城镇化与国土自然生态基础的耦合关系

陈涛　黄光球　张静晓　李慧

摘要：随着我国城镇化进程的不断加快，土地覆被和土地结构发生了巨大变化，找出两者之间的耦合关系，可以解决城镇化过程中对国土资源的影响。以耦合关系相关理论为基础，建立城镇化水平综合指标体系和国土自然生态基础指标体系，运用灰色关联度模型定量化评估了中国城镇化水平与国土资源生态基础两个子系统的耦合协调度，以期促进中国城镇化与国土自然生态基础良性互动发展，从而建立起中国城镇化与国土自然生态基础相互作用的协调发展机制。研究结果表明：城镇化水平与国土自然生态基础耦合关系大致可分三个阶段：2002-2006年、2006-2008年和2008-2011年，呈现三个“U”型曲线，耦合强度有不断增加的趋势。

关键词：城镇化；国土自然生态基础；耦合协调度

中图分类号：F323.2文献标识码：A 文章编号：1009-9107（2016）03-0104-07

当前，随着我国经济的发展，城镇化进程不断加快，土地覆被和土地结构发生了巨大变化，城镇化与国土自然生态基础矛盾日益突出，因此研究两者之间的关系刻不容缓。目前国内外学者的研究多集中在协调城市化与生态环境矛盾的方法和途径方面。国外方面，Pearce等指出，随着城市的膨胀，城市生态环境日益恶化，并据此提出了一系列促进二者协调发展的策略[1]；Karen EhrhardtMartinez等把跨国数据作为样本，检测经济发展水平与城市化等对森林砍伐率的影响，最后得出城市化水平比经济发展水平对森林毁林率的影响更显著[2]；Reinhard madlener等为了估算出城市化对城市资源的影响，从与城市密切相关的城市生产、交通、运输和城市基础设施入手，发现各部门机制不同，城市对资源的需求不同[3]；Wlter提出要实现城市化和生态环境的协调发展，关键要合理使用自身资源、提高资源利用效率[4]；国内方面，李佐军、盛三化认为中国城镇化过程中的环境保护在在于努力降低基础设施建设对生态环境的破坏，优化城镇布局，减少环境污染，加大环境基础设施建设等[5]；张荣天、焦华富构建了城镇化和生态环境系统评价指标体系，提出未来东中部地区需要进一步优化产业结构，提升区域发展环境，而西部地区等需要进一步强化区域发展的基础设施、技术人才等要素投入，将生态环境优势转化成区域发展优势[6]；侯培、杨庆媛采用实证分析法和耦合度模型对重庆市38个区县城镇化与生态环境发展的耦合程度进行理论分析[7]；周忠学对西安市南郊地区城市化与生态服务功能之间的关系进行了定量分析[8]等等。本文在前人研究的基础上引入灰色关联度及耦合协调度模型，从时间维度对中国城镇化与国土自然生态基础之间的演变规律进行研究，以期促进中国城镇化与国土自然生态基础良性互动发展，从而建立起中国城镇化与国土自然生态基础相互作用的协调发展机制。

一、 城镇化与国土自然生态基础耦合指标

城镇化进程中伴随着人口、经济、空间和社会等方面的变化。随着城镇空间格局不断扩大，对国土自然生态基础的需求和依赖逐渐加大，具有一定的耦合关系[9]。在城镇化进程中，土地利用和生态环境等因素制约着城镇的发展进程，而城镇的扩张和区域资源的开发利用使土地利用结构发生变化，特别是城镇化进程中工业生产以及居民生活产生的废物、废水等都会对国土自然生态基础有不同程度的影响。因此，在城镇化进程中，通过构建城镇化发展指标和国土自然生态基础指标，分析并判定城镇化与国土自然生态基础之间的耦合程度对国土结构和生态保护具有重要价值。

（一） 城镇化水平指标

城镇化或称城市化，是指农村人口持续向第二、第三产业和城镇转移，非农产业在城镇不断集中，城镇规模不断扩大，数量持续增加，城镇的生活和生产方式向农村普及，城镇所包含的物质和精神文明向广大农村扩展的社会、经济发展的全过程。由于不同学科研究角度不同，对城镇化的关注点也就不同。人口学讲的城镇化是指农业人口转化为城市人口的过程，即以农村人口不断向城市迁移和聚集为特征的一种历史过程；地理学上的城镇化是农村地貌转变为城市景观的过程；社会学上的城镇化主要是城市文明覆盖农村，农村生活方式向城市生活方式转变的过程；从经济学角度看，城镇化则是由农村传统的自然经济转化为城市社会化大生产的过程。可见，城镇化一方面是人口由农村向城市迁移聚集的过程，同时又表现为地域景观的变化、产业结构的转变、生产生活方式的变革，是人口、地域、社会经济组织形式和生产生活方式由传统落后的乡村型社会向现代城市社会转化的多方面内容综合统一的过程，所以城镇化水平的测度集中在对人口城镇化、空间城镇化、经济城镇化和社会城镇化的探讨[1012]。

人口城镇化主要表现为人口向城镇集中，农业人口向非农业人口转化[13，14]。在这个过程中，人口密度不断增加，人们消费水平不断提高，素质也相应提高，所以可以从人口结构、数量和素质来衡量人口城镇化水平。城镇化发展程度采用城镇人口密度 （人/平方公里）、非农人口占总人口比例 （%）和第三产业从业人员占总从业人员比例 （%）等指标表示。

空间城镇化是城镇在地域空间范围内不断发展变化的过程，可以是城镇数量的增加、空间规模的扩大和城镇密度增大等[15，16]。在这个过程中，区域土地利用的不断扩张，必然产生生态环境资源利用与保护问题。其发展程度采用建成区面积 （平方公里）、人均道路面积 （平方米）和人均公共绿地面积 （平方米）等指标表示。

经济城镇化主要是农业生产向非农业化社会大生产转移，以改善和提升产业结构的过程[17，18]。主要用产业结构、经济总量、增长速度和经济效益等衡量经济城镇化水平。其发展程度采用第三产业比重 （%）、人均GDP （元）和第三产业与第二产业产值比 （%）指标等表示。

社会城镇化主要表现为城镇的生活方式、价值观和城市文明的发展变化以及向周边农村地区的渗透和传播的过程[19，20]。这是一个高层次的城镇化进程，改变着人类的行为习惯、生活方式、社会关系以及思想观念。城镇生活的现代化、服务便利化、更好的物质保障等可以表征城镇化水平。其发展程度采用在校大学生人数 （万人）、每万人拥有的病床数 （张）和每万人拥有的公交车数目 （标台）等指标来表示。

本文结合上述文献研究，从人口、经济、空间和社会4个层面选取了9项指标，构建了城镇化水平测度的指标体系，见表1。

（二）国土自然生态基础水平指标

国土资源生态基础是指在自然系统与社会系统的发展中，同时具有资源性功能和生态性功能的基本要素，包括水、土地、能源、矿产资源、海洋资源等。这些资源的合理开发、代际利用和可持续利用是生态文明建设最重要的目标。国土资源是生态文明建设的关键要素。国土资源及其他自然资源在自然系统与社会系统的发展中同时具有资源性功能和生态性功能。例如，水是人类饮用、农业灌溉、工业运转的重要资源，又是重要的自然生态要素，是孕育生命的摇篮；土地既是农业的基础资源，又是工业建设、城市发展的空间资源，更是人类生存的环境资源。土地、能源、矿产资源、海洋资源的合理开发、代际利用和可持续利用是生态文明建设最重要的目标。从某种意义上说，生态文明建设的最基本问题就是国土资源及其他自然资源的合理利用问题，是双重功能的管理问题。

城镇化发展需以国土规划为抓手，以优化国土空间为中心，全面推进资源生态管理。十八大报告在部署生态文明建设时，把优化国土空间开发格局作为生态文明建设的首要任务，提出建设“天蓝、地绿、水净的美好家园”目标。这要从顶层设计和国土资源系统全局的高度进行把握，以地质地理要素为本底，开展国土空间综合区划，进行不同国土空间类型划分和生态分区；以资源环境承载力综合评价为国土开发强度和规模的依据；以资源生态环境适宜性评价为空间结构调整基础，以国土资源环境安全性评价为约束红线，尽快编制好国土规划，提出适应于我国资源环境承载力、适宜性、安全性的经济发展规模、结构、生产力布局、城镇化布局和基础设施布局。全面系统地开展耕地保护、水土保持、土地整治、高标准基本农田建设、矿山复垦、海岸带保护、干旱荒漠区找水等国土综合治理工作，推进重大工程实施，修复生态空间，以实现经济社会和资源环境的协调发展。以绿色国土、安全国土、繁荣国土建设，保障美丽中国宏伟目标的实现。为了采用国家统计数据增加论证结论的可靠性，本文选用中国国家统计年鉴中国土自然生态基础相关指标，如表2所示，作为评价国土自然生态基础水平的依据。

二、城镇化与国土自然生态基础耦合模型

利用中国2002-2011年土地利用现状数据，以国土自然生态基础的当量因子，计算各国土自然生态基础的价值，将得到的国土自然生态基础价值作为国土自然生态基础评价指标的参量，同时结合城镇化水平的测度，分别计算各年份城镇化与国土自然生态基础耦合作用的关联度矩阵以及2002-2011年间的关联度和耦合度序列，参照能较全面分析系统多种因素交互作用的灰色关联度模型[21]，对国土自然生态基础与城镇化的协调程度与耦合关系作定量化评价分析。关键计算过程如表3、表4、表5和表6所示。

根据其大小和对应的值域范围可选出城镇化对国土自然生态基础最主要的胁迫因素，以及国土自然生态基础对城镇化最主要的约束因素。

为从整体上判别城镇化与国土自然生态基础之间耦合度的大小，在式（1）的基础之上进一步构造城镇化与国土自然生态基础相互关联的耦合度模型（4），通过此模型可以从时间维度定量化评判国土自然生态基础与城镇化的耦合协调程度[10]，其计算公式

C（t）=1l×nΣni=1Σlj=1ξi（j）（t）（4）

其中，l是行数，n是列数，ξi（j）（t）是在（1）定义的时间的关联系数。

三、城镇化与国土自然生态基础的耦合关系讨论

（一）城镇化与国土自然生态基础耦合的主要因素分析

计算得到不同年份两系统耦合作用关联度矩阵，为进一步揭示相互亲和特征以及主要的影响因素，对不同年份求均值得出研究期间两系统的关联度矩阵（见表8），从中可以看出两个子系统的指标间的关联程度均为0.35以上，属于中度关联，表明城镇化与国土自然生态基础之间的联系是紧密的。由公式（3）求得城镇化对国土自然生态基础的胁迫因素以及国土自然生态基础对城镇化发展的约束因素（见表9），从表9可以看出，城镇化对国土自然生态基础的胁迫作用主要表现在每万人拥有的公交车数目（0.735）、人均道路面积（0.730）、城镇人口密度（0.729）、建成区面积和在校大学生人数（0.729）等因素，也就是说不断增长的人口特别是城镇居民的生产生活，导致城市道路面积狭窄进而致使交通拥挤，不断影响着国土自然生态基础。其他因素的影响程度也较大，主要从城镇化的人口、经济、社会和文化等方面表现出城镇化对国土自然生态基础的胁迫作用。

国土自然生态基础子系统对城镇化发展的约束作用主要表现为园地面积 （0.813）、交通运输用地面积（0.781）、耕地面积（0.770）等。园地面积和耕地面积退化越来越影响到城镇的产生与发展，也在不断影响区域城镇化的空间分布；当前人类生活水平提高已经不仅仅限于物质层面的追求，对国土自然生态基础所提供的各种需要不断增加；各种地质灾害对城镇化发展的约束作用日渐突出，所以不同国土资源都不同程度影响着城镇化的发展。

（二） 城镇化水平与国土自然生态基础耦合协调度时序分析

从时间序列上研究耦合协调程度可以清楚地揭示城镇化水平与国土自然生态基础交互作用的阶段性特征。由公式（4）计算得到2002-2011年城镇化水平与国土自然生态基础耦合度变化曲线（见图1），耦合度高表明城镇化水平与国土自然生态基础之间关系紧密，即城镇化的发展对国土自然生态基础的胁迫作用增强，说明国土自然生态基础对城镇化的发展有较强的制约作用；耦合度低则表明二者间的耦合关系较弱。

从图1中可以看出，2002—2011年城镇化水平与国土自然生态基础之间有明显的波动性，耦合度在0.42～0.62之间，说明城镇化水平与国土自然生态基础之间交互耦合的紧密性，以及不同年份城镇化水平与国土自然生态基础耦合的强度和协调程度有差异性。由于区域人口因素的变动情况、经济发展呈现的周期性以及公共基础设施和固定资产投放等不确定性等原因，国土自然生态基础对城镇化发展的约束作用，都在影响不同时期城镇化水平与国土自然生态基础的耦合程度。研究期间，城镇化水平与国土自然生态基础耦合关系大致可分三个阶段：2002-2006年、2006-2008年和2008-2011年，呈现三个“U”型曲线[23]，耦合强度有不断增加的趋势，表明城镇化的发展使人均负荷压力日渐加大，对国土自然生态基础影响进一步加深，虽然城镇经济得以长足发展，但国土自然生态基础所表现出的约束作用不得不引起重视。