中国城市群承载力研究，本文主要内容关键词为：承载力论文,中国论文,城市群论文，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。
[中图分类号]C912.81；F290 [文献标识码]A [文章编号]1002-2031(2012)09-0002-07
[修回日期]2012-05-22
一 引言
伴随着中国经济的持续高速增长，中国的城镇化也进入了发展的快车道。1982年至2010年，中国的城镇化率年均增长高达1.03%，但从世界范围来看，中国的经济发展和城镇化水平与发达国家相比仍有一定差距[1]。如何在前期量变的积累下完成质变已经成为中国城镇化面临的主要挑战。国土开发是经济和社会发展在空间上的体现，正确选择中国国土开发的战略和格局成为迎接挑战的核心任务。世界银行基于发达国家早期的经验提出的“提高密度、缩短距离、削弱分割”的区域发展3D框架对国土开发颇有参考意义[2]。基于这一框架，具有高密度集聚特点、地处中国交通枢纽、城市内部联系紧密的城市群是带动中国经济社会转型发展的核心区域，也是中国未来国土开发的重点区域。这一观点得到了中国多数学者的认可，如宁越敏指出，城市群既是国家经济的重心和区域发展的引擎，也是中国参与国际劳动分工的重要功能区域[3]。
城市群能否承担带动区域发展的重要功能，取决于城市群的承载力能否支撑其可持续发展。近年来，城市群的经济活动强度和人口密度进一步增加，导致城市群的国土开发压力倍增，生态环境呈现总体恶化趋势，区域可持续发展受到严重威胁[4]。如何在国土开发中协调城市群与自然环境的关系，实现社会经济可持续发展，已经成为中国城市群面临的主要挑战。为了客观地评价各城市群的发展条件，因地制宜地选择国土开发战略，本文对认可度较高的16个城市群的承载力开展综合评价，以期辨识各城市群发展的优势与劣势，并提出针对性建议，以促进中国城市群健康可持续发展。
二 相关研究进展
区域可持续发展及人地关系机理调控是人地关系研究的重点前沿领域[5]。方创琳将这一领域提出的新理论归为人地系统协调共生与耦合优化理论、人地系统危机冲突与错位异化理论、人地关系分形辩证与系统构型理论三个流派[4]。国土资源的合理开发利用与保护问题具有区域性与综合性的特点，由于具有相似的特点及共同的研究对象，国土开发成为区域可持续发展理论可以发挥优势的重要领域[6]。
在众多可持续发展的理论中，承载力理论最为丰富。承载力理论起源于人口统计学、应用生态学和种群生物学[7]。这一概念的早期应用集中于动物的种群数量研究[8]。1953年，欧顿(Eugene Odum)提出了承载力概念的精确的数学表达式，为承载力模型的构建奠定了基础[9]。自20世纪60年代起，生态学家开始参与解决人类社会面临的资源环境问题，承载力理论的应用也随之超出了种群研究的范畴。1972年，罗马俱乐部《增长的极限》的发表促进了承载力概念的应用[10]。然而，这一时期的研究仍囿于将生物种群的承载力理论直接用于人类社会，尚未提出针对人类承载力研究的方法和理论[4]。但这一空白很快得到填补，1978年世界环境和发展委员会发布报告《我们共同的未来》，成为此后大量承载力研究开始考虑社会文化因素的重要起点[11]。在这一领域中，瑞斯(William Rees)提出的生态足迹模型获得了极大的关注[12]。
中国学者在承载力领域也进行了大量研究。研究内容从早期的人口承载力逐渐拓宽至单要素承载力、区域承载力、资源环境承载力、生态承载力等多个分支。伴随着城市群的出现，中国学者针对城市群的单要素承载力及综合承载力的研究也逐步展开，其中单要素承载力已经有了较为丰富和系统的研究，如陈红等对辽中南城市群的水资源承载力进行的研究[13-14]。在多要素综合承载能力的评价方面，中国学者在理论和实证方面均取得了丰富的研究成果。在理论方面，王学军提出的“地理环境人口承载潜力”、刘殿生提出的城市资源与环境承载力、张传国和方创琳提出的生态—生产—生活“三生”承载力等都是有益的尝试[15-17]。在实证方面，中国学者也做了很多工作，如毛汉英和于丹林将状态空间法应用于区域承载力研究，对环渤海地区的承载力进行了评价；吕斌采用单要素承载指数和综合指标体系两套评价方法对中国五大城市群的资源环境承载力进行了比较；刘惠敏采用时序全局因子方法对长江三角洲城市群综合承载力的时空分异进行了研究[18-20]。在综合承载力的评价中，针对土地的研究较少，代表性的研究有谢强莲等和许联芳等分别对长株潭城市群土地承载力进行的评价[21-22]。
城市群是人工构造的复杂巨系统，与自然环境之间的关系既涉及资源环境也与生态密不可分。针对承载力的已有研究多将资源环境与生态作为两个系统单独处理，在综合性方面仍有提升空间。同时，针对城市群的综合承载力研究大多数仅关注少数几个城市群，针对全国城市群的横向比较研究很少。
三 评价方法
1.研究对象的空间界定
城市群是城市密集地区发展融合的产物。姚士谋将城市群定义为：“在特定的地域范围内有相当数量的不同性质、类型和等级规模的城市(包括小集镇)，依托一定的自然环境条件，人口密度较大，生产高度技术化，土地利用集约化，以一个或两个特大城市和大城市作为地区经济发展的核心，借助于现代化的交通工具和综合运输网的通达性以及高度发达的信息网络，发生与发展着城市个体之间的内外联系，共同构成一个相对完整的城市群区。[23]”这一定义也是目前学术界认可度较高的定义[24]。
关于中国城市群的数量及范围，各类文献及规划文件中提出了多种观点。方创琳提出了“15+8”模式，姚士谋提出了“6+9”模式[25-26]。宁越敏则利用“五普”数据识别出中国2000年时存在的13个城市群[3]。此外，全国城镇体系规划中也提出了“3+8”的全国城镇群格局[27]。综合上述已有研究成果，本文选取了获得学术界普遍认可并且有相关规划支撑的16个城市群作为研究对象(表1)。
2.指标体系构建
城市群承载力是衡量城市群与所在区域自然环境相互关系的指标，也是表征城市群国土开发压力的指标，其评价体系的构建要综合考虑城市群与自然环境各维度的相互作用。本文在传统评价体系的资源与环境维度之外加入了生态维度，形成了资源、环境、生态指标体系(表2)。
资源维度反映物质和能量“外界环境→城市群”的流动，显示城市群发展中能够获得的物质和能量保障强度。本文选取水、能源、电力三个关键资源要素来衡量城市群发展的保障条件。其中，人均指标表示每一个城市群在当前的发展条件下可获得的资源规模，即该城市群所面临的资源紧缺程度；单位GDP消耗资源量则表示每一个城市群的资源集约利用程度，是表征其资源利用可持续发展程度的指标。
环境维度反映物质和能量“城市群→外界环境”的反向流动，显示城市群排出的废物和废能对所处自然环境造成的影响强度。本文从环境综合治理、水环境、大气环境三个方面选取了3个指标进行评价。其中，环境综合治理效果指标用以衡量城市群废弃物排放处理的综合水平，包含6个次级指标：工业废水达标率、二氧化硫去除率、工业烟尘去除率、工业固体废物综合利用率、城镇生活污水处理率、生活垃圾无害化处理率，采用方差权重法计算得出综合环境得分。空气质量达标率和地下水达标率则衡量了上述环境治理投入的最终效应，是城市群当前环境压力的反映。
生态维度反映城市群所处环境的稳定性与可持续性。本文选取的指标为土地侵蚀率、盐渍化率、洪涝灾害风险。土壤侵蚀是中国最重要的、持续影响面最大的生态环境问题[28]；洪涝灾害风险和盐渍化程度则反映了中国生态环境面临的重要问题。
3.研究方法
本文对城市群区域承载力的评价步骤是：构造指标体系、确定指标权重、计算综合得分、识别城市群区域承载力。指标权重的确定一般有两种：主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法是通过评价者的主观判断赋予每一指标权重；客观赋权法则通过数据所提供的客观信息确定指标权重。为充分利用不同指标对应数据的离散性信息，突出城市群之间的差异，本文选择客观赋权法中的熵值法确定各指标体系的权重。其主要步骤如下。
(1)数据标准化处理：为了消除量纲和指标正负取向的差异，对数据进行标准化处理。
(2)指标权重计算：
计算指标信息熵：
4.数据来源
本文采用的地区生产总值、用水总量、用电总量以及综合环境评价指标数据来自2010年《中国城市统计年鉴》，城市常住人口、能源消费总量来自各省市2010年统计年鉴。空气质量达标率数据来源于环境保护部数据中心，水质、土地侵蚀率、盐渍化率、洪涝灾害风险数据(2010年)来自中国科学院生态环境研究中心。其中，部分城市缺少能源消费总量和空气质量达标率，以该城市群的平均值补齐。
四 结果分析
1.城市群国土开发压力呈现显著的空间分异
以承载力表征国土开发压力，中国的城市群表现出了显著的空间分异。为便于进行横向比较，以城市群总得分的平均值加减半个标准差为分界点，将城市群分为4类(表3)。从分类情况来看，中国城市群的区域承载力差异主要与其经济发展水平、城镇化水平和所在区域的自然环境条件三个因素有关。经济发展水平较高的长三角城市群、珠三角城市群，城镇化发展水平较高的辽中南城市群、哈长城市群，以及生态环境脆弱、自然条件相对不利的乌鲁木齐城市群、兰州西宁城市群均属于承载力较弱的两个等级。经济发展水平和城镇化水平较高的京津冀城市群和山东半岛城市群的承载力得分亦不高。
中国经济发展水平和城镇化水平较高的城市群区域承载力较低的原因主要有两方面。一方面，大规模的城市建设所导致的土地利用变化改变了所在区域下垫面的性质，导致了各种地理过程的变化，这是引起区域环境演变的主要原因之一[30]。另一方面，中国城市群的产业结构以高投入、高消耗为主要特征，因此城市群对资源的消耗和对环境的影响格外剧烈[31]。虽然从整体上看，中国工业的增长已经转变为以技术驱动为主的集约型增长方式，但一些资源消耗较高的基础工业行业仍保持了粗放的增长方式[32]。由于产业发展惯性的影响，基础工业仍旧是城市群中第二产业的主要组成部分。以2008年中国经济最发达的长三角、京津冀、珠三角的制造业结构为例，三者高资源消耗的资本密集型产业占第二产业的比重依次为41.13%、54.74%和28.23%。考虑到中国以重工业为主的产业发展惯性以及工业结构与经济发展水平的关系，多数城市群的资本密集型产业所占的比重超过了这三个经济发达的城市群。在这样的产业结构下，城市群的经济增长依赖于对资源的大量消耗，同时排出的废物废能又对自然环境造成了巨大影响。因此，中国经济发展水平较高的城市群区域承载力普遍较低，可持续发展面临着巨大挑战。
2.城市群国土开发压力的分异主要来自生态维度
熵值法对各指标赋予的权重表示该指标的相对离散程度，采用二次熵值法对资源、环境、生态三个因素层的权重进行计算得到的结果依次为0.267、0.312和0.421，说明这三个维度的差异程度依次增加，其中生态维度的差异最显著。具体而言，中国16个城市群彼此之间离散度差异最大的指标是生态维度的洪涝灾害风险和盐渍化率。
考察这两个指标得分的空间分异可以发现，其分布规律与中国的气候地理分异规律基本一致。位于中国南部的城市群主要面临洪涝灾害风险，部分城市群还面临盐渍化问题；位于西部干旱地区的城市群主要面临盐渍化压力。这一结果表明，虽然城市是人工构造的生态系统，并且可以通过跨区域的资源调度满足自身发展的需要，但是其所在地区的自然环境特点造成的发展限制仍不可忽视。城市群的发育和成长应该把自然生态条件作为重要的影响因素加以考虑。
3.城市群的资源紧缺度与资源集约利用度不匹配
中国城市群国土开发压力差异的另一个特点是城市群所面临的资源紧缺程度与资源集约利用水平并不一致，当前压力较大的城市群将由于资源进一步短缺而面临更大的国土开发压力。在承载力评价体系资源维度的指标中，以人均消耗水、电、能源量表征资源紧缺度，以单位GDP消耗水、电、能源量表征资源集约利用度。考察各城市群二者的匹配程度可以发现，多数资源紧缺度高的城市群其资源集约利用程度也小于其他城市群(图1)。因此，在其未来的发展中，相对于其他城市群而言的资源紧缺短板不仅不会逐步补齐，而且发展的可持续性仍将继续下降。乌鲁木齐城市群、珠三角城市群和辽中南城市群均属于这类城市群。这类城市群在未来的发展中都应将重点放在提高资源集约利用的效率上，但是在制定发展规划时也应区别对待。对于因区位条件而受到资源制约的乌鲁木齐城市群和兰州西宁城市群而言，选择特色发展方式，合理控制发展速度与规模有利于其可持续发展，而对于经济和城市化发展已达到一定阶段的其他城市群而言，转变经济增长方式，提高资源利用效率则是更好的选择。
图1 城市群资源紧缺度与资源集约利用度得分比较
4.城市群环境压力与治理效率未能实现耦合
中国大多数目前环境压力较小的城市群环境综合治理效率较差，由此导致其国土开发压力的可持续发展能力较低。以空气质量和水质得分表征城市群环境压力现状，以环境综合治理表征城市群在废物废能治理方面的效果，考察二者的关系可以发现，中国城市群的环境压力现状与其环境综合治理效果并未表现出显著的正相关性。环境治理效果较好的长三角城市群、京津冀城市群、山东半岛城市群均为当前环境压力较大的城市群；而环境压力较小的北部湾城市群、珠三角城市群、长株潭城市群环境综合治理却未表现出相应的良好水平。
五 建议
首先，要转变经济增长方式，推进城市群经济与自然协调发展。城市群作为经济和人口高度集聚的地区，在资源利用和环境保护投入方面享有先天的规模经济优势，其庞大的基数可以大大摊薄环境保护与治理的固定成本。作为创新活动高度活跃、技术水平领先的地区，城市群在通过改进技术水平提高资源利用效率、降低废弃物排放率、修复生态环境系统等方面也具有优势。因此，中国的城市群，特别是经济发展水平较高的城市群，未来的发展重点应通过集约化生产、提升产业结构、改革生产技术来充分发挥城市群的规模经济效应与技术优势，并以此推动国民经济社会与自然环境的协调发展。
其次，要建立协调机制，统筹安排资源开发利用与生态环境保护。城市群是一个高度开放的系统，其区域承载力保持问题的解决应跳出城市群边界的限制，立足于区域乃至全国范围进行统筹安排与协调。建立合理的价格机制和补偿机制，一方面可补偿由城市群的“吸管效应”所引起的周边区域资源外流，扭转城市群与周边区域在资源利用中的二元结构；另一方面可通过价格机制约束城市群的资源粗放型利用模式。同时，应加强城市群与周边区域的合作，建立区域性环境保护与污染治理管理机构，建立健全区域合作机制，协调环保政策与措施，以实现区域资源开发与生态环境保护的统筹协调。
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