吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)時(shí)空耦合特征

甘靜++郭付友++佟連軍等

摘 要：采用耦合協(xié)調(diào)模型對(duì)2001-2014年吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)時(shí)空耦合特征進(jìn)行了分析，并對(duì)兩大系統(tǒng)耦合關(guān)系的影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明：流域產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合度呈現(xiàn)“M”型曲線特征，具有明顯的經(jīng)濟(jì)烙印。耦合發(fā)展度不斷升高，流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的脅迫作用不斷降低，環(huán)境系統(tǒng)對(duì)于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的支撐作用不斷增強(qiáng)；產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合度經(jīng)歷了流域特征明顯到不明顯的過程，且耦合發(fā)展度區(qū)域差距不斷縮小反映了資源型城市產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合狀況趨佳，產(chǎn)業(yè)生態(tài)化得到一定程度發(fā)展；二三產(chǎn)業(yè)增加值總額和人均工業(yè)廢水排放量是影響產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的主要障礙指標(biāo)，并且人均水資源量以及外商合同投資額/GDP的障礙作用愈加突出。另外產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)規(guī)模是影響產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的主要障礙子系統(tǒng)，而產(chǎn)業(yè)效率與環(huán)境污染是潛在障礙子系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)；環(huán)境系統(tǒng)；障礙因子；熵值法；松花江

中圖分類號(hào)：F291 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

改革開放以來，我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，但工業(yè)化的推進(jìn)嚴(yán)重依賴資源以及其他生產(chǎn)要素的高投入、高消耗，傳統(tǒng)的“資源-產(chǎn)品-廢物”單向流動(dòng)的產(chǎn)業(yè)線性發(fā)展模式仍占據(jù)主流地位，產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速擴(kuò)張以及經(jīng)濟(jì)總量的規(guī)模增長(zhǎng)尤為盛行，引起了資源能源的供給短缺、生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化，生態(tài)環(huán)境和資源能源成為經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展的內(nèi)生變量與剛性約束條件[1]，由此對(duì)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合關(guān)系的研究顯得尤為必要。

產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。國外的相關(guān)研究始于20世紀(jì)60年代，主要集中于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境質(zhì)量變化的交互關(guān)系，提出了EKC曲線[2]，眾多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，提出二者之間并不一定嚴(yán)格呈現(xiàn)倒U型關(guān)系，也可能出現(xiàn)U型、N型以及同步型[3-5]。產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)是聯(lián)結(jié)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的重要橋梁，在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)方面，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)是各種生產(chǎn)要素的“資源轉(zhuǎn)換器”；在環(huán)境系統(tǒng)方面，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)是各種污染物類型和規(guī)模的“控制體”[6-7]，由此國外開展了對(duì)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的研究，目前廣泛集中在產(chǎn)業(yè)與環(huán)境的交互關(guān)系[8]、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)的構(gòu)建[9]以及產(chǎn)業(yè)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的措施[10]等方面。在借鑒國外研究的基礎(chǔ)上，國內(nèi)開始了廣泛研究，但集中于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)二者協(xié)調(diào)性研究，如原琳娜等對(duì)西安市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合關(guān)系進(jìn)行了研究[11]，馬麗等對(duì)中國經(jīng)濟(jì)環(huán)境的耦合度和協(xié)調(diào)度進(jìn)行了空間格局分析[12]，姚麗等對(duì)中國經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境耦合格局以及區(qū)域差異動(dòng)因進(jìn)行了研究[13]，江紅莉等建立了區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的動(dòng)態(tài)耦合模型[14]，李名升等對(duì)經(jīng)濟(jì)-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)空演變以及機(jī)制進(jìn)行了研究[15-16]，唐曉丹等探究了江蘇省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展時(shí)空格局[17]?？v觀國內(nèi)外對(duì)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合特征研究存在的不足，主要集中于以下2個(gè)方面：一是單一產(chǎn)業(yè)或經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)影響的研究有余，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)交互脅迫關(guān)系探討的研究尚顯不足；二是宏觀全國層面以及微觀地級(jí)市層面研究較多，中觀流域尺度研究缺乏。

松花江作為我國七大河流之一，是東北老工業(yè)基地生存發(fā)展的基礎(chǔ)和命脈[18]。但長(zhǎng)期對(duì)于松花江的過度開發(fā)導(dǎo)致了流域環(huán)境污染與生境破壞等問題凸顯與加劇，尤其2005年松花江爆發(fā)了重大水污染問題之后，其環(huán)境狀況受到了持續(xù)高度關(guān)注。但流域經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化特征明顯，高投入、高排放與高污染的線性生產(chǎn)方式短期內(nèi)難以得到根本性改變，隨著流域“千億級(jí)”石化產(chǎn)業(yè)基地與“千萬噸級(jí)”油氣生產(chǎn)基地等重大項(xiàng)目的建設(shè)，未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)于資源環(huán)境系統(tǒng)提出了更高要求與挑戰(zhàn)。松花江生態(tài)經(jīng)濟(jì)走廊作為中國產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)快速嬗變的典型地區(qū)，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展問題引起社會(huì)的廣泛關(guān)注?；诖?，本文采用計(jì)量方法對(duì)吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合特征進(jìn)行研究，并利用障礙度模型計(jì)算影響二者協(xié)調(diào)度提高的障礙因子，希冀為松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的耦合共生發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，也為其他流域發(fā)展提供參考借鑒。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)域界定

論文所要研究的區(qū)域是指松花江（吉林省段）從上游至下游依次流經(jīng)的吉林市、長(zhǎng)春市、松原市和白城市等4市及其所管轄區(qū)域，流域面積為133684km2，占吉林省幅員總面積的70%。研究區(qū)域產(chǎn)業(yè)門類齊全，以汽車及零部件生產(chǎn)、能源煤炭、石化冶金、生物醫(yī)藥、機(jī)械建材、紡織服裝、煤化工、新材料、新能源、綠色食品加工以及釀造業(yè)為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重型化特點(diǎn)相對(duì)突出[19]。2014年流域GDP為10611.89億元，人口為1656.8萬人，分別占吉林省的76.88%和62.02%，由此可見，松花江流域發(fā)展對(duì)于吉林省整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。本文數(shù)據(jù)主要來自于2001年～2015年《吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》、2001年～2014年《吉林省環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書》中的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1指標(biāo)體系構(gòu)建

構(gòu)建科學(xué)合理的指標(biāo)體系是對(duì)松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合特征做出客觀評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和前提。遵循科學(xué)性、代表性、可比性以及可獲得性等原則，參考相關(guān)研究成果[20-23]，在產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)交互脅迫關(guān)系的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合研究指標(biāo)體系（表1）。其中第一層為目標(biāo)層，反映產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合的總體狀況。第二層為系統(tǒng)層，包括產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)指數(shù)，反映子系統(tǒng)的發(fā)展水平。第三層為準(zhǔn)則層，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)效率以及產(chǎn)業(yè)外向度4個(gè)可以反映產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)屬性的要素，環(huán)境水平、環(huán)境污染、環(huán)境治理以及環(huán)境效率4個(gè)可以反映環(huán)境系統(tǒng)屬性的要素。第四層為指標(biāo)層，共有26項(xiàng)具體指標(biāo)，其中多數(shù)指標(biāo)可以直接通過統(tǒng)計(jì)資料獲取，部分指標(biāo)需要經(jīng)過簡(jiǎn)單計(jì)算，包括：①產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熵，計(jì)算公式為；I11=-■Pi*lnPi，其中Pi為第i產(chǎn)業(yè)所占比重，n表示產(chǎn)業(yè)種類；②產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行指數(shù)，用規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)成本費(fèi)用利潤率/規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)負(fù)債率表征；③產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化系數(shù)，用信息傳輸、計(jì)算機(jī)服務(wù)和軟件業(yè)單位從業(yè)人員數(shù)以及交通運(yùn)輸、倉儲(chǔ)和郵政業(yè)單位從業(yè)人員數(shù)總和與制造業(yè)和采礦業(yè)單位從業(yè)人員總和的比值表征；④三產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化系數(shù)，用第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重與第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重的乘積表征；⑤產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換率，計(jì)算公式為：I33=■，其中Ni和G分別為第i產(chǎn)業(yè)和GDP的年均增長(zhǎng)率，Ki是第i產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比重。

1.2.3耦合協(xié)調(diào)分析

耦合協(xié)調(diào)分析法包括耦合度函數(shù)和耦合發(fā)展度函數(shù)，其中耦合度函數(shù)計(jì)算公式為[12]：

C=（Ik*Ek）/（？琢I+？茁E）2k （1）

式中，C為產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合度函數(shù)，I和E分別表示產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)，α和β為待定系數(shù)，且α+β=1，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，通常為2。基于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)同等重要的地位，本文α和β分別選定0.5。C∈[0，1]，C趨于0，表示兩個(gè)系統(tǒng)趨于失調(diào)，失配性趨大；C趨于1，表示兩個(gè)系統(tǒng)趨于協(xié)調(diào)，適配性趨大。雖然C可以表征系統(tǒng)間耦合程度，但不能區(qū)別低水平耦合和高水平耦合，故引入耦合發(fā)展度函數(shù)，公式如下[12]：

D=■ （2）

式中，D為產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度函數(shù)，D∈[0，1]，D越大，表征兩個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性越佳；反之，其失調(diào)性越大，系統(tǒng)趨于退化。借鑒相關(guān)研究成果[13，17]，將產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度劃分為五個(gè)階段：低水平協(xié)調(diào)時(shí)期（0≤D<0.19）、拮抗時(shí)期（0.20≤D<0.39）、磨合時(shí)期（0.40≤D<0.59）、高級(jí)均衡時(shí)期（0.60≤D<0.79）、系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)期（0.80≤D≤1.00）。

1.2.4障礙度模型

障礙度模型主要采用因子貢獻(xiàn)度（wj）、指標(biāo)偏離度（Oj）以及障礙度（Ij）三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析診斷，通過障礙度數(shù)值大小排序進(jìn)而確定各因素的主次關(guān)系及其對(duì)耦合發(fā)展度的影響程度，計(jì)算公式為[24]：

Ij=Oij*Wj/■Oij*Wj=（1-yij）*Wj/■（1-yij）*Wj （3）

式中，U為單個(gè)子系統(tǒng)對(duì)耦合發(fā)展度的障礙度，Oij為單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)耦合發(fā)展度的障礙度，yij為單項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，wj為對(duì)應(yīng)指標(biāo)權(quán)重，n為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重分析（表1），對(duì)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)影響最大的是二三產(chǎn)業(yè)增加值總額（0.0798）、人均工業(yè)總產(chǎn)值（0.0742）、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換率（0.0651）、外商合同投資額/GDP（0.0641）以及實(shí)際利用外資額/GDP（0.0639），而產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行指數(shù)（0.0090）、三產(chǎn)增加值/GDP（0.0203）以及三產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化系數(shù)（0.0208）對(duì)其作用不明顯，說明了吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展深受內(nèi)部驅(qū)動(dòng)與外部推動(dòng)雙重作用，其中內(nèi)部驅(qū)動(dòng)主要來自于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的自組織能力和學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)型能力，而第二產(chǎn)業(yè)占據(jù)絕對(duì)比例的現(xiàn)實(shí)情況說明產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)自適應(yīng)性以及自組織能力較弱。另外外部推動(dòng)也是產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，以上分析說明了吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展依賴于能源資源以及物質(zhì)資本的硬性拉動(dòng)，相對(duì)具有“指令性”經(jīng)濟(jì)的性質(zhì)，而科學(xué)技術(shù)等軟性要素的驅(qū)動(dòng)作用不足導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)效率低下。

對(duì)環(huán)境系統(tǒng)影響最大的是人均工業(yè)廢水排放量（0.0839）、人均工業(yè)廢氣排放量（0.0635）、人均水資源量（0.0568）以及人均耕地面積（0.0556），而萬元GDP水耗（0.0048）、萬元GDP電耗（0.0097）以及萬元GDP能耗（0.0100）對(duì)其作用不明顯，側(cè)面反映了區(qū)域工業(yè)化的大力發(fā)展對(duì)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，另外環(huán)境效率低下現(xiàn)實(shí)也說明了工業(yè)化發(fā)展依賴于物質(zhì)要素高投入與高消耗，工業(yè)運(yùn)行效率低下，而在歷史與現(xiàn)實(shí)雙重路徑作用下，未來一定時(shí)期內(nèi)工業(yè)化對(duì)環(huán)境的干擾作用勢(shì)必增強(qiáng)。

2.2 流域產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度演變

由圖1可以看出，流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合度大體呈現(xiàn)出先上升后下降再上升再下降的“M”型曲線特征。2001年耦合度水平為0.9797，2004年首次達(dá)到峰值0.9957，但2005年陡降為0.9563，而后在2009年再次達(dá)到峰值0.9902，隨后呈現(xiàn)逐漸走低趨勢(shì)。分析流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合度發(fā)展變化的“M”型曲線過程，可以反映出產(chǎn)業(yè)-環(huán)境耦合度發(fā)展歷程帶有明顯的經(jīng)濟(jì)烙印。

21世紀(jì)初“東北現(xiàn)象”的普遍發(fā)生阻礙了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的勢(shì)頭，對(duì)環(huán)境干擾作用嚴(yán)重的重化工業(yè)以及有色金屬冶煉等污染性較重的產(chǎn)業(yè)發(fā)展舉步維艱，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于環(huán)境干擾作用一定程度上得以降低。2003年以后東北振興戰(zhàn)略的實(shí)施，國家加大了對(duì)于東北地區(qū)資本投資，扶持了一批重化工業(yè)的發(fā)展，但由于滯后期的存在、粗放型投資拉動(dòng)增長(zhǎng)方式以及2005年松花江流域重大水污染事件的共同作用下導(dǎo)致了環(huán)境承載力的嚴(yán)重下降。2006年以后隨著松花江流域治理的好轉(zhuǎn)、生態(tài)城市建設(shè)的不斷推進(jìn)、新興工業(yè)化道路的加快實(shí)施以及綠色GDP概念和節(jié)能減排等觀念不斷深入人心，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于環(huán)境壓力不斷降低。但2011年產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度有所反彈，可能與“后東北現(xiàn)象”有關(guān)，由此反映出區(qū)域產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合度并不一定隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升而呈現(xiàn)逐漸遞增過程，也可能出現(xiàn)倒退或者跳躍前進(jìn)的現(xiàn)象。

由圖1知，松花江流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的耦合發(fā)展度呈現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì)，總體反映出流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的脅迫作用不斷降低，環(huán)境系統(tǒng)對(duì)于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的支撐作用不斷增強(qiáng)。從耦合發(fā)展度階段劃分可知，2001年～2009年屬于拮抗時(shí)期，2009年以后屬于磨合時(shí)期，但流域尚未進(jìn)入高級(jí)均衡以及優(yōu)化完善時(shí)期，且2014年產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度為0.4005，比2001年0.3168提高了0.0837，年均增長(zhǎng)率僅為1.69%，說明了流域產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展之路漫長(zhǎng)而艱巨。

利用面板數(shù)據(jù)對(duì)耦合發(fā)展度與產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行回歸分析，以期對(duì)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)各自對(duì)耦合發(fā)展度的貢獻(xiàn)進(jìn)行定量化分析，回歸結(jié)果如下：

D=1.031I-0.096E+0.307 （R2=0.991 F=534）

從回歸結(jié)果可以看出，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)對(duì)耦合發(fā)展度的貢獻(xiàn)是環(huán)境系統(tǒng)貢獻(xiàn)的10.7倍，是影響耦合發(fā)展度的主要因素。但環(huán)境系統(tǒng)對(duì)耦合發(fā)展度發(fā)揮負(fù)向驅(qū)動(dòng)作用，主要由于東北振興以來，流域重型化特征的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)得到了一定程度的發(fā)展，對(duì)環(huán)境的干擾作用加強(qiáng)，導(dǎo)致環(huán)境系統(tǒng)得分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，由此制約了耦合發(fā)展度的進(jìn)一步提升。

2.3地級(jí)市產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度演變

由圖2a可知，長(zhǎng)春市產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合度經(jīng)過了2001年～2003快速上升時(shí)期，2004年～2014年波動(dòng)下降時(shí)期；吉林市和松原市總體均呈現(xiàn)不斷上升的發(fā)展特征；白城市在2001年～2007年則呈現(xiàn)“幾”字型發(fā)展特征，2008年～2014年則維持在較高水平。對(duì)于四個(gè)地級(jí)市而言，2001年產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合度呈現(xiàn)白城>松原>吉林>長(zhǎng)春，而截至2014年則呈現(xiàn)松原>白城>吉林>長(zhǎng)春，耦合度流域特征經(jīng)歷了由明顯到不明顯的過程，隨著對(duì)石化產(chǎn)業(yè)以及能源產(chǎn)業(yè)的資本與技術(shù)投入，流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化特征一定程度上得以緩解，資源型城市松原以及吉林耦合度不斷提升反映了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)效果明顯。而東北振興以來，長(zhǎng)春市作為省會(huì)城市，截留了國家撥付的大部分資金和項(xiàng)目，加之現(xiàn)今仍處于工業(yè)化加速發(fā)展的中期階段，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)得分增長(zhǎng)率以及環(huán)境系統(tǒng)得分年均增長(zhǎng)率分別為4.68%、4.35%，并且產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)二者之間差距不斷擴(kuò)大，表明長(zhǎng)春市的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)勁發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境治理有所滯后。白城市位于生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，環(huán)境承載能力較低，產(chǎn)業(yè)以汽車零部件生產(chǎn)以及紡織服裝為主，發(fā)展規(guī)模小，對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的影響相對(duì)較小。

由圖2b可知，長(zhǎng)春市產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度呈現(xiàn)2001年～2003年平穩(wěn)發(fā)展，2004年～2014年不斷上升的發(fā)展態(tài)勢(shì)；吉林市呈現(xiàn)穩(wěn)步攀升趨勢(shì)；松原市總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升的發(fā)展特征；白城市耦合發(fā)展度則迅速抬升。長(zhǎng)春市經(jīng)過了2001年～2009年拮抗時(shí)期之后進(jìn)入了磨合階段；吉林市則2001年～2010年屬于拮抗階段，2011年～2014年進(jìn)入了磨合時(shí)期；松原市則2001年～2006年處于拮抗時(shí)期，2007年～2014年處于磨合時(shí)期，白城市則2001年～2012年處于拮抗時(shí)期，2013年～2014年處于磨合時(shí)期。從耦合發(fā)展度增長(zhǎng)幅度分析，增長(zhǎng)幅度存在白城市（0.1932）>松原市（0.1161）>吉林市（0.1030）>長(zhǎng)春市（0.1004）的特征，且耦合發(fā)展度得分區(qū)域差距不斷縮小，反映了資源型城市產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合狀況不斷趨佳，產(chǎn)業(yè)生態(tài)化得到一定程度發(fā)展。

3 產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)障礙度分析

3.1 指標(biāo)層障礙因子

對(duì)2001年～2014年各地級(jí)市障礙度因子排名前5位的障礙指標(biāo)進(jìn)行頻度分析，發(fā)現(xiàn)26項(xiàng)影響因子中，存在具有普遍影響作用的障礙因子，其中人均工業(yè)總產(chǎn)值（I22）、二三產(chǎn)業(yè)增加值總額（I23）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)（I32）、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熵（I34）、外商合同投資額/GDP（I41）、實(shí)際利用外資/GDP（I42）、人均耕地面積（E13）、人均水資源量（E14）、人均工業(yè)廢水排放量（E21）以及人均工業(yè)廢氣排放量（E23）的頻數(shù)分別為40、43、9、33、25、17、19、11、39、29，均值分別為0.0838、0.0913、0.0635、0.0785、0.0774、0.0624、0.0635、0.0671、0.0912、0.0786，由此可見，二三產(chǎn)業(yè)增加值總額以及人均工業(yè)廢水排放量是影響產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的首要障礙指標(biāo)，原因是研究區(qū)域已經(jīng)形成以化工冶金、造紙制革、石油煤炭、機(jī)械建材、紡織服裝以及食品釀造業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)門類體系，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重型化特點(diǎn)突出，并且現(xiàn)階段仍處于工業(yè)化加速發(fā)展的中期階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍以總量增長(zhǎng)和規(guī)模擴(kuò)張等外延粗放式發(fā)展模式為主，片面強(qiáng)調(diào)速度的提高，忽視了質(zhì)量的提升，工業(yè)廢水無節(jié)制排放問題隨之產(chǎn)生并愈加凸顯，加上監(jiān)管的缺失、配套機(jī)制的匱乏以及污水處理技術(shù)的滯后，對(duì)產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度障礙作用最為突出；其次是人均工業(yè)總產(chǎn)值以及人均工業(yè)廢氣排放量，由此反映了研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍是依賴于工業(yè)化的帶動(dòng)作用，并且高投入、高污染以及高排放的線性生產(chǎn)方式仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，導(dǎo)致了區(qū)域環(huán)境污染嚴(yán)重，未來勢(shì)必需要改進(jìn)線性生產(chǎn)方式，引進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)，減輕環(huán)境污染對(duì)于產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的干擾作用。

值得注意的是，人均水資源量（E14）以及外商合同投資額/GDP（I41）對(duì)產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的障礙作用愈加突出，原因是研究區(qū)域?qū)儆谫Y源性、工程性以及結(jié)構(gòu)性缺水并存區(qū)，人均水資源量低于全國平均水平。隨著人們生產(chǎn)生活用水量的增加，河川徑流衰減現(xiàn)象明顯，加之在空間分配以及時(shí)間序列上，水資源呈現(xiàn)出顯著的失衡性以及非可持續(xù)性特征，并且水資源利用效率很低。隨著壓縮型城市化以及工業(yè)化的加快推進(jìn)，水資源供需矛盾將會(huì)日益凸顯。另外外商投資可以給地方工業(yè)企業(yè)帶來先進(jìn)的技術(shù)和資本支持，對(duì)產(chǎn)業(yè)輕型化、高級(jí)化以及生態(tài)化發(fā)展具有一定的積極意義。但2005年以后流域外商合同投資額/GDP呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，已成為產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度提升的嚴(yán)重制約因素。

3.2 子系統(tǒng)障礙因子

子系統(tǒng)障礙度大小排序?yàn)楫a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)>產(chǎn)業(yè)規(guī)模>產(chǎn)業(yè)效率>環(huán)境污染>環(huán)境水平>環(huán)境治理>產(chǎn)業(yè)外向度>環(huán)境效率，障礙度均值分別為21.83%、21.52%、16.52%、15.34%、9.13%、7.34%、6.22%以及4.38%，由此可見，影響吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的主要障礙因子是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)規(guī)模，作為東北老工業(yè)基地之一，松花江流域資源型產(chǎn)業(yè)較為發(fā)育，工業(yè)尤其是重工業(yè)所占比重較高，工業(yè)總產(chǎn)值/GDP比重由2001年0.6898上升至2014年1.4828，由此導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化特征尤為突出，今后需增強(qiáng)政策、資金與技術(shù)支持力度，大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)向生態(tài)化、輕型化以及高級(jí)化方向發(fā)展；其次是產(chǎn)業(yè)效率與環(huán)境污染，二者障礙度相差不多，已成為制約產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的潛在障礙子系統(tǒng)，應(yīng)該引起足夠重視。

4 結(jié)論與政策建議

對(duì)吉林省松花江流域系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)時(shí)空耦合特征的分析表明，流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合度呈現(xiàn)波動(dòng)發(fā)展的“M”型曲線特征。流域內(nèi)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的耦合發(fā)展度呈現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì)，總體反映出流域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的脅迫作用不斷降低，環(huán)境系統(tǒng)對(duì)于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的支撐作用不斷增強(qiáng)。但是流域內(nèi)4個(gè)城市耦合度的時(shí)空演化格局有所差異。

影響吉林省松花江流域產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的首要障礙因子是二三產(chǎn)業(yè)增加值總額以及人均工業(yè)廢水排放量，但人均水資源量以及外商合同投資額/GDP對(duì)產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的障礙作用愈加突出。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)規(guī)模是影響產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的主要障礙子系統(tǒng)，而產(chǎn)業(yè)效率與環(huán)境污染是潛在障礙子系統(tǒng)。

基于以上研究結(jié)論，特提出以下政策建議：

第一，以信息化帶動(dòng)新型工業(yè)化，將信息化作為企業(yè)重組、技術(shù)開發(fā)、市場(chǎng)開拓和產(chǎn)業(yè)調(diào)整等重要途徑，努力實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)化、經(jīng)營管理電子化、生產(chǎn)流程自動(dòng)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)智能化、信息服務(wù)社會(huì)化，同時(shí)加快微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生物制藥的應(yīng)用發(fā)展，提升應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。另外加大科技投入，加強(qiáng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)創(chuàng)新，提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備水平和科技含量，減少產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境的壓力。

第二，走產(chǎn)業(yè)集群規(guī)模發(fā)展道路，重點(diǎn)圍繞汽車、農(nóng)產(chǎn)品加工、化工、生物制藥等支柱產(chǎn)業(yè)，進(jìn)行橫向產(chǎn)業(yè)和縱向產(chǎn)業(yè)開發(fā)，加大產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力與區(qū)域影響力。

第三，優(yōu)化資源配置，提倡在市場(chǎng)機(jī)制作用下，推動(dòng)企業(yè)兼并重組，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，積極承接國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，用信息技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)，加快企業(yè)改造與重組，優(yōu)化提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)工藝制作、研發(fā)設(shè)計(jì)、節(jié)能減排水平。并且對(duì)資源型產(chǎn)業(yè)要加大技術(shù)投入力度，提高技術(shù)含量，提高資源的利用效率，同時(shí)用信息技術(shù)提高它們的環(huán)保工藝和水平，注重生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一。

總之，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化提升是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的過程，同時(shí)二者互融配套、協(xié)調(diào)共生發(fā)展更是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。另外產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的影響因素包括了多種因素相互作用的集合體。因此，未來：一是需要從更長(zhǎng)時(shí)間尺度分析產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合的演變特征；二是考慮引入其他指標(biāo)和技術(shù)方法，綜合分析產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合的影響因素。針對(duì)上述問題，需在今后研究中不斷探索。

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Spatial-temporal coupling characteristics of industrial system and environmental system in the Songhua River Basin of Jilin Province

GAN Jing1， GUO Fu-you2，3， TONG Lian-jun3， CHEN Cai2

（1. College of Tourism and Geography， Jilin Normal University， Siping 136000， China； 2. College of Geographical Science， Northeast Normal University， Changchun 130024， China； 3. Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology， CAS， Changchun 130012， China）

Abstract： Using the coupling coordination analysis method， the coupling characteristics of the industrial system and environment system were analyzed in the Songhua River basin of Jilin Province. The results show that： 1） The coupling degree of industrial-environmental system of river basin is characterized by "M" curve， which has obvious economic traces. The coupling development degree is increasing， which shows that the stress of the industrial system to the environmental system is continuously reduced， and the supporting role of the environmental system is increasing. 2） The coupling degree of the industrial-environmental system has experienced the process of the obvious basin characteristic to nonobvious， and the coupling development degree of the regional gap is reduced， which indicates the industrial-environmental system coupling of the resource based city is good， and the level of the industrial ecology has been developed. 3） The main obstacle indicators to the coupling development of industrial-environmental system are the total added value of secondary-tertiary industries and per capita industrial waste emissions， however， the barriers role of per capita water resources and proportion of foreign contract investment on GDP are increasingly prominent. Industrial structure and industrial scale are the main obstacles to the coupling development of industrial-environmental system， and the industrial efficiency and environmental pollution are potential obstacles.

Key words： industrial system； environmental system； obstacle indicator； entropy method； Songhua River