长株潭城市群土地集约利用与经济发展关系动态计量分析

熊　鹰，苏　婷，李　海，李昱华，乐咏梅

(1.长沙理工大学 资源环境与城乡规划研究中心，湖南 长沙 410114；2.湖南省遥感中心，湖南 长沙 410007)



长株潭城市群土地集约利用与经济发展关系动态计量分析

熊鹰1，苏婷2，李海1，李昱华1，乐咏梅1

(1.长沙理工大学 资源环境与城乡规划研究中心，湖南 长沙 410114；2.湖南省遥感中心，湖南 长沙 410007)

摘要：以长株潭城市群为研究区域，分别建立土地集约利用及经济发展水平评价指标体系，应用动态计量经济方法与模型研究分析了该区域土地集约利用和经济发展的相互作用关系。结果表明：(1)长株潭城市群的土地集约利用与经济发展水平序列都是一阶单整序列，二者在短时期内存在一定程度的失衡，但长期表现为均衡关系；(2)因果检验发现二者存在较明显的单向因果关系，即土地集约利用的Granger原因为经济发展；(3)二者的脉冲响应分析表明，经济发展对土地集约利用的冲击影响较大、变化响应强烈，其对土地集约利用冲击影响的解释水平达到了95.3%；而土地集约利用对经济发展的冲击影响较小、变化响应微弱，其对经济发展冲击影响的解释水平仅为4.7%。因此，提高土地集约利用水平需进一步加快转变经济发展方式，加强土地利用监督管理，促进区域土地利用与经济协调发展。

关键词：土地集约利用；经济发展；动态计量；长株潭城市群

土地是城市形成与发展的基础，土地利用效率与城市变迁、区域发展直接相关。土地集约利用在一定程度上反映人地的互动关系，与经济发展和城市规模具有紧密关系，也是影响城市区域未来增长的重要要素[1-2]。当前，我国社会经济发展迅速，工业化、城镇化步伐加快，由此对土地的需求日益增多。随着城乡建设用地呈快速扩张的趋势，土地供需的矛盾日趋严峻。同时，土地低效利用的现象在一定范围内存在，亟需开展土地集约利用和经济发展关系的评价分析，探讨两者之间的相互影响关系和响应机理，以此促进土地对经济社会的持续支撑和保障。

近年来，土地集约利用已成为学术界广泛关注的热点之一，相关学者从各自领域和不同角度作了大量研究，并且在理论体系与方法、驱动机制以及不同尺度的时空特征等方面取得了众多丰富的成果[3-7]，并发现经济与土地集约利用之间有重要的联系与相互影响。但从研究现状看，从计量的角度分析土地集约利用和经济发展之间的动态变化关系，揭示两者之间的相互影响机制等方面仍显不足[8]。以我国中部地区重要的城市群之一——长株潭城市群为研究区域，在一定的时间尺度上，运用动态计量经济方法与计算模型研究分析了该区域1994—2014年土地集约利用和经济发展之间相互影响的动态机制，以此为高效配置土地资源，不断提升土地资源对经济发展的保障能力，促进长株潭城市群“两型社会”建设和土地资源可持续发展提供科学依据和决策参考。

1研究区域概况

长株潭城市群是我国中部地区重要的城市群之一，其范围包括3个省辖市、4个县级市、7个县及177个建制镇，土地面积2.8×104km2，占湖南土地面积的13.3%。长株潭城市群位于湖南省东北部，因地处东部沿海地区和中西部地区过渡带、长江开放经济带和沿海开放经济带(“一带一部”) 的重要接合部位，其地理区位及交通条件优越，2007年获批全国“两型”社会建设综合配套改革试验区。长株潭城市群是湖南城市化和经济发展的核心地区，2014年长株潭地区生产总值11 555.9亿元，占全省GDP的42.7%；2014年末城市群总人口达到1 408.55万人，其中城镇人口929.61万人，城镇化率63.3%，高于全省城镇化水平14个百分点。近年来，随着区域经济社会的快速发展，工业化、城镇化的迅速推进，长株潭城市群土地资源开发利用程度加剧，建成区面积不断扩大。随着郊区土地的大量征用，耕地面积呈现日趋减少的态势，目前仅为0.053 3 hm2/人，基本处于联合国粮农组织确定的人均耕地面积警戒线[9]，人地矛盾十分突出。

2研究方法与数据处理

2.1数据来源

社会经济数据主要来源于《湖南省统计年鉴》(1994—2014年)和《中国城市统计年鉴》(1994—2014年)、《长沙市统计年鉴》(1994—2014年)、《株洲市统计年鉴》(1994—2014年)、《湘潭市统计年鉴》(1994—2014年)，同时还参考了国民经济和社会发展统计公报的相关数据；土地利用数据主要来源于长沙、株洲、湘潭三市的土地利用变更调查数据。通过以上收集，确保了数据的准确性、可靠性和权威性。

2.2研究方法

以1994—2014年经济发展和土地集约利用的时间序列数据为基础，分析两者之间的内在影响关系。研究方法包括[8]：①应用ADF和PP检验方法分析时间序列变量的平稳性；②运用EG两步法检验变量的协整关系，并据此通过构建误差修正模型(ECM)辨析两者之间的相互关系；③进行变量间的格兰杰Granger因果关系检验，揭示两者之间的作用方向和因果联系；④以VAR(向量自回归)模型为基础，构建经济发展和土地集约利用脉冲响应函数和方差分解模型，剖析两者间的内在影响，并揭示变量变化由此形成的冲击影响。

2.3数据处理

从土地集约利用(ILU)及经济发展(ECG)的内涵及影响因素出发，在参考相关文献的基础上[6-8]，遵循指标选取的科学性、可比性和可获取性等原则，分别构建经济发展水平评价指标体系以及土地集约利用水平评价指标体系(表1)。

表1　土地集约利用与经济发展综合评价指标体系及其权重

(1)经济发展水平评价体系。从产业结构、经济实力以及经济外向度3个方面出发，选取人均GDP、人均财政收入、人均社会消费品零售总额、人均当年实际利用外资额、在职职工平均工资、人均固定资产投资、第三产业产值占GDP的比重、第二产业产值占GDP的比重、外贸依存度等建立评价指标体系。

(2)土地集约利用评价体系。从投入水平、利用程度、利用效益和利用可持续性4个方面出发，选取地均GDP、地均财政收入、地均固定资产投资、地均社会消费品零售总额、人口密度、人均建设用地面积、人均公共绿地面积、地均道路面积和建成区绿化覆盖率等建立评价指标体系。

(3)指标权重及数据处理。各评价指标的权重应用熵值法予以确定，同时考虑到采用对数据的自然对数变换不改变原有的协整关系[10]，为此本研究对原序列数据进行取自然对数变换，并应用功效函数法对经济发展水平和土地集约利用水平进行定量评价。长株潭城市群1994—2014年经济发展水平(ECG)和土地集约利用水平(ILU)具体评价结果详见图1。

图1　长株潭城市群经济发展水平与土地集约利用水平发展趋势

3结果与分析

3.1平稳性检验分析

一般而言，只有同阶单整序列才能进一步做协整检验，因此在对土地集约利用水平(ILU)与经济发展水平(ECG)做协整检验之前，需要对二者做平稳性检验，验证其是否存在单位根。为保证研究结论的可信度，本文采用ADF以及PP两种检验方法同时评判与检验两个时间序列的平稳性。如表2所示，相比给定的10%显著水平下的临界值，原时间序列土地集约利用ILU和经济发展ECG的ADF值及PP值都超过了临界值，这一情况表明原时间序列存在单位根，没有通过显著性检验，属于非平稳序列。因此，为检验两个序列是否是同阶单整序列，将各序列进行一阶差分。差分后各序列的检验值能小于5%显著水平下的临界值，说明是平稳序列，不必再对其进行二阶差分。研究结果说明，土地集约利用水平与经济发展水平的时间序列均是一阶单整序列，可进行协整检验。

表2　序列ADF检验及PP检验结果

注：Δ表示一阶差分算子，*、**、***分别表示在10%、5%、1%显著性水平下的临界值。

3.2协整性检验分析

两个序列之间若成非平稳变化趋势，并不意味着二者之间不存在长期均衡关系。若变量之间存有协整关系，即说明两个或两个以上的同阶单整非平稳时间序列的线性组合为平稳时间序列[11-12]。由于土地集约利用水平(ILU)与经济发展水平(ECG)之间存在长期的动态均衡关系，有必要对其进行协整检验分析。结合目前的研究，本文运用EG两步法来对二者之间的协整关系进行分析。通过eviews5.0软件，对土地集约利用水平(ILU)与经济发展水平(ECG)进行OLS回归，得到回归方程以及残差序列resid，令e=resid得到可编辑的残差序列e，并经ADF检验是否存在单位根。结果显示，ADF检验值为-3.467 556(表3)，其结果小于1%显著水平下的临界值(-2.708 094)，这表明ILU与ECG之间存在着协整关系。虽然两者在短期内处于波动变化并可能存在失衡的现象，但长期来看表现为均衡关系，且具有长期的一致性[13]。

表3　经济发展与土地集约利用的协整性检验结果

3.3因果Granger关系检验分析

若要评判两个变量之间是否存在因果关系，仅依据协整检验还不能完全证明，协整检验只能评判变量之间是否存在着长期的均衡关系。因此，探讨土地集约利用(ILU)与经济发展(ECG)之间的相互关系需在其协整检验的基础上进一步深入分析两者之间的因果关系。格兰杰因果检验方法(Granger Causality Test)是一种常用的验证变量间是否存在因果关系的方法，为此本文应用该方法检验土地集约利用(ILU)与经济发展(ECG)之间的因果关系[8，10]。格兰杰因果关系检验的基本原理是：如果变量X是变量Y变化的原因，则在变量Y关于X滞后变量的回归中，若添加X的滞后变量作为独立的解释变量，则显著增加X的回归解释能力，称X为Y的Granger原因[14]，若无显著增强回归解释能力则表示X不为Y的Granger原因。长株潭城市群土地集利用约与经济发展的格兰杰因果关系(Granger)检验结果如表4所示。

表4　格兰杰因果关系检验结果

土地集约利用(ILU)与经济发展(ECG)的因果检验结果显示，两者之间存在单向因果关系，且这一表征较明显。即说明两者在因果关系上，土地集约利用的格兰杰(Granger)原因是经济发展，但土地集约利用不为经济发展的格兰杰(Granger)原因。因此，这表明经济发展是土地集约利用水平提高的促进因素。需要说明的是，Granger因果关系检验并不是真正意义上的原因和结果的关系，它所反映的只是两个序列在时间上谁对谁的影响较为优先、并且影响力度大，谁的前期变化可以有效解释另外一个序列的变化。实际而言，经济发展和土地集约利用两者之间存在互为因果、相互作用的关系，总体表现为经济发展推动了土地利用结构及利用方式的改变，并在一定程度上促进了土地利用效率的提升。但与此相对应的是，经济发展总体上受土地集约利用的影响要弱些，通常而言经济发展很大程度是各类生产要素投入增加共同作用的结果[8]。

3.4脉冲响应函数分析

脉冲响应函数主要用来揭示某个变量对其本身及其他变量的变化的反应程度，由此动态掌握变量之间的相互影响过程[11-13]。为此，本文引入脉冲响应函数以此探究长株潭城市群土地集约利用(ILU)与经济发展(ECG)之间的冲击程度及响应效果。为便于分析，通过建立土地集约利用(ILU)与经济发展(ECG)的VAR模型并应用渐进解析法计算响应函数的标准差[15]，响应函数追踪期为20期。土地集约利用(ILU)与经济发展(ECG)之间的脉冲响应函数分析结果如图2所示。为了体现数字的直观表达，对结果值扩大10倍。

由图解结果可知，系统内所有的冲击响应都是正值，说明二者之间都存在对对方的促进作用，这与理论是相符的。当经济发展(ECG)与土地集约利用(ILU)分别在其自其的一个标准差单位的冲击下，两者均表现出了响应变化，但两者的响应程度存在较大的差异。经济发展(ECG)对自身的冲击产生了持续的正向反应，在冲击期内的响应变化较大，并保持相对稳定的增长态势(图2d)。而土地集约利用(ILU)对来自于其本身的一个标准差的冲击，起初反应相对迅速、剧烈，其响应程度达0.5，随后至第2期一直呈下降态势，达到0.1左右(波谷)，之后从第3期后一直保持相对较稳定，略有波动起伏的趋势(图2a)。从相互冲击影响过程看，土地集约利用(ILU)受经济发展(ECG)一个标准差的正冲击后，其反应迅速，且冲击幅度较大，并表现为相对稳定的正向响应趋势(图2b)。这一结果显示，土地集约利用(ILU)受经济发展(ECG)的影响较大，具体表现为经济发展水平的提高促进了土地集约利用水平的提升。相比之下，经济发展系统(ECG)对来自于土地集约利用(ILU)的冲击则表现出的较弱的响应迹象(图2c)。由此说明，经济发展(ECG)与土地集约利用两者之间均存在对对方的作用，但土地集约利用(ILU)的冲击对经济发展(ECG)的影响不如经济发展(ECG)对土地集约利用(ILU)的作用影响。

3.5方差分解分析

方差分解通常是将系统内生变量中的变化予以分解为对各个分量的冲击，进而确定出对系统中内生变量产生影响的每一个随机扰动相对重要性的信息[8，12，15]。对土地集约利用与经济发展的方差分解结果如图3所示。土地集约利用(ILU)对其本身波动的影响以及受经济发展的影响表现出一定的差异和差距，在追踪期的起初阶段表现为受其自身的影响较大。但随时间的推移，土地集约利用其受本身的影响程度不断降低，第10期到最后基本稳定在5%左右(图3a)。相比而言，在前6期经济发展(ECG)对土地集约利用的影响一直呈较快增长的趋势，的平均增幅大体上每期为16.2%，而从第7期开始一直到最后总体稳定在85%左右(图3b)。经济发展受自身影响较大，虽然由第1期的100%降至95.3%(图3d)，但一直保持在较高的水平。其受土地集约利用的影响则较小，前4期虽然表现出增长特征，但第4期之后逐渐稳定，总体维持在4.7%的水平(图3c)。

上述结果表明，将系统内生变量中的变化分解为对VEC的分量冲击后，土地集约利用(ILU)对来自经济发展(ECG)冲击响应的解释水平达到了95.3%，而经济发展(ECG)对来自土地集约利用(ILU)冲击响应的解释水平较低，总体上维持在4.7%左右(图3c)。因此，这表明土地集约利用对来自于经济发展的冲击响应总体表现强烈，即经济发展对促进土地集约利用水平提高的贡献较大；而土地集约利用对经济发展的冲击影响总体表现不强，即反映出土地集约利用对促进经济发展的贡献相对较弱，这一结果和上述的脉冲响应函数分析结果是相吻合的。

4结论与讨论

应用动态计量经济模型，对长株潭城市群1994—2014年土地集约利用与经济发展关系进行了分析。研究得到以下结论：①长株潭城市群的土地集约利用与经济发展水平序列均为一阶单整序列，二者在短时期内存在一定程度的失衡，但两者在长期的同步变化中总体表现为均衡关系；②Granger因果检验发现二者之间的影响有较明显的单向因果关系，具体表现为土地集约利用的格兰杰Granger原因是经济发展；③二者的脉冲响应分析表明，经济发展对土地集约利用的冲击影响较大、变化响应强烈；而土地集约利用对经济发展的冲击影响较小、变化响应微弱，其对经济发展冲击影响的解释水平低。

利用动态计量经济模型分析土地集约利用与经济发展关系是一项有益的探索性工作，上述研究结果显示，土地集约利用受经济发展的影响较大，经济发展有力地促进了土地集约利用水平的提升，而且从长远来看，这种促进作用表现得更为显著。相比之下，经济发展受土地集约利用的影响较小，究其主要原因在于经济发展水平的提升是各类生产要素不断增加的共同作用结果。因此，维持或提升土地资源对经济社会发展的支撑以及保障能力，需坚持采取长期而非短期的发展策略。为此，在经济发展的进程中，协调好经济发展与土地利用之间的关系，需进一步加快转变经济发展方式，优化产业升级布局，加快推动产业结构的战略性调整，注重提高经济发展的质量。同时，应加强土地利用的创新管理，强化用地指标管控，落实节约集约用地制度，注重土地内涵式集约开发利用，提高土地利用效率，最大限度地提升土地资源保障能力和管理水平，推进区域土地利用与经济发展持续、健康、协调发展。

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Dynamic Econometric Analysis of the Relationship Between Economic Development and Land Intensive Utilization in Changsha-Zhuzhou- Xiangtan Urban Agglomeration

XIONG Ying1，SU Ting2，LI Hai1，LI Yu-hua1，YUE Yong-mei1

(1.Research Center of Resource Environment and Urban Planning,Changsha University of Science and Technology,Changsha 410114,China;2.Remote Sensing Center of Hunan Province,Changsha 410007,China)

Abstract:Based on the measuring of the degree of economic development and land intensive utilization,the paper explored the interactions between economic development and land intensive utilization by dynamic econometrics.The results showed that economic development and land intensive utilization were integrated into order one.There existed equilibrium relationship between them in long term whereas things were different in short term.Granger causality test showed that economic development was the grange cause of land intensive utilization,but the opposite grange causality couldn’t be proved by the empirical study.The response of land intensive utilization to economic development impulse was remarkable,and the economic development impulse could explain the change of land intensive utilization to a certain extent of 95.3%.The response of economic development to land intensive utilization impulse was weak,and the land intensive utilization impulse could explain the change of economic development to a certain extent of only 4.7%.Therefore,it is necessary to take some measures to improve the level of land intensive use,such as further accelerating the transformation of economic development mode,strengthening the supervision and management of land use,and promoting the coordinated development of regional land use and economic development.

Key words:land intensive utilization;economic development;dynamic econometric;Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration

doi:10.3969/j.issn.1009-4210.2016.03.001

收稿日期：2015-09-09

基金项目：国家社会科学基金项目(15BJY051)；湖南省国土科技研究计划项目(2014-13)；长沙理工大学教研教改项目(JG1328)；湖南省社会科学基金项目(13YBA016); 长沙理工大学创新性实验计划研究项目

作者简介：熊鹰(1977—)，男，教授，博士，从事资源环境评价、城市与区域发展规划研究。

中图分类号：F301(264)

文献标志码：A

文章编号：1009-4210-(2016)03-001-08