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改革开放以来，中国在合理利用土地、有效配置土地资源的同时极大地推动了经济的发展，加快了城市化进程，影响着生态系统和环境质量。随着城市化进程的加快，土地利用类型变化随之加快，大量农业用地或未利用地转化为城市建设用地，这一过程被称为“土地城市化”（王宗明等，2004；蔡邦成等，2006）。土地城市化驱动土地利用方式的改变，导致土地配置结构、土地利用强度和效率等发生变化，并进一步影响生物栖息地、生物多样性、能量循环、水循环、地球化学循环和气候等，改变生态系统服务功能（Chuai et al.，2015；Lam and Conway，2018）。同时，承载在土地要素上的人口增长、产业发展、能源消耗、技术变革等人类活动，通过复杂的反馈效用作用于生态系统的生态过程，进一步影响生态系统服务功能（Jantz and Manuel，2013；Chuai et al.，2016；Lai et al.，2016），人类生产、生活活动所产生的大量工业废水、废气及生活污水等，对水环境、大气环境质量等也产生显著的影响。土地利用变化及其衍生的人类活动引致生态系统服务功能、面积及空间分布格局的变化，显著影响水环境、大气环境系统等，是生态系统服务功能和环境质量发生变化的重要驱动力（张立伟和傅伯杰，2014；谢高地等，2015；魏慧等，2017）。
土地城市化过程中土地利用变化对生态系统服务功能和环境质量的影响具体体现在以下几个方面：
第一，城市建设用地规模的增加导致自然栖息地的碎片化、生物多样性下降、环境污染排放量的增加等。随着城市化进程的加快，土地利用类型及结构变化随之加快。城市扩张速度加快，大量农用地转化为建设用地，全国城市建设用地面积由1999年的20877平方公里增加到2017年的55155.5平方公里，增长了164%。城市建设用地的扩张破坏了自然植被、水文系统等（王丽群等，2018），导致自然栖息地的碎片化、物种组成的简化和同质化、生物多样性的下降，以及城市热岛效应等（Fricke and Svenning，2020），与此同时，生态过程中能量流和养分循环的改变降低了物种的环境适应能力（傅伯杰等，1999）。随着城市建设用地的扩张，人类的生产、生活空间开始集聚，由于规模经济效应，能源需求量和消耗量急剧增加，与之伴随的废气、废水等污染物排放量也显著增加，导致环境质量进一步下降（郭施宏等，2017）。
第二，土地配置结构变化将深刻影响生态系统的生态过程，从而改变生态系统服务功能。城市建设用地的快速扩张导致土地利用/覆盖变化、土地配置结构不合理等一系列问题。全国范围内工业用地占建设用地的比例一直保持在20%左右，珠三角、长三角等地制造业比较发达的城市，工业用地占比普遍超过40%，同期国际上占比只有5%～8%。工业用地比例较高导致产业结构转型升级速度缓慢，同时工业生产过程排放大量污染物，对生态系统的自我循环等功能造成不良影响。土地配置结构的变化通过改变生态系统结构和功能，使得能量循环、水循环、地球化学循环和土壤更新等生态过程发生变化，导致生态系统服务功能及环境效应进一步发生变化（Chuai et al.，2013；Shu and Xiong，2019）。通过优化土地资源的配置结构，能够显著推动产业结构的转型升级，实现产业结构的合理化和高级化，更能建立一个科学、合理的产业分工协作网络体系。这一体系能够充分发挥产业集聚的正外部性效应，从而极大提升土地资源的配置效率，并有效降低土地利用对生态环境的负面影响。
第三，土地开发强度过高会干扰生态系统平衡，破坏生物种群之间的相互联系，从而削弱生态系统服务功能的供给能力。考虑到中国国情，内陆地区的国土开发强度通常应控制在10%以内，而沿海地区则不宜超过20%。然而，目前中国的主要城市如北京、上海、深圳、天津等其开发强度已远超这一标准，特别是上海和深圳，甚至接近50%的高位。国土开发强度过高会对城市景观、生态系统平衡等产生严重影响。尽管近年来土地集约利用程度有所提高，比如，单位建设用地产出，即土地产出强度由2004年的5.3亿元/平方公里增加到2017年的15亿元/平方公里，增长了近2倍。但是，土地开发强度过高会影响景观的完整性、干扰生态系统平衡、破坏生物种群之间的相互联系等，直接影响了生态系统服务的供给，进而通过改变社会经济系统等间接影响生态系统服务功能。此外，经济生产过程中排放的污染物，也会打破生态系统的平衡状态，降低其生态服务能力（Allan et al.，2014，2015）。因此，我们需要对土地开发强度进行合理管控，优化城市生产、生活及生态空间布局，降低土地开发对环境过程的影响，进而实现土地开发与环境质量改善的双赢局面。
第四，土地利用效率影响生态系统能量转换效率的提高，从而引起土地利用过程对生态系统服务功能的影响。土地利用效率的高低，往往取决于人类活动的方式、技术水平的进步以及政策的导向。土地利用效率的提高，一方面能有效减少经济活动所占用的土地比例，为生物栖息地腾出更多空间，从而增强生态系统服务功能的供给能力；另一方面，也能显著降低土地利用过程对生态系统服务功能的负面作用，推动生态系统服务价值的持续提升（Bateman et al.，2013）。经济发展初期，经济以粗放式发展模式为主，中央政府常以GDP和税收等总量指标考核地方政府。为了增加地方GDP总量和税收，地方政府常常采用低价出让工业用地吸引投资的方式进行招商引资（陶然等，2009）。然而，这种模式下，工业用地的土地利用效率普遍较低，导致低效、闲置工业用地数量多且污染严重，这使得生态服务价值有所下降。当经济进入高质量发展阶段时，有必要通过土地制度创新，发挥产业集聚的知识、技术溢出等正外部效应，提升土地利用效率，降低土地利用过程对生态系统服务功能及环境质量的负面影响（Costanza，2020）。
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出要优化国土空间开发保护格局，逐步形成城市化地区、农产品主产区、生态功能区三大空间格局，形成主体功能明显、优势互补、高质量发展的国土空间开发保护新格局。党的十九大报告提出要“提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要”。党的十九届五中全会明确提出要“建立生态产品价值实现机制”。“十四五”时期，中国将进入新发展阶段，要求在新发展理念引领下构建新发展格局，以新发展理念统筹经济发展和生态环境保护。土地利用与生态环境系统是一个相互影响的综合系统，建立土地资源配置优化和生态服务价值提升、环境质量改善的双重目标体系，有助于实现经济发展和生态环境保护的协同。与此同时，要想实现双重目标，就需要在理论上深入研究土地城市化影响生态服务价值及环境质量的内在机制，进一步识别通过土地资源配置结构优化、土地利用强度合理管控及效率提升等促进生态服务价值提升、环境质量改善的具体作用机制，合理提出通过土地城市化模式创新及基于产权交易的制度创新等，协同经济发展和生态环境保护的具体措施，从而有效指导国土空间开发保护新格局的构建，并建立生态产品价值的实现机制，统筹协调经济发展和生态环境保护的关系。
土地城市化影响生态服务价值及环境质量的内在机制的探究，有赖于将土地资源配置结构、土地利用强度及效率等要素有效整合至一个完整的理论分析框架。土地城市化受自然、社会、经济和其他因素的影响。其中，自然环境是导致土地利用变化的基本因素，诸如气候、土壤、水文等。而社会、经济、技术等其他人为因素则通过运行机制、价格制度、土地所有权制度等决定土地资源配置效率（Bateman et al.，2013；Cavender-Bares et al.，2015），进而改变区域土地配置结构、空间分布、土地利用强度及土地利用效率等。土地配置结构、利用强度及利用效率的改变会直接或间接影响生态环境质量，以及生态系统服务的供给种类、强度、功能等，从而导致生态环境质量发生显著改变，生态服务价值及空间分布格局也相应发生变化（Eichner and Pethig，2009；Chuai et al.，2013，2015，2016；Cumming et al.，2014；Chen et al.，2020）。因此，有必要将土地资源配置结构优化、土地利用强度合理管控、土地利用效率有效提升等因素整合至一个完整的理论框架，探究土地城市化影响生态服务价值及环境质量的内在机制。
进一步地，在经济高质量发展阶段，有必要通过土地利用模式创新及制度创新等统筹实现经济发展和生态保护的共赢。土地利用模式创新是优化土地利用管理从而实现经济发展和生态保护共赢的重要手段，在生态系统服务中发挥着重要作用。土地制度创新指导土地城市化的模式及目标，通过土地产权、土地分配和土地资源管理等直接机制，以及涉及土地供应量和结构的间接运行机制、价格制度等，影响土地利用类型及结构、土地价格等。在土地城市化过程中，一方面，通过土地利用模式创新促进土地利用的优化，进而促进土地资源配置结构的优化、土地利用强度的合理管控，以及土地利用效率的有效提升，降低生产过程对生态系统的影响，从而实现生态服务价值的提升；另一方面，通过土地制度创新，有效管控承载在土地要素上的人类活动，协同促进经济发展和生态环境保护。特别地，政府通过增加生态基础设施建设投入，出台生态补偿、资源税、环境税等政策措施，建立生态环境产权交易机制及交易平台等，促进生态产品价值的实现，以及环境质量的提高。与此同时，国家在土地政策和产业政策上向服务业和高新技术产业倾斜，并且出台环境规制政策严格控制环境污染。
本书通过理论机制模型构建、实证研究及政策分析等，探究土地城市化与生态环境质量互动提升的内在机理及机制。为实现这一总体目标，分解为以下几个子目标：（1）构建土地城市化如何影响生态环境质量的宏观动态最优化模型，揭示土地城市化通过促进土地资源配置结构优化等，进而提升生态环境质量的内在机制及机理；（2）实证分析土地城市化与生态环境质量之间的非线性关系；（3）探究土地城市化如何提升生态服务价值，阐明其机制，并进行实证分析；（4）探究土地城市化如何提升城市生态效率，阐明其影响机制及中介机制，并进行实证分析；（5）探究土地城市化如何促进碳减排，阐明其影响机制及中介机制，并进行实证分析；（6）探究生态服务价值与居民收入之间的关系；（7）对政府命令控制型向市场型环境规制政策过渡的最优转换时机进行探究，并评估这一转变对环境效率的异质性影响；（8）实证检验排污权交易机制的污染减排绩效，探究其影响机制，并分析市场失灵及存在企业策略性行动的条件下，是否对排污权交易机制的污染减排绩效产生影响；（9）实证检验碳排放交易机制对公司市值、企业绿色创新及企业全要素生产率的影响效应，并探究其具体作用机制。
为实现土地城市化和生态服务价值提升的共赢，本书以土地利用为媒介，链接生产系统和生态环境系统，将土地城市化影响生态环境系统的内在机制整合至一个统一的、具有微观基础的宏观动态最优化模型中，结合生态学和经济学理论，在进一步深化作者前期理论和实证研究结果的基础上，深入开展交叉性、探索性研究。本书致力于从理论上探究土地城市化影响环境质量和生态服务价值的内在机制，同时运用社会经济变量和生态系统功能特征、环境污染排放等数据，实证研究土地城市化对环境质量、生态服务价值、生态效率及碳排放等的影响效应、非线性特征及具体作用机制等，并探究土地城市化影响这些变量的内在机制。通过理论研究和实证分析，探讨通过土地城市化模式创新实现经济发展与生态环境保护之间协同的可能性，进而从构建土地指标交易机制、国土空间开发保护新格局、环境产权交易机制、生态产品价值实现机制等方面提出一系列政策改革方案。
本书研究的理论意义和应用价值如下：
（1）理论意义。土地城市化如何影响环境质量、生态服务价值、生态效率、碳排放并进而影响社会经济发展的内在机制，与宏观经济学、土地经济学、生态学和土地利用政策等相联系。这一研究涉及多学科领域，需要综合多学科知识，具有交叉性和复杂性特点。本书通过构建土地城市化影响环境质量、生态服务价值、生态效率、碳排放的内在机制的一般均衡模型，以土地城市化模式创新及制度创新为突破口，在促进生态服务价值提升和环境质量提高的内在机制方面取得理论上的新认识，有助于揭示土地城市化影响环境质量和生态服务系统价值等的内在机制、作用机制及互动机制等，从而深化土地经济学的基础理论，拓展土地制度及产权理论的研究，并丰富生态学研究的基础理论和研究内容。
（2）应用价值。本书通过分析土地城市化影响环境质量、生态服务价值、生态效率、碳排放等，并因此影响社会经济发展的过程，有助于理解政府行政机制和市场机制的综合所产生的协同效应和权衡效应，由此提出促进国土空间优化布局的具体策略及措施，创新生态产品价值实现机制，从而协调社会经济发展和生态环境的保护。研究成果将为国家和各级政府及部门在制定土地城市化促进生态环境质量提升的政策措施时提供理论依据，为各级政府及部门在制定经济、产业、土地、生态保护、环境规制等方面的相关政策措施时提供理论参考和经验借鉴，有助于在全国范围内实现土地资源配置优化和生态环境质量提升的共赢。