關天經濟區經濟增長與城市土地生態安全評價研究

楊 康,李睿康 ，張紅俠

(1.西南大學 地理科學學院，重慶 400715；2.商洛學院 城鄉規劃與建筑工程學院，陜西 商洛 726000)

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關天經濟區經濟增長與城市土地生態安全評價研究

楊 康1,李睿康2，張紅俠2*

(1.西南大學 地理科學學院，重慶 400715；2.商洛學院 城鄉規劃與建筑工程學院，陜西 商洛 726000)

摘要：以關天經濟區為例，基于EKC模型，借助SPSS、Excel等相關軟件在數據標準化的基礎上選用多種函數擬合分析經濟增長與城市土地生態安全的相關關系。研究表明:經濟增長與土地生態安全相關關系類型多樣，呈現“U”型、倒“U”型、同步等關系類型；二次、三次函數擬合效果較好，在二次多項式擬合中西安、商洛兩地先減后增，出現極小值拐點，其他城市均呈現增長趨勢；三次多項式則出現先減后增、先增后減再增和增長3種趨勢。最后，論文從技術進步、產業結構調整及人們思想意識的改變等方面闡述了變化的原因，以期為土地資源管理提供相應理論依據。

關鍵詞：EKC； 土地生態安全； 經濟增長； 關天經濟區

20世紀90年代相關學者利用環境庫茲涅茨曲線(EKC)反映城市人均GDP與某些環境指標的相關關系。EKC模型顯示隨著經濟的增長某些環境指標與人均GDP之間呈倒“U”型的關系。這表明在經濟發展的初期，環境會隨著經濟發展惡化；當經濟發展到一定水平時，環境會出現好轉的狀況[4]。有關土地生態安全的研究雖然很多，但很少與經濟增長相結合。對此有相關學者運用此模型研究城市土地生態安全與經濟增長的相關關系。基于此，論文以關天經濟區為例，在數據標準化處理基礎上，利用EKC通過模型構建、數據標準化處理、數據擬合等步驟對土地生態安全與經濟增長的關系進行探究，分析土地生態安全隨著社會經濟發展的動態趨勢。

1研究區概況

關中-天水經濟區(圖1)是《國家西部大開發“十一五”規劃》中重點建設的經濟區之一，包括甘肅的天水和陜西的西安、楊凌(區號與西安相同，因此在后續的分析中與西安合并，不再單列)、銅川、寶雞、咸陽、渭南及商洛市4區縣，涉及關中、陜南區域。地勢總體表現為北、西、南三面高，東、中部低。氣候方面，關中平原為半干旱半濕潤氣候，夏季高溫多雨且暴雨較多，秋季陰雨連綿，易出現“秋淋”現象；天水屬亞熱帶季風氣候和大陸性氣候過渡地帶[5]。此外，黃河和渭河流經此區域，河流、溝谷區多為沖擊、洪積物熟化形成的綿土、褐土和黑壚土。

該區處在第一亞歐大陸橋的中心位置，直接輻射區域囊括陜南的漢中、安康，陜北的延安、榆林，甘肅省的平涼、慶陽和隴南等地區，承東啟西、連接南北，是國家西部大開發的重點建設經濟區。該區的發展對于增強西北地區的經濟實力，承接東中部地區產業轉移，促進區域協調平穩的發展有著重要的意義[6]。

圖1　關中-天水經濟區概況圖

2數據來源與研究方法

2.1數據來源

論文選取了關天經濟區的主要城市土地生態安全數據作為研究的基礎數據源，這些城市均選取5年以上的時序和多種指標對區域土地生態安全進行評價，具有可比性。人均GDP數據源于陜西、甘肅及西安、銅川、寶雞、咸陽、渭南、商洛及天水等城市的統計年鑒。

關天經濟區不同城市之間評價指標(表1)選取上雖存在細微差別，但其大致可分為自然、社會、經濟3個方面。自然方面包括旱地面積比重、森林覆蓋率、人均耕地面積等指標，這主要反映了土地對人均或地均保有量的占有；社會方面包括人口密度、人均自然增長率等指標，這反映了資源的人均社會分配狀況；經濟方面主要反映在土地人均或地均的投入或產出狀況，包括人均GDP、農村居民人均純收入和城鎮居民人均收入等指標[7]。因此，各城市間評價結果的研究具有比較意義。

表1　關天經濟區城市土地生態安全評價指標

2.2研究方法

20世紀90年代初Grossman和Krueger利用簡化回歸模型研究經濟增長與環境污染水平關系時發現環境污染物先惡化后好轉，與經濟增長之間存在倒“U”型關系[8]，被稱為環境庫茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve,EKC)。在該模型中經濟增長被分為3個階段，具體表現為：第一階段，環境壓力增長快于人均GDP；第二階段，環境壓力雖持續增長，但漲幅慢于人均GDP；第三階段，人均 GDP 達到一定水平，環境壓力隨人均 GDP 的增長而下降。之后相關學者研究發現還會出現“U”型關系、同步關系及“N”型關系，而不是單純的倒“U”型增長關系[9]。

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2.2.1模型構建用人均GDP來表示反映經濟變化的自變量[10]，土地生態安全水平則在PSR模型基礎上，通過相關數理統計方法計算土地生態安全指數來反映[11]。傳統EKC模型往往指標值越大環境質量越差，呈現倒“U”型曲線。而土地生態安全指數越高表明區域土地生態安全狀況越好，即為隨著經濟的增長土地生態安全值越大，環境質量越好。

2.2.2數據標準化為使研究區各城市土地生態安全值具有可比性，首先對區域內不同城市的土地生態安全指數進行標準化處理。因指標選取、權重賦值以及數據標準化方法不同，使不同城市的土地生態安全值存在差異。對此，論文首先將不同城市的土地生態安全值固定在[0，1]區間；其次基于相同人均 GDP 收入范圍內的土地生態安全水平具有相對一致的假設，將各個城市的數據統一到相同的標準范圍[7]。

2.2.3數據擬合基于Excel和SPSS Statistics V17.0統計軟件，以人均GDP為自變量x，標準化土地生態安全值為因變量y，基于EKC模型進行回歸模擬，并對R2、F值等統計檢定值進行檢驗。通過線性、二次多項式曲線、三次多項式及對數函數等模型擬合，使之更加客觀、準確、全面地反映經濟增長與土地生態安全水平之間的關系。最后，根據擬合結果和模型檢驗參數從中選取最優模型。擬合結果如表2所示。

表2　關天經濟區城市土地生態安全擬合曲線估計參數

3分析過程及結果

3.1各城市土地生態安全值與人均GDP擬合結果

關天經濟區城市土地生態安全值與人均GDP的擬合結果參數如表2所示，其中F值通過系統默認的95%置信度檢測，擬合方程具有統計意義。通過比較表2中擬合的R2值可以看出，關天經濟區主要城市中三次多項式和二次多項式擬合效果較好。從中可以看出，土地生態安全與經濟增長間關系與傳統的EKC模型的倒“U”型擬合關系具有明顯差異。

關天經濟區土地生態安全值與人均GDP擬合結果如圖2所示。

經過觀察分析，大致呈現以下特點：(1)西安市除對數函數、三次函數為倒“U”型關系，其余均為同步關系。其中三次函數倒“U”型關系較為明顯。(2)銅川、咸陽、商洛3市二次、三次函數倒“U”型關系明顯，且大致重合；對數、線性函數擬合結果是同步關系。(3)寶雞市二次、三次函數為“U”型關系；對數函數為倒“U”型關系；線性函數為同步關系。(4)渭南市對數函數呈現倒“U”型關系，但不明顯；其余均為同步關系，且分布較為密集。

3.2城市土地生態安全值與人均GDP綜合擬合結果

單項擬合結果雖能反映各城市土地生態安全與經濟增長的關系，但要綜合反映區域內城市土地生態安全與經濟增長間關系，須將單個擬合結果進行綜合[7]，相關關系如圖3所示，具體擬合參數見表2。從表2中可以看出，對數函數具有最好的相關性，但其相關關系不單純表現為倒“U”型。

3.3各城市及其綜合擬合結果的時序特征

由表3可知各城市的擬合方程和區間變化規律，線性擬合及對數擬合顯示所有城市在研究區間內表現出單調上升的趨勢。隨著經濟的增長，城市土地生態安全值增高，這說明城市的土地生態狀況均有所好轉。二次多項式擬合出現2種狀況：西安、商洛兩地擬合結果表現為先減后增，出現極小值拐點；關天經濟區其他城市均呈現增長趨勢。而三次多項式出現先減后增、先增后減再增和增長3種狀況。其中，西安、咸陽和商洛表現為先減后增；寶雞為先增后減再增；銅川、渭南和天水均為增長趨勢。綜合所有擬合曲線均表現為增長趨勢。

圖2　 關天經濟區城市土地生態安全與人均GDP擬合結果

注：“”表示函數單調遞增；“”表示函數單調遞減。

4結論與討論

4.1研究結果趨勢總結

評價結果顯示：(1)經濟增長與土地生態安全不單純表現為倒“U”型關系；(2)相關關系類型多樣，呈現“U”型、倒“U”型和同步關系等類型；(3)二次、三次函數擬合效果較好。在二次多項式擬合中西安、商洛兩地先減后增，出現極小值拐點；其他城市均呈現增長趨勢；三次多項式則出現先減后增、先增后減再增和增長3種趨勢。從整體來看，隨著社會經濟的發展，區域土地生態安全狀況有好轉趨勢。這說明經濟增長對區域土地生態安全具有促進作用。

關天經濟區城市經濟增長與土地生態安全的綜合結果說明其擬合關系不單純符合EKC 的規律，即無單項環境污染指標的變化特征，而是受到自然、經濟和社會因素的共同影響。雖有研究表明某些指標具有EKC模型規律[12-14]，但還有一些指標不符合此規律[15-17]，加之土地生態安全將這些指標疊加后所得的土地生態安全值便不再遵循此規律。

圖3　標準化土地生態安全值與人均GDP關系

4.2成因探析

土地生態安全水平隨著社會經濟的增長而提高，說明社會經濟的發展有利于土地生態水平的提高和環境問題的解決[18]。綜合國內相關研究可知，技術發展、經濟結構調整以及人們環境意識的提高使得經濟發展對土地生態安全的提高具有促進作用[19]。首先，在市場供需相對穩定的條件下，通過改進技術可降低生產成本，減少能耗，降低污染，減小經濟發展對資源能源的需求[20]。其次，產業結構的變化導致某些污染型企業向外轉移使得區域土地生態安全狀況得以改善[21]。第三，人們環保意識的提高也是土地生態安全改良原因之一[22]。這是由于隨著經濟的增長，人們對生態安全的關注在增加。

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(責任編輯:王 影)

Assessment and Research of Economic Growth in Ecological

Zones and Urban Land Ecological Safety

YANG Kang1, LI Rui-kang2, ZHANG Hong-xia2*

(1. School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Urban and Rural Planning and Construction Engineering College, Shangluo University, Shangluo 726000, China)

Abstract：In this article, the fitting analysis of the correlation between economic growth and urban land ecological safety was made by taking Guantian Economic Zone, based on EKC model, and by using relevant software such as SPSS, Excel, etc. to select multiple types of functions on the basis of data standardization. The result indicated that the correlation was various in type, including “U” type, upside-down “U” type, synchronous relationship; that the fitting effect of quadratic or cubic functions was better, with the correlation in both cities of Xi’an and Shangluo first decreased and then increased in fitting by using quadratic polynomial and with the correlation in other cities tending to increase; and that use of cubic polynomial produced three conditions of the correlation: first decreased and then increased, first increased and then decreased, and increased. In the end, the article elaborated the reasons for the change from technology improvement, industrial structure adjustment, people thinking and awareness change for the purpose of providing corresponding theoretical bases for land resource management.

Key words：EKC; Land ecological safety; Economic growth; Guantian Economic Zone

中圖分類號：F062.2

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)01-0109-05

作者簡介：楊康(1989—)，男，山西臨汾人，碩士研究生，研究方向:地貌環境與應用地理。*通訊作者：張紅俠。

基金項目：2014年陜西省大學生創新訓練計劃項目(1809)。

收稿日期：2015-05-29