生態(tài)約束下閩三角城市群城鎮(zhèn)發(fā)展特征與轉(zhuǎn)型路徑

唐明珠,梁 晨,曾 堅(jiān),耿煜周

天津大學(xué)建筑學(xué)院,天津 300072

近40年來(lái)傳統(tǒng)的工業(yè)化與城鎮(zhèn)化模式驅(qū)動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,然而也伴隨著巨大的生態(tài)代價(jià)[1-2],突出表現(xiàn)為粗放的資源利用方式、較低的發(fā)展生態(tài)效率以及空間無(wú)序蔓延導(dǎo)致的生態(tài)本底受損等方面,生態(tài)要素已經(jīng)成為制約區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要條件[3]。黨的十八大提出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),努力建設(shè)美麗中國(guó),實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展”,明確了在我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型時(shí)期,必須將資源環(huán)境的底線思維融貫于城鎮(zhèn)發(fā)展、國(guó)土空間開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。城市群是工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物,是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略載體。然而城市群一方面是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最具活力和潛力的地區(qū),但同時(shí)也是生態(tài)環(huán)境問(wèn)題高度集中且激化的敏感地區(qū)[4],在生態(tài)約束背景下對(duì)其可持續(xù)發(fā)展水平的科學(xué)測(cè)度并進(jìn)一步探究其空間分異規(guī)律成為重要科學(xué)問(wèn)題,對(duì)我國(guó)區(qū)域協(xié)同發(fā)展與國(guó)土空間規(guī)劃有重要支撐作用。

可持續(xù)發(fā)展的本質(zhì)是以最小的生態(tài)代價(jià)換取最大的發(fā)展成果,而城市群屬于典型的復(fù)雜開(kāi)放系統(tǒng),系統(tǒng)的要素關(guān)聯(lián)性、運(yùn)行效率性、空間異質(zhì)性對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展有重要影響。當(dāng)前在我國(guó)城市群快速成長(zhǎng),城鎮(zhèn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整重構(gòu)的趨勢(shì)下[5],是優(yōu)化區(qū)域資源供需關(guān)系、提升發(fā)展生態(tài)效率和改善生態(tài)本底結(jié)構(gòu)的重要窗口期。生態(tài)約束的定量分析研究主要集中在生態(tài)足跡[6-7]、生態(tài)承載力[8-9]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[10-11]、生態(tài)效率[12-13]等方面,其中生態(tài)足跡模型因?yàn)閼?yīng)用廣泛、重復(fù)性好、易于理解[14]等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于可持續(xù)發(fā)展研究,近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。不少學(xué)者在傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展研究維度,發(fā)展出生態(tài)足跡效率[15]、生態(tài)壓力指數(shù)[16]、生態(tài)可持續(xù)指數(shù)[17],生態(tài)足跡多樣性指數(shù)[18]等評(píng)價(jià)指標(biāo),并進(jìn)一步組合這些指標(biāo)發(fā)展成評(píng)價(jià)模型,如區(qū)域綜合發(fā)展能力模型[19]、可持續(xù)評(píng)價(jià)模型[20]與生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)三角模型[21]等。

也有不少專家開(kāi)始從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、能源等多種因素入手研究可持續(xù)發(fā)展的影響機(jī)制,有專家認(rèn)為第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、城鎮(zhèn)化率[22]對(duì)可持續(xù)發(fā)展影響最大,也有專家認(rèn)為人口規(guī)模與富裕水平[23]更為重要,由此可見(jiàn),目前學(xué)術(shù)界尚未明晰城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的影響機(jī)制,或者認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展影響因素或因地域不同而有所差異[24]?；谏鷳B(tài)足跡模型的可持續(xù)發(fā)展研究已具有一定深度與廣度,但并未形成一以貫之的完整研究體系,大多數(shù)研究仍停留在具體問(wèn)題分析階段,缺乏對(duì)區(qū)域發(fā)展的后續(xù)指導(dǎo)建議,或者面臨著發(fā)展建議與研究分析脫節(jié)的困境。

因此,本文在前人研究的基礎(chǔ)上整合生態(tài)足跡、生態(tài)承載力與信息熵等定量研究方法,提出“供需-效率-結(jié)構(gòu)”三維測(cè)度模型,從生態(tài)約束視角綜合評(píng)價(jià)區(qū)域城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展特征,并基于模型測(cè)度結(jié)果探究城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展影響因素與城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑,為閩三角城市群轉(zhuǎn)型發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域

閩三角是福建省的廈門、漳州與泉州三個(gè)城市及其所轄區(qū)縣的簡(jiǎn)稱,2018年末城市群常住人口為1795萬(wàn)人,全年GDP約為17207億元,總面積約為 25461 km2。隨著海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè),閩三角城市群已經(jīng)發(fā)展為中國(guó)東部沿海地區(qū)重要的海灣型城市群之一。與此同時(shí),閩三角地區(qū)被列為國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū),研究區(qū)域內(nèi)分布著紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)、海岸帶灘涂、低丘陵梯田等豐富的自然生態(tài)資源。面臨著生態(tài)資源保護(hù)與城市發(fā)展建設(shè)的博弈,具有較大的研究?jī)r(jià)值。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究通過(guò)量化測(cè)度來(lái)探索閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展困境,從而進(jìn)一步識(shí)別城鎮(zhèn)發(fā)展約束因素及轉(zhuǎn)型路徑。以生態(tài)足跡模型、生態(tài)承載力模型與信息熵模型為方法基礎(chǔ),構(gòu)建“供需-效率-結(jié)構(gòu)”三維城鎮(zhèn)發(fā)展困境評(píng)價(jià)模型(圖1)。其中,資源供需關(guān)系著眼于資源消耗與供給之間的平衡,直接決定城鎮(zhèn)能否長(zhǎng)期維持可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展生態(tài)效率衡量城鎮(zhèn)發(fā)展是否滿足生態(tài)友好型原則,反映生態(tài)資源消耗與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的關(guān)系,是評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?biāo)。生態(tài)本底結(jié)構(gòu)則是量化城鎮(zhèn)生態(tài)承載力穩(wěn)定性與均衡性的指標(biāo),生態(tài)本底結(jié)構(gòu)是否均衡將極大影響城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展。

圖1 “供需-效率-結(jié)構(gòu)”三維評(píng)價(jià)模型

2.1 資源供需關(guān)系

2.1.1生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡(Ecological Footprint)是由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees教授1992年最早提出,并在1996年由其博士研究生Mathis Wackernagel對(duì)該方法進(jìn)行了完善與發(fā)展。生態(tài)足跡分析方法是一種衡量自然資源可持續(xù)利用的生物物理定量評(píng)價(jià)工具。傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的核心內(nèi)涵是將研究區(qū)域內(nèi)所有人口的各類資源消費(fèi)和所產(chǎn)生的廢物轉(zhuǎn)換為具有全球平均產(chǎn)量的生物生產(chǎn)性土地。全球生態(tài)足跡模型把所有生產(chǎn)性土地劃分成耕地、草原、林地、水域、建設(shè)用地和化石能源用地6類。計(jì)算公式如下：

(1)

其中,EF為總生態(tài)足跡(ghm2)；N為人口數(shù)(人)；ef為人均生態(tài)足跡(ghm2/人)；rj為不同類型生物生產(chǎn)性土地的均衡因子；aai為i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的生物生產(chǎn)性面積；ci為i種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量；pi為i種消費(fèi)項(xiàng)目的全球年平均產(chǎn)量；i為消費(fèi)項(xiàng)目的類型；j為生物生產(chǎn)性土地的類型。

在生態(tài)足跡消費(fèi)項(xiàng)目的核算中, 各種生物資源和能源資源消費(fèi)項(xiàng)目均按相應(yīng)的換算比例折算成相應(yīng)的土地面積,由于六類土地的生態(tài)生產(chǎn)能力不同,難以直接對(duì)比,需要乘以均衡因子,本文參考Wackernagel的研究[25],均衡因子取值如下：耕地2.8；草地0.5；林地1.1；水域0.2；建筑用地2.8；化石能源用地1.1。

本文中化石能源用地生態(tài)足跡采用謝鴻宇等[26]的定義：用于吸收化石能源燃燒排放的溫室氣體的森林和牧草地。

建筑用地生態(tài)足跡主要指電力消費(fèi),參照《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒2018》電力平衡表與一次能源生產(chǎn)總量與構(gòu)成表,福建省的電力主要來(lái)源于水電。在生態(tài)足跡分析中,將水電生態(tài)足跡等同于水電站所淹沒(méi)耕地的面積,本文選用謝鴻宇等根據(jù)中國(guó)水電站發(fā)電量與所淹沒(méi)耕地面積計(jì)算的中國(guó)水電生態(tài)足跡算法,即1kWh的水電生態(tài)足跡為2.1448×10-6hm2耕地。

2.1.2生態(tài)承載力模型

生態(tài)承載力又稱生態(tài)足跡供給,指研究區(qū)域內(nèi)可支撐人類生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)的所有生物生產(chǎn)性土地面積,通過(guò)生態(tài)承載力模型將其轉(zhuǎn)換為具有全球平均產(chǎn)量的生物生產(chǎn)性土地,計(jì)算公式如下：

EC=N×ec=N×∑aj×rj×yj

(2)

式中EC為總生態(tài)足跡供給(ghm2)；N為人口數(shù)(人)；ec為人均生態(tài)足跡供給(ghm2/人)；aj為人均生物生產(chǎn)性面積(hm2)；rj為均衡因子；yj為產(chǎn)量因子；j為生物生產(chǎn)性土地類型。

均衡因子與上文生態(tài)足跡中的均衡因子相同。產(chǎn)量因子分別為耕地1.66,草地0.19,林地0.91,水域1,建設(shè)用地1.66。與此同時(shí),按世界環(huán)境發(fā)展委員會(huì)所建議的方案留出12%的生物生產(chǎn)土地面積以保護(hù)生物多樣性。

2.1.3生態(tài)盈余/赤字

生態(tài)赤字或盈余是綜合比較研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)足跡需求與生態(tài)承載力大小所得到的指標(biāo),表征人類生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)是否超出了自然環(huán)境的最大承載力,可用來(lái)衡量區(qū)域生態(tài)資源供需關(guān)系。生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時(shí),表現(xiàn)為生態(tài)盈余；生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力時(shí),則表現(xiàn)為生態(tài)赤字。如果一個(gè)區(qū)域長(zhǎng)期處于生態(tài)赤字,將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不可逆的損害,不利于可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)盈余或赤字的計(jì)算公式如下：

ED=EC-EF

(3)

式中,ED為研究區(qū)域生態(tài)盈余(赤字)；EC為生態(tài)承載力；EF為生態(tài)足跡；當(dāng)ED>0時(shí),為生態(tài)盈余；當(dāng)ED<0時(shí),為生態(tài)赤字。

2.2 發(fā)展生態(tài)效率

發(fā)展生態(tài)效率是衡量研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源消耗情況與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)系的指標(biāo),由生態(tài)足跡與GDP的比率表示。生態(tài)效率越高,證明城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源消耗的依賴性越小,對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞性越小,其可持續(xù)發(fā)展水平越高。具體計(jì)算方法如下：

(4)

式中BN為生物資源需求；RC為能源資源消耗；BE為生物效率；RE為能源效率。

2.3 生態(tài)本底結(jié)構(gòu)

生態(tài)本底的結(jié)構(gòu)是否均衡將極大影響生態(tài)資源供給的穩(wěn)定程度,本文采用信息熵模型測(cè)度生態(tài)本底承載力的復(fù)雜性與均衡性。信息熵理論是信息學(xué)之父香農(nóng)從物理學(xué)的“熵”引入的概念,熱力學(xué)中的熱熵是表示分子狀態(tài)混亂程度的物理量。信息熵的高低可以反映城鎮(zhèn)生態(tài)本底的均衡程度,熵值越高,表明不同職能的生態(tài)承載力種類越多,各類型的面積相差越小,生態(tài)本底越均衡。

A=A1+A2+A3+…+An

(5)

(6)

(7)

式中Ai為某一類型生物生產(chǎn)性土地的生態(tài)承載力,A為研究區(qū)域內(nèi)所有類型土地的生態(tài)承載力,H為信息熵。

2.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

以閩三角地區(qū)廈門、漳州、泉州市轄區(qū)及所轄縣共19個(gè)縣市單位為研究對(duì)象,所用數(shù)據(jù)均來(lái)源于2018年《福建統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廈門統(tǒng)計(jì)年鑒》、《漳州統(tǒng)計(jì)年鑒》、《泉州統(tǒng)計(jì)年鑒》和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局,地級(jí)市數(shù)據(jù)以所含市轄區(qū)數(shù)據(jù)計(jì)(不含所轄縣、代管市),其中金門縣由于數(shù)據(jù)缺失,暫不考慮。土地利用類型數(shù)據(jù)通過(guò)30M精度Landsat 8OLI-TIRS遙感影像解譯獲得,在地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)選擇2018年云量低于5%的遙感影像并下載,采用監(jiān)督分類法,按照生態(tài)足跡模型中生物生產(chǎn)性土地劃分方式,將研究區(qū)土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、建筑用地5類,總體分類精度為88.2%。

3 結(jié)果與分析

3.1 城鎮(zhèn)發(fā)展的多維分異

3.1.1資源供需關(guān)系及空間分異研究

首先分別計(jì)算林地、草地、耕地、建筑用地、水域5類生物生產(chǎn)性土地供需平衡情況與化石能源用地資源消耗情況(圖2)。研究發(fā)現(xiàn)這5類用地類型對(duì)閩三角城市群發(fā)展的制約影響由大到小分別是,水域>草地>耕地>建筑用地>林地,水域與草地資源供給整體處于赤字狀態(tài),是制約閩三角地區(qū)發(fā)展的首要資源性短板,這與閩三角地區(qū)多為山溪型水域,水資源緊缺以及草地資源緊缺的現(xiàn)狀密切相關(guān)。

圖2 各類型土地資源供需關(guān)系

林地資源豐富,除湖里區(qū)外均處于盈余狀態(tài)；耕地資源在城鎮(zhèn)化率較高的區(qū)縣處于赤字狀態(tài),例如廈門思明區(qū)、湖里區(qū)與集美區(qū),泉州鯉城區(qū)、豐澤區(qū)等,其余區(qū)縣耕地供需平衡,甚至處于盈余狀態(tài)；建筑用地僅在人口密度高的廈門思明區(qū)、湖里區(qū),泉州鯉城區(qū)、豐澤區(qū)供不應(yīng)求,其余區(qū)縣建筑用地均供大于求；化石能源用地以龍海市、泉港區(qū)人均需求最多,西南部的詔安縣、云霄縣與平和縣人均需求最少。

隨后綜合計(jì)算閩三角城市群生態(tài)供需關(guān)系,從整體角度分析閩三角城市群資源供需情況發(fā)現(xiàn)生態(tài)赤字呈現(xiàn)壓倒性態(tài)勢(shì)(表1),僅華安縣處于生態(tài)資源盈余狀態(tài),德化、南靖、平和、云霄等六區(qū)縣勉強(qiáng)能夠維持供需平衡狀態(tài),其余區(qū)縣均表現(xiàn)為供需失衡,尤其以龍海市、泉港區(qū)供需失衡最為嚴(yán)重。

表1 資源供需關(guān)系相關(guān)指數(shù)一覽表

空間分布上來(lái)看,生態(tài)赤字主要分布在閩三角北部(除德化縣外),生態(tài)盈余則主要分布在閩三角南部。全局莫蘭指數(shù)為-0.022(P=0.015,Z=2.435),資源供需關(guān)系在95%置信水平上呈現(xiàn)顯著聚集狀態(tài)。局部空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示龍海市為資源供需關(guān)系洼地,以龍海市為中心呈現(xiàn)顯著低-高值聚集(圖3)。

圖3 資源供需關(guān)系空間分異

3.1.2發(fā)展生態(tài)效率及空間分異研究

發(fā)展生態(tài)效率能夠描述生態(tài)資源用于滿足人類消費(fèi)的有效性。如圖4所示,閩三角各城鎮(zhèn)間發(fā)展生態(tài)效率參差不齊、差異巨大,發(fā)展生態(tài)效率最高的海滄區(qū)是最低的龍海市的6倍之多。發(fā)展生態(tài)效率最高的是海滄區(qū),其次龍文區(qū)、鯉城區(qū)、思明區(qū)生態(tài)效率也相對(duì)較高,德化縣、泉港區(qū)與龍海市生態(tài)效率效率最低。

圖4 發(fā)展生態(tài)效率空間分布圖

全局莫蘭指數(shù)(全局莫蘭指數(shù)=-0.135,P=0.445,Z=-0.762)顯示資源利用效率的空間分布呈現(xiàn)隨機(jī)狀態(tài),尚未形成顯著的高值或低值聚集區(qū),即閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展仍處于初級(jí)階段,尚未形成規(guī)模分化。

3.1.3生態(tài)本底結(jié)構(gòu)及空間分異研究

通過(guò)對(duì)五類生物生產(chǎn)性土地供需平衡(圖2)的分析發(fā)現(xiàn)閩三角地區(qū)生態(tài)本底結(jié)構(gòu)并不均衡,整體上呈現(xiàn)水域與草地緊缺的態(tài)勢(shì)。生態(tài)本底結(jié)構(gòu)空間分異研究(圖5)顯示閩三角城市群呈現(xiàn)明顯的南北差異與海陸差異,其中廈門島、海滄區(qū)與集美區(qū)供給結(jié)構(gòu)失衡,南部地區(qū)的云霄縣與詔安縣,北部地區(qū)的惠安縣供給結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。

圖5 生態(tài)本底結(jié)構(gòu)空間分異

空間分布呈現(xiàn)高度聚集(全局莫蘭指數(shù)=0.385,P=0.000,Z=3.729)。局部莫蘭指數(shù)分析結(jié)果顯示以云霄縣、詔安縣為中心的南部地區(qū)已形成高值(HH)聚集區(qū)域,生態(tài)本底結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；以廈門島、集美區(qū)和海滄區(qū)為中心形成低值(LL)聚集區(qū)域,生態(tài)本底結(jié)構(gòu)失衡。生態(tài)本底結(jié)構(gòu)顯著的空間分異特征與各城鎮(zhèn)的土地資源本底和開(kāi)發(fā)建設(shè)強(qiáng)度緊密相關(guān),廈門島高強(qiáng)度的城市建設(shè)活動(dòng)使原本的土地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化,進(jìn)一步導(dǎo)致生態(tài)承載力供給失衡,而開(kāi)發(fā)強(qiáng)度相對(duì)較弱的南部地區(qū),則最大程度的保持了原本的生物生產(chǎn)性土地結(jié)構(gòu)。

3.2 城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿εc影響因素

3.2.1城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?/p>

采用熵權(quán)法評(píng)價(jià)三個(gè)子系統(tǒng)對(duì)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ挠绊懗潭?將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理,利用信息熵模型確定指標(biāo)權(quán)重,最終計(jì)算獲得28個(gè)城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿ΑＳ蓤D6可知,華安縣、云霄縣與東山縣三個(gè)城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿^高,而龍海市、泉港區(qū)與湖里區(qū)可持續(xù)性較低,與子系統(tǒng)情況較為契合。

圖6 城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿臻g分異

全局莫蘭指數(shù)顯示閩三角城市群在90%的置信水平上城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Τ始蹱顟B(tài)。以龍海市和湖里區(qū)為中心形成低-高值集聚,此區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿臻g分異顯著,水平參差不齊。

3.2.2城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ挠绊懸蛩匮芯?/p>

可持續(xù)潛力可表征區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展強(qiáng)度與持續(xù)發(fā)展能力,除與自然資源稟賦直接相關(guān)外,同樣受人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等諸多因素的影響。為進(jìn)一步探討閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ挠绊憴C(jī)制,選擇代表人口、經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)化水平和資源開(kāi)發(fā)屬性等因素[27],包括地區(qū)生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)比重、常住人口、城鎮(zhèn)化率、煤炭消耗量6項(xiàng)指標(biāo),進(jìn)行多變量相關(guān)性分析(表2)。

表2 多變量相關(guān)性分析

資源供需關(guān)系受經(jīng)濟(jì)因素與資源開(kāi)發(fā)情況的影響較大,與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(r=-0.483,P=0.009)、工業(yè)水平(r=-0.468,P=0.012)、資源開(kāi)發(fā)情況(r=-0.720,P=0.000)均呈顯著負(fù)向相關(guān)。

發(fā)展生態(tài)效率與第一產(chǎn)業(yè)(r=-0.545,P=0.003)和煤炭消耗量(r=-0.529,P=0.004)呈顯著負(fù)相關(guān),與城鎮(zhèn)化率(r=0.561,P=0.002)呈顯著正相關(guān)。第一產(chǎn)業(yè)以農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)為主,資源利用仍處于初級(jí)粗放階段,經(jīng)濟(jì)利益轉(zhuǎn)化率較低。煤炭消耗量主要來(lái)自交通運(yùn)輸業(yè)和重工業(yè),均屬于高能耗型產(chǎn)業(yè)。發(fā)展生態(tài)效率與城鎮(zhèn)化率的正向關(guān)系表明人口與資源集聚的大城市更有利于生態(tài)資源精細(xì)化、高效率利用。

生態(tài)本底結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)、人口及城鎮(zhèn)化因素均密切相關(guān)。經(jīng)濟(jì)因素中,與第一產(chǎn)業(yè)(r=0.611,P=0.001)呈正相關(guān),與第三產(chǎn)業(yè)(r=-0.603,P=0.001)、城鎮(zhèn)化因素(r=-0.704,P=0.000)均呈負(fù)相關(guān)。除第一產(chǎn)業(yè)外,其他兩項(xiàng)指標(biāo)均與人類干擾、城市開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)相關(guān),可以推測(cè)人類干擾對(duì)生態(tài)本底結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與均衡性具有負(fù)面影響。

城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿εc能源消耗情況(r=-0.685,P=0.000)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(r=-0.521,P=0.004)的關(guān)系最為緊密,均在99%置信水平上呈顯著負(fù)相關(guān)。工業(yè)水平(r=-0.451,P=0.016)與常住人口數(shù)量(r=-0.444,P=0.018)對(duì)資源可持續(xù)潛力在95%置信水平上構(gòu)成負(fù)面影響。

3.3 城鎮(zhèn)發(fā)展特征歸納與發(fā)展路徑探究

通過(guò)對(duì)資源可持續(xù)潛力影響機(jī)制的分析發(fā)現(xiàn),部分影響因素對(duì)子系統(tǒng)和綜合系統(tǒng)的影響機(jī)制存在差異,例如城鎮(zhèn)化率對(duì)發(fā)展生態(tài)效率具有正向作用,而對(duì)生態(tài)本底結(jié)構(gòu)具有負(fù)向作用,因此,合理劃分城鎮(zhèn)類型,探索各類型城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展短板,有利于結(jié)合影響機(jī)制對(duì)不同類型的城鎮(zhèn)提出針對(duì)性轉(zhuǎn)型發(fā)展建議。

3.3.1城鎮(zhèn)類型劃分

以各城鎮(zhèn)的三個(gè)子系統(tǒng)的得分結(jié)果為原始數(shù)據(jù),對(duì)28個(gè)城鎮(zhèn)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析,進(jìn)一步觀察各城鎮(zhèn)在“供需-效率-結(jié)構(gòu)”三項(xiàng)指標(biāo)上的分布情況,深入分析城鎮(zhèn)之間的相似性和差異性。利用SPSS軟件,以資源供需關(guān)系、發(fā)展生態(tài)效率、生態(tài)本底結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化化數(shù)據(jù)為變量,采用平方歐式距離為聚類方法。聚類結(jié)果顯示,當(dāng)分類層次為4時(shí),聚類結(jié)果最佳(圖7)。分析四類城鎮(zhèn)聚類特征屬性(表3),從而歸納總結(jié)四類城鎮(zhèn)的特征差異(表4)。

表3 聚類特征描述

表4 城鎮(zhèn)類型與特征

圖7 城鎮(zhèn)類型系統(tǒng)聚類樹(shù)狀圖

第I類：失衡型城鎮(zhèn),包括思明區(qū)和湖里區(qū)(2個(gè))。其特征表現(xiàn)為資源供需關(guān)系(0.515)與發(fā)展生態(tài)效率(0.595)與閩三角平均水平基本持平,而生態(tài)本底結(jié)構(gòu)(0.290)處于閩三角下游水平,生態(tài)承載力結(jié)構(gòu)失衡。廈門島作為閩三角地區(qū)的核心城市,城市開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較大,人類開(kāi)發(fā)活動(dòng)已嚴(yán)重影響到自然生態(tài)本底的承載能力,不利于有效維系城市高速發(fā)展。

第II類：可持續(xù)性城鎮(zhèn),包括海滄區(qū)、龍文區(qū)、翔安區(qū)、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)等10個(gè)城鎮(zhèn)。聚類特征表現(xiàn)為資源可持續(xù)潛力(0.645)、資源供需關(guān)系(0.594)、發(fā)展生態(tài)效率(0.688)與生態(tài)本底結(jié)構(gòu)(0.653)均優(yōu)于或與閩三角平均水平持平。資源供給穩(wěn)定,利用高效,供需基本保持平衡,可持續(xù)發(fā)展?jié)摿^高。

第III類：粗放型城鎮(zhèn),包括漳浦縣、詔安縣、云霄縣等14個(gè)城鎮(zhèn)。其聚類特征主要表現(xiàn)為發(fā)展生態(tài)效率(0.324)低于閩三角平均水平,資源供需關(guān)系(0.715)與生態(tài)本底結(jié)構(gòu)(0.791)均高于閩三角平均水平。此類城鎮(zhèn)雖處于生態(tài)盈余狀態(tài),且生態(tài)本底結(jié)構(gòu)穩(wěn)定優(yōu)越,但資源利用效率低下。

第IV類：赤字型城鎮(zhèn),包括龍海市與泉港區(qū)2個(gè)城鎮(zhèn)。值得注意的是這兩個(gè)城鎮(zhèn)在不同聚類層次下均自成一類,與其他城鎮(zhèn)存在顯著差異。聚類特征為資源可持續(xù)潛力(0.335)、資源供需關(guān)系(0.050)與發(fā)展生態(tài)效率(0.060)均處于閩三角城鎮(zhèn)群下游水平,生態(tài)本底結(jié)構(gòu)(0.900)較好,自然生態(tài)本底優(yōu)越,生態(tài)承載力閾值較高。

3.3.2城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑探究

(1)失衡型城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

失衡型城鎮(zhèn)面臨的主要問(wèn)題是城鎮(zhèn)快速擴(kuò)張導(dǎo)致的生態(tài)本底結(jié)構(gòu)失衡,以思明區(qū)為例,水域與建筑用地面積占比高達(dá)95%,而耕地面積僅占1%,結(jié)合影響機(jī)制中生態(tài)本底結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與城鎮(zhèn)化水平呈負(fù)相關(guān)的趨勢(shì),可見(jiàn)快速城鎮(zhèn)化對(duì)耕地、林地資源的侵占嚴(yán)重影響了城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展能力。

不均衡的生物生產(chǎn)性土地結(jié)構(gòu)對(duì)于封閉的城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)而言是災(zāi)難性的,但是在區(qū)域一體化與協(xié)同發(fā)展的大趨勢(shì)下,這一劣勢(shì)可以通過(guò)城鎮(zhèn)間的資源交換而消解,甚至可以成為城鎮(zhèn)分工協(xié)作的有效助力。失衡型城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是在城鎮(zhèn)群中找到適合自己的分工協(xié)作定位,充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),有效規(guī)避劣勢(shì),揚(yáng)長(zhǎng)避短。同時(shí)構(gòu)建和完善區(qū)域資源交換系統(tǒng),尤其是交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)與信息交流網(wǎng)絡(luò),有利于推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)粗放型城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

粗放型城鎮(zhèn)是閩三角地區(qū)數(shù)量最多的類型,其面臨的困境在于資源利用效率低下,資源消耗與經(jīng)濟(jì)效益不成正比。

根據(jù)發(fā)展生態(tài)效率與第一產(chǎn)業(yè)和能源消耗呈負(fù)相關(guān)的特點(diǎn),可將粗放型城鎮(zhèn)劃分為兩類,一類是以晉江市、同安區(qū)為代表的較發(fā)達(dá)城鎮(zhèn),這類城鎮(zhèn)的典型特征是資源消耗量大；另一類是以詔安縣、平和縣為代表的欠發(fā)達(dá)城鎮(zhèn),這類城鎮(zhèn)資源消耗量與人均GDP都處于閩三角地區(qū)下游水平,較為依賴資源轉(zhuǎn)化率低的第一產(chǎn)業(yè),人民生活水平較低。對(duì)第一類城鎮(zhèn)而言,提升資源的經(jīng)濟(jì)效益是解決資源利用率低下的關(guān)鍵,逐漸由高能耗、重工業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向綠色、低碳型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。對(duì)第二類城鎮(zhèn)而言,發(fā)展經(jīng)濟(jì)是重中之重,承接發(fā)達(dá)地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移時(shí)優(yōu)先選擇低污染低能耗的輕工業(yè),或者依托自身優(yōu)越的環(huán)境條件大力發(fā)展旅游業(yè)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè),實(shí)現(xiàn)一三產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展。

(3)赤字型城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

赤字型城鎮(zhèn)面臨的主要問(wèn)題是生態(tài)足跡需求與生態(tài)足跡供給之間供不應(yīng)求且發(fā)展效率粗放,由于生物生產(chǎn)性土地的數(shù)量是固定的,“開(kāi)源”難度較大,所以“節(jié)流”勢(shì)在必行。

以泉港區(qū)為例,作為福建省石化工業(yè)龍頭地區(qū),泉港區(qū)資源供需不平衡的主要原因是因?yàn)槭a(chǎn)業(yè)造成的大量能源消耗,尤其以電力、煤炭、石油為主。石化產(chǎn)業(yè)雖然為泉港區(qū)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,但是卻不利于城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展。泉港區(qū)一方面應(yīng)該提高石化產(chǎn)業(yè)的資源利用效率,減少能源消耗；另一方面則應(yīng)該豐富產(chǎn)業(yè)類型,大力發(fā)展資源節(jié)約型產(chǎn)業(yè),避免過(guò)度依賴單一產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)論與討論

基于“供需-效率-結(jié)構(gòu)”模型對(duì)閩三角區(qū)域28個(gè)城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿M(jìn)行研究,探究其空間分異規(guī)律、影響機(jī)制與轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑,得到以下結(jié)論：

(1)閩三角區(qū)域城鎮(zhèn)實(shí)證研究發(fā)現(xiàn),城鎮(zhèn)發(fā)展特征在空間布局上存在顯著差異,表現(xiàn)出明顯的海陸差異與南北差異,空間集聚效應(yīng)正在形成。資源供需關(guān)系方面,北部地區(qū),尤其是沿海地區(qū)處于資源供不應(yīng)求狀態(tài),龍海市已成為資源供需“洼地”；發(fā)展生態(tài)效率參差不齊,廈漳泉三市發(fā)展生態(tài)效率明顯優(yōu)于其他城鎮(zhèn),但尚未形成顯著的空間集聚效應(yīng),說(shuō)明閩三角區(qū)域仍處于粗放式發(fā)展階段；南部地區(qū)生態(tài)本底結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于北部地區(qū),已形成高值集聚區(qū)域,而廈門島及海滄區(qū)、集美區(qū)則成為生態(tài)本底失衡的“重災(zāi)區(qū)”。

(2)通過(guò)探究可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ挠绊憴C(jī)制發(fā)現(xiàn),可持續(xù)發(fā)展?jié)摿χ饕苣茉聪那闆r和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平影響,但是不同影響因素對(duì)資源供需關(guān)系、發(fā)展生態(tài)效率與生態(tài)本底結(jié)構(gòu)三個(gè)子系統(tǒng)的影響機(jī)制存在差異。資源供需關(guān)系與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)水平、煤炭消耗量均呈負(fù)相關(guān)；發(fā)展生態(tài)效率與第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、煤炭消耗量呈負(fù)相關(guān),與城鎮(zhèn)化率呈正相關(guān)；而生態(tài)本底結(jié)構(gòu)與第一產(chǎn)業(yè)呈正相關(guān),與第三產(chǎn)業(yè)、城鎮(zhèn)化因素均呈負(fù)相關(guān)。

(3)通過(guò)系統(tǒng)聚類法以三個(gè)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)為分類依據(jù),將28個(gè)城鎮(zhèn)劃分為失衡型(2個(gè))、可持續(xù)型(10個(gè))、粗放型(14個(gè))與赤字型(2個(gè))四類,其中粗放型城鎮(zhèn)是閩三角區(qū)域數(shù)量最多的類型,反映出閩三角城市群仍處于初級(jí)發(fā)育階段的現(xiàn)狀,發(fā)展生態(tài)效率低下,依然存在巨大的提升空間。失衡型城鎮(zhèn)與赤字型城鎮(zhèn)雖然數(shù)量較少,但存在問(wèn)題典型,廈門島城市開(kāi)發(fā)強(qiáng)度過(guò)大已經(jīng)嚴(yán)重影響到生態(tài)本底結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,在后續(xù)城市建設(shè)中應(yīng)注意土地利用類型多樣化；龍海市與泉港區(qū)過(guò)度依賴石化產(chǎn)業(yè)與重工業(yè),資源嚴(yán)重供不應(yīng)求,應(yīng)在提高資源利用效率的基礎(chǔ)上,豐富產(chǎn)業(yè)類型,避免嚴(yán)重依賴單一產(chǎn)業(yè)。

本研究依然存在不足之處有待進(jìn)一步改進(jìn)。由于可持續(xù)發(fā)展?jié)摿τ绊懸蛩乇姸?本研究受限于篇幅限制僅選取代表人口、經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)化水平和資源開(kāi)發(fā)屬性的7項(xiàng)指標(biāo),不能涵蓋全部影響因素。未來(lái)可結(jié)合長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究城鎮(zhèn)化水平、資源開(kāi)發(fā)水平與人口因素如何影響城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展,以期為閩三角城市群轉(zhuǎn)型發(fā)展提出更具針對(duì)性的建議。