长江经济带城市土地利用生态效率空间差异及其与产业结构升级的交互溢出效应

刘蒙罢，张安录，熊燕飞

（1.华中农业大学公共管理学院，湖北 武汉 430070；2.华中农业大学生态与环境经济研究所，湖北 武汉 430070）

自改革开放以来，中国城市化与工业化取得了长足的发展，常住人口城镇化率由1978年的17.92%提升至2018年的59.58%，工业生产总值从1978年的0.16万亿元增长至2018年的30.52万亿元（http：//www.stats.gov.cn/tjsj/）。中国城镇化及工业化的快速发展为拉动区域经济增长及解决农村贫困做出了重要的贡献［1］。然而在这巨大成就的背后，也带来了诸如土地利用效率低下、环境污染加剧及人口城镇化滞后等一系列问题［2］。究其根源在于传统的城镇化推进过程中盲目地追求量的快速增长，“摊大饼”式的城镇扩张不仅带来了城市土地的低效利用，而且也带来了城市生态环境的恶化，严重制约着城镇化质量水平的提升。随着中国经济逐渐步入中高速增长的新常态阶段，以土地资源损耗与城市生态环境污染为代价的发展观已难以适应新常态下经济高质量发展的要求。在此新形势下，如何实现城市土地利用高效率发展与生态环境保护的协同是中国未来推进绿色城镇化的紧迫任务之一。基于此，党中央于2013年召开城镇化工作会议，首次提出“以促进人的城镇化为核心，提高质量为导向”的新型城镇化战略，并于2014年发布了《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》，对新型城镇化发展做出了顶层设计，要求未来城镇化的发展要向着“集约、智能、绿色、低碳”的方向发展。与传统城镇化相比，新型城镇化更强调绿色与集约高效。与此同时，党的十八大报告则从全局出发，提出以生态文明建设为基础的“五位一体”总体布局，强调要把生态文明建设理念融入于城市社会经济发展的各个领域，切实推进人与自然的协调统一。城市作为新型城镇化推进与生态文明建设的重要平台，城市土地是其基本的物质承载体和生产要素，因此，优化城市土地利用结构和提高城市土地利用效率是实现新型城镇化与城市土地利用生态文明建设的关键路径。然而土地利用效率的提升，并非一味地提高土地利用经济产出，而应符合新型城镇化与生态建设的方向与要求。以新型城镇化与习近平生态文明思想为理论指导提高城市土地利用效率，能从根本上确保城镇化质量与土地集约高效利用方向。基于此，有必要将新型城镇化理念内涵及生态文明建设思想融入土地利用效率评价中，以便在同一层面上量化经济发展与环境保护两者间的关系，为推进中国新型城镇化发展与城市土地利用生态文明建设提供量化尺度。

1 文献综述

围绕城市土地利用效率的研究，国内外学者已进行了大量研究，主要集中在以下两大方面：①城市土地利用效率测度与评价。传统的城市土地利用效率测度主要基于单一要素评价法，该方法简洁高效，但无法反映城市土地利用过程中的多项投入与多项产出之间的效率关系，因而逐步被多要素评价法所替代。随着对城市生态环境逐渐重视，各学者逐步将城市土地利用过程中“非意欲”产出也纳入城市土地利用效率评价指标体系中，同时为更客观地测度多投入与多产出的城市土地利用效率，避免人为主观的影响，学术界逐步采用DEA方法对其效率值进行测度，如梁流涛等［3］及Zhu等［4］分别基于序列DEA-SBM模型及非期望产出超效率SBM模型对不同尺度下的城市土地利用效率进行了测度。从评价尺度上看，由流域［5］、省域［6］等中宏观尺度逐步细化至市域［7］、县域［8］等微观尺度。②城市土地利用效率的驱动因素分析。主要由传统的线性回归模型逐渐转变为采用基于空间因素的空间计量模型探究，如胡碧霞等［9］及陈真玲等［10］分别采用Tobit回归模型及空间杜宾模型探究了城市土地利用效率的驱动因素。

城市形成的根源是产业集聚，产业集聚及优化升级能够通过要素的地理集中及更新改造，推动城市发展，提高城市内部资源的利用效率［11］。现有学者对于城市产业结构优化升级的研究，主要集中于三大方面：①产业结构优化升级的路径研究。主要采用投入产出法、产业结构优化升级仿真模型及博弈论等［12-14］方法探究产业结构优化升级路径选择。随着社会经济的发展，城市产业发展过程中的环境污染问题日益突出，各学者则开始逐步探讨基于环境约束的产业结构优化路径研究［15-16］。②产业结构优化升级与经济增长的关联性研究。大部分学者认为产业结构优化升级对经济增长具有显著的促进作用［17-18］；但也有部分学者认为产业结构优化升级与经济增长之间的关联性不明确或者存在一定程度的抑制作用，何平等［19］及于斌斌［20］则分别发现产业结构优化升级对经济增长作用并不显著，产业结构的调整反而会致使经济陷入“结构性减速”。③产业结构优化升级的影响因素探究。各学者主要从生产技术、国际贸易及产业政策三个方面开展相关研究［21-23］。近年来，随着各地区城市化与工业化进程的加速，学术界也开始关注产业结构变迁与城市土地利用效率的关系，部分学者从产业结构变迁的合理化与高级化两个维度或基于产业的专业化与多样化角度分别探究了其与城市土地利用效率的关系［24-25］，或者从单一产业角度出发探讨其与城市土地利用效率间的关系，如Liu等［26］从单一工业结构优化角度探究了其与城市土地利用效率之间作用机制，发现其对城市土地利用的结构效率、规模效率及集约效率表现出不同的作用效应。

既有研究已取得丰富的研究成果，为该研究奠定了坚实的理论基础，但仍有进一步可拓展之处。首先，既有部分研究中虽在构建城市土地利用效率评价中也将土地利用过程中的非期望产出纳入了评价指标体系，体现了环境因素与经济产出之间的关系，但并未将含有非期望产出的土地利用效率内涵在当前新型城镇化与生态文明建设背景下进行延伸，而从生态绿色发展的视角系统地对城市土地利用的“资源-社会经济-生态”复合系统内涵进行界定，有助于更加系统地理解城市土地利用系统与生态文明建设之间的关系；其次，有关产业结构升级与城市土地利用效率之间的关系的既有研究多采用单项研究，即仅考虑城市产业结构升级对城市土地利用效率的影响，而较少考虑城市土地利用效率对城市产业结构升级的影响，并且在相关的研究过程中也较少将城市土地利用效率与城市产业结构升级两者的空间联动效应纳入模型中，而同时探究两者间的相互关系及空间联动效应，对未来城市土地利用及产业结构升级改造具有重要的理论指导意义。长江经济带作为中国国土空间开发与经济布局的重要发展轴，也是当前中国新时期生态文明建设及新型城镇化建设的先行示范带及试点区。然而，在过去的较长时间发展过程中，作为中国城镇化快速发展的区域，长江经济带资源环境与经济社会发展之间的矛盾也日益突出，土地的过度盲目扩张以及产业结构的“偏重偏化”导致土地利用效率低下及生态环境脆弱性不断加剧，直接影响着其区域健康绿色发展。因此，作为生态文明建设的先行示范带及其独特的区位和场域，有必要去剖析其内部土地利用发展水平及其与产业结构演变的交互机理，为未来进一步推进其城市土地绿色利用及产业结构升级改造提供理论依据。基于此，该研究以长江经济带108个地级及以上城市为研究对象，将新型城镇化及生态文明建设理念融入城市土地利用效率评价中，界定城市土地利用生态效率概念内涵并以此构建效率评价指标体系，运用SBM-Undesirable模型对长江经济带2003—2018年城市土地利用生态效率进行测度，运用核密度估计法及空间联立方程模型探究其空间差异及其与城市产业结构升级间的交互空间溢出效应。

2 理论分析

2.1 城市土地利用生态效率内涵

“生态效率”一词最早由德国学者Schaltegger等［27］于1990年首次将其从生态学领域引申至社会科学领域，并定义为资源投入所产生的价值与产生环境影响的比值；1992年，世界发展工商联合会（WBSCD）则在此基础上对该概念进一步深化，提出资源消耗过程中不仅应满足人类社会的基本需求，还应确保生态环境影响与地球环境承载力保持一致［28］。因该内涵同时兼顾了社会经济发展与资源环境保护两方面，有效地解决了两者如何在同一层面上量化的问题，而逐步被各机构及学者在不同的领域进行拓展与应用。如欧洲环境署（EEA）从满足人类需求的视角出发，将生态效率定义为以最少的自然界投入创造最大的社会福利价值以满足人类的多样化需求［29］；中国学者于90年代末期引入生态效率的概念，如戴铁军等［30］从企业生产的角度出发，将生态效率定义为资源效率、能源效率及环境效率的综合度；杨斌［31］则从区域发展的角度出发，将生态效率定义为以最少的资源投入和最小的环境代价（损失）获取最大的经济价值。上述定义虽基于不同的领域及视角阐述了生态效率内涵，但其所秉持的核心内涵具有共同性，即均以最小化资源投入与环境影响以获得最大化社会福利价值，遵循可持续发展理念。

城市土地作为城市生产、生活和生态三生空间的载体，对其利用则希望单位生产要素投入城市区域所获福利最大化的同时，生态环境损耗最小化，其核心是在城市土地利用系统中追求社会经济财富与生态财富的协调统一，平衡好土地投入产出与资源消耗、环境保护三者间的关系。因此，量化城市土地利用生态效率需将环境损耗纳入城市土地投入产出系统中，从城市绿色发展视角考察城市土地利用生态效率。基于此，该研究将城市土地利用生态效率（uluee）定义为：在一定的生产技术条件下，城市土地利用过程中一定资源要素投入所获最大化社会经济产出与最小化环境污染的程度。具体而言，即城市土地利用过程中投入一定的土地、劳动力、资本等生产要素，期望产出（地区生产总值、职工平均工资等）最大化与非期望产出（工业废水、工业二氧化硫及工业烟尘等）最小化所能实现的程度，追求的是“资源-社会经济-生态”复合系统的协调发展（图1）。

图1 城市土地利用生态效率内涵机制

2.2 产业结构优化与城市土地利用生态效率交互机理

2.2.1 产业结构优化对土地利用生态效率的影响

基于产业结构演进理论可知，随着城镇化与工业化的快速发展，城市产业逐渐由第一产业向第二和第三产业转移，产业结构逐渐优化升级，呈现出合理化、高级化特征［32］。土地作为产业结构变迁的基本依托，产业结构优化升级会通过土地利用变化反映出来，即产业结构演变最终会引致土地利用结构的变化，进而引发土地利用生态效率的变化。一般而言，城市产业结构优化对城市土地利用生态效率的影响主要表现在以下3个方面：①城市产业结构优化升级有利于提高城市土地利用社会经济收益。产业结构的合理化主要表现为产业空间规模的扩展与优化布局，产生规模经济，降低企业生产成本，以此提升单位土地利用收益；其次，产业结构的高级化主要表现为向技术密集型和资本密集型产业转变，产业产值及附加值显著提高，单位土地面积收益亦逐步提高。②城市产业结构优化升级有利于降低城市土地利用的非期望产出，提高城市土地利用系统的生态环境效应。产业结构优化升级一方面可淘汰低产能、高消耗的企业，降低土地利用的非期望产出；另一方面产业合理集聚会促进产业内部先进的科学生产及管理技术横向或者纵向外溢，带动邻近地区产业生产及管理变革，必然抑制企业生产过程中的投入及非期望产出冗余。③城市产业结构优化升级有利于降低资源投入冗余率，优化资源投入结构，提高土地利用效益。随着城市经济集聚效应的逐步凸显，城市土地需求不断加大，城市土地价格不断攀升，从而导致单位产值占地量大的传统产业逐渐被单位产值占地量小的服务业及新兴工业产业所取代，土地资源投入量逐步减少；其次随着产业结构趋向合理化与高级化，产业规模经济效应及技术替代效应亦逐步凸显，大大降低了企业生产成本，其中之一的表现就是劳动力资源的有效节约。由此可知，城市产业结构优化升级促进了“资源-社会经济-生态”复合系统的协调发展，改善了城市土地利用生态效率。

2.2.2 土地利用生态效率对产业结构优化的反向影响

城市土地利用生态效率的提高对城市产业结构优化升级的反向影响主要表现为以下3个方面：①城市土地利用生态效率的提高，意味着城市土地利用过程中利用了较少的资源投入，获取较高的社会经济及生态效益，相应地市场地租也随着上升，在市场机制的作用下，高投入低产出的传统产业会逐步被低投入高产出属性的高新技术产业逐步取代，实现区域产业结构的升级优化。②区域城市土地利用生态效率的提升不仅意味着区域土地利用经济效益的提升，也意味着区域环境规制力度更大，因此，在经济效应及政府环境规制政策的驱动下，会倒逼生产技术及管理水平较为落后的企业主动引进先进生产技术、工艺流程及管理制度以改造其内部的生产结构，实现自我升级。③城市土地利用生态效率的提高意味着更高的城市社会经济绩效、环境绩效及创新生态环境。首先会吸引更优质的资本、劳动力集聚，为区域产业结构升级提供资金及人力资本支持；其次会集聚优质的生产技术，为区域产业结构的优化升级提供技术改造支持。但也有可能会由于产业集聚形成的规模化降低企业的生产成本，提高区域土地利用效益，导致部分区域出现类似产业结构重复建设，产业多样化程度降低，抑制城市产业结构的升级，即区域出现产业“低端锁定”现象［33］。由此可知，城市土地利用生态效率的提高一定程度上可促进/倒逼区域产业结构优化升级。

2.2.3 产业结构优化与土地利用生态效率的空间溢出效应

区域一体化背景下地区间的社会经济联系日益密切，地区间产业相互依赖及关联性越来越强［34］，特定区域的产业结构优化不可避免地受到邻近地区的影响。产业结构优化升级的空间溢出主要来自两大方面。一方面是生产要素的跨区域流动，随着区域经济一体化的深入，区域间政府及企业的合作与交流程度越来越深，促进了劳动力、技术及资本等要素的跨区域流动，由此推动了相邻地区的产业结构优化升级；另一方面是地区间产业招商的竞争效应与模仿效应，地方政府作为理性主体，为促进本地经济的发展，在面对邻近地区因产业优化升级所带来福利效应，会主动向邻近地区学习其相关产业或者互补的招商政策，以此吸引高技术高附加值产业落地，以保持其在该区域的产业竞争力，一定程度上也促进了本地产业结构优化升级。但是特定区域较好的人力资本和产业发展环境，能够吸纳更多的产业生产要素集聚，在规模效应的驱动下，能够吸引更多的产业入驻，加剧了本地产业的集聚趋势，扩大了与邻近地区产业资源的差距，反而可能抑制邻近地区的产业结构优化升级。同理，在各大城市群空间相互作用下，特定区域的城市土地利用生态效率也不可避免地受到邻近地区的影响。城市土地利用生态效率的空间溢出主要源自两大方面。一方面是土地利用生产要素的跨区域流动。城市群经济的一体化，促进了各城市之间经济社会的关联和区域合作，各类生产要素通过区域的合作渠道实现流动，本地区可通过邻近市域的创新要素及技术溢出来优化本地城市土地利用结构，提高其土地利用效率水平。另一方面是地方政府间的模仿效应。在当前中央政府大力提倡生态文明建设的背景下，各级地方政府为加强城市土地生态文明建设，提升区域城市土地利用绿色发展水平，会积极向邻近土地利用生态效率高水平市域借鉴土地利用技术及管控制度，以此促进本地城市土地利用技术及政策创新，推动效率提升。但是也会因为创新及制度环境资源吸附等原因，对邻近城市土地利用生态效率产生下行压力，抑制其效率提升。

由此可知，产业结构优化升级与城市土地利用生态效率在内部可能形成正反馈机制：产业结构优化升级有助于推动城市土地利用资源投入、社会经济及生态环境效应的同步提升，推动城市土地利用“资源-社会经济-生态”复合系统的协调发展；土地利用生态效率的提升有助于集聚优质的生产要素及更高的地租和更严厉的环境规制力度，可促进/倒逼区域产业结构优化升级。此外，产业结构优化与城市土地利用生态效率的提升还存在复杂的跨区域作用机制，邻近市域的溢出效应一定程度上也会影响着本地区的产业结构优化升级及土地利用生态效率。空间互动下，二者之间的关系如图2所示。

图2 产业结构升级与城市土地利用生态效率交互机制

3 研究方法与数据来源

3.1 研究方法

3.1.1 SBM-Undesirable模型

SBM-Undesirable模型是在传统DEA模型基础上发展衍生而来，可有效解决含有松弛变量及非期望产出的效率测度问题。依据Zheng等［35］的建议，当两种技术假设下出现结果差异时，应优先考虑运用VRS下得到的结果。因此，采用基于规模报酬可变（VRS）的SBM-Undesirable模型测度，其基本原理如下：假定在城市土地利用过程中，有n个决策评价单元，均有m个投入指标xi0，a个期望产出指标yer0以及b个非期望产出指标则可定义矩阵X、Ye、Yn分别为：(x1，x2，…xn)∈Rm×n，同 时 假 设X、Ye、Yn均大于零，则生产可能性集可定义为p={(x，ye，yn)|x≥Xλ，ye≤Yeλ，yn≥Ynλ， }λ≥0，SBM-Undesirable模型表达式为：

式（1）中：ρ*代表研究区域内各市土地利用生态效率值，ρ*介于0～1之间，ρ*=1，代表评价单元有效；ρ*＜1，表示评价单元存在效率损失，存在投入与产出的优化改善空间；m、a、b分别代表投入、期望产出与非期望产出的个数；D-、De、Dn分别代表投入冗余、期望产出不足及非期望产出的过度代表各评价单元相对应的投入产出矩阵；λ表示权重向量。

3.1.2 核密度估计

核密度估计（Kernel Density Estimation）是一种非参数估计方法，可准确描述事物的分布形态和演进特征，具有较好的统计属性，已被广泛用于地理空间事物的非均衡分析。基于该方法，可有效分析长江经济带城市土地利用生态效率的区域差异及其演进特征，其函数表达式为：

式（2）中：f(x)为城市土地利用生态效率密度函数；xi为各市土地利用生态效率观测值，xˉ为区域效率均值；N为样本数量；h为窗宽；K（·）为核函数，该研究采用当前运用最为广泛的高斯核密度函数对长江经济带2003、2010及2018年城市土地利用生态效率进行核密度估计。

3.1.3 空间联立方程

为探究城市土地利用生态效率与城市产业结构升级可能存在的双向内生关系、城市土地利用生态效率与城市产业结构升级各自的空间溢出效应以及区域空间交互影响，设定如下空间联立方程：

式（3）、（4）中：i、j均表示地区（i≠j）；n为城市单元总量；uluee、isu分别表示城市土地利用生态效率及产业结构升级；Xit及Zit分别表示影响城市土地利用生态效率及产业结构升级的一系列控制变量；λ和κ分别表示各控制变量组的估计系数；α0和β0为常数项；α1和β1分别表示邻近城市土地利用生态效率及产业结构升级空间溢出的估计系数，其表征城市土地利用生态效率及产业结构升级的空间溢出强度及方向；α2和β2分别表示邻近城市产业结构升级对本地土地利用生态效率的影响方向和强度以及邻近城市土地利用生态效率对本地产业结构升级的影响方向和强度，以检验城市土地利用生态效率与产业结构升级之间的空间交互影响；α3和β3分别表示城市内部土地利用生态效率与产业结构升级之间的内生关系；ξit和μit为随机误差项；wij为空间权重矩阵，描述的是各评价单元在地理空间上的相互邻接关系，该研究基于长江经济带108个市土地利用面板数据，基于Lesage［36］提出的空间权重构建的简洁性原则，考虑采用基于地理邻接及地理距离两种权重法构建空间权重矩阵。

3.2 指标体系构建与数据来源

3.2.1 城市土地利用生态效率指标选取

基于城市土地利用生态效率内涵可知，城市土地利用生态效率评价指标体系构建应包含“资源-社会经济-生态”复合系统的投入与产出，同时结合柯布道格拉斯生产函数，土地、资本和劳动力是经济活动中最基本的生产投入要素。因此，构建如下城市土地利用生态效率评价核心指标。①投入指标：以市辖区建设用地面积、市辖区城镇单位从业人员与城镇私营和个体从业人员之和、市辖区固定资产投资分别表征城市土地利用系统中土地、劳动力及资本投入，其中固定资产投入基于张军等［37］的永续盘存法，以2003年为基期计算存量指标，折旧率取9.6%。②期望产出：以市辖区地区生产总值和职工平均工资分别表征城市土地利用产生的经济效应与社会效应。③非期望产出：以城市三大主要污染源表征，即城市工业废水排放量、工业二氧化硫排放量及工业烟尘排放量，由于各级统计年鉴统计的三大主要污染源均为全市口径，为保证投入产出口径的前后一致，该研究以市辖区生产总值/全市生产总值为修正系数进行修正，同时为消除三大主要污染源统计计量单位不同而造成的数量级差别，采用熵值法计算三大主要污染源排放的综合指数（表1）。

表1 城市土地利用生态效率评价指标体系

3.2.2 实证分析变量选择

（1）核心解释变量。该研究的核心变量为城市土地利用生态效率（uluee）及产业结构升级（isu），城市土地利用生态效率采用基于SBM-Undesirable模型所测度结果。产业结构升级，其目的是为了实现区域产业结构的合理化与高级化。根据配第-克拉克定理，产业结构升级主要经历两个阶段，第一阶段为第一产业主导的产业结构向第二产业结构转变，第二阶段为第二产业主导的产业结构向第三产业转变，最终第三产业结构占比越来越高。当前中国城市产业结构升级基本已进入第二阶段，工业占比高，新兴工业及服务业占比相对偏低［38］。因此，借鉴蓝庆新等［39］研究，构建城市产业结构升级的表达式为isu=其中yi表示市辖区第i产业产值占市辖区总产值的比重，isu取值为［1，3］，其值越接近于1，表明产业结构发展越低。

（2）控制变量（Xit）。为尽可能地避免遗漏变量导致的偏误，综合考虑已有研究思路、指标代表性及数据可得性，借鉴相关参考文献［8-10，25-26，40-41］选取10个控制变量见表2。

表2 各变量选择及计算表征

3.2.3 数据来源及说明

基于数据的可获得性，该研究以长江经济带内108个城市为研究对象，城市市辖区为城市核心主体，也是人类活动的高核区域，因此以城市市辖区为研究范围。数据主要来自《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》《中国环境统计年鉴》及各省（市）统计年鉴，城镇居民人均可支配收入数据由Wind数据库导出。针对部分指标在某些年份由于统计口径的变化以及数据统计的缺失，该研究均采用移动平均法替代及补齐相关数据，同时针对部分指标缺乏市辖区数据，统一采用全市数据替代。

4 结果分析

4.1 长江经济带城市土地利用生态效率时空差异分析

4.1.1 长江经济带城市土地利用生态效率阶段性变化特征

基于DEA-SOLVER Pro 15软件计算平台，在当前生态文明建设的背景下，该研究认为城市土地利用应同时兼顾社会经济与生态效益的统一，因此将期望产出与非期望产出权重比设置为1：1，以此测度长江经济带2003—2018年城市土地利用生态效率值（图3）。总体看，长江经济带城市土地利用生态效率整体呈现波动上升的趋势，截至2018年，其效率值为0.621，表明区域土地利用生态效率处于较低效率水平阶段，城市土地利用复合系统尚未达到协调发展，“资源-社会经济-生态”三大子系统还存在着较大的耦合发展空间。从图形走势可知，2003—2018年城市土地利用生态效率大体上呈现出扁平的“N”型形状特征，分别在2003—2007、2008—2011、2012—2018三阶段表征。2003—2007年，土地利用生态效率整体呈现上升趋势，主要是因为自中国2001年年底加入WTO后，推动了城市土地的高效利用，带来了城市产业经济的快速发展，地均生产总值高速增长提升了城市土地利用效率。2008—2011年，城市土地利用生态效率整体呈现下降的趋势，一方面主要是因为在该阶段中国城市出现开发区数量和“圈地”规模超常发展的现象，城市土地的盲目开发，导致城市土地整体集约利用水平低下，另一方面是因为2008年爆发了全球性金融危机，抑制了出口贸易，给城市经济带来了一定程度的损伤。2012—2018年，城市土地利用生态效率整体又呈现上升的趋势，主要是因为自2012与2013年党中央提出要以新型城镇化及生态文明建设理念指导城市发展，城市土地绿色利用理念逐渐占据主导地位，城市产业结构发生转变，一定程度上抑制了城市土地利用的非期望产出，城市土地生态集约效率逐渐提升。

图3 2003—2018年长江经济带城市土地利用生态效率变动趋势

分流域看，长江经济带下游地区在2003—2012年阶段，城市土地利用生态效率始终位于整个流域的前列，主要是因为下游地区为中国的东部沿海地区，城市内部各产业附加值相对更高，加上生产科技水平也相对较高，各企业生产流程更为精简，其单位产值所带来的非期望产出相对也就更低。而长江经济带的上游与中游地区主要位于中国的中西部地区，经济发展及科技水平相对滞后，城市产业结构相对落后，地均生产效益相对偏低且单位产值所带来的非期望产出相对偏高，导致城市土地利用生态效率整体偏低。2012—2018年阶段，长江经济带上游及中游地区城市土地利用生态效率增长幅度显著高于下游，且上游城市土地利用生态效率已超过下游，一方面主要是因为在新型城镇化及生态文明建设理念的驱动背景下，上游及中游的城市产业结构也在逐步发生改变，低效益高污染的企业逐步转移退出，而高效益低污染的企业在逐步转移入驻，一定程度上提升了区域土地利用生态效率水平。另一方面是因为国务院于2011年颁布了《全国主体功能区规划》，将国土空间划分为四大主要功能区域，相对而言，限制开发区和禁止开发区多位于长江经济带上游及中游地区的中西部内陆地区，即表明上游及中游地区的城市土地利用需要更多地兼顾经济与生态的协调统一，从而一定程度上有利于上游及中游地区城市土地利用生态效率的提升。

4.1.2 长江经济带城市土地利用生态效率核密度分析

基于2003—2018年长江经济带城市土地利用生态效率测度结果，选取2003、2010及2018年效率值绘制核密度曲线图（图4），以反映长江经济带城市土地利用生态效率及其区域差异总体演变情况，具体演进特征如下。

图4 2003—2018年长江经济带城市土地利用生态效率核密度估计

（1）全域时序动态演进特征：①从核密度曲线的重心位置看，2003—2010年，长江经济带整体城市土地利用生态效率核密度曲线整体呈现轻微右移的态势，而2010—2018年则呈现显著的右移态势，表明研究时限内，区域城市土地利用生态效率整体呈现上升的趋势；②从核密度曲线主峰波峰看，2003—2010年，主峰波峰轻微上升，而2010—2018年则呈现较大幅度的上升趋势，表明研究时限内，区域城市土地利用生态效率差异呈现逐渐缩小的态势，且在研究后期，收敛态势越发显著；③从核密度曲线的波峰数量上看，2003—2018年均呈现显著的“一主一次”的双峰态势，表明区域城市土地利用生态效率在地理空间上始终处于两极分化的格局。

（2）局部时序动态研究特征：①从核密度曲线的重心位置看，2003—2018年，长江经济带三大流域核密度均呈现不同程度的右移态势，表明在此研究期间，三大流域城市土地利用生态效率均呈现不同程度的上升趋势。②从核密度曲线主峰波峰来看，2003—2010年，长江经济带上游地区主峰波峰出现下降趋势，而2010—2018年，则出现上升趋势，表明流域上游地区城市土地利用生态效率差异呈现先扩大后缩小的态势；流域中游地区主峰波峰在2003—2010年出现上升趋势，而在2010—2018年则基本保持不变，表明流域中游地区城市土地利用生态效率差异呈现先缩小后保持不变的态势；流域下游地区主峰波峰在2003—2010年出现轻微的上升趋势，而在2010—2018年则出现大幅度的上升趋势，表明流域下游地区城市土地利用生态效率差异呈现逐渐缩小的态势，且在时限后期，缩小态势越发显著。③从核密度曲线的波峰数量上看，2003—2018年，三大流域均呈现显著的“一主一次”的双峰态势，表明长江经济带上、中、下城市土地利用生态效率在地理空间上均始终处于两极分化的格局。

总体来看，不管从全域尺度还是局域尺度分析，在研究时限内，长江经济带城市土地利用生态效率差异在不同尺度上均呈现一定的缩小态势，究其原因可能主要一方面是因为随着社会经济的快速发展，信息获取的便利性逐渐增强，技术壁垒逐渐破除，生产技术及管理水平低下的企业在经济利益的驱动下会主动向邻近市域生产技术及管理水平高效的企业学习其先进的生产工艺流程，导致邻近市域企业的生产技术及管理水平逐渐趋同，在此背景下，一定区域范围内的城市土地利用生态效率最终收敛于同一稳态水平；另一方面，在当前中央政府大力提倡生态文明建设的背景下，各级地方政府官员在其政治动机的驱动下，会积极向邻近绿色高水平发展的市域学习其良好的土地绿色利用水技术平及相关的制度建设以提升本地的土地利用绿色发展水平。也正是因为在此横向与纵向的空间扩散效应的驱动下，长江经济带城市土地利用生态效率在地理空间上逐渐形成两极分化的分布格局。

4.2 城市土地利用生态效率与产业结构优化实证分析

4.2.1 空间相关性检验

为验证城市土地利用生态效率与城市产业结构升级的空间自相关性，构建地理距离的空间权重矩阵对长江经济带2003—2018年城市土地利用生态效率及城市产业结构升级的全局莫兰指数进行测算。由表3可知，城市土地利用生态效率全局Moran’sI均大于0，且均通过了1%和5%显著性检验（除2011及2013年），表明城市土地利用生态效率在地理空间上存在显著的空间自相关性；城市产业结构升级全局Moran’sI也均显著大于0，且均通过了1%显著性检验，亦表明城市产业结构升级在地理空间上也存在显著的空间自相关性，且空间自相关性逐步增强。

表3 2003—2018年长江经济带城市土地利用生态效率与产业结构升级全局Moran’s I

4.2.2 实证结果分析

（1）全流域实证结果。基于上述理论及实证的空间相关性检验可知，城市土地利用生态效率及产业结构升级二者在地理空间上均存在空间自相性，因此有必要采用考虑空间溢出效应的空间计量模型，以避免遗漏变量。同时，考虑到城市土地利用生态效率与城市产业结构升级之间存在的交互作用，为有效解决两者的空间溢出效应及两者间的内生性问题，该研究采用空间联立方程模型探究二者间的相互关系。基于联立方程模型的秩条件和阶条件可知，空间联立方程为过度识别模型，为提高模型估计结果的有效性及消除方程间扰动项之间可能存在的相关性，采用Kelejian等［42］提出的广义三阶段最小二乘法（GS3SLS）进行识别估计，为考察广义三阶段最小二乘法估计结果的有效性和增强结论的稳健性，该研究分别构建基于地理邻接和地理距离两种空间权重矩阵进行模型估计，估计结果见表4。

由表4可知，基于地理邻接空间权重的模型估计结果显示，城市产业结构升级对城市土地利用生态效率的影响系数为3.127，城市土地利用生态效率对城市产业结构升级的影响系数为0.332，且二者均通过了1%显著性检验，表明城市土地利用生态效率及产业结构升级之间存在互动效应，且城市产业结构升级对城市土地利用生态效率的边际效应更为明显。城市产业结构升级意味着区域产业布局更趋向于合理化与高级化，单位土地利用附加值显著提升，资源投入结构更为合理，各项资源投入冗余率逐渐降低［43］，城市土地利用生态效率得以显著提升。空间滞后项的估计结果显示，邻近城市土地利用生态效率对本地土地利用生态效率表现为显著的促进作用，即邻近城市土地利用生态效率提升1%，本地土地利用生态效率可同步提升0.113%。区域间的城市土地利用竞争对本地城市土地利用产生下行压力，为提高本地城市土地利用效应，提升本地经济竞争力，城市土地利用主体及其政府会积极向邻近城市学习借鉴其高水平的土地利用技术及管控制度，以此促进本地城市土地利用技术及政策创新，提升城市土地利用生态效率［44］。邻近城市产业结构升级对本地城市土地利用生态效率表现为显著的促进作用，即邻接城市产业结构升级提高1%，本地土地利用生态效率可增长0.079%。邻近城市产业结构升级会促使其区域内的部分产业转移至其邻接地区，相对而言，所承接的产业对于本地的产业结构可能是高效率低污染的，由此可升级优化本地城市产业结构，促进城市土地利用效益提升。邻近城市土地利用生态效率对本地产业结构升级表现为显著的抑制作用，即邻近城市土地利用生态效率的提升会抑制本地城市产业的结构升级。邻近城市土地利用生态效率的提升，意味着区域土地利用制度及产业发展环境得到进一步优化，吸引产业集聚，区域集聚效益越发凸显，因此对周边邻近地区的虹吸效应亦越发显著，由此抑制了周边邻近城市产业的优化升级。邻近城市产业结构升级对本地产业结构升级表现为负向作用但并未通过显著性检验（P＞0.10），在某些特定区域产业结构升级能够对邻近区域产业结构产生技术、管理等溢出效应，推动邻近区域产业升级，但也会通过经济及制度的虹吸效应对邻近地区产业结构升级产生下行压力［40］。

表4 全流域空间联立方程估计结果

从控制变量看，在城市土地利用生态效率方程中，区域信息技术水平对城市土地利用生态效率有显著的正向影响作用，与一般的经验文献结果一致［25-26］，而城市交通基础设施水平、公共服务设施水平、市场开放度及人口密度对城市土地利用生态效率显著的负向影响作用。城市交通基础设施及公共服务设施由于其具有公共物品属性，其更多体现的是城市土地利用所带来的社会效应，其次城市交通基础设施及公共服务设施水平越高，其中心城区人口聚集度也会越高，易造成中心城区较大的拥挤成本，从而降低其城市土地利用效应，与张志辉［45］得出的结论相近；市场开放度的提升有利于资源要素的流动，提高其利用效率，但资源的过度集聚亦会形成拥挤成本降低其经济产出及生态产出效率，尤其是以低价出让土地驱动产业集聚的区域，极大地降低了产业用地效率，不利于区域整体城市土地利用效率的提升［40］；人口密度增长，带来了城市的拥挤成本及环境承载压力，一定程度上抑制了城市土地利用生态效率的提升，在大城市尤为显著［6］。在城市产业结构升级方程中，居民需求水平、市场开放度以及人力资源对城市产业结构升级有显著的正向影响作用，而政府行为对城市产业结构升级有显著的负向影响作用。消费需求引导着生产，随着城镇居民人均收入的提高，居民消费结构亦随之改变，居民消费结构的升级驱动着城市产业结构的升级；市场开放度的提高，一定程度上可促进经济发达地区的生产技术、生产资金外溢，从而促进本区域产业结构优化升级；人力资源提高一方面可提高城市经济发展水平，为城市产业结构升级提供物质基础，另一方面可促进城市科技水平的进步，为城市产业结构升级提供技术支持；以财政一般预算支出占GDP比值刻画的政府行为，在中国过去十几年间的城市无序扩张中扮演了重要的驱动作用，以行政为主导驱动的城市发展，一定程度上导致了城市土地利用的粗放化，抑制了城市发展，与钟顺昌等［46］的研究相近。

基于地理距离权重矩阵的估计结果显示，城市土地利用生态效率与城市产业结构升级之间亦存在交互影响效应，且城市产业结构升级的驱动边际效应更为显著，并且从各滞后项及其解释变量的回归系数看，各系数大小及方向均未发生较大变化，验证了城市土地利用生态效率与城市产业结构升级间交互空间关系的稳健性。

（2）分流域实证结果。基于研究时段内，长江经济带城市土地利用生态效率及城市产业结构升级均取得了不同程度的提升，但是各流域经济发展处在不同的发展阶段，其地区固有因素及其区域发展战略可能会使得城市土地利用生态效率与城市产业结构升级的空间交互溢出效应在不同流域内有所差别。因此，该研究分流域以进一步实证分析，各流域样本城市数量分别为31（上游）、36（中游）及41（下游）。由表2统计量R2与F值可知，基于地理邻接的空间联立方程结果比基于地理距离的空间联立方程估计结果更精准，因此，该部分采用基于地理邻接空间权重矩阵对各流域的空间联立方程进行估计。

由表5可知，上、中、下游流域城市产业结构升级对城市土地利用生态效率的影响系数分别为0.934、7.475及3.898，且均通过了1%显著性检验（除上游），城市土地利用生态效率对城市产业结构升级的影响系数分别为0.065、0.130及0.063，亦均通过了1%显著性检验，表明城市土地利用生态效率及产业结构升级之间在流域尺度上亦存在互动效应，且城市产业结构升级对城市土地利用生态效率的边际效应也更为明显，与全流域估计结果保持一致。空间滞后项的估计结果显示，中下游区域内邻近城市土地利用生态效率对本城市土地利用生态效率表现为显著的促进作用，而上游则表现为显著的抑制作用，主要是因为上游地区城市经济发展水平相对较低，城市各项基础设施相对薄弱，生产要素相对有限，加之区域部分城市的极化地位，使得各项生产资源呈现向中心城市流动的趋势，由此可能导致“中心—外围”间城市土地利用生态效率差异逐步扩大。上下游区域内邻近城市产业结构升级对本地城市土地利用生态效率表现为显著的促进作用，而中游则表现为显著的抑制作用，主要是因为长江经济带中游地区属于中国内陆中部地区，土地及劳动力资源相对丰富，在过去十几年间的工业化发展过程中，其成为了下游产业转移的主要承接区，承接了下游地区淘汰的大部分低技术高污染产业，区域整体呈现以第二产业主导的产业结构，区域内邻近城市的产业结构升级，亦会促使其部分产业转移至其邻接地区，但所转移的产业可能是低效益高污染的［47］，虽然一定程度上可提升土地利用的经济效应，但不可避免地也产生了大量的城市“三废”，严重损害了城市土地利用生态环境。上游区域内邻近城市土地利用生态效率对本地产业结构升级表现为显著的促进作用，而中下游则表现为显著的抑制作用，主要是因为中下游地区相对上游地区而言，中心城市经济发展水平更高，区域产业发展环境及创新生态系统更优化，对周边邻近地区的虹吸效应更强，导致周边优质的资本、劳动力及生产技术集聚于区域中心［48］，由此可能抑制邻近地区的城市产业结构升级。

表5 分流域空间联立方程估计结果

从控制变量看，在城市土地利用生态效率方程中，城市交通基础设施水平在上游地区表现为对城市土地利用生态效率的正向影响作用，而在中下游地区，尤其是下游地区则表现为负向影响作用，主要是因为中下游地区城市经济发展水平更高，城市交通基础设施水平越高，其中心城区人口集聚度也越高，拥挤成本也就越高，一定程度上抑制了城市土地利用效应；人口密度、公共服务服务设施水平及市场开放度在上、中、下游地区对城市土地利用生态效率均不同程度地表现为负向影响作用，与全流域估计结果保持一致；而区域信息技术水平在上、中、下游地区对城市土地利用生态效率则不同程度地表现为正向影响作用，其中最为显著的为下游地区，其主要原因是下游地区的城市各项基础水平相对更为完备，信息技术所带来的边际效应更高，城市土地利用生态效率提升得亦更为明显。在城市产业结构升级方程中，市场开放度、居民需求水平及人力资源在上、中、下游地区对城市产业结构升级均不同程度地表现为正向影响作用，与全流域结果保持一致；而以财政一般预算支出占GDP比值刻画的政府行为在上、中、下游地区对城市产业结构升级均表现为负向影响作用，尤其是上游地区，主要是因为在过去的十几年间上游地区城市发展相对缓慢，市场化程度相对较低，政府行为在主导城市扩张运动中更为突出，行政力度更为显著；环境规制政策在上、中、下游地区对城市产业结构升级的影响效应均不显著，因此，各级地方政府应加大环境规制力度，强化环境规制倒逼产业结构转型机制，引导区域产业合理转型。

5 结论、建议与讨论

5.1 结论

该研究基于城市土地利用生态效率内涵，构建其效率指标体系，运用SBM-Undesirable模型对长江经济带2003—2018年城市土地利用生态效率进行测度，并运用核密度估计法及空间联立方程模型探究了其空间差异及其与城市产业结构升级间的交互空间溢出效应，得到如下主要结论。

（1）2003—2018年，长江经济带城市土地利用生态效率整体呈现波动上升的趋势，截至2018年，其效率值为0.621，暂处于较低效率水平阶段；分流域看，下游地区在2003—2012年阶段，城市土地利用生态效率始终位于整个流域的前列，而2012—2018年阶段，上游及中游地区城市土地利用生态效率增长幅度显著高于下游地区，且上游地区城市土地利用生态效率超过下游地区。

（2）2003—2018年，长江经济带城市土地利用生态效率在地理空间上呈现两极分化的格局且区域差异呈逐渐缩小态势；分流域看，上游地区城市土地利用生态效率差异呈现先扩大后缩小的态势；中游地区则呈现先缩小后保持不变的态势；下游地区则呈现逐渐缩小的态势，且在时限后期，缩小态势越发显著。

（3）长江经济带城市土地利用生态效率与城市产业结构升级存在正向交互效应，互促关系中城市产业结构升级处于相对优势地位，且二者在地理空间上均存在显著的空间溢出效应及显著的空间交互影响效应；分流域看，上、中、下游地区城市土地利用生态效率与城市产业结构升级间均存在正向交互效应，但两者间的空间交互影响效应则存在区域异质性。

5.2 建议

（1）因地制宜，推动产业结构升级改造。推动区域产业结构优化升级应基于各地区的土地资源禀赋及产业发展实际需求，因地制宜推进产业结构优化升级。具体而言：下游地区各市域应基于其经济发展优势，大力优化产业结构，发展战略性新兴服务业，淘汰高能耗低附加值产业，释放城市发展空间，而中上游地区应基于其资源及劳动力优势，重点推进资源型及高附加值制造业，实现错位发展，在承接下游地区的产业转移过程中，应设置相应的生态环境门槛，实现经济发展与生态环境的协调统一。此外，针对中下游产业结构相对滞后的区域而言，可通过建立科技园及高新产业园以吸收高附加值企业及高技术水平劳动力，推动科技成果转化，促进城市产业的良性循环，使其成为推动产业结构升级的主要驱动力。

（2）创新城市土地利用模式，提升土地利用生态效率。应逐步摒弃以资源投入主导的土地利用开发模式，转变为以生态理念为主导的土地利用开发模式。一方面，制定区域土地利用规划不仅应基于土地自然本底，还应考虑其区域生态环境承载力，以区域土地生态集约化水平为量化尺度确定合理的建设规模，以避免单位区域人口过度集中出现环境和社会的拥挤效应。同时，区域内应着力推进土地“存量管理”，实现城市建设用地供地模式由“增量管理”向“存量优化”的转变。另一方面，针对区域布局的生产企业应加大环境规制力度，强化其生产过程中的绿色发展理念，引导外资及创新资本向高新生产技术流动，以改进企业生产技术、工艺流程及管理制度，降低资源投入冗余率，提升城市土地利用绿色发展水平。

（3）统筹区域内及区域间城市土地利用生态效率与城市产业结构升级间的交互关系，实现二者协同发展。一方面，推进国土空间规划及全域国土综合整治，发展生态集约型城市土地利用模式，以发挥城市土地利用生态效率提升的资源聚合效应，降低区域内产业转移壁垒，升级区域产业结构，以此促进城市土地利用生态效率与城市产业结构升级交互上升；另一方面，针对城市土地利用生态效率及城市产业结构升级水平较高的下游地区及中上游中心城市，需构建区域间的协同及联动机制，通过创新要素溢出、产业转移等示范与扩散效应，增强对低水平地区的辐射能力。而对于相对滞后地区，应通过适当的政策引导，完善区域土地利用制度及土地市场环境，提升产业服务功能，为承接先进市域的产业和创新要素转移创造条件，同时还需避免邻近区域城市土地利用生态效率提升所带来的虹吸效应对本市域发展动能的弱化。

5.3 讨论

该研究基于长江经济带2003—2018年108个地级及以上城市面板数据，探究了城市土地利用生态效率空间差异及其与产业结构优化的交互溢出效应，但仍存在以下三方面值得进一步探讨：①该研究所构建的城市土地利用生态效率评价指标体系中非期望产出是以城市三大主要污染源表征，未将城市土地利用过程中的碳排放纳入考量范围，同时对于生态效益的考量，也仅量化了土地利用过程中负生态效益，未进一步考量土地利用过程中产生的正生态效益。因此，基于碳排放及正生态效益的城市土地利用生态效率测度是进一步研究方向。②该研究以第一、二、三产业产值变化特征表征城市产业结构升级，从动态的角度看，产业结构升级包括产业结构合理化与高级化两个阶段，因此，进一步的研究可基于产业结构合理化与高级化两个维度探究其与城市土地利用生态效率的交互影响效应，为不同阶段的产业结构变迁与城市土地利用的交互促进提供指导。③该研究探究城市土地利用生态效率与产业结构升级的交互空间溢出效应是从全产业的尺度分析，未能细分产业类型，而不同产业类型的优化升级可能与城市土地利用生态效率的交互效应或有不同。此外，该研究虽从地理空间尺度上细分为全流域与分流域两个尺度探究了两者的交互促进效应，但未能从时间尺度上进一步细分，而是以全时间段为尺度进行探究，而不同时间段内的社会经济发展水平存在较大差异，对城市土地利用生态效率与产业结构的交互影响效应或有不同的影响。因此，进一步研究可基于分产业、分时间段分别探究两者的交互影响效应，为不同产业类型、不同的时间节点与城市土地利用的交互促进提供指导。