楊曉涵 唐祥云

摘要：在構(gòu)建土地利用效益與生態(tài)環(huán)境水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用變異系數(shù)法確定權(quán)重，結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型揭示了成渝城市群2006-2016年土地利用效益和生態(tài)環(huán)境水平耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)間和空間變化情況。結(jié)果表明，成渝城市群各城市的土地利用效益表現(xiàn)出逐步上升的趨勢(shì)，上升速度逐年放緩，內(nèi)部差異顯著。各城市生態(tài)環(huán)境水平也基本呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，少部分城市在2011年以后開(kāi)始出現(xiàn)回落。成渝城市群土地利用效益與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度亟須加強(qiáng)，大部分城市常年處于失調(diào)狀態(tài)，以中度失調(diào)和瀕臨失調(diào)為主，耦合度的空間變化表現(xiàn)為從成都市開(kāi)始向城市群的東北再向東南上升的態(tài)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：成渝城市群;土地效益;生態(tài)環(huán)境;耦合

中圖分類號(hào)：F061.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）09-0177-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.09.038

改革開(kāi)放40年，中國(guó)經(jīng)歷了快速的城鎮(zhèn)化擴(kuò)張過(guò)程。一方面，由于建設(shè)用地粗放利用，無(wú)序擴(kuò)張等現(xiàn)象而導(dǎo)致土地經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益低下，人地矛盾加劇;另一方面，粗放型的土地利用模式往往忽略了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，由環(huán)境污染和對(duì)土地不當(dāng)利用而引發(fā)的土地承載力和土地質(zhì)量降低，甚至生態(tài)系統(tǒng)退化等一系列問(wèn)題日益凸顯，城市生態(tài)環(huán)境面臨著前所未有的挑戰(zhàn)[1，2]。實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的土地利用模式，在提升土地利用效益、實(shí)現(xiàn)土地的綜合高效利用的同時(shí)提高城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)土地利用效益耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了定量分析和實(shí)證分析。在土地利用效益的界定和評(píng)價(jià)上，從開(kāi)始的單項(xiàng)土地利用效益向土地的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的多維效益轉(zhuǎn)變[3];在研究?jī)?nèi)容上，多采用耦合協(xié)調(diào)度模型等對(duì)不同地區(qū)的土地利用效益和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行量化分析，針對(duì)存在的問(wèn)題提出了對(duì)策和建議[4-6]，也有學(xué)者從生態(tài)安全、城市擴(kuò)張、碳儲(chǔ)量等視角出發(fā)，對(duì)土地利用效益與生態(tài)環(huán)境兩大系統(tǒng)的耦合關(guān)系進(jìn)行了探析[6-9]。從研究對(duì)象上看，較多研究將土地利用效益系統(tǒng)看成是由社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益3個(gè)子系統(tǒng)組成，以此來(lái)判別三者之間的相互耦合關(guān)系，而將社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益合并，重點(diǎn)突出土地利用，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的研究較少。從研究尺度上看，以覆蓋到全國(guó)、省域、城市圈、流域到單一的城市和縣域，研究尺度不斷細(xì)化，而涉及城市群這一尺度的研究相對(duì)較少[10]。研究區(qū)域主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城鎮(zhèn)化水平較高的中國(guó)東南部、中部等區(qū)域，而對(duì)正處于加速城鎮(zhèn)化過(guò)程中的廣大中西部區(qū)域重視不夠，缺乏對(duì)部分區(qū)域城市發(fā)展過(guò)程中土地利用問(wèn)題的研究與指導(dǎo)。

基于此，選取對(duì)中國(guó)中西部發(fā)展有重要帶動(dòng)意義的成渝城市群作為研究區(qū)域，構(gòu)建土地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境效益系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型定量分析土地利用效益與生態(tài)環(huán)境耦合的時(shí)序變化特征，為推進(jìn)成渝城市群的可持續(xù)發(fā)展與規(guī)劃提供有益的借鑒與參考。

1 數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

成渝城市群位于中國(guó)西南，是西部地區(qū)最大的城市集聚區(qū)，其輻射范圍包括四川、重慶、云南、貴州、西藏、甘肅、青海、陜西，戰(zhàn)略地位十分重要。其行政區(qū)劃分別包括了四川和重慶的部分地區(qū)，其中15個(gè)地級(jí)市120個(gè)區(qū)（縣）屬四川省，30個(gè)區(qū)（縣）屬于重慶市管轄。成渝城市群地形復(fù)雜，地貌類型多樣，是四川盆地的核心地帶，地貌以丘陵為主，中間為成都平原，四周為中低山環(huán)繞。獨(dú)特的盆地地形使成渝城市群的氣候相比同緯度的其他地區(qū)偏暖濕，年均氣溫在15℃左右。該地區(qū)城鎮(zhèn)化水平相比全國(guó)仍處于較低水平，是中國(guó)今后相當(dāng)一段時(shí)間城鎮(zhèn)化發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

為研究2006-2016年成渝城市群土地利用和生態(tài)環(huán)境的變化情況，以5年為1個(gè)時(shí)間截面，由于年鑒中所記錄數(shù)據(jù)均為上一年實(shí)際發(fā)生的數(shù)據(jù)情況，故分別選取了2007、2012、2017年的《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《四川統(tǒng)計(jì)年鑒》《重慶統(tǒng)計(jì)年鑒》《成都統(tǒng)計(jì)年鑒》，部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)年鑒中的數(shù)據(jù)計(jì)算所得，部分缺失數(shù)據(jù)通過(guò)插值法補(bǔ)充。由于數(shù)據(jù)獲得和區(qū)域的限制，重慶的數(shù)據(jù)采取其市轄區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行表征。

1.3 研究方法

1.3.1 建立指標(biāo)體系 通過(guò)統(tǒng)計(jì)CNKI中相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)土地利用效益和生態(tài)環(huán)境的指標(biāo)頻度[1-15]，結(jié)合研究目的和研究區(qū)域的實(shí)際情況，建立成渝城市群土地利用效益與生態(tài)環(huán)境水平綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)層面對(duì)土地利用效益進(jìn)行測(cè)度，依據(jù)壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型，選取3個(gè)目標(biāo)層表示城市的生態(tài)環(huán)境水平。

1.3.2 指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理由于指標(biāo)的單位和大小不一，為了使各個(gè)變量能夠綜合計(jì)算，應(yīng)先對(duì)所有的指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱的標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化處理的公式如（1）。

Z_ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，X_ij為每個(gè)指標(biāo)的原始值，x_i為均值，s_j為該項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。其中對(duì)于影響土地利用效益和生態(tài)環(huán)境的負(fù)向指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化之后再取其相反數(shù)處理，得出土地利用效益與生態(tài)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。

1.3.4 變異系數(shù)法確定權(quán)重 采取變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重，該方法能充分利用指標(biāo)本身所提供的信息，可以防止因指標(biāo)量綱不同而對(duì)權(quán)重產(chǎn)生影響，因而更能反映指標(biāo)的相對(duì)重要程度[18]。公式如（2）、（3）。

式中，V_i為第i項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)，σ_i為該項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，x_i為該項(xiàng)指標(biāo)的平均值;w_i為第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

1.3.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合作為物理學(xué)概念，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上體系或運(yùn)動(dòng)形式通過(guò)各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象，耦合度則用來(lái)描述系統(tǒng)或要素相互影響的程度[11]。耦合度大小反映了對(duì)區(qū)域土地利用效益一生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的作用強(qiáng)度和貢獻(xiàn)程度，決定著系統(tǒng)在達(dá)到臨界區(qū)域時(shí)由無(wú)序走向有序的趨勢(shì)[12]。兩個(gè)系統(tǒng)的耦合度可用模型（4）表示。

式中，C為兩者耦合度大小，u_i（i=1，2）分別為土地利用系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平。

由于耦合度更多的是反映系統(tǒng)要素的相似性，不能很好地反映要素發(fā)展的整體水平及兩者的協(xié)同效應(yīng)，不能很好地表征土地利用效益與生態(tài)環(huán)境的發(fā)展水平及其協(xié)調(diào)性，進(jìn)一步構(gòu)造耦合協(xié)調(diào)度模型，公式如（5）。

D=（C+T）^1/2，T=αu₁+βU₂。（5）

D為耦合協(xié)調(diào)度;T為土地利用效益與生態(tài)環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)指數(shù);α、β分別為土地利用效益和生態(tài)環(huán)境對(duì)城市發(fā)展的貢獻(xiàn)程度，考慮到二者貢獻(xiàn)度不分彼此，此處取α=β=0.5。根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度D大小，可以將土地利用效益與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)類型劃分為六大類型，見(jiàn)表2。

2 成渝城市群土地利用效益與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序特征

2.1 各城市綜合水平和耦合協(xié)調(diào)度的計(jì)算

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過(guò)SPSS 22軟件計(jì)算土地利用效益和生態(tài)水平的各項(xiàng)指標(biāo)，再由各項(xiàng)指標(biāo)值乘以其權(quán)重分別得到2006、2011和2016年成渝城市群土地利用效益水平和生態(tài)環(huán)境水平得分，為了便于分析將最終得分轉(zhuǎn)換為百分制。根據(jù)公式（4）、（5）得出研究時(shí)段3年的城市群內(nèi)部各城市土地利用效益和生態(tài)環(huán)境耦合度C，計(jì)算出協(xié)調(diào)度D。結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2 土地利用效益時(shí)序變化分析

為更好地分析成渝城市群土地利用效益的變化情況，根據(jù)表3繪制出研究時(shí)間段成渝城市群各城市的土地利用效益水平綜合指數(shù)折線（圖1）。

從圖1可見(jiàn)從2006-2016年，成渝城市群各城市的土地利用效益水平總體呈上升趨勢(shì)。2011年末較2006年末而言，各城市的平均土地利用效益提高了99%，漲幅明顯：2011年和2016年相比，各城市平均土地利用效益同比增長(zhǎng)29.5%，說(shuō)明這一時(shí)段土地利用效益的增加速度放緩，增幅減弱，其中，綿陽(yáng)、樂(lè)山、南充、達(dá)州、雅安5市幾乎沒(méi)有增加;廣安、成都、資陽(yáng)3市的漲幅較為顯著。國(guó)家更加重視提高土地的利用效率和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，接連出臺(tái)了政策以調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變土地利用方式，如對(duì)城市低效利用土地的二次開(kāi)發(fā)、土地集約節(jié)約利用、土地碳減排等，土地利用效益的逐年增加可能與這些政策的實(shí)施和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高相關(guān)。廣安市2016年地均貨運(yùn)量為46.2萬(wàn)t/km²，是2016年該指標(biāo)平均值3.7萬(wàn)t/km²的12.5倍，廣安市作為連接成渝經(jīng)濟(jì)走廊的重要城市和川東北重要交通樞紐，承載了大量的貨物運(yùn)輸，土地利用社會(huì)效益作用明顯，是2016年廣安市土地利用效益得分猛增的主要原因。除成都市以外，大部分城市土地利用水平處于中等偏下?tīng)顟B(tài)。成都作為四川的省會(huì)城市，自古有天府之國(guó)的美譽(yù)，是西南地區(qū)的金融、科技、文化中心和重要交通樞紐，其城市規(guī)模和城市綜合實(shí)力一直在西部地區(qū)處于領(lǐng)先地位;重慶自成立直轄市后在國(guó)家多項(xiàng)政策的幫助下，城市規(guī)模和城市等級(jí)得到迅速提升，經(jīng)濟(jì)水平也不斷增強(qiáng)，但距離成都市的綜合土地利用效益水平還有一定差異，未體現(xiàn)出成渝城市群雙核心城市之一的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)還需進(jìn)一步落實(shí)土地利用政策，提高土地利用效益水平。

生態(tài)環(huán)境水平也基本呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，自貢、內(nèi)江、樂(lè)山和重慶幾個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境水平在研究時(shí)間段內(nèi)有較為顯著的增長(zhǎng)，但成都、綿陽(yáng)、樂(lè)山3市在2011年以后開(kāi)始出現(xiàn)回落，特別是成都市降幅明顯，這可能與城市發(fā)展過(guò)程中對(duì)資源的消耗過(guò)大，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境壓力過(guò)大，建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張嚴(yán)重有關(guān)（圖2）。2016年成都市地均社會(huì)用電量為251.5萬(wàn)kW·h/km²，遠(yuǎn)高于城市群內(nèi)的均值45.46萬(wàn)kW·h/km²，2016年成都市新增建設(shè)用地167km²，而成渝城市群的各城市平均新增建設(shè)用地約為20km²。各城市的生態(tài)環(huán)境差異水平隨時(shí)間推移而逐漸縮小。

2.3 耦合協(xié)調(diào)度分析

根據(jù)計(jì)算得出的耦合協(xié)調(diào)度，繪制出各城市的協(xié)調(diào)度折線，如圖3所示。成渝城市群16市土地利用效益與生態(tài)環(huán)境2個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耦合交互作用，二者的依托關(guān)系密切。不同城市處在不同的發(fā)展水平，協(xié)調(diào)程度也存在差異，但大多數(shù)城市的協(xié)調(diào)度表現(xiàn)出在2006-2011年5年中增長(zhǎng)顯著而在后5年時(shí)間段內(nèi)增加滯緩的情況。

根據(jù)計(jì)算得出的耦合協(xié)調(diào)度，對(duì)照表2中的劃分標(biāo)準(zhǔn)，得出成渝城市群16個(gè)市土地利用效益和生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度類型?；贕IS分析平臺(tái)，根據(jù)協(xié)調(diào)度D區(qū)間劃分標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行空間化處理，生成圖4。從空間分布來(lái)看，2006年除成都市處于瀕臨失調(diào)階段以外，其余各市的協(xié)調(diào)度均處于中度失調(diào)，特別是雅安市與其他各市差異較大，雅安市的土地利用效益嚴(yán)重滯后其生態(tài)環(huán)境水平，從指標(biāo)中反應(yīng)出其地均GDP和地均工業(yè)總產(chǎn)值這2個(gè)指標(biāo)處于墊底，遠(yuǎn)落后于其他各城市水平，應(yīng)吸引眾多產(chǎn)業(yè)入駐提高其工業(yè)總產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。成都市自2011年開(kāi)始進(jìn)入勉強(qiáng)協(xié)調(diào)階段，借用EKC曲線理論來(lái)解釋可認(rèn)為，城市發(fā)展進(jìn)入“倒U形曲線”的后階段，決策者開(kāi)始注重提高土地利用的質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，在發(fā)展過(guò)程中開(kāi)始施加環(huán)保壓力，城市綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)有了初步的實(shí)施結(jié)果，協(xié)調(diào)發(fā)展度穩(wěn)步上升。川東北地區(qū)的幾個(gè)城市轉(zhuǎn)入瀕臨失調(diào)階段，而川東南的幾個(gè)城市協(xié)調(diào)度仍然滯后。到2016年，位于成渝經(jīng)濟(jì)走廊區(qū)域的廣安和資陽(yáng)兩市由瀕臨失調(diào)轉(zhuǎn)為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)階段，這兩個(gè)城市的土地利用效益水平不高，但其生態(tài)環(huán)境與其發(fā)展水平匹配，致使二者協(xié)調(diào)階段高于其他城市。除綿陽(yáng)、樂(lè)山和雅安3市處于中度失調(diào)階段外，其余各市也轉(zhuǎn)入瀕臨失調(diào)階段。綿陽(yáng)市的土地利用效益水平和生態(tài)環(huán)境水平在2011年和2016年幾乎無(wú)增長(zhǎng)，導(dǎo)致其協(xié)調(diào)度發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài)。指標(biāo)上反映為土地利用效益增長(zhǎng)緩慢，未及各城市的平均水平。例如2011-2016年，各城市地均固定資產(chǎn)投資增幅為79.5%，而綿陽(yáng)市該項(xiàng)指標(biāo)僅為39.8%，僅為平均增幅的1/2。未來(lái)綿陽(yáng)市應(yīng)采取措施實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)水平的穩(wěn)步增長(zhǎng)及土地利用經(jīng)濟(jì)效益水平的提高。

3 小結(jié)與討論

成渝城市群各城市的土地利用效益表現(xiàn)出逐步上升的趨勢(shì)，上升速度逐年放緩，內(nèi)部差異顯著。生態(tài)環(huán)境水平也基本呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，自貢、內(nèi)江、樂(lè)山和重慶幾個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境水平在研究時(shí)間段內(nèi)有較為顯著的增長(zhǎng)，但部分城市在2011年以后開(kāi)始出現(xiàn)回落。在未來(lái)要注意采取相應(yīng)措施加大對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，著力控制化石能源的消費(fèi)量;對(duì)“三廢”排放嚴(yán)加管控，最大限度地降低“三廢”對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響;要加快提高工業(yè)固體廢物綜合利用率及工業(yè)重復(fù)用水率。通過(guò)以上措施逐步減輕生態(tài)環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)土地利用效益與生態(tài)環(huán)境水平的同步協(xié)調(diào)發(fā)展。

成渝城市群土地利用效益與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度在研究時(shí)段內(nèi)整體不高，大部分城市常年處于失調(diào)狀態(tài)，土地利用效益與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性有待加強(qiáng)。隨著時(shí)間的推進(jìn)和城市發(fā)展，耦合度的空間分異與變化表現(xiàn)為從成都市開(kāi)始向城市群的東北再向東南上升的態(tài)勢(shì)。未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)位于城市群西南部的雅安、樂(lè)山以及位于城市群東北部的綿陽(yáng)市的土地利用效益管理，調(diào)整城市內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升土地利用效益，以帶動(dòng)生態(tài)環(huán)境效益的提升，使成渝城市群的發(fā)展更加均衡。

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收稿日期：2019-08-15

基金項(xiàng)目：湖北省國(guó)土整治局國(guó)土空間優(yōu)化方法與路徑專題研究項(xiàng)目（DTCG-190404）

作者簡(jiǎn)介：楊曉涵（1994-），女，四川自貢人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理，（電話）18571605007（電子信箱）yangxiaohan@whu.edu.cn;通信作者，唐祥云，男，副教授，（電子信箱）463984255@qq.com。