京津冀技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境耦合研究

(河北工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,天津 300401)

1 引言

關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新與生態(tài)環(huán)境的研究,“波特假說"認(rèn)為適當(dāng)?shù)沫h(huán)境規(guī)制將激發(fā)更多的創(chuàng)新活動(dòng),從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)利益[1]。Grossman、Krueger認(rèn)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)技術(shù)、結(jié)構(gòu)和規(guī)模效應(yīng)是影響區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的主要因素[2]。在世界石油等能源消耗帶來資源耗用和碳排放問題后,學(xué)者們開始重視技術(shù)進(jìn)步來源和方向問題,如Popp D基于技術(shù)進(jìn)步的內(nèi)生性構(gòu)建能源部門的環(huán)境政策經(jīng)濟(jì)模型,結(jié)果忽視了內(nèi)生技術(shù)進(jìn)步將高估環(huán)境管制成本[3];Acemoglu等通過有偏技術(shù)進(jìn)步理論,論證了清潔型與污染型兩類技術(shù)進(jìn)步的不同特征和創(chuàng)新水平將導(dǎo)致差異性的經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)環(huán)境的影響[4];而Stephan G、Müller-Fürstenberger G則討論了技術(shù)轉(zhuǎn)讓、變革對(duì)全球變暖的作用[5];Ding W等分別研究了低碳、能源技術(shù)對(duì)碳排放的影響[6]。在理論方面,姚平、姜曰木[7]、譚文華[8]為技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展提供了機(jī)理研究。在實(shí)證方面,傅為忠等利用SEM-PLS和DEA模型驗(yàn)證了區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新對(duì)環(huán)境績(jī)效的正影響作用[9];馬艷艷等運(yùn)用省區(qū)數(shù)據(jù)考察了不同來源技術(shù)進(jìn)步對(duì)CO2排放效率的作用[10],從技術(shù)進(jìn)步方向檢驗(yàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用[11,12]。

關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的研究,國內(nèi)外學(xué)者都圍繞EKC曲線和脫鉤定理進(jìn)行了大量實(shí)證研究,證實(shí)了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境之間的倒“U”型演變規(guī)律[2,13,14]，并從產(chǎn)業(yè)投資、FDI、貿(mào)易順差等細(xì)分角度研究了產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。Jalil、Feridum認(rèn)為金融行業(yè)對(duì)環(huán)保設(shè)施的引進(jìn)有助于緩解區(qū)域的低碳排放[15];Shahbaz M等運(yùn)用格蘭杰因果關(guān)系分析了CO2、能源與金融之間的關(guān)系,認(rèn)為金融發(fā)展是通過鼓勵(lì)投資節(jié)能技術(shù)來提高國內(nèi)生產(chǎn)和環(huán)境退化,主要在改善環(huán)境質(zhì)量方面發(fā)揮作用[16]。國內(nèi)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)研究的中心逐漸從經(jīng)濟(jì)效益的EKC實(shí)證研究和脫鉤定理驗(yàn)證研究轉(zhuǎn)向通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用研究。原毅軍、賈媛媛認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)污染減排具有顯著作用,以第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的污染減排效應(yīng)最明顯[17];張華等以遼寧省為例，證實(shí)了生態(tài)文明建設(shè)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化在波動(dòng)中不斷提高且存在長(zhǎng)期的均衡關(guān)系[18]。此外,自劉耀彬等將物理耦合模型運(yùn)用于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究以來,學(xué)術(shù)界不斷延伸對(duì)耦合模型的應(yīng)用[19-21]。本文選擇京津冀地區(qū)作為研究對(duì)象,借用物理耦合模型,通過指標(biāo)體系構(gòu)建和熵權(quán)法,以京津冀地區(qū)2006—2015年數(shù)據(jù)為支撐,分析京津冀地區(qū)的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和生態(tài)的協(xié)調(diào)程度與發(fā)展模式,為實(shí)現(xiàn)京津冀地區(qū)協(xié)同發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略提供政策建議。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)域

京津冀地區(qū)是我國華北地區(qū)政治經(jīng)濟(jì)的重要核心地區(qū),土地面積約21.6萬km2,人口約1.1億人。2016年,地區(qū)生產(chǎn)總值75624.9億元,占我國GDP的10.16%。盡管京津冀地區(qū)總體經(jīng)濟(jì)水平較高,但過去多年來經(jīng)濟(jì)效率的提升卻伴隨著嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。根據(jù)2016年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),京津冀地區(qū)13個(gè)城市的空氣質(zhì)量平均超標(biāo)比例達(dá)43.2%,地區(qū)每平方公里每年消耗的煤炭相當(dāng)于全球平均值的30倍;特別是海河流域水質(zhì)呈重度污染,在水系的125個(gè)國考斷面中劣Ⅴ類上升3.2%。面對(duì)著來自經(jīng)濟(jì)、能源的壓力,如何實(shí)現(xiàn)低碳、綠色、協(xié)調(diào)發(fā)展成為京津冀地區(qū)發(fā)展亟待解決的問題。因此,對(duì)京津冀地區(qū)開展技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、生態(tài)耦合協(xié)調(diào)研究具有十分重要的意義。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文使用數(shù)據(jù)分別來自2007—2016年的《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒》、《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《天津市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《河北省經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》等。

3 TIE系統(tǒng)三維耦合模型構(gòu)建

3.1 TIE三維耦合機(jī)理分析

TIE三維耦合內(nèi)涵:在技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)(TIE)中(圖1),三個(gè)子系統(tǒng)密切關(guān)聯(lián)。首先,技術(shù)創(chuàng)新是生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要保障和有力途徑。加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,可改變末端治理的傳統(tǒng)環(huán)境治理模式,有助于提高生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞效率,加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的供給能力。同時(shí),技術(shù)創(chuàng)新通過提高投入和產(chǎn)出轉(zhuǎn)換效率,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革,是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的驅(qū)動(dòng)力。其次,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)為科技革命提供了動(dòng)力和條件[22]。通過帶動(dòng)國內(nèi)和國際市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和細(xì)分,加劇市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),迫使企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng),引進(jìn)新技術(shù)或改進(jìn)已有技術(shù)[23,24],且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化、高級(jí)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展集約化程度同方向變動(dòng)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)在很大程度上可改善經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的脅迫程度。第三,生態(tài)環(huán)境要素、資源稟賦為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ),決定了區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的次序和規(guī)模。生態(tài)環(huán)境為技術(shù)創(chuàng)新提供資源支持,倒逼技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)。良好的生態(tài)環(huán)境有利于地區(qū)的人才引進(jìn)、資金的投入和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的遷入,能滿足科技創(chuàng)新過程中需要的一系列要素。理性的企業(yè)應(yīng)重視環(huán)境對(duì)企業(yè)發(fā)展的要求,通過投資新技術(shù)、新工藝滿足生態(tài)環(huán)境的客觀要求和限制。

圖1 技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境的脅迫耦合關(guān)系

TIE三維耦合運(yùn)行機(jī)理:由于TIE子系統(tǒng)之間的交互作用關(guān)系,以及技術(shù)、產(chǎn)業(yè)與環(huán)境之間無時(shí)無刻都發(fā)生著資源和能量的輸入、輸出,如技術(shù)和生產(chǎn)活動(dòng)需要從環(huán)境中獲取必備的生產(chǎn)資料,生產(chǎn)過程又會(huì)向外排放大量的工業(yè)廢氣。從系統(tǒng)理論視角出發(fā),TIE構(gòu)成了一個(gè)具有開放性、動(dòng)態(tài)性、自組織性、非線性等特點(diǎn)的復(fù)雜巨系統(tǒng)[25]。該系統(tǒng)的穩(wěn)定性與進(jìn)步性決定了人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)與區(qū)域自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài),系統(tǒng)的耦合表征了某一時(shí)點(diǎn)各系統(tǒng)間、系統(tǒng)內(nèi)各要素間交相作用的演進(jìn)態(tài)勢(shì)或趨向。協(xié)調(diào)則強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)發(fā)展的約束條件,在環(huán)境變化和TIE各系統(tǒng)及其構(gòu)成的非線性作用下,實(shí)現(xiàn)TIE各子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)從低級(jí)向高級(jí)更迭是其最終目標(biāo)。

系統(tǒng)自組織理論認(rèn)為,開放的系統(tǒng)在沒有外界干擾的情況下系統(tǒng)內(nèi)部的能量、物質(zhì)與信息的不斷交換實(shí)現(xiàn)正負(fù)反饋。外界能量輸入作為負(fù)反饋降低系統(tǒng)內(nèi)的熵值,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)從無序走向有序。然而,在現(xiàn)實(shí)情況中技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展、相互耦合的時(shí)序不一定相同,如果經(jīng)濟(jì)發(fā)展過快,超出生態(tài)環(huán)境的承載閾值,區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化,最終區(qū)域的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)系統(tǒng)都將受到遏制。另一方面,生態(tài)環(huán)境投資比例過大或建設(shè)過快,出現(xiàn)不符合資金最優(yōu)利用規(guī)律,區(qū)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展也會(huì)因?yàn)橘Y金的匱乏而停滯。此時(shí),就必須通過外界的調(diào)控措施實(shí)行負(fù)反饋機(jī)制,重新將系統(tǒng)帶入有序的發(fā)展軌道。

本文認(rèn)為TIE耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的作用機(jī)理來源于兩方面:一方面,復(fù)雜巨系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)通過突變、反饋和漲落的自組織行為實(shí)現(xiàn)無序向有序發(fā)展;另一方面,他組織行為即人對(duì)系統(tǒng)的干預(yù)行為,可針對(duì)系統(tǒng)自組織的不平衡或失靈狀態(tài)進(jìn)行糾偏措施,使巨系統(tǒng)保持有序穩(wěn)定。系統(tǒng)在自組織與他組織的作用下實(shí)現(xiàn)低級(jí)協(xié)調(diào)向高級(jí)協(xié)調(diào)的螺旋式上升,作用機(jī)理見圖2。

圖2 TIE系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)理

3.2 綜合評(píng)價(jià)體系的確定

本文遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、可量化性和區(qū)域針對(duì)性四項(xiàng)基本原則,參考文獻(xiàn)中評(píng)價(jià)分析技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境的指標(biāo),結(jié)合理論分析,確定技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展的主要變量,構(gòu)建三系統(tǒng)的指標(biāo)體系。對(duì)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo),本文借鑒焦敬娟[26]、陳勁、陳鈺芬[27]、李興光等[28]研究成果,從創(chuàng)新潛力、創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出、創(chuàng)新環(huán)境構(gòu)建包含4個(gè)一級(jí)指標(biāo)、15個(gè)二級(jí)指標(biāo)的綜合體系。綜合有關(guān)文獻(xiàn)得知,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化與高級(jí)化對(duì)生態(tài)環(huán)境具有積極作用,因此本文從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化、高級(jí)化及其經(jīng)濟(jì)效益三方面選取6個(gè)指標(biāo)。生態(tài)環(huán)境方面,本文基于P(壓力)—S(狀態(tài))—R(響應(yīng))模型,構(gòu)建3個(gè)一級(jí)指標(biāo)、16個(gè)二級(jí)指標(biāo)。本文構(gòu)建的技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)體系及權(quán)重

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化與高級(jí)化計(jì)算:有關(guān)利用“第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值/第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值"衡量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的論證已受到學(xué)者們的廣泛認(rèn)可[29-31],但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的測(cè)度和方法還沒有達(dá)到統(tǒng)一。根據(jù)干春輝的研究,運(yùn)用改進(jìn)的泰爾指數(shù)測(cè)量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化既有效避免了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的偏離度或泰爾指數(shù)的運(yùn)算缺點(diǎn),又將產(chǎn)業(yè)的相對(duì)重要性納入考慮范圍[32],因此本文運(yùn)用改進(jìn)的泰爾指數(shù)計(jì)算產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理性,具體的公式為:

式中,Y為產(chǎn)值;L為就業(yè)(就業(yè)人數(shù));n為產(chǎn)業(yè)部門數(shù);i為某一產(chǎn)業(yè)。若產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理,TL=0;若產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,TL≠0,且TL越大，越不合理。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理:本文采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法來消除不同指標(biāo)的量綱和數(shù)量級(jí)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,公式為:

以往，師范院校培養(yǎng)出的師范生，畢業(yè)后直接分配到學(xué)校中從事教學(xué)工作，他們面臨的首要問題是融入到這個(gè)陌生的大家庭中，以適應(yīng)學(xué)校的教學(xué)制度、教學(xué)環(huán)境以及同事、師生的人際關(guān)系。人們往往認(rèn)為教師無非是“嘴加粉筆”的角色，具備了這個(gè)條件，教師就能把書教好。鮮有新教師畢業(yè)后關(guān)注自身的發(fā)展，大部分教師畢業(yè)后一直堅(jiān)守在教學(xué)崗，幾乎沒有參加過各種培訓(xùn)、進(jìn)修活動(dòng)，認(rèn)為學(xué)校期間所獲得理論知識(shí)和教學(xué)技能，足夠勝任日后的教學(xué)工作。然而一個(gè)新教師只有清楚地認(rèn)識(shí)其角色，才能明確地定位自身的職責(zé)與要求，同樣一個(gè)優(yōu)秀教師也需準(zhǔn)確地、全面地審視自己在教學(xué)中所扮演的角色與要求。

指標(biāo)權(quán)重賦值:為了保留數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn),避免主觀干預(yù)對(duì)指標(biāo)賦權(quán)的影響,利用熵權(quán)法,根據(jù)各個(gè)指標(biāo)值的變異程度來確定客觀權(quán)重。計(jì)算方法為:

計(jì)算第i個(gè)系統(tǒng)第j個(gè)指標(biāo)的比重pij;m為樣本量;n為評(píng)價(jià)體系指標(biāo)個(gè)數(shù)。

計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的信息熵ej,其中,k=1/lnm。

計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的差異系數(shù)gj:

(6)

計(jì)算第J個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)wj:

綜合評(píng)價(jià)函數(shù):通過線性加權(quán)平均法分別計(jì)算京津冀兩市一省各自的技術(shù)創(chuàng)新綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(TI)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(IN)和生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(EN),均介于[0,1]。值越大,表明該系統(tǒng)發(fā)展水平越高;反之,則越低。公式為:

3.3 三維耦合模型

耦合度模型:耦合度反映相互作用的系統(tǒng)之間耦合關(guān)聯(lián)的強(qiáng)弱,技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境三個(gè)系統(tǒng)存在交互關(guān)系,因此本文借鑒物理學(xué)中容量耦合概念和模型,設(shè)C表示耦合度,則多個(gè)系統(tǒng)之間的相互作用的耦合模型可表示為:

C=t{(u1,u2…ut)/Π(ui+uj)}1/t

(9)

式中,U為系統(tǒng)功效函數(shù);t為系統(tǒng)個(gè)數(shù);i和j分別表示第i個(gè)和第j個(gè)系統(tǒng)。令TI=U1,IN=U2,EN=U3，建立三維耦合模型:

式中,c∈[0，1]為耦合度,c值越大,說明系統(tǒng)協(xié)調(diào)性越高,達(dá)到良性共振且有序發(fā)展;反之,c值越小,越不協(xié)調(diào),系統(tǒng)無序發(fā)展。相關(guān)研究及應(yīng)用主要沿用廖重斌[33]的等級(jí)劃分法。根據(jù)c值將耦合度細(xì)化為10個(gè)等級(jí),以區(qū)分系統(tǒng)協(xié)調(diào)程度,見表2。

表2 耦合度C等級(jí)劃分

耦合協(xié)調(diào)度模型:耦合模型可表示各系統(tǒng)之間的良性共振,但要反映系統(tǒng)的真實(shí)水平和狀態(tài),還需要引用耦合協(xié)調(diào)度模型,公式為:

T=αu1+βu2+γu3=αTI+βIN+γEN

(12)

式中,α、β、γ為待定系數(shù);T為三維系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

表3 耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分

根據(jù)三系統(tǒng)的不同貢獻(xiàn)率進(jìn)行取值,但滿足以下條件：α+β+γ=1。本文認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境三系統(tǒng)同等重要,故取α=β=γ=1/3。在經(jīng)過耦合度與耦合協(xié)調(diào)度兩次運(yùn)算后,最終得到系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度D(D∈[0,1])。同時(shí),借鑒王少劍、方創(chuàng)琳[34]的研究成果,根據(jù)TI、IN、EN三者依次的大小,將細(xì)分為3個(gè)大類、4個(gè)亞類、12個(gè)子類型,技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系見表3。

4 結(jié)果與分析

4.1 各子系統(tǒng)綜合發(fā)展水平分析

本文運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算得到京津冀地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境各子系統(tǒng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重(表1),得出2006—2015年京津冀地區(qū)各自的技術(shù)創(chuàng)新子系統(tǒng)綜合和評(píng)價(jià)指數(shù)(TI)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(IN)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(EN)和京津冀地區(qū)在考察期內(nèi)的TIE系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(T),并繪制出2006—2015年京津冀地區(qū)TIE各子系統(tǒng)及系統(tǒng)整體的綜合發(fā)展水平圖(圖3—圖5)。

圖3 京津冀地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新綜合評(píng)價(jià)指數(shù)TI

圖4 京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)IN

圖5 京津冀地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)EN

根據(jù)圖3—5可知,京、津、冀三地的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合水平在考察期內(nèi)都呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),且遵循北京市優(yōu)于天津市、天津市優(yōu)于河北省的次序。在技術(shù)創(chuàng)新方面,自2006年起北京的技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提升,截止2015年已達(dá)到0.897,比2006年0.399增長(zhǎng)了約125%,天津市和河北省的進(jìn)步速度明顯趨于緩慢,天津市的技術(shù)創(chuàng)新水平為0.096—0.330,河北省的技術(shù)創(chuàng)新水平為0.052—0.252。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面,北京市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)2015年達(dá)到0.955,接近最大值1。天津市和河北省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平遠(yuǎn)低于北京市,為0.086—0.518,距離產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)達(dá)到最優(yōu)化還有較大差距。此外,較前兩個(gè)子系統(tǒng),三地的生態(tài)環(huán)境綜合水平在考察期間的起伏較小,北京市的生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.693—0.800、天津市0.432—0.632、河北省0.243—0.445。

從圖6可見,從TIE系統(tǒng)整體的綜合水平(T)來看,北京市的數(shù)值為0.519—0.884,自2010年起綜合水平指數(shù)的上升趨勢(shì)超過前4年。天津市綜合水平較低,為0.246—0.493,發(fā)展上升速度2010—2012年與北京市相似,但2012年上升速度明顯緩慢,2012年與2013年綜合水平變化小。河北省系統(tǒng)整體的綜合水平在考察期間仍最低,自2006年開始呈現(xiàn)小幅上升,從0.128上升到0.339,但最高值仍小于北京市考察期間的最低值(0.519)。

圖6 京津冀技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體綜合水平T

在技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)體系中,技術(shù)市場(chǎng)成交額、R&D經(jīng)費(fèi)來源于政府金額和國外主要檢索工具收入科技論文個(gè)數(shù)的權(quán)重系數(shù)最高,對(duì)綜合水平的影響最大。研究結(jié)果正好與事實(shí)相符,北京市3個(gè)指標(biāo)上年投入量和產(chǎn)出量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天津市和河北省。技術(shù)市場(chǎng)成交額反映了地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出,也反映了地區(qū)技術(shù)轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散的能力;R&D經(jīng)費(fèi)來源反映了地區(qū)政府對(duì)技術(shù)研究的投入程度和當(dāng)?shù)丶夹g(shù)創(chuàng)新的政策環(huán)境;國外主要檢索工具收入科技論文個(gè)數(shù)表達(dá)了地區(qū)的基礎(chǔ)研究成果,側(cè)面與當(dāng)?shù)刂R(shí)獲取潛力交相呼應(yīng)。所以,當(dāng)?shù)仄髽I(yè)與政府機(jī)構(gòu)在考慮和構(gòu)思技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略與政策時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)市場(chǎng)的流動(dòng)情況,政府要重視對(duì)當(dāng)?shù)貏?chuàng)新氛圍的引導(dǎo),同時(shí)要助力和培養(yǎng)高校、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)研究開發(fā)與應(yīng)用。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面,比重最大的是高級(jí)化指標(biāo)中的第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的比重。結(jié)果表明,京津冀三地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展嚴(yán)重不均衡,出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展斷層現(xiàn)象。在最新的京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的引領(lǐng)下,區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)政策由第一產(chǎn)業(yè)為主,第二、三產(chǎn)業(yè)為輔轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝划a(chǎn)業(yè)向第二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。但天津市與河北省的自然資源稟賦和區(qū)域優(yōu)勢(shì)使兩地分別以制造業(yè)和重工業(yè)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。實(shí)現(xiàn)北京市、天津市與河北省的區(qū)域分工專業(yè)化，加強(qiáng)三地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的階梯性、互助性，并不意味著天津市或河北省要受限于資源，或延續(xù)傳統(tǒng)的發(fā)展模式，或片面地看待區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移政策,而要加快攻克技術(shù)難題,引進(jìn)高技術(shù)人才,推動(dòng)金融、旅游等服務(wù)業(yè)發(fā)展,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的行業(yè)集聚,強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化水平,提升地區(qū)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)水平,迎合京津冀協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略和時(shí)代要求。

生態(tài)環(huán)境方面,常住人口增長(zhǎng)率(0.108)成為生態(tài)環(huán)境壓力狀況的最重要因素,這與京津冀地區(qū)事實(shí)情況相符,北京市人口壓力不斷增加是影響當(dāng)?shù)刭Y源消耗的重要原因之一。人均水資源(0.098)占地區(qū)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展體系權(quán)重最大。從水資源方面來看,河北省處于最高水平,但由于在能源消耗和空氣質(zhì)量等方面的低質(zhì)量表現(xiàn),使河北省的可持續(xù)能力整體水平較弱。在生態(tài)環(huán)境響應(yīng)環(huán)節(jié),一般工業(yè)固體廢物綜合利用率(0.074)、環(huán)境污染治理投資占GDP比重(0.065)名列前茅。從治理力度和當(dāng)前形勢(shì)來看,河北省尤其需要加大環(huán)境治理投入,設(shè)立更有效的環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制體制。

圖7 TIE三維系統(tǒng)耦合度

圖8 TIE三維系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度

4.2 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空分析

根據(jù)構(gòu)建的京津冀地區(qū)TIE三維耦合協(xié)調(diào)度模型,結(jié)合2006—2015年京津冀技術(shù)創(chuàng)新綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(TI)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(IN)、生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(EN),TIE系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(T)的計(jì)算結(jié)果,進(jìn)一步得到系統(tǒng)的耦合度C和耦合協(xié)調(diào)度D,見圖7、圖8,表4。

表4 技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境(TIE)耦合特征及類型

由圖7、表4可知,北京市TIE三維系統(tǒng)耦合度長(zhǎng)期保持在0.950水平以上——優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào),為系統(tǒng)有序發(fā)展?fàn)顟B(tài)。天津市耦合度2006—2009年保持在0.837—0.853之間,在2010年相比前期增長(zhǎng)幅度快速上升到0.898, 2011年進(jìn)入優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)行列;2011—2013年實(shí)現(xiàn)了較大跨度的增長(zhǎng),耦合度上升為0.961,并在2014年達(dá)到最高值0.966。河北省的耦合度在小幅波動(dòng)中實(shí)現(xiàn)上升,2006—2008年變化幅度呈現(xiàn)小幅增長(zhǎng)和下跌，2008—2015年耦合度曲線呈倒“U”型,耦合度在2010年第二次接近天津市耦合系數(shù)，在2011年后一直保持高于天津市水平的狀態(tài),2014年達(dá)到最高值0.986,接近北京市的耦合系數(shù)。但根據(jù)2015年的耦合系數(shù)情況,河北省的耦合系數(shù)出現(xiàn)下滑,有可能落后于天津市。

由圖8和表4可知,2006—2015年京津冀地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度整體為上升趨勢(shì),考察期北京市耦合協(xié)調(diào)度可劃分為兩大階段:第一階段為2006—2010年,耦合協(xié)調(diào)度從0.711上升到0.798,處于生態(tài)環(huán)境超前,技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)滯后的基本協(xié)調(diào)階段,該階段的發(fā)展類型為轉(zhuǎn)型發(fā)展；第二階段為2011—2015年,北京市已升級(jí)為協(xié)調(diào)發(fā)展—高級(jí)協(xié)調(diào)階段,該階段的耦合特征發(fā)生變化,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超前發(fā)展,技術(shù)創(chuàng)新與生態(tài)環(huán)境相對(duì)滯后。天津市耦合協(xié)調(diào)度在考察期間分為兩個(gè)階段:第一階段為2006—2008年,耦合協(xié)調(diào)度為0.454—0.492,為不協(xié)調(diào)發(fā)展—基本不協(xié)調(diào)狀態(tài)；第二階段為2009—2015年,進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展—基本協(xié)調(diào)階段。整個(gè)考察期間耦合特征都表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境超前,技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)滯后。河北省的耦合協(xié)調(diào)度為0.321—0.574,階段劃分情況與天津市相同,在2006—2011年為不協(xié)調(diào)發(fā)展—基本不協(xié)調(diào)階段,2012年進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展—基本協(xié)調(diào)狀態(tài)。

從時(shí)間和空間特征來看,河北省比天津市晚3年進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,天津市與河北省比北京市進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展晚3年或以上。由于天津市、河北省在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境三子系統(tǒng)的綜合水平與北京市的差距較大,兩地距協(xié)調(diào)發(fā)展—高級(jí)協(xié)調(diào)階段還有一定的距離。自2006—2015年以來,不論是北京市、天津市還是河北省,技術(shù)創(chuàng)新一直處于落后狀態(tài)，可見京津冀需要在技術(shù)創(chuàng)新方面加大舉措力度,加快實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境的促進(jìn)和改善作用。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

本文的研究表明:①技術(shù)市場(chǎng)成交額、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化以及常住人口增長(zhǎng)率分別對(duì)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)率最高。②京津冀三地在TIE系統(tǒng)的綜合水平發(fā)展優(yōu)良等級(jí)關(guān)系明顯,為北京好于天津好于河北的狀態(tài),且津冀兩地與北京的差距過大,天津綜合得分比北京低0.315,河北省比北京低0.452。③在耦合協(xié)調(diào)度測(cè)算模型中,北京市技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境的耦合與協(xié)調(diào)達(dá)到優(yōu)秀水平,天津市與河北省目前都處于技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)滯后于生態(tài)環(huán)境的轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,兩地技術(shù)創(chuàng)新對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和生態(tài)環(huán)境的支持效用不明顯。

就本次實(shí)證研究來看,以往行政劃分產(chǎn)生的“諸侯經(jīng)濟(jì)”依然明顯。長(zhǎng)期差異化的政治化資源分配使北京集聚了人才、資本、技術(shù)、科研等資源優(yōu)勢(shì)。如技術(shù)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力,北京的創(chuàng)新潛力和創(chuàng)新投入力度明顯高于津冀。此外,不平等的政治和經(jīng)濟(jì)地位造成產(chǎn)業(yè)政策隔離化,長(zhǎng)期的資源要素分配不均導(dǎo)致三地產(chǎn)業(yè)周期不同步,產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)的非均衡狀態(tài)聯(lián)動(dòng)帶來嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境問題,影響區(qū)域內(nèi)部的協(xié)調(diào)發(fā)展和各省市TIE系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)。

5.2 對(duì)策建議

面對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和京津冀成為世界級(jí)特大城市群的發(fā)展的目標(biāo),首要要解決協(xié)同發(fā)展問題,通過影響三地要素、資源的流向和分配,引導(dǎo)津冀的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,緩和與優(yōu)化生態(tài)環(huán)境,最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。因此,提出以下對(duì)策:①重點(diǎn)搭建區(qū)域協(xié)同頂層設(shè)計(jì),從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、生態(tài)方面制定協(xié)同機(jī)制,突破原有的地方本位思想,找到京津冀地區(qū)的利益共同點(diǎn),實(shí)現(xiàn)各地的協(xié)作對(duì)接,提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)粘性,建立責(zé)任與利益對(duì)等的規(guī)章制度,最終實(shí)現(xiàn)京津冀區(qū)域內(nèi)合理的利益分享格局。②分別針對(duì)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和生態(tài)環(huán)境展開研究。就技術(shù)創(chuàng)新而言,津冀兩地技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)和生態(tài)環(huán)境的促進(jìn)作用不明顯。盡管北京市技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力遠(yuǎn)高于津冀,但北京對(duì)區(qū)域內(nèi)部的技術(shù)轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散效應(yīng)不樂觀。因此,北京要注重對(duì)津冀的技術(shù)轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散效應(yīng)。通過共建科技創(chuàng)新平臺(tái),將北京的新技術(shù)、新產(chǎn)品在津、冀兩地共享。天津與河北要積極向外尋求技術(shù)創(chuàng)新資源,向內(nèi)培養(yǎng)創(chuàng)新環(huán)境,強(qiáng)化基礎(chǔ)研究能力,搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái),強(qiáng)化創(chuàng)新產(chǎn)品。③就產(chǎn)業(yè)而言,在京津冀一體化發(fā)展政策的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和承接過程中,要制定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼和稅收政策,建立多方位補(bǔ)償機(jī)制。京津冀各地在結(jié)合自身資源、要素特征實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展時(shí),應(yīng)明確責(zé)任與利益分配制度。只有建立責(zé)任與利益對(duì)等的規(guī)章制度,才能保證產(chǎn)業(yè)協(xié)同的持續(xù)動(dòng)力。關(guān)注京津冀產(chǎn)業(yè)集聚和新興產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,以集聚效應(yīng)和企業(yè)集體行動(dòng)促進(jìn)企業(yè)間的貿(mào)易和技術(shù)交流。抓好中國2025制造與雄安新區(qū)建立的契機(jī),配套優(yōu)惠政策,積極吸引高科技人才、引進(jìn)并積極發(fā)展智能制造等創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè),促進(jìn)工業(yè)向中高端邁進(jìn);促進(jìn)當(dāng)?shù)厍鍧嵞茉?、綠色技術(shù)行業(yè)發(fā)展,推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)由資源要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新要素驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)型。④就生態(tài)環(huán)境而言,技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的良好發(fā)展有利于提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。制定針對(duì)性的生態(tài)補(bǔ)償制度,加大財(cái)政轉(zhuǎn)移支付資金不可或缺。政府要樹立邊際效益思維,通過市場(chǎng)機(jī)制,權(quán)衡污染防治投入與效益,以探求長(zhǎng)效環(huán)境治理機(jī)制為目標(biāo)。更重要的是TIE系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展不是系統(tǒng)內(nèi)要素的平均化,而應(yīng)關(guān)注當(dāng)?shù)丨h(huán)境資源的特征和技術(shù)的互補(bǔ)性,尤其是津冀兩地要加快提高技術(shù)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力,通過打造科技創(chuàng)新鏈,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。