山东省县域经济承载力空间格局研究

穆学英，刘 凯，任建兰

山东省县域经济承载力空间格局研究

穆学英，刘 凯，任建兰

（山东师范大学地理与环境学院，山东济南 250014）

文章在分析县域经济承载力内涵的基础上，通过建立评价指标体系，运用县域经济承载力指数模型对2014年山东省104个县域的经济承载力进行了测算，利用探索性空间数据分析方法探讨了山东省县域经济承载力的空间格局特征，结果表明：山东省不同县域之间的经济承载力存在较大差异，县域经济承载力高水平型和较高水平型主要分布在东部地区，较低水平型和低水平型主要分布在西部地区，整体上呈东高西低的空间分布格局；县域经济承载力呈现高水平正向全局空间自相关关系，从局域空间自相关和冷热点结果来看，呈现出自东向西由热点逐步过渡为冷点的空间格局；通过Lisa图，可以把县域经济承载力划分为高效型、空心型、低效型、极化型。

县域经济；承载力；空间格局；山东省

一、引言

承载力原为物理学概念，是物体以不被破坏为前提承受的最大负荷［1］。作为学术概念，承载力理论在人口统计学、应用生态学和种群生物学领域得到较早应用［2-6］，然后，逐步应用在生态学、地理学、环境科学、人口学等学科，生态承载力［7］、城市综合承载力［8］、资源环境承载力［9］、人口承载力［10］、土地承载力［11］等相关研究得以逐步展开，因此，承载力也成为人类可持续发展评价与管理的重要依据［12-13］。关于经济承载力，根据承载体的不同，国内学者主要从两个角度展开研究。一是以经济单独作为承载体，研究承载体对其他承载对象的承载能力，比如狄乾斌分别运用PSR模型和PAS模型研究了中国副省级城市和地级以上城市的经济承载力［14-15］，郭志伟运用时间序列ARIMA模型计算了基于城市经济承载力的北京市最优人口数量［16］，冯晓华在分析城市经济承载力构成要素基础上对北京、上海、深圳、长沙、成都、沈阳、武汉等7个城市的经济承载力进行了比较分析［17］。另一研究角度是把经济和其他要素结合共同作为承载体，研究其对承载对象的承载能力，比如孔凡文运用人口经济承载力模型法和就业人口承载力模型法评价了沈阳市的城市经济承载力［18］，梁智运用经济学理论和数学模型研究了旅游目的地社会经济承载力［19］，张红通过环境经济承载力模型研究了山东省环境经济承载力［20］。总体而言，经济承载力研究起步相对较晚，形成的研究成果较少，尚未形成系统的理论体系和研究框架，运用计量经济模型和福利效用方法评价经济承载力弱化了经济承载力的空间关系研究，并且以县域为研究单元的经济承载力研究较少。

县域是联系城乡的基本纽带，县域经济是国家经济战略的重点［21］、国民经济的区域基础和基本支柱［22］，在经济发展过程中具有重要地位，发挥着关键作用。县域是中国行政区划中稳定的地域单元，是研究省域内部空间差异的理想地域单元。根据最新行政区划，山东省共包括137个县级单位，其中市辖区51个、县级市28个、县58个。由于各地级市的市辖区之间经济联系密切、行政边界接壤，所以把17个地级市的市辖区共合并为17个县域单元；由于长清区设区时间短和济南市其他区之间经济差距大，所以单独作为县域研究单元。因此，确定本文研究对象为17个地级市市辖区、1个区、28个县级市、58个县，共104个县域单元。本文选取山东省104个县域单元为研究对象，在界定县域经济承载力内涵的基础上建立评价指标体系，运用县域经济承载力评价模型得出县域经济承载力指数，利用探索性空间数据分析方法揭示104个县域的空间关联特征，以期为山东省提高县域经济承载力、发展特色县域经济提供参考与借鉴。

二、指标体系与研究方法

（一）指标体系

合理的指标体系对县域经济承载力评价结果的客观合理具有关键作用。为区别于其他承载力，县域经济承载力指标的选择要从县域经济承载力的内涵与本质出发，既要体现“承载力”的内涵，又要正确反映县域经济属性。本文认为，县域经济承载力是基于可持续发展目标，在特定生态本底、资源条件和环境容量约束下，在特定经济与社会发展条件的带动下，县域经济充分发展对所在县域最大经济规模的承载能力。而县域作为一个具有耗散结构特征的开放系统，其经济系统不是单独存在的，而是受到其他系统的影响。也就是说评价县域经济承载能力不仅仅要考虑县域的经济指标，还要考虑社会、资源环境给县域经济承载能力带来的影响。对于县域经济承载力指标体系的构建，可以从县域经济所受的压力（P）、支撑力（S）、调控力（A）出发（表1）。所需数据来源于2015年《山东统计年鉴》、《中国区域经济统计年鉴》、《中国县域统计年鉴》、GLOBALAND30数据库。

表1 城市经济承载力评价指标体系

压力指标反映人类活动对县域经济带来的负荷和经济行为的“索取”程度，除了新常态下经济面临的下行压力外，还包括经济快速发展所引起的社会问题以及资源环境的消耗问题而引起的压力，这些均是制约县域经济承载力的主要因素。人口是社会系统的核心要素，用人口密度表征社会压力，人口密度越大对县域经济利用的饱和程度越大，则产生的压力越大。在经济面临下行压力的背景下，经济增长是整体经济景气的表现，反之则容易出现经济衰退，用经济增长率反映经济压力，经济增长率低表示经济发展本身产生的压力较大。一定时期内资源总量既定，环境容量与自净能力有限，因此对水、天然气和土地等基本资源的开发利用程度越高，表征对资源产生的压力越大，排放的固体废物、二氧化硫和生活污水越多，则对环境产生的压力越大。

支撑力指标表征县域本底状况，除了县域经济发展的支撑，还包括县域的社会和生态本底对县域经济的支撑。在县域经济发展支撑方面，主要包括经济水平、收入水平和经济质量，分别用人均GDP、城镇居民人均可支配收入和GDP含金量表示。县域社会本底是县域作为人工居住环境为居民提供基本服务的体现，也是经济发展水平由量向质的积累的体现，选取对于山东省县域单元有代表性的人均卫生机构床位数、人均城市道路面积和人口城镇化率反映。县域生态本底是县域的生态系统为县域经济发展提供的物质基础，是县域进行物质和能量交换和循环的基石，决定了居民是否能够享受高质量的生活环境，从大生态的概念出发，用水体面积和人均耕地面积等表征资源丰富度的指标来反映生态系统的物质基础作用，用人均公园绿地面积和建成区绿化覆盖率等表征城市绿化水平的指标来反映生态系统带来的生活环境质量。

调控力指标表征人类活动影响下县域经济发展的回馈和调控行为，指人类通过调控行为来减轻、阻止、恢复和预防经济的负面影响，提高并改善对经济的正面影响，可以包括制度调控、经济调控和环境调控三个方面为提高县域经济系统稳定和承载能力而采取的优化行为。制度调控可以包括对外制度和内部制度，用出口总额代表的外贸易情况来反映对外制度的调控作用，用人均财政收入代表的财政政策来反映内部制度的调控作用。投资是拉动经济增长的动力，产业结构优化有助于提高经济资源配置效率，经济调控主要用投资情况和产业结构调整情况来反映。环境调控用固体废弃物利用率表征的环境治理状况反映。

（二）研究方法

1.县域经济承载力评价模型

从县域经济承载力的指标体系可以看出，县域经济承载力是压力、支撑力和调控力的函数。以往综合指数计算多通过简单的线性加权法［9］，将各个指标简单加权，没有考虑经济承载力的本质和内在要求。因此，在熵权法得出指标权重的基础上，从压力P、支撑力S、调控力A综合视角出发，将支撑力S设为县域经济承载力指数F的本底，压力P设为指数F的倒数，调控力A设为指数F的对数。S作为城市综合承载力的支撑，其增加必然会导致F正影响力增强，P的增大将会削弱这种正影响力使F的加速减小，而A的增加会使F不断增强，但达到一定程度后，F就不会有明显的变化，符合城市经济承载力的内在要求。其计算公式为：

2.探索性空间数据分析

探索性空间数据分析（Exploratory Spatial Data Analysis，ESDA）已广泛运用于不同类型问题的空间格局研究［23-26］，可以有效揭示山东省县域经济承载力的空间格局。采用Moran’s I、Getis-Ord General G和测度空间关联的结构模式，反映全局、局域空间关联特征以及热点（hot spots）与冷点（cold spots）的空间分布。

（1）Moran’s I（Global Moran’s I，GMI）指数

其中，Xk和Xj为区域属性值；为均值，Wkj为空间权重矩阵；S2为样本方差。Moran’s I值介于-1和1之间，其中，等于0表示不存在空间自相关；大于0表示空间正相关，存在高高集聚或者低低集聚现象；小于0表示空间负相关，存在高值与低值集聚现象。采用Z值对Moran’s I统计检验：

其中，E（I）为数学期望；Var（I）为变异系数。

（2）Getis-Ord General G

如果空间不集聚，G（d）的期望值（Expected Gen⁃eral G）为：

如果正态分布，G（d）的统计检验值为：

当Z值为正，且非常显著时，表明I周围的值均高于均值，出现高值簇；当Z值为负，且非常显著时，则表明研究区内出现低值簇。因此，用G统计量来识别高值或低值的空间关联结构模式。

（3）Getis-Ord Gi*

三、研究结果

（一）县域经济承载力空间布局

根据县域经济承载力评价模型的计算结果，威海市市辖区经济承载力最大，县域经济承载力指数为0.34，定陶县经济承载力最小，县域经济承载力指数为0.068，仅为威海市市辖区的1/5，并且山东省104个县域的经济承载力指数变异系数为37.4%，可见，山东省不同县域之间的经济承载力存在较大差距。在ArcGIS中运用自然断裂法将山东省104个县域划分为四个等级，分别命名为县域经济承载力高水平型、县域经济承载力较高水平型、县域经济承载力较低水平型和县域经济承载力低水平型（图1）。四种类型的县域经济承载力指数平均值从高到低依次为：0.275、0.184、0.123、0.089，高水平型平均值是低水平型平均值的3倍，说明不同组别之间县域经济承载力的差距也比较明显。县域经济承载力高水平型和较高水平型主要分布在东部地区，较低水平型和低水平型主要分布在西部地区，说明山东省县域经济承载力总体上呈东高西低的空间分布格局。

图1 山东省县域经济承载力空间分布

县域经济承载力高水平型包括威海市市辖区、青岛市市辖区、东营市市辖区、烟台市市辖区、滨州市市辖区、潍坊市市辖区、荣成市、济南市市辖区。这类县域除济南市辖区外，均位于沿海地区，一方面，海洋为这类县域发展海洋经济提供了丰富的空间资源、生物与矿产资源、人文资源，另一方面，近岸海域相对于国内其他海域生态环境质量总体良好，海洋生态环境承载能力较强，能够成为海洋经济与新型城镇化发展的支撑条件。并且，经济承载力高水平县域在两个国家战略“黄河三角洲高效生态经济区”和“山东半岛蓝色经济区”分布最为集中，可以享受国家政策的支持，促进经济承载力的调控力提高。济南市辖区是山东省政治、文化、教育、科技、交通的核心地带，支撑力和调控力在全省具有明显优势。总体而言，这类县域经济承载力的压力相对小，支撑力和调控力较大，促进这类县域的经济承载力普遍较高。这类县域的经济承载力已经是山东省最高水平，今后应依托现有经济承载力优势，在做大做强海洋经济的基础上，形成中国东部沿海地区新的经济增长极；融入国家“一带一路”战略，以建设具有国际先进水平的现代海洋经济集聚区为目标，形成东北亚地区海洋经济合作与贸易往来的重要枢纽，构筑中国参与经济全球化的平台。

县域经济承载力较高水平型包括淄博市市辖区、莱州市、诸城市、广饶县、垦利县等，共39个县域，占县域总数的37.5%，大部分位于山东省的东部和中部。这类县域区位条件和资源条件良好，具有较好的经济基础、综合实力较强，是山东半岛城市群的主体部分、城镇体系比较完善，园区建设比较先进、技术与文化层次较高。但是属于这种类型的烟台市部分县域的区位优势尚未充分发挥，导致外向型经济发展水平落后于经济承载力高水平型县域，限制了县域经济承载力的提高；东营市、枣庄市、莱芜市大部分县域经济发展过于依赖当地的主导资源，部分县域的资源已面临枯竭，经济发展的资源约束趋紧，从而降低了经济发展的可持续性，导致县域经济的支撑力有所下降；潍坊市和淄博市部分县域的重化工业在县域经济占主导地位，造成产业结构不合理，产业结构性环境污染突出，从而导致县域经济的压力有所加大；济宁市部分县域文化积淀深厚，但是开放意识和市场意识没有进一步提高，成为羁绊市场经济发展的步伐，影响到县域经济的调控力提高。因此，这类县域应该立足于解决当前面临的主要问题，突破制约县域经济承载力的瓶颈，实现县域经济承载力进一步提高。

聊城市市辖区、郯城县、东平县、金乡县、临清市等，共33个县域属于县域经济承载力较低水平型，除了位于鲁西南和鲁西北的部分县域属于低水平型外，山东省西部经济隆起带集中了经济承载力较低水平型的大部分县域。西部经济隆起带在山东省“两区一圈一带”发展格局中占有重要地位，提升这类县域的经济承载力水平对于完善山东省区域发展格局，释放区域发展战略更大红利具有现实意义。但是，这类县域综合实力较弱，GDP总量偏小，财政收入偏低；农业规模化、专业化、标准化程度不高，工业产业价值链不完善，产业集约集聚发展程度低，服务业占比较小，现代服务业发展水平低；经济外向度不高，外贸依存度低，对外投资结构与发达地区存在较大差距；部分县域资源开发与城乡建设矛盾突出，空气质量偏差，环境保护和生态建设任务繁重。因此，这类县域需要立足地理区位、资源禀赋、特色产业和生态环境等多方面综合条件，降低经济承载力的压力，提高支撑力与调控力，促进县域经济承载力实现突破。

巨野县、梁山县、夏津县、定陶县、禹城市等，共24个县域属于县域经济承载力低水平型，主要分布在鲁西南和鲁西北地区，具体而言在菏泽市和德州市分布最为集中。这类县域长期以来属于山东省最落后的地区，经济落后是导致县域经济承载力低的根本原因。经济落后不仅造成由于社会事业发展缓慢引起的社会支撑力不足，还导致了县域经济辐射带动能力不强，区域集聚辐射效应不明显；并且这类县域多为山东省粮食主产区，在区域分工与合作中农产业和初级加工品发挥主要作用，造成第一产业比重明显高于其他类型的县域，导致产业结构升级面临较大困难。但是，这类县域拥有人口众多、资源丰富、潜力较大、发展态势强劲等后发优势。所以，这类县域应该依托交通干线和优势资源，以发展现代农业为一产转型目标，以建立特色产业、实现产业结构优化为未来支撑，充分利用后发优势促进经济发展，实现县域经济承载力有所提高。

（二）县域经济承载力的空间关联格局

1.全局空间自相关分析

在ArcGIS软件中以Meters为单位测量，为了将所有的要素都包括在内，运用反距离空间概念化方法Inverse Distance得到2014年山东省县域经济承载力指数的全局自相关结果，Z值为4.7175≥1.98，说明返回的统计结果是可信的，且空间分布是集聚的。Moran’s I指数为0.441，P值为0≤0.01，说明Moran’s I指数在1%的显著水平上比较显著，山东省县域经济承载力在空间上相邻县域之间存在高水平的正相关性，城市经济承载力之间具有较高的正向促进作用，也就是说县域经济承载力水平高的县域也能带动周边地区城市经济承载力的提升。

2.局域空间自相关与热点分析

运用ArcGIS软件将山东省县域的经济承载力局部空间关联指数Getis-Ord Gi*的结果把山东省县域经济承载力分为热点、次热点、次冷点、冷点等四个区域（图2）。县域经济承载力的热点数量为14个，全部分布在“山东半岛蓝色经济区”和“黄河三角洲高效生态经济区”，是县域经济承载力高水平集聚区域。县域经济承载力次热点数量为34个，主要集中分布在山东半岛地区，是县域经济承载力较高水平集聚区域。县域经济承载力次冷点数量为35个，西部经济隆起带数量最多，是县域经济承载力较低水平集聚区域。县域经济承载力冷点数量为22个，是县域经济承载力低水平集聚区域，在鲁西南和鲁西北产生明显集聚。整体而言，山东省县域经济承载力冷热点的空间格局与县域经济承载力四个等级的空间格局基本吻合，同样呈现自东向西由热点逐步过渡为冷点的空间分布趋势，再次说明山东省县域经济承载力呈现东高西低的空间格局。

图2 山东省县域经济承载力热点与冷点分布

依据Moran’s I指数散点图（图3），在5%显著性水平下制作Lisa图，以县域经济承载力指数为x轴，以县域经济承载力指数空间滞后值为y轴，将四个象限分为四类（图4）：

图3 Moran’sI指数散点

图4 山东省县域经济承载力Lisa集聚地分布

H-H（高效型）。位于散点图的第一象限内，是县域自身与相邻县域的经济承载力指数均为高值的地区，存在空间正相关。主要包括东部沿海的青岛市市辖区、胶州市、即墨市、威海市市辖区、荣成市、乳山市、烟台市辖区，北部沿海的东营市市辖区、垦利县、利津县。这类区域开放程度高，分布在发展水平高且扩散能力强的县域周围，不同县域之间通过正向溢出效应而相互带动、相互促进。

L-H（空心型）。位于散点图的第二象限内，是县域自身经济承载力不高但是周围相邻县域的经济承载力较高的地区，县域间的经济承载力存在负相关。只有博兴和五莲两个县，这两个县由于与位于“黄河三角洲高效生态经济区”和“山东半岛蓝色经济区”内的经济承载力水平高的县域相邻，自身的发展水平被周围县域“埋没”。

L-L（低效型）。位于散点图的第三象限内，是指县域自身与相邻地区县域经济承载力都较低的地区，县域经济承载力在区域之间存在正相关。主要包括郓城县、定陶县、成武县、夏津县、高唐县、商河县等县域。这类县域的经济承载力普遍较低，所以形成低效型的空间关联模式。

H-L（极化型）。位于散点图的第四象限内，只有德州市市辖区，自身的经济承载力较高，周边县域经济承载力水平较低，县域间的经济承载力存在负相关，在较强的“虹吸效应”影响下，对周边县域的带动作用不强，导致周边县域的发展受到剥夺，形成中高周低的极化型关联模式。

四、结论与讨论

本文在分析县域经济承载力内涵的基础上，通过建立县域经济承载力评价指标体系，运用县域经济承载力指数模型对2014年山东省104个县域的经济承载力进行了测算，利用探索性空间数据分析方法探讨了山东省县域经济承载力的空间格局特征。结果表明：①山东省不同县域之间的经济承载力存在较大差异，县域经济承载力高水平型和较高水平型主要分布在东部地区，较低水平型和低水平型主要分布在西部地区，整体上呈东高西低的空间分布格局。②县域经济承载力呈现高水平正向全局空间自相关关系，从局域空间自相关和冷热点结果来看，呈现出自东向西由热点逐步过渡为冷点的空间格局；通过Lisa图，可以把县域经济承载力划分为高效型、空心型、低效型、极化型。

经济承载力是新概念，县域经济承载力无论在理论研究上还是在计算方法上都有待进一步成熟与完善。指标体系对于评价结果有重要影响，但是囿于理想数据难以获取，本文个别指标在使用上需要进一步科学化。本文仅对山东省县域经济承载力现状进行了浅显探讨，没有在时间维度上进行细致研究，无法从动态角度明确地级以上县域经济承载力的空间演进规律，不能为确定未来发展趋势提供依据。因此，在后续研究中，可从上述两方面入手对已有研究进一步深化。

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［责任编辑：欧世平］

A Study on the Spatial Pattern of Economic Carrying Capacity at County Level in Shandong Province

MU Xue-ying,LIU Kai,REN Jian-lan
(School of Geography and Environment,Shandong Normal University,Jinan 250014,China)

The paper,based on analyzing the connotation of economic carrying capacity at county level and building the evaluation index system,employs the index model of economic carrying capacity at county level to calculate the economic carrying capacity of 104 counties in Shandong province in 2014,and uses the exploratory spatial data analysis method to discuss the spatial pattern characteristics of economic carrying capacity at county level in Shandong province.The results show that:There are big differences of economic carrying capacity between different counties in Shandong province,high-level and relatively high-level counties are mainly distributed in the eastern region,low-level and relatively low-level counties are mainly distributed in the western region,overall,it shows the spatial distribution pattern of low in the east and high in the west;The economic carrying capacity at county level shows a strong positive spatial autocorrelation,from the perspective of local spatial autocorrelation and cold and hot results,the hotspot areas distribution presents that the spatial pattern of hot spots is transformed into cold spots from east to west;From the Lisa chart,the economic carrying capacity at county level in Shandong province can be divided into efficient type,hollow type,inefficient type and polarization type.

economy at county level;carrying capacity;spatial pattern;Shandong province

F127

A

1007-5097（2016）12-0014-06

10.3969/j.issn.1007-5097.2016.12.003

2016-07-10

国家自然科学基金项目（41571525）

穆学英（1992-），女，山东昌邑人，硕士研究生，研究方向：区域可持续发展；

刘凯（1988-），男，山东聊城人，博士研究生，研究方向：人地关系地域系统，可持续发展；

任建兰（1954-），女，山东莱州人，教授，博士生导师，研究方向：区域可持续发展，人口、资源与环境经济学。