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      東北三省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

      2021-10-11 07:34:00李子瑞
      水土保持研究 2021年6期
      關(guān)鍵詞:東北三省集約耕地

      李子瑞,姜 博,張 余,趙 毅

      (東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理與法學(xué)院,哈爾濱 150030)

      2019年我國城鎮(zhèn)常住人口占總?cè)丝诒戎氐?0.60%,已基本完成《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》中的指標(biāo),但與發(fā)達(dá)國家80%以上的城鎮(zhèn)化率相比,我國城鎮(zhèn)化率仍有很大增長(zhǎng)空間,并且在十八大報(bào)告提出了構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化的要求。城鎮(zhèn)化進(jìn)程中,土地以其承載、資源等功能發(fā)揮著不可替代的作用,2019年我國城市建成區(qū)面積已達(dá)58 455.6 km2,同樣,中國需要以世界上10%的耕地來保障世界1/5人口的吃飯問題,在城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展、耕地面積增長(zhǎng)空間有限的情況下,能否實(shí)現(xiàn)中國人自己的飯碗端在自己手中,耕地集約利用水平的提升是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。因此,探索出城鎮(zhèn)化與耕地集約利用的協(xié)調(diào)發(fā)展路徑,是關(guān)系區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國家糧食安全的重大任務(wù)。

      已有研究多通過構(gòu)建評(píng)價(jià)體系來測(cè)度城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平[1-3]。針對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的研究,葉青清等[2]對(duì)江漢平原城鎮(zhèn)化及耕地集約利用水平協(xié)整分析結(jié)果表明,耕地集約利用度單向響應(yīng)城鎮(zhèn)化變化,響應(yīng)效力隨時(shí)間增長(zhǎng)而擴(kuò)大。居爾艾提·吾布力等[3]、曹春艷[4]、盧陽祿等[5]借用耦合協(xié)調(diào)模型探究?jī)上到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)水平。關(guān)于城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平的驅(qū)動(dòng)因素研究除權(quán)值法外[4],徐鵬雲(yún)[6]借用灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)兩系統(tǒng)間驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行探究,祝宇成[7]利用相關(guān)性分析證明了人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化均與耕地集約利用水平呈負(fù)向弱相關(guān)。最后,關(guān)于協(xié)調(diào)路徑的探索,學(xué)者多從戶籍制度改革、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、土地流轉(zhuǎn)制度完善等方面提出城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展舉措[8]??傮w來看,城鎮(zhèn)化對(duì)耕地集約利用的影響研究總量較為豐富,研究區(qū)主要集中在廣東[5]、江蘇等[4]東部沿海及安徽[8-9]、河南[10]、川渝[11]等中部地區(qū),對(duì)東北三省的協(xié)調(diào)發(fā)展探討較少,且城鎮(zhèn)化對(duì)耕地集約利用驅(qū)動(dòng)研究深度欠佳,缺乏系統(tǒng)性的路徑分析探索,此外在構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化的目標(biāo)導(dǎo)向下,傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化評(píng)價(jià)體系已不能精確測(cè)度新型城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量,并且現(xiàn)有研究鮮有對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的預(yù)測(cè)。

      基于此,本文以東北三省為研究區(qū),從人口遷移、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人居環(huán)境、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌5個(gè)維度構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,從投入強(qiáng)度、產(chǎn)出效益、利用程度、可持續(xù)利用水平4個(gè)維度構(gòu)建耕地集約利用評(píng)價(jià)體系,利用耦合協(xié)調(diào)模型分析2008—2018年系統(tǒng)間協(xié)調(diào)水平的時(shí)空特征及演變規(guī)律,并利用情景分析法及RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)2019—2030年系統(tǒng)間協(xié)調(diào)發(fā)展水平,為明晰東北三省城鎮(zhèn)化與耕地利用協(xié)調(diào)發(fā)展路徑提供理論支撐。

      1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

      東北三省地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū),地理坐標(biāo)為38.43°—53.33°N,118.53°—135.05°E,夏季溫?zé)岫嘤?,冬季寒冷干燥,地形以平原、山地為主?018年人口城鎮(zhèn)化率為63.09%,高于我國平均水平,三省城區(qū)面積共計(jì)22 145.8 km2,其中遼寧土地城鎮(zhèn)化率遠(yuǎn)高于黑吉兩省。2018年吉林省城鄉(xiāng)居民可支配收入比在三省中最大,為2.195,其城鎮(zhèn)居民與農(nóng)村居民可支配收入分別為30 172,13 748元。全區(qū)耕地面積23萬km2,黑龍江耕地面積超過吉遼兩省總和,2018年糧食生產(chǎn)總量為1.33億t,占全國的28.3%,黑龍江、吉林為農(nóng)業(yè)大省,黑龍江糧食總產(chǎn)量多年均位列全國第一,產(chǎn)量達(dá)7 507萬t,黑吉遼3省平均耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力投入分別為383,493,447 (kW·h)/km2。

      本文各地市耕地面積數(shù)據(jù)來源于土地調(diào)查成果共享應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),城鎮(zhèn)化系統(tǒng)指標(biāo)及除耕地面積外的其他耕地指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2009—2014年《中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》及2009—2019年《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》、《吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》、《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》及各地級(jí)市的國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。各省市區(qū)位及行政邊界柵格圖來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。

      2 評(píng)價(jià)體系與研究方法

      2.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

      指標(biāo)體系的科學(xué)性是精準(zhǔn)定量城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平的關(guān)鍵,本文基于新型城鎮(zhèn)建設(shè)理念,在已有文獻(xiàn)基礎(chǔ)上[2-8],遵從指標(biāo)可量化、全面綜合、代表性強(qiáng)、科學(xué)性原則,對(duì)傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化構(gòu)建框架進(jìn)行修正,結(jié)合東北三省經(jīng)濟(jì)發(fā)展及耕地利用現(xiàn)狀,從人口遷移、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人居環(huán)境、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌5個(gè)維度選取13項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系(表1),從投入強(qiáng)度、產(chǎn)出效益、利用程度、可持續(xù)利用水平4個(gè)維度選取12項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建耕地集約利用評(píng)價(jià)體系,并對(duì)所選指標(biāo)進(jìn)行釋義,此外指標(biāo)引入適度屬性,在具體運(yùn)算中以正向指標(biāo)處理。

      表1 新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用評(píng)價(jià)體系

      2.2 研究方法

      2.2.1 新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平測(cè)度 本文采用極差法消除原始數(shù)據(jù)量綱與量級(jí),可保證標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值為正,熵值法是通過指標(biāo)傳遞給決策者信息量的大小確定權(quán)重,能夠較為深刻地反映指標(biāo)信息熵的效用,本文采用此法為指標(biāo)賦權(quán)。新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用綜合評(píng)分模型為:

      (1)

      式中:U為綜合評(píng)分;n為兩系統(tǒng)各自指標(biāo)數(shù)目;Xij為i城市第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;ωij為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

      2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合協(xié)調(diào)度模型用以分析兩個(gè)及兩個(gè)以上系統(tǒng)的相互影響、作用。劉春林[12]針對(duì)已有文獻(xiàn)中出現(xiàn)的各類耦合模型、模擬耦合度、協(xié)調(diào)度數(shù)值分布判定其科學(xué)性,本文依據(jù)其所給建議,運(yùn)用以下模型:

      (2)

      式中:C為耦合度,取值范圍[0,1];U1為城鎮(zhèn)化水平;U2為耕地集約利用水平。耦合度模型僅能表明系統(tǒng)間依賴程度,不能衡量系統(tǒng)間運(yùn)行狀態(tài),故引入?yún)f(xié)調(diào)度模型,更好地評(píng)價(jià)其協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r。

      T=αU1+βU2

      (3)

      (4)

      式中:T為綜合協(xié)調(diào)指數(shù),反映城鎮(zhèn)化與耕地利用整體協(xié)同效應(yīng)或貢獻(xiàn);D為協(xié)調(diào)度,取值范圍[0,1],D值越大說明系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度越好;α,β為待定系數(shù),α+β=1,本文在測(cè)算新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用耦合協(xié)調(diào)度中,認(rèn)為兩者同等重要,因此α,β各取0.5,將協(xié)調(diào)度水平按以下等級(jí)劃分(表2)。

      表2 協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分

      2.2.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),其包括輸入層、隱層、輸出層。從輸入空間到隱層空間的變換是非線性的,而從隱層空間到輸出層空間變換是線性的,RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線性連續(xù)函數(shù)具有一致逼近性,學(xué)習(xí)速度快,可以進(jìn)行大范圍數(shù)據(jù)融合,高速處理數(shù)據(jù)。劉志華[13]利用RBF模型對(duì)城鎮(zhèn)化與土地利用系統(tǒng)健康協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行預(yù)測(cè)。徐美等[14]借助此模型對(duì)土地生態(tài)安全進(jìn)行預(yù)測(cè)。據(jù)此,本文基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

      3 新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)度分析

      3.1 時(shí)間測(cè)度分析

      2008—2018年黑龍江新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度處于0.35~0.65,協(xié)調(diào)程度處于輕度失調(diào)與初級(jí)協(xié)調(diào)之間。2009—2012年,多數(shù)城市呈穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),2012年之后各城市協(xié)調(diào)度波動(dòng)緩慢增長(zhǎng),整體波幅較小。2008—2014年大慶協(xié)調(diào)度水平均保持首位,2015年首次被鶴崗超越;佳木斯、大興安嶺在2012年后新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平呈緩慢平穩(wěn)增長(zhǎng),之后基本處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平。齊齊哈爾除2015年外基本處于瀕臨失調(diào)狀態(tài);七臺(tái)河11 a間協(xié)調(diào)度在0.48~0.54,協(xié)調(diào)度水平從瀕臨失調(diào)上升為勉強(qiáng)協(xié)調(diào);綏化在黑龍江省內(nèi),協(xié)調(diào)度處于末尾,且與其他城市協(xié)調(diào)水平相差較大;2018年除綏化、大興安嶺地區(qū)、齊齊哈爾,其他地市協(xié)調(diào)水平均已達(dá)到協(xié)調(diào)。大慶與鶴崗協(xié)調(diào)度水平雖均處前列,但因素影響不盡相同。

      2008—2018年吉林新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度處于0.4~0.7,協(xié)調(diào)程度處于瀕臨失調(diào)到初級(jí)協(xié)調(diào)之間,整體協(xié)調(diào)度高于黑龍江省,且2018年所有城市均已達(dá)到協(xié)調(diào)水平。長(zhǎng)春、延邊朝鮮自治州、通化、遼源、白城、四平11 a間城鎮(zhèn)化與耕地集約利用呈穩(wěn)定增長(zhǎng),其中,長(zhǎng)春協(xié)調(diào)度增幅大于其他城市,在2018年達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào);延邊朝鮮自治州、通化、遼源、白城協(xié)調(diào)度環(huán)比增幅均在0.03之內(nèi)。白山、松原協(xié)調(diào)度先增后減,且波幅較大,吉林協(xié)調(diào)水平11 a間均處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào),在2018年降幅明顯,與省內(nèi)協(xié)調(diào)度最低城市(四平)均為0.51。

      2008—2018年遼寧新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度處于0.4~0.7,協(xié)調(diào)程度處于瀕臨失調(diào)到初級(jí)協(xié)調(diào)之間,整體協(xié)調(diào)水平與吉林持平,高于黑龍江省,2018年均處于協(xié)調(diào)水平。除盤錦、撫順、葫蘆島、營口、錦州外,其他城市協(xié)調(diào)度在2014—2015年達(dá)到峰值后下降到5 a內(nèi)最低值,之后在2017—2018年各城市呈不同的增長(zhǎng)幅度,其中鐵嶺、朝陽增幅最大分別為0.11,0.07。11 a間錦州、葫蘆島呈小幅波動(dòng)增加,均處勉強(qiáng)協(xié)調(diào),其中葫蘆島協(xié)調(diào)度均處于0.5~0.55,增幅最小。2008—2018年?duì)I口、盤錦、撫順協(xié)調(diào)度呈先增長(zhǎng)后降低。

      整體來看,吉林、遼寧地勢(shì)相對(duì)開闊,便于農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè),且經(jīng)濟(jì)作物指數(shù)、地均產(chǎn)值均高于黑龍江,城鎮(zhèn)化整體發(fā)展優(yōu)于黑龍江,因此,吉、遼兩省整體協(xié)調(diào)水平高于黑龍江。從時(shí)序特征來看,三省多數(shù)城市2014年后協(xié)調(diào)度波幅大于2014年前,考慮到受政策及對(duì)社會(huì)各部門的改革舉措影響,城鎮(zhèn)化及耕地集約利用協(xié)調(diào)水平呈暫時(shí)性無序波動(dòng),但整體仍呈上升趨勢(shì)。大慶作為早期工業(yè)發(fā)達(dá)城市,城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程優(yōu)于其他城市,擁有較強(qiáng)的城鎮(zhèn)建設(shè)基礎(chǔ),其新型城鎮(zhèn)化水平始終高于哈爾濱,鶴崗新型城鎮(zhèn)化水平雖為省內(nèi)中等,但其灌溉條件與農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平均優(yōu)于其他城市,而綏化經(jīng)濟(jì)發(fā)展后勁不足,城鎮(zhèn)化建設(shè)始終處于低水平狀態(tài),協(xié)調(diào)發(fā)展水平較低。長(zhǎng)春、白山人口城鎮(zhèn)化率及基礎(chǔ)設(shè)施水平均顯著高于其他城市,新型城鎮(zhèn)化綜合得分較高,因此兩市協(xié)調(diào)發(fā)展水平位居省內(nèi)前列。遼寧多數(shù)城市2015—2017年協(xié)調(diào)度呈下降態(tài)勢(shì),其源于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、地方債務(wù)置換、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等多種原因?qū)е碌纳鐣?huì)固定資產(chǎn)投資的大幅下降。

      3.2 空間特征分析

      利用ArcGIS反距離插值法對(duì)黑吉遼3省2008年、2012年、2015年、2018年新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間分析。黑龍江省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用效益協(xié)調(diào)度水平空間差異明顯,4年間整體協(xié)調(diào)度水平呈上升態(tài)勢(shì),大慶、鶴崗為協(xié)調(diào)度高值城市,綏化始終為協(xié)調(diào)度低值區(qū),協(xié)調(diào)度整體態(tài)勢(shì)為東部協(xié)調(diào)度高水平地區(qū)連片面狀布局,西部低水平地區(qū)切割分布。2008年,黑龍江東部以伊春為核心向外擴(kuò)展逐漸降低,高值城市大慶位于齊齊哈爾及綏化兩大低協(xié)調(diào)度城市之間,與2008年相比,2012年黑龍江省東南部協(xié)調(diào)度水平明顯提升,東部區(qū)域協(xié)調(diào)度差異逐漸降低,東高西低態(tài)勢(shì)更為明顯,從2015年及2018年協(xié)調(diào)度水平空間特征可以看出,雙鴨山、佳木斯、伊春由中等協(xié)調(diào)水平逐步形成高值面狀區(qū),黑河協(xié)調(diào)度有較明顯提升,綏化11 a間協(xié)調(diào)度增速緩慢,大慶、哈爾濱、伊春等周邊高值城市對(duì)其無明顯帶動(dòng)作用(圖1)。

      圖1 黑龍江省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平空間特征

      吉林省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平協(xié)調(diào)度區(qū)域差異明顯,4年間空間特征變化波幅較大,由東高西低逐漸演變?yōu)殡p核心格局,長(zhǎng)春、白山始終為協(xié)調(diào)度高值城市,白城、四平、遼源、通化等西部城市均為低水平協(xié)調(diào)城市。2008年協(xié)調(diào)水平空間格局為以白山為核心,向外擴(kuò)散逐漸降低。2012年長(zhǎng)春、延邊朝鮮族自治州增幅明顯,形成東高西低的空間分布形態(tài),與2012年相比,2015年協(xié)調(diào)度值增長(zhǎng)區(qū)域由東部轉(zhuǎn)為北部,松原協(xié)調(diào)度有明顯提升,中部耦合協(xié)調(diào)水平明顯高于東西地區(qū),2018年松原協(xié)調(diào)度優(yōu)勢(shì)弱化,整體呈現(xiàn)由白山、長(zhǎng)春引導(dǎo)的雙核心高值區(qū),向外擴(kuò)散協(xié)調(diào)水平逐漸降低的空間態(tài)勢(shì)(圖2)。

      圖2 吉林省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平空間特征

      遼寧省城鎮(zhèn)化與耕地集約利用空間特征4年間無顯著變動(dòng),整體空間結(jié)構(gòu)相似,呈東高西低分布。大連始終為協(xié)調(diào)度水平最高城市,朝陽、錦州、阜新、葫蘆島、鐵嶺始終為協(xié)調(diào)度低值區(qū)。2008年遼寧中部為優(yōu)勢(shì)協(xié)調(diào)度連片區(qū),低值城市為西部4市、北部鐵嶺及東部丹東,與2008年相比,2012—2015年丹東協(xié)調(diào)水平有所提升,接近初級(jí)協(xié)調(diào),遼寧東部協(xié)調(diào)度空間差異性降低,到2018年盤錦、鞍山、本溪、撫順協(xié)調(diào)度優(yōu)勢(shì)弱化,形成以沈陽、營口、大連為核心的南北走向帶狀高值區(qū)。綜合來看,協(xié)調(diào)度變化活躍區(qū)集中在遼寧東部,西部區(qū)域協(xié)調(diào)度空間位序無明顯變化,東西部城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)同發(fā)展水平差異始終存在(圖3)。

      圖3 遼寧省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平空間特征

      4 東北三省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展模式探究

      4.1 情景預(yù)設(shè)

      從區(qū)域綜合評(píng)分看,東北三省多數(shù)城市城鎮(zhèn)化水平超前于耕地集約利用水平,從全國來看,東北三省作為重要的糧食生產(chǎn)基地,從1995年起,糧食產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的比例就持續(xù)上升,2018年達(dá)到全國總產(chǎn)量的20.3%,但東北三省城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量與京津冀、江浙滬、粵港澳等地區(qū)相差甚遠(yuǎn),基于東北三省所需實(shí)現(xiàn)的多目標(biāo)處境,本文運(yùn)用情景分析法預(yù)測(cè)2019—2030年新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平,旨在明晰東北三省城鎮(zhèn)化與耕地利用發(fā)展方向。

      情景分析法也叫前景描述法,是通過對(duì)環(huán)境的研究,識(shí)別影響研究主體或主體發(fā)展的外部因素,模擬外部因素可能發(fā)生的多種交叉情景和各種可能前景的預(yù)測(cè)。情景分析法首先根據(jù)主要目的及任務(wù),確定分析預(yù)測(cè)主題,其次分析主題所處環(huán)境,判定其主要影響因素,選取合適方法對(duì)多情景下主要因素進(jìn)行描述組合,最后根據(jù)關(guān)鍵因素的演變,對(duì)發(fā)展情景進(jìn)行模擬及預(yù)測(cè)。

      從要求東北三省做好耕地保護(hù),不斷提高耕地利用集約效益,確保糧食安全的國家層面來看,協(xié)調(diào)好城鎮(zhèn)化與耕地利用的要素配置矛盾,促進(jìn)城鎮(zhèn)化與耕地利用的協(xié)調(diào)發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的重要途徑,也是協(xié)調(diào)中央宏觀調(diào)控與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾的重要抓手,基于此,本文結(jié)合國家糧食戰(zhàn)略、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求設(shè)置了基準(zhǔn)情景、糧食安全與均衡發(fā)展3種情景,在不同情景下,預(yù)測(cè)新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用綜合得分,進(jìn)而利用耦合協(xié)調(diào)度模型預(yù)測(cè)兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)度水平,對(duì)相關(guān)情景釋義如下:(1)基準(zhǔn)情景。按照城鎮(zhèn)化與耕地集約利用現(xiàn)勢(shì),以影響要素的平均增速為參數(shù)值,在現(xiàn)有政策與環(huán)境下,城鎮(zhèn)化與耕地集約利用所發(fā)展的情景。(2)糧食安全。該模式下糧食安全地位明顯優(yōu)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展,以增加耕地利用面積,提高耕地投入產(chǎn)出效益,持續(xù)增加土地人口承載力水平為主要目的,城鎮(zhèn)化進(jìn)程保持低水平緩慢發(fā)展。(3)均衡發(fā)展。在保障糧食安全的前提下,保持城鎮(zhèn)化的高質(zhì)量發(fā)展,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、優(yōu)化城市布局結(jié)構(gòu),構(gòu)建以人為本、和諧宜居的居住環(huán)境,實(shí)現(xiàn)東北三省城鎮(zhèn)化建設(shè)與耕地利用目標(biāo)要求。以第2節(jié)所得指標(biāo)權(quán)重大小為遴選原則,從新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用各準(zhǔn)則層分別選取如下指標(biāo),2019—2030年參數(shù)變化率在2008—2018年數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上做出的設(shè)置見表3。

      表3 指標(biāo)組合及不同情景下的變化率取值

      4.2 預(yù)測(cè)結(jié)果與分析

      本文分別構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),根據(jù)所設(shè)情景主題的主要影響因素,將新型城鎮(zhèn)化網(wǎng)絡(luò)輸入層設(shè)為城鎮(zhèn)常住人口占比、人均城市道路面積、人均社會(huì)固定資產(chǎn)投資、人均城市建成區(qū)面積、城鄉(xiāng)人均可支配收入比,輸出層為新型城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合評(píng)分,耕地集約利用網(wǎng)絡(luò)輸入層設(shè)為勞動(dòng)力投入指數(shù)、勞動(dòng)產(chǎn)值、經(jīng)濟(jì)作物指數(shù)、人均耕地面積,輸出層為耕地集約利用綜合評(píng)分。借助Matlab軟件,調(diào)用newrb函數(shù)對(duì)東北三省2008—2015年的相關(guān)數(shù)據(jù)作網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,2016—2018年數(shù)據(jù)作仿真預(yù)測(cè),所得結(jié)果如圖4所示(R2=99.9312%),訓(xùn)練集與測(cè)試集決定系數(shù)R2為99.931 2%,97.873 3%,表明擬合程度較優(yōu)。

      圖4 測(cè)試集與訓(xùn)練集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合曲線

      利用上述模型預(yù)測(cè)基準(zhǔn)情景、糧食安全、均衡發(fā)展3種情景下城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平。2008—2018年東北三省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平從0.241上升至0.528,實(shí)現(xiàn)了從中度失調(diào)到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的提升,在基準(zhǔn)情景及均衡發(fā)展情景下系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平在2023年達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào),分別為0.611 8,0.610 0,糧食安全情景下,協(xié)調(diào)水平持續(xù)下降,2030年降至輕度失調(diào)。

      基準(zhǔn)情景下,新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用水平前期呈緩慢上升狀態(tài),在2025年之后呈平穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì),說明短期內(nèi)東北三省現(xiàn)有城鎮(zhèn)化發(fā)展及耕地利用模式能夠取得預(yù)期效果,協(xié)同步態(tài)良好,但是后期協(xié)調(diào)度水平無明顯提升,后續(xù)發(fā)展?jié)摿Σ蛔?,長(zhǎng)期來看,不利于東北三省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)與耕地集約利用水平的進(jìn)一步協(xié)同發(fā)展。糧食安全情景下,系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平呈持續(xù)下降,降幅趨于平緩,這表明單方面強(qiáng)調(diào)糧食安全重要性而忽視地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)東北三省發(fā)展是不利的,基于糧食安全角度,增大對(duì)耕地的投入短期內(nèi)確實(shí)會(huì)提升耕地集約利用水平,但以經(jīng)濟(jì)低速發(fā)展為代價(jià),難以支撐耕地投入的質(zhì)量與數(shù)量需求,同時(shí),城鎮(zhèn)化質(zhì)量出現(xiàn)下降,由此導(dǎo)致城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)水平的崩潰式下跌。均衡發(fā)展情景下,協(xié)調(diào)度整體呈小幅增長(zhǎng),前期略低于基準(zhǔn)情景,但其增幅高于基準(zhǔn)情景,并在2023年超過基準(zhǔn)情景,整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好,協(xié)調(diào)度穩(wěn)定提升,是最優(yōu)發(fā)展模式。這表明東北三省仍需以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心,穩(wěn)步推進(jìn)人口城鎮(zhèn)化,促進(jìn)城鎮(zhèn)化質(zhì)量提升,構(gòu)建城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)的集約型經(jīng)濟(jì)體系,以經(jīng)濟(jì)建設(shè)反哺農(nóng)業(yè)生產(chǎn),提高耕地集約利用水平(圖5)。

      圖5 2019-2030年不同情景協(xié)調(diào)度預(yù)測(cè)曲線

      5 結(jié)論與討論

      (1)研究期內(nèi)東北三省各市協(xié)調(diào)水平波動(dòng)上升,吉林、遼寧新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)度整體水平高于黑龍江省,副省級(jí)城市均位于各省前列,2018年除齊齊哈爾、綏化、大興安嶺地區(qū)外,其他城市耦合協(xié)調(diào)水平均已達(dá)到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)。

      (2)黑龍江省新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)度空間格局為東部協(xié)調(diào)度高值區(qū)連片面狀布局,西部低水平地區(qū)切割分布,且綏化始終為低水平區(qū),吉林省區(qū)域差異明顯,空間特征變化波幅較大,由東高西低逐漸演變?yōu)橐蚤L(zhǎng)春、白山為雙核心的空間格局。遼寧省空間格局無顯著變動(dòng),呈東高西低分布。

      (3)東北三省現(xiàn)有發(fā)展模式短期內(nèi)協(xié)同狀態(tài)良好,但后期發(fā)展?jié)摿Σ蛔?,糧食安全情境下,以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為代價(jià)的協(xié)調(diào)水平出現(xiàn)崩潰式下跌,只有穩(wěn)步提升城鎮(zhèn)質(zhì)量、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)一體發(fā)展,以經(jīng)濟(jì)建設(shè)反哺農(nóng)業(yè)生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展。

      從新型城鎮(zhèn)化所建體系來看,城鎮(zhèn)人口、城鎮(zhèn)各類建設(shè)用地、經(jīng)濟(jì)投資的各項(xiàng)指標(biāo)依舊是決定城鎮(zhèn)化質(zhì)量的高權(quán)值因素,耕地集約利用體系中的高權(quán)值因素是勞動(dòng)力數(shù)量、產(chǎn)值、耕地面積。就兩者驅(qū)動(dòng)關(guān)系來看,城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)、收入差異、農(nóng)業(yè)科技水平均會(huì)影響耕地集約利用投入水平;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)土地需求有影響,農(nóng)地和非農(nóng)用地置換等因素引致耕地面積變化;耕地占補(bǔ)平衡下的“以次充好”及其他生產(chǎn)活動(dòng)行為影響耕地質(zhì)量及產(chǎn)出。

      基于以上影響要素,促進(jìn)城鎮(zhèn)化與耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)鍵在于人口、土地、經(jīng)濟(jì)要素的合理配置,但現(xiàn)有發(fā)展模式下協(xié)調(diào)水平提升有限,在今后發(fā)展中東北三省仍需以轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)為核心,加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展,此外也應(yīng)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展,加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),優(yōu)化人居環(huán)境,以提升東北三省人口城鎮(zhèn)化潛力,促進(jìn)土地科學(xué)利用及資本在社會(huì)各部門的合理流轉(zhuǎn)。東北三省尤其是黑吉兩省是我國主要糧食產(chǎn)區(qū),且人口城鎮(zhèn)化水平低于遼寧省,因此在加強(qiáng)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)同時(shí),做好農(nóng)村人口退出工作,注重培育新型農(nóng)業(yè)主體,加快耕地承包經(jīng)營流轉(zhuǎn)、土地復(fù)墾及整治,增加有效耕地面積,從政策制度及市場(chǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)城市與農(nóng)村的雙向聯(lián)動(dòng)。

      探究新型城鎮(zhèn)化與耕地集約利用的協(xié)調(diào)發(fā)展是集系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性的復(fù)雜融合課題,本文僅對(duì)東北三省的協(xié)調(diào)發(fā)展水平做出分析及預(yù)測(cè),今后研究中,需進(jìn)一步明晰城鎮(zhèn)化對(duì)耕地集約利用的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,對(duì)其影響過程及作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)性梳理挖掘,為促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化及耕地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展提供實(shí)證研究及可操作性強(qiáng)的方法路徑。

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