利用土地人口容力开放模型对沪苏锡常城市群的分析，本文主要内容关键词为：城市群论文,模型论文,人口论文,土地论文,容力论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 问题的提出
土地人口容力定义为单位面积土地的人口容量。提出这一概念并不是要排斥人口容量的概念，两者是并行不悖、互相补充的。人口容量给出总量概念，使区域人口超载与否一目了然，比如说“中国人口的合理容量是7亿人”，那么意味着现状的12亿人已超载5亿人。人口容力给出土地资源的相对承载能力，具有区际可比性，比如说：“甲地人口容力为每平方公里300人，乙地为100人”，则甲地的人口容力为乙地的3 倍。我们不借用“人口承载力”而另取新词，主要是为了避免混淆，因为“人口承载力”与“人口容量”目前已被广泛地相互换用。
从马尔萨斯甚至更早的时代起，各方面的学者们就已开始研究人口容量问题，但是直到70年代罗马俱乐部将系统动力学方法成功地应用于球观的资源容量分析[1]，才使人口容量研究真正进入了模型化阶段。 80年代以来，这一模型又被推广到国家和地区层次的食物人口容量研究，并发展了农业生态区域法和资源—资源生态—资源经济思想[2～4]，使区域农业土地资源的人口承载力的研究方法和模型日趋成熟。这些方法和模型在我国干旱区和沿海地区的应用表现了良好适应性和可操作性[5～8]。
上述模型存在两方面的不足。首先，这类模型在物理意义上是开放的，即考虑了光、热、水、土、气甚至人力物力的输入输出，但是在地理意义上却是封闭的，即没有考虑土地产品的区际流通。这种自给自足模型对于全球系统是适用的，对整个国家也是基本合适的，但是对于省区或更基层区域则可能缺乏说服力。例如，1994年上海的人均粮食产量只有153kg，宁夏的人均产量达405kg，但是我们不能因此断言上海的人口比宁夏更加超载。退一步，即使我们说上海的人口超载，也不一定意味着食物紧缺，因为在区域相互开放条件下食物以及其它产品和服务都是可以交换的。其次，模型没有将居民点、道路等非农业用地作为内生变量，往往是将它们设定为影响耕地面积变动的外生变量。事实上，土地资源承载人口的途径不只是生产食物，它还是人类从事非农业经济（第二、第三产业）和非产业性活动（居住、游憩等）的场所，而且就且就局部区域特别是城市化区域而言，非农业经济可能比农业经济具有更高的人口容力，非产业性活动可能比产业性活动具有更强的土地需求刚性。
有鉴于此，本文拟建立一种适合于开放区域的土地资源综合人口容力模型。在这个模型中：①土地资源的产品是广义的，不仅包括食物，而且包括其它生活必需品，它们都是模型的内生变量；②消费品可以从区外输入，也可以输出到区外。从理论上讲，这一模型对开放性强、城市化水平高的地区具有更好的适用性。因此，本文将尝试用它来测算上海及江苏省苏锡常这个都市连绵区（以下简称沪苏锡常地区）的土地人口容力。
2 模型
2.1封闭区域
考虑一个不存在区际经济交往、土地总面积为Y的封闭区域， 设：①按使用目的土地被分为n类，用于生产消费品i的土地面积为Y[,i]，其占土地总面积的比重为y[,i]； ②土地对于各种生产目的具有足够的的普适性；③各类消费品是必需且相互不可替代的；④在其它生产要素充分满足时消费品i的土地面积最高单产为γ[,i]；⑤消费品i可接受的人均消费量下限为β[,i]；则消费品i所给定的人口容量为
（1 ）
其中：c[,i]＝γ[,i]／β[,i]定义为i类土地的人口容力。这里的消费品和消费都是广义的，既包括实物消费，又包括服务消费，既包括个人消费，又包括社会消费和发展消费（即再生产投资）。
在短期情形中，有可能出现各种消费品的人口容量不一致，这时由于消费品不可相互替代，区域实际的人口容量为各种消费品人口容量的最小值，即存在所谓的“短板效应”。但是从长期趋势来看，由于土地对于各种生产目的具有足够的普适性，土地利用的结构必然得到市场调节，以逐步契合消费品的需求结构，实现人口容量的长期均衡，即有
C[,1]＝C[,2]＝…＝C[,n]＝C
其中：C为长期均衡人口容量， 对封闭区域的人口发展起着引导和制约作用。
依照定义，这时的综合人口容力可表示为
由式（2）知，c＜c[,i]，i＝1，2，…，n，也就是说， 区域综合人口容力小于任何一个单项人口容力，因而最接近于容力最低、用地比重最大的那类土地的人口容力。
2.2开放区域
定义消费品i的自给率η[,i]为区域中消费品i的产量与消费量之比
（4 ）
其中：C[*]是考虑了产品输入输出后的区域实际人口容量，我们称为人口实容量。η[,i]＞1表示该产品自给有余，有输出；反之，η[,i]＜1表示该产品不能自给，需要区外输入。
长期均衡的综合人口实容力为
定义开放区域的人口容量为人口实容量与综合自给率的积，即
C＝ηC[*]（9）
它的含义是，假定开放区域的各种产品按“等价交换”原则调剂到符合本区的消费结构，并全部用于区内消费时所能容纳的人口数。
相应地，我们得到开放区域人口容力的表达式
（10）
因此，区域产品的综合自给率也表征区域人口容力与实容力的对比关系，区域η＞1则c＞c[*]，存在容力输出，称为余容区域；反之，区域η＜1则c＜c[*]，存在容力输入，称为欠容区域；η＝1 的区域称为饱容区域。特殊地，当所有的η[,i]都等1时， 上述模型便退化为封闭区域模型，此时也有η＝1，但这是封闭的容力饱和，即自给自足。
2.3模型分支
定义开放区域的人口容力时，我们假定区域之间的产品交换遵循“等价”原则，然而对消费品的使用价值可以有不同的理解，这将导致不同的人口容力结果，形成模型的各种分支，以下讨论两种基本情形。
（1）把实际消费结构兑换成土地消费结构，即取单位消费品i的“价格”为q[,i]＝1／γ[,i]，则归一化消费结构为
这种定义看重土地本身的资源价值，可以称为土地当量人口容力。按照这种定义，开放区域的人口容力等同于封闭状态下的均衡人口容力，所不同的是，封闭区域的均衡人口容力是通过调节土地利用结构实现的，而开放区域的人口容力是由各种消费品既定的自给率来维持的，即自给率η[,i]及η都不必等于1。
由于这种综合人口容力小于最低的单项人口容力，而各种主要土地类型中耕地的容力最低，因此这种人口容力通常最接近于耕地人口容力，是一种重农主义的人口容力定义。
（2）把各种实际消费结构兑换成交换价值消费结构，即取q[,i]为单位消费品i的市场价格，则
式（13），（14）表明，按照这种定义的区域综合自给率等于区域（人均）生产总值除以区域（人均）消费总值，区域人口容力等于地均生产总值除以人均消费总值。
这种定义看重土地产品的交换价值，可以称为产值当量人口容力。在这种容力定义中，土地或产品的消费量都被转换成市场价值，因而可以说是一种重商主义的人口容力定义。经济学规律表明，随着社会生活的现代化，食物消费在总消费中的份额不断降低，这种形式定义的区域人口容力将越来越多地取决于主要由城市用地提供的非食物消费品的容力及其自给率。
目前对于区域人口容量的定义很多，粗略地可以归为两类，一类是以土地资源（农业）生产能力定义的容量，另一类是以区域综合经济实力定义的“经济容量”。由于各自的出发点不同，两类定义得到的人口容量也往往大相径庭，即使对于同一个地区也是如此。比如上海，既可以被定义为土地人口容量匮乏，人口严重超载的地区[4]， 又可以被定义为经济人口容量极大，人口经济压力极小的地区[9]。 事实上这两类模型可以统一到本文模型框架之中，差异的实质只在于是用土地面积还是用土地产值作为当量来将实际消费结构变换成可比消费结构。
3 参数辨识
开放区域模型可以直接用于现状人口容力参数的辨识，为区域人口容力分析和预测提供初始条件。只要将模型参数y[,i]，β[,i]γ[,i]，η[,i]，q[,i]分别取某个年份消费品i的实际用地比重、人均消费量、单位面积产量、自给率和“价格”，那么上述各关于开放区域的方程完全适用于描述这一年份的土地—人口承载关系。在这种情况下，实际存在的人口就是已经承载的人口，即C[*]为区域的实际人口数，c[*]为区域的实际人口密度，c为人口容力，η为综合自给率。
本模型虽然涉及的参数较多，但是各参数间的相关度高，参数辨识的工作量并不算大，困难的是现状的调查统计资料与模型的数据分类要求有一定的距离。本文建议通过下述程序以现有调查、统计资料为基础，近似辨识模型参数。
第一步，建立土地类型与消费类型的对应关系，得到土地利用结构、产值结构和消费结构。
目前的土地利用分类数据主要来自土地详查，而消费结构数据主要来自城乡住户调查，二者的分类口径不很吻合。笔者将它们按四大类粗线条地对应起来：①耕地和园地，对应的消费品为粮食蔬菜等非加工食品；②淡水养殖水面，对应的消费品为食物中的水产品；③交通用地，对应于交通消费；④居住和工业用地，对应于加工性食品及其它第二、第三产业的产品和服务。
考虑沪苏锡常地区的消费特点，我们将林地和牧草地作为非承载性用地。
目前消费分类统计仅限于居民消费，我们暂且用它的结构来代替总消费（即包括社会消费和发展消费）的结构。
第二步，计算单项自给率和单项人口容力。
我们设计用下述方法来计算一个区域消费品i的自给率：
η[,i]＝R[,i]／（P·S[,i]）
其中：R[,i]为消费品i在该区域中的产量占全国产量的比重，P 为该区域人口占全国总人口的比重，S[,i]为消费品i在该区域中的人均消费量与全国人均消费量之比，这一公式成立的假设前提是各类消费品在全国范围内是自给自足的，或者说各类消费品的净出口率小到可以忽略。由于考虑的是单项消费品，因而“价格”是单一的，故上式中的产量比重R[,i]可以用产值比重来代替，人均消费量之比S[,i]可以用人均消费额之比来代替。
利用公式（4）求取单项容力c[,i]＝η[,i]C[*]／Y[,i]，C[*] 取实际人口数。
第三步，利用公式（11）—（14）求取土地当量或产值当量的综合自给率和综合容力。
当然如果区域已经具备完整的国内生产总值支出法核算表，价值形态的综合自给率可以直接通过下式获得：
GG
η＝──＝── （15）
F+I G-X
其中：G为国内生产总值，F为（居民和社会）消费总值，I 为投资总值，X为国内生产总值的净流出值。从1995 年起我国开始编制全国国内生产总值支出核算表，1996年各省也开始编制，但是省级以下区域还没有此类数据。
4 沪苏锡常地区的现状人口容力测算与分析
沪苏锡常是我国经济最发达、人口最密集的地区之一，全区土地面积约21 000km[2]，仅占全国土地总面积的0.2%，而1994 年总人口为2 630万人，占全国人口的2.2%，国内生产总值（GDP）3 615亿元， 占全国的8.0%，1997年上海市的人均GDP预计超过3 000美元， 苏锡常地区估计也在2 500美元左右，达到世界中等发达地区的水平。
发达的经济必然是多元化的、非农业成分占主体的经济。1994年沪苏锡常地区的GDP结构中，第一产业仅占5.1%，而第二产业占了59.8%，第三产业已占到35.1%，工业、建筑业和第三产业成了这一地区的主要人口承载因子。相应地，在土地利用结构中，工业、居住和交通用地比重也比其它地区要高，沪苏锡常地区的工业、居住与交通用地占承载性用地的比重达26.7%，其中上海市高达31.2%。
发达的经济也必然是高度开放的经济，沪苏锡常地区能源、矿产、森林等自然资源贫乏，发展所依托的主要是良好的自然条件和区位。气候湿润、土壤肥沃孕育了发达的农业，地势平坦、通江达海造就了内外交通的便利。但是高度密集的人口日益抵消了农业优势，以致粮食、蔬菜、水果等食物需要大量调入。与此同时，发展工业所需要的能源、原材料大量输入，而工业制成品又大量出口和向国内市场扩散。
多元、开放的经济系统维持了沪苏锡常地区较大的人口容力，而这种人口容力是传统人口容量模型难以描述的。
利用本文设计的人口容力模型和参数辨识程序，我们测算了沪苏锡常地区的土地资源综合人口容力和自给率，他们的基本特点有：
（1）产值当量的人口容力很高，并且普遍自给有余。 全区平均产值当量人口容力为1 810人／km[2]，其中上海达到2 362人／km[2]；全区平均综合自给率为1.179，除上海略显欠容外， 苏锡常三市均自给有余。
（2）土地当量的人口容力较高，但普遍不能自给。 全区平均土地当量人口容力为905人／km[2]，其中上海市达1 157人／km[2]；全区平均综合自给率为0.590，除常州略有余容外，其他三市均在0.5～0.7 之间，显著欠容。
（3）上海作为这一区域的经济核心，拥有最大的人口容力， 但同时也是综合自给率最低的地区，而且单项自给率也普遍低于苏锡常地区，表明上海确实已经处于一种人口超载状态。
（4）苏锡常三市的人口容力的递变规律表现为， 产值当量容力以无锡最高，苏、常两市相当；土地当量容力则相反，常州最大，无锡最小。相应的综合自给率空间递变关系相同，这与无锡市的中心城市功能强于苏、常两市，而常州市的耕地资源相对丰富于苏、锡两市的事实是基本相吻合的。
收稿日期：1997—12—30