长三角港口货运职能多样性时空格局

葛浩然，傅海威，朱占峰，钟昌标

(1. 宁波大学 商学院， 浙江 宁波 315211； 2. 宁波工程学院 经济与管理学院， 浙江 宁波 315211；3. 浙江万里学院 商学院， 浙江 宁波 315100)

在全球化、区域化和市场化等市场转型背景下，长三角地区不断发挥资源优势，针对运转需求建立分布广泛、种类齐全、结构复杂的全球性港口体系[1]，为区域经济参与空间资源配置和功能合作提供重要支撑。但是，由于长期以来在总体规划和地方协作方面缺乏港口职能分工的统筹机制，在职能多样性方面存在服务腹地不均、服务产能过剩和服务货种重叠等问题，严重制约着长三角经济与产业的协同发展。在加快推进长三角一体化的关键期，研究港口货运职能的多样性特征，对于发挥港口服务群体效应，提升区域一体化质量而言具有重要的指导意义。

随着港口货运职能结构在港口体系中的作用日益凸显，国际上关于港口货运职能及其多样性的研究逐渐增多，部分研究侧重于从不同视角反映港口的货运结构和规模差异。例如：RIMMER[2]在研究新西兰海港时，从总贸易、海岸贸易和海外贸易等3方面遴选了16项指标；PHAM等[3]借助多种公式，重点计算了越南北部集装箱码头吞吐量的集中化和分散化程度。此外，更多研究侧重于从功能的视角反映港口货运职能的多样性。

国内学者在方法选择上更为多元。例如，王伟等[4]借助纳尔逊法，重点从货物结构的综合性和专业性的角度区分港口的地位。比较常见的方法还有聚类分析法[5]、社会网络分析法[6]、赫希曼指数集聚度[7]和经济学建模[8]等。现有研究多集中于对港口的职能进行静态界定，缺乏从结构分化和时空格局的视角对其进行深度剖析，无法反映港口职能体系对一体化区域的整体服务水平。因此，界定长三角港口职能的基础上，引入多样性指数，以期从多样性的时空演化的角度揭示长三角港口货运职能的格局特征和演变规律。

1 相关方法构建

1.1 港口货运区位熵

港口体系的货运职能多样性是在各港口货运职能分类的基础上建立的。在一定的市场容量下，为提高货物转运效率，组成运输体系的各港口会在分工与合作中形成不同的货物结构，符合港口体系在市场分工理论中的运行规律。港口货运职能用来反映不同货种在港口业务中的相对集中化程度，由于其界定与城市职能和产业功能相通[4]，因此引入应用较多的区位熵理论思想，界定港口体系中各港口的货运职能分工[9]，计算式为

(1)

(2)

式(1)和式(2)中：eij为港口i对第j类货物的吞吐量；n和m为货物种类和港口数量；Eij为港口i中第j类货物吞吐量的比例；Ej为港口体系整体货物结构中第j类货物吞吐量的比例。根据Lij可判断港口对各类货物的服务职能属性，其中：Lij>1代表其为基本职能，港口对该类货物有相对服务集聚优势;Lij<1代表其为非基本职能，港口服务仅限于满足既定市场需求。若港口在较多货类中均具有基本职能，说明更多货种选择在该港口集聚转运，在港口体系分工合作中承担更多元的货运职责；反之，说明港口的货运职能仅限于少数货种，在港口体系中的分工参与性更为集中。

1.2 货运职能多样性指数

港口货运职能仅表现单个港口在港口体系中的地位和作用，但作为由不同性质、规模和类型的港口相互作用形成的港口群体组织，其多样性对指导区域港口资源整合、提高整体服务均衡性更具意义。考虑到港口在功能区分和结构更新中共同构成了完整体系，可将其视作一个有机整体。由此，选取近年来研究城市多样性和生态多样性常用的3种多样性指数反映港口货运职能的多样化特征[10]，以便对港口货运职能体系的规模结构、空间结构和分异结构进行更为直观的分析。

1.2.1α多样性

α多样性原指单位面积内物种的相对数量差别，反映局地均质空间中职能数量的均匀性。由于传统α多样性仅对各货运职能密度的相对差异进行计算，忽略了职能数量在稳定维持多样性中的作用[11]，通过在港口体系中加入港口职能规模，体现区域港口体系货运结构的丰富性和均匀性。参照Shannon-Weaver指数的含义对α多样性进行修改，有

(3)

式(3)中:Sx为区域港口的数量；Nx为区域内所有港口具有的货运职能总数量；Ai为区域内具有i职能的港口数量。α多样性大，说明区域内港口体系的货运职能越丰富，且在港口间的分布越均匀。

1.2.2β多样性

β多样性原指不同环境梯度间种群结构的变化，反映不同层级间的职能结构差异。在港口体系中，通过比较各货运职能在不同等级的比例差距表示规模等级梯度的变化过程中，港口体系在货运职能结构方面的差异程度，可验证港口承担的货运职能是否随着其吞吐规模的扩大而发生变化，以及如何变化，计算式为

(4)

式(4)中：Ny1和Ny2分别为2种规模等级中货运职能总数；Ai1和Ai2分别为2种等级中具有i职能的港口数量。β多样性指数的取值越大，说明不同规模等级的港口间共有的货运职能越少，梯度多样性越丰富。

1.2.3γ多样性

γ多样性原指较大尺度景观或区域内各类物种的分布差异，侧重于从空间的视角考察职能分布是否集中。在港口体系中，可通过对比各项货运职能在不同区域的分布比例测算各项货运职能是否存在空间集聚现象、不同地区的港口具有哪些职能优势。借助空间基尼系数思想，将某类职能港口在各区域的比例绘成空间洛伦兹曲线,并对其进行计算，计算式为

(5)

式(5)中：xi为某区域内具有第i类货运职能的港口在具有该职能的所有港口中所占比例；Xi为该区域所有港口的货运职能总和占长三角港口货运职能总数的比例；m为划分区域数量。γ多样性的取值越大，说明其集中于某一地区的态势越明显，即空间分布的多样程度越低。

1.3 研究单元与数据来源

1) 在港口选取方面，根据《中国港口年鉴》对规模以上港口的界定，考虑到港口在参与市场竞争时多以港区的形式存在，选取长三角区域内上海、江苏、浙江和安徽等省市的29个港口样本(见图1)。

图1 研究区域和港口区位概况

2) 在货运数据方面，根据交通运输部《港口综合报表制度》的划分原则，选取煤炭、石油天然气及其制品、原油、金属矿石、钢铁、建材、水泥、木材、非金属矿石、化学肥料及农药、盐、粮食、机械设备电器、化工原料及其制品、有色金属、轻工医药产品、农林牧渔产品和其他等18类数据。考虑到散货运输与集装箱运输在货物数量和质量层面代表不同的市场源，集装箱运力分配可反映出对高附加值货物的承运能力，在不影响结果的前提下将其视为单独货物类型。限于数据的可得性和可比性，主要对2010—2018年港口货运职能的多样性进行分析，数据来源主要为2011—2019年的《中国港口年鉴》和2011—2018年的《中国交通年鉴》，部分缺失数据来源于当地统计年鉴。

2 长三角港口货运职能多样性实证分析

2.1 港口货运吞吐格局

2010—2018年,参与研究的港口货物吞吐总量从309 906万t稳步增加至473 035万t，年均增速达5.43%，且港口间吞吐规模的分化现象逐渐明显，考虑到处在不同发展阶段和具有不同吞吐规模的港口在货转职能结构中具有差异化的职能定位，在分析之前按吞吐规模进行分级。为规避主观分级造成的干扰，采用Jenks自然断裂法，按2010—2018年平均货运吞吐量对港口进行分级，使各规模等级内部港口间的差距最小，等级间的差距最大(见表1)。由表1可知：长三角已形成明显的多层级港口体系，其中上海港和宁波舟山港处于核心地位，其余等级的港口数量分布也较为均衡。

表1 依据吞吐量的港口分级

2.2 港口货运职能分化格局

根据区位熵计算长三角主要港口的货运职能，借助ArcGIS 10.2的空间分析工具对2010年、2014年和2018年各港口的货运职能数量进行分级可视化，见图2。结果显示：港口间货运职能数量的差距明显，且分化趋势逐渐增大。2010年按职能数从多到少分级的港口数量分别为0、9、17、3；拥有3～5项货运职能的港口最多，占比达到65.5%；上海港和宁波舟山港虽然货物吞吐量较大，但其职能数始终保持在该层级。各省港口的货运职能数差距较大:江苏省各等级港口数量为0、7、3、0，浙江省各等级港口数量为0、1、5、0，安徽省各等级港口数量分别为0、1、8、3。2014年按职能数从多到少分级的港口数量变为3、8、17、1，各港口的职能数量普遍增多，说明港口间分工互动逐渐增多。2018年各等级港口的数量为4、7、15、3，其中货运职能较多的港口间位序变化较大，无锡港、南通港和镇江港的职能数增至第一层级，嘉兴港和苏州港的职能数略有减少，湖州港升至第二等级，江苏省、浙江省和安徽省各港口的货运职能数等级分布分别为4-3-3-0、0-2-4-0和0-2-8-2，说明江苏省各港口的货运职能分工和协作更加频繁，其余地区尚未改观。

a) 2010年

从空间格局的角度看，长三角港口体系的货运职能数量存在明显的核心-外围分布趋势，其中货运职能数量较多的港口集中分布在长江干线沿岸的南京港及其下游地区，而南京港上游和内陆直流地区的中小型港口的货运职能数量较少，在要素流通较为密集的苏南腹地，港口间的细化分工与规模服务收益形成良性循环，港口的枢纽作用较为突出。浙江省和安徽省由于港口等级体系尚不完备，港口联动发展受限，货运职能分工相对滞后。

为更清晰地展现港口体系各项货运职能的数量变化格局，对不同规模等级港口的各项货运职能进行加总(见表2)。由表2可知：具有运输矿建材料、煤炭及其制品、水泥和非金属矿石等货物职能的港口较多，且多为小型港口和中型港口，这主要是因为这些货物具有广泛的需求空间，市场邻近港口在腹地资源整合方面更有优势；具有运输石油天然气及其制品、原油、机械设备、电器和集装箱等职能的港口较少，且多为大型港口或特大型港口，这些货物对装运技术和设备的要求较为严苛，且货物的多式联运更多面向国际市场。因此，服务能力更强的海港对其更具集聚吸引力。各项货运职能的港口数量随时间的变化也存在明显差异，尤以原油、化学肥料及其制品的变化幅度最大。

表2 2010年、2014年和2018年各级港口具有各项货运职能的数量

港口的平均货运职能数量随规模的提升先增加后减少，且在2010—2018年，大型港口的货运职能数量与其他港口的差距在拉大，综合各等级港口的职能结构特征，说明港口在规模扩张过程中，其货运职能遵循从专业化到综合化,再到高端化的发展模式。

2.3 港口货运职能多样性时空格局

在计算港口货运职能的基础上，从不同的角度计算港口体系的货运职能多样性指数，可更深层次地分析出港口货运职能的时空格局特征。

通过计算并比较各省市间α多样性指数(见表3)可发现：江苏省的得分始终最高且稳步提升，近年来其港口集团通过建立点到面的港口集疏运网络系统，使全局资源配置效率得以优化，结合当地港口的货运职能数量普遍增多的特点，各港口在货运职能体系均衡性和丰富性方面已取得一定的成效；上海港的得分有所下降，这主要与货运职能数量减少有关，在战略定位调整过程中，通过提升枢纽港的定位，集装箱、钢铁、机械装备和轻工医药等高附加值货物的转运份额增加；浙江省的得分较低，且各港口的货运职能数量相对较少，在长期的外贸货运主导和政策引导下，除了宁波舟山港，其余港口尚未明晰自身服务特色，货运职能向少数港口倾斜；安徽省的得分最低，且各港口的货运职能数量均未稳定增加，说明其整体货运职能的丰富性和均匀性均有待提升，作为内河港口集聚地，一方面航道禀赋和市场容量不足，另一方面港口管控普遍向地方转移，港口间的合作分工渠道受限，因此在与腹地产业协作过程中，港口的货运职能更偏向于满足本地市场的需求，货运职能界定不清晰使得各港口更追求竞争收益。

表3 长三角各省(市)港口货运职能α多样性指数

以港口规模等级作为环境梯度，研究港口体系不同样带间的β多样性指数，结果见表4。由表4可知：规模相似的港口之间货运职能的差异更小，中型港口与小型港口之间的β多样性指数得分和大型港口与中型港口之间的β多样性指数得分均小于1，说明在港口成长为特大型港口之前，其货运职能结构相对稳定，而特大型港口和其他等级港口的β多样性指数在较大程度上反映出其货运职能定位更具稀缺性和独特性。从时间演化的角度看，各级港口与其他3类港口的β多样性指数之和均出现先增大后减小的现象，说明不同等级港口之间的货运职能定位经历了从重叠到分化再到重叠的发展趋势，与平均职能数量的变化相对应，早期地方主导的港口岸线建设趋于饱和，港口在选择货物时没有明确的类型限制，随着各地从宏观层面指导港口体系合作分工，港口间的货运职能特色更加明晰。指数回落与小型港口的职能数量普遍增加有关，其在有限市场下对货类的选择更多元，直接拉高了与其他规模等级港口共有的货运职能。

表4 不同规模等级港口样带间的β多样性指数

以省(市)空间为单元计算的港口货运职能γ多样性见图3。由图3可知，各项货运职能的得分均大于0，表现出具有相同货运职能的港口在空间分布上均存在不同程度的集聚态势，但各项职能的集聚格局差异明显,其中：机械、设备和电器的γ多样性指数最高，主要与上海港的市场垄断有关；农林牧渔、木材、化学肥料和农药等与农业相关职能的γ多样性指数普遍较高，职能港口主要集中在江苏和安徽两地，具有较强的消费指向和资源指向；钢铁、有色金属和金属矿石等职能港口虽然也邻近相应工业区域，但产业市场的空间均衡分布使得其γ多样性指数较低。除了机械、设备、电气、集装箱、原油和金属矿石等核心港口占据的职能以外，其他货运职能的γ多样性指数随时序的变化均较明显，且职能间变化趋势的差异较大，进一步验证了区域间港口(尤其是支线港口)的货运职能分工尚不稳定。

图3 2010、2014和2018年不同货运职能的γ多样性指数

3 结束语

基于区位熵和多样性指数等方法，对长三角港口的货运职能及其多样性格局进行分析，主要得到以下结论：

1) 长三角港口间的货运职能数量和职能结构差异明显，空间分布存在核心边缘趋势。不同职能的港口之间也存在特征差异。

2) 各省(市)间的港口货运职能体系差异较大，江苏省各港口的货运职能分工更为丰富和均衡，上海港一直保持自身特点，浙江省各港口和安徽省各港口的货运职能分工体系有待细化和提升。

3) 特大型港口的货运职能更具特色和优势，各等级港口间的货运职能定位呈现出由重叠到分化再到重叠的演化态势。

4) 拥有相同货运职能的港口均存在一定的区域集聚现象，但不同职能的集聚方式和强度不尽相同，且分布格局尚不稳定。

根据研究结果，从整体和局部2方面提出优化建议：

1) 提高对港口体系货运职能结构的宏观指导。整合三省一市各等级港口资源成立企业联盟，从宏观层面统筹规划不同层级港口间货运职能的优势，以市场化协作稳定提高沿海、沿江与内陆港口的分工合作能力。

2) 分省(市)制订港口货运职能的提升路径。上海港通过职能优势提高对周边港口资源的整合能力。江苏省要重点布局港口和腹地的货物通道，进一步提高腹地货物供给能力。浙江省要充分发挥海港集团的市场整合平台优势，进一步培育次级枢纽港。安徽省要拓展中小型港口辐射腹地，提升物资水-水中转和水-陆换装能力，要通过企业兼并、参股投资等方式打造支线港口的服务特色。

本文在长江区域一体化背景下研究了港口货运职能的空间格局和演化特征，下一步可结合长江经济带等国家战略对岸线港口分工合作的影响，在更大范围内对其进行研究。