青海省湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的時空分異

郭 婧, 周學(xué)斌, 任 君, 王芳萍, 魏 珍, 師 燕, 周華坤

(1.中國科學(xué)院 西北高原生物研究所 青海省寒區(qū)恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西寧 810008; 2.青海省社會科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境研究所,西寧 810000; 3.青海省水文水資源勘測局, 西寧 810001; 4.青海大學(xué) 研究生院, 西寧 810016; 5.青海省社會科學(xué)院經(jīng)濟(jì)研究所, 西寧 810000; 6.西寧市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院, 西寧 810006； 7.中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049)

隨著國家在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面政策、投入等日益加強(qiáng)，極大地促進(jìn)了青海省湟水谷地社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，然而工業(yè)化加速，城市人口集聚、資源能源消耗等對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的脅迫作用。作為青海省重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地和重點(diǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)，探討經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)二者向良性、可持續(xù)的耦合協(xié)調(diào)方向轉(zhuǎn)變是當(dāng)前湟水谷地要著力解決的首要問題。實(shí)際上，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境是相互作用，相互影響，構(gòu)成彼此耦合交互體，其最高形態(tài)是二者相互協(xié)調(diào)、相互融合共同構(gòu)成一個高效的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[1-2]。因此，探討經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求[3]。

近年來，耦合協(xié)調(diào)度模型因具有量化分析的優(yōu)點(diǎn)引起了專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。國外對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究始于19世紀(jì)末期，而真正以實(shí)證研究形式來分析對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間協(xié)調(diào)關(guān)系始于20世紀(jì)90年代[4]。如美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Norgaard[5]提出了協(xié)調(diào)發(fā)展理論，認(rèn)為通過反饋循環(huán)，在社會和生態(tài)系統(tǒng)之間可以實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。目前國外關(guān)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系探討還包括投入產(chǎn)出模型[6]、CGE模型[7]及生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本視角[8]展開。

國內(nèi)一些學(xué)者研究焦點(diǎn)集中在不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合度、耦合協(xié)調(diào)度以及和空間分布及演變上。張榮天等[9]運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)模型分析泛長江三角洲地區(qū)兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度及其演變。易平等[10]定量評價了地質(zhì)公園社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境效益的耦合協(xié)調(diào)度。王琦等[11]對洞庭湖區(qū)生態(tài)—經(jīng)濟(jì)—社會復(fù)合系統(tǒng)的耦合度、協(xié)調(diào)度和綜合發(fā)展值進(jìn)行了分析。初雪等[12]采用耦合度、發(fā)展度、耦合協(xié)調(diào)系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)度分析了欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系。趙旭陽等[2]定量揭示出影響山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合的主要因素，并從時空角度分析了區(qū)域耦合度的空間分布及演變規(guī)律。丁浩等[13]通過耦合協(xié)調(diào)模型的構(gòu)建，對山東省區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行時空雙維研究，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型進(jìn)一步探索區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)生變化的深層原因。

盡管國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量基礎(chǔ)性工作研究，但對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度的時空分異研究仍處于較薄弱階段。尤其是針對青海湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度尚未開展研究，相對的耦合協(xié)調(diào)度的時空分異研究也極其缺乏。鑒于此，本文利用物理學(xué)中容量耦合協(xié)調(diào)模型，充分考慮各種因素，選擇湟水谷地3個典型區(qū)縣2008—2015年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法確定評價指標(biāo)權(quán)重，從時空角度定量揭示湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境兩系統(tǒng)之間相互耦合協(xié)調(diào)程度及空間分布規(guī)律。研究結(jié)果對于推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、指導(dǎo)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提高環(huán)境保護(hù)意識，促進(jìn)二者協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)界定

湟水谷地位于青藏高原的東北部，是青海省重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地和重點(diǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)。地理位置為100°54′—103°04′E，35°30′—36°52′N，由于受地形限制，湟水河向東區(qū)域作為發(fā)展的主要方向。因此，本文選取國內(nèi)外典型區(qū)域海東市內(nèi)的樂都區(qū)、民和回族土族自治縣(簡稱“民和縣”)、互助土族自治縣(簡稱“互助縣”)3個區(qū)縣，研究區(qū)土地面積8 364.72 km2，人口111.74萬人。

1.2 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展

湟水谷地開發(fā)歷史悠久，是黃河流域人類活動最早的地區(qū)之一。隨著全面建成小康社會目標(biāo)日漸臨近，研究區(qū)將通過轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，走綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展與低碳發(fā)展的道路，大力發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高生產(chǎn)能力與人民生活水平，使整個湟水谷地的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于良好態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)共有49個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，占湟水谷地鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)的47.6%，人口密度為133.58人/km2，約是青海省平均人口密度的16倍。2008—2015年研究區(qū)總?cè)丝跀?shù)從10.65萬人增加到11.17萬人，GDP從75.97萬元增加到245.71萬元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為651 523.41萬元，占青海省的20.4%。

1.3 生態(tài)環(huán)境發(fā)展

湟水谷地位于青藏高原與黃土高原的交錯地帶，海拔為1 650～4 635 m，地質(zhì)構(gòu)造屬于祁連褶皺系，為中新生代山間斷陷谷地。受地形、海拔以及水、熱條件的影響，形成了3種不同的生態(tài)區(qū)，按當(dāng)?shù)亓?xí)慣稱為：川水區(qū)、淺山區(qū)、腦山區(qū)。研究區(qū)氣候?qū)俑咴箨懶园敫珊禋夂?，太陽輻射?qiáng)、光照充足，年日照時數(shù)在2 500 h以上；境內(nèi)年平均氣溫低，在4.3～9.7℃之間；降水量少，境內(nèi)絕大部分地區(qū)年降水量在400 mm以下。此外，研究區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，植被景觀多樣，呈現(xiàn)出草甸草原、荒漠草原、干草原、高山草甸、森林等多種自然景觀類型。

2 研究方法

2.1 熵值法確定權(quán)重

1948年，Shannon[14]首次引進(jìn)信息熵來描述了信號源信號的不確定性，熵值法確定權(quán)重系數(shù)在信息論中，熵值反映了信息的無序化程度，可以用來度量信息量的大小[15]，某項(xiàng)指標(biāo)攜帶的信息越多，表示該指標(biāo)對決策的作用越大[16]。熵值法的計算步驟主要包括：構(gòu)建判斷矩陣、指標(biāo)特征值的無量綱處理、確定評價指標(biāo)的熵3部分[17]。

2.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價模型

2.2.1 綜合評價模型 根據(jù)前人相關(guān)研究結(jié)果[18]，結(jié)合實(shí)地情況，得到湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)：

(1) 假設(shè)x1,x2,…,xm是描述經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)的m個指標(biāo)，則：

(1)

式中：F(x)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)；m為經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)個數(shù)；ωi為經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)第i個評價指標(biāo)的權(quán)重；xi為經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

(2) 假設(shè)y1,y2,…,yn是描述生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的n個指標(biāo)，則：

(2)

式中：G(y)為生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)；n為生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)個數(shù)；ωj為生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)第j個評價指標(biāo)的權(quán)重；yj為生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.2.2 耦合度模型 借鑒物理學(xué)中的容量耦合定義及系數(shù)模型[9]，根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)可得到經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合度評價模型為：

(3)

式中：C為經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合度，C∈(0,1)，C值越大表明湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間越耦合，反之則越不耦合，處于失調(diào)或無序狀態(tài)；k=2，耦合度C等級值域范圍[10]見表1。

表1 湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合度類型劃分

2.2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型 如前所述，單純靠耦合度無法反映出湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平的高低，同時也很難反映出二者的整體“功效”與協(xié)同“效應(yīng)”[10]。因此，本文用耦合協(xié)調(diào)度模型分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境兩大子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展貢獻(xiàn)程度。耦合協(xié)調(diào)度越高，表明其總體協(xié)調(diào)發(fā)展水平越高，也表明兩者的耦合關(guān)系越和諧，計算公式如下：

(4)

T=αF(x)+βG(y)

(5)

式中：D為經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度；T為經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)；α和β為待定系數(shù)，考慮到湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境同等重要，因而α=β=0.5。

為了更準(zhǔn)確地表征湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境兩大子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系和階段，在借鑒已有成果[10,18]的基礎(chǔ)上，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度D以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)F(x)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)G(y)的大小，將其耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平劃分為協(xié)調(diào)發(fā)展、過度發(fā)展和失調(diào)衰退3個大類、10個協(xié)調(diào)等級和30個基本類型(表2)。

3 結(jié)果與分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

分析數(shù)據(jù)資料均來源于《海東統(tǒng)計年鑒(2008—2015)》、《樂都區(qū)統(tǒng)計年鑒(2008—2015)》、《青海省互助土族自治縣國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計資料(2008—2015)》、《青海省民和土族自治縣國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計資料(2008—2015)》，研究尺度為湟水谷地1區(qū)(樂都區(qū))2縣(互助縣、民和縣)，空間數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)，掃描之后在ArcGIS 10.2軟件中進(jìn)行配準(zhǔn)矢量化。

表2 湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型及評價標(biāo)準(zhǔn)

3.2 評價指標(biāo)選取及權(quán)重確定

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境兩子系統(tǒng)極其復(fù)雜，涉及到地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)活動以及資源環(huán)境等多方面因素。本文結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況，基于相關(guān)研究文獻(xiàn)[9,12,19]，考慮到真實(shí)性、整體對應(yīng)、比例適當(dāng)、數(shù)據(jù)可獲得性及其可比較性的原則。選擇國內(nèi)外實(shí)證研究中使用頻率較高的指標(biāo)，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境兩大層面構(gòu)建了湟水谷地耦合協(xié)調(diào)度評價指標(biāo)體系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展層面包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率4個子系統(tǒng)，14項(xiàng)指標(biāo)；生態(tài)環(huán)境層面包括生態(tài)環(huán)境水平、生態(tài)環(huán)境污染及生態(tài)環(huán)境治理3個子系統(tǒng)，12項(xiàng)指標(biāo)(表3)。

根據(jù)上述確定的指標(biāo)，選取湟水谷地(樂都區(qū)、互助縣、民和縣)2008—2015年度各指標(biāo)數(shù)據(jù)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度評價指標(biāo)。對選取的正向指標(biāo)(23項(xiàng))、逆向指標(biāo)(3項(xiàng))進(jìn)行無量綱處理，解決各指標(biāo)不同量綱無法進(jìn)行綜合匯總的問題，處理后的數(shù)據(jù)利用熵值賦權(quán)法，可得各指標(biāo)的權(quán)重Wi(表3)。

3.3 定量評價

在對評價指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化和權(quán)重計算的基礎(chǔ)上，利用公式(1)—(2)測算湟水谷地2008—2015年經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合評價指數(shù)F(x)，生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)G(y)；將計算得出的F(x)和G(y)值代入公式(3)得出經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合度C，同時利用公式(5)計算得出經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)T，利用公式(4)得出耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度D，計算結(jié)果見表4。

根據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展類型及評價標(biāo)準(zhǔn)(表2)，對2008—2015年湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行了協(xié)調(diào)發(fā)展類別劃分(表5)。

3.4 綜合發(fā)展水平分析

圖1表明2008—2015年湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平總體呈線性上升趨勢(y=0.0972x+0.0153，R2=0.9762)。2008年、2009年湟水谷地生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合評價值分別為0.303 7，0.370 6，相當(dāng)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)綜合評價值(0.155 6，0.185 4)的2倍，可見當(dāng)時的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，人類的生產(chǎn)生活所帶來的環(huán)境壓力較小。

在2010年發(fā)展過程中，生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合評價值較之前兩年有所下降(0.284 3)。隨后3年間，生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價值呈上升趨勢，在2013年綜合評價值達(dá)到最高(0.631 0)，2014—2015年評價值則再次下降又緩慢回升。相比之下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)的綜合評價值在2010—2015年呈快速上升的趨勢，并在2015年達(dá)到了0.841 2，遠(yuǎn)超過生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合評價值(0.468 6)。

通過評價指標(biāo)體系中各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)歷年的數(shù)值得出，湟水谷地的人均GDP總量在過去的8年間從7 255元增加至22 668.7元，工業(yè)GDP由187 202.6萬元直線上升至806 820.1萬元，呈4倍增長；人均規(guī)模以上工業(yè)增加值也從2008年的1 100元/人增加至5 920元/人；公共財政收入由6 642.7萬元增加至35 002.7萬元；人均固定資產(chǎn)投資在近8年間，增加至12倍左右；糧食產(chǎn)量由106 435 t增加至320 418 t；農(nóng)民人均純收入和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入均呈直線增加。說明經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是城市化、工業(yè)化以及人類的生產(chǎn)生活對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生脅迫作用較為顯著，雖然近幾年人類對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識不斷提高、保護(hù)措施不斷增強(qiáng)，仍對湟水谷地生態(tài)環(huán)境帶來壓力。

表3 經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)評價指標(biāo)體系及權(quán)重

注：*表示逆向指標(biāo)，其他表示正向指標(biāo)。

表4 2008-2015年湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度

表5 2008-2015年湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型

圖12008-2015年青海湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展-生態(tài)環(huán)境

綜合評價指數(shù)時序變化

生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的反饋?zhàn)饔弥饕憩F(xiàn)在森林面積、當(dāng)年造林面積、農(nóng)藥化肥使用量、節(jié)能環(huán)保財政支出、城市生活污水處理率、工業(yè)二氧化硫排放量等指標(biāo)。在過去的8年間湟水谷地森林面積呈明顯單峰型波動，由2008年的最低值(12 073 hm2)波動上升至2013年的最高值(282 725.33 hm2)后下降至2015年的177 619 hm2；8年間，化肥使用(折純)量由6 628.67 t直線上升至8 219.53 t；而農(nóng)藥使用量呈明顯單峰型波動，由2008年的最低值(160 748.67 kg)上升至2012年的峰值(441 291.33 kg)后直線下降至180 898 kg；人均農(nóng)作物播種面積(0.14～0.16 hm2)和年末人均耕地?fù)碛辛?0.14～0.20 hm2)均緩慢增加。由于環(huán)境保護(hù)力度不斷提高，當(dāng)年造林面積呈明顯上升趨勢，由1 595 hm2上升至2015年的4 206 hm2；節(jié)能環(huán)保財政支出由5 347萬元上升至23 288萬元，增加了4倍以上；城市生活污水處理率也呈上升趨勢。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的生態(tài)環(huán)境壓力急速上升，在過去8年間，工業(yè)二氧化硫排放量由3 588.51 t波動增加至的4 547.57 t。綜合反映出近幾年在“綠色發(fā)展”的理念下，生態(tài)環(huán)境建設(shè)取得了一定成效的基礎(chǔ)上對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐作用。

3.5 耦合協(xié)調(diào)度分析

為了更直觀地反映湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的演化趨勢以及兩子系統(tǒng)的發(fā)展軌跡，將2008—2015年湟水谷地整體和3個區(qū)縣的耦合協(xié)調(diào)度D測算結(jié)果繪制成折線圖(圖2)，對其經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行綜合分析。

圖22008-2015年湟水谷地三區(qū)縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展-生態(tài)環(huán)境

耦合協(xié)調(diào)度時序變化

從圖2中可以看出，2008—2015年湟水谷地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度D從0.429 4增加到0.743 8，協(xié)調(diào)類型從瀕臨失調(diào)衰退類轉(zhuǎn)化為中度協(xié)調(diào)發(fā)展類，兩個子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度D總體呈現(xiàn)波動式上升趨勢(y=0.0504x+0.3882，R2=0.8982)。具體來看，2008年樂都區(qū)、互助縣和民和縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度分別為0.407 9，0.400 3，0.444 3，耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度均為瀕臨失調(diào)衰退類，其中民和的協(xié)調(diào)水平最高，樂都次之，互助最低，且至2015年3個區(qū)縣的協(xié)調(diào)等級均轉(zhuǎn)化為中度協(xié)調(diào)發(fā)展類。

由圖1—2可以看出，2008—2015年湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平的剪刀差呈現(xiàn)明顯的階段性演化特征(可以劃分為3個階段：2008—2010年、2011—2013年、2014—2015年)。第一階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境先平穩(wěn)上升，經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合評價指數(shù)小于生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)[F(x)G(y)]，因而耦合協(xié)調(diào)度D從瀕臨失調(diào)衰退類生態(tài)損益型向勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類生態(tài)環(huán)境滯后型轉(zhuǎn)變(表5)。第二階段，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境均穩(wěn)步增長[F(x)>G(y)]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平的剪刀差由小逐漸變大，耦合協(xié)調(diào)度D由勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類生態(tài)環(huán)境滯后型退化為中度協(xié)調(diào)發(fā)展類生態(tài)環(huán)境滯后型(表5)。第三階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平的剪刀差由小變大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合評價指數(shù)大于生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)[F(x)>G(y)]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈直線上升，生態(tài)環(huán)境呈先下降后緩慢上升趨勢，耦合協(xié)調(diào)度D保持在中度協(xié)調(diào)發(fā)展類生態(tài)環(huán)境滯后型(表5)。2008—2015年這8年間，湟水谷地整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度大致經(jīng)歷了瀕臨失調(diào)衰退類、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類、初級協(xié)調(diào)發(fā)展類、中度協(xié)調(diào)發(fā)展類4個發(fā)展階段和8個發(fā)展類型，每個發(fā)展階段和類型的耦合協(xié)調(diào)度都由經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律和演化趨勢及兩者之間綜合發(fā)展水平的剪刀差決定。

綜上所述，8年間，經(jīng)濟(jì)—生態(tài)子系統(tǒng)的耦合度C>耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度D>綜合評價指數(shù)T(表4)，反映了湟水谷地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的協(xié)同發(fā)展水平良好，而綜合發(fā)展水平相對較差的局面，生態(tài)環(huán)境需要同社會經(jīng)濟(jì)全方位提升。

3.6 耦合度的空間分異

選取湟水谷地3個區(qū)縣的3個典型年份(2008年、2011年和2015年)耦合度C，利用ArcGIS 10.2繪制出耦合度的空間分異圖(圖3)。得出：3個典型年份內(nèi)的耦合度出現(xiàn)了3種類型，即初級耦合、中級耦合和良好耦合。2008年樂都區(qū)、互助縣、民和縣的耦合度類型分別為初級耦合、良好耦合和中級耦合，說明2008年樂都區(qū)在當(dāng)時良好的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量基礎(chǔ)下未能轉(zhuǎn)化成經(jīng)濟(jì)發(fā)展積極優(yōu)勢。而民和縣2011年、2015年3個區(qū)縣的耦合度均轉(zhuǎn)化為良好耦合類型，表明該縣域總體上經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合度一直保持在較高狀態(tài)?？傮w上，湟水谷地3個區(qū)縣從2008—2015年，耦合度出現(xiàn)從初級耦合轉(zhuǎn)化為良好耦合類型?？梢钥闯?011年之前經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境的耦合度格局明顯優(yōu)化，至2015年，該區(qū)域一直保持在良好耦合類型，反映出經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響日益加大。

圖3湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境耦合度空間分異

3.7 耦合協(xié)調(diào)度的空間分異

選取湟水谷地3個區(qū)縣3個典型年份(2008年、2011年和2015年)的耦合協(xié)調(diào)度D，利用ArcGIS 10.2繪制出耦合協(xié)調(diào)度的空間分異圖(圖4)?？梢钥闯觯?個區(qū)縣耦合協(xié)調(diào)度出現(xiàn)了輕度失調(diào)、瀕臨失調(diào)、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)、初級協(xié)調(diào)和中度協(xié)調(diào)5種狀態(tài)。2008年互助縣屬于輕度失調(diào)，樂都區(qū)和民和縣屬于瀕臨失調(diào)；2011年互助縣屬于初級協(xié)調(diào)，樂都區(qū)和民和縣屬于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)；2015年3個區(qū)縣均轉(zhuǎn)化為中度協(xié)調(diào)?？傮w上，湟水谷地從2008—2015年，耦合協(xié)調(diào)度D出現(xiàn)從輕度失調(diào)轉(zhuǎn)化為中度協(xié)調(diào)等級?？梢钥闯?個不同時段和3個不同區(qū)縣的耦合協(xié)調(diào)度逐年增強(qiáng)，表明其經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境的總體協(xié)調(diào)發(fā)展水平呈逐年上升的趨勢，兩系統(tǒng)的耦合關(guān)系越來越和諧。通過數(shù)據(jù)分析和對比耦合度的空間變化，發(fā)現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)度的區(qū)縣變化稍滯后于耦合度的變化，得出耦合度C與協(xié)調(diào)度D不存在正相關(guān)關(guān)系(p>0.05)，體現(xiàn)了耦合度強(qiáng)但協(xié)調(diào)度不一定強(qiáng)的變化規(guī)律。預(yù)測在未來幾年內(nèi)，湟水谷地耦合協(xié)調(diào)度的演化趨勢相對穩(wěn)定，在中度協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)下時間持續(xù)較長，為保證系統(tǒng)向著良好、優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)化，需要加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大區(qū)域特色綠色農(nóng)產(chǎn)品種植業(yè)、旅游業(yè)扶持力度，加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3.8 空間組合

為了更直觀地反映耦合度C和耦合協(xié)調(diào)度D的時空變化，對上述3個年份的C和D進(jìn)行組合分類，利用ArcGIS 10.2繪制出耦合協(xié)調(diào)類型的空間組合分區(qū)圖(圖5)。得出3個典型年份內(nèi)出現(xiàn)了6種空間組合類型，即：初級耦合瀕臨失調(diào)衰退區(qū)(0.60

圖4湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度空間分異

圖5湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)空間組合類型

2008年樂都區(qū)、互助縣、民和縣的耦合協(xié)調(diào)類型的空間組合分別為初級耦合瀕臨失調(diào)衰退區(qū)、良好耦合中度協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)、中級耦合瀕臨失調(diào)衰退區(qū)；2011年互助縣的耦合協(xié)調(diào)類型的空間組合為良好耦合初級協(xié)調(diào)區(qū)、樂都區(qū)和民和縣為良好耦合勉強(qiáng)協(xié)調(diào)區(qū)；2015年3個區(qū)縣的空間組合分別轉(zhuǎn)化為良好耦合中度協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)?？傮w上，湟水谷地8年間，耦合協(xié)調(diào)類型的空間組合呈現(xiàn)出從中級耦合瀕臨失調(diào)衰退向良好耦合中度協(xié)調(diào)發(fā)展優(yōu)化。各區(qū)縣的耦合協(xié)調(diào)類型出現(xiàn)了由低級類型向高級類型轉(zhuǎn)變的不同組合，反映出耦合度與耦合協(xié)調(diào)度之間并非保持一致的基本規(guī)律。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響是導(dǎo)致耦合協(xié)調(diào)類型發(fā)生變化的直接驅(qū)動力。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

湟水谷地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不僅關(guān)系著青海省全面建成小康社會，還決定著地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)施。青海省生態(tài)地位極其重要，生態(tài)價值巨大，環(huán)境承載力低下，生態(tài)環(huán)境脆弱，一經(jīng)破壞，極難修復(fù)。加之地處自然條件嚴(yán)苛的青藏高原，更加制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對資源的需求量給當(dāng)?shù)卮嗳跎鷳B(tài)環(huán)境同樣帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因此，為使協(xié)調(diào)發(fā)展水平不斷向優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展類轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)“雙贏”，必須意識到良好的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的前提，同時把握好二者的協(xié)調(diào)關(guān)系也是區(qū)域發(fā)展必須重視并正確應(yīng)對的關(guān)鍵科學(xué)問題。

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重大使命，必須采取具有針對性的有效措施使二者協(xié)調(diào)共進(jìn)。為了更好守住綠水青山，應(yīng)大力推廣使用可循環(huán)利用的清潔能源，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)建設(shè)。在保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，充分利用各區(qū)縣資源優(yōu)勢發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)。加快旅游與文化、生態(tài)等的深度融合，推動當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)業(yè)，通過轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，走綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展與低碳發(fā)展的道路，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長與生態(tài)環(huán)境向良性的、可持續(xù)的耦合協(xié)調(diào)方向轉(zhuǎn)變。

4.2 結(jié) 論

(1) 青海湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度由較低水平持續(xù)增長，協(xié)調(diào)性越來越強(qiáng)，耦合協(xié)調(diào)度D∈[0.429 4，0.743 8]。從2008—2009年的瀕臨失調(diào)衰退、2010—2011年的勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展、2012年的初級協(xié)調(diào)發(fā)展、提高到2013—2015年的中度協(xié)調(diào)發(fā)展。兩個子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)波動式上升趨勢(y=0.0504x+0.3882，R2=0.8982)。耦合協(xié)調(diào)類型方面，2008—2009年為生態(tài)損益型；2010—2015年發(fā)展成生態(tài)環(huán)境滯后型，說明2008—2009年城市化、工業(yè)化以及人類的生產(chǎn)生活對生態(tài)環(huán)境造成了破壞，導(dǎo)致2010—2015年生態(tài)環(huán)境發(fā)展滯后。雖然協(xié)調(diào)發(fā)展水平不斷提高，但離優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的差距仍然較大，有待進(jìn)一步提升。近幾年人類對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識不斷提高、保護(hù)措施不斷增強(qiáng)，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境兩系統(tǒng)之間的矛盾仍然是制約整體協(xié)調(diào)發(fā)展水平的主要因素。

(2) 空間分異上，3個區(qū)縣在3個典型年份的耦合度出現(xiàn)了從初級耦合轉(zhuǎn)化為良好耦合類型，表明8年間湟水谷地經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境的耦合度格局明顯優(yōu)化；對比耦合度的空間變化，發(fā)現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)度D出現(xiàn)從輕度失調(diào)轉(zhuǎn)化為中度協(xié)調(diào)等級，變化稍滯后于耦合度的變化，反映出耦合度C與耦合協(xié)調(diào)度D之間并非保持一致的基本規(guī)律。空間組合上，呈現(xiàn)出從中級耦合瀕臨失調(diào)衰退向良好耦合中度協(xié)調(diào)發(fā)展優(yōu)化。