的進步，為城市產業結構升級提供技術支持；以財政一般預算支出占GDP比值刻畫的政府行為，在中國過去十幾年間的城市無序擴張中扮演了重要的驅動作用，以行政為主導驅動的城市發展，一定程度上導致了城市土地利用的粗放化，抑制了城市發展，與鐘順昌等［46］的研究相近。

基于地理距離權重矩陣的估計結果顯示，城市土地利用生態效率與城市產業結構升級之間亦存在交互影響效應，且城市產業結構升級的驅動邊際效應更為顯著，并且從各滯后項及其解釋變量的回歸系數看，各系數大小及方向均未發生較大變化，驗證了城市土地利用生態效率與城市產業結構升級間交互空間關系的穩健性。

（2）分流域實證結果。基于研究時段內，長江經濟帶城市土地利用生態效率及城市產業結構升級均取得了不同程度的提升，但是各流域經濟發展處在不同的發展階段，其地區固有因素及其區域發展戰略可能會使得城市土地利用生態效率與城市產業結構升級的空間交互溢出效應在不同流域內有所差別。因此，該研究分流域以進一步實證分析，各流域樣本城市數量分別為31（上游）、36（中游）及41（下游）。由表2統計量R2與F值可知，基于地理鄰接的空間聯立方程結果比基于地理距離的空間聯立方程估計結果更精準，因此，該部分采用基于地理鄰接空間權重矩陣對各流域的空間聯立方程進行估計。

由表5可知，上、中、下游流域城市產業結構升級對城市土地利用生態效率的影響系數分別為0.934、7.475及3.898，且均通過了1%顯著性檢驗（除上游），城市土地利用生態效率對城市產業結構升級的影響系數分別為0.065、0.130及0.063，亦均通過了1%顯著性檢驗，表明城市土地利用生態效率及產業結構升級之間在流域尺度上亦存在互動效應，且城市產業結構升級對城市土地利用生態效率的邊際效應也更為明顯，與全流域估計結果保持一致。空間滯后項的估計結果顯示，中下游區域內鄰近城市土地利用生態效率對本城市土地利用生態效率表現為顯著的促進作用，而上游則表現為顯著的抑制作用，主要是因為上游地區城市經濟發展水平相對較低，城市各項基礎設施相對薄弱，生產要素相對有限，加之區域部分城市的極化地位，使得各項生產資源呈現向中心城市流動的趨勢，由此可能導致“中心—外圍”間城市土地利用生態效率差異逐步擴大。上下游區域內鄰近城市產業結構升級對本地城市土地利用生態效率表現為顯著的促進作用，而中游則表現為顯著的抑制作用，主要是因為長江經濟帶中游地區屬于中國內陸中部地區，土地及勞動力資源相對豐富，在過去十幾年間的工業化發展過程中，其成為了下游產業轉移的主要承接區，承接了下游地區淘汰的大部分低技術高污染產業，區域整體呈現以第二產業主導的產業結構，區域內鄰近城市的產業結構升級，亦會促使其部分產業轉移至其鄰接地區，但所轉移的產業可能是低效益高污染的［47］，雖然一定程度上可提升土地利用的經濟效應，但不可避免地也產生了大量的城市“三廢”，嚴重損害了城市土地利用生態環境。上游區域內鄰近城市土地利用生態效率對本地產業結構升級表現為顯著的促進作用，而中下游則表現為顯著的抑制作用，主要是因為中下游地區相對上游地區而言，中心城市經濟發展水平更高，區域產業發展環境及創新生態系統更優化，對周邊鄰近地區的虹吸效應更強，導致周邊優質的資本、勞動力及生產技術集聚于區域中心［48］，由此可能抑制鄰近地區的城市產業結構升級。

表5 分流域空間聯立方程估計結果

從控制變量看，在城市土地利用生態效率方程中，城市交通基礎設施水平在上游地區表現為對城市土地利用生態效率的正向影響作用，而在中下游地區，尤其是下游地區則表現為負向影響作用，主要是因為中下游地區城市經濟發展水平更高，城市交通基礎設施水平越高，其中心城區人口集聚度也越高，擁擠成本也就越高，一定程度上抑制了城市土地利用效應；人口密度、公共服務服務設施水平及市場開放度在上、中、下游地區對城市土地利用生態效率均不同程度地表現為負向影響作用，與全流域估計結果保持一致；而區域信息技術水平在上、中、下游地區對城市土地利用生態效率則不同程度地表現為正向影響作用，其中最為顯著的為下游地區，其主要原因是下游地區的城市各項基礎水平相對更為完備，信息技術所帶來的邊際效應更高，城市土地利用生態效率提升得亦更為明顯。在城市產業結構升級方程中，市場開放度、居民需求水平及人力資源在上、中、下游地區對城市產業結構升級均不同程度地表現為正向影響作用，與全流域結果保持一致；而以財政一般預算支出占GDP比值刻畫的政府行為在上、中、下游地區對城市產業結構升級均表現為負向影響作用，尤其是上游地區，主要是因為在過去的十幾年間上游地區城市發展相對緩慢，市場化程度相對較低，政府行為在主導城市擴張運動中更為突出，行政力度更為顯著；環境規制政策在上、中、下游地區對城市產業結構升級的影響效應均不顯著，因此，各級地方政府應加大環境規制力度，強化環境規制倒逼產業結構轉型機制，引導區域產業合理轉型。

5 結論、建議與討論

5.1 結論

該研究基于城市土地利用生態效率內涵，構建其效率指標體系，運用SBM-Undesirable模型對長江經濟帶2003—2018年城市土地利用生態效率進行測度，并運用核密度估計法及空間聯立方程模型探究了其空間差異及其與城市產業結構升級間的交互空間溢出效應，得到如下主要結論。

（1）2003—2018年，長江經濟帶城市土地利用生態效率整體呈現波動上升的趨勢，截至2018年，其效率值為0.621，暫處于較低效率水平階段；分流域看，下游地區在2003—2012年階段，城市土地利用生態效率始終位于整個流域的前列，而2012—2018年階段，上游及中游地區城市土地利用生態效率增長幅度顯著高于下游地區，且上游地區城市土地利用生態效率超過下游地區。

（2）2003—2018年，長江經濟帶城市土地利用生態效率在地理空間上呈現兩極分化的格局且區域差異呈逐漸縮小態勢；分流域看，上游地區城市土地利用生態效率差異呈現先擴大后縮小的態勢；中游地區則呈現先縮小后保持不變的態勢；下游地區則呈現逐漸縮小的態勢，且在時限后期，縮小態勢越發顯著。

（3）長江經濟帶城市土地利用生態效率與城市產業結構升級存在正向交互效應，互促關系中城市產業結構升級處于相對優勢地位，且二者在地理空間上均存在顯著的空間溢出效應及顯著的空間交互影響效應；分流域看，上、中、下游地區城市土地利用生態效率與城市產業結構升級間均存在正向交互效應，但兩者間的空間交互影響效應則存在區域異質性。

5.2 建議

（1）因地制宜，推動產業結構升級改造。推動區域產業結構優化升級應基于各地區的土地資源稟賦及產業發展實際需求，因地制宜推進產業結構優化升級。具體而言：下游地區各市域應基于其經濟發展優勢，大力優化產業結構，發展戰略性新興服務業，淘汰高能耗低附加值產業，釋放城市發展空間，而中上游地區應基于其資源及勞動力優勢，重點推進資源型及高附加值制造業，實現錯位發展，在承接下游地區的產業轉移過程中，應設置相應的生態環境門檻，實現經濟發展與生態環境的協調統一。此外，針對中下游產業結構相對滯后的區域而言，可通過建立科技園及高新產業園以吸收高附加值企業及高技術水平勞動力，推動科技成果轉化，促進城市產業的良性循環，使其成為推動產業結構升級的主要驅動力。

（2）創新城市土地利用模式，提升土地利用生態效率。應逐步摒棄以資源投入主導的土地利用開發模式，轉變為以生態理念為主導的土地利用開發模式。一方面，制定區域土地利用規劃不僅應基于土地自然本底，還應考慮其區域生態環境承載力，以區域土地生態集約化水平為量化尺度確定合理的建設規模，以避免單位區域人口過度集中出現環境和社會的擁擠效應。同時，區域內應著力推進土地“存量管理”，實現城市建設用地供地模式由“增量管理”向“存量優化”的轉變。另一方面，針對區域布局的生產企業應加大環境規制力度，強化其生產過程中的綠色發展理念，引導外資及創新資本向高新生產技術流動，以改進企業生產技術、工藝流程及管理制度，降低資源投入冗余率，提升城市土地利用綠色發展水平。

（3）統籌區域內及區域間城市土地利用生態效率與城市產業結構升級間的交互關系，實現二者協同發展。一方面，推進國土空間規劃及全域國土綜合整治，發展生態集約型城市土地利用模式，以發揮城市土地利用生態效率提升的資源聚合效應，降低區域內產業轉移壁壘，升級區域產業結構，以此促進城市土地利用生態效率與城市產業結構升級交互上升；另一方面，針對城市土地利用生態效率及城市產業結構升級水平較高的下游地區及中上游中心城市，需構建區域間的協同及聯動機制，通過創新要素溢出、產業轉移等示范與擴散效應，增強對低水平地區的輻射能力。而對于相對滯后地區，應通過適當的政策引導，完善區域土地利用制度及土地市場環境，提升產業服務功能，為承接先進市域的產業和創新要素轉移創造條件，同時還需避免鄰近區域城市土地利用生態效率提升所帶來的虹吸效應對本市域發展動能的弱化。

5.3 討論

該研究基于長江經濟帶2003—2018年108個地級及以上城市面板數據，探究了城市土地利用生態效率空間差異及其與產業結構優化的交互溢出效應，但仍存在以下三方面值得進一步探討：①該研究所構建的城市土地利用生態效率評價指標體系中非期望產出是以城市三大主要污染源表征，未將城市土地利用過程中的碳排放納入考量范圍，同時對于生態效益的考量，也僅量化了土地利用過程中負生態效益，未進一步考量土地利用過程中產生的正生態效益。因此，基于碳排放及正生態效益的城市土地利用生態效率測度是進一步研究方向。②該研究以第一、二、三產業產值變化特征表征城市產業結構升級，從動態的角度看，產業結構升級包括產業結構合理化與高級化兩個階段，因此，進一步的研究可基于產業結構合理化與高級化兩個維度探究其與城市土地利用生態效率的交互影響效應，為不同階段的產業結構變遷與城市土地利用的交互促進提供指導。③該研究探究城市土地利用生態效率與產業結構升級的交互空間溢出效應是從全產業的尺度分析，未能細分產業類型，而不同產業類型的優化升級可能與城市土地利用生態效率的交互效應或有不同。此外，該研究雖從地理空間尺度上細分為全流域與分流域兩個尺度探究了兩者的交互促進效應，但未能從時間尺度上進一步細分，而是以全時間段為尺度進行探究，而不同時間段內的社會經濟發展水平存在較大差異，對城市土地利用生態效率與產業結構的交互影響效應或有不同的影響。因此，進一步研究可基于分產業、分時間段分別探究兩者的交互影響效應，為不同產業類型、不同的時間節點與城市土地利用的交互促進提供指導。