城市经济增长与土地利用关系的动态计量分析

摘要：利用协整检验、脉冲响应函数及方差分解等方法，对洱海流域经济增长与土地利用之间的长期均衡关系和短期动态关系进行了检验和分析。结果表明：（1）经济增长与土地利用之间存在长期均衡关系，但短期内却存在失衡，经济增长短期波动向长期均衡趋近的调整幅度为17.31%，农业用地短期波动向长期均衡趋近的调整幅度为34.52%。（2）在经济、社会、生态环境政策的影响下，经济增长与土地利用之间以及经济增长过程中各类土地利用的作用关系在不同阶段表现出不同的特征。（3）经济增长的变动主要受自身和建设用地冲击影响；建设用地变动的主要因素是自身；农业用地的变动主要受建设用地冲击影响；生态环境用地变动的主要因素为建设用地和农业用地。因此，政府部门应该严格遵循城市规划和土地利用规划，遏制建设用地无序扩张；优化调整土地利用结构，实现土地资源合理配置；提高土地利用效率，节约集约利用土地。

关键词：经济增长；土地利用；VAR模型；脉冲响应；方差分解；洱海流域

中图分类号：F301.24 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）01-0228-08

Dynamic Econometric Analysis of the Relationship between Economic Growth and City Land Use —— Taking Erhai Basin as Example

XU Chi-ping1，WANG Yu2，DONG Li-min1

（1.College of Economy and Business Management， Central China Normal University，Wuhan 430079， China；

2. Audit Department of Wuhan No.1 Hospital， Wuhan 430022， China）

Abstract： With co-integration test， impulse response function and variance decomposition method， the long-term equilibrium and short-term dynamic relationship between economic growth and land use in Erhai basin were tested and analyzed. The research shows that：（1）there exist equilibrium relationship between economic growth and land use in the long term whereas things are different in the short term， and the economic growth range of short term equilibrium going towards long term equilibrium is 17.31%， and the agricultural land range of short term equilibrium approaching long term equilibrium is 34.52%. （2）The relationship between economic growth and land use as well as the interactions among different kinds of land use in the process of urbanization show different characteristics in different stages and are is influenced by economic， social and ecological policies. （3）Economic growth has a significant correlation with itself and construction land， and the main influencing factor in the change of construction land is construction land itself， playing an important role in the change of agricultural land； construction land and agricultural land are the main factors of the change of ecological land. Therefore， in order to prevent the construction land from expanding disorderly， governments should comply with the city planning and land-use planning. At the same time， land use structure should be optimized in order to realize the optical allocation of land use. Finally， governments should also improve land use efficiency， using land economically and intensively.

Key words： economic growth； land use； VAR model； impulse response； variance decomposition； Erhai basin

收稿日期：2013-04-22

基金项目：国家社会科学基金重点项目（12AGL006）；国家水体污染控制与治理科技重大专项（2009ZX07105-001）；华中师范大学中央高校

基本科研业务费专项资金项目（120002040265）。

作者简介：徐持平（1987-），男，湖南长沙人，在读硕士研究生，研究方向为土地经济、人口资源环境经济，（电话）15387064440（电子信箱）

；通讯作者，董利民（1968-），男，湖北蕲春人，教授，博士，主要从事土地经济、人口资源环境经济研究，（电话）

13387585356（电子信箱）。

1 问题的提出

当前我国正处于大规模城市化、工业化驱动下的经济快速增长时期，土地利用作为社会经济发展和生态环境保护在空间上的投影[1]，是经济社会发展的一面镜子[2]，经济增长与土地利用之间关系的研究是关系社会经济可持续发展和生态环境保护的重要课题。目前，学术界对于经济增长与土地利用关系的研究主要集中于经济增长与耕地的关系[3-6]、经济增长与建设用地的关系[7-10]、土地利用变化与经济发展的相关耦合关系[11，12]等方面。在研究方法上，主要涉及自然科学中的地理方法、景观生态方法和社会科学中的经济分析方法，前者采用土地利用/覆被技术[13]、遥感监测[14]、灰色关联分析[15]、空间计量分析[16]等方法研究经济增长与土地利用之间的关系，后者多采用时间序列数据或截面时间序列结合回归分析等数学方法，拟合出对数线性方程、指数方程、一元二次线性方程、多元线性方程等数学关系式，或者采用相关分析方法来探讨经济增长与土地利用之间的关系。从研究尺度上看，涉及全国、省、市、县等多个层面的研究。

但是，目前的研究尚存在着一些不足。首先，从研究内容上看，目前研究多集中于经济增长与耕地、建设用地之间的关系，而土地利用是各种类型土地利用的综合，目前将经济增长与各类土地利用作为一个系统研究的文献还较少。其次，从研究方法上看，不论是自然科学方法还是社会科学方法，大多是从研究经济增长与土地利用关系的有无以及紧密程度入手，而对于两者在一个长期动态过程中的相互作用，相互影响的机制研究还有待深入。再次，从研究尺度上看，绝大多数的研究都是基于行政区划的视角研究经济增长与土地利用之间的关系，然而两者之间的相互影响并不一定是以行政区划为界的，研究两者之间的关系需要一个新的更为合理的视角。

基于以上原因，本研究以洱海流域为空间视角，将“经济增长—土地利用”作为一个系统，利用洱海流域1990-2011年的经济增长和土地利用的时序数据，采用动态计量分析中的协整检验、脉冲响应分析及方差分解法，对经济增长与土地利用之间以及经济增长过程中各种类型土地利用之间的相互作用、相互影响关系进行了研究。

2 研究区域概况、研究方法与数据制备

2.1 研究区域概况

本研究以洱海流域作为研究区域，整个区域包括云贵高原第二大湖泊洱海以及流入洱海的7条主要河流弥苴河、西闸河、永安江、罗时江、锦溪、茫涌溪、波罗江流经的地区，其范围包括云南大理白族自治州境内的大理市、洱源县的17个乡镇，170个行政村，总面积达256 500 hm2，人口90多万人。由于独特的地形、地貌、气候特征，使得洱海流域在经济、社会、生态乃至文化上都成为一个相对独立连片的区域系统。在社会经济发展水平上，洱海流域属于欠发达地区，近年经济增长较快，全区域地区人均生产总值由1990年的1 524.40元增加到2011年的27 157.63元，平均每年约增加1 220.63元。随着经济的增长，洱海流域的土地利用格局也发生了变化，耕地、园地、林地、牧草地、水域面积减少，分别由1990年的54 523.98、12 704.23、218 721.40、293.13、33 243.24 hm2减少至2011年的49 255.42、12 124.57、216 746.10、253.69、32 637.66 hm2，居民点及工矿用地面积、交通用地面积增加，分别由1990年的11 050.39、2 867.72增加至2011年的13 786.96、3 922.28 hm2。洱海流域1990-2011年经济增长情况见图1。

2.2 研究方法

本研究利用向量自回归模型（VAR），采用动态经济计量分析中的的协整检验、脉冲响应和方差分解方法来研究洱海流域城市化与土地利用之间的动态变化关系。为保证各时间序列的平稳性，需要进行单位根检验。

VAR模型是一种利用非结构性方法来建立各个变量之间关系的模型，在模型中，每一个内生变量都被表示为所有内生变量滞后值的函数，其数学表达为

yt=c+■Ajyt-j+Hxt+εt （1）

式（1）中，yt为内生变量列向量，xt为外生变量列向量；c为常数项；p为自回归滞后阶数；Aj和H分别为内生变量系数矩阵和外生变量系数矩阵；εt为白噪声扰动列向量，扰动项均值为0，其协方差矩阵为正定矩阵，各扰动项之间可以同期相关，但各扰动项不与各自的滞后值和等式右边的向量相关。

协整是指两个或多个非平稳的变量序列的某个线性组合表现出平稳的特性，协整检验的主要方法有EG两步法和Johansen检验法，前者用于检验两个变量之间的协整关系，后者用于检验两个以上变量之间的协整关系。

脉冲响应函数（IRF）是分析VAR模型中的扰动项受到一个标准差大小的新息（Innovation）冲击对各内生变量的动态影响，其数学表达为

Ix（n，δk，t-1）=E（Xt+n|εkt=δk，t-1）-E（Xt+n|t-1）（2）

式（2）中，δk代表来自第k个变量的冲击，n是冲击响应时期数，冲击发生时所有可获得的信息用t-1表示。考察δk冲击导致Xt+n期望值所导致的差异便可求出n期冲击的IRF值。

方差分解通过对每个新息冲击对VAR模型中内生变量变化（通常用方差来表示）的贡献度，来衡量各个信息，其步骤为：先求取VAR（p）模型的s步预测误差：

εt+s+σ1+εt+s-1+σ2εt+s-2+L+σs-1εt+1 （3）

再求取模型的均方误差：

Ω+σ1Ωσ′1+L+σs-1σ′s-1=pp′+σ1pp′σ′1+L+σs-1pp′σ′s-1

（4）

式（4）中，pp′=Ω，将模型中每个内生变量的预测均方误差分解为各变量的冲击贡献值，通过计算各个变量的贡献占总贡献的比例来衡量每个变量冲击的相对重要性。

2.3 数据制备

本研究选取洱海流域的城市化率，即流域内城镇人口数与流域内总人口数之比作为表征流域城市化水平的指标。对于土地利用指标的选取，为了统一口径，土地利用类型以1984年制定的《土地利用现状调查技术规程》所作的土地利用分类为准，同时根据土地利用的主要功能，洱海流域的实际情况以及“一要吃饭，二要建设，三要保护环境”的政策要求，将洱海流域的土地利用类型划分为农业用地（“吃饭”），建设用地（“建设”）和生态环境用地（“保护环境”）。其中农业用地面积为耕地、园地面积之和，建设用地面积为为居民点工矿用地、交通用地面积之和，生态环境用地面积为林地、牧草地、水域面积之和。城市化指标的数据来源于历年《大理年鉴》和《洱源年鉴》、《大理市2012年政府工作报告》、《洱源县2012年政府工作报告》。土地利用的数据来源于大理市、洱源县1996-2011年的土地利用变更统计资料。

为了消除异方差，使得研究结果更有实际意义，分别对城市化率、农业用地、建设用地、生态环境用地4个时间序列进行了对数处理，这一处理并不改变四者之间的协整关系，变换之后的序列分别记为lnCSHL、lnNYYD、lnJSYD、lnSTHJYD，计量分析软件采用的是Eviews6.0。

3 实证分析

3.1 建立VAR模型

建立由经济增长（lnGDP）、建设用地（lnJSYD）、农业用地（lnNYYD）、生态环境用地（lnSTHJYD）4个变量组成的VAR模型分析经济增长与土地利用之间的关系，利用Eviews6.0对动态方程的参数进行估计（表1），综合考虑方程拟合度、系数显著性、滞后阶数，判断AIC准则和SC准则，确定各变量的最大滞后阶数为3。

如表2和图2所示，VAR所有根模的倒数小于1，位于单位圆内，因此VAR模型是稳定的，可以进行脉冲响应分析。

3.2 平稳性检验

利用ADF检验和PP检验对时间序列的平稳性进行检验（表3），结果表明lnGDP、lnJSYD、lnNYYD、lnSTHJYD 4个时间序列在10%显著性水平下都是非平稳的，而其二阶差分序列d2 lnCSHL、d2 lnJSYD、d2 lnNYYD、d2 lnSTHJYD则全部平稳。因此，经济增长、建设用地、农业用地、生态环境用地都是二阶单整序列，即lnGDP～ln（2）、lnJSYD～ln（2）、lnNYYD～ln（2）、lnSTHJYD～ln（2）。

3.3 协整检验

采用Johansen协整检验的方法来检验洱海流域经济增长、建设用地、农业用地、生态环境用地之间的协整关系。选择序列有确实性线性趋势，但协整方程只有截距项，进行协整检验（表4），迹统计量和最大特征根统计量都表明在1%显著性水平下，存在一个协整关系。

根据检验结果，将协整方程写成数学表达式，并令其等于VECM，得到

VECM=lnGDP-0.337 6 lnJSYD+0.351 3 lnNYYD + 0.081 7 lnSTHJYD （5）

采用ADF方法对VECM进行单位根检验，发现其是平稳的，可以进一步验证协整关系的正确性。式（5）表明经济增长、建设用地、农业用地、生态环境用地之间存在长期均衡关系。随着经济增长，建设用地面积增加，农业用地、生态环境用地面积减少，经济增长对建设用地的弹性为0.337 6，即建设用地面积增加1%，经济增长增加0.337 6%，而经济增长对农业用地、生态环境用地的弹性分别为 -0.351 3、-0.081 7，即农业用地面积和生态环境用地面积每减少1%，经济增长分别增加0.351 3%、0.081 7%。其中，经济增长对农业用地的弹性绝对值最大，其次为建设用地，再次为生态环境用地，这说明洱海流域的经济增长在空间上主要是通过扩张建设用地和占用农业用地，这可能是因为农业用地通常具有较优的自然、区位和社会经济条件，因而成为占用的首选，而生态环境用地往往受自然、区位和社会经济条件的限制，加上受到城市绿地增加，退田还林还湖还草政策的影响，对经济增长的影响要小于农业用地变化对经济增长的影响。

3.4 误差修正模型

协整关系反映的是变量之间长期稳定的关系，如果要反映变量之间的短期变动关系，则需要建立误差修正模型（VEC），VEC模型是含有协整约束的VAR模型[17]。建立lnGDP、lnJSYD、lnNYYD、lnSTHJYD四个变量的误差修正模型。

（6）

VEC模型整体检验结果表明在滞后2阶的条件下，模型的拟合效果较好。经济增长的误差修正系数是-0.173 1，符合反向修正机制，表明经济增长在短期偏离长期均衡时，将会以17.31%的力度被调整到均衡状态，农业用地的误差修正系数是-0.345 2，符合反向修正机制，表明农业用地在短期偏离长期均衡时，将会以34.52%的力度被调整到均衡状态，而建设用地、生态环境用地的修正系数不明显，且为正值。

3.5 广义脉冲响应函数

运用广义脉冲响应函数来分析经济增长与土地利用之间的冲击响应关系，该方法与VAR模型中变量次序无关，能提高估计结果的稳定性与可靠性。图3为lnGDP、lnJSYD、lnNYYD、lnSTHJYD对各自一个标准差冲击的广义脉冲响应函数，横轴和纵轴分别代表冲击作用的滞后期数和因变量对解释变量的响应程度，实线和虚线分别为脉冲响应函数和正负2倍标准差偏离带。

首先考察lnGDP对各变量标准差冲击的响应情况，其结果如图3第1行所示，脉冲响应函数表明经济增长对其自身的一个标准差信息立刻有较强反应，在第5期达到最大值，然后逐步回复到原来水平，这说明洱海流域经济增长与其滞后值有一定的关联。对于来自lnJSYD信息的冲击，lnGDP的反应为负值，这说明在当前工业化、城市化过程中的大规模建设用地扩张是存在问题的，过大过快的建设用地扩张实际上是缺乏效率的，并不有益于经济增长。而对于来自lnNYYD、lnSTHJYD信息的冲击，lnGDP的反应较小。

接着考察lnJSYD对各变量标准差冲击的响应情况，其结果如图3第2行所示，对于来自lnGDP信息的冲击，lnJSYD的当期反应为负，但之后上升为正值，这表明经济增长对建设用地的扩张具有促进作用，但其中要经历一定的滞后期其作用才会显现。对于来自自身的冲击，lnJSYD的当期反应为正，但之后不断下降，到第10期已经变为负值。对于来自lnNYYD、lnSTHJYD信息的冲击，lnJSYD的反应较小，这可能是由于土地利用的不可逆性，由建设用地向农业用地、生态环境用地的转变十分困难，故农业用地、生态环境用地的变化对建设用地影响很小。

然后考察lnNYYD对各变量标准差冲击的响应情况，其结果如图3第3行所示，对于来自lnGDP信息的冲击，lnNYYD的当期反应为负，期间虽有一段时间反应为正，但最终反应为负值，这说明经济增长会对农业用地带来负的冲击，期间受到土地规划、城市规划的限制，但随着时间的推移，规划可能存在失控的风险。对于来自lnJSYD信息的冲击，lnNYYD的反应表现出波动性特征，波峰、波谷在第2、4、9期交替出现，这可能是由于在经济增长过程的不同阶段，受到相关产业、生态、社会等诸多因素影响，导致农业用地对于建设用地的冲击呈现出阶段性不同特征。对于来自自身信息的冲击，lnNYYD的反应较为平稳。对于来自lnSTHJYD信息的冲击，lnJSYD的反应不明显。

最后考察lnSTHJYD对各变量标准差冲击的响应情况，其结果如图3第4行所示，对于来自lnGDP信息的冲击，lnSTHJYD的反应不明显，说明洱海流域经济增长对于土地利用的影响主要体现在对建设用地和农业用地的影响，对生态环境用地影响较小。对于来自lnJSYD和自身信息的冲击，lnSTHJYD的反应表现出波动性的特征。对于来自lnNYYD信息的冲击，lnSTHJYD的反应在初期表现出波动性的特征，第6期之后趋于稳定，这可能是由于在初期受粮食安全政策和生态环境政策的双重影响，生态环境用地和农业用地呈现出交替变化的特征，随着时间推移，适合的土地基本被开垦完毕以及后期对生态环境的重视加强后，两者之间关系呈现出比较稳定的状态。

3.6 方差分解

表5、表6、表7、表8分别是经济增长、建设用地、农业用地、生态环境用地方差分解的结果。

表5表明，lnGDP的变动主要受自身和lnJSYD的影响，尤其是受自身影响，lnGDP自身影响在第3期后基本稳定在70%左右，自身和lnJSYD的影响加起来占到全部影响的95%以上，而受lnNYYD、lnSTHJYD的影响比例较小；表6表明，lnJSYD的变动主要受自身影响，其影响比例虽然从第1期到第10期不断下降，但最后仍占50%以上，lnGDP的影响也较大，从第1期的13.05%逐步上升为第10期的38.38%，lnNYYD、lnSTHJYD的影响比例较小；表7表明，lnNYYD的变动主要受lnJSYD的影响，其影响在第10期占到全部影响的54.02%，lnGDP和lnNYYD自身的影响也较大，前者由第1期的6.42%上升至第10期的22.55%，后者由第1期的93.58%下降至第10期的19.37%，lnSTHJYD影响的比例较小；表8表明，lnSTHJYD的变动主要受lnJSYD和lnNYYD的影响，在第10期，两者的影响比例分别为57.89%和23.55%，占全部影响的90%以上，而lnGDP、lnSTHJYD自身影响所占比例较小。

4 结论与建议

4.1 主要结论

通过对1990-2011年洱海流域经济增长、建设用地、农业用地、生态环境用地4个时间序列的计量分析，得到以下主要结论。

1）经济增长（lnGDP）、建设用地（lnJSYD）、农业用地（lnNYYD）、生态环境用地（lnSTHJYD）之间存在着协整关系，即长期均衡关系。

2）误差修正模型表明经济增长在短期偏离长期均衡时，会以17.31%的力度被调整到均衡状态，农业用地在短期偏离长期均衡时，会以34.52%的力度被调整到均衡状态。

3）脉冲响应函数和方差分解结果表明，洱海流域经济增长与土地利用之间以及经济增长过程中各类土地利用之间存在着复杂的作用关系，在不同的阶段这种作用关系表现出不同的特征，并受到经济、社会、生态环境政策的影响。经济增长的变动主要受自身和建设用地的影响；建设用地变化的主要因素是自身，经济增长对于建设用地的变化也有较大的作用；农业用地的变动主要来自于建设用地的影响；生态环境用地变化的主要因素为建设用地和农业用地。

4.2 政策建议

研究结果表明，在“经济增长—土地利用”系统中，经济的增长会对各类土地利用带来不同程度的冲击，各类土地利用反过来也会影响经济增长，不仅如此，各类土地利用在经济增长过程中也存在相互作用和相互影响。因此要处理好经济增长与土地利用之间以及各类土地利用之间的关系，实现“吃饭”、“建设”、“保护环境”之间的均衡协调。政府部门应该做到：第一，在发展经济的同时，要严格遵循城市规划和土地利用规划，防止建设用地无序扩张，遏制农地非法流转为建设用地的势头；第二，调整优化土地利用结构，综合利用行政、经济、法律等手段，结合相关产业政策，优化土地利用结构，实现土地利用结构的合理化和土地利用功能的最大化；第三，提高土地利用效率，适当提高土地利用强度和集约化程度，尤其注重对建设用地内部的挖潜，由目前“摊大饼”式的外延扩张型土地利用向内涵挖潜型土地利用转变。

参考文献：

[1] 董 捷，杜林燕，吴春彭，等.武汉城市圈土地资源优化配置研究[J]. 中国土地科学，2011，25（2）：41-46.

[2] TUAN Y F. Geography， phenomenology and the study of human nature[J]. The Canadian Geographer，1971，15（3）：181-192.

[3] 刘 庆，陈立根，张凤荣. 中国1986年至2006年耕地非农化数量与经济发展关系的计量分析[J].资源科学，2009，31（5）：787-793.

[4] 魏 建，张广辉.山东省耕地资源与经济增长之间的关系研究[J]. 中国人口·资源与环境，2011，21（8）：158-163.

[5] 李永乐，吴 群.经济增长与耕地非农化的Kuznets曲线验证——来自中国省际面板数据的证据[J].资源科学，2008，30（5）：667-672.

[6] 李子良，李新旺，门明新，等. 唐山市耕地占用与经济发展关系分析[J].中国土地科学，2011，25（4）：57-63.

[7] 姜 海，曲福田. 不同发展阶段建设用地扩张对经济增长的贡献与响应[J]. 中国人口·资源与环境， 2009，19（1）：70-75.

[8] 姜 海，夏燕榕，曲福田. 建设用地扩张对经济增长的贡献及其区域差异研究[J]. 中国土地科学，2009，23（8）：4-8.

[9] 钟太洋，黄贤金，王柏源.经济增长与建设用地扩张的脱钩分析[J]. 自然资源学报，2010，25（1）：18-30.

[10] 赵 可，张安录. 城市建设用地、经济发展与城市化关系的计量研究[J]. 中国人口·资源与环境，2011，21（1）：7-12.

[11] 许月卿，崔 丽，孟繁盈. 大城市边缘区土地利用变化与社会经济发展关系分析——以北京市平谷区为例[J]. 中国农业资源与区划，2008，29（4）：17-21.

[12] 周忠学，任志远. 陕北土地利用变化与经济发展耦合关系研究[J]. 干旱区资源与环境，2010，24（7）：58-61.

[13] 彭小冰，张俊平，胡月明，等.快速经济发展下县级土地利用/覆被变化分析[J]. 国土与自然资源研究，2010，41（4）：41-44.

[14] 汤世华，樊风雷，王云鹏，等. 土地利用变化的遥感监测及其与经济发展关系的研究[J]. 农业现代化研究，2005，26（5）：378-381.

[15] 陈荣蓉，宋光煜，信桂新. 土地利用结构熵特征与社会经济发展关联分析[J].西南大学学报（自然科学版），2008，30（7）：138-144.

[16] 叶 浩，张 鹏，濮励杰. 中国建设用地与区域社会经济发展关系的空间计量研究[J]. 地理科学， 2012，32（2）：149-155.

[17] 易丹辉.数据分析与Eviews应用[M].北京：中国统计出版社.2002.