城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合協(xié)調關系研究
——以貴州貴陽為例

(1、2、3、4、5.貴州理工學院建筑與城市規(guī)劃學院，貴州 貴陽550003)

隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，在能源過度消耗、生態(tài)環(huán)境污染、快速城鎮(zhèn)化等一系列強烈人類活動作用下，社會經濟與生態(tài)環(huán)境之間關系的矛盾日益加劇[1]，這深刻影響著區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。城鎮(zhèn)化是當前我國社會經濟發(fā)展重要階段，在其影響下不僅我國社會經濟發(fā)生劇烈變化，這也對生態(tài)環(huán)境產生強烈影響[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務作為表征區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量的重要指標[3]。在快速城鎮(zhèn)化作用下，測度城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務之間耦合協(xié)調關系已成為學者們關注的焦點。

目前，城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務關系研究主要集中于城鎮(zhèn)化對生態(tài)系統(tǒng)服務的影響研究，研究對象包括不同行政單位、地區(qū)、城市群(城市密集區(qū))，研究方法多從土地利用角度出發(fā)，利用生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數進行影響分析，如鄭曉奇等[4]利用環(huán)渤海地區(qū)4期土地利用數據，分析了城鎮(zhèn)化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化和流向損益的影響。此外，城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務之間耦合關系研究亦受到學者們關注，研究視角主要從空間相關性、耦合協(xié)調關系開展，如Zhang等[5]利用空間回歸模型分析了武漢市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間相關性。渠玉蓮等[6]利用耦合協(xié)調模型分析南京市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合協(xié)調狀況。然而，這些研究主要以經濟發(fā)達地區(qū)為研究對象，鮮有關注我國西部經濟欠發(fā)達地區(qū)。

貴陽市是我國西南區(qū)域重要城市之一。近年來經濟高速發(fā)展推動了城鎮(zhèn)化快速增加，這對全市生態(tài)環(huán)境產生一定壓力[7]。同時，貴陽市位于長江和珠江分水嶺，其生態(tài)環(huán)境對長江和珠江流域生態(tài)安全極其重要，也為兩江流域提供了重要生態(tài)系統(tǒng)服務[8]，這是該區(qū)社會經濟發(fā)展的重要基礎。因此，以貴陽市為例，分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的耦合協(xié)調關系，以期為貴陽市社會經濟與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的政策制定提供科學依據。

1數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究所需數據主要有貴陽市社會經濟和土地利用數據，其中社會經濟數據主要是2000年和2015年貴陽市非農人口與農業(yè)人口、一、二和三產GDP、人均GDP、固定資產投資、規(guī)模以上工業(yè)總產值、人均城鄉(xiāng)居民儲蓄，主要來源于歷年貴陽市統(tǒng)計年鑒和貴州省統(tǒng)計年鑒；土地利用數據來源于地理國情監(jiān)測平臺提供的30m分辨率的土地利用柵格數據，它是利用2000年和2015年Landsat影像，通過人機交互交方式解譯得到，經驗證，該數據解譯精度較高，可以滿足本研究需要。

1.2 研究方法

1.2.1 城鎮(zhèn)化水平計算

借鑒姚小薇等關于多維城鎮(zhèn)化與生態(tài)服務價值空間相關性的研究[9]，并結合數據可得性，從人口城鎮(zhèn)化、土地城鎮(zhèn)化、經濟城鎮(zhèn)化多維度選擇表征城鎮(zhèn)化的指標構建城鎮(zhèn)化水平評價指標體系(包括非農人口比例、城鎮(zhèn)用地占建設用地總面積比值、非農產業(yè)GDP、人均GDP、固定資產投資、規(guī)模以上工業(yè)總產值、人均城鄉(xiāng)居民儲蓄)，利用層次分析法，確定權重，進而計算貴陽市城鎮(zhèn)化水平。

1.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估

生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估是利用謝高地等提出的中國生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數表以及研究區(qū)土地利用面積進行。由于該系數表為全國尺度，進行貴陽市生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估需進行系數修正，主要依據貴陽市糧食產量及價格，具體方法參考文獻[10]。此外，為更好地衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值差異，消除各行政區(qū)面積大小對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響，利用單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值開展城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)價值之間耦合協(xié)調關系研究。

1.2.3 城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合協(xié)調模型

依據文獻[11]，引入耦合度模型和耦合協(xié)調度模型分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務之間耦合協(xié)調關系。

(1)耦合度模型

C=2{(u1·u2)/[(u1+u2)(u1+u2)]}1/2

(1)

式中，C為耦合度，u1為標準化后的城鎮(zhèn)化水平，u2為標準化后的生態(tài)系統(tǒng)服務價值。C值分為無序發(fā)展階段(C=0)、低水平耦合階段(C≤0.3)、頡頑階段(0.3

(2)耦合協(xié)調度模型

D=(C·T)1/2

(2)

T=ɑu1+bu1

(3)

式中，D為耦合協(xié)調度，T為綜合協(xié)調指數，ɑ和b為貢獻系數，均取0.5。D值分為低度協(xié)調(0

2 結果與分析

2.1 貴陽市城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化

2000年和2015年貴陽市各區(qū)縣間的城鎮(zhèn)化水平具有較為明顯的差距，其中云巖區(qū)和南明區(qū)城鎮(zhèn)化水平較高，修文縣城鎮(zhèn)化水平較低，并且各區(qū)縣2015年的城鎮(zhèn)化水平均高于2000年。2000-2015年間貴陽市城鎮(zhèn)化水平整體呈上升趨勢，其中烏當區(qū)上升幅度較大，南明區(qū)及云巖區(qū)呈小幅上升趨勢，其他縣區(qū)上升幅度居中(表1)。

表1 貴陽市城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化

2000年和2015年烏當區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高，南明區(qū)和云巖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值均較低。2000-2015年間南明區(qū)、云巖區(qū)、花溪區(qū)及烏當區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈下降趨勢，而白云區(qū)、開陽縣、息烽縣、修文縣及清鎮(zhèn)市的生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈上升趨勢，其中云巖區(qū)的下降幅度較大，清鎮(zhèn)市和白云區(qū)的上升幅度較明顯(表1)。

2.2 貴陽市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合協(xié)調關系

2000年和2015年貴陽市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的耦合度整體上均較高，為0.95以上，而南明區(qū)和修文縣的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合度均較低，小于0.1。2000-2015年間云巖區(qū)、花溪區(qū)及息烽縣的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合度呈下降趨勢，而除南明區(qū)無變化外，全市和其他區(qū)縣的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合度均呈上升趨勢，其中烏當區(qū)的耦合度上升幅度較突出。2000年和2015年花溪區(qū)、開陽縣、息烽縣及清鎮(zhèn)市的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值均處于高水平耦合階段，南明區(qū)處于無序發(fā)展階段，云巖區(qū)處于頡頑階段；2000-2015年間烏當區(qū)和白云區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值由磨合階段發(fā)展為高水平耦合階段，修文縣的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值由無序發(fā)展階段發(fā)展為低水平耦合階段，其他地區(qū)的耦合度階段特征維持不變(表2)。

表2 貴陽市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合度及階段特征

2000年和2015年貴陽市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的耦合協(xié)調度整體上均較高，而南明區(qū)和修文縣的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合協(xié)調度均較低；2000-2015年間云巖區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合協(xié)調度呈下降趨勢，南明區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值耦合協(xié)調度無變化，而全市和其他區(qū)縣均呈上升趨勢，其中烏當區(qū)的耦合協(xié)調度上升幅度較突出。2000年和2015年花溪區(qū)、白云區(qū)及清鎮(zhèn)市的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值均處于基本協(xié)調階段，南明區(qū)和修文縣均處于低度協(xié)調階段，而云巖區(qū)處于基本不協(xié)調階段。2000-2015年間烏當區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值由基本協(xié)調階段發(fā)展為高度協(xié)調階段，開陽縣和息烽縣的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值由基本不協(xié)調階段發(fā)展為基本協(xié)調階段，其他地區(qū)的耦合協(xié)調度階段特征維持不變(表3)。

表3 貴陽市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合協(xié)調度及階段特征

3 討論與結論

3.1 討論

隨著經濟的快速發(fā)展，貴陽市城鎮(zhèn)化步伐加快[12]，同時在退耕還林(還草)、天然林保護工程、石漠化治理等作用下貴陽市生態(tài)環(huán)境質量改善[13]，這使得貴陽市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合度和耦合協(xié)調水平較高。然而，由于貴陽市不同區(qū)縣發(fā)展速度及生態(tài)環(huán)境質量的差異，導致不同區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間協(xié)調關系存在不同，如南明區(qū)和云巖區(qū)的城鎮(zhèn)化自2000年以來就處于較高水平，而在城鎮(zhèn)化影響下南明區(qū)和云巖區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量下降，進而導致這兩個區(qū)域的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間的耦合度和耦合協(xié)調度均較低。

3.2 結論

2000和2015年貴陽市云巖區(qū)和南明區(qū)城鎮(zhèn)化水平均較高，且2000-2015年間貴陽市全部區(qū)縣城鎮(zhèn)化水平均呈增加趨勢。2000和2015年貴陽市烏當區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高，云巖區(qū)和南明區(qū)較小，2000-2015年間除云巖區(qū)、南明區(qū)、花溪區(qū)、烏當區(qū)外，其他地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值均呈增加趨勢。

2000年貴陽全市、花溪區(qū)、開陽縣、息烽縣、清鎮(zhèn)市城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合度較高，而南明區(qū)、云巖區(qū)、修文縣的耦合度較低。除南明區(qū)、云巖區(qū)和修文縣外，2015年貴陽全市及其他區(qū)縣耦合度均較高。2000-2015年貴陽市大部分區(qū)縣城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合度呈增加趨勢。

2000年貴陽全市及大部分區(qū)縣城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合協(xié)調度處于基本協(xié)調和基本不協(xié)調階段，2015年大部分區(qū)縣處于基本協(xié)調階段。除南明區(qū)和云巖區(qū)外，2000-2015年貴陽全市及其他區(qū)縣城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間耦合協(xié)調度呈增加趨勢。