基于PSR模型的中国人地关系协调发展时空格局及其影响因素

张博胜，杨子生

基于PSR模型的中国人地关系协调发展时空格局及其影响因素

张博胜1,2,3，杨子生1,2※

（1. 云南财经大学国土资源与持续发展研究所，昆明 650221；2. 云南财经大学精准扶贫与发展研究院，昆明 650221；3. 云南桓烨建设工程有限公司，昆明 650224）

科学认知人类活动与地域系统的互动关系是实现人地关系协调发展的重要依据。该研究构建了人地关系协调发展压力-状态-响应（Press-State-Response, PSR）评价理论体系，并利用2002、2007、2012和2017年中国省域截面相关数据，分析了中国人地关系协调发展时空演化特征及其空间分异影响因素。结果表明：1）2002—2017年中国人地关系协调发展等级总体处于中度协调至良好协调之间，较为稳定。而协调度值则表现为“V”型特征，2002—2007年协调度值由0.648降低到0.494，2012年回升到0.639，2017年进一步提升到0.705。15年间中国人地关系经历了“先趋紧-后缓解”的发展过程。2）从空间上看，15年来中国人地关系协调性区域差异明显增强。西部省份人地关系协调性普遍降低，东、中部地区人地关系协调性有所提升，东北地区人地关系协调性保持相对稳定。目前主要表现为东部、东北及中部协调度等级较高，西部协调度等级较低的空间分布特征。3）东、中、西部地区人地关系协调性主要影响因素有所差异。各地区需根据当地自然地理条件及经济社会发展状况因地制宜，以人地协调发展为准则，结合各地区主要影响因素实施差异化的调控对策，促进人地系统的协调、可持续发展。

模型；人地关系；协调发展；评价；地理探测器

0 引 言

伴随着人类起源，人地关系便应运而生。探索人地关系很早便开始引起了人们的关注，中国古代“天人合一”的思想反映的即是对人地关系的深入思考[1]。随着人类文明的进步和经济社会的发展，对人地关系的研究不断深化，逐渐演化为现代人文地理学研究的核心内容，贯穿在整个地理学研究的发展过程中[2,3]。人地关系以研究人类社会及其活动与自然环境之间的相互关系为主要内容[2,4-5]，在遵循自然环境客观变化规律的基础上，将经济、社会、文化、历史等人文要素综合考虑在内，探究人类活动与自然环境的相互影响与作用机制，以及人地关系的时空格局演化过程等相关命题，对人文地理学的学科发展具有重要的学术价值，尤其近年逐渐发展起来的人地协调理论为当今学术界研究人地关系问题，及人们合理开发利用和保护自然资源，有效缓解人地矛盾，促进区域协调、可持续发展具有重要的现实意义。

近年来随着人地矛盾不断加剧，谋求人地协调发展逐渐成为人地关系的核心目标[6]。人地协调理论已成为可持续发展的一个基本理论[7]，是人类对自己赖以生存的环境和发展的社会现实在认识上的一次飞跃[8]，认为人地协调是人地关系最理想的状态[9]，其重点是要实现人和地两个系统各要素的结构和功能保持相对平衡，人类活动处在地理阈值之内[10]。因此，评价人类活动是否处于地域系统承载范围内，成为探究人地关系协调发展的关键问题。西方学者最早开始运用生态足迹模型来评价人地协调状态，并指出人类对自然资源的需求一旦超过自然对资源的供给，就会打破人地关系的平衡[11]。此后，国内部分学者将生态足迹模型应用于中国实践，发现随着人口不断增加和消费水平的提升，中国人地关系处于濒临失调的发展状态[12-13]。面对人地关系的复杂变化，学术界对人地关系协调问题的理解不断深化，研究方法更趋向多元化。尚海龙等[14]运用耦合协调度模型，从资源环境基础和经济社会发展两个方面分析了西部大开发十多年以来西安市人地关系协调发展过程，并指出未来西安市“人多地少”的矛盾难以在短期内得到缓解；逯承鹏等[15]构建人地关系演变动态仿真模型，从社会经济变化、资源变化及环境变化三个方面，综合分析得出甘南州人地关系处于失调状态的结论。樊杰等[4,16-17]为代表的人文地理学科研团队更是开创性的提出了基于地域功能学说的资源环境承载力预警的研究方法，为学术界探索人地关系协调发展提供了新思路。资源环境承载力评价在人地关系问题研究中得到了较为广泛的应用[18-20]。但不得不承认的是，在资源环境承载力研究过程中，由于评价指标的构成、关键阈值的选择及承载对象的结构和效率的不同，会造成承载能力产生差异，并且区域承载体部分组成要素的开放性和流动性，使得区域承载能力研究必须受制于开放性和流动性涉及的相关区域，给资源环境承载力研究带来一定难度[4]。为此，杨宇等[21]尝试性地构建了一套计量更为简洁的“施压-承压”评价模型，该模型兼顾了人地关系的复杂性和时代特征，并重点引入人地系统的开放性特征，一定程度上弥补了区域资源环境承载能力研究的不足。但由于人地系统开放程度的度量存在一定难度，在相关研究工作中受到一定限制[22]。

目前学术界对人地协调发展问题已展开了广泛而深入的研究，取得了许多有益的研究成果。但一方面目前中国关注人地关系综合评价的定量研究仍相对不多[21]，尤其缺少各地区多时段的人地关系协调发展的时空变化对比分析，且影响因素的相关探索也较为鲜见，以致于难以对一些影响人地关系协调发展的相关政策措施的区域差异性效果做出更合理的判断；另一方面人地关系协调发展的研究方法仍有进一步拓展的空间。基于此，本文尝试性的借鉴逻辑缜密、应用性强的“压力（P）-状态（S）-响应（R）”模型的分析思路，构建人地关系协调发展的PSR分析框架和评价指标体系，并实证分析2002—2017年中国省域人地关系协调发展时空演化过程及其空间分异影响因素，以期为人地关系研究提供新思路，同时也为进一步缓解中国人地矛盾，促进区域人地关系协调发展提供参考。

1 研究方法

1.1 人地关系协调发展的PSR理论框架

“压力（P）-状态（S）-响应（R）”模型是由OECD 和UNEP提出的用于反映可持续发展机理的理论框架[23-24]，该模型以系统内在因果关系为基础，以调控措施为手段，以实现系统的可持续发展为目标。具体思维逻辑表现为，人类活动对环境施加了压力，导致环境原有的性质和资源数量发生了改变（状态），进而人类会采取适当的调控措施（响应），以恢复环境质量，实现人与自然的和谐共生[25]。PSR模型具有逻辑缜密，适用性强等特点，在土地生态安全[26]，水生态文明[27]，土地整治[28]、区域经济与资源环境协调发展[29]等方面得到广泛应用。

在PSR模型系统中，“压力”是“状态”形成的根源，“状态”又是“响应”发生的原因，最后“响应”又决定了压力的大小，“压力-状态-响应”在不断调整与适应的过程中，使系统中各要素在矛盾中逐渐达到平衡，进而促进系统协调与发展。这一理论框架为分析人地关系的协调发展提供了思路（图1）：随着人口增长和经济社会发展，给地域系统带来了巨大压力（P），人类不断开发利用各种自然资源，以推动经济社会发展，扩大居住空间，并在生产、生活过程中不断向地域系统排放污染，改变了地域系统的结构与功能状态（S）；地域系统开始出现结构失衡、功能紊乱、资源环境质量恶化等现象。环境污染，自然灾害频发，粮食危机等反过来制约人类社会的发展。人类为谋求生存和持续发展的目标，对地域系统的反馈进一步做出响应（R），通过政策调整，改变土地利用方式，加强资源环境保护等，改善地域系统状态，使之保持良好的结构与功能，进而实现人地协调、可持续发展。这一理论逻辑充分体现了人地关系是否协调，不仅取决于人，还取决于地，最终还是完全取决于人的思想[30]。

1.2 人地关系协调发展PSR评价指标体系

1.2.1 指标体系构建

按照上述人地关系协调发展的PSR理论框架为研究基础，遵循指标数据的客观性、科学性、可获取性等原则，并充分参考已有相关研究[18-20,22]，从对地域系统造成压力的主要人类活动形式，以及人类活动对地域系统施压后，人地系统表现出的状态及这种状态反馈给人类活动后，人类活动所做出的响应3个方面，选取36个指标构建人地关系“压力-状态-响应”评价体系，综合测度区域人地关系协调发展水平（表1）。

1）压力指标。人类生存与谋求发展是对地域系统造成压力的根源所在。总体上看，压力产生主要源于人口数量的增加、经济的发展、生产生活空间的扩张、以及对地域系统范围内各类资源的开发利用与环境的破坏。因此，用区域人口规模（人口密度）、人口增速（人口自然增长率）及人口集聚程度（人口城镇化率）表示人口增长对地域系统的压力；工业化是开启人类经济社会快速发展的典型代表，长期以来中国快速工业化的发展模式伴随着生产生活空间的无序扩张，给地域空间承载带来巨大压力。用经济总量（GDP总量）、经济密度（地均GDP）、工业化水平（工业产值占GDP比例）度量经济发展给地域系统造成的压力；人类对土地资源开发利用，对地域系统的影响最明显，用建设规模（建设用地面积占土地总面积的比例）、建设集聚程度（建成区面积占土地总面积的比例）及空间扩张速度（人均建设占用耕地规模）进行度量。此外，人类活动向地域系统排放的各类污染物也会给地域系统造成压力，用单位耕地面积化肥施用量、单位耕地面积农药使用量、地均工业废水排放量、地均工业固体废弃物排放量及地均主要工业废气污染物排放量进行度量。

表1 PSR模型框架下的人地关系协调发展评价指标体系

注：“+”、“-”分别表示指标对准则层的正向和反向作用。

Note: “+” and “-” respectively represent the positive and negative effects of indicators on the criterion layer.

2）状态指标。人地关系状态即是人类活动给地域系统造成压力后，人地系统所反映出来的外在表征，既包括地域系统内资源环境对人类活动的承载能力，也包括各种自然灾害对人类活动的约束。土地资源、水资源、能源及环境等是与人类社会生产、生活最为密切的自然资源，是对人地关系地域系统的生存功能、发展功能与生态功能的承载能力和持续发展能力的集中反映。因此，用耕地资源、水资源、能源反映资源状况，用森林覆盖率、建成区绿化覆盖率、人均公园绿地面积及空气质量状况（用省会城市空气质量二级以上天数度量）表征人类居住环境，用灾毁耕地情况、作物受灾、成灾情况表征灾害情况。相对全面地反映出了人地关系所处的状态。

3）响应指标：主要反映人类社会对当前不合理、难持续的人地关系状态所做出的调整。以转变资源利用方式，提高资源利用效率，集约节约利用资源，加强污染防治和生态环境保护为主要手段，引导人地关系向着协调、可持续的方向发展。具体而言，从生产、生活和生态3个方面采取调控措施。生产方式上通过加强农田水利设施建设、土地开发整理复垦等土地整治措施，在补充耕地数量的同时提高耕地质量和产出水平，并采取建设用地规模控制、转变产业经济发展方式等措施，实现集约节约用地；生活方式上采取节约用水措施，并对生活污水、垃圾排放及工业污染采取有效防治措施，以改善人类居住环境，提高生活质量；生态环境方面通过植树造林、水土流失治理及环境污染治理等举措恢复土地植被、减少污染，提高地域系统的生态涵养功能。

1.2.2 数据来源

本文以中国省级行政区域为研究单元，所需数据主要涉及其人口、土地资源、生态环境及社会经济等相关指标，所有数据来源于历年《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国城乡建设统计年鉴》《中国国土资源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国能源统计年鉴》及各省份（区、市）统计年鉴。其中需要说明的是，统计年鉴中未公布2012年各省份（区、市）建设用地面积，用2013年建设用地面积代替，天津市2007年人均公园绿地面积缺失，用其他3个直辖市平均值代替，2017年工业固体废弃物排放量未公布，用2015年的数据代替，2002年未公布各省份农村无害化卫生厕所普及率，用2003年的数据代替。西藏及港、澳、台地区部分指标数据缺失，最终整理得到全国及30个省级行政区2002、2007、2012和2017年4个时段的相关截面数据。

1.3 人地关系协调发展评价物元模型

中国学者蔡文于20世纪80年代提出物元分析方法[31]，主要用于研究事物开拓规律和拓展可能性，可以解决不相容的复杂问题，适合于多因子的综合评价[32]。通过引入负数的概念建立关联度，可以无丢失地综合各种因素的全部信息，并能以定量的数值表示评价结果，从而较完整、客观地反映事物质量的综合水平[31]。人地关系协调发展评价涉及指标较多，单项指标评价结果具有不相容性，运用物元模型分析人地关系协调发展，可以有效避免指标不相容性，并保证指标信息的完整性，评价结果更加科学合理。

1.3.1 确定人地关系协调物元

人地关系协调，人地关系协调特征和特征量值共同构成人地关系协调物元。假设人地关系协调物元有多个特征，用个特征1，2，3，…，c和相应的特征量值1，2，3，…，v描述，则表示为：

式中为维人地关系协调物元，记为=（,,）。

1.3.2 确定人地关系协调发展的经典域和节域

人地关系协调的经典域物元矩阵和节域物元矩阵分别表示为公式（2）和公式（3）。

式中表示经典域物元；N表示所划分人地关系协调的第个评价等级（=1，2，…，）；c表示第个评价指标；区间＜a，b＞为c对应评价等级的量值范围，即经典域。

式中表示节域物元；<a，b>代表节域物元对应特征向量c的量值区间范围，代表人地关系协调评价全部的等级，<a，b>⊂<a，b>，（=1，2，…，）。

1.3.3 确定关联函数和关联度

令有界区间X=[,]的模定义为：

则经典域区间X和节域区间X的模分别表示为：

任意一点x（特征向量c的量值）到经典域区间X的距离(x,X)和节域区间X的距离(x,X)分别为：

则人地关系协调发展评价第个指标相应于第个评价等级的关联函数K(x)的定义为：

1.3.4 人地关系协调度与等级划分

人地关系协调发展评价对象N关于等级的协调度K(N)表示为：

式中K(x)为待评对象N的第个指标关于等级的单指标关联度（=1，2，…，）；w为各评价指标的权重，本文用熵值法计算得到，各指标权重值计算结果见表1。在此基础上，为了更加值观的呈现人地关系协调发展水平，对人地关系协调度K(N)进行等级划分。参考已有研究[16,22,25]的人地关系协调等级划分标准，将人地关系协调度等级分为7个：极度协调（K(N)=1）、高度协调（0.8<K(N)<1）、良好协调（0.6<K(N)≤0.8）、中度协调（0.4<K(N)≤0.6）、低度协调（0.2<K(N)≤0.4）、基本协调（0<K(N)≤0.2）、不协调（K(N)=0）。

2 结果与分析

2.1 人地关系协调发展评价结果

经典域（评价标准）的确定是物元评价模型的基础，从已有研究情况看尚未形成统一的评价标准。本文借鉴已有研究的做法，根据人地关系协调发展的可拓性，将其划分为5个等级（I～V）。考虑到中国地域范围广阔，各地区自然地理环境、经济社会发展状况等存在明显差异，部分指标地区之间差异性较大，因此充分参考了国家、行业相关标准（如《生态县、生态市、生态省建设指标（试行）》等）和已有相关研究[25-27,33-34]及全国平均水平等综合确定经典域标准。具体而言，对于以行业标准为主的指标等级划分，首先根据行业标准确定经典域等级划分的关键节点（如高等级V级或低等级I级的节点），如《生态县、生态市、生态省建设指标（试行）》中将第三产业占GDP的比例达到40%作为生态省建设标准之一，因而本文据此将第三产业占GDP的比例达到40%作为V级协调的下限，40%以下进行等距离划分等级，其他指标同理；对于引用已有文献的指标等级划分，则以已有文献为准（如人口城镇化率等）；对于无明确标准和文献可以参考的指标按照等间距法划分，划分结果见表2。

利用上述人地关系协调发展评价指标体系，根据上述公式（9）计算得到指标关联度值K(x)，并按照取极大值的原则最终确定各评价指标值K(x)及对应等级（由于篇幅所限，计算结果文中不再汇报）。如2017年1(1)=0.003，2(1)=−0.003，3(1)=−0.045，4(1)=−0.054，5(1)=−0.063，其中1(1)=0.003最大，因此2017年1的评价值为0.003，对应的人地关系压力评价等级为I级。同理，可判定出各年份其他指标的评价值和协调度评价等级，在此基础上进一步根据公式（10）计算得到人地关系协调度值K(N)，结果见表3。可以看出，2002—2017年中国人地关系协调度值K(N)呈先下降后上升的变化趋势，2002—2007年由0.648下降到0.494，年均降幅5.28%，协调等级由良好协调降低到中度协调；2007—2017年协调度上升趋势明显，协调度增加了0.211，年均增幅3.62%，协调等级由中度协调恢复到了良好协调。一定程度上表明，近年来随着国家生态文明建设战略的不断深华，中国经济社会发展模式逐渐向绿色发展转型，尤其十八大以后，进一步提出了以新型城镇化助推高质量发展，以创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念破解发展难题等一系列重大战略举措，对人地关系协调发展产生了积极影响。

表2 人地关系协调发展评价经典域与节域

表3 中国人地关系协调发展评价结果

2.2 人地关系协调发展空间格局与调控措施

2.2.1 省域人地关系协调发展空间格局演化

根据人地关系协调等级划分标准，运用GIS软件制作2002、2007、2012和2017年人地关系协调度等级空间分布图（图2）。可以看出，4个年度均包括中度协调、良好协调和高度协调3个等级。其中，2002年7个省份为中度协调，20个省份为良好协调，3个省份为高度协调（图2a）。东部地区人地关系协调度均值为0.677，3个人地关系协调度等级均有涉及，区域差异较为明显。天津、河北和海南为中度协调，北京、山东、上海、浙江和福建为良好协调，江苏和广东为高度协调。东北地区人地关系协调度均值0.669，3个省份均为良好协调，人地关系协调性整体较为相似；中部地区人地关系协调度均值0.680，人地关系协调性区域差异较明显，湖南为中度协调，江西为高度协调，其余4省份为良好协调；西部地区人地关系协调度均值为0.623，人地关系协调性区域差异较小，青海、新疆和重庆为中度协调，其余省份为良好协调。总体上，东、中部地区人地关系协调度略高，区域差异较大；东北部地区人地关系协调度居中，区域差异不明显；西部地区人地关系协调性略低，区域差异较小。

2002－2007年，中度协调减少1个省份，良好协调增加3个省份，高度协调减少2个省份（图2b），人地关系协调性区域差异整体缩小，且呈现较明显的“南高北低”的空间分异特征。2007－2012年各地区人地关系协调性空间格局开始向东西分异演化，东部、东北及中部地区变化较小，仅江苏和浙江协调度等级出现互换调整，湖北协调度等级升高，湖南协调度等级降低；西部地区变化较大，主要表现为良好协调省份减少，中度协调省份增加，具体为甘肃、宁夏、云南和广西由良好协调降低为中度协调，内蒙古由中度协调上升为良好协调（图2c）。2012－2017年中度协调增加到10个省份，良好协调减少到16个省份，高度协调增加到4个省份。从整体区域看，截至2017年末中国人地关系高度协调区域集中在“川-湘-粤”和浙江两个片区，中度协调大致形成南片区“滇-桂”、北片区“新-青-内蒙古-宁-陕-晋”以及环渤海湾的“津”和长三角的“沪”4个区域，其余均为良好协调区域。各地区人地关系协调性空间分异更为明显，主要表现为东部、东北及中部协调度等级较高（协调度均值在0.670作用），西部协调度等级较低（协调度均值0.591）的空间分布特征（图2d）。由于研究期限及评价单元尺度与已有研究[21]有所不同，评价结果存在一定出入。

2.2.2 人地关系协调发展空间分异影响因素及调控措施

上文研究表明，中国省域人地关系协调性表现出较为明显的空间分异特征，下面将进一步对各地区人地关系协调发展空间分异影响因素进行地理空间探测，为促进各地区人地关系协调发展提供参考。

地理探测器是研究空间分异问题的有效工具，应用较为广泛，主要包括4个探测器，本文主要运用因子探测器，具体方法可参见文献[35]。因子探测器中统计量是表示影响因子对人地关系协调发展空间分异的决定力，值在0～1之间，值越大表示自变量对因变量空间分异的影响越大，值的具体计算方法此处不再详述。按照地理探测器对分析数据的要求，本文将前文中计算得到的30个省份2017年人地关系协调度值（如表3）作为因变量，各指标所属的经典域评价等级为自变量，以探测各地区人地关系协调发展空间分异影响因素。考虑到分析样本的均匀性，文中将30个研究省份按照东部、中部、西部3大区域划分进行分析，结果见表4。

1）东部地区主导因素分析及调控措施

从表4可以看出，空间分异决定力（）从大到小依次是人口密度（1）、人均耕地面积（15）、单位耕地面积农药使用量（11）、地均工业废水排放量（12）、农村无害化卫生厕所普及率（33）、人均水资源量（16）、工业产值占GDP比例（6）等，这7个影响因素的值均在0.5以上，表明这7个因素是目前东部地区人地关系协调发展空间分异的主导影响因素。东部地区作为中国的先发地区，整体上工业化、城镇化发展水平高，经济发达，现代制造业、服务业和高新技术产业高度聚集。在人口、资源、工业及农村人居环境等方面表现出明显的区域差异特征，对人地关系协调发展的空间分异造成显著影响。

表4 影响因素地理探测结果

注：“-”表示该因素在各省份的等级相等，对各省份而言是同质的。

Note: “-“ means that the factor is equal in rank among the provinces and is homogeneous for the provinces.

2017年东部地区平均人口密度达946人/km2（表5），远远高于中西部地区，其中上海人口密度最大（3 838人/km2），北京、天津人口密度次之（约1 300人/km2），其他省份人口密度相对较小（均小于800人/km2），海南人口密度最小（272人/km2）。在人口高度集聚的压力下，东部省份耕地资源、水资源等受到巨大挑战，2017年东部地区人均耕地面积0.05 hm2，小于0.053 hm2的国际警戒线[32]，北京、天津、上海、广东和福建等地耕地资源更为稀缺，平均仅0.021 hm2。因此，东部地区在农业种植方面力求高投入高产出，单位耕地面积农药使用量平均达22.42 kg/hm2，除天津、辽宁和河北3个省份外，其余省份均高于12.27 kg/hm2的全国平均水平，广东、海南最高（超过40 kg/hm2）。水资源方面，虽然东部地区多数属于沿海省份，水资源总量较为丰富，但可利用的淡水资源依然有限，2017年人均水资源量平均为1 070 t，仅福建和海南人均水资源量超过全国平均水平，尤其北京、天津、河北及上海等地人均水资源量不足全国平均水平的1/10，而且东部地区城市节约用水率普遍较低，除浙江、上海等地，其余省份城市节约用水率不足10%，对资源可持续利用造成不利影响。工业化的快速推进对东部地区经济发展发挥了重要作用，2017年东部地区工业产值占GDP比例平均为32.60%，与全国平均水平基本接近，其中河北、江苏、浙江、福建、山东和广东等地工业产值占GDP比例较高（接近40%），同时也造成工业污染排放规模较大，地均工业废水排放量平均达673.23 t/hm2，是全国排放水平的9倍以上。此外，东部地区在农村人均环境改善方面存在一定区域差异，2017年农村无害化卫生厕所普及率平均为84.26%，是全国平均水平的1.35倍，多数省份均超过了90%，而河北和辽宁分别仅为51.8%和45.2%。

表5 2017年各地区主导因素描述性统计

总体上看，东部地区人口聚集程度高，但分布不均匀，水土资源较为稀缺，加上部分地区工业化程度高、污染严重，局部地区农村人居环境相对较差，对区域人地关系协调发展造成显著影响。因此，东部地区在推进经济社会高质量发展的同时，首先需进一步优化区域人口规模，将水、土等资源承载能力作为人口规模控制的重要参考依据，强化人口与资源的协调匹配，并加强水土资源利用效率；其次需进一步加快产业结构转型升级，强化节能、环保的工业产业发展评价标准，促进信息化、数字化的现代工业体系建设，推进工业产业向“绿色化”方向转型。最后需加大部分省份农村人居环境改善力度，全面推进农村“厕所革命”等相关政策，促进乡村生态宜居目标的全面实现。

2）中部地区主导因素分析及调控措施

对于中部地区，空间分异决定力（）从大到小依次是森林覆盖率（18）、农作物受灾面积占耕地总面积比例（23）、人口密度（1）、人均水资源量（16）、城市节约用水率（30）、农作物成灾面积占耕地总面积比例（24）、单位耕地面积化肥施用量（10）等，这7个影响因素的值均超过0.5，是中部地区人地关系协调发展空间分异的主要影响因素。中部地区整体资源条件优势较为明显，在中部崛起战略推进下，中部地区工业化、城镇化进程不断加快，经济发展水平得到较大提升，人类活动不断增强，对人地关系协调发展产生显著影响。

2017年中部地区平均人口密度300人/km2（表5），已超过全国平均水平2倍以上，其中河南、安徽、湖南等地人口密度较高，平均达到400人/km2以上，而黑龙江、吉林等地相对较少，平均100人/km2左右，区域差异较为明显。随着经济加速发展，追求高效发展的农业现代化、规模化水平不断提升，农药、化肥大量使用，2017年中部地区单位耕地面积化肥施用量平均为0.48 t/hm2，超过国际公认的安全上限[32]两倍以上，其中安徽、河南、湖南和湖北等地明显更高。整体上看，中部地区水土资源及植被等条件相对较好，除了山西、河南等地，人均水资源量与全国平均水平基本一致，森林覆盖率则远远超过全国平均水平。然而，在相对丰富的资源条件下，各地区节约意识普遍较弱，2017年城市节约用水率平均仅为8.87%，约为全国平均水平的1/3，对人地关系协调发展产生一定影响。而且中部地区自然灾害较为明显，2017年农作物受灾、成灾面积占耕地总面积比例分别达到17.17%和8.48%，比全国平均水平分别高出3.48和1.66个百分点，尤其湖南、湖北及山西等地自然灾害更为严重。此外，中部地区农村人居环境改善力度偏弱，2017年农村无害化卫生厕所普及率约为东部地区的50%，且略低于西部地区，除江西以外其余省份普遍较低，对人地关系协调发展产生不利影响。

总体上，中部地区人口集聚程度逐渐增强，在加速发展的压力下追求高效农业产业化，导致农药化肥使用量相对较高，且水资源等节约利用意识不强，农村人居环境改善力度较弱，加上自然灾害形势较为严峻，对中部地区人地关系协调发展造成明显制约。因此，中部地区在加速推进经济社会发展的同时，首先应全面落实高质量发展战略思路，强化城镇承载能力和服务水平。建立健全工业现代化发展体系，促进工业产业向绿色、数字、信息、科技现代化方向发展。其次，需增强资源利用节约意识，提升资源循环利用水平，减少资源浪费和生态污染，重点强化绿色农业、美丽乡村、宜居生态的人地和谐共生发展。最后，加强自然灾害预警及防御能力，进一步加强农田水利基础设施建设，着力提升农业产业发展抵御洪旱灾害及极端气候变化的能力。

3）西部地区主导因素分析及调控措施

对于西部地区，空间分异决定力（）从大到小依次是人均耕地面积（15）、耕地有效灌溉率（25）、地均工业废水排放量（12）、工业产值占GDP比例（6）、农村无害化卫生厕所普及率（33）等，这5个影响因素的值均超过0.5，是西部地区人地关系协调发展空间分异的主导影响因素。西部地区自然地理条件相对恶劣，资源开发难度大，整体经济发展较为落后，人口集聚程度较低，且在土地资源、工业产业及农村人居环境等方面表现出区域差异性特征。

西部地区由于人口规模相对较少，尤其甘肃、新疆和内蒙古等地区地域广阔，人均耕地资源较为丰富，2017年西部地区人均耕地面积达0.15 hm2（表5），是全国平均水平的1.36倍，其中内蒙古最多达0.37 hm2，广西、四川和重庆等地相对较少，均不足0.1 hm2，但仍超出0.053的国际警戒线标准。然而面对地形起伏大、海拔高等恶劣的自然地理环境，耕地资源高效利用难度较大，农田水利设施覆盖面较低，2017年耕地有效灌溉率平均为38.58%，比全国平均水平低15.11个百分点，尤其甘肃、贵州、云南、重庆等地耕地有效灌溉率不足30%，严重降低耕地资源利用效率；而且西部地区土地资源粗放利用现象较为严重，2017年人均建设用地面积达377 m2，超出全国平均水平30%以上，尤其在内蒙古、青海、新疆等地，人均建设用地面积超过600 m2，严重加剧了人地矛盾。同时，西部地区农村相对贫困，对农村人均环境改善投入力度普遍偏低，农村无害化卫生厕所普及率仅48.73%，比全国平均水平低13.77个百分点，仅广西、四川、重庆等地相对较高，其余省份农村无害化卫生厕所普及率均较低，尤其青海不足20%。此外，西部地区工业化水平虽然不高，2017年各省份工业产值占GDP比例保持在30%左右，低于全国平均水平，但工业污染排放较为明显，工业固体废物排放量远远超过东、中部地区，且各省份工业废水排放差异明显，2017年重庆地均工业废水排放量最高达243.84 t/hm2，其余省份均在100 t/hm2以内，新疆、青海、内蒙古最低，均小于10 t/hm2，由此导致人地关系协调发展空间分异明显。

总体上，西部地区自然地理环境条件恶劣，资源开发利用难度较大，人口集聚程度低，整体经济社会发展相对落后，农田水利、人居环境等短板明显，土地等资源粗放利用现象突出，工业化水平低，但工业污染排放较为严重，严重限制了人地关系协调发展。因此，西部地区首先要加大农业、农村资金投入力度，重点强化农田水利设施建设和农村人居环境改善；其次需严格规范土地利用用途管制，坚决落实国家建设用地标准，强化土地节约集约利用；最后需进一步严格环境规制，重点建立健全工业污染防治体系，强化政府和公众监督，严格落实工业污染排放标准。

3 结论与讨论

人地协调是当今人文地理学对人地关系研究的关键性问题，对实现区域可持续发展具有重要意义。本文借鉴压力-状态-响应模型的分析思路，构建了人地关系协调发展的PSR理论框架和评价指标体系，深入分析了2002－2017年中国省域人地关系协调发展时空演化过程及其空间分异影响因素，并提出了针对性的对策建议。主要结论如下：

1）2002－2017年中国人地关系协调发展等级总体处于中度协调至良性协调之间，较为稳定，而协调度值则表现为“V”型变化特征，2002－2007年协调度值由0.648降低到0.494，2012年回升到0.639，2017年进一步提升到0.705。总体上看，15年间中国人地关系经历了“先趋紧-后缓解”的发展过程。

2）从空间上看，15年来中国人地关系协调性区域差异明显增强。西部省份人地关系协调性普遍降低，东、中部地区人地关系协调性有所提升，东北地区人地关系协调性保持相对稳定。目前主要表现为东部、东北和中部协调度等级较高，西部协调度等级较低的空间分布特征。

3）地理探测器分析结果显示，东、中、西部地区人地关系协调性主要影响因素有所差异。人口密度、单位耕地面积农药使用量、人均耕地面积、工业产值占GDP比例、地均工业废水排放量、农村无害化卫生厕所普及率、人均水资源量7个因素是东部地区主导影响因素；森林覆盖率、农作物受灾面积占耕地总面积比例、人口密度、人均水资源量、城市节约用水率、农作物成灾面积占耕地总面积比例、单位耕地面积化肥施用量7个因素是中部地区主导影响因素；人均耕地面积、耕地有效灌溉率、地均工业废水排放量、工业产值占GDP比例、农村无害化卫生厕所普及率5个因素是西部地区主导影响因素。各地区需根据当地自然地理条件及经济社会发展状况因地制宜，以人地协调发展为准则，结合各地区主要影响因素实施差异化的调控对策，规范人类利用、改造自然的行为活动，促进人地系统的和谐、可持续发展。

人地关系是长期以来人类活动和地域系统相互作用的结果，一直伴随着人类社会的发展。随着人类社会的不断进步，探索地域系统的能力逐渐增强，对地域资源环境的开发、利用更加强烈，人地矛盾逐渐显现，反过来制约人类社会的发展。在可持续发展目标指导下，人地关系协调发展迫在眉睫。中国是世界上最大的发展中国家和人口大国，在长期以来的经济社会发展过程中一直扮演着快速发展的态势，但同时也带来了居住空间无序扩张、粗放式开发，资源低效利用，环境污染等破坏人地关系协调发展的问题，是中国未来高质量、可持续发展面临的重大难题。本文尝试性的构建人地关系协调发展PSR理论框架和评价指标体系，一定程度上为研究人地关系，缓解人地矛盾提供了一种新的思路。研究过程中受到数据可得性等因素的限制，指标数据的选取、研究单元的尺度等均有待进一步完善和细化。同时，随着理论研究的不断深化，PSR理论体系在不断发展与完善，PSR模型逐渐开始向驱动力-压力-状态-影响-响应理论框架延伸，为探索人地关系协调发展理论提供了更加前沿的方法体系。在下一步的工作中，继续完善人地关系协调发展PSR理论，探索更为合理有效的分析思路和研究方法将是未来研究工作的重要方向。

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Spatio-temporal pattern and its influencing factors of coordinated development of man-land relationship in China using PSR model

Zhang Bosheng1,2,3, Yang Zisheng1,2※

(1.,,650221,; 2.,,650221,;3.,.,650224,)

Scientific cognition of the interactive relationship between man and land is an important basis to realize the coordinated development of the man-land relationship. In this study, the PSR (Press-State-Response) theoretical system was established to investigate the spatio-temporal pattern and the influencing factors in the coordinated development of the man-land relationship in China. Human activities posed great pressure on the regional environment and thereby aggravated the contradiction between man and land. At the same time, the man-land relationship was formed in the man-land interaction and fed back to human activities. Then, an adaptive system between man and land was formed after positive (or negative) response measures to improve (or worsen) the man-land relationship. The PSR evaluation index system was thus constructed on the basis of the theoretical system. The cross-sectional data were selected from different provinces of China in 2002, 2007, 2012, and 2017. The results showed that: 1) There was a relatively stable level of coordinated development in the man-land relationship in China from 2002 to 2017, generally between moderate and good coordination. However, the value of coordination degree was in a V shape trend, which decreased from 0.648 to 0.494 in 2002-2007, and then rose to 0.639 in 2012, and further increased to 0.705 in 2017. There was also a development process of “tightening first and then easing” in the man-land relationship over the past 15 years. 2) There was also an obvious increase in the regional differences for the coordination of man-land relations from the perspective of space. The coordination of the man-land relationship in western provinces generally decreased, and that in eastern and central regions improved, while those in northeast regions remained relatively stable. At present, it mainly showed the spatial distribution characteristics of higher coordination degree in the eastern, northeast, and central region, whereas the lower coordination degree in the western region. 3) The geographic detector analysis showed that there were different factors influencing the coordination of the man-land relationship among the eastern, central, and western regions. Specifically, the leading influencing factors in eastern China were as follows: Population density, pesticide usage per unit cultivated land area, per capita cultivated land area, the proportion of industrial output value to GDP, per capita industrial wastewater discharge, the popularization rate of harmless sanitary toilets in rural areas, and per capita water resources. The leading influencing factors in central China were: Forest coverage rate, proportion of crops affected area to total cultivated land area, population density, per capita water resources, urban water-saving rate, and proportion of crops affected area to total cultivated land area, and fertilizer application amount per unit cultivated land area. There were five leading influencing factors in western China, including per capita arable land area, effective irrigation rate of arable land, per capita industrial wastewater discharge, the proportion of industrial output value to GDP, and the popularization rate of harmless sanitary toilets in rural areas. Each region should take the coordinated development of man and land as the criterion during this time, thereby implementing different control measures according to the local physical and geographical conditions and promoting economic and social development. Human activities needed to be standardized in utilizing and transforming nature, thereby promoting the coordinated and sustainable development of the man-land system.

models; man-land relationship;coordinationdevelopment; evaluation; geographical detector

张博胜，杨子生. 基于PSR模型的中国人地关系协调发展时空格局及其影响因素[J]. 农业工程学报，2021，37(13)：252-262.

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.029 http://www.tcsae.org

Zhang Bosheng, Yang Zisheng. Spatio-temporal pattern and its influencing factors of coordinated development of man-land relationship in China using PSR model[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(13): 252-262. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.029 http://www.tcsae.org

2021-03-26

2021-06-22

国家自然科学基金资助项目（41261018）

张博胜，博士，工程师，主要研究方向为山区开发与精准扶贫、区域经济与土地利用。Email：251808315@qq.com

杨子生，教授，博士生导师，主要研究方向为土地资源与土地利用、山区开发与精准扶贫。Email：yangzisheng@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.029

K901

A

1002-6819(2021)-13-0252-11