后雪峰，江英志

（1.華南師范大學 地理科學學院，廣東 廣州 510631；2.揭陽職業(yè)技術學院，廣東 揭陽 522000）

近年來，隨著城市化進程的加快、現(xiàn)代生產(chǎn)生活的展開及人類活動范圍和邊界的擴張，生態(tài)環(huán)境問題日益突出進而演變成生態(tài)安全問題，其中土地生態(tài)安全問題逐步引起人們的關注[1]。土地生態(tài)安全壓力增大對城市經(jīng)濟健康發(fā)展有不可忽視的影響，土地生態(tài)安全水平已逐漸成為城市發(fā)展競爭力的評價因子之一。如何有效地協(xié)調土地生態(tài)安全與經(jīng)濟發(fā)展之間的關系成為政府和社會各界共同關注的話題。土地生態(tài)安全和經(jīng)濟發(fā)展本身是兩個獨立運行的系統(tǒng)，但在實際運行中相互影響，形成交叉性的復合系統(tǒng)[2]。土地生態(tài)安全系統(tǒng)本身具有自我消化能力，一旦超過其自身供給能力，就會造成土地生態(tài)安全失衡。經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)受到人口與空間的交合作用，對其他系統(tǒng)會產(chǎn)生不同程度的影響[3]。

關于土地生態(tài)安全的研究多側重構建評價方法對其進行綜合評價，主要評價方法有P-S-R（壓力－狀態(tài)－反應）方法[4]、生態(tài)足跡法[5]和灰度分析法[6]等。對經(jīng)濟發(fā)展的研究主要通過城市化率、GDP等經(jīng)濟因子構建模型進行計量分析[7]。將土地生態(tài)安全與經(jīng)濟發(fā)展兩者結合進行耦合協(xié)調度評價的研究不足，而構建耦合協(xié)調度模型有利于實現(xiàn)系統(tǒng)間的結構調整和功能優(yōu)化。目前關于耦合協(xié)調度的研究主要從省級尺度探討各系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內部子系統(tǒng)之間的相互作用和協(xié)調發(fā)展程度[8-11]，并歸納耦合協(xié)調類型與發(fā)展階段，進而進行綜合評價[12-14]。由于省級區(qū)域內同層級行政單位經(jīng)濟發(fā)展差異較大[15-17]，特別是省會城市與其他城市在土地利用和經(jīng)濟發(fā)展上有顯著差別，從省級尺度進行耦合協(xié)調度分析會導致結果失靈，而從市級尺度研究耦合協(xié)調度更具有實際意義。揭陽市是廣東省的一個地級市行政區(qū)，屬于粵東北欠發(fā)達地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展水平較落后，人口較多，土地利用區(qū)域差異明顯，土地承載壓力較大[18]。本研究以廣東揭陽市為例，在對土地生態(tài)安全和經(jīng)濟發(fā)展進行綜合評價的基礎上，對二者耦合協(xié)調度進行綜合測算，探討土地生態(tài)安全與經(jīng)濟發(fā)展之間的耦合協(xié)調關系，以期為維護揭陽市土地生態(tài)安全和促進城市經(jīng)濟健康發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

揭陽市位于廣東省東北部（22°50'N —23°46'N，115°36'E —116°37'E），地處潮州市和汕頭市之間，屬于粵東北欠發(fā)達地區(qū)。轄區(qū)土地面積5 240.5 km2，戶籍人口705萬（2018年底）。揭陽市地勢西高東低，西北部和西南部多山地、丘陵，中部和東南部以平原為主。全境屬亞熱帶季風氣候，光照充足，雨量充沛。2018年全市耕地面積868 km2，森林面積2 940 km2，森林覆蓋率55.72%。2018 年全市生產(chǎn)總值2 152 億元，人均GDP為35 368元，在廣東省排名靠后。由于揭陽市經(jīng)濟基礎較弱，人口密度較大，近年來又積極進行工業(yè)園區(qū)建設，城鎮(zhèn)用地規(guī)模擴大，土地壓力增大。

1.2 數(shù)據(jù)來源

（1）揭陽市2010 —2018年土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)（采用中科院地理空間數(shù)據(jù)云上的遙感數(shù)據(jù)并解譯）；（2）國家已公布的1∶400萬行政區(qū)劃界限圖；（3）揭陽市2010—2019年統(tǒng)計年鑒、《社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》、《環(huán)境公報》及《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。

2 研究方法和模型構建

2.1 評價指標體系

考慮城市化過程引起的城市資源、生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟各方面的變化，結合揭陽市土地利用現(xiàn)狀（表1）及指標獲取的可行性，構建揭陽市土地生態(tài)安全評價指標體系和經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系。評價指標體系由準則層和指標層組成，準則層是對指標體系進行的大類劃分，指標層是對準則層具體要素的解釋。土地生態(tài)安全評價指標體系包括3個準則層和18個指標層（表2），其中準則層包括自然、經(jīng)濟、社會3個大類。經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系包括2個準則層和10個指標層（表3），其中準則層包括經(jīng)濟水平和生活水平2個方面。

表2 揭陽市土地生態(tài)安全評價指標體系Table 2 Assessment indicators system for land ecological security in Jieyang city

表3 揭陽市經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系Table 3 Economic development evaluation index system in Jieyang city

2.2 指標權重和系統(tǒng)評價函數(shù)

為消除不同量綱帶來的差異需要對數(shù)據(jù)指標進行標準化處理，標準化處理公式為

式中，Pij為標準化后的指標值，Rij為量綱指標值，Rj為第j個指標的均值，δ為樣本標準差，rij為正向指標值，-rij為負向指標值。

數(shù)據(jù)經(jīng)標準化處理后，還需對指標賦予合理的權重以便對土地生態(tài)安全水平和經(jīng)濟發(fā)展水平進行客觀評價。目前，指標權重的確定方法有賦值法[19]、熵權法[20]、AHP 法[21]等。本研究選取的熵權法可有效避免人為主觀因素對評價結果造成的偏差。土地生態(tài)安全評價體系中人均耕地面積（X1）、人均GDP（X8）、人口密度（X13）和環(huán)保投資占GDP 比重（X18）權重較高，是影響揭陽市土地生態(tài)安全的關鍵因素。人口密度過大，人均耕地面積過少，會加劇土地開發(fā)強度，增加土地承載力；人均GDP較低，環(huán)保投資比重不高，會增加土地污染及破壞的風險。在經(jīng)濟發(fā)展評價體系中固定資產(chǎn)投資額（Z3）、地方財政收入（Z5）及農(nóng)村人均純收入（Z9）權重較高。投資是拉動經(jīng)濟增長的重要動力，財政收入和農(nóng)村人均純收入可反映地方經(jīng)濟發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本研究選取綜合評價指數(shù)評價土地生態(tài)安全和經(jīng)濟發(fā)展情況。土地生態(tài)安全指數(shù)[8]和經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)[9]的計算公式分別為

式中，Y為土地生態(tài)安全指數(shù)，Xij為第i年第j個土地生態(tài)安全指標的標準化值，Wj為第j項指標對應的權重，F(xiàn)為經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)，Zij為第i年第j個經(jīng)濟發(fā)展指標的標準化值。Y值越大說明該區(qū)域土地生態(tài)安全水平越高，F(xiàn)值越大說明該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平越高。

由于土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間存在動態(tài)耦合關系，因此需要分析系統(tǒng)間的耦合程度，以便進一步準確評價土地生態(tài)安全和經(jīng)濟發(fā)展水平。土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間耦合度計算公式[11]為

式中，O為土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度，O越大說明兩者耦合程度越高。

耦合度僅僅反映系統(tǒng)之間的耦合程度，無法很好地反映系統(tǒng)之間的協(xié)調關系，還需要進一步構建系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調度模型，耦合協(xié)調度計算公式[11]為

式中，D為土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)綜合評價指數(shù)，a和b為系數(shù)，T為土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調度。T越大說明兩者協(xié)調程度越高。為便于直觀判定土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調度，可以根據(jù)T值的大小劃定相應的等級。本研究采用均勻分布函數(shù)法劃分耦合協(xié)調度等級（表4）。

表4 耦合協(xié)調度等級劃分標準Table 4 Coordination level classification standard

3 結果與分析

3.1 土地生態(tài)安全指數(shù)

根據(jù)式（3）計算揭陽市2008 —2018 年土地生態(tài)安全指數(shù)，結果見表5。揭陽市土地生態(tài)安全水平2008 —2018年總體變化不大，只有小幅波動，2008 —2010年處于上升趨勢，隨后下降，2013年又開始上升，在2018年達到最高值0.749 6，說明近年來揭陽市土地生態(tài)安全總體上向好的方向發(fā)展。土地生態(tài)安全出現(xiàn)波動的原因主要是土地開發(fā)加劇導致人均耕地面積減少，對土地生態(tài)安全造成一定壓力。但經(jīng)濟增長和環(huán)境保護力度加大在一定程度上抵消了土地開發(fā)帶來的壓力。

表5 2008 — 2018年揭陽市土地生態(tài)安全指數(shù)和經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)Table 5 Land ecological security index and economic development index from 2008 to 2018 in Jieyang city

土地自然生態(tài)安全指數(shù)（Y1）在2014年降到最低值0.194 5，主要是因為連續(xù)的土地開發(fā)和城鎮(zhèn)建設占用大量耕地，導致人均耕地面積降低。但隨著基本農(nóng)田保護力度加大和對生態(tài)環(huán)境保護工作的日益重視，土地自然生態(tài)安全指數(shù)在2018 年上升到0.237 8。土地經(jīng)濟生態(tài)安全指數(shù)（Y2）穩(wěn)步上升，2018 年達到最大值0.258 7，主要是因為經(jīng)濟層面整體上處于上升趨勢，人均收入和人均GDP均有不同程度的增長。土地社會生態(tài)安全指數(shù)（Y3）總體上較為平穩(wěn)，2016年以后有一定程度的上升，主要是因為生態(tài)環(huán)境保護力度加大，第三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，一定程度上推動了土地社會生態(tài)安全水平的提升。

3.2 經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)

根據(jù)式（4）計算揭陽市2008 —2018 年經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)，結果見表5。揭陽市經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)（F）2008 —2018年總體上呈現(xiàn)上升趨勢，2015 —2018年快速上升，在2018年達到峰值0.565 9，主要原因是在此期間揭陽市積極進行產(chǎn)業(yè)結構和經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略調整，大力推進榕江新城開發(fā)和惠來大南海石油化工建設，從而刺激了經(jīng)濟增長。2008—2018年經(jīng)濟發(fā)展水平指數(shù)（F1）的變化趨勢與經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)相似，但人均生活水平指數(shù)（F2）基本保持平穩(wěn)，增幅不大，說明揭陽市經(jīng)濟發(fā)展受政策影響較大。政府政策影響大中型投資項目開工及進程，進而影響投資效率和經(jīng)濟增長速度。

3.3 土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調度評價

根據(jù)式（5）、式（6）和式（7）計算揭陽市2008 —2018年土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)綜合評價指數(shù)（D）及兩系統(tǒng)之間的耦合度（O）和耦合協(xié)調度（T），結果見表6。

揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度（O）在2008 —2015 年逐步上升，2015 年達到最大值0.581 2后隨即下降，耦合作用由強變弱，但2018年又有上升，說明土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間存在相互影響的關系。2008年以來，揭陽市加大城鎮(zhèn)化建設和土地開發(fā)，但由于開發(fā)強度不高，土地壓力并沒有達到最大承載度。2012 —2015 年，揭陽市對不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)進行了整頓，緩解了土地污染壓力。此后，揭陽市開始了大規(guī)模的工業(yè)園區(qū)開發(fā)和中小城鎮(zhèn)建設，土地開發(fā)強度明顯增大，導致土地生態(tài)安全水平有所下降。

表6 2008 — 2018年揭陽市土地生態(tài)安全與經(jīng)濟發(fā)展耦合協(xié)調值Table 6 Coupling coordination score of land ecological security and economy development from 2008 to 2018 in Jieyang city

揭陽市2008—2018年土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)綜合評價指數(shù)（D）呈現(xiàn)整體上升趨勢，說明土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的互動增強，經(jīng)濟發(fā)展對土地生態(tài)安全呈現(xiàn)正效應，土地開發(fā)也推動了經(jīng)濟增長，互相均有正外部性。2008 —2018年揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調度（T）總體上呈現(xiàn)良好發(fā)展趨勢，推動土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調類型由輕度失調向弱度協(xié)調轉變，但耦合協(xié)調度的最高等級是弱度協(xié)調，距離中高度協(xié)調還有較大距離。揭陽市在經(jīng)濟發(fā)展提升階段過度依賴土地開發(fā)，高附加值的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力不足，需要采取切實可行的措施以提高土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)間的耦合協(xié)調度。

對揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度和耦合協(xié)調度的綜合評價結果說明，揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)間的耦合協(xié)調度還需進一步提高，要在土地安全承載力范圍內發(fā)展生產(chǎn)，促進土地利用與經(jīng)濟發(fā)展有效互動；進一步加強土地質量管理和土壤污染治理，減少對耕地的占用，維持耕地總量動態(tài)平衡；提高民眾的生態(tài)環(huán)境保護意識，加大生態(tài)環(huán)境治理投資力度，提高土地生態(tài)安全質量；在充分認清揭陽市人多地少、人均耕地面積處于低水平的現(xiàn)實情況基礎上，嚴格控制人口增長和提高人口素質；加快產(chǎn)業(yè)結構調整，優(yōu)先發(fā)展高附加值的第三產(chǎn)業(yè)，提高經(jīng)濟增長質量。

4 結論

（1）揭陽市土地生態(tài)安全指數(shù)2008—2018年總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升態(tài)勢，但變化幅度不大；

（2）揭陽市經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)2008—2018年總體上呈現(xiàn)上升趨勢，2015—2018年快速上升，2018年達到峰值0.565 9；

（3）揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合度2008—2018年逐步上升，2015年達到最大值0.581 2后隨即下降，耦合作用由強變弱；

（4）揭陽市土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調度在2015年達到最大值0.584 2，總體上呈現(xiàn)良好發(fā)展趨勢，推動土地生態(tài)安全系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調類型由輕度失調向弱度協(xié)調轉變，但整體數(shù)值較低，還有很大提升空間。