长株潭地区城镇化对土地利用效率的影响

摘要:长株潭城市群作为全国“两型社会”建设综合配套改革试验区,对湖南省、对全国的发展都具有十分重要的意义。城镇化进程中土地利用问题作为“两型社会”研究中的重要方面,必然受到普遍关注。本文首先对国内外关于城镇化与土地利用关系的相关文献进行了评述,进而在对城镇化综合水平与土地利用综合指数进行测算的基础上,通过建立动态计量模型,采用协整分析与脉冲响应分析、方差分解分析相结合的方法对长株潭地区城镇化对土地利用的影响进行了实证分析。研究发现:近年来,长株潭地区城镇化综合水平逐步提高;城镇土地利用综合指数呈现出先平稳,然后急剧上升的倒“L”型变化趋势;城镇化综合水平与土地利用综合指数存在长期稳定的均衡关系;短期内,城镇化综合水平的提高会在一定程度上使土地利用状况恶化,但长期内,城镇化综合水平是影响土地利用综合指数的主导因素,它的提高有利于土地集约利用。由此提出相关的政策建议。

关键词 :城镇化;土地利用;主成分分析;动态计量分析

中图分类号 F124.7 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)02-0030-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.02.006

随着我国经济发展与城镇化的推进,各类建设用地逐年增加,在建设用地供应日趋紧张的同时,土地资源浪费、低效利用的现象却一定程度地存在,亟需开展相关研究,改变城市土地粗放利用的现状,以实现土地资源的优化配置与城镇化的顺利推进,为政府宏观调控提供依据。长株潭城市群“两型社会”建设试验区的建立,为其积极探索在城镇化过程中如何实现土地资源的集约化利用提供了契机。国内外许多学者普遍赞同土地的集约化利用有利于城镇化推进的观点。关于城镇化对土地利用效率影响的研究也不在少数。然而,许多学者的观点却不一致。Wieand,K.[1]通过建立多中心大都市空间利用均衡模型,对双中心城市空间布局的合理性及有效性进行了分析,认为城市有利于土地等生产要素的集中和有效利用。而Braid,R.M.[2]和William Lockeretz[3]分别从人口就业、居住区开发和农村耕地结构合理化的角度分析了城镇化对土地利用的影响,指出城镇化加速了城市就业人口的增长,居住区的扩大和低素质人口的增加挤占了大量工业和商业用地。此外,Heilig,G.K.[4]和Verburg, P.H.等[5]分别从以往在 土地利用中被人们忽视的各种因素和对土地利用结构的定量化方面对土地的有效利用进行了分析。近年来,也有学者从解决人口压力角度研究土地的利用,研究认为深入的城市化能够改变土地的利用模式,可以使品质低的土地更加集约利用起来,从而解决更多人的温饱和居住问题[6,7]。在我国,针对城镇化对土 地资源,特别是耕地影响的研究,主要有两种截然不同的观点。一种观点认为:城镇化会大量地蚕食耕地,致使耕地面积持续减少[8,9];另一种则与此相反,认为城镇化有利于土地的集约利用,是解决我国人多地少矛盾的主要途径[10-13]。总之,国际国内学者们的相关研究多数是关于城镇化对土地集约利用影响的定性分析,结合中国具体实践方面的定量实证研究较少,难以提供一些可供操作的区域城镇化与土地集约利用方面的政策建议。为此,本文以长株潭地区为背景,通过建立综合反映土地利用集约程度的指标体系,对城镇化对土地利用效率的影响进行动态计量分析,以探求城镇化对土地利用的作用机制及贡献度。

1 城镇化与土地利用指标体系建立

由于城镇化与土地利用系统的复杂性,因此建立一套科学完整的评价指标体系,不但能够描述和反应系统内部状况和影响因素,而且能够评价系统之间的关系,是评价结构科学性和可靠性的体现。构建城镇化与土地利用系统指标体系应遵循科学性、系统性、可比性、可操作性、独立性原则。

城镇化是人口由农村向城市集中,农村人口变为城镇人口、农村地区变为城市地区的过程。它具有多维涵义,包含众多因子,主要涉及到人口、经济、空间、生活方式等方面。从表现形式上看,随着工业经济的发展壮大,从事非农产业的人口越来越多,它是乡村人口不断向城市集中和城市人口不断增加的过程;从经济内涵看,它是第二、三产业比重不断增加、经济结构演进和升级的过程;从生活方式上看,其实质就是农业和非农业生产效率差距不断缩小,农村与城镇居民生活方式、行为方式趋于一致,城乡差距逐步消除的过程;从空间角度看,城市化是一种构成这一特有的经济空间的第二、三产业区位的形成、聚集和发展,以及伴随此过程而产生的消费区位的形成和聚集的过程。其中经济发展是基础,人口和空间扩张是其表现,生活方式改善是其最终目标。因此本研究主要从人口城镇化、经济城镇化、空间城镇化以及生活方式城镇化四个方面来测度城镇化的综合水平,并且综合考虑长株潭地区经济发展等各方面因素和资料搜集的可能性,采用层次分析法,将城镇化系统的指标体系划分为三个层次,构建指标体系的总框架(见表1)。

廖进中等:长株潭地区城镇化对土地利用效率的影响

中国人口•资源与环境 2010年 第2期节约用地所体现的是减量化原则,希望用尽量少的土地占用量,来实现土地使用的基本功能。集约用地是指在土地资源使用量既定的情况下,通过增加土地的有效投入和优化土地利用与布局,提高土地的利用效率和效益,发挥有限土地资源的更大功能[14]。集约所体现的是功效最

大化原则,注重挖掘土地资源的利用潜力,实现土地利用的更大功能,提高土地利用效益[15]。所以,本研究主要从投入强度、土地利用强度、土地利用效益以及土地利用结构四个方面对构建城镇土地利用的指标体系(见表2)。

2 城镇化综合水平与土地利用综合指数测算

本文用于分析城市化与产业结构的数据主要从各年《长沙统计年鉴》、《湘潭统计年鉴》、《株洲统计年鉴》、《中国城市建设统计年报》以及历年各市统计年报和统计信息网上直接获取和计算加工而成,数据时间区间为1988-2007年。我们在这里将长株潭作为一个整体来考虑,在得到长沙、株洲、湘潭三市各年数据后,再以三市人口为权重将历年的指标值进行加权平均,得到指标体系中各指标的最终值,便于以后的分析,用URBAN代表城市化综合水平,用TDLY表示土地利用的综合指数。定量评价城镇化与土地利用系统之间的关系,首先要求得到各系统的综合评价值。由于两系 统指标存在复杂性和不确定性,彼此之间又有一定的相关性,使得它们在信息上发生重叠,从而导致评价结果模糊,甚至产生矛盾。为尽量消除这些影响及人为因素,本文用主成分分析法(PCA)对两系统综合发展状况进行定量评价。

鉴于原始数据间存在量纲不同和指标值的显著差异,在利用SPSS软件进行分析前,需要首先将指标变量进行标准化处理,其计算公式为:

zij=Xij-XjSj,i=1,2,...n,j=1,2...n(1)

其中Xj=1n∑ni=1Xij为第j个变量的均值;Sj=1n-1∑ni=1(Xij-Xj)2为第j个变量的样本标准差。利用SPSS16.0专业统计软件对标准化后的数据进行主成分分析得到相关矩阵的特征值、各指标的方差贡献率、累计贡献率。根据1960年Kaiser提出的Kaiser 准则,只保留特征值大于 1 或者累计贡献率大于90%的前K个因子作为主成分的个数。在此情况下选择的K个主成分基本反映了原变量的主要信息。将标准化后的数据代入公式(2),求得各主成分的得分。

YK=∑ni=1UKiXi(2)

式中,UKi为第K个主成分的载荷值;Xi为标准化后的指标值。

然后利用各主成分的方差贡献率根据公式(3),计算系统综合得分,求得各年的系统综合评价指数。

YK=∑ni=1WKYK(3)其中Yi为第i年各指标综合评价指数(i=1,2,...n),WK为第k个主成分的方差贡献率(k=1,2,...K);YK为第i年的第k个主成分得分。由于主成分分析得到的数值出现负数,为了便于以后的动态计量分析,根据统计学中的3σ原则,运用公式Yti=H+Yi进行坐标平移以消除负数影响,得到城镇化与土地利用系统各年的综合评价指数(见图1、图2)。

从图1可以看出,1988年以来长株潭地区城镇化水平逐步提高,特别是1997年以后,其综合指数提高很快,呈现出加速增长的态势,表明长株潭地区经济社会已经进入城镇化全面发展的新时期;图2显示,城镇土地利用综合指数大体呈现先平稳,然后急剧上升的倒“L”型变化趋势,拐点出现在2002年,说明长株潭地区在近20年别是2002年以后,一直注重土地的利用效率,土地利用状况良好。

图1 城市化综合发展水平Fig.1 comprehensive level of urbanization图2 土地利用综合指数Fig.2 comprehensive level of urbanization3 城镇化对土地利用影响的动态计量分析

3.1 模型设定与实证方法说明

3.1.1 模型设定向量自回归(VAR)模型用于相关时间序列系统的预测和随机扰动对变量系统的动态影响。VAR模型及在此基础上建立的脉冲响应函数不需要添加不必要的假定约束,能够充分详尽地描述变量之间相互作用的动态轨迹,但需要进行序列平稳性和协整检验。向量自回归模型可以设定为:

Zt=A0+A1Zt-1+Vt(4)

其中,

Zt=YtXt,A0 =α10α20 ,A1=γ11 γ12

γ21 γ22,Vt=μytμxt

μyt,μxt,分别为Yt,Xt 的脉冲值。根据VAR的回归结果,可以估算出土地利用对城镇化一个标准信息扰动的脉冲响应值。在此基础上,我们就可以建立脉冲响应函数,进行脉冲响应和方差分解分析,测算出城镇化对土地利用效率的动态作用过程。

3.1.2 实证分析方法说明为了避免模型出现伪回归,本文首先利用ADF法检验变量的平稳性,对非平稳的序列进行处理使之成为平稳的序列。如果变量是平稳序列,可采用水平的VAR模型;如果变量是非平稳却是同阶单整的,我们首先对相关变量进行协整检验,若存在协整关系,可建立向量误差修正模型(VECM)进行分析;如果变量是非平稳的但不存在协整关系,我们将进一步进行格兰杰因果关系检验法对变量间的关系进行分析,我们将建立差分形式VAR的模型(差分以后变量成为平稳序列)对相关变量进行脉冲响应与方差分解分析,以进一步细化探索变量间的动态关系。

3.2 变量的单位根检验

在VAR模型中,脉冲响应函数分析建立在误差向量满足白噪声序列向量这一假设前提之上。所以,我们首先对模型中的各时间序列进行单位根检验,以确定各变量的平稳性。本文采用ADF方法进行检验。检验结果如表3所示。

平稳注:Δ代表一阶差分;括号内前两个字符表示检验的类型(c:含常数项,0:不含常数项;t:含趋势项,0:不含趋势项),第三个字符表示滞后的阶数;表示在1%水平上显著。从表3可知,城镇化综合水平与土地利用综合指数的原序列均为非平稳序列,其一阶差分在1%的水平上通过检验,为一阶单整序列。可见,二者都是I(1)序列,有可能存在协整关系。

3.3 协整分析与因果关系检验

3.3.1 变量的协整分析与向量误差修正模型以上分析表明,城镇化综合水平与城镇土地利用综合指数为同阶单整的。用基于VAR(向量自回归模型)的Johansen协整检验对URBAN与TDLY进行协整分析。分析之前首先建立VAR模型。通过综合考虑AIC、SC信息标准以及LR检验结果,滞后期确定为2。协整检验结果见表4。

从表4的检验结果可以看出,城镇化综合水平与城镇土地利用综合指数存在一个协整关系,即二者存在唯一的长期动态均衡关系,说明城镇化综合水平的提高与城镇土地利用综合指数具有长期的一致性,即二者之间具有长期稳定的比例关系。

为进一步分析城镇化综合水平与土地利用综合指数的长期均衡与短期变动的关系,我们将建立带有协整约束的向量自回归模型,即建立向量误差修正模型(VEC模型)。估计结果如下所示:

D(TDLY)= -0.756491CoinEq1+0.825674D(TDLY(-1))-1.665817D(TDLY(-2))-1.319563D(URBAN(-1))-1.122695D(URBAN(-2))-2.911380+0.8088T;R2=0.9197

式中,T为趋势项。误差修正模型显示,各参数显著性良好,从系数估计值(-0.756491)来看,当短期波动偏离长期均衡时,将以(-0.756491)的力度将非均衡状态拉回到均衡状态,符合反向作用机制。滞后一期与二期城镇化水平的变动对当期土地利用综合指数具有负面影响,这说明短期内,城镇化不利于土地的集约化利用,但长期内二者存在均衡关系,具有长期一致性。3.3.2 Granger因果关系检验协整检验显示,城镇化综合水平与土地利用综合指数存在长期稳定的比例关系,为揭示二者之间是否具有因果关系,以及因果关系的方向是怎样的。我们首先对URBAN与TDLY进行一阶差分使其平稳,然后用Granger检验确定变量之间的关系(见表5)。

结果显示:城镇化综合水平提高是城镇土地利用综合指数变化的格兰杰原因,而土地利用综合指数却不是城镇

以上分析显示,城镇化综合水平与城镇土地利用综合指数具有协整关系,并且是土地利用状况变动的格兰杰原因。本文选用Pesaran和Shin改进的广义脉冲响应函数(GIRF)进行分析。广义脉冲响应函数的意思是在扰动项上加一个标准差大小的冲击,对于内生变量当前值和未来值所带来的影响。对一个变量的冲击直接影响这个变量,并且通过VAR模型的动态结构传导给其他所有的内生变量。由VAR 模型得到的向量移动平均模型(VMA)为:

Zt=Φ0et+Φ1et-1+…+Φpet-p+…(5)

式中:Φp=(Φp,ij)为系数矩阵,p= 0,1,2,… ,则对Yi的脉冲引起Yi的响应函数为Φ0,ij,Φ1,ij,Φ2,ij,…

我们给定城镇化一个标准冲击,得到了城镇土地利用综合指数的脉冲响应函数(见图3)。 图3中,横轴表示冲击作用的滞后期间数(单位:年),纵轴表示对冲击的响应程度,实线表示脉冲响应函数,代表了土地利用对城镇化冲击的反应,虚线表示正负两倍标准差偏离带。

图3 土地利用综合指数对城镇化综合水平的脉冲响应Fig.3 Impules response of

comprehensive index of land utilization to comprehensive level of urbanization从图3可以看出,受到城镇化一个正的标准冲击后,土地利用综合指数首先下降,第二期达到最小值后开始上浮,而且上升幅度有不断扩大的趋势。这说明,随着城镇化水平的提高,土地利用状况短期内会有小幅恶化的倾向,但长期内会得到不断改善,即长期内城镇化的推进有利于土地的集约化经营。这与误差修正模型、格兰杰因果检验的结果基本相符。其原因主要在于:第一,短期内城镇的无序扩张使大量土地被征用,各级土地监管部门由于疏于管理,造成土地资源的浪费;第二,即使监管到位,监管措施有效性的充分发挥也具有一定的时滞;第三,由于企业布局的分散性以及招商引资的滞后性等原因,产业规模偏小、集聚程度低,这就导致基础设施、生产生活等方面在土地上的投入不能立即获得预期收益,甚至会需要更长时间的调整、集聚、再分配才能够使单位土地利用率大幅提高,这也是城镇化对土地利用影响短期内为负值的重要原因。而长期内随着城镇化进程的深入推进,各种监管措施有效性的充分发挥以及产业规模、集聚程度的提高会大大提升要素在生产发展中的贡献率,进而提高单位土地的利用效益和质量,从而实现土地的集约化利用。

3.5 方差分解分析

脉冲响应函数描述的是VAR模型中的一个内生变量的冲击给其他内生变量所带来的影响。而方差分解(Variance decomposition)是通过分析每一个结构冲击对内生变量变化(通常用方差来度量)的贡献度,进一步评价不同结构冲击的重要性。因此,为进一步分析结构冲击对内生变量变化的贡献度,评价不同结构冲击的重要性,我们建立方差分解模型。基本思路为:定义,Ψq=(Ψq,ij),1=1,2,…,则Zt的第i个变量Zit可以写成:

Zit=∑kj=1(0,ijεjt+1,ijεjt-1+2,ijεjt-2+3,ijεjt-3+…)(6)

求其方差,因为εjt无序列相关,故有:

E0,ijεjt+1,ijεjt-1+2,ijεjt-2+3,ijεjt-3+…)2

=∑∞q=0(q,ij)2σij(7)

式中,j=1,2,…,k,这是把第j个扰动项对第i个变量的从无限过去到现在时点的影响, 用方差加以评价的结果。此处假定扰动项向量的协方差矩阵Ω是对角矩阵。于是Zit的方差是上述方差的k项简单和:

var(Zit)=∑kj=1∑∞q=0(q,ij)2σjj(8)

Zit的方差可以分解成k种不相关的影响,因此为了测定各个扰动项相对Zit的方差有多大程度的贡献,定义相对方差贡献率RVC(Relative Variance Contribution),根据第j个变量基于冲击的方差对Zit的方差的相对贡献度来作为观测第j个变量对第i个变量的影响尺度。如果模型满足平稳性条件,则q,ij随着q的增大呈几何级数性的衰减,故只需取有限的s项:

RVCji(s)=∑s-1q=0(q,ij)2σij∑kj=1∑s-1q=0(q,ij)2σjj(9)

式中,j=1,2,…,k。如果RVCji(s)大时,意味着第j个变量对第i个变量的影响大,反之,则影响小。一个时间序列预测的误差方差是自身扰动项及系统其他扰动项共同作用的结果,冲击分解的目的就是要将系统的均方差(Mean Square Error)分解成各个变量冲击所做的贡献。根据方差分解理论模型,对土地利用综合指数的预测均方误差进行分解,结果见表6。

由表6可见,土地利用综合指数从第一期就受到自身以及城镇化综合水平的影响。长期内,城镇化综合水平能够解释土地利用综合指数预测误差的55.83%,而且城镇化综合水平对土地利用综合指数的影响逐期增加,到第十三期的时候超过土地利用综合指数自身成为影响其变动的主导因素,而且还有继续上升的趋势。由于城镇化综合水平变化对土地利用综合指数的影响要明显大于土地利用状况对城镇化的作用,使得城镇化综合水平变化一直成为影响土地利用状况的一个重要因素。

4 结论与政策建议

本文的结论是:

第一,通过对城镇化综合水平和土地利用综合指数的测算,我们发现:近20年来,“长株潭”地区城镇化综合水平逐步提高,特别是1997年以后,其综合指数呈现出加速增长的态势,说明“长株潭”地区已经进入城市化全面发展的新时期;土地利用状况逐步改善,2002年以后土地利用综合指数急剧上升,说明随着经济发展,土地利用的集约化水平在不断提高。

第二,城镇化综合水平与土地利用综合指数之间存在长期稳定的均衡关系。协整检验和向量误差修正模型显示,二者存在相互制衡的稳定机制,因此,可以通过影响一个变量的变化来引起另一个变量发生变化。

第三,短期内,城镇化综合水平的提高不利于土地的集约利用;长期内,城镇化综合水平的提高有利于土地集约化经营。向量误差修正模型与脉冲响应分析均说明,短期内城镇化的推进会使土地利用状况出现较小幅度的恶化;而受城镇化综合水平的冲击,土地利用综合指数长期内呈现不断上升的趋势;进一步的方差分解分析也说明,城镇化综合水平的提高对土地利用综合指数预测误差的解释力度不断增加,第13期以后超过土地利用综合指数自身成为影响其变动的主导因素。

为此提出以下政策建议:

第一,加强城镇化过程中土地利用的短期监管,最大限度减少土地资源的浪费。在编制和审核城镇建设规划中,城镇建设用地应该科学审核、严格核定,每一宗土地的交易都应该严格管理和备案,控制开发区、大学城、工业园等的盲目建设,防止“圈地热”现象的出现。

第二,加强企业集聚,促进产业规模发展,缩短投资回收周期。鼓励企业集中布局、规模经营,可以充分发挥其规模经济优势,吸引更多企业、产业向该地区集聚,增加单位土地效益,缩短土地投资的回收周期。

第三,有步骤的推进城镇化,确保土地长期内集约经营。一方面,应有步骤地消除城乡制度差异,为劳动力等要素在城乡间自由流动提供制度平台;另一方面,应从人口、经济、生活方式、空间等多方面推进城镇化协调发展,试想如果只是注重城镇空间的扩张而忽视其它方 面的话,那么势必会使各方面的矛盾不断加剧,造成土地资源的浪费,所以,应在保证保护耕地 和节约用地的前提下,合理的推进城镇各项事业的发展。

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The Positive Analysis of the Effect of Urbanization on Land Utilization Efficiency in Changsha,Zhuzhou and Xiangtan

LIAO Jinzhong1 HAN Feng1 ZHANG Wenjing1 XU Didi2

(1.College of Economics and Trade, Hunan University, Changsha Hunan 410079,China;

2.Institute for International Economics, Foreign Economic and Trade Universit y,Beijing 100029,China)

Abstract As the test zone of coordinated reform for the “twotype society” (environmen tal friendly society and energy saving society),“ChangZhuTan” (ChangshaZhuzhouXiangtan) urban agglomeration has an great signif icance for the development of Hunan province and entire country.Being an important aspect of the “twotype society” study, land utilization in the process of urbanization will be paid widespread attention. This article firstly observes the research on the effect of urb anization on land utilization at home and abroad. Then through computing t he comprehensive index of urbanization and land utilization,this article uses methods o f cointegration analysis, impulse response analysis, and analysis of variance deco mposition to make an empirical analysis for the effect of urbanization on land use efficiency through building a dynamic econometric method.The results show that the comprehensive level of urbanization of Changsha,Zhuzhou and Xiangtan is gradually raised for the recent years,and the comprehensive index of land utilization exhibits the trend of inverted “L”type, characterized by firstly st eady,then sharply increasing.There is a longterm equilibrium between compre hensive level of urbanization and comprehensive index of land use.The improvement of comprehensive level of urbanization will worsen the land utilization condition in the short run.However, the comprehensive leve of urbanization is the dominant factor influencing the comprehensive index of land utilization,and its increaseis propitious to the intensive use of land. Finally, the art icle puts forward relevant policies and proposals.

Key words urbanization;land utilization; principal component analysis; dynamic econometric method