关中地区城市生态位及动态变化研究

2009-01-20马超群何艳芬

西北农林科技大学学报(社会科学版) 2009年6期

马超群何艳芬

摘要:运用生态位理论分析区域内城市间的竞争程度及变化情况。采用生态位宽度模型、重叠度模型,计算1984年和2004年两个时期关中地区各城市生态位宽度和生态位重叠度,并对比分关中城市竞争力变化。结果表明:(1)生态位可以用来表征城市竞争能力;(2)1984年关中地区城市生态位宽度窄,且重叠度高,城市竞争激烈;2004年城市生态位宽度大大加宽,重叠度较低,城市竞争缓和;关中地区各城市产业结构逐渐合理,生态位宽度增大,重叠度减小,城市间竞争程度大幅下降。

关键词:城市生态位;生态位重叠;竞争;关中地区

中图分类号:F127文献标识码:A文章编号:1009-9107(2009)06-0049-05

一、研究概述

城市生态位研究主要是将生态学中的生态位概念引入城市研究领域,将城市视为活的有机体,而将城市存在所涉及到的自然、社会和经济条件视作环境,一个城市通过其所占据的资源及形成的功能在多维系统中占据一定的位置形成生态位。

从目前来看,国内城市生态位研究主要集中在对于城市生态位内涵的界定与城市生态位的计算上,前者如王如松[1]、周鸿[2]、李自真[3]、韩秀娣[4]、胡春雷[5]、陈绍愿等[6]、曹嵘等[7]、丁圣彦等[8],他们分别从定义、内涵、形成机理、计算方法、分类及评价系统建立等诸多方面对城市生态位进行了研究;后者为当前研究主流,如罗小龙等[9]将生态位理论引入城乡结合部的研究,以南京为例进行了实证研究;王勇等[10,11]对城市生态位在小城镇发展及规划等方面的作用进行了分析,根据小城镇资源环境的饱和程度、生态位重叠与竞争关系,将我国小城镇20世纪80年代以来的发展划分为无竞争、有限竞争和全面竞争三个发展阶段;韩秀娣[4]建立了城市生态位评价指标体系,包括人均土地、大气综合指数、年均噪声等级、人均寿命等7项具体指标并以北京、上海等9个城市为研究单元,进行了城市生态位定量评价的初步尝试;杨国贤等[12]从城市生态位概念出发,以提高“人的生命质量”为前提建立了城市生态位指标体系,在此基础上测度了银川的城市生态位,并与其他8个城市进行了比较;李艳萍等[13]从生态位理论的角度出发,选择人口、经济和环境3类因素根据超体积生态位概念,计算并分析了江苏省沿江各个城市生态位指标;丁圣彦等[8]以开封市不同功能模块为研究对象,探讨近十年来开封市不同功能模块生态位格局变化规律,并对变化的原因进行了分析;王莉莉[14]选取了反映经济发展、基础设施、生态环境、居民健康和教育以及城市吸引力的5大类25项生态因子,构建指标体系,以江苏省为研究区域,计算出13城市1999-2004年间的6大类生态位适宜度,并且运用ArcGIS、SPSS进行区域内城市生态位的时空对比和相关性分析;孟德友,陆玉麒[15]将城市生态位划分为城市生产位、城市生活位和城市环境位3个因素层次,选择表征城市生态位的指标因子,计算了2001-2004年河南省17个省辖市市区统计数据,得出表征各城市生态位宽度的各因子的得分,分析了河南各省辖市城市生态位指标因子值。

应该认识到,生态位这一概念具有两个基础假设:首先,在环境中的资源数量是稀缺的;其次,各生物对同一种资源产生需求。伴随这两个假设随之而来的结论就是——竞争。因此,生态位除反映生物在多维空间中所占据的位置外更多是要反映不同生物的竞争;而生态位的重叠可以反映竞争程度:两生物的生态位重叠度越高意味着生物在多维空间中占据的位置越接近,竞争越强烈。在国内,从生态位这一角度反映城市竞争的研究鲜见。本文即依据此种思想,运用生态学中生态位及生态位重叠的计算方法分析关中地区各城市生态位宽度并计算其重叠度用以反映区域内城市间的竞争程度。

二、研究区概况及研究条件设定

关中地区位于陕西省中部,土地面积5.55×104公顷,包括5个地级市,总人口2219.27万(截止2004年底)。地形以川原为主,地势平坦,土地肥沃,生态环境良好。各地市之间产业联系较紧密,且形成了自己的特色,构成了一个比较完整和独立的经济单元。关中地区的工业体系是“一五”、“二五”和“三线建设”时期高度集中的计划体制下,依靠国家投资建设而成;其贯穿始终的主题是以机械、军工为中心的重型工业建设。产业主要分布在西安、咸阳、宝鸡、铜川,渭南地区虽有零星分布,但集中在韩城、澄城等地矿区。这一时期关中地区工业发展迅速,形成了日后城市发展的产业基础,但同时存在着产业结构简单、重复布局、产业关联性差等问题。随着我国进入改革开放时期,这些问题极大地限制了关中地区产业、经济及城市的发展。从20世纪80年代末至90年代初开始,关中地区也开始不断深入地进行改革,包括加快市场经济制度建设,推进国有企业改革,调整产业结构,进行工业系统内部改造、整合、升级等,促使地区经济逐渐摆脱了改革开放初期的不适应,恢复了关中地区城市的发展活力。至2004年关中地区基本摆脱了老工业基础给城市发展带来的困境。在这一变化历程中,城市生态位也在不断变化,为研究城市变迁提供了另一条可行之路。

城市是一个复杂的巨系统,发展涉及的资源类型多、数量大。运用多维空间理论研究城市生态位,主要从城市发展所占据的空间、占有的资源、能源、市场出发,以占有资源数量作为反映生态位宽窄程度,而不同城市对同类资源的占有则视为生态位重叠。研究以1984年、2004年生态位为研究对象,对研究范围及研究领域做以下规定。

1.随着历史的进步,现代城市已形成了门类众多的产业类型,按照对于资源利用性质的不同,大致可以分为一、二、三等三个产业大类,其中一、二产业以实体生产为主,需要消耗大量资源,第三产业中如零售业、物流业等诸多行业则对一、二产业产品再分配。因此,城市所占据的空间、资源等,主要以城市中所拥有的消耗资源性的产业为代表(国家产业分类第二产业中制造业的30个产业门类及采矿业和电力、燃气及水的生产和供应业六个门类在内的共39个行业),第三产业中的行业暂不考虑。

2.生态系统中,不同生物对资源利用效率的差异会引起其生态位及竞争能力的变化,经济生产中同样存在相同的原则,资源利用效率越高生产单位竞争能力越强,同类行业也会因此产生生态位不一致的情况。为避免个体差异所引起的混乱,假设研究区内同阶段内同类生产企业所采用的技术、工艺基本一致,单位产品或单位产值消耗的资源数量相等,同类企业、产品所针对的顾客群体相同。

通过规定简化后的研究区可以用较为明了、易得的产值数据替代空间、资源、能源等维度数据,使研究不致迷失在分析进出城市系统的物能数量上。

三、1984、2004年关中各城市生态位宽度变化

国内外学者提出了不少生态位宽度计算公式(Levins,1968;Col瞱ell等,1971;Pielou,1972;Schoener,1974;Hurlbert,1978;Petraitis,1979,1981;Feinsinger等,1981;Thorman,1982;余世孝等,1994),也曾有人(余世孝等,1994;李德志等,2006)对其进行过部分评述。[16,17]本文在计算时,选择最常使用的Levins(1968)模型(见公式(1)),采用1984年和2004年关中四地市(西安、咸阳、宝鸡、铜川等)工业产业中39个行业门类产值进行计算,并以其计算结果作为生态位特征测度的初步依据。数据来源主要包括陕西省统计年鉴数据和陕西省第一次经济普查数据公报两部分。

玴璱=N璱N1+…+N璱+…+N璼(1)

獴=1ΣSi=1(P璱)2(2)

其中,玁i为地区玦行业产值与整个研究区域玦行业产值之比,代表某地玦行业中所占有的资源占整个研究区域的份额;根据假设(3),玃i代表玦行业中占用的资源在整个区域总耗用资源中的份额;獴为地区生态位宽度。通过计算得到关中不同地市生态位宽度及其变化(见表1)。

通过对比分析,发现关中地区四地市生态位变化有如下特征:

1.1984年四地市按照宽幅大小排列分别是西安、宝鸡、咸阳、铜川,生态位宽幅较窄,城市竞争力较弱,除铜川外其余三城市分化不明显,基本位于同一集团中。

2.2004年四地市按照生态位宽度由大到小排列分别是西安、咸阳、宝鸡、铜川,其中西安生态位最大达到32.3836,铜川最小仅有3.0021,之间差值达到29.3815,四地市在产业规模、构成上差别很大,并引起对资源的占有差异很大。

3.从1984-2004年四地市生态位宽幅均有增加,其中西安市增幅最大达到18.9088,铜川最小,仅为0.4737,在区域系统内各城市对于资源空间利用的宽度大大加强,竞争能力增加,同时地区城市形成了西安、宝鸡——咸阳、铜川三个竞争力阶层。

结合四个地级城市玁i值变化分析,从1984-2004年,关中地区经济结构变化不大,同时结合生态位特征(生态位宽度主要与主体所占据的个资源空间结构有关)可以确定,关中等四地市城市中生态位宽度变化主要源于工业结构变化较大,各地已经由传统的军工、国防、重工业向多元化转变,其中西安市结构转变最大,铜川市由于属于矿产资源型城市,受资源限制更多,转变幅度最小。

四、关中地区四地市生态位重叠度

生态位重叠是生态位计测过程中的一个重要指标。许多学者曾经对此给出不同定义,如:两个物种对某一资源的共同利用程度;两个物种在同一资源状态上的相遇频率;一定资源状态上物种的多样性程度;两个物种与其生态因子联系上的相似性。[17]本文将城市生态位重叠定义为:两个或多个城市在适应环境和利用资源的实际幅度或潜在能力方面所表现出的共同性或相似性。对生态位重叠进行计算主要采取非对称α模型(Levins,1968;MacArthur,1972):

Е联瓁,y=Σ玈i=1P瓁i〗P瓂iΣ玈i=1(P瓁i)2=Σ玈i=1P瓁i〗P瓂i(B瓁)(3)

根据公式(3)计算出关中四个地级城市两个时期的生态位重叠矩阵(见表2、表3)及其变化矩阵(见表4)。

观察后不难发现,方法(3)得到的重叠矩阵是不对称的,其原因显然是因为不同的重叠指数对等级不同的城市所产生的竞争压力是大不相同的,即Е義y≠α瓂xАＶ氐度取值范围在01之间,值越靠近1,两城市竞争越激烈。以2004年西安和咸阳的生态位重叠指数为例,西安对咸阳的竞争压力为0.6862,高于咸阳对西安的竞争压力为0.4353。[18,19]

另外表中总和Ⅰ为主动生态位重叠度之和,体现区域内城市对其他城市所施加的竞争压力。总和Ⅱ为被动生态位重叠度之和,体现城市承受其他城市的竞争压力。

通过生态位重叠度矩阵及变化矩阵(见表2、3、4)可以看出,关中地区四地市竞争特征及其变化趋势:

1.1984年关中四地市生态位重叠程度较高,城市间存在较强竞争。重叠矩阵中,重叠度和最大可以达到12,以其半值作为竞争强烈与否的分界点,关中四地市重叠度和为6.1561,城市之间占据的资源空间有较大重合引起城市竞争较为激烈。西安市在关中整体竞争格局中处于绝对优势地位,生态位主动重叠度值达2.0691,对其他城市产生压力最强。城市之间形成较多竞争对手。定义重叠指数在0.5-1之间的城市为可能的竞争对手[18],发现:西安和咸阳(0.8178)、西安和宝鸡(0.8714)、咸阳和宝鸡(0.7362)、咸阳和铜川(0.6354)城市生态位重叠值较高,互为竞争对手,特别是西安与宝鸡、西安与咸阳以形成强竞争态势,西安如借助自身条件沿袭传统发展,会对这两个城市的发展形成限制。

2.2004年关中四地市生态位重叠度和仅为4.2817,重叠程度不高,城市间竞争缓和。西安市在关中整体竞争格局中虽仍处于优势地位,但优势性不强。西安和咸阳(0.6862)、西安和宝鸡(0.5874)、咸阳和铜川(0.5716)城市生态位重叠值较高,互为可能的竞争对手。

3.从1984年至2004年21年间,关中四地市生态位重叠度大幅下降,竞争趋缓。各城市中工业产业结构趋向多样化,而且不同城市已形成不同的主导产业。西安市在关中地区竞争格局中的优势地位在逐渐削弱,21年间主动重叠度之和下降0.4958,降幅很大,其余地市已经逐渐脱离西安市竞争范围。形成竞争对手的城市数量在下降,且竞争激烈程度大幅降低。1984年互为竞争对手的城市共有4对,生态位重叠度平均为0.7652,至2004年下降为3对,且生态位重叠度平均为0.6151。

五、结语

在我国经济制度由计划向市场变的同时,城市发展也摆脱传统指令政策的控制,逐渐回归自身发展规律。地区内城市关系由竞争转为合作、互补,生态位逐渐加宽,竞争减少,形成类似生态系统的等级全面、功能互补的城市系统。生态位的分离及生态位的扩充都是缓解城市竞争的有效途径,现代城市应当通过错位竞争、互惠共生来实现城市之间的共存共荣。[6]

然而,城市生态位概念的应用仍有很大缺陷,尽管城市可以被看作是特殊的生命体,但它并不具备完全的生物属性,城市发展所需要的资源数量及类别也远非单个生物物种可以比拟,同时大量如科技、信息、人际关系等非实体资源的存在,都会对城市生态位产生影响,这些有待于进一步研究。但是随着生态位理论的不断完善,它将为以后城市与城市群研究理论和方法注入更多新鲜血液。[20]

参考文献:

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