基于PSR模型的郑州市土地低碳集约利用评价研究

孙雯雯，梅昀，陈银蓉，张苗

（华中农业大学土地管理学院，武汉４３００７０）

摘要：以郑州市近１４年的数据为基础，对郑州市城市土地低碳集约利用情况进行评价。从城市土地集约利用的人地关系入手，构建了基于ＰＳＲ模型的城市土地低碳集约利用评价值指标体系，采用综合评价模型进行评价，并对各子系统进行协调度计算。结果表明，郑州市城市土地低碳集约利用水平整体呈上升趋势，但集约程度不太理想，与合理值有一定的差距，还有提高的空间。各子系统间发展缺乏协调度，这也是导致郑州市集约水平较低的重要原因。郑州市的经济发展还主要是依靠能源的消耗，低碳经济发展水平较低。

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关键词：ＰＳＲ模型；低碳；集约利用评价；郑州市

中图分类号：Ｆ２９３．２文献标识码：Ａ文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０３－０５６０－０５

随着中国经济的快速发展，工业化、城市化进程加快，各项建设对用地提出了更直接的要求，人多地少的矛盾更加突出。但是中国后备耕地资源少以及各项政策对城市用地供给的限制导致开源的前景不容乐观，因而通过内涵挖潜，改变土地利用方式，提高土地利用效率及利用集约度成为解决人地矛盾的首要选择。同时随着人类文明的发展，能源使用所带来的环境问题日益为人们所认识，环境问题也逐渐成为人们关注的焦点［１］。为应对气候变化，实现可持续发展，保护人类共有的家园，必须走低碳经济发展的道路。低碳经济是在不影响经济和社会发展的前提下，通过技术创新和制度创新，尽可能最大限度地减少温室气体排放，实现经济和社会的可持续发展［２］。而如何在低碳经济的前提下实现城市土地的集约利用成为学术界研究的热点问题。目前学术界对于城市土地集约利用的研究有很多［３，４］，但基于低碳理念下城市土地的集约利用研究还不完善［５，６］，而将ＰＳＲ模型、低碳经济与土地集约利用评价结合起来的研究更少。ＰＳＲ模型是从城市土地利用中的人地关系出发的用于评价城市土地集约利用的模型，模型具有很强的逻辑性，强调人类活动对土地利用造成影响的因果关系，是对传统评价的优化［7，８］。本研究从郑州市实际情况出发，引入低碳的概念，利用ＰＳＲ模型构建了评价指标体系进行了郑州市土地低碳集约利用评价，以期为制定相应的政策措施，不断提高城市土地集约利用程度提供依据。

１评价指标体系与方法

１．１低碳土地集约利用的ＰＳＲ模型框架构建

ＰＳＲ模型（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－Ｓｔａｔｅ－Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）即压力—状态—响应模型，是经济合作与发展组织（ＯＥＣＤ）于１９９４年提出的，反映了人类与自然资源之间的关系。在城市土地利用系统中，是指在社会经济发展及土地利用过程中，人对自然施加了一定的压力（Ｐ），影响了城市各类用地的数量、结构、城市土地的物理使用强度和经济使用强度以及由此而带来的综合效益（Ｓ），城市土地的管理者们为缓解压力、优化土地状态而制定一系列的响应措施（Ｒ），响应的科学性和力度对今后城市土地集约利用的程度有着直接的影响［９］。ＰＳＲ模型突出反映了人地关系，国内许多学者将其运用到土地集约利用评价中来，较好地诠释了土地集约利用的内涵。

１．２评价指标选取及评价体系的建立

在传统土地集约利用评价的基础上，本研究加入了“低碳经济”的概念。低碳经济的实质是能源效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新和制度创新，目标是减缓气候变化和促进人类的可持续发展［１０］。在选取指标时，除依据土地集约利用内涵选取相应指标外，还选取了部分经济耗能指标及生态环境指标。依据典型性、科学性、可获得性、系统性、可量化性等原则构建的评价指标体系（表１）。

压力层：包括人口密度、人均居住用地、城市人口与用地弹性指数、ＧＤＰ与用地弹性、城镇化水平、单位ＧＤＰ能耗等指标。该层反映人口增长、经济发展和城镇化水平提高对土地开发利用的压力。其中，城市人口与用地弹性指数是指城市人口年均增长率与城市建设用地增长率的比值，反映了人口增长与城市建设的协调程度，过高或过低都会影响城市的可持续发展。ＧＤＰ与用地弹性指ＧＤＰ的年均增长率与城市建设用地增长率的比值，反映了经济发展水平与城市建设的协调程度。城镇化水平为城镇人口占总人口（包括农业与非农业）的比例，代表了城市经济发展程度。单位ＧＤＰ能耗是年ＧＤＰ总值与能源消耗总量的比值，反映能源的产出状况以及利用能源的科学技术水平。

状态层：包括地均社会消费品零售额、能源加工转换效率、能源消费弹性指数、地均ＧＤＰ、人均道路用地、低碳能源消费比重、地均废气排放量、地均废水排放量、人均耕地占有量。该类指标反映城市土地利用的开发强度、效益以及经济发展的低碳水平。其中，地均社会消费品零售额是社会消费品零售总额与土地总面积的比值，地均ＧＤＰ是ＧＤＰ总额与土地总面积的比值，反映土地的产出水平。能源加工转换效率指一定时期内能源经过加工、转换后，产出的各种能源产品的数量与同期内投入加工转换的各种能源数量的比例，是观察能源加工转换装置和生产工艺先进与落后、管理水平高低等的重要指标。地均废气排放量与地均废水排放量能在一定程度上反映政府对环境污染的治理状况。

响应层：包括地均固定资产投资额、地均从业人员、污水处理率、建成区绿化覆盖率、建成区绿地率、人均公共绿地面积、每万人拥有公共交通车辆、第三产业增加值指数。该类指标反映城市土地利用的资金、人力和环保等的投入强度，是响应土地利用压力的政策作用的结果。地均固定资产投资额是资产投资额与土地面积的比值，反映政府在土地上的投入强度；污水是水体的主要污染源之一，污水处理率越高，越有利于低碳经济发展。第三产业增加值指数反映低耗能产业的发展程度，一定程度上反映城市经济低碳发展的趋势。

１．３指标标准化

１．３．１数据来源本研究所用数据皆来源于《郑州统计年鉴》、《河南统计年鉴》、《中国城市年鉴》、郑州统计信息网及政府部分公开的数据，数据真实有效。

１．３．２合理值的确定本研究在确定合理值时主要参考如下几种方法：①文献资料参考法；②目标值法［１１，１２］：结合国民经济和社会发展规划、土地利用总体规划、城市规划等相关规划，根据城市实际情况，来确定相关指标的合理值；③先进城市逼近法：考虑到郑州市正在建设国家中心城市，本研究以北京、上海、广州、深圳等４个现有国家中心城市作为先进城市，以２０１１年相关数据作为计算标准；④整体趋势法：通过近几年的指标数据，计算出该指标的平均增长率，然后确定指标值。

１．３．３指标标准化在合理值确定之后，即可对各指标进行标准化。对数据进行标准化的目的是消除不同的指标间存在的量纲，避免其影响评价结果。综合已有文献发现各学者所使用的标准化法主要有总和标准化法、标准差标准化法、极大值标准化法、极差标准化法等。结合本研究所使用数据及所要进行的模型分析，采用极差变换标准化法所得数据进行处理。公式为：对于正指标，即越大越优的指标，采用上限效果测度：

对于负指标，即越小越优的指标，采用下限效果测度：

式中，ａｉｊ为第ｉ个准则层第ｊ个指标的实际数值。

１．４指标权重

变异系数赋权法也称均方差法，是一种客观赋权法，是根据各个指标在所有被评价对象上数值的变异程度大小来对其赋权，变异程度越大的指标，说明在评价过程中越重要，要赋予较大的权重，反之，则赋予较小的权重。变异系数赋权法不依赖于人的主观判断，能够从数据本身找到数据内在反映。具体步骤如下［１３］：

１）计算第ｉ项指标的均值和变异系数Ｖｉ。

２）计算各指标的权重。

；各准则层的权重，采用各准则层中指标的变异系数求和，得到各子系统的效用值和，记作Ｄ，进而得到全部指标效用值的总和Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３，则各准则层的权重为：。

均方差法是根据各个指标的年度变异系数来确定权重，指标变异程度越大，表明指标在评价中的作用越大，则权重值越大，这与实际情况可能有不符之处，可采用层次分析法对其进行修正［１４］。本研究采用两种方法来进行指标权重的确定，取两种方法的均值作为各指标的最终权重，在一定程度上对指标体系及权重进行了优化。

１．５集约度

现有的土地集约利用评价研究框架通常是将各子系统集成，计算综合因子得分。ＰＳＲ模型中各系统并不是独立的，而是相互联系、相互促进、相互影响的，每个子系统的各个指标都从不同的侧面在不同程度上反映着低碳土地集约利用，因此其集约分值可用综合评价模型来计算。同时考虑到ＰＳＲ模型也并不是对低碳土地集约利用系统的简单分解，本研究还将分别计算每个准则层子系统的得分值，并分析各子系统对总系统的影响程度。公式为：ｆｉ＝；其中：Ｗｉ为各准则层权重，Ａｉｊ为各指标标准化值，Ｗｉｊ为各指标权重，ｆｉ为各准则层得分值，Ｆ为系统集约度。

１．６ＰＳＲ子系统协调度

在城市土地集约利用的ＰＳＲ模型系统中，各子系统及其内部各指标从不同层面和角度反映了城市土地集约利用的水平，各子系统及其内部各指标的综合协调是实现城市土地集约利用的基础，适度的压力、良好的状态及科学的响应才能促进城市土地集约利用程度的提高，各子系统变化速率均衡发展才能达到土地集约利用的目的。因此本研究引入协调度函数，测算各子系统之间的协调程度。公式为：ＣＩ＝，其中Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３分别为压力层、状态层及响应层的集约度分值。当各系统分值越接近时，ＣＩ值越接近，此时各子系统间均衡发展。在集约水平一定时，协调系数越接近此值，协调度越好，越偏离此值则协调度越差。

２结果与分析

城市土地利用类型的划分是一个动态变化的过程，随着时间以及社会发展水平的变化，划分标准亦有所不同，因而在学术界并无统一的划分标准，但大致可分为过度粗放利用、粗放利用、基本集约利用及集约利用4种类型。结合郑州市的实际情况，按综合计算分值＜３０、３０～５０、５０～７０、＞７０划分为４个级别，分别对应上述四种类型。

由表２可知，从集约度来看，郑州市土地集约利用水平总体呈上升趋势，呈现阶段性上升的特点。１９９８－１９９９年土地集约利用水平有所上升，２０００－２００１年集约度下降，由１９９９年的２０．３７１下降到２００１年的１９．３１９，下降幅度较大。以２００３年为转折点，土地集约利用水平开始稳步上升，由２００３年的２１．３５０上升到２０１１年的６４．１４６，年均增长率达１３％，集约利用水平增长较快。郑州市土地集约利用水平尽管呈上升趋势，但历年的集约利用水平均低于合理值，说明郑州市土地低碳集约利用水平仍有上升的空间，仍可采取相应措施提高土地利用集约度。从集约利用状态来看，郑州市历年土地集约利用状况大致可分为3个阶段，１９９８－２００４年的过度粗放利用阶段，２００５－２００９年的粗放利用阶段及２０１０－２０１１年的基本集约利用阶段。郑州市历年来土地集约利用水平上升幅度较大，波动较大，２０１０年达到基本集约状态。这说明郑州市城镇化发展速度较快，人口、经济等不断给集约利用带来压力，而政府也开始逐步考虑到土地的集约利用，加强了各项基础设施建设、政策引导等相应措施的投入，使土地集约利用状态不断改善。

从子系统得分和系统协调度来看，郑州市历年子系统评价分值相差较大，协调系数均小于，各系统间呈现不协调发展的趋势，这也是郑州市土地集约利用水平偏低的重要原因。具体的说，１９９８－２００２年压力层与响应层得分值均较低，尤其是响应层远低于状态层，系统间的不协调主要是由于响应系统导致的；２００３－２００４年各系统间分值相差较小，协调系数达到一个小高峰值，由原始数据的分析可知，这是由于２００３年的地均废气排放量骤增，导致该年状态层分值骤降造成的，该年的集约度分值并不高。同时２００３年以来，郑州市地均废弃排放量均比较高，且有增加的趋势，说明郑州市经济的发展还主要是依赖能源消耗，低碳经济发展水平比较低。从２００５年开始，响应层分值开始逐渐接近状态层，压力层分值变化不大，这时系统间的不协调主要是压力系统造成的。２０１０年协调度分值达到最高值，系统间协调度较好，这是压力层分值突增引起的，说明响应层政策的有效实施，反映到压力层不仅可以提高系统协调度，还有利于集约度的提高。同时，各子系统间的不协调在一定程度上反映出郑州市土地集约利用对压力缺乏敏感度。因此，要做到高效、规范地开发和利用城市土地，必须因应资源赋存条件和经济发展需求的“压力”，通过经济杠杆和相关行政手段等“响应”措施调节用地关系，引导城市向更高的土地集约利用“状态”转变。

本研究采用的土地集约利用评价指标体系中，以经济产出效益为主的“状态”指标数量最多，且地均社会消费品零售额、地均ＧＤＰ等指标的权重较大，因此土地集约利用程度评价的得分受经济发展水平的影响比较大。同时，通过对压力层、状态层和响应层各指标的指标权重分析，不难发现有关经济效益的权重值普遍较高，而有关生态环境如建成区绿化覆盖率、建成区绿地率、人均公共绿地面积等指标及关于低碳能源的指标如低碳能源消费比重、地均废气排放量、地均废水排放量、能源加工转换效率等指标则普遍分值较低。上述情形均说明郑州市在经济的低碳产出及生态环境的建设方面还存在一定的问题，反映在土地利用系统的反馈能力建设方面存在一定问题。影响郑州市土地集约利用最大的因素是城市的快速扩张及城市化进程的加快，这必然会导致土地需求扩大，土地集约利用的压力增大，此时政府适当引导，加大投入，即增加响应措施，使土地的集约化利用成为必然趋势。

３结论与讨论

按照发展低碳经济和转变土地利用方式的要求，本研究引入土地低碳经济理念，并首次构建了基于ＰＳＲ模型的土地低碳集约利用评价指标体系。１９９８－２０１１年郑州市土地集约利用水平整体呈上升趋势，经济发展水平对其影响很大，但其集约水平与合理值还有一定的差距。从郑州市低碳经济发展水平看，郑州市的经济发展还主要是依靠能源消耗，对生态环境有较大的影响，低碳经济发展水平不理想。未来郑州市应转变经济发展方式和土地利用方式，增强土地利用碳减排能力，控制建设用地规模和强度，逐步提高土地利用的低碳和集约水平。同时，要开发应用新能源，减少化石燃料消耗，促进低碳经济发展。

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