泛京津冀城市群生態(tài)環(huán)境與制造業(yè)升級的協(xié)調(diào)發(fā)展特征和影響機制研究

李業(yè)錦 申鄭鈺 閆欣雨 劉瀟憶 田洪濤

(首都師范大學資源環(huán)境與旅游學院,北京 100048)

生態(tài)環(huán)境保護已成為我國推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要力量和抓手,通過發(fā)揮生態(tài)環(huán)境的倒逼作用,成為推進經(jīng)濟結構的轉型升級、新舊動能的接續(xù)轉換,協(xié)同推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和環(huán)境高水平保護的重要路徑[1]。

國內(nèi)外關于生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級的研究集中在:(1)環(huán)境規(guī)制對制造業(yè)升級的影響。PORTER[2]最早提出了著名的“波特假說”,適當?shù)沫h(huán)境規(guī)制會迫使企業(yè)創(chuàng)新,提高企業(yè)生產(chǎn)力,抵消環(huán)境保護的成本且提高企業(yè)的盈利能力。MURPHY等[3]發(fā)現(xiàn),環(huán)境政策對技術創(chuàng)新產(chǎn)生影響,進而影響制造業(yè)發(fā)展。BRIDGE[4]發(fā)現(xiàn),采銅業(yè)在發(fā)展過程中會面臨一系列“生態(tài)矛盾”,導致銅礦開采行業(yè)盈利能力下降。國內(nèi)學者宋雯彥等[5]利用省級面板數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),環(huán)境規(guī)制能推進產(chǎn)業(yè)結構升級,同時環(huán)境規(guī)制對制造業(yè)升級的影響也受制造業(yè)類型制約。徐敏燕等[6]基于“波特假說”,將制造業(yè)分成重度、中度和輕度污染產(chǎn)業(yè),發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制降低了重度污染產(chǎn)業(yè)的競爭力,提升了中度污染產(chǎn)業(yè)的競爭力,對輕度污染產(chǎn)業(yè)無影響。(2)資源環(huán)境約束對制造業(yè)升級同樣有重要影響。CHANTEL等[7]認為,未來環(huán)境可通過資源約束制造業(yè)發(fā)展,應將更多精力放在技術進步的研究中。屠鳳娜[8]研究發(fā)現(xiàn),京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受水、能源、土地資源約束。

文獻梳理表明,國內(nèi)關于制造業(yè)升級的研究較多,但測度其水平時學者們多從高端化和合理化角度反映其狀況,缺少結合信息化、綠色化等方面的綜合分析,因此本研究以泛京津冀城市群范圍內(nèi)共67個城市為研究對象,分別從生態(tài)環(huán)境“壓力—狀態(tài)—響應”三方面和制造業(yè)高端化、合理化、信息化、綠色化四維度建立指標體系,先通過耦合協(xié)調(diào)模型探究兩者在整體上和空間上的協(xié)同發(fā)展類型,再利用地理探測器揭示生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級的影響機制,對泛京津冀城市群制造業(yè)轉型升級具有一定的借鑒意義和參考價值。

1 研究方法與數(shù)據(jù)

1.1 “壓力—狀態(tài)—響應”的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系構建

參考文獻[9]至文獻[11],基于“壓力—狀態(tài)—響應”三方面,從人口密度、人均工業(yè)廢水排放量等方面選取二級指標,建立生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系。選擇層次分析法(AHP)確定指標權重(見表1),并用線性加權函數(shù)法計算綜合得分。各指標中,X1、X2、X3、X5為污染控制因子,其余指標為環(huán)境質(zhì)量因子。

表1 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系及其權重

1.2 四維度的制造業(yè)升級評價體系構建

參考文獻[12]至文獻[14],從高端化、合理化、信息化、綠色化四維度建立制造業(yè)升級評價體系。

其中,制造業(yè)高級度(G)計算見式(1)[15],值越大表明制造業(yè)高級度水平越高。制造業(yè)合理化指數(shù)(U)計算見式(2)[16],值越大說明產(chǎn)業(yè)結構越合理。

(1)

(2)

式中:i為產(chǎn)業(yè)序號,1、2、3分別表示制造業(yè)低、中、高技術產(chǎn)業(yè);θi為產(chǎn)業(yè)i的產(chǎn)值占比向量與產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值向量(由低層次到高層次產(chǎn)值排序組成向量)的夾角;Yi、Y分別為i產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)、從業(yè)人員總數(shù);Li、L分別為i產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、總產(chǎn)值,萬元。

同樣選擇AHP確定制造業(yè)升級評價體系[17-18]各指標權重(見表2),并用線性加權函數(shù)建立評價函數(shù),得到制造業(yè)各要素得分和綜合得分。

表2 制造業(yè)升級評價體系及其權重

1.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

利用耦合協(xié)調(diào)度模型研究制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關系。

耦合度(C)為制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境之間的耦合程度,0≤C≤1,計算見式(3)。協(xié)調(diào)度(D)計算見式(4)。

(3)

(4)

式中:M、N分別為制造業(yè)升級指數(shù)、生態(tài)環(huán)境指數(shù);k為調(diào)整系數(shù),通常k=2;α、β分別為歸因于M、N的貢獻份額權重,假設制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境同樣重要,則α=β=0.5。

根據(jù)協(xié)調(diào)度、制造業(yè)升級指數(shù)和生態(tài)環(huán)境指數(shù),將制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展類型分為6個子類(嚴重失調(diào)、中度失調(diào)、輕度失調(diào)、勉強協(xié)調(diào)、中度協(xié)調(diào)、高度協(xié)調(diào)),每個子類又按照相對發(fā)展度分3種類型(制造業(yè)升級滯后、均衡發(fā)展、生態(tài)環(huán)境滯后)。

1.4 地理探測器

地理探測器是用于探測某種地理屬性與其解釋因子之間關系的空間分析模型。利用地理探測器中的因子探測和交互探測研究生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級過程中各影響因子解釋程度的大小以及變化。具體表達見公式(5)[19]:

(5)

1.5 研究數(shù)據(jù)和研究區(qū)范圍

研究數(shù)據(jù)主要來源于2007-2017年的美國航空航天宇航局發(fā)布的全球PM2.5密度分布圖,以獲取PM2.5濃度數(shù)據(jù);《中國工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫》的分行業(yè)產(chǎn)值、從業(yè)人員等制造業(yè)數(shù)據(jù);《中國城市統(tǒng)計年鑒》、《北京市統(tǒng)計年鑒》、《天津市統(tǒng)計年鑒》、《河北經(jīng)濟年鑒》和《山東省統(tǒng)計年鑒》等的工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)二氧化硫排放量等生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù),對于缺失數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計公報、政府工作報告補齊。

研究區(qū)范圍為泛京津冀城市群,具體包括核心層(北京市、天津市2個直轄市)、緊密層(河北省11個地級市)、輻射層(山西省、山東省、河南省、內(nèi)蒙古自治區(qū)54個地級市/盟)共67個城市。

2 泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展關系

2.1 泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度分析

從整體上看,泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度呈逐步上升趨勢,中度協(xié)調(diào)為主要類型(見圖1),沒有失調(diào)類型城市。2007、2012、2017年中度協(xié)調(diào)城市分別有45、56、54個,泛京津冀城市群中度協(xié)調(diào)城市數(shù)量較多,說明城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度較好。2007年有21個勉強協(xié)調(diào)城市,至2017年勉強協(xié)調(diào)城市全部升級為中度或高度協(xié)調(diào)城市,泛京津冀城市群協(xié)調(diào)度升高。制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境之間的良性互動、相互促進可能與《大氣污染防治行動計劃》的推進、“綠水青山就是金山銀山”等理論的實踐使人們在發(fā)展經(jīng)濟的過程中越來越重視生態(tài)環(huán)境保護有關[20]。

圖1 2007-2017年泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度空間布局

從不同圈層看,泛京津冀城市群核心層、輻射層協(xié)調(diào)度升高,緊密層協(xié)調(diào)度降低,協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)核心層>輻射層>緊密層。高度協(xié)調(diào)是協(xié)調(diào)度的最高類型,因此通過分析高度協(xié)調(diào)城市的數(shù)量變化,推測各圈層協(xié)調(diào)度發(fā)展情況。(1)核心層,2007年沒有高度協(xié)調(diào)城市,2012年北京市制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度上升到高度協(xié)調(diào),至2017年天津市也上升為高度協(xié)調(diào)城市,高度協(xié)調(diào)城市占比100.0%,協(xié)調(diào)度水平較高。(2)緊密層,2007年只有秦皇島市為高度協(xié)調(diào)城市(占比9.09%),至2012年秦皇島市下降到中度協(xié)調(diào),高度協(xié)調(diào)城市數(shù)量減少至0個,協(xié)調(diào)度水平隨時間推移有所下降。(3)輻射層,2007年沒有高度協(xié)調(diào)城市,2012年高度協(xié)調(diào)城市有青島市、煙臺市等6個(占比11.11%),2017年高度協(xié)調(diào)城市達到11個(占比20.37%),高度協(xié)調(diào)城市數(shù)量不斷增加,輻射層協(xié)調(diào)度逐漸上升。從不同圈層協(xié)調(diào)度發(fā)展變化特征可看出,泛京津冀城市群發(fā)展不協(xié)調(diào)問題較嚴重,針對緊密層協(xié)調(diào)度出現(xiàn)下降的情況,有關學者認為,緊密層需積極承接京津地區(qū)制造業(yè),整合內(nèi)部行政區(qū)域,以此實現(xiàn)自身制造業(yè)差異化、集聚化發(fā)展,促進本地區(qū)經(jīng)濟增長[21]。

2.2 泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境的相對發(fā)展度分析

從整體看,泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境均衡發(fā)展是主要類型,制造業(yè)升級滯后城市有逐漸增多的趨勢(見圖2)。2007年,泛京津冀城市群有26個生態(tài)環(huán)境滯后城市,39個均衡發(fā)展城市,2個制造業(yè)升級滯后城市,此時均衡發(fā)展占主導,但生態(tài)環(huán)境滯后城市數(shù)量也較多,生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級的約束效應較強;2012年,有10個生態(tài)環(huán)境滯后城市,49個均衡發(fā)展城市,8個制造業(yè)升級滯后城市,均衡發(fā)展依然占主導;至2017年,有7個生態(tài)環(huán)境滯后城市,48個均衡發(fā)展城市,22個制造業(yè)升級滯后城市,此時均衡發(fā)展城市依舊占主導,但制造業(yè)升級滯后城市數(shù)量大幅增加,制造業(yè)升級對生態(tài)環(huán)境的脅迫效應增強。

圖2 2007-2017年泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境相對發(fā)展度空間布局

從不同圈層看,泛京津冀城市群各圈層制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境相對發(fā)展度存在不同變化趨勢。核心層相對發(fā)展度由均衡發(fā)展轉變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境滯后,說明北京市、天津市生態(tài)環(huán)境治理的速度落后于制造業(yè)升級。北京市、天津市作為直轄市,城市發(fā)展實力雄厚,雖然國家出臺了一系列措施治理生態(tài)環(huán)境污染,但兩地人口眾多、能源消耗量大,同時受氣候、水源等約束,生態(tài)環(huán)境發(fā)展難以追上制造業(yè)升級。

緊密層的相對發(fā)展度類型既有均衡發(fā)展,也有制造業(yè)升級滯后、生態(tài)環(huán)境滯后。如滄州市相對發(fā)展度為生態(tài)環(huán)境滯后,而石家莊市作為省會城市發(fā)展優(yōu)勢突出,相對發(fā)展度類型始終為均衡發(fā)展;張家口市和承德市作為京津冀城市群水源涵養(yǎng)地,生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平較高,相對發(fā)展度為制造業(yè)升級滯后。

輻射層中山東省、河南省、山西省相對發(fā)展度逐漸轉向均衡發(fā)展,但內(nèi)蒙古自治區(qū)逐漸由均衡發(fā)展轉向制造業(yè)升級滯后,制造業(yè)升級迫在眉睫。2007年,內(nèi)蒙古自治區(qū)制造業(yè)升級滯后城市僅有通遼市、呼倫貝爾市2個,2017年增加到7個,制造業(yè)發(fā)展存在層次低、規(guī)模小、競爭力弱、布局零散等問題[22],且區(qū)域內(nèi)人口密度小、能耗水平低,生態(tài)環(huán)境發(fā)展較好,使得內(nèi)蒙古自治區(qū)制造業(yè)發(fā)展遠滯后于生態(tài)環(huán)境。

3 泛京津冀城市群生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級的影響機制

3.1 生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級綜合水平影響機制分析

整體上,泛京津冀城市群生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)升級的影響較強,能有效促進制造業(yè)升級。生態(tài)環(huán)境壓力和狀態(tài)指標對制造業(yè)升級影響總體顯著,響應指標對制造業(yè)升級影響不顯著(見表3),同時生態(tài)環(huán)境壓力與狀態(tài)指標的交互作用較強,能較好促進制造業(yè)轉型升級。李治國等[23]認為,政府為保護生態(tài)環(huán)境、治理污染,會提高天然氣等清潔能源使用率,逐漸淘汰重度污染型企業(yè),倒逼制造業(yè)升級轉型,在此得到印證。PM2.5濃度等污染控制因子、人均綠地面積等環(huán)境質(zhì)量因子對制造業(yè)升級解釋力較強,是推進制造業(yè)升級的主要因素。制造業(yè)的快速發(fā)展導致空氣中PM2.5濃度較高,促使霧霾天氣的形成,因此人們?yōu)橹卫砜諝馕廴?會采取措施限制高耗能、高污染型企業(yè)發(fā)展,迫使企業(yè)發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè),進而倒逼制造業(yè)升級;2007年PM2.5濃度與人均綠地面積的因子交互作用解釋力最強(0.55),2017年因子交互作用最強的是人口密度和人均綠地面積(0.55)。污染控制因子與環(huán)境質(zhì)量因子共同作用更能刺激人們采取措施促進制造業(yè)升級。

表3 生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)升級綜合水平的解釋力1)

3.2 生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)高端化水平影響機制分析

絕大多數(shù)生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)高端化影響顯著(見表4),能有效促進制造業(yè)高端化發(fā)展。生態(tài)環(huán)境狀態(tài)指標對制造業(yè)高端化影響最明顯,同時生態(tài)環(huán)境壓力與狀態(tài)指標的交互作用隨時間變化逐漸增強,表明人類活動造成的生態(tài)環(huán)境壓力和當前的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)對制造業(yè)高端化的促進作用越來越強。謝波等[24]認為,對生態(tài)環(huán)境的保護能迫使行業(yè)技術進步和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,進而促進制造業(yè)結構調(diào)整,提高制造業(yè)高端化水平,在此得到印證。污染控制因子PM2.5濃度以及人口密度、人均綠地面積等環(huán)境質(zhì)量因子一直顯著,是促使制造業(yè)高端化升級的主要因素,人均工業(yè)二氧化硫排放量等污染控制因子由2007年的顯著變?yōu)?017年的不顯著,說明近些年制造業(yè)高端化升級與污染控制因子關系較小;人口密度與人均綠地面積的因子交互作用解釋力最高(0.40),有利于推動制造業(yè)高端化發(fā)展。

表4 生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)高端化水平的解釋力

3.3 生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)合理化水平影響機制分析

在生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)合理化水平的影響機理分析中,通過顯著性檢驗的指標較少(見表5),表明生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)合理化布局的促進作用尚未充分發(fā)揮。

表5 生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)合理化水平的解釋力

3.4 生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)信息化水平影響機制分析

絕大多數(shù)生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)信息化水平影響顯著(見表6),能較好促進制造業(yè)信息化發(fā)展。生態(tài)環(huán)境壓力、狀態(tài)指標對制造業(yè)信息化影響較大,能較好促進制造業(yè)與信息技術結合;響應指標對制造業(yè)信息化影響較小,對制造業(yè)信息化作用不大。人均工業(yè)廢水排放量等污染控制因子和人均綠地面積等環(huán)境質(zhì)量因子始終顯著,是制造業(yè)信息化的主要影響因素;多數(shù)因子交互作用的解釋力隨著時間變化趨于上升,說明因子間的共同作用更能推進制造業(yè)信息化進程,其中人均工業(yè)廢水排放量與人均綠地面積的因子交互作用解釋力最強(0.59),說明污染控制因子與環(huán)境質(zhì)量因子相互作用有利于加快制造業(yè)信息化進程。

表6 生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)信息化水平的解釋力

3.5 生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)綠色化水平影響機制分析

生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)綠色化發(fā)展水平總體具有顯著作用(見表7),且隨時間變化作用效果大幅增強,表明生態(tài)環(huán)境的壓迫、當前較差的環(huán)境狀態(tài)以及社會對此做出的反應對制造業(yè)節(jié)能化、綠色化發(fā)展有極大的促進作用。張優(yōu)智等[25]認為,環(huán)境規(guī)制對制造業(yè)綠色全要素生產(chǎn)率提升有積極作用,在此得到證明。2007年PM2.5濃度單因子的解釋力最大,即PM2.5濃度的增加是制造業(yè)綠色化發(fā)展的主要推動力,且PM2.5濃度與生活污水處理率的因子交互作用最大(0.45),兩者相互作用更能促進制造業(yè)節(jié)能化、綠色化發(fā)展。由于到2017年因子的解釋力都有很大程度提高,單因子分析和交互分析意義不大,在此不再展開論述。

表7 生態(tài)環(huán)境指標對制造業(yè)綠色化的解釋力

4 結 語

(1) 從整體上看,泛京津冀城市群制造業(yè)升級與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度呈逐步上升趨勢,中度協(xié)調(diào)為主要類型。不同圈層協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)核心層>輻射層>緊密層,核心層協(xié)調(diào)度最高,輻射層協(xié)調(diào)度上升明顯,緊密層協(xié)調(diào)度出現(xiàn)下降。

(2) 生態(tài)環(huán)境壓力和狀態(tài)指標對制造業(yè)升級影響總體顯著,響應指標對制造業(yè)升級影響不顯著,同時生態(tài)環(huán)境壓力與狀態(tài)指標的交互作用較強,能較好促進制造業(yè)轉型升級。從因子分析看,PM2.5濃度等污染控制因子、人均綠地面積等環(huán)境質(zhì)量因子對制造業(yè)升級解釋力較強,是推進制造業(yè)升級的主要因素;從交互分析看,污染控制因子與環(huán)境質(zhì)量因子的共同作用更能刺激人們采取措施促進制造業(yè)升級。

(3) 生態(tài)環(huán)境對制造業(yè)高端化、信息化、綠色化影響顯著,對制造業(yè)合理化影響不大。

(4) 針對泛京津冀城市群的不同圈層,為促進其可持續(xù)發(fā)展提供一些對策建議:①核心層。北京市、天津市均為生態(tài)環(huán)境滯后型城市,因此在發(fā)展經(jīng)濟的同時,需著重解決生態(tài)質(zhì)量問題。嚴格控制高污染、高耗能的制造業(yè)生產(chǎn),使用清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源,提高能源利用率;全面保護森林、草原、濕地等生態(tài)資源,保障河湖生態(tài)流量,加強河流綠色生態(tài)治理;出臺相關環(huán)境保護的政策,注重人與自然和諧相處的理念,使得生態(tài)效益水平的提高倒逼制造業(yè)轉型升級。②緊密層。對于張家口市、承德市等制造業(yè)滯后型城市,首先要立足于鋼鐵、裝備制造等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),鞏固提升現(xiàn)有優(yōu)勢,持續(xù)推進傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)轉型升級;同時著力培育壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),加速布局發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)。對于滄州市、廊坊市等生態(tài)環(huán)境滯后城市,要控制溫室氣體排放,做好碳達峰開篇布局,增強人們的環(huán)保意識,同時根據(jù)地方實際情況,做到生態(tài)環(huán)保工作的制度化。③輻射層。由于內(nèi)蒙古自治區(qū)多為制造業(yè)滯后城市,在未來推動高質(zhì)量發(fā)展的過程中,在立足當?shù)丨h(huán)境保護的基礎上,首先應積極培育綠色農(nóng)畜產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)集群和現(xiàn)代裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群,推動制造業(yè)高級化發(fā)展;其次通過加快完善信息基礎設施、建設智慧園區(qū)等,推動制造業(yè)信息化升級;最后要嚴格控制“兩高”行業(yè)規(guī)模,加快實施節(jié)能節(jié)水技術改造,促進制造業(yè)綠色化發(fā)展。

(5) 本研究以泛京津冀城市群67個城市為研究對象,研究生態(tài)環(huán)境水平、制造業(yè)升級水平,由于樣本未涉及縣域,精度不足,下一步應進一步擴展研究樣本,深入探究分析。在研究生態(tài)環(huán)境和制造業(yè)升級過程中,由于數(shù)據(jù)搜取困難,對生態(tài)環(huán)境和制造業(yè)升級的理論分析可能會與實際存在些許不符,在接下來的研究中應擴大數(shù)據(jù)搜索范圍,建立更完善的指標體系,以此衡量生態(tài)環(huán)境和制造業(yè)升級。