羅嘯瀟 劉勇 廖斌

摘要 探究城市蔓延如何影響城市代謝效率對(duì)合理進(jìn)行城市規(guī)劃具有重要意義。首先基于非期望產(chǎn)出的SBM模型測(cè)算了中國(guó)285個(gè)地級(jí)市2004—2019年的城市代謝效率并分析了收斂性情況，接著運(yùn)用Tobit模型和面板門(mén)檻模型分別檢驗(yàn)了城市蔓延與城市代謝效率的線性相關(guān)關(guān)系和非線性相關(guān)關(guān)系，最后以?xún)呻A段SYS?GMM構(gòu)建動(dòng)態(tài)回歸模型和替換核心解釋變量的方法進(jìn)行了穩(wěn)健性檢驗(yàn)。結(jié)果表明：①2004—2019年全國(guó)城市代謝效率有所提升，且上一年城市代謝效率對(duì)當(dāng)年城市代謝效率產(chǎn)生了顯著正向影響，表現(xiàn)為“滾雪球”效應(yīng)。各地區(qū)城市代謝效率值的差距逐漸縮小，存在σ收斂與絕對(duì)β收斂。②城市蔓延能顯著提高城市代謝效率但存在區(qū)域異質(zhì)性，東部地區(qū)與省會(huì)城市的作用不顯著且為負(fù)，中部地區(qū)、西部地區(qū)、東北地區(qū)和非省會(huì)城市的正向作用顯著?？刂谱兞恐?，網(wǎng)絡(luò)普及程度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和非農(nóng)人口占比對(duì)城市代謝效率呈顯著正向作用，財(cái)政分權(quán)和外資利用率的回歸系數(shù)不顯著。③城市蔓延對(duì)城市代謝效率的影響呈倒“U”型曲線，在公共交通的調(diào)節(jié)下，城市蔓延對(duì)城市代謝效率的影響呈“U”型曲線，而在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的門(mén)檻約束下，城市蔓延對(duì)城市代謝效率的促進(jìn)作用呈現(xiàn)“躍遷式”的增長(zhǎng)。通過(guò)動(dòng)態(tài)面板和以平均燈光密度替換城市蔓延指數(shù)的穩(wěn)健性檢驗(yàn)結(jié)果與原回歸結(jié)果保持高度一致。因此，應(yīng)當(dāng)依照城市所處的不同發(fā)展階段合理控制蔓延速度，加強(qiáng)公共交通和信息網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并合理協(xié)調(diào)三次產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步提高城鎮(zhèn)化率，以促進(jìn)城市代謝效率的提升。

關(guān)鍵詞 城市蔓延；城市代謝效率；非期望產(chǎn)出；收斂性分析；門(mén)檻效應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào) F299. 2；F127 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2023）02-0113-11 DOI：10. 12062/cpre. 20220612

近年來(lái)城市活動(dòng)與自然環(huán)境的矛盾愈加凸顯，面對(duì)日益增長(zhǎng)的城市人口和不斷擴(kuò)大的城市面積，人類(lèi)亟須改變當(dāng)前的城市生活方式，以緩解綠化面積減少、能源消耗過(guò)多、自然資源不足和環(huán)境退化等負(fù)面影響［1］。城市擴(kuò)張行為是城市化進(jìn)程的主要特點(diǎn)之一，但相較于人口增長(zhǎng)，中國(guó)城市總面積的擴(kuò)張勢(shì)頭迅猛，導(dǎo)致了城市低密度擴(kuò)張和無(wú)序蔓延現(xiàn)象的產(chǎn)生，這種畸形的城市形態(tài)將嚴(yán)重影響城市的健康發(fā)展［2］。此外，城市日?；顒?dòng)的開(kāi)展在很大程度上依賴(lài)自然資源的消耗，隨著城市化進(jìn)程的加深，人們對(duì)自然資源的使用率達(dá)到了前所未有的高度，濫用自然資源不僅破壞了生態(tài)系統(tǒng)的平衡，極大影響了資源的可再生能力，同時(shí)污染物的排放也超過(guò)了環(huán)境容量［3］，因此，如何在滿(mǎn)足人類(lèi)日常生活的基礎(chǔ)上降低資源消耗強(qiáng)度和廢棄物排放量成了可持續(xù)發(fā)展科學(xué)中的主要挑戰(zhàn)，也是構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體過(guò)程中需著重考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

1965 年Wolman［4］在美國(guó)城市生態(tài)問(wèn)題的研究中最早提出了城市代謝的概念，將城市代謝定義為城市系統(tǒng)獲得材料和能量輸入并排放廢棄物的過(guò)程。他認(rèn)為城市是一個(gè)具有新陳代謝功能的有機(jī)體，通過(guò)類(lèi)比分析自然生態(tài)系統(tǒng)與城市生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，提出城市生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能源交換來(lái)達(dá)到持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。此后有關(guān)城市代謝的研究與日俱增，而城市代謝的概念隨著研究?jī)?nèi)容的豐富和城市形態(tài)的轉(zhuǎn)變也日趨完善與多樣，Decker等［5］將城市視為消耗建筑原材料、燃料和水并將其轉(zhuǎn)化為建筑環(huán)境、人類(lèi)生物質(zhì)和廢物的有機(jī)體。Kennedy等［6］認(rèn)為城市代謝是指物質(zhì)和能量在城市中流動(dòng)并作用于社會(huì)發(fā)展和自然環(huán)境的過(guò)程。Zhang 等［7］指出，城市代謝是社會(huì)和自然代謝過(guò)程的集合，雖然城市代謝會(huì)受到人類(lèi)行為和科學(xué)技術(shù)等因素的影響，但自然代謝的過(guò)程仍是城市代謝關(guān)注的重點(diǎn)?？梢?jiàn)，城市代謝從資源效用、社會(huì)福祉、人居環(huán)境三個(gè)方面綜合反映了城市總體的健康狀況。由于過(guò)量的資源開(kāi)采和消費(fèi)需求的增加導(dǎo)致了廢棄物排放與日俱增，城市發(fā)展的可持續(xù)性因此面臨挑戰(zhàn)，了解、衡量并評(píng)估城市代謝水平能讓決策者從資源開(kāi)采和環(huán)境壓力方面得到啟示，以此來(lái)維持城市綠色、健康的發(fā)展，這對(duì)未來(lái)人類(lèi)生存和福祉至關(guān)重要［6，8-9］。而城市系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大意味著活動(dòng)單位數(shù)量和資源用量增加的同時(shí)異質(zhì)性也越來(lái)越強(qiáng)，各單位之間的功能差異導(dǎo)致了不同的資源消費(fèi)行為和資源需求，這在一定程度上造成了城市內(nèi)部的代謝問(wèn)題［10］，因此有必要探究城市蔓延給城市代謝效率帶來(lái)的影響。

1 文獻(xiàn)綜述

早期關(guān)于城市蔓延的研究主要從理論層面對(duì)西方國(guó)家出現(xiàn)的城市蔓延情況進(jìn)行分析，借鑒西方國(guó)家的治理經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國(guó)城市的轉(zhuǎn)型發(fā)展提出了有關(guān)建議［11-13］。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速崛起，國(guó)內(nèi)城市也開(kāi)始出現(xiàn)無(wú)序擴(kuò)張的現(xiàn)象，因而這一時(shí)期學(xué)者們集中討論了中國(guó)城市蔓延的影響因素。陳建華［14］認(rèn)為中國(guó)二元化經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式是城市蔓延的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，而不同城市之間的競(jìng)爭(zhēng)、無(wú)戶(hù)籍人口的頻繁流動(dòng)和公共資源的不均分配同樣造成了城市蔓延。李效順等［15］利用Logistic方程驗(yàn)證了華東地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市蔓延之間具有周期性的波動(dòng)特征，城市蔓延速度隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展先增加后減少。李一曼等［16］基于長(zhǎng)春市遙感影像分析得出，政府迫切推進(jìn)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)和道路建設(shè)等不合理規(guī)劃是城市蔓延的主要原因。劉修巖等［17］的研究表明需求不確定性的增加會(huì)加深城市蔓延程度，并且在開(kāi)發(fā)時(shí)滯期越長(zhǎng)的環(huán)境下這種情況更加明顯。近年來(lái)城市問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，致使學(xué)者們逐漸轉(zhuǎn)向研究城市蔓延造成的后果，起初城市蔓延被認(rèn)定為消極性的詞語(yǔ)，給社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)了一系列負(fù)面影響，然而隨著研究的不斷深入，一些學(xué)者對(duì)城市蔓延的利弊持有不同觀點(diǎn)，認(rèn)為城市蔓延不僅僅具有負(fù)外部性。Hanif［18］分析了12個(gè)發(fā)展中國(guó)家1990—2014年的數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)發(fā)展中國(guó)家的城市蔓延會(huì)顯著提高城市對(duì)能源的消耗從而提升二氧化碳的排放量。Faccini等［19］以意大利半島為調(diào)查對(duì)象，研究發(fā)現(xiàn)城市蔓延提高了土地的脆弱性，間接導(dǎo)致了山洪暴發(fā)。Navamuel等［20］的研究結(jié)果表明西班牙城市的迅速蔓延可能是未來(lái)幾年電力需求增長(zhǎng)的主要原因。陳陽(yáng)等［21］運(yùn)用門(mén)檻模型研究了中國(guó)35個(gè)城市的蔓延程度與二氧化硫排放的關(guān)系，結(jié)果顯示在線性關(guān)系上城市蔓延會(huì)加重污染，但隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化這種污染程度會(huì)逐漸降低。李強(qiáng)等［22］以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶為例探索了城市蔓延對(duì)生產(chǎn)率影響，發(fā)現(xiàn)城市蔓延抑制了第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率的同時(shí)提高了第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率。范建雙等［23］利用空間計(jì)量的方法分析了城市蔓延和霧霾污染的動(dòng)態(tài)關(guān)系，研究表明城市蔓延會(huì)顯著提高本地和鄰近地區(qū)霧霾污染程度，而在城市蔓延水平越高的城市，高鐵開(kāi)通對(duì)霧霾污染的負(fù)向作用越顯著。Burnett［24］認(rèn)為對(duì)大規(guī)模城市來(lái)說(shuō)，適度的城市蔓延能有效緩解人口過(guò)剩問(wèn)題，從而提高全要素生產(chǎn)率。Zhang等［25］以中國(guó)285個(gè)地級(jí)市為研究樣本實(shí)證分析了城市蔓延對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，研究得出城市蔓延顯著存在門(mén)檻特征，只有在一定范圍內(nèi)的城市蔓延才能正向作用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。孫三百等［26］研究發(fā)現(xiàn)，老城區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的城市蔓延對(duì)居民福利的影響呈“U”型。程開(kāi)明等［2］以空間杜賓模型探索了城市蔓延與全要素生產(chǎn)率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)城市蔓延通過(guò)強(qiáng)化“規(guī)模借用”效應(yīng)促進(jìn)了鄰近區(qū)域全要素生產(chǎn)率的提高。

城市代謝的研究主要從研究方法與影響因素兩方面展開(kāi)。研究方法上，Lei等［27］基于能值理論，利用質(zhì)量、能量和能值指標(biāo)計(jì)算了澳門(mén)城市新陳代謝的流量，分析了不同代謝資源在城市代謝中的作用。Perrotti等［28］針對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)踐開(kāi)發(fā)了一種擴(kuò)展的物質(zhì)流分析法，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念整合到了城市代謝模型中。Ravalde等［29］對(duì)比了“黑箱”和“灰箱”投入產(chǎn)出法的研究結(jié)果，并結(jié)合火用分析法和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析法考慮了城市代謝過(guò)程中的指標(biāo)流量。González?García等［30］通過(guò)生命周期評(píng)估方法量化城市范圍內(nèi)的質(zhì)量和能量流以及衍生的城市環(huán)境壓力，以?xún)?yōu)先考慮可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境觀點(diǎn)分析了影響城市代謝的因素。Han等［31］將多尺度綜合分析（MuSIASEM）框架擴(kuò)展到N-3級(jí)，比較和分析了上海、東京、倫敦和巴黎四個(gè)特大城市的代謝特征。陳雪婷等［32］結(jié)合了物質(zhì)流和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法測(cè)算了中國(guó)31個(gè)城市的代謝效率，并分析了區(qū)域異質(zhì)性和變化趨勢(shì)。影響因素方面，Lyons等［33］探討了在數(shù)字時(shí)代由于生活方式的轉(zhuǎn)變，土地利用、交通運(yùn)輸和通信系統(tǒng)對(duì)城市代謝的影響。Rosales等［34］基于城市能源的角度，認(rèn)為環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)是影響城市代謝中物質(zhì)和非物質(zhì)資源以及廢物流動(dòng)的因素。Liu等［35］以新加坡為研究對(duì)象，認(rèn)為資源運(yùn)輸距離、電力供給效率、工作時(shí)間的增加量和每噸廢物處理的總成本顯著影響了新加坡城市代謝可持續(xù)性指數(shù)。宋濤等［36］的研究表明第三產(chǎn)業(yè)比重和城市人口比重對(duì)城市代謝效率有正向影響作用，而建設(shè)用地比重的影響為負(fù)。Voskamp等［37］以阿姆斯特丹為例，研究發(fā)現(xiàn)其城市代謝主要受水流和與港口有關(guān)的化石燃料吞吐量的控制，通過(guò)簡(jiǎn)化吞吐量流可以深入了解城市進(jìn)出口和存貨的性質(zhì)。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有研究的梳理發(fā)現(xiàn)：①目前有關(guān)城市蔓延對(duì)城市代謝效率影響的研究仍屬于空白區(qū)域；②城市蔓延的正負(fù)外部性效應(yīng)不明確；③對(duì)中國(guó)城市代謝效率的測(cè)算樣本量過(guò)少，所得研究結(jié)果不具有普適性。文章的創(chuàng)新之處在于，以中國(guó)285個(gè)地級(jí)市為研究對(duì)象，利用2004—2019年的面板數(shù)據(jù)測(cè)算了中國(guó)城市代謝效率并進(jìn)行了收斂性分析，構(gòu)建Tobit模型和門(mén)檻回歸模型探究了城市蔓延對(duì)城市代謝效率影響的線性相關(guān)關(guān)系、區(qū)域異質(zhì)性和非線性相關(guān)關(guān)系，以動(dòng)態(tài)面板和替換核心解釋變量的方法檢驗(yàn)了結(jié)果的穩(wěn)健性，根據(jù)所得研究結(jié)論提出了有關(guān)對(duì)策建議，為今后研究城市蔓延和城市代謝提供了理論支撐和研究方法借鑒。

2. 2 變量選擇與測(cè)度

2. 2. 1 被解釋變量

運(yùn)用非期望產(chǎn)出的SBM（Undesirable?Output SBM）模型計(jì)算城市代謝效率，參考學(xué)者們的研究［28，32，38-44］并結(jié)合定性分析，將城市代謝效率測(cè)度指標(biāo)體系主要分為資源投入、正產(chǎn)出和負(fù)產(chǎn)出三部分，其中資源投入包括：①水資源投入，以全社會(huì)用水量表征；②土地資源投入，以城市建設(shè)用地面積表征；③電力資源投入，以全社會(huì)用電量表征；④供氣資源投入，以煤氣和天然氣消耗總量表征；⑤石油氣資源投入，以液化石油氣消耗總量表征。對(duì)電力資源、供氣資源和石油氣資源以能值法折算成萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤加總。

期望產(chǎn)出包括：①義務(wù)教育福利，以中、小學(xué)生在校學(xué)生數(shù)表征；②工資福利，以在崗職工工資總額表征；③經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，以地區(qū)生產(chǎn)總值表征。非期望產(chǎn)出包括：①?gòu)U水排放，以工業(yè)廢水排放量表征；②廢氣排放，以工業(yè)二氧化硫排放量表征；③固廢排放，以工業(yè)煙（粉）塵排放量表征。

2. 2. 3 門(mén)檻變量

由于城市蔓延與城市代謝效率可能存在非線性關(guān)系，因此除核心解釋變量外，還引入以下兩個(gè)門(mén)檻變量：①公共交通（tran），以公共汽車(chē)數(shù)量與常住人口比值表示；②產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化（ind），以第三產(chǎn)業(yè)占生產(chǎn)總值比值表示。

2. 2. 4 控制變量

參考學(xué)者們［2，23，46-48］的研究，選擇控制變量如下：①非農(nóng)人口占比（urb），用第二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口與所有從業(yè)人口比率表示；②網(wǎng)絡(luò)普及程度（int），用互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數(shù)與常住人口比值表示；③外資利用率（fore），用實(shí)際使用外資與地區(qū)生產(chǎn)總值比值表示；④經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（pgdp），用人均生產(chǎn)總值表示；⑤財(cái)政分權(quán)（fis），用政府一般財(cái)政支出與一般財(cái)政收入比值表示。

2. 3 數(shù)據(jù)來(lái)源與描述性統(tǒng)計(jì)

以中國(guó)285個(gè)地級(jí)市為研究對(duì)象①（因數(shù)據(jù)可得性，未涉及香港、澳門(mén)和臺(tái)灣地區(qū)），所用數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)金融統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及各省份統(tǒng)計(jì)年鑒和地方政府公報(bào)等，凡與經(jīng)濟(jì)相關(guān)指標(biāo)均以2004年為基期使用對(duì)應(yīng)指數(shù)進(jìn)行平減，少數(shù)缺失值用插值法補(bǔ)齊，各指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

3 研究結(jié)論與分析

3. 1 收斂性分析結(jié)果

3. 1. 1 城市代謝效率均值演化和σ收斂

圖1為分地區(qū)城市代謝效率均值和σ收斂結(jié)果，圖1（a）顯示，各地區(qū)城市代謝效率整體呈曲折上升的趨勢(shì)，說(shuō)明中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施卓見(jiàn)成效，城市化進(jìn)程貫徹了綠色、健康、可持續(xù)的理念。σ收斂以城市代謝效率的變異系數(shù)表征，從圖1（b）的結(jié)果來(lái)看，2004—2019年間各地區(qū)城市代謝效率的變異系數(shù)均有所下降，即存在波動(dòng)收斂的特征，表明各地區(qū)城市代謝效率的差異逐漸減小，有均衡發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

其中：T為測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度，Ei，1和分別為Ei，T + 1期初和期末的城市代謝效率，β0 為常數(shù)，βn 為收斂系數(shù)，若βn 值顯著為負(fù)，則存在絕對(duì)β收斂，表明期初城市代謝效率低的城市擁有更快的增長(zhǎng)速度。表2報(bào)告了絕對(duì)β收斂的回歸結(jié)果，所有地區(qū)βn 值均為負(fù)且在1%的水平上顯著，說(shuō)明城市代謝效率值存在絕對(duì)收斂?jī)A向，即初始城市代謝效率越低的城市效率增長(zhǎng)速度越快，各地區(qū)城市代謝效率值最終都會(huì)收斂到同一水平。全國(guó)、東部、中部、西部、東北地區(qū)依次以0. 266%、0. 316%、0. 249%、0. 246%、0. 256%的速度收斂。

3. 2 基準(zhǔn)回歸結(jié)果

模型（1）—模型（6）采用逐步加入控制變量的方法觀察模型穩(wěn)健性，從表3所示的回歸結(jié)果來(lái)看，在逐一加入控制變量的過(guò)程中，各變量系數(shù)大小、正負(fù)性和顯著性均無(wú)較大改變，表明變量之間的相互影響較小，模型較為穩(wěn)健。多重共線性的檢驗(yàn)結(jié)果顯示VIF最大值為1. 480，即不存在多重共線性?；鶞?zhǔn)回歸結(jié)果顯示，城市蔓延的系數(shù)在1%的顯著水平上為正，說(shuō)明在全國(guó)層面上城市蔓延能促進(jìn)城市代謝效率的提升，這是由于中國(guó)仍處于城市化進(jìn)程穩(wěn)步提升的階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比中國(guó)整體城市化率依舊偏低，因此城市規(guī)模擴(kuò)大、城市用地面積的擴(kuò)張是發(fā)展的必經(jīng)之路。城市蔓延意味著城市擁有更大空間容納發(fā)展所需的關(guān)鍵要素，同時(shí)資源稟賦在城市的聚集帶來(lái)了資源數(shù)量與多樣性的提升，有利于城市結(jié)構(gòu)與功能的完善，一方面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)類(lèi)型趨于多樣化，帶來(lái)了更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，另一方面，城市蔓延面臨資源有限性的約束，會(huì)倒逼政府和企業(yè)進(jìn)行資源利用的合理規(guī)劃和創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)，促使城市從資源效用最大化的角度實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，從而提高城市新陳代謝水平?？刂谱兞恐?，urb 在5%的水平上顯著，int 和pgdp 在1%的水平上顯著，表明提高網(wǎng)絡(luò)普及程度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和非農(nóng)人口占比會(huì)顯著促進(jìn)城市代謝效率的增加。這是因?yàn)?，無(wú)紙化辦公、線上會(huì)議和大數(shù)據(jù)應(yīng)用等在優(yōu)化了信息傳遞模式和速度的同時(shí)大大降低了傳遞過(guò)程中的損失和成本，以互聯(lián)網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)信息傳遞方式在提高經(jīng)濟(jì)效益和減少污染物排放等方面有顯著作用。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，人均GDP的提高促進(jìn)了城市代謝效率的提升，表明中國(guó)更注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展而不僅是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)“高質(zhì)量發(fā)展”尤其體現(xiàn)了這一點(diǎn)。從業(yè)人員方面，由于傳統(tǒng)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)和勞動(dòng)力向第三產(chǎn)業(yè)的遷移，非農(nóng)從業(yè)人口的增加同樣促進(jìn)了城市代謝。fore 和fis 的系數(shù)不顯著，原因在于多數(shù)城市利用外資較少，沒(méi)有形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，因而不能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。在城市代謝過(guò)程中，政府資金主要用于提供公共服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施，這能在一定程度上作用于城市代謝但不能產(chǎn)生主要影響。

3. 3 異質(zhì)性分析結(jié)果

中國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的資源稟賦差異導(dǎo)致地區(qū)間發(fā)展不均衡，因此對(duì)不同區(qū)域的城市需作分類(lèi)處理。此外，一般情況下省會(huì)城市相比于其他城市而言在全省范圍內(nèi)的發(fā)展水平較為領(lǐng)先，也將樣本量分為省會(huì)城市和非省會(huì)城市。回歸結(jié)果見(jiàn)表4，模型（7）—模型（12）分別為東部地區(qū)、中部地區(qū)、西部地區(qū)、東北地區(qū)、省會(huì)城市和非省會(huì)城市的回歸結(jié)果。東部地區(qū)城市蔓延的回歸結(jié)果不顯著，中部地區(qū)在10%的水平上顯著，西部地區(qū)和東北地區(qū)均在1%的水平上顯著，省會(huì)城市的結(jié)果不顯著，非省會(huì)城市在1%的水平上顯著。從系數(shù)數(shù)值上看，東部地區(qū)和省會(huì)城市的系數(shù)絕對(duì)值明顯小于其他地區(qū)且為負(fù)，這是因?yàn)闁|部地區(qū)和省會(huì)城市開(kāi)啟城市化進(jìn)程的時(shí)間較早，擁有較高的城市化水平，與其他地區(qū)相比更早地出現(xiàn)了城市蔓延的現(xiàn)象，因而城市蔓延的邊際效應(yīng)遞減。一方面，這些城市的功能布局較為合理，擁有多樣化的產(chǎn)業(yè)類(lèi)型和較為完善的勞動(dòng)分工，在此基礎(chǔ)上的城市蔓延會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)和勞動(dòng)力向城市邊界地帶遷移，不僅削弱了經(jīng)濟(jì)集聚帶來(lái)的正效應(yīng)，還會(huì)提高居民的通行距離和物質(zhì)傳輸?shù)某杀?。另一方面，東部地區(qū)城市和省會(huì)城市的城鎮(zhèn)化率較高，城市規(guī)模和占地面積較大，城市蔓延意味著城市面積會(huì)進(jìn)一步擠占耕地面積和林地面積，會(huì)導(dǎo)致糧食產(chǎn)量減少、農(nóng)民收入下降和生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污染物的凈化能力減弱，這些負(fù)效應(yīng)抵消正效應(yīng)造成城市蔓延對(duì)城市代謝效率的促進(jìn)作用不明顯，甚至出現(xiàn)負(fù)向影響。而對(duì)于中部地區(qū)、西部地區(qū)、東北地區(qū)和非省會(huì)城市來(lái)說(shuō)，由于城市蔓延出現(xiàn)較晚，城市化水平也較低，因此城市蔓延給城市提供了更多土地容納不同類(lèi)型的產(chǎn)業(yè)，有利于完整產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群的形成。一方面，產(chǎn)業(yè)數(shù)量和多樣性的提升帶來(lái)了大量就業(yè)崗位，吸引各行業(yè)高素質(zhì)人才落戶(hù)，提高了當(dāng)?shù)貏?chuàng)新要素水平，而技術(shù)創(chuàng)新的溢出效應(yīng)促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)間各部門(mén)的合作分工，并推動(dòng)市場(chǎng)內(nèi)部形成有序競(jìng)爭(zhēng)，提高了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)質(zhì)量。另一方面，產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展吸引了農(nóng)村勞動(dòng)力向城市遷移，加速了農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化進(jìn)程，由于農(nóng)村人口不斷向城市聚集，城市的教育水平也水漲船高，這不僅提高了居民整體收入水平，還使得越來(lái)越多的農(nóng)村居民能夠享受城市教育資源，進(jìn)一步提高城市化水平的同時(shí)也提升了人們的生活質(zhì)量，因而城市蔓延對(duì)城市代謝效率起正向作用。

3. 4 門(mén)檻效應(yīng)分析結(jié)果

通過(guò)自抽樣的方式進(jìn)行門(mén)檻效應(yīng)檢驗(yàn)來(lái)確定門(mén)檻個(gè)數(shù)和門(mén)檻值，以及具體的門(mén)檻模型，表5報(bào)告了門(mén)檻效應(yīng)的檢驗(yàn)結(jié)果，spr 和tran 在1%的顯著水平上通過(guò)了雙重門(mén)檻檢驗(yàn)，ind 在1%的顯著水平上通過(guò)了單一門(mén)檻檢驗(yàn)。其中，spr 的雙重門(mén)檻值分別為0. 971和0. 976，tran 的雙重門(mén)檻值分別為1. 629和22. 560，ind的單一門(mén)檻值為0. 626。

表6 為門(mén)檻回歸結(jié)果，模型（13）—模型（15）分別為spr、tran、ind 做門(mén)檻變量時(shí)的回歸結(jié)果，當(dāng)城市蔓延指數(shù)小于等于0. 971時(shí)，影響系數(shù)為0. 059，在1%的水平上顯著；當(dāng)城市蔓延指數(shù)大于0. 971，小于等于0. 976時(shí)，影響系數(shù)為0. 177，在1% 的水平上顯著；當(dāng)城市蔓延指數(shù)大于0. 976時(shí)，影響系數(shù)為0. 047，在1%的水平上顯著，城市蔓延在不同門(mén)檻值下與城市代謝效率呈倒“U”型關(guān)系。這與前文的猜想相一致，即一定限度的城市蔓延會(huì)促進(jìn)城市代謝效率的提升，而一旦超過(guò)這個(gè)限度就會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。與在原有基礎(chǔ)上持續(xù)地城市蔓延不同，城市在短時(shí)間內(nèi)過(guò)度蔓延的情況下，最顯著的特征是盲目的土地?cái)U(kuò)張會(huì)造成房地產(chǎn)空置率過(guò)高。城市建設(shè)需要消耗大量人力物力，施工人員和機(jī)械設(shè)備在建筑物的施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量“三廢一噪”污染，由于城市人口的增長(zhǎng)速度不及城市用地面積的擴(kuò)張速度，房屋被大量閑置，導(dǎo)致房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目加重了污染物排放的同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法帶來(lái)應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益，這不僅占用了大量銀行資金，還減弱了資源的空間集聚效應(yīng)，由此帶來(lái)的規(guī)模不經(jīng)濟(jì)提高了人均生活成本，從而對(duì)城市代謝產(chǎn)生負(fù)向影響。城市的過(guò)度緊縮則意味著城市在有限的土地范圍內(nèi)聚集了過(guò)多的人口，由于城市無(wú)法在短期內(nèi)提供大量的就業(yè)機(jī)會(huì)，城市過(guò)度緊縮會(huì)顯著提高失業(yè)率和犯罪率。不僅如此，形如土地等資源的供不應(yīng)求會(huì)導(dǎo)致居民的生活成本提高，例如房租和物價(jià)上漲等，而交通擁擠同樣會(huì)增加居民的出行成本，降低物資的傳遞效率，這些因素均對(duì)城市代謝效率造成了負(fù)向影響?？梢?jiàn)對(duì)于城市代謝效率而言，城市無(wú)論是過(guò)度蔓延還是過(guò)度緊縮都會(huì)產(chǎn)生負(fù)外部效應(yīng)，只有處于合理范圍內(nèi)的城市蔓延才能提高城市代謝效率。

當(dāng)公共交通指數(shù)小于等于1. 629 時(shí)，影響系數(shù)為0. 060，在1%的水平上顯著；當(dāng)公共交通指數(shù)大于1. 629，小于等于22. 560時(shí)，影響系數(shù)為-0. 028，在10% 的水平上顯著；當(dāng)公共交通指數(shù)大于22. 560 時(shí)，影響系數(shù)為0. 636，在1%的水平上顯著，表明隨著公共交通指數(shù)的增強(qiáng)，城市蔓延與城市代謝效率的關(guān)系為“U”型曲線。在公共交通系統(tǒng)發(fā)展初期尚未形成規(guī)模，公交站點(diǎn)和公共汽車(chē)的布局需要投入大量資金，短期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益難以實(shí)現(xiàn)對(duì)投入資源的補(bǔ)償。不僅如此，在早期公共汽車(chē)大都使用非清潔能源，這種情況下的城市蔓延不僅需要政府投入更多公共交通工具來(lái)保證地理位置的通達(dá)性，出行路線的延長(zhǎng)還加劇了非清潔能源的消耗，給環(huán)境帶來(lái)了更大的壓力，這顯然會(huì)降低城市代謝效率。而當(dāng)公共汽車(chē)數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，城市會(huì)發(fā)展出諸如BRT、地鐵、輕軌等新型公共交通工具，極大地改善了資源的傳遞方式，提高了城市中心與邊界的資源傳遞效率。此外，城市公共交通系統(tǒng)的不斷完善對(duì)私有交通工具有擠出效應(yīng)，例如部分一、二線城市推出了私家車(chē)限號(hào)、限購(gòu)的政策，這樣一來(lái)乘坐公共交通工具這種更為綠色的出行方式成為當(dāng)?shù)鼐用竦氖走x。如此，得益于城市公共交通系統(tǒng)的逐漸完善與升級(jí)，城市蔓延推動(dòng)了部分勞動(dòng)力和產(chǎn)業(yè)往郊區(qū)遷移，有效緩解了人口過(guò)于集聚、交通擁擠和市場(chǎng)過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，且公共交通工具相較于私家車(chē)而言對(duì)環(huán)境的污染程度有明顯降低，因而在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)能顯著減少?gòu)U棄物的排放，促進(jìn)了城市代謝效率的提升。

當(dāng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化小于等于0. 626時(shí)，影響系數(shù)為0. 032，在1% 的水平上顯著；當(dāng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化大于0. 626時(shí)，影響系數(shù)為0. 175，在1% 的水平上顯著，表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越高級(jí)，城市蔓延越能促進(jìn)城市代謝效率的提升。城市蔓延首先會(huì)引起住宅區(qū)域面積的向外延伸，進(jìn)而導(dǎo)致與住宅相匹配的生活和娛樂(lè)設(shè)施相繼出現(xiàn)。第三產(chǎn)業(yè)通常圍繞人口分布，憑借占地面積小和生產(chǎn)方式靈活的優(yōu)點(diǎn)，第三產(chǎn)業(yè)易于在住宅區(qū)域周?chē)a(chǎn)業(yè)集群，為附近地區(qū)提供了大量就業(yè)崗位，同時(shí)人口的密集程度也遠(yuǎn)高于其他類(lèi)型產(chǎn)業(yè)，容易形成新的集聚點(diǎn)。因而在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的過(guò)程中，城市蔓延推動(dòng)了城市“次級(jí)中心”的出現(xiàn)，有利于城市從單中心形態(tài)向多中心形態(tài)轉(zhuǎn)變，打破原有城市在地理空間上發(fā)展不均衡的局面，形成中心城區(qū)帶動(dòng)“次級(jí)中心”城區(qū)的新發(fā)展格局，從而構(gòu)建城市功能與人口合理布局的網(wǎng)絡(luò)體系，既保證了土地資源得以高效利用，又享受了集聚效應(yīng)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)紅利，促進(jìn)了城市人口與用地關(guān)系的協(xié)調(diào)耦合。此外，第三產(chǎn)業(yè)相較于第一、二產(chǎn)業(yè)在能源消耗與環(huán)境污染方面有明顯優(yōu)勢(shì)，因此在第三產(chǎn)業(yè)占比較高的地區(qū)城市蔓延的正外部性效應(yīng)大于負(fù)外部性效應(yīng)，有利于提高城市代謝效率。

3. 5 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

3. 5. 1 動(dòng)態(tài)面板回歸

城市代謝是一個(gè)長(zhǎng)期持續(xù)的循環(huán)過(guò)程，具有一定的滯后性，同時(shí)為解決可能存在的逆向因果關(guān)系或遺漏變量問(wèn)題，引入城市代謝效率滯后一期（L. meta）作為工具變量，使用兩階段SYS?GMM 回歸，結(jié)果見(jiàn)表7 模型（16）。AR（1）和AR（2）的結(jié)果表明模型存在一階自相關(guān)而不存在二階自相關(guān)，即選擇的工具變量有效。Hansen檢驗(yàn)結(jié)果為0. 100～0. 250，說(shuō)明不存在工具變量過(guò)度識(shí)別問(wèn)題。從回歸結(jié)果來(lái)看，城市代謝效率的滯后一期在1%的水平上顯著，說(shuō)明上一期城市代謝效率確實(shí)對(duì)當(dāng)期城市代謝效率產(chǎn)生了顯著影響，城市代謝效率表現(xiàn)出“滾雪球”效應(yīng)和路徑依賴(lài)特征。城市蔓延指數(shù)在5%的水平上顯著為正，與基準(zhǔn)回歸結(jié)果保持高度一致，表明模型穩(wěn)健。

3. 5. 2 穩(wěn)健基準(zhǔn)回歸

替換核心解釋變量進(jìn)行基準(zhǔn)回歸。參考秦蒙等［49］的__研究，選取同時(shí)期城市區(qū)域內(nèi)的平均燈光密度（lig）近似代替城市蔓延指數(shù)（spr）進(jìn)行回歸，表7 模型（17）、模型（18）分別表示添加控制變量前后的估計(jì)結(jié)果，平均燈光密度在1%的顯著水平上對(duì)城市代謝效率呈正向影響，其余系數(shù)的正負(fù)性與顯著性均無(wú)較大差異，表明基準(zhǔn)回歸的模型穩(wěn)健。

3. 5. 3 穩(wěn)健門(mén)檻檢驗(yàn)

替換核心解釋變量進(jìn)行門(mén)檻檢驗(yàn)。表8簡(jiǎn)要報(bào)告了門(mén)檻回歸結(jié)果，以平均燈光密度替換城市蔓延指數(shù)后依舊存在門(mén)檻效應(yīng)，隨著平均燈光密度的提高，對(duì)城市代謝的正向影響逐漸減弱，同樣表明只有處于合理范圍內(nèi)的城市蔓延才能提高城市代謝效率，公共交通（tran）和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化（ind）的門(mén)檻效應(yīng)與前文亦無(wú)較大差別。

4 研究結(jié)論及對(duì)策

文章利用285個(gè)地級(jí)市2004—2019年的面板數(shù)據(jù)，基于異質(zhì)性視角深入探索了城市蔓延與城市代謝效率的線性相關(guān)關(guān)系及非線性相關(guān)關(guān)系，得到的結(jié)論如下。

（1）2004—2019年間全國(guó)城市代謝效率整體有所提高，且上一年城市代謝效率對(duì)當(dāng)年城市代謝效率有顯著正向影響，存在“滾雪球”效應(yīng)。所有地區(qū)城市代謝效率差距逐漸縮小，存在σ收斂和絕對(duì)β收斂特征，即初期城市代謝效率值低的城市后發(fā)趕超，實(shí)現(xiàn)了追趕效應(yīng)。

（2）基準(zhǔn)回歸模型中，城市蔓延指數(shù)、網(wǎng)絡(luò)普及程度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和非農(nóng)人口占比對(duì)城市代謝效率呈顯著正向作用，財(cái)政分權(quán)和外資利用率的回歸系數(shù)不顯著。異質(zhì)性方面，中部地區(qū)、西部地區(qū)、東北地區(qū)和非省會(huì)城市由于城市化進(jìn)程較為緩慢，城市蔓延能有效提高城市代謝效率。而東部地區(qū)和省會(huì)城市的城鎮(zhèn)化率較高，城市蔓延對(duì)城市代謝效率的作用不明顯甚至出現(xiàn)了負(fù)效應(yīng)。

（3）在多重門(mén)檻的約束下，城市蔓延與城市代謝效率的關(guān)系呈現(xiàn)非線性特征。隨著城市蔓延指數(shù)的上升，城市蔓延對(duì)城市代謝效率的影響為先上升后下降的倒“U”型曲線，即城市過(guò)度緊縮和過(guò)度蔓延都會(huì)負(fù)向影響城市代謝效率，只有處于合理范圍內(nèi)的城市蔓延才能促進(jìn)城市代謝效率的提升。在公共交通的調(diào)節(jié)下，城市蔓延對(duì)城市代謝效率的影響為先下降后上升的“ U”型曲線，而在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的調(diào)節(jié)下，城市蔓延對(duì)城市代謝效率的促進(jìn)作用呈現(xiàn)“躍遷式”增長(zhǎng)。

根據(jù)研究結(jié)果，可得到如下政策啟示。

（1）各地方政府在城市規(guī)劃過(guò)程中需依照城市規(guī)模和發(fā)展現(xiàn)狀把控城市蔓延程度，摒棄對(duì)城市蔓延的錯(cuò)誤性認(rèn)知，確保城市擴(kuò)張與人口總量增速相匹配。東部地區(qū)和省會(huì)城市的城市蔓延進(jìn)程較為領(lǐng)先，城市蔓延已出現(xiàn)負(fù)外部性，在人口增速放緩的背景下，要控制城市的無(wú)序擴(kuò)張，一方面防止由于城市規(guī)模過(guò)大造成的經(jīng)濟(jì)不集聚問(wèn)題，另一方面避免由于城市建設(shè)用地面積擠占林地、耕地導(dǎo)致自然資源遭到破壞。對(duì)中部地區(qū)、西部地區(qū)、東北地區(qū)和非省會(huì)城市而言，需合理利用城市蔓延為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人才落戶(hù)提供土地資源，并完善城市功能和結(jié)構(gòu)，提高城市化水平。此外，過(guò)度緊縮的城市要通過(guò)城市蔓延紓解城市中心職能和人口，合理布局城市空間結(jié)構(gòu)，推動(dòng)城市向多中心模式發(fā)展?？焖俾拥某鞘袆t需嚴(yán)格限制城市繼續(xù)蔓延，杜絕一味追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而無(wú)節(jié)制依賴(lài)土地財(cái)政的做法。

（2）加強(qiáng)公共交通和信息網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)資源傳遞方式與城市化進(jìn)程的同步發(fā)展。公共交通指數(shù)需跨過(guò)一定門(mén)檻值才能使城市蔓延對(duì)城市代謝效率產(chǎn)生正向影響，因此城市應(yīng)提高公共軌道交通覆蓋率，加快公共交通系統(tǒng)的更新與完善，升級(jí)公交和地鐵配置的同時(shí)布局共享單車(chē)與共享電動(dòng)車(chē)，盡量確保居民能利用公共交通與步行的方式到達(dá)城市的各個(gè)區(qū)域，并通過(guò)限制私人交通工具的購(gòu)買(mǎi)與出行等手段使居民養(yǎng)成綠色出行的習(xí)慣。此外，由于提高網(wǎng)絡(luò)普及程度能顯著促進(jìn)城市代謝效率提升，城市還需加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，擴(kuò)大信息傳遞渠道的寬度與廣度，節(jié)約信息傳遞的人工成本和時(shí)間成本，加強(qiáng)城市中心與周?chē)貐^(qū)的聯(lián)系，推動(dòng)城市各區(qū)域間形成資源高效傳遞的信息網(wǎng)，以此規(guī)避城市蔓延過(guò)程中出現(xiàn)資源傳遞路徑延長(zhǎng)和效率降低導(dǎo)致的能源損耗與經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。

（3）尋求產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的平衡點(diǎn)，協(xié)調(diào)三次產(chǎn)業(yè)的合理發(fā)展，不僅能夠適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，也能夠提高居民生活滿(mǎn)意度［50］，進(jìn)一步提高城鎮(zhèn)化水平。首先，研究結(jié)論表明非農(nóng)人口占比正向影響了城市代謝效率，因此城市應(yīng)給農(nóng)村人口提供再教育的機(jī)會(huì)，注重農(nóng)村人口就業(yè)崗位與就業(yè)技能的匹配，逐步完成第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口向第二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，明確城鎮(zhèn)化是人的城鎮(zhèn)化而非僅僅是土地城鎮(zhèn)化，使農(nóng)村勞動(dòng)人口創(chuàng)造更高收益的同時(shí)充分享有城市社會(huì)福利和保障。其次，由于第三產(chǎn)業(yè)高占比能抵消城市蔓延的負(fù)外部性，城市應(yīng)充分利用資源稟賦優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)的數(shù)量與質(zhì)量，依靠其占地面積小、資源消耗低、污染排放少和易于形成集聚的優(yōu)勢(shì)成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，推動(dòng)城市形成“次級(jí)中心”，通過(guò)第三產(chǎn)業(yè)的自身優(yōu)勢(shì)緩解城市蔓延帶來(lái)的負(fù)面影響，使城市在蔓延過(guò)程中帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，打造綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展的活力型城市。

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