黄河流域国土开发强度的时空特征及影响因素研究

梁雨晴，赵姚阳

（河海大学 公共管理学院，江苏 南京 211100）

国土开发强度是指一个区域在一定时期及资源禀赋的条件下国土空间利用现状的综合表达，反映此区域国土与开发活动相互影响的累积效果，是衡量、控制、规划区域发展与生态质量的重要参考指标［1-2］。在我国经济快速发展的几十年里，用地需求旺盛，城镇建设用地面积迅速增加，土地城镇化增势迅猛，城乡人口流动密切，而乡村用地整治又相对落后，在各种社会经济、政绩目标的驱使下，国土空间开发强度持续增加，进而出现了区域内国土开发强度过高导致环境质量下降的不良开发倾向［3］。

黄河流域是我国重要的生态屏障和重要的经济带，其生态保护和高质量发展已上升为重大国家发展战略［4］。长期以来，学术界对黄河水资源利用展开了大量的相关研究［5-7］，但较少对黄河流域的土地开发利用进行研究；现有土地开发强度的相关研究往往集中在市（县）层面［8-10］，且多用城市建设用地占城区面积来表征开发强度，较少考虑全域的开发强度即区域国土开发强度。鉴于此，笔者以黄河流经的青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东9个省（区）的国土开发强度为研究对象，以2006—2019年为研究时段，分析了黄河流域国土开发强度的时序特征、空间特征、影响因素及其贡献度，以期为今后黄河流域国土空间开发的研究及政策制定与实施提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 核密度估计法 核密度估计法是一种用于估计概率密度曲线的非参数方法，仅根据样本数据的自身特点和性质来判断数据的分布形态特征［11］。本文借助核密度估计函数来揭示黄河流域国土开发强度的时序特征，其计算公式为：

式（1）中：n为样本量，在本文中为黄河流域的省（区）数9；xi为每个样本的数据值，在本文中为省（区）i的国土开发强度；h为带宽，在本文中设为0.0117；K（为核函数。本文参考相关研究，采用学术界广泛应用的高斯函数对黄河流域国土开发强度的时序演进特征进行估计。

1.1.2 探索性空间数据分析法 探索性空间数据分析法是用于空间统计分析的较为成熟的方法，可以展现出研究对象的空间分布特征，其核心是关于空间相关性的测度［12］。本文借助较为广泛应用的全局莫兰指数探索黄河流域国土开发强度在全局空间上的空间相关性特征。全局莫兰指数的计算公式为：

式（2）中：I表示全局莫兰指数；n为样本数量，即9；xi和xj分别表示省（区）i和省（区）j的国土开发强度值表示样本国土开发强度的平均值；S2为样本方差；wij为空间权重矩阵，表示省（区）i和省（区）j在空间上的邻近关系，wij=1表示省（区）i和省（区）j共享边界，wij=0表示省（区）i和省（区）j不相邻。

全局莫兰指数的取值范围为［-1,1］。若I＞0，则表示黄河流域国土开发强度呈现空间正相关；若I＜0，则表示黄河流域国土开发强度呈现空间负相关；若I=0，则表示黄河流域国土开发强度无空间相关性。同时构造服从正态分布的统计量Z来检验全局莫兰指数的显著性。

1.2 数据来源与处理

本文参照《全国主体功能区规划》对开发强度的定义“开发强度是指一个区域建设空间占该区域总面积的比例”［13］，结合数据的可得性与连续性，采用省域内城市建设用地面积、县城城市建设用地面积、建制镇建成区面积、乡建成区面积、村庄建设用地面积之和占省域全部面积的比例来表征国土开发强度。

测算国土空间开发强度所需的数据来源于《中国城乡建设统计年鉴》（2007—2020）；各省（区）的省域面积、社会经济数据来源于各省（区）政府官网、统计年鉴。部分省份个别年末耕地资源总量数据缺失，本研究使用软件进行插补。

2 黄河流域国土开发强度的时空特征及影响因素

2.1 黄河流域国土开发强度的时序特征

借助Stata软件绘制研究期内主要年份黄河流域国土开发强度的核密度曲线图（图1），揭示2006 —2019年黄河流域国土空间开发强度的时序演进特征。由图1可见：研究期内黄河流域国土空间开发强度核密度曲线的整体及重心逐渐右移，说明研究期内黄河流域的国土开发强度呈持续增大趋势；曲线呈1个主峰和若干个小次峰，说明研究期内黄河流域国土开发强度具有多极化趋势的特征；曲线主峰波高度先升后降，说明研究期内黄河流域省际间国土开发强度差异先缩小后增大；右侧尾部逐渐略微变长，尾部厚度变化不大，说明在2006—2019年间黄河流域内国土开发强度的最高值变大，与整体增大趋势吻合，但处于国土开发强度高值区的省（区）数量变化不大。

图1 黄河流域主要年份国土开发强度的核密度估计

2.2 黄河流域国土开发强度的空间特征

2.2.1 全局莫兰指数分析 借助Geoda软件计算了研究期内黄河流域国土开发强度的全局莫兰指数。由表1可知：研究期内黄河流域国土空间开发强度的全局莫兰指数均为正值，且均通过了显著性检验，具有较高的置信区间，说明2006—2019年黄河流域国土空间的开发强度存在显著的全域正向空间自相关性，国土空间开发强度相似的省（区）呈集聚性；全局莫兰指数值在研究期内有升有降，但变化不强烈，说明黄河流域国土空间开发强度的集聚效应有波动但集聚效应变化不大。

表1 黄河流域国土空间开发强度的全局莫兰指数

2.2.2 莫兰散点图分析 借助Geoda软件绘制了黄河流域2006、2010、2014、2019年的莫兰散点图（图2）。莫兰散点图将黄河流域国土开发强度分成4个象限，其中第1象限（高—高）表征省区自身及相邻省（区）的国土开发强度都较高；第2象限（低—高）表征省（区）自身的国土开发强度较低但相邻省（区）的国土开发强度较高；第3象限（低—低）表征省区自身及相邻省（区）的国土开发强度都较低；第4象限（高—低）表征省（区）自身的国土开发强度较高但周边省（区）的国土开发强度较低。据此统计相应年份的自相关类型成员，具体见表2。

由图2可见，散点图上的点位置较为稳定，说明在2006—2019年间黄河流域各省区的国土开发强度并没有发生剧烈变化，且各省（区）国土开发强度的点几乎均落于第1象限和第3象限，即黄河流域各省（区）的国土开发强度大多呈现“高—高”或“低—低”集聚型分布，少见“高—低”“低—高”这2种离散型分布，这显著显示了黄河流域的国土开发强度整体呈正向空间自相关的分布特征。

图2 黄河流域主要年份国土空间开发强度的莫兰散点图

结合表2可知：山东、河南稳定于“高—高”区，表明其自身的国土开发强度较高，且其相邻省（区）的国土开发强度也较高；青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西稳定于“低—低”区，表明其自身的国土开发强度不高且其相邻省（区）的国土开发强度也不高。综上，黄河流域的国土开发强度呈现东高西低的空间分布特征。

表2 黄河流域主要年份国土空间开发强度的自相关类型成员

2.3 黄河流域国土开发强度的影响因素

2.3.1 影响因素变量的选择 借鉴相关文献［14-16］，从8个方面选择影响黄河流域国土开发强度的因素变量，最终选取的影响因素指标见表3。

表3 黄河流域国土开发强度的影响因素变量指标

2.3.1.1 土地资源禀赋 黄河自起源地蜿蜒东流，穿过黄土高原及黄淮海大平原，水面落差高达4480 m，流域面积广且沿黄河流域的地形地貌差异大。土地资源是否可以被人类利用，特别是土地是否适宜耕种，是人类初始选择开发利用土地的重要指标；某区域能开发为耕地的土地资源越多，间接表明该地的土地资源禀赋越优越。同时，一些耕地资源一直是城市扩张边界的重要土地来源。

2.3.1.2 经济 开发强度水平是由总体建设用地规模决定的，建设用地规模的变化是经济发展和土地资源共同作用的结果；国内生产总值是国民经济核算的核心指标，是衡量地方经济状况及发展水平的重要指标。

2.3.1.3 人口 人们的生活生产等活动均会占用和利用一定的土地空间，人口规模的变化必然会影响国土开发强度。

2.3.1.4 投资水平 资金投入是经济发展的持续动力，而资金的投入必然以土地为载体，没有资金推动，建设的开始和推进都难以为继。

2.3.1.5 产业结构 现今的第二产业往往被迁移至城市外围，因第二产业具有高土地消耗的特点，推动了建设用地规模的增长，因此选取第二产业占地区生产总值的比值表征产业结构。

2.3.1.6 交通路网 交通的可达性和便利性决定了人、物、信息等多要素的可达程度和便利程度，进而可以影响国土开发强度。公路里程是反映公路建设发展规模的重要指标，也是计算运输网密度指标的基础资料。

2.3.1.7 城镇化水平 城镇化发展使得包括人在内的各种要素向城镇流动，促使城镇用地扩张；而为了达到资源与利益配置的优化，乡村用地会相应地变少，如果城镇用地扩张的速度与乡村用地扩张的速度不一致，则会反映在国土开发强度上。

2.3.1.8 政府调控 我国建设用地的供应、利用、监管均受到我国政府的调控，一般来说，政府宏观调控能力、政策执行能力可以在一定程度上反映政府对土地管理与建设用地干预的影响力大小。选取财政支出占生产总值比重作为政府调控能力的表征指标。

2.3.2 影响因素的结果与分析 利用SPSS软件进行各变量之间的相关性分析，各变量之间的Pearson相关系数见表4。由表4可知，在研究期内黄河流域的国土开发强度与大部分可能的影响因素之间有较强的相关性，且在部分变量之间同样也有较高的相关系数，说明在部分变量之间存在较强的线性关系，存在多重共线性问题，遂采用能较好地处理多重共线性问题的逐步回归分析法［17］进行多元线性回归分析。

表4 在各变量之间的相关系数矩阵

逐步回归分析结果（表5）显示，显著影响黄河流域国土开发强度的变量有人口密度、地均生产总值、人均耕地资源、城镇化率、第二产业占比、财政支出占比这6个变量，且VIF值均小于10，表明模型不存在明显的共线性问题；F=21666.585，其显著性水平为0.000，说明所建模型具有统计学意义；R²为0.991，调整后R²为0.990，说明模型有较高的拟合优度。

表5 黄河流域国土开发强度影响因素的逐步回归分析结果

根据该模型的估计结果，2006—2019年黄河流域国土开发强度的解释因素按其影响程度（标准回归系数的绝对值）的大小依次为：人口密度（81.9%）、地均生产总值（23.8%）、人均耕地资源总量（6.4%）、城镇化率（4.4%）、第二产业占比（3.8%）、财政支出占比（3.2%）。

2.3.2.1 人口 人口密度对黄河流域的国土开发强度有正向影响。人口规模对黄河流域国土开发强度的影响程度最大，表明个人的存在就会占用和利用一定的国土空间，即使利用的效率和集约度会改变或提高，人口规模的增大也会引起国土开发强度的增大。在黄河流域中国土开发强度高的河南和山东省均是人口大省，人口密度较高。

2.3.2.2 经济 地均生产总值对黄河流域的国土开发强度有正向影响。各产业的发展都离不开土地开发利用，经济全面高速发展势必会引起用地需求的增加，进而促进国土开发强度的提升，也意味着研究期内黄河流域的经济发展是以土地消耗为代价的。地均生产总值是促使黄河流域国土开发强度增大的第二大因素。

2.3.2.3 土地资源禀赋 人均耕地资源对黄河流域的国土开发强度有正向影响。黄河流域面积广且地形地势差异大，既有水土肥沃的黄淮海平原，也有易水土流失的黄土高原。虽然科技进步可以在一定程度上改善自然禀赋的影响，但是土地资源禀赋存在的差距依旧会影响人类对土地的开发利用，影响国土开发强度；土地资源禀赋越好越容易被开发，国土开发强度越高。

2.3.2.4 城镇化 城镇化率对黄河流域的国土开发强度有负向影响，城镇化率越高，国土开发强度越低。黄河流域的西北部地区因地势原因，适于开展基础设施建设，统一供水供电的地方相对于流域东部而言较为有限，这便促使了人口集中，总体人口虽然不多但城镇化率较高。人口的城镇化、人口的集聚使得土地利用效率提高，进而节约了国土空间。

2.3.2.5 产业结构 第二产业结构占比对黄河流域的国土开发强度有正向影响。第二产业相对于第三产业来说具有土地资源高消耗性的特点，其占比的提高会进一步增加对土地资源的消耗，这说明研究期内黄河流域国土开发强度的提高走的是一条土地消耗的道路，但是其影响程度较小也说明产业结构可能已经或者正在转型。

2.3.2.6 政府调控 财政支出占比对黄河流域的国土开发强度有正向影响。国土开发强度的变化及其影响因素皆离不开政府的监管与调控，且研究期内黄河流域的省（区）政府也是国土开发的推动者，但是影响程度较小。

3 小结

本研究结果表明：研究期内黄河流域的国土开发强度整体呈现持续上升的趋势，且有多极化趋势，流域内省际间国土开发强度差异先缩小后增大，处于国土开发强度高值区的省（区）数量变化不大；研究期内黄河流域全域的国土开发强度存在显著的正向空间自相关性，即国土开发强度相似的省（区）呈空间集聚分布特征，总体集聚效应有波动但无明显的增强或减弱变化；研究期内黄河流域的国土开发强度与人口、经济、土地资源禀赋、第二产业占比、财政支出占比呈显著的正相关，但与城镇化率呈显著的负相关；这6个因素对黄河流域国土开发强度的影响贡献度由大到小依次是人口密度、地均生产总值、人均耕地资源、城镇化率、第二产业占比、财政支出占比。

4 讨论

国土开发强度是政府及相关部门进行国土开发利用规划的一项重要参考指标，也是一项重要的绩效考核指标。研究期内黄河流域国土开发强度的时空演进特征是区域差异与影响因素相互作用、叠加共生的结果。根据本文研究分析的结果，如要继续促进黄河流域国土开发强度的提升，应大力吸引人口流入，多方面促进经济发展，促进第二产业发展，在利用土地资源的同时保护土地资源；如要管理和控制黄河流域的国土开发强度，则应有序引导人口规模分布，控制宏观经济，提升人口城镇化率。经济要可持续性发展，土地资源更要涵养保护，因此应从人口规模与结构、经济发展模式、产业结构、政府政策与执行上引导调节两者之间的关系。