基于“三生视角”的宁南山区新型城镇化与生态系统服务价值耦合关系——以固原市为例

王重玲，王明霞，朱志玲，张 健，王梅梅

（1.银川能源学院 土木建筑学院，银川 750105；2.固原市第五中学，固原 756000；3.宁夏大学 资源环境学院，银川 750021；4.兰州大学 资源环境学院，兰州 730000）

0 引言

城市是人类社会生产力最为集中和活跃的地区，其生态系统服务功能受人类活动干扰最为明显[1]，城市生态系统服务功能的高低深刻影响着区域可持续发展。然而快速城镇化进程通过改变地表景观格局及覆盖度进而影响区域生态系统服务价值供给水平[2]。因此，以城市生态系统理论为指导，对城镇化发展与生态系统服务价值之间关系的研究成为国内外学者关注的焦点。目前，关于两者之间关系的研究主要集中在城镇化发展对生态系统服务价值影响[1，3-4]、城镇化与生态系统服务价值的空间相关性[5-6]等方面。对城镇化发展与生态系统服务价值耦合协调关系研究亦有学者关注，但相对较少，冯雨雪[7]等利用耦合协调度模型和解耦路径探索青藏高原城镇化与生态环境交互影响关系并提出未来发展路径及对策；郭玉碗[8]以土地利用变化为基础，分析合肥都市圈生态系统服务价值变化与城镇化发展之间的耦合协调关系；宋永永[9]等基于夜间灯光数据和生态环境要素（NPP数据）分析了黄土高原1992—2015年城镇化空间格局演变过程及其与生态环境响应格局。

纵观相关研究，一方面研究尺度较大，多以城市群、省域等为空间尺度；另一方面，主要集中在经济发达地区，鲜有以“三生”视角展开对西北贫困地区的新型城镇化与生态系统服务价值关系的研究[10-11]。党的十八大提出“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的“三生空间”规划体系为区域国土空间规划提供了科学目标。构建“三生”视角新型城镇化发展与生态环境系统服务价值耦合协调关系，不仅促进城镇化高质量发展，同时为区域生态健康持续发展提供力量。固原市是全国14个集中连片特困地区之一，发展集约高效、关系协调的“生产-生活-生态”功能空间，对脱贫攻坚战略成果巩固、生态文明建设、“开放、富裕、和谐、美丽”宁夏建设意义重大。因此，本文基于“三生”视角和GIS空间分析技术，以宁夏南部山区固原市为对象，定量分析“三生”新型城镇化与生态服务价值之间的耦合协调关系，以期为宁夏山区及西北贫困县域土地资源开发及城镇化与生态环境高质量发展提供借鉴。

1 研究区概况

固原市位于我国黄土高原西北边缘，总面积13 450平方千米，辖四县一区（原州区、西吉县、隆德县、泾源县和彭阳县），通常被称为“西海固”地区。该区以六盘山为南北脊柱将境内分为东西两壁，地势南高北低，海拔在1 500～2 200米之间。属黄土丘陵沟壑区，地形丘陵起伏、沟壑纵横、梁峁交错，山多川少，塬、梁、峁、壕交错。水资源短缺，自然灾害频发，生态环境严重失调，水土流失现象严重，荒漠化以及环境污染等生态问题不同程度的存在，是宁夏重点生态移民迁出区和生态环境保护与建设区，承担着重要的生态服务功能。截止2019年，固原市人均GDP为25 886元，占宁夏人均GDP的47.74%；常驻人口125.05万人，城镇化率由2010年的23.98%提高到2019年的39.13%，进入城镇化快速发展时期，但仍滞后于全国水平21.47%。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

土地利用是生产、生活、生态的多功能复杂综合体，科学辨识“三生空间”为研究奠定了重要的数据支撑。以土地利用为主导功能的“三生用地”分类体系将土地利用变化与区域生态系统服务价值相结合，是研究区域生态系统功能的重要切入点。

因此，研究数据包括土地利用数据和社会经济数据。其中，土地利用数据以固原市2019年9月Landsat影像与Google Earth影像为基础，结合相关研究[12]和研究区现状，通过建立专家决策树确定“三生功能”用地分类系统（表1），以2017年国土资源部修订的新版《土地利用现状分类》（GB/T21010-2017）为依据，按1：10 000比例对三期影像进行几何校正、人机互译、分类监督、精度修正等工作，获取最终使分类精度均高于90%的“三生”土地利用分类图（图1）。社会经济数据来源于《2020年宁夏统计年鉴》和2019年固原市国民经济与社会发展统计公报。

表1 固原市“三生功能”土地利用分类系统

图1 研究区三生土地分类图

2.2 研究方法

2.2.1 “三生”新型城镇化测度。健康协调的城市“三生”空间为城市可持续发展提供有效保障，三者之间关系应是密切联系、相互协调、互促互进，而不是此消彼长、相互抑制。“三生”新型城镇化发展的理念是寻找生产空间、生活空间、生态空间发展的最大公倍数，从而促进相互之间共同进步，最终实现城镇化发展的理想状态。

“三生”新型城镇化评价指标选取以“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”为目标，以“以人为中心”作为出发点。其中，生产空间指数从集约性指数和高效性指数两个方面评价；生活空间指数从居民休闲指数和居住指数两个方面评价；生态空间指数分别从土地指数、大气指数和水资源指数三方面评价。结合相关学者研究[13-15]，坚持数据可获取性、可操作性、可代表性和科学性原则，构建新型城镇化发展评价指标体系（表2）。

表2 固原市“三生”新型城镇化评价指标体系

综合指数法更能反映新型城镇化的总体特征和水平，因此，本文采用综合指数法评价宁夏南部山区新型城镇化发展水平，为消除不同量纲数据对综合评价结果的影响，采取均值化法对各指标数据进行归一化处理，运用熵值法确定各评价指标权重，最后通过加权求和法得到研究区各市县新型城镇化综合发展水平指数值。

2.2.2 生态服务价值评价方法。为了便于分析，根据研究区实际，将生产用地整理划分为耕地、园地和其他建设用地；生活用地整理划分为城镇生活用地和农村生活用地；生态用地整理划分为林地、草地、水域和难利用地。在谢高地[1，8]研究基础上，结合李峰[16]、齐拓野[17]、王重玲[18]等对相似区域的研究，确定其当量因子（表3），其中，生产用地中工业用地和交通用地对应谢高地当量因子中其他建设用地；生活用地中城镇居民点和农村居民点生态服务价值同取谢高地当量因子中居民点用地；生态用地中其他生态用地对应谢高地当量因子中难利用地。

依据表3，采用下列公式计算宁夏南部山区各县（区）生态服务价值。

表3 固原市生态系统单位面积生态服务价值当量

式中，Ea为单位面积农田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值；n为作物种类，依据实际，分别选取玉米、小麦、薯类和豆类为代表；pi为i类粮食作物的市场平均价格，通过“一亩田”手机APP获取各类粮食作物的实际市场价格，分别是小麦2.5元/千克、玉米3元/千克、薯类1.32元/千克、豆类6.2元/千克。qi为第i种粮食作物单位面积产量；mi为第i种粮食作物面积；M为n种粮食作物总面积。通过计算单面面积农田生态系统提供食物的经济价值为1 261.36元。

式中，Eij为第j类生态系统第i种生态服务功能总单价；Aj为第j类生态系统的总面积；eij为j类生态系统i种生态服务功能相对于农田生态系统提供生态服务单价的当量因子。

2.2.3 “三生”新型城镇化与生态服务价值耦合协调关系。耦合度反映多个系统的相互依赖相互制约程度，用来反映协调度的好坏，是测度多个系统耦合关系中良性耦合的程度[19]。通过耦合协调度模型分析研究区“三生”视角下新型城镇化发展水平与“三生”生态服务价值之间的耦合协调关系，可进一步为区域协调发展提供可参考依据。其计算公式如下[20]：

式中，Ci为评价系统之间的耦合度，且0≤C≤1，值越大，表明协调度越好，当C=1时，两评价系统之间达到最佳协调状态，反之，则其协调度越小。wi和u分别为评价子系统指数值；T为评价系统的综合评价指数值；α和β为权重值，考虑到新型城镇化和生态系统服务水平同等重要，故取α=β=0.5；D为评价系统之间的耦合协调度。依据ArcGIS自然聚类法将耦合协调度划分为低水平耦合协调度（0＜D≤0.2）、中等水平耦合协调度（0.2＜D≤0.5）、高水平耦合协调度（0.5＜D≤1）三种类型（表4）。

表4 固原市“三生”新型城镇化耦合协调关系

3 结果与分析

3.1 “三生”新型城镇化空间分析

自2014年新型城镇化发展政策以来，固原市成为宁夏首个国家级新型城镇化试点区域，在自治区人民政府带领下，该市新型城镇化坚持以人为本发展理念，在经济、社会、文化及城乡统筹发展方面取得了突出成绩。

从区域间新型城镇化发展水平来看，虽然在以往研究中，固原市新型城镇化发展水平已达到较高发展阶段，但从“三生”视角来看新型城镇化发展，各县（区）还存在一定差距，发展水平整体偏低，区域间差异不明显（图2）。表现为：生产空间新型城镇化发展水平最高的是原州区，其发展指数为0.393 4，然后依次是西吉县（0.135 9）、彭阳县（0.103 5）、隆德县（0.061 5）和泾源县（0.038 1）；生活空间新型城镇化发展水平最高的是西吉县，其发展指数为0.045 2，然后依次是原州区（0.044 1）、彭阳县和泾源县（0.033 5）、隆德县（0.033 4）；生态空间新型城镇化发展水平最高的是原州区，其发展指数为0.020 2，然后依次是泾源县（0.015 1）、隆德县（0.013 7）、西吉县（0.013 2）、彭阳县（0.011 9）。

图2 固原市“三生”新型城镇化发展指数

从“三生”空间新型城镇化发展关系来看，固原市各县（区）“三生”新型城镇化发展水平由高到低依次是生产空间新型城镇化＞生活空间新型城镇化＞生态空间新型城镇化。总体来看，固原市生产-生活、生活-生态新型城镇化发展之间的耦合协调关系达到高水平耦合协调度，生产-生活新型城镇化发展耦合协调关系为中等水平。从各县（区）发展来看，生产-生活新型城镇化耦合协调关系除泾源县为低水平外，其余四县（区）均为中等水平；生产-生态新型城镇化耦合协调关系表现为“三低两中”，其中“三低”为彭阳县、隆德县和泾源县，“两中”为原州区和西吉县；生活-生态新型城镇化耦合协调关系同样表现为“三低两中”，不同的是“三低”为西吉县、隆德县和泾源县，“两中”为彭阳县和原州区。

总体上，固原市“三生”新型城镇化发展水平均较低，区域间发展不平衡，目前三者之间的耦合协调关系均无高水平耦合协调度。原州区作为固原市中心城镇，“三生”新型城镇化发展综合水平较高，“三生”新型城镇化发展耦合协调关系均从低水平过渡至中等水平，而泾源县作为宁南山区最南端县域，生态环境脆弱，在国家主体功能区划中首批被定义为重点生态功能区，除生态新型城镇化发展位列第二外，生产和生活新型城镇化发展水平均处于较低水平，生产-生活、生产-生态及生活-生态新型城镇化耦合协调关系均为低水平。说明在新型城镇化发展方面，还需要质的飞跃，需要综合考虑人类赖以生存的生产-生活-生态空间的协调，并形成以中心城镇原州区为核心的辐射带动区域，促进其他区域协同发展。

3.2 “三生”生态系统服务价值空间分析

结合固原市生态系统单位面积生态服务价值当量（表3）和公式（1）、（2），得出固原市各县（区）“三生”用地生态系统服务价值及其占比（表5）。

表5 固原市“三生”用地生态系统服务价值（单位：106元，%）

通过分析发现：（1）总体上，生态用地在“三生”用地生态服务价值中占主导地位，平均占比达到90%以上；生活用地和生产用地生态服务价值占比相对较小。三生用地生态服务价值大小及占比充分显示了各类用地的功能及用途，其对生态系统服务价值的贡献从大到小依次是生态用地＞生活用地＞生产用地。说明在新型城镇化发展过程中，该区重视生态环境保护和建设工作，自2014年以来，全市环境有效监测优良天数占比从2015年的89.00%上升为2020年的93.40%，有效促进了生态文明建设目标的实现。（2）从区域空间特征来看，“三生”用地生态服务总价值从大到小依次是彭阳县＞泾源县＞西吉县＞原州区＞隆德县。生态用地生态服务价值最高的是彭阳县，最低的是隆德县，但从县区内“三生”用地生态服务价值占比来看，生态用地生态服务价值最高的是泾源县，占比为98.29%，最低的是原州区，占比为89.89%。原州区是固原市中心城市，承载着区域经济、文化和社会各方面发展的辐射带动作用，在发展过程中生产用地和生活用地相对占比较多于其他区域，从而导致其生态用地的生态服务价值偏低，但在城镇化发展过程中保持较高的协调发展度。

3.3 “三生”新型城镇化与生态服务价值耦合协调关系分析

从图3可知，整体上，固原市生产空间耦合协调关系相对较好，呈现“西北高东南低”的空间分布格局。

图3 “三生”新型城镇化与生态系统服务价值耦合协调关系

西吉县和原州区已达到高水平耦合协调度，而彭阳县、隆德县和泾源县均为中等水平耦合协调度；生活空间耦合协调关系次之，总体呈现由区域中心城市“原州区”为核心向外围降低的态势，并且表现出“两头低中间高”的状态，原州区为高水平耦合协调度，西吉县为低水平耦合协调度，两者占比均为20%，而中等水平耦合协调度占比60%，说明生活空间耦合协调度发展还具有一定的潜力，经过一段时间的改进和发展，有望实现高水平耦合协调度；生态空间耦合协调度呈现“西高北低南中”的状态，西吉县位于固原市最西端，但在生态空间耦合协调关系中发展指数最高，为固原市唯一一个高水平耦合协调关系的县域，而作为区域中心城市的原州区和以山地为主要地貌单元的彭阳县生态空间耦合协调度却在固原市处于最低水平。

随着城镇化快速发展，在区域中心城市，人口集中、建设用地扩张、产业结构变化等，使区域资源和生态环境压力更加严峻。从生产-生活-生态“三生”用地面积在区域面积中的占比可以看出，原州区生产用地生态服务价值与生活用地生态服务价值占比在区域最高，两者之和为10.11%。

4 结论与讨论

4.1 结论

新型城镇化与生态服务价值之间的耦合协调关系，最终反映城镇化与生态环境高质量发展的水平。为分析宁夏贫困山区固原市“三生”新型城镇化与生态系统服务价值耦合协调关系，运用“三生”理论将固原市用地系统划分为生产用地、生活用地和生态用地三大类型，在此基础上运用修正的谢高地生态服务价值系数对“三生”用地生态服务价值进行估算，并测试“三生”新型城镇化水平，最后结合耦合协调度模型分析两者之间的耦合协调关系，对促进区域生态环境保护和城镇化高质量发展具有重要的参考作用。具体结论如下：

（1）从“三生”新型城镇化水平来看，固原市各县（区）“三生”新型城镇化发展水平总体偏低，区域间差异不明显。同时，从“三生”空间新型城镇化发展关系来看，固原市各县（区）“三生”新型城镇化发展水平由高到低依次是生产空间新型城镇化＞生活空间新型城镇化＞生态空间新型城镇化。在区域空间表现中，目前无高水平耦合协调关系，仅原州区生产-生活-生态新型城镇化之间耦合协调关系达到中等水平外，其余四县（区）均处于较低水平和中等水平区间。

（2）从“三生”用地生态服务价值来看，固原市生态用地生态服务价值占主导地位，平均高达90%以上，生活用地和生产用地生态服务价值占比相对较小；从区域空间分布来看，固原市“三生”用地生态服务总价值从大到小依次是彭阳县＞泾源县＞西吉县＞原州区＞隆德县。

（3）从“三生”新型城镇化与生态系统服务价值耦合协调关系来看，固原市生产空间耦合协调关系相对较好，呈现“西北高东南低”的空间分布格局；生活空间耦合协调关系次之，总体呈现由区域中心城市“原州区”为核心向外围降低的态势，并且表现出“两头低中间高”的状态；生态空间耦合协调度呈现“西高北低南中”的状态，西吉县耦合协调度最高，而原州区和彭阳县耦合协调度处于最低水平。

4.2 讨论

“三生”新型城镇化与生态系统耦合协调关系研究相对较少，较多学者研究了城镇化发展与生态系统服务价值之间的耦合协调关系，并针对不同的耦合协调关系类型提出发展建议，本文基于“三生”视角，研究新型城镇化发展与生态系统服务价值之间的耦合协调关系，能够从“三生”角度精准分析区域城镇化发展、生态文明建设、区域可持续发展的水平和差异，可为区域健康、协调、高质量发展提供一定参考。但相对学者们的研究存在以下待解决问题：

（1）本文从“生产-生活-生态”空间三个维度构建新型城镇化发展水平评价指标体系，从总体上反映了新时代背景下研究区城镇化发展水平，但基于“三生”视角的新型城镇化发展测度还不够成熟。因此，有必要进一步全面、系统地研究“三生”空间理论下新型城镇化综合测度指标。

（2）生态系统具有一定异质性、动态性与复杂性特征，生态系统服务功能在空间上也表现出相对差异性，其服务价值也存在一定不同。谢高地[1，8]的研究虽然在小尺度区域空间生态系统服务价值研究中具有一定参考性，但仍然存在局限。本文基于谢高地的研究，虽然参考了以往对该研究区个别县域的相关研究，为研究固原市各县区“三生”用地生态服务价值及其与“三生”新型城镇化之间耦合协调关系提供了可行途径。但就生态系统服务价值估算而言，需要进一步研究更为科学和可行的方法。

（3）为促进“三生”新型城镇化和“三生”用地生态系统服务价值协调发展，应根据两系统耦合协调关系分类精准施策，这是课题在后续研究中需要进一步关注的问题；同时，本文在研究过程中只关注了研究区“三生”新型城镇化与生态服务价值在空间上耦合协调关系，并未深入分析和对比时间上的演变规律和驱动因素，未来需进一步根据社会经济发展阶段分析各时间段各类用地的转型机制，揭示新型城镇化发展过程中“三生”用地的相互转型问题。