基于城市差異化的土地綜合承載力評價
——以四川省為例

游 韻,潘 科,劉 斌,周仲禮

(1.重慶工商大學融智學院,重慶 401320;2.成都理工大學 管理科學學院,成都 610059)

近年來,土地承載力已成為土地資源評價及可持續利用研究的熱點。不同類型的城市,由于其社會經濟、產業結構、自然環境等方面的差異,對土地承載力的評價方法和影響因素應進行差異化分析。四川省作為我國西部重要的經濟圈組成,其地勢西高東低,氣候類型差異顯著,使人口分布、資源環境、產業結構以及社會條件等因素產生巨大的差異性,導致各城市農業、生態、工業以及經濟水平存在較大差距[1]。同時,隨著城市化進程的加快,資源環境矛盾愈發突出,嚴重制約了其可持續發展。因此,在土地資源環境問題的驅動下,基于城市差異化發展理論的四川省各城市土地綜合承載力評價研究迫在眉睫。

20世紀90年代中后期至今,土地承載力評價已取得大量研究成果。在評價指標方面,逐漸從單一指標發展為綜合性指標,涵蓋了人類社會的各個方面,主要圍繞社會發展、經濟技術、生產建設、土地資源利用、水土協調程度等方面構建指標體系[2-6]對土地綜合承載力進行評價。此外,隨著研究的不斷深入,越來越多的研究方法運用到土地承載力的研究中,主要包括DPSIR模型[7]、生態足跡法[8]、灰色預測模型[9-10]、系統動力學[11]、要素指數法評價模型[12]、因子分析[13]、GIS空間分析[14]、云模型[6]等。而城市差異化發展主要是針對城市獨有的特點,基于社會條件的各項差異進行研究,并將這些差異轉變為區域比較優勢[15],從而提升城市競爭力的過程。近年來城市差異化理論逐漸運用到服務外包、城市職能結構[16]、城市文化[17]、物流管理[18]、房地產營銷[19]等研究領域中,并取得了豐富的成果。目前，土地綜合承載力的研究大多對研究區域采用統一評價方法,但面對各城市間發展類型差異較大的研究區域不應一概而論。因此,將城市差異化理論運用到土地綜合承載力的研究中,針對不同城市類型特點,構建差異化的評價指標權重,找出城市類型與土地承載力的關系,并通過障礙度模型找出影響不同城市的障礙因子,分析土地綜合承載力更具針對性。 總之, 對土地綜合承載力進行差異化分析,對發揮城市獨特優勢,促進資源優化配置,實現可持續發展有著不可忽視的意義。

本文以四川省作為研究區域,以其下轄各城市作為研究對象,結合城市差異化發展理論,在將研究對象劃分為不同發展類型城市的基礎之上,對各類型城市的土地綜合承載力進行差異化評價分析,并從障礙因子的角度對影響各類型城市土地綜合承載力的因素進行深入研究。

1 城市差異化發展理論

城市差異化發展理論主要是由比較優勢理論、價值鏈理論、熊彼特的創新理論等發展而來[20](圖1)。每個城市都存在其特有的自然資源、人文環境和經濟社會條件,如果城市發展趨同,會造成資源浪費、城市特色產業喪失競爭優勢、城市之間缺乏合作等后果,嚴重阻礙國家的整體競爭力[21]。對城市實行差異化發展有利于將城市的社會條件、人力資源、產業規模等差異轉化為比較優勢[15],由此形成了城市差異化發展理論。城市差異化發展是指在發展過程中基于城市特點、經驗積累等充分利用其特長方面,有目的、有針對性地發展,進而形成發展優勢,提升競爭力,實現城市健康、和諧以及長遠發展，其實質是城市在社會經濟發展過程中,各城市通過合理的資源配置、分工布局,使得同質資源要素逐漸聚集,實現資源配置的優化,從而形成城市的差異化發展特征,最終提升社會的整體競爭力的過程[21]。

城市是一個動態的、相對的概念,由于學科領域以及著眼點的不同,“城市”的定義難以同質化。本文的城市內涵是“地方行政建制”的城市,指四川省各個地級市[22]。

圖1 城市差異化發展理論結構Fig.1 Theoretical structure of urban development differentiation

2 基于城市差異化的土地綜合承載力評價模型

在城市差異化發展理論基礎上,針對不同城市發展類型,分析土地綜合承載力的關鍵影響因素,結合數學評價方法,構建基于城市差異化的土地綜合承載力評價模型,流程如圖2所示。

圖2 模型構建流程圖Fig.2 Model construction flow chart

2.1 土地綜合承載力內涵

早期土地承載力主要指耕地、糧食對人口數量的承載限度。隨著研究的不斷深入,土地承載力的內涵逐漸發生變化,人們認識到土地承載力不應局限于人糧關系,更應該涵蓋生態環境以及與社會經濟發展緊密相關的各個方面,是一個系統的、綜合的整體。隨著土地綜合承載力研究的逐漸興起,直至目前,土地綜合承載力主要研究在某一空間、某一時間,且外部社會經濟條件保持相對不變的條件下,土地資源能承受的人類活動最大限值[23]。它包含了人口承載、經濟承載、生態承載及生產建設承載等方面。

2.2 土地綜合承載力關鍵影響因素分析

四川省地貌東西差異大，地形復雜多樣, 各城市氣候類型差異顯著。 境內水資源、 林木資源豐富, 但由于大量砍伐開墾、 地質災害頻發以及土地資源保護力度缺失, 造成土壤侵蝕等生態脆弱問題, 導致人均耕地占有量緊缺、 人地矛盾突出[7, 24]。 針對以上生態現象, 以及四川省各城市人口社會、 經濟技術等方面的差異特征[1], 結合本文具體研究目的, 遵從科學性、 系統性、 針對性、 可比性及可操作性的原則, 在前人研究基礎上[5-7, 24], 從社會承載、 經濟承載和生態承載三方面考慮選取指標, 并運用專家咨詢法和頻率統計法等進行篩選與處理, 最終構建土地綜合承載力評價指標體系(表1)。 社會承載的指標主要針對人口社會差異化特征, 包括人均耕地面積、 人口密度、 城鎮化水平和城鎮居民人均可支配收入; 經濟承載主要反映城市的經濟規模和增值潛力, 包括地均固定資產投資、 工業生產總值等; 生態承載主要基于耕地緊缺、 人地矛盾問題, 指標應反映耕地占有情況及土地保護狀況, 由于農業經濟的發展主要依靠大量的機械動力、 化肥農藥等技術手段來實現, 這就極大影響著生態系統的自我修復功能, 也降低了土地資源的利用效率[1], 因此生態承載指標選取耕地開發率、 化肥集約度、 有效灌溉率。

2.3 土地綜合承載力評價方法

首先,運用0～1標準化法對數據進行無量綱化,并運用熵值法確立指標權重。

表1 土地綜合承載力評價指標體系

(1)

其次,運用模糊綜合評價法計算土地綜合承載力,具體步驟為: ① 確定評價的因素集U={u1,u2, …,um}、 評語集V={v1,v2, …,vn}, 其中，ui為第i個評判指標；vj為第j個決策指標。 評語集一般劃分為3～5個等級； ② 選取隸屬度函數,并通過單因素模糊評價得到評判矩陣R=(rij)m×n, 其中，rij為第i個評價指標對第j個等級的隸屬度； ③ 通過復合運算得到綜合評判矩陣B=W·R； ④ 對模糊綜合評價結果進行分析。

最后,采用障礙度模型對土地綜合承載力的障礙因子進行診斷。引入指標偏離度、因子貢獻度和障礙度[24]。

Pj=1-Xj,

(2)

(3)

式中:Pj—指標偏離度;Xj—標準化的指標值;Wj—因子貢獻度,反映評價指標對評價結果的影響程度, 亦為指標權重;Aj—指標障礙度。

3 實例分析

3.1 城市發展類型劃分

本研究數據主要來源于2007—2016年《四川統計年鑒》、四川省各城市《政府工作報告》、《環境質量公報》、《國民經濟和社會發展統計公報》、《十三五規劃報告》等。基于2016年研究數據,根據我國城市分級標準并參考城市發展水平相關研究成果[25],從城市發展特征角度出發,采用k-medoids算法將21個城市劃分為4個不同的類型:①發展優勢型城市,該類型城市只有成都;②產業加工型城市, 包括自貢、 瀘州、 德陽、 遂寧、 內江、 南充、 眉山、 廣安、 宜賓、 資陽; ③均衡發展型城市, 包括攀枝花、 綿陽、 雅安、 樂山; ④資源服務型城市, 包括甘孜、 阿壩、 涼山、 達州、 巴中、 廣元。 各類型城市的差異特征如表2所示。

表2 各類型城市差異特征描述

3.2 基于熵值法的土地綜合承載力評價

采用0～1標準化法將數據進行預處理之后,運用熵值法得到不同類型城市的評價指標差異化權重(表3)。

將人口密度、人均生產總值等11個指標作為論域U的元素,構建出評判因素集U={u1,u2, …,u11},參考國內外城市發展相關指標等級劃分標準,構建決策集V={較差,一般,較好}。 選取正態分布型隸屬度函數, 將指標值代入隸屬度函數計算出各個地區的隸屬度, 并將指標權重與隸屬度相乘, 得出某一等級各城市的隸屬度, 再將各個等級的隸屬度綜合, 得出模糊集，如表4所示, 表中數值代表對于每個評價標準的隸屬度。

考慮到最大隸屬度原則在某些情況下會丟失大量數據信息,因此本文采用加權平均法,分別將“較差”、“一般”、“較好”賦值為1、2、3,并與隸屬度進行綜合,得到2016年各城市的土地綜合承載力評價結果,如表5。

表3 土地綜合承載力評價指標差異化權重

Table 3 Differentiated weights of land comprehensive carrying capacity evaluation indicators %

表4 2016年各城市土地綜合承載力評價模糊集

參考文獻[26]中對土地綜合承載力的等級劃分方法,結合評價結果將土地綜合承載力劃分為5個等級:高承載區、較高承載區、中等承載區、較低承載區及低承載區。同時,利用GIS軟件繪制各類型城市的土地綜合承載力分布特征圖。

3.3 城市類型與土地綜合承載力的關系

根據圖3可得, 發展優勢型(成都市)的土地綜合承載力最高, 綜合得分為2.732, 屬于高承載區; 產業加工型城市土地綜合承載力平均值為1.890, 其中20%為較高承載區, 80%為中等承載區; 均衡發展型城市總體處于中等承載水平,其中75%的城市為中等及以上承載水平,土地綜合承載力平均值為1.919;資源服務型城市土地綜合載力平均值為1.657,總體處于較低承載力水平,且較低承載力城市占該類型城市的66.67%。同時,根據各城市歷年土地綜合承載力評價結果,對城市類型進行方差分析,檢驗結果顯示P值0.00小于0.05的顯著性水平,拒絕原假設,說明城市類型對于土地綜合承載力具有顯著性影響。

表5 土地綜合承載力評價結果

圖3 各類型城市土地綜合承載力等級分布圖Fig.3 Grading distribution maps市 of comprehensive land carrying capacity of various cities

從時間演化角度以各類型代表城市為例進行土地綜合承載力分析(圖4)。 近十年來, 發展優勢型城市(成都市)土地綜合承載力呈現穩定增長的趨勢; 產業加工型城市(眉山市)呈現較為穩定的增長趨勢; 均衡發展型城市(攀枝花市) 總體上仍然呈現較為穩定的增長趨勢; 資源服務型城市(甘孜州)的土地綜合承載力則呈現出較大的不穩定性,這與其耕地開發率及土地保護力度有著緊密聯系。

圖4 各類型代表城市土地綜合承載力演化趨勢Fig.4 Various evolution trend of urban land comprehensive carrying capacity

同時,對同類型各城市的土地綜合承載力進行比較分析可知,產業加工型城市中眉山和德陽屬于較高承載區,其他城市均屬于中等承載區,承載力大小依次為:自貢>資陽>內江>遂寧>宜賓>瀘州>南充>廣安;均衡發展型城市中攀枝花處于高承載區,綿陽、樂山處于中等承載區,雅安處于較低承載區;資源服務型城市中,甘孜處于中等承載區,涼山、阿壩、達州、廣元屬于較低承載區,且承載力依次減小,巴中處于低承載區。

3.4 基于障礙度模型的影響因素分析

為了更加深入地了解影響土地資源可持續利用的因素,為各類型城市的政策方針提供決策依據,對各城市的土地綜合承載力評價指標進行障礙因子診斷。運用障礙度公式計算，結果如表6所示。

障礙度計算結果表明:

(1)發展優勢型城市最大的障礙因子是人均耕地面積(障礙度為47.09%), 其次是耕地開發率(障礙度為37.35%)、有效灌溉率,并且障礙度明顯高于其他因子,該類型城市的障礙因素為土地開發利用效率。

(2)產業加工型城市的障礙因子主要集中在城鎮化水平、第三產業比例、化肥集約度以及有效灌溉率。其中,德陽的最大障礙因子為化肥集約度(障礙度為25.46%),應該重視對土地資源的保護力度,減少農業生產對土地的污染;對于眉山,城鎮化水平和化肥集約度的障礙度不相上下,應該同時重視城鎮化建設與土地資源保護。

(3)均衡發展型城市的障礙因子主要包括:城鎮居民可支配收入、人均生產總值、第三產業比例、耕地開發率等。其中,攀枝花的主要障礙因子為第三產業比例和耕地開發率,攀枝花由于其豐富的礦產資源,工業發展具有較大優勢,而第三產業比例較低,因此應在大力發展工業的同時注重對土地資源的開發利用效率的提升。

(4)資源服務型城市的障礙因子主要包括:耕地開發率、化肥集約度以及城鎮化水平等。其中廣元、達州、巴中的最大障礙因子為化肥集約度(障礙度分別為42.72%、 46.58%、 48.66%),應該加強對土地資源的保護力度;阿壩州、甘孜州、涼山州則受耕地開發率的障礙最大,這3個城市應該大力提升土地資源的開發利用率。

4 結 論

將城市差異化理論引入土地綜合承載力的評價研究中。在對四川省各城市進行發展類型劃分的基礎之上,運用專家咨詢法、頻數統計等方法構建評價指標體系,采用基于熵值法的模糊綜合評價模型計算土地綜合承載力,并對承載力進行等級劃分,進而從橫向與縱向兩個維度對各類型城市土地綜合承載力進行差異化分析,最后通過障礙度模型對各指標進行障礙因子診斷更具針對性。綜上,本文采用定性與定量相結合的研究手段,構建基于城市差異化土地綜合承載力評價模型,研究結果科學合理,主要結論如下:

表6 土地綜合承載力評價指標障礙度

Table 6 Obstacle evaluation index of land comprehensive carrying capacity %

注:為便于閱讀,對每個城市障礙度最高的3個障礙因子進行了加粗顯示。

(1)城市發展類型與土地綜合承載力之間有著較為顯著的關系:發展優勢型承載力最高,屬于高承載區;產業加工型城市均處在中等及以上承載區,其中較高承載區與中等承載區分別占20%和80%;均衡發展型城市總體處于中等承載區,且中等及以上承載區占75%;資源服務型承載力較低,且較低承載區占66.67%。

(2)從時間演化角度來看,2007—2016年間,發展優勢型城市的承載力呈現穩定增長趨勢;產業加工型、均衡發展型呈現較為穩定的增長趨勢;資源服務型呈現較大不穩定性。

(3)各類型城市提升土地綜合承載力的策略應有所針對性:發展優勢型城市建議加大力度提升土地資源的開發利用效率;產業加工型城市可在提升生產技術、土地利用效率,并加強土地資源的保護力度的同時加快城鎮化建設發展速度;均衡發展型城市應充分利用土地資源,發揮自身產業優勢均衡發展;資源服務型城市應首先注重土地資源的保護,其次提高土地資源的開發利用率,進而加快提升土地綜合承載力。