基于PVAR模型的长江中游城市群生态效率与土地集约利用动态响应关系研究.pdf
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1、土地经济研究2 0 2 3(1):8 8 1 0 8J o u r n a l o fL a n dE c o n o m i c s引用格式:赵婵娟,徐国良,万春燕.基于P V A R模型的长江中游城市群生态效率与土地集约利用动态响应关系研究 J.土地经济研究,2 0 2 3(1):8 8 1 0 8.Z HA O C h a n j u a n,X UG u o l i a n g,WA N C h u n y a n.D y n a m i cr e s p o n s er e l a t i o n s h i pb e t w e e ne c o l o g i c a le f
2、 f i c i e n c ya n dl a n d i n t e n s i v e u s e i n t h em i d d l e r e a c h e s o fY a n g t z eR i v e r u r b a n a g g l o m e r a t i o nb a s e do nP V A Rm o d e lJ.J o u r n a l o fL a n dE c o n o m i c s,2 0 2 3(1):8 8 1 0 8.基于P V A R模型的长江中游城市群生态效率与土地集约利用动态响应关系研究赵婵娟1,徐国良1,万春燕2(1.江西财
3、经大学财税与公共管理学院,江西 南昌3 3 0 0 1 3;2.江西财经大学信息管理学院,江西 南昌3 3 0 0 3 2)摘 要 城市群作为推进我国区域城市协调发展格局的重要承载空间,在发展过程中仍然面临着发展与保护协同共进的重大需求,探究城市群土地集约与生态效率之间的动态响应关系对深化理解区域发展问题具有重要意义。本文以2 0 0 62 0 2 0年长江中游城市群2 8个地级市为研究对象,分别采用熵值法和超效率S B M模型测度土地集约利用及生态效率水平,并通过面板向量自回归模型(P V A R)揭示二者之间的动态响应关系。研究发现:(1)总体上看,在研究期限内,长江中游城市群的土地集约利
4、用水平与生态效率水平均呈增长趋势;(2)生态效率与土地集约利用之间存在部分格兰杰因果关系,即生态效率是土地集约利用的格兰杰原因;(3)生态效率与土地集约利用二者呈负向的互动响应关系,土地集约利用对生态效率的影响波动幅度较小,而生态效率对土地集约利用的影响呈上升趋势;当方差分解至第四期时,生态效率对土地集约利用的影收稿日期:2 0 2 3 0 3 3 0基金项目:国家自然科学基金项目(4 2 1 6 1 0 4 7)。作者简介:赵婵娟(2 0 0 0),女,湖南常德人,硕士研究生。主要研究方向为土地利用与区域发展。E-m a i l:z h a o c h a n j u a n 1 1 0 5
5、 1 6 3.c o m。通讯作者:徐国良(1 9 8 6),男,安徽潜山人,博士、副教授、硕士生导师。主要研究方向为土地利用与区域发展。E-m a i l:x u g u o l i a n g 2 1 0 1 2 6.c o m。响率会超过土地集约利用对生态效率的影响率。研究认为,科学辨析长江中游城市群土地集约利用与生态效率之间的关系应立足于区域功能定位及发展阶段,未来的一段时期内应注重区域发展要素的“最优集约”而非一味的“高集约”,创造更加高效的要素流通环境,促使区域发展迈向更加协同的状态。关键词 面板向量自回归模型;土地集约利用;生态效率;长江中游城市群1 引言随着中国工业化和城镇化的
6、稳步推进1,生产要素投入增加带来的土地集约成为区域发展的现实要求,与此同时,生态环境问题也受到越来越多的关注2。习近平总书记在2 0 2 3年召开的全国生态环境保护大会上强调,要正确处理高质量发展和高水平保护之间的关系3。新常态下,中国经济正从“如何提高增速”向“如何提高效率”转变,即要求经济与生态协调发展,准确把握土地利用的经济效益、社会效益与生态效益的动态平衡45。长期以来,土地集约利用及生态效率分别在各自的研究领域内取得丰硕成果。在土地集约利用研究领域,学者们普遍认为土地集约利用是指合理增加土地投入以获得经济、社会、环境效益最大化6。相关研究不仅涉及关于土地集约利用内涵界定等理论问题的讨
7、论79,还包括对测度方法1 01 2、影响效应1 3、政策评价与优化路径1 41 5等问题的介入,并对区域、省域等多个尺度的土地集约利用水平空间差异等问题开展了实证研究1 61 9。在生态效率研究领域,“生态效率”概念在1 9 9 0年被提出,主要指以资源和资本作为投入,在获得经济产出的同时尽可能降低对环境的负面影响2 0。目前,学界无论是在生态效率的核算方法与模型方面2 12 2,还是在时空动态分布与区域差异2 32 5、行业结构差异2 6等方面,均有着广泛的探索,且对生态效率的影响因素如技术创新、土地利用、环境规制、产业结构调整等2 73 0也开展了深入分析。近年来,学者们逐渐关注到土地集
8、约利用与生态效率之间相互影响的关系。从理论上看,已有研究普遍认为土地集约利用与生态效率之间存在相互促进与相互制约的关系,并且在研究方法上多采用耦合协调度等模型开展分析3 13 2。然而,在一定程度上,虽然耦合协调视角构建了土地集约利用与生态效率之间相互影响关系的逻辑起点,但在阐释土地集约利用与生态效率之间的机制关系方面仍有不足之处3 3。进一步地,区域经济发展是一个动态的、循序渐进的过98基于P V A R模型的长江中游城市群生态效率与土地集约利用动态响应关系研究程,在这一过程中往往呈现出不同的阶段性特征3 4,区域经济发展核心驱动要素具有显著的地区差异。一定程度上,资本、技术以及专业性服务输
9、出是拉动东部沿海地区经济增长的主要因素,而工业是推动长江中游城市群区域经济增长的重要动力3 5。由此产生的土地集约利用与生态环境之间的关系同样也有待进一步分析,如土地集约利用与生态效率的因果关系如何,土地集约利用与生态效率的提升或降低可能给对方带来的影响程度如何等问题均有待更深入的解读。鉴于此,本文以长江中游城市群为研究对象,通过构建土地集约利用与生态效率的评价指标体系,在分析土地集约利用程度与生态效率水平的基础上,采用面板向量自回归模型(P V A R)实证探究二者的动态响应关系。2 研究区域、数据与方法2.1 研究区域与数据来源国务院2 0 1 5年批复同意的 长江中游城市群发展规划,将长
10、江中游城市群界定为以武汉城市圈、环长株潭城市群、环鄱阳湖城市群为主体而形成的特大型国家级城市群,地跨湖南、湖北、江西三省,国土面积约3 1.7万平方公里。长江中游城市群在推动长江经济带发展、促进中部地区崛起等方面具有重要地位。第一、二产业是推动长江中游城市群经济社会高速发展的重要动力3 6,相比于长江经济带的下游地区,长江中游城市群的协同发展能力较低,仍然面临着生态短板突出、创新能力极化严重、生态产品价值实现瓶颈明显等现实障碍3 7。城市群的高质量发展一方面需要考虑经济产业的协同,另一方面需要竭力实现生态环境的安全与协调3 8,因此,探究长江中游城市群生态效率与土地集约利用之间的动态响应关系,
11、有助于拓展对生态环境安全与土地资源利用之间的现实认知。本文所采用的数据均来源于2 0 0 72 0 2 1年的 中国城市统计年鉴 中国城市建设统计年鉴 及各地市统计年鉴,对于部分缺失数据采取插值法补齐。考虑到数据的可获取性,此次分析不包括仙桃市、潜江市、天门市等三个地区。09土地经济研究(1 9)2 0 2 3(1)h t t p s:/w w w.n d r c.g o v.c n/f z g g w/j g s j/d q s/s j d t/2 0 1 5 0 4/t 2 0 1 5 0 4 0 8_1 0 5 2 0 7 1.h t m l?c o d e=&s t a t e=1 2
12、 3.h t t p s:/w w w.n d r c.g o v.c n/x w d t/t z g g/2 0 2 2 0 3/P 0 2 0 2 2 0 3 1 5 3 6 0 2 3 2 2 0 4 8 8 8.p d f.2.2 研究方法(1)基于非期望产出的超效率S B M模型超效率S B M模型结合了数据包络分析法(D E A)模型与S B M模型的优势,考虑了非期望产出及松弛变量的影响,能够实现对决策单元的完全评价与决策。因此,本文采用非期望产出的超效率S B M模型测算研究区域的生态效率,具体公式如下:=m i n1-1mmi=1s-ixi01+1s1+s2 s1r=1sgr
13、ygr0+s2r=1sbrybr0 s.t.x0=X+s-yg0=Yg-sgyb0=Yb-sbs-0,sg0,sb0,0 式中,代表区域生态效率,其范围在0 1之间;x、yg、yb分别表示投入、期望产出和非期望产出值;为投入产出权重;s-、sg、sb分别表示投入、期望产出和非期望产出的松弛变量。当且仅当s-=0、sg=0、sb=0时,=1为生产单元完全有效;如果武汉城市圈环鄱阳湖城市群。其中,2 0 1 02 0 1 9年,四个城市群的生态效率值均呈现明显的下降趋势。4 土地集约利用与生态效率的动态响应关系4.1 协整关系检验为消除异方差带来的影响,本文对生态效率值(E E)与土地集约利用程度
14、(I L U)作取对数处理,并在此基础上对面板数据进行平稳性检验。为避免出现伪回归现象,需要进行单位根检验,并采用L L C、I P S、HT等三种方法进行检验。结果表明(表5),土地集约利用与生态效率均通过5%的显著性水平检验,说明变量处于平稳状态。随后运用w e s t e r l u n d方式检验土地集约利用与生态效率之间的协整关系。结果表明(表6),其P值小于0.0 5,在5%的显著水平下通过了检验,说明土地集约利用与生态效率之间存在长期的协整关系。表5 单位根检验结果变量L L CI P SH TI L U-9.8 6 8 3*-6.3 4 7 4*-6.2 6 1 5*E E-1
15、.9 3 4 4*-4.2 7 8 9*-6.8 9 5 5*注:*、*和*分别表示1%、5%和1 0%的显著性水平。89土地经济研究(1 9)2 0 2 3(1)表6 协整检验结果统计量P值结果方差比4.7 2 7 20.0 0 0 0显著4.2 最优滞后阶数确定最优滞后阶数的确定是构建P V A R模型的关键。本文采用A I C、B I C、HQ I C三种信息准则确定P V A R模型的最优滞后阶数,其最优滞后阶数均由信息准则的最小信息值所对应的阶数来判断。结果表明,三个信息准则的最小信息值均为滞后二阶(表7),因此认为滞后二阶为最优滞后阶数。表7 最优滞后阶数的确定滞后阶数A I CB
16、 I CHQ I C1-1.7 2 5 5-1.0 8 3 1-1.4 7 02-1.8 1 3 9*-1.0 8 6 9*-1.5 2 4 1*3-1.7 5 4 8-0.9 3 1 3-1.4 2 5 6 注:*代表最优滞后阶数。4.3 格兰杰因果检验通过格兰杰因果进一步分析土地集约利用与生态效率之间的相互影响关系。结果表明,在5%的显著性水平下拒绝了“生态效率不是土地集约利用的格兰杰原因”的原假设,但是不能在5%的显著水平下拒绝“土地集约利用不是生态效率的格兰杰原因”的原假设(表8)。这说明二者存在部分格兰杰因果关系,即生态效率是土地集约利用的格兰杰原因。表8 格兰杰因果关系检验原假设滞
17、后阶数F值P值结论E E不是I L U的格兰杰原因27.6 8 4 50.0 2 1拒绝I L U不是E E的格兰杰原因24.2 2 4 10.1 2 1接受4.4 脉冲响应函数分解为了进一步对生态效率与土地集约利用之间的动态响应关系进行分析,本文采用M o n t e-C a r l o方法进行2 0 0次模拟,并得到时期跨度为02 0期的脉冲响应函数(图1)。其中,在y=0的参照线下,图中虚线为一个变量受到另一个变量的脉冲响应程度,虚线的上下两条实线分别表示在9 5%置信区间内冲击波99基于P V A R模型的长江中游城市群生态效率与土地集约利用动态响应关系研究动的上下界线。三条线最终均趋
18、向收敛,表明系统可以回归平稳状态。0 510 15200.0800.0600.0400.0200.000alnILU*lnILUEP#-%0 510 15200.0500.000-0.050-0.100-0.150clnEE*lnILUEP#-%0 510 15200.0100.000-0.010-0.020-0.030blnILU*lnEEEP#-%=#64-=#64-0 510 15200.2500.2000.1500.1000.0500.000dlnEE*lnEEEP#-%=#64-=#64-P#-I-P#-I-P#-I-P#-I-图1 土地集约利用与生态效率的脉冲响应关系图图1 a和图
19、1 d分别为土地集约利用与生态效率对自身的冲击响应。二者对自身的冲击呈下降趋势,但是每一期冲击均处于正向响应阶段,说明土地集约利用与生态效率受到自身冲击时,都会产生显著正向效应,即上一期的土地集约利用情况与生态效率水平会对下一期的土地集约利用与生态效率产生积极的作用。图1 b为土地集约利用对生态效率的冲击响应。土地集约利用对生态效率的冲击总体上呈“W”形结构,每一期均处于负响应阶段,即土地集约利用会阻碍生态效率的提高。但从时期上看,土地集约利用对生态效率的冲击程度在前五期较大,滞后五阶以后,土地集约利用对生态效率的阻碍作用逐渐减小。图1 c为生态效率对土地集约利用的冲击响应。生态效率对土地集约
20、利用的冲击总体上呈“M”形结构,每一期均处于负向响应阶段,说明生态效率同样也会阻碍土地集约利用水平的提高。但从时期上看,初期冲击效果比较明显,滞后五阶后,冲击趋向平稳。4.5 基于方差分解的预测为评估模型扰动项对内生变量冲击的影响程度及各变量变化过程中不同结构冲击的贡献力度,进一步对P V A R模型进行方差分解,分析未来1 0期生态效001土地经济研究(1 9)2 0 2 3(1)率与土地集约利用的均方差(表9)。表9 土地集约利用与生态效率方差分解期数E EI L UE EI L UI L UE E10.9 6 10.0 0 01.0 0 00.0 3 920.9 6 70.0 2 00.
21、9 8 00.0 3 330.9 6 60.0 2 70.9 7 30.0 3 440.9 6 60.0 3 80.9 6 20.0 3 450.9 6 60.0 4 50.9 5 50.0 3 460.9 6 50.0 5 20.9 4 80.0 3 570.9 6 50.0 5 70.9 4 30.0 3 580.9 6 50.0 6 00.9 4 00.0 3 590.9 6 40.0 6 30.9 3 70.0 3 61 00.9 6 40.0 6 50.9 3 50.0 3 6 生态效率在第1期对自身的冲击影响达到了9 6.1%,土地集约利用对自身的冲击达到了1 0 0%。生态效率变
22、量变化幅度较小,前1 0期均在9 6%与9 7%之间波动,而土地集约利用变量则呈下降趋势,由第1期的1 0 0%下降到第1 0期的9 3.5%。但二者在第1 0期的方差贡献率均高于9 0%,说明土地集约利用与生态效率对自身的冲击仍为主要影响因素。生态效率对土地集约利用的影响呈上升趋势,由第1期0影响率上升到第1 0期6.5%的影响率。土地集约利用对生态效率的影响波动幅度较小,保持在3%与4%之间。由表9可知,方差分解至第4期时,生态效率对土地集约利用的影响率已经超过了土地集约利用对生态效率的影响率。5 结论与启示作为城镇化高级阶段的主体形态和新型城镇化的主要空间载体,城市群在提升经济实力、参与
23、全球竞争与国际分工等方面的作用日益突出4 9,但在发展过程中仍然面临着发展与保护协同共进的重大需求。本文在已有文献的基础上,以2 0 0 62 0 2 0年长江中游城市群2 8个地级市为研究对象开展了实证分析,101基于P V A R模型的长江中游城市群生态效率与土地集约利用动态响应关系研究初步揭示了土地集约利用与生态效率之间的动态响应关系。结果显示,随着经济社会的快速发展,长江中游城市群的土地集约利用与生态效率总体上均呈上升特征,二者之间存在长期的均衡关系,并且生态效率是土地集约利用的格兰杰原因。从动态响应关系来看,一方面,长江中游城市群土地集约利用与生态效率之间存在负向的响应互动关系;另一
24、方面,生态效率对土地集约利用的影响呈上升趋势,而土地集约利用对生态效率的影响波动幅度较小,当方差分解至第4期时,生态效率对土地集约利用的影响率超过土地集约利用对生态效率的影响率。本文的实证分析为今后更好地推动土地集约利用与生态效率协同发展提供了一些启示。首先,从实证分析的结果来看,当前长江中游城市群土地集约利用与生态效率呈现出负向响应互动关系,可为未来一段时期内长江中游城市群的发展路径提供参考。在发展初期,长江中游城市群不可避免地走“高消耗、高污染、高排放”的发展道路,一方面使得长江中游城市群得以步入经济发展的快车道,另一方面也使得生态环境问题日益凸显5 0。因此,未来的土地利用应该往可持续性
25、集约方向发展,在理念上应从追求高集约转向最优集约5 1,即寻求劳动力和资本要素的合理投入范围,优化产业结构,提高生态效率,从而促使土地集约利用与生态效率朝着正向响应关系发展。其次,实证分析结果也显示,一段时期内生态效率对土地集约利用的影响呈上升趋势,但需注意的是,这种负向响应程度在前期冲击较大,滞后五阶后会逐渐趋向平稳。2 0 0 6至2 0 2 0年间,长江中游城市群的科学支出、专利授权数分别增长了1 3 4倍和2 3倍,污水处理厂和无害化处理厂分别增长了5倍和3倍。近年来,随着生物工程、电子信息、新能源等高新技术产业以及通信、计算机制造等数字经济产业的兴起与发展,长江中游城市群也在谋求更高
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