生態(tài)城鎮(zhèn)化的人口—產(chǎn)業(yè)與生態(tài)協(xié)同演化機(jī)理研究*
——以江蘇省城鎮(zhèn)化為例

馬永強，華志芹

(福建農(nóng)林大學(xué)安溪茶學(xué)院，泉州 362400)

0 引言

城鎮(zhèn)化是伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村人口逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)人口的歷史過程。城鎮(zhèn)化作為解決當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的重要舉措，是解決農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民問題的重要途徑，是推動區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的有力支撐[1]。因此，在政府的積極主導(dǎo)下，依靠傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化模式，如低價征收耕地資源、招商引資建設(shè)工業(yè)園區(qū)、雇傭廉價勞動力等，推動了我國的城鎮(zhèn)化快速發(fā)展。但粗放式的城鎮(zhèn)化模式造成了資源壓力劇增、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施落后、城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)差距擴(kuò)大等眾多問題[2]。田園綜合體、特色小鎮(zhèn)等模式興起，逆城鎮(zhèn)化現(xiàn)象的出現(xiàn)，對城鎮(zhèn)化進(jìn)程提出了新的要求[3]。推動城鎮(zhèn)化內(nèi)涵式發(fā)展，把生態(tài)文明理念和原則全面融入城鎮(zhèn)化全過程，建立生態(tài)城鎮(zhèn)化發(fā)展道路，從而推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施，成為新時代城鎮(zhèn)化的趨勢和要求。生態(tài)城鎮(zhèn)化是通往現(xiàn)代化的必由之路，是鄉(xiāng)村振興所依賴的重要基礎(chǔ)，也是鄉(xiāng)村振興的重要手段[4]?；诖耍恼轮攸c聚焦生態(tài)城鎮(zhèn)化問題，以期為新時代鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和現(xiàn)代城鎮(zhèn)化實施提供借鑒和參考。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的發(fā)展是實現(xiàn)生態(tài)城鎮(zhèn)化的重要方式，也是推動和實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長的重要途徑[5-6]。對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的研究主要集中在3個方面：一是對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化內(nèi)涵的理解：厲無畏[7]認(rèn)為產(chǎn)業(yè)生態(tài)化是不同企業(yè)重新組合產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈從而實現(xiàn)資源充分利用。黃志斌[8]認(rèn)為產(chǎn)業(yè)生態(tài)化就是將物質(zhì)生產(chǎn)過程的產(chǎn)業(yè)活動納入生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)之中，從而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)同生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)與可持續(xù)發(fā)展。王如松，韓寶龍等學(xué)者認(rèn)為通過積極發(fā)展跨產(chǎn)業(yè)之間的合作共生，從而提升資源的綜合利用效率，構(gòu)建以資源、技術(shù)和管理為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展模式，是實現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要方式[9]。通過基礎(chǔ)設(shè)施的“空間溢出效應(yīng)”和“蒂伯特選擇”機(jī)制形成城市之間形成合理的產(chǎn)業(yè)分工和專業(yè)化，從而實現(xiàn)人才和產(chǎn)業(yè)的集聚與互動和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)資源的集約利用[10]。二是探討產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的實現(xiàn)路徑：降低產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的物質(zhì)消耗與能源消耗[11-12]，建立生態(tài)工業(yè)園[13-14]，促進(jìn)產(chǎn)品生命周期管理，加強企業(yè)生態(tài)共生網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)與生態(tài)管理意識等方式均被認(rèn)為是有效實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的重要方式。除此以外，對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化實現(xiàn)途徑的效果評價也是學(xué)者重點關(guān)注領(lǐng)域，不同學(xué)者利用生態(tài)效率、生態(tài)生產(chǎn)力等指標(biāo)從靜態(tài)與動態(tài)層面進(jìn)行評價[15-16]。從國內(nèi)外研究中可以看出產(chǎn)業(yè)生態(tài)化目前側(cè)重于從定性角度對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化水平、途徑、戰(zhàn)略等進(jìn)行研究，而從動態(tài)角度分析產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)變化的研究相對較少，例如劉傳江，吳晗晗等從資源的投入—占用—產(chǎn)出—排放這些過程來分析產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的流程結(jié)構(gòu)[17]。因此結(jié)合系統(tǒng)演化相關(guān)理論對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)行動態(tài)研究可以豐富產(chǎn)業(yè)生態(tài)化理論。

新型城鎮(zhèn)化能源約束情境下，生態(tài)城鎮(zhèn)化與人口的規(guī)模效應(yīng)之間存在顯著影響，產(chǎn)業(yè)生態(tài)化推動了生態(tài)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，對生態(tài)城鎮(zhèn)化具有重要的影響[18]。城鎮(zhèn)化伴隨著農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)遷移，人口遷移對產(chǎn)業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生顯著的影響，國內(nèi)對人口結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究，例如李杰義[19]以上海市為例分析了上海市人口結(jié)構(gòu)與城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不對稱分布問題及危害。區(qū)域生態(tài)城鎮(zhèn)化是實現(xiàn)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展和解決地區(qū)資源問題的重要途徑[20]。人口的年齡結(jié)構(gòu)，性別結(jié)構(gòu)以及文化結(jié)構(gòu)，人口的空間結(jié)構(gòu)都對產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的影響[21-22]。因此人口遷移必將對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化造成影響，實現(xiàn)人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的協(xié)調(diào)發(fā)展為生態(tài)城鎮(zhèn)化實施提供了保障。文章通過對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化與生態(tài)城鎮(zhèn)化的人口遷移之間的交互行為關(guān)系展開研究，詮釋產(chǎn)業(yè)生態(tài)化與城鎮(zhèn)化人口遷移之間協(xié)同演化的內(nèi)在機(jī)制。

1 研究設(shè)計

1.1 研究方法

生態(tài)城鎮(zhèn)化實質(zhì)是產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)生態(tài)化，是以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)的新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展觀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式[23]。而人口、土地和產(chǎn)業(yè)被學(xué)者普遍認(rèn)為是城鎮(zhèn)化的關(guān)鍵要素[24-25]，人口遷移，產(chǎn)業(yè)發(fā)展與土地利用之間形成了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性關(guān)系。因此將生態(tài)城鎮(zhèn)化演化和發(fā)展作為一個整體系統(tǒng)，借助系統(tǒng)動力學(xué)相關(guān)理論與方法來研究生態(tài)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程，有利于揭示生態(tài)城鎮(zhèn)化的人口遷移和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展的協(xié)同演化關(guān)系。

系統(tǒng)動力學(xué)是1956年美國學(xué)者Forrester首次提出，通過建立系統(tǒng)模型并模擬，目前是研究動態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具[26-28]。通過構(gòu)建因果關(guān)系反饋圖可有效分析系統(tǒng)內(nèi)各要素之間的相互作用關(guān)系[29]，并利用仿真技術(shù)全面分析復(fù)雜系統(tǒng)在不同情景下的演化結(jié)果[30]。系統(tǒng)動力學(xué)方法也被逐漸應(yīng)用于生態(tài)城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化研究中[31-34]。該文先分析各個子系統(tǒng)之間的協(xié)同演化關(guān)系著手，從而為構(gòu)建子系統(tǒng)協(xié)同演化模型奠定基礎(chǔ)。

1.2 系統(tǒng)動力學(xué)模型子系統(tǒng)劃分及協(xié)同演化關(guān)系分析

通過對文獻(xiàn)的整理分析，該研究將生態(tài)城鎮(zhèn)化系統(tǒng)動力學(xué)模型劃分為城鎮(zhèn)化人口遷移子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)以及生態(tài)承載力子系統(tǒng)。城鎮(zhèn)化人口遷移子系統(tǒng)是描述農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)人口轉(zhuǎn)移的過程，在經(jīng)濟(jì)收入差距的引力作用以及社會關(guān)系的影響下，推動了農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移[35]。產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)描述了三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，在人口、資源、技術(shù)等因素的影響下，產(chǎn)業(yè)的規(guī)模以及結(jié)構(gòu)都將發(fā)生變化。生態(tài)承載力子系統(tǒng)是描述在工業(yè)污染，森林用地減少、生態(tài)環(huán)境投資不斷增長等影響下生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的演變趨勢。這三大子系統(tǒng)之間具有復(fù)雜的關(guān)系，以下分別對子系統(tǒng)之間存在的協(xié)同演化關(guān)系進(jìn)行分析。

1.2.1 人口遷移子系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)的協(xié)同演化

城鎮(zhèn)化過程中人口遷移受到眾多因素的影響，例如非農(nóng)產(chǎn)業(yè)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的收入差距對人口遷移行為具有正向積極的作用。人口遷移是一個動態(tài)的過程，在規(guī)模上、結(jié)構(gòu)上都會隨著產(chǎn)業(yè)演變所釋放出來的勞動力需求信息而發(fā)生變化。同樣產(chǎn)業(yè)演變也將受到眾多因素影響，例如資源，技術(shù)創(chuàng)新，政府扶持等，其中勞動力成本降低對產(chǎn)業(yè)發(fā)展是具有重要影響的。產(chǎn)業(yè)動態(tài)演變過程中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模會隨著勞動力供給成本的變化而發(fā)生改變。因此城鎮(zhèn)化人口遷移子系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)動態(tài)演變過程中，遷入人口轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)所需要的勞動力資源，由勞動力資源、資金、技術(shù)等要素共同推動產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)演變，產(chǎn)業(yè)較高的勞動力報酬進(jìn)一步吸引遷入人口轉(zhuǎn)變?yōu)閯趧恿Y源，人口遷移子系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)在保持勞動力規(guī)模報酬遞增的情形下將形成共生演化模式。

1.2.2 產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)與生態(tài)承載力系統(tǒng)的協(xié)同演化

產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)不斷演變過程是一個不斷投入資源產(chǎn)出產(chǎn)品的過程，這些產(chǎn)品既包括了滿足社會需求的期望產(chǎn)品，也包括了破壞生態(tài)資本的非期望產(chǎn)出。生態(tài)承載力系統(tǒng)是由各類生態(tài)資本所形成的一個吸納—恢復(fù)—反饋系統(tǒng)，土壤、水、礦物等資源隨著被投入到產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中用于社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出之后，因污染、耗竭而失去原有的生態(tài)生產(chǎn)力。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改變，對生態(tài)資本的損耗也發(fā)生了改變，即生態(tài)資本的損耗產(chǎn)出率將不同。因此產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)的資源投入產(chǎn)出效率中扣減生態(tài)資本的損耗產(chǎn)出率才是凈投入產(chǎn)出效率，生態(tài)資本的損耗產(chǎn)出彈性大于1，而且生態(tài)資本的損耗產(chǎn)出率呈現(xiàn)增長狀態(tài)，此情境下的產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)與生態(tài)承載力系統(tǒng)將形成偏利共生模式。

1.2.3 城鎮(zhèn)化的人口遷移與生態(tài)承載力系統(tǒng)的協(xié)同演化

人口遷移的規(guī)模與結(jié)構(gòu)影響了產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的期望產(chǎn)出，為滿足人口需求的產(chǎn)出將最大程度上影響產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的投入產(chǎn)出效率，從而影響生態(tài)資本的損耗產(chǎn)出率。生態(tài)承載力系統(tǒng)隨著生態(tài)資本不斷損耗，逐漸對人口遷移系統(tǒng)產(chǎn)生反饋作用，例如水污染，大氣污染讓遷入性人口增加疾病的風(fēng)險，甚至造成人口遷出。生態(tài)資本損耗引起了遷入人口的城鎮(zhèn)化成本提高，既包括生活消費成本，又包括生命健康成本。雖然目前人口遷移行為在強大的經(jīng)濟(jì)收入差距的驅(qū)動力之下，比較經(jīng)濟(jì)收入與成本的利差之后，人口的遷移行為似乎沒有受到生態(tài)承載力的顯著影響，但是生態(tài)承載力的反饋作用加強，而人口遷移的經(jīng)濟(jì)收入驅(qū)動力減小，那么生態(tài)承載力對人口遷移行為的影響將更加顯著。因此人口遷移系統(tǒng)的人均凈產(chǎn)出損耗率不超過人均生態(tài)資本損耗產(chǎn)出率，此情境下人口遷移系統(tǒng)與約束性的生態(tài)承載力系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

從該文中人口遷移子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)與生態(tài)承載力系統(tǒng)的協(xié)同模式分析中，可以得出子系統(tǒng)的演化狀態(tài)受到其他子系統(tǒng)能量流(包括各類物質(zhì)流、信息流等，統(tǒng)一稱為能量流)的影響，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的改變與其他系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能改變之間的復(fù)雜聯(lián)系是導(dǎo)致系統(tǒng)協(xié)同演化的關(guān)鍵因素。因此該文建立如圖1所示，構(gòu)建城鎮(zhèn)化人口遷移子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)以及生態(tài)承載力子系統(tǒng)的協(xié)同理論框架模型。

圖1 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化協(xié)同演化分析理論框架

1.3 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化協(xié)同演化系統(tǒng)動力模型構(gòu)建

1.3.1 系統(tǒng)的邊界

根據(jù)上文分析的各個子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，從經(jīng)濟(jì)因素、社會因素以及生態(tài)因素3個方面確定系統(tǒng)的邊界。城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)收入差距加大，農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)遷移，提高了人口城鎮(zhèn)化水平，不僅經(jīng)濟(jì)收入具有引力作用，而且城鄉(xiāng)之間在教育、社會保障等方面存在的差距都可能推動農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移。另外農(nóng)村人口遷移具有社會網(wǎng)絡(luò)性，例如身邊的朋友離開農(nóng)村之后，很大可能也會帶動其他人員離開農(nóng)村，推動人口城鎮(zhèn)化。最后農(nóng)村耕地的減少，生態(tài)環(huán)境的惡化也會推動農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)移。因此從經(jīng)濟(jì)因素來看，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與非農(nóng)經(jīng)濟(jì)的比例，農(nóng)民收入與城鎮(zhèn)人員的收入差距，政府對農(nóng)村的基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)，城鎮(zhèn)的工業(yè)化程度，農(nóng)村的基本社會保障支出都將影響子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)演化。從社會因素來看，農(nóng)村與城鎮(zhèn)的距離，交通的便利性將影響子系統(tǒng)之間的系統(tǒng)演化。從生態(tài)因素來看，農(nóng)村耕地面積的減少，城鎮(zhèn)生態(tài)承載力水平將影響子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)演化。

因此該文確定的系統(tǒng)邊界是：(1)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及變化率，(2)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)總量及變化率，(3)農(nóng)村基礎(chǔ)建設(shè)投資水平與變化率，(4)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模及變化率，(5)農(nóng)村耕地面積以及變化率，(6)污染物排放水平及變化(污染物排放主要是工業(yè)固體廢棄物污染、廢水和廢氣)，(7)生態(tài)承載力水平及變化。用圖2來描述各子系統(tǒng)之間的關(guān)系以及系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的聯(lián)系。

圖2 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)演變系統(tǒng)動力學(xué)模型邊界

1.3.2 子系統(tǒng)之間的反饋回路分析

根據(jù)該文所分析的各個子系統(tǒng)之間協(xié)同演化的內(nèi)在影響因素，各個子系統(tǒng)之間存在互動影響機(jī)制：(1)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差距影響了人口城鎮(zhèn)化，城鎮(zhèn)勞動力增加促進(jìn)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)了GDP增長。政府增加對城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的投資，完善城鄉(xiāng)道路建設(shè)等，加快人口城鎮(zhèn)化進(jìn)程。但是城鎮(zhèn)人口增長將帶來城鎮(zhèn)用地規(guī)模需求的增加，農(nóng)村耕地面積的減少，從而影響生態(tài)資本存量。而且工業(yè)化以及城鎮(zhèn)化帶來了廢水、廢氣、固體廢棄物的排放，一定程度上降低生態(tài)資本的存量。生態(tài)資本將制約人口城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。(2)非農(nóng)經(jīng)濟(jì)的增長提高工業(yè)化率，三廢污染物的排放增加，一定程度上降低生態(tài)資本。政府加強對污染物治理的投資，提高城鎮(zhèn)生態(tài)承載力水平吸引農(nóng)村人口的城鎮(zhèn)化過程，進(jìn)而促進(jìn)城鎮(zhèn)的非農(nóng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。(3)農(nóng)村耕地面積減少，三廢排放增加將引起城鎮(zhèn)生態(tài)承載力降低，而政府通過投資生態(tài)環(huán)境建設(shè)，恢復(fù)城鎮(zhèn)生態(tài)承載力從而影響人口城鎮(zhèn)化進(jìn)程。

該文利用Vensim PLE軟件繪制出人口遷移子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)與生態(tài)承載力子系統(tǒng)之間的因果反饋圖，如圖3所示。

圖3 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)演變的因果反饋

1.3.3 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的存量與流量圖

為比較清晰地描述人口遷移行為、產(chǎn)業(yè)演變行為以及生態(tài)承載力變化之間的動態(tài)作用關(guān)系，在該文因果反饋圖基礎(chǔ)上，繪制存量與流量圖，如圖4所示。

圖4 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的存量與流量

通過圖4可以看出，生態(tài)城鎮(zhèn)化的發(fā)展水平以城鎮(zhèn)人口規(guī)模來反映。城鄉(xiāng)收入差距變化，以及常住總?cè)丝谧兓挠绊懴?，城?zhèn)人口增長率發(fā)生變化，從而城鎮(zhèn)人口遷入的變化影響了城鎮(zhèn)人口規(guī)模。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平以GDP來衡量，GDP的增長率以第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)的增長率來衡量，由于勞動力對經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有正向影響，因此城鎮(zhèn)人口增長促進(jìn)第二、三產(chǎn)業(yè)增長。生態(tài)發(fā)展水平以生態(tài)承載力水平來衡量，生態(tài)用地規(guī)模的增加提高了生態(tài)承載力水平，而建設(shè)用地規(guī)模的增加將降低生態(tài)承載力水平，而且污染物的排放也在不斷消耗生態(tài)承載力。因此以城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資減少變化，城鎮(zhèn)道路面積變化，GDP的增長來衡量城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長變化，以城鎮(zhèn)綠地面積變化，耕地面積變化來衡量生態(tài)用地的變化。生態(tài)承載力水平在流入為增長量，而流出為減少量的動態(tài)情形下形成了不同時期的水平變量。

2 案例選取與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

江蘇，位于我國東部沿海，是我國第一經(jīng)濟(jì)大省，位于東經(jīng)116°18′～121°57′，北緯30°45′～35°20′之間。地形以平原為主，陸地面積10.32萬km2，占全國的1.08%，截止2017年江蘇省實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值8.590 09萬億元，人均生產(chǎn)總值10.7189萬元。從2000年至2017年，江蘇常住人口總量由7 327萬增長到8 029萬，城鎮(zhèn)人口由3 086萬增長到5 521萬，城市化水平由42.3%增長到68.8%。江蘇人均GDP、綜合競爭力、地區(qū)發(fā)展與民生指數(shù)(DLI)均居中國各省第一，成為中國綜合發(fā)展水平最高的省份，在我國各省區(qū)域經(jīng)濟(jì)綜合競爭力排名中，江蘇省位于前列，其城鎮(zhèn)化水平在逐年穩(wěn)步提高。

表1 城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型主要變量

變量類型變量名稱單位符號狀態(tài)變量城鎮(zhèn)人口規(guī)模萬人POP(t)GDP億元GDP(t)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模hm2DWL(t)生態(tài)用地面積hm2 /人ECL(t)污染物排放量億tPOE(t)生態(tài)承載力水平hm2 ECP(t)農(nóng)村基礎(chǔ)建設(shè)投資億元IVC(t)速率變量城鎮(zhèn)人口增長率%RDWP(t)GDP增長率%RGDP(t)城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長率%RDWL(t)生態(tài)用地變化率%RECL(t)污染物排放變化率%RPOE(t)生態(tài)承載力變化率%RECP(t)農(nóng)村基礎(chǔ)建設(shè)投資變化率%RIVC(t)輔助變量常住總?cè)丝?萬人),城鄉(xiāng)收入(億元),第二產(chǎn)業(yè)增長率(%),工業(yè)化率(%),城鎮(zhèn)建成區(qū)面積(hm2)、城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資住宅面積(hm2),城鎮(zhèn)道路面積(hm2),城鎮(zhèn)綠地面積(hm2),耕地面積(hm2)、工業(yè)廢水排放量(億t),城鎮(zhèn)生活污水排放(億t),農(nóng)村基礎(chǔ)建設(shè)投資(億元),水資源的生產(chǎn)力(3 140m3/hm2)

但隨著城市化的不斷推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，一方面可帶來人口和勞動力的集聚、產(chǎn)業(yè)的集約發(fā)展和升級轉(zhuǎn)型，另一方面也面臨著產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，人口集聚，勞動力需求緊缺和生態(tài)環(huán)境惡化、生態(tài)損耗成本逐步增大等諸多限制?；诮K在過去40年的城鎮(zhèn)化過程中，在產(chǎn)業(yè)升級、人口遷移和環(huán)境限制等諸多因素變化情況分析，符合研究案例選取基本原則。因此，該研究將江蘇省生態(tài)城鎮(zhèn)化發(fā)展歷程選定為研究對象。

2.2 數(shù)據(jù)來源

該文以《中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫》中江蘇省各項指標(biāo)的數(shù)據(jù)和江蘇省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，同時根據(jù)城鎮(zhèn)化人口遷移與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化協(xié)同演化系統(tǒng)動力模型各子系統(tǒng)之間相互關(guān)系，確定城鎮(zhèn)人口規(guī)模、GDP總產(chǎn)值、城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模、生態(tài)用地面積、污染物排放量、生態(tài)承載力水平和農(nóng)村基層建設(shè)投資7個變量作為狀態(tài)變量，以城鎮(zhèn)人口變化率、GDP增長率、城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長率、生態(tài)用地變化率、污染物排放變量率、生態(tài)承載力變化率和農(nóng)村基層建設(shè)投資變化率等7個變量作為速率變量，常住人口、城鄉(xiāng)收入等系統(tǒng)內(nèi)其他變量為輔助變量或常數(shù)。

3 仿真檢驗分析

根據(jù)《中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫》中江蘇省各項指標(biāo)的數(shù)據(jù)，該文利用Vensim PLE軟件進(jìn)行系統(tǒng)動力學(xué)模型的模擬。首先根據(jù)1998—2011年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過SPSS回歸分析擬合速率變量方程，并對2012—2021年的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，為檢驗?zāi)Ｐ偷挠行?，選擇2012—2015年的真實數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，從而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)模擬的偏差，主要的水平變量方程式如下：

POP(t)=POP(t-1)×(1+城鎮(zhèn)人口遷入率)

GDP(t)=GDP(t-1)×(1+GDP 增長率)

DWL(t)=DWL(t-1)×(1+城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長率)

ECL(t)=ECL(t-1)×(1+生態(tài)用地增長率)

POE(t)=POE(t-1)×(1+污染物排放增加率)

ECP(t)=生態(tài)用地增長量的生態(tài)承載力(t)-污染物生態(tài)足跡(t)

IVC(t)=IVC(t-1)×(1+農(nóng)村基礎(chǔ)建設(shè)投資增長率)

主要的速率變量方程如下：

城鎮(zhèn)人口增長率=0.07-2.277×農(nóng)業(yè)人口變化率-0.176×城鎮(zhèn)化率

GDP增長率=-1.295+2.155×第二產(chǎn)業(yè)占比+0.783×第三產(chǎn)業(yè)占比

城鎮(zhèn)建設(shè)用地變化率=0.047+0.082×城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資住宅變化率-0.086×綠地面積變化率

生態(tài)用地變化率=1.038-3.01×城鎮(zhèn)綠地面積變化率-44.121×人均耕地面積變化率

工業(yè)化率=-0.79×城鎮(zhèn)人口增長率+0.924×第二產(chǎn)業(yè)占比

城鎮(zhèn)化率=0.701-16.057×常住人口增長率-0.769×城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長率

廢水排放變化率=-0.009+0.627×第二產(chǎn)業(yè)增長率-8.309×常住人口增長率

3.1 驗證模型的有效性

為了檢驗?zāi)Ｐ偷挠行?，比較2012—2015年各水平變量的模擬值與實際值的偏差。如表2所示，GDP實際值與模擬值的誤差，如表3所示，城鎮(zhèn)化用地規(guī)模的模擬值與實際值比較，如表4所示生態(tài)用地規(guī)模比較，以及表5比較了城鎮(zhèn)人口規(guī)模：

表2 2012—2015年GDP實際值與GDP模擬值的比較

年份GDP實際值(億元)GDP模擬值(億元)誤差率(%)201254 05850 492-6.5201359 75357 340-4.0201465 08865 1140.03201570 11673 9405.4

表3 2012—2015年城鎮(zhèn)化用地規(guī)模的比較

表4 2012—2015年生態(tài)用地規(guī)模的比較

表5 2012—2015年城鎮(zhèn)人口規(guī)模的比較

從表2的GDP的模擬值與實際值比較中可以看出，模擬值與實際值之間存在誤差，模擬的GDP總量在多數(shù)年份都小于實際值，這表明了GDP的實際增長率比模擬值要更高一些，第二產(chǎn)業(yè)占比與第三產(chǎn)業(yè)占比還不能夠全面解釋GDP快速增長。但是GDP的誤差率總體還勉強能夠接受，模型的結(jié)構(gòu)總體還是可行的。第二產(chǎn)業(yè)增長率從2009年的17%下降為7%導(dǎo)致第二產(chǎn)業(yè)占比小幅下降，GDP增長率也略微下降了，第三產(chǎn)業(yè)占比反而有小幅上升，因此GDP的增長率基本保持穩(wěn)定增長，達(dá)到17%。

表3的城鎮(zhèn)化用地規(guī)模以城鎮(zhèn)建成區(qū)面積為衡量指標(biāo)而進(jìn)行計算，城鎮(zhèn)化用地規(guī)模增長率基本保持在5.9%，城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資住宅建設(shè)變化相對穩(wěn)定，基本保持在27%以上，但是城鎮(zhèn)綠地面積增長放緩每年略有下降趨勢，從總體上看，城鎮(zhèn)用地規(guī)模的增長率基本平穩(wěn)。

表4生態(tài)用地規(guī)模模擬值與實際值比較(如表3)中可以看出，隨著人均耕地面積逐年下降0.5%， 2014年之前生態(tài)用地規(guī)模模擬值大于實際值，但是2014之后，生態(tài)用地規(guī)模的模擬值小于實際值，但是誤差率是比較小的，表明模擬效果比較好。

從表5城鎮(zhèn)人口規(guī)模的比較中可以看出，模擬值比實際值略小，但是誤差率比較小，表明模擬效果比較好。

污染物排放水平以工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水排放來衡量，廢水排放增長率基本保持5%水平，這與實際中個別年份的增長率存在較大偏差，但是從各年的平均增長角度來看，基本符合增長趨勢。

3.2 生態(tài)城鎮(zhèn)化的人口遷移與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同演化

基于上述系統(tǒng)模型的模擬，不難看出江蘇省的人口城鎮(zhèn)化進(jìn)程已經(jīng)發(fā)展到了較高的水平，城鎮(zhèn)化率保持小幅增長但基本穩(wěn)定在58%。通過對2012—2021年的數(shù)據(jù)仿真模擬過程中，由于常住人口增長率基本穩(wěn)定，江蘇省的產(chǎn)業(yè)化程度較為發(fā)達(dá)，新的產(chǎn)業(yè)提升因素沒有考慮在模型中(例如技術(shù)創(chuàng)新等)，因此產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長并沒有很大程度上改變城鎮(zhèn)化的增長率城鎮(zhèn)化的變化率模擬基準(zhǔn)線在這10年基本呈現(xiàn)直線狀。而且由于模擬時間較短，模型的精度不夠，難以把小幅變化通過曲線來表達(dá)。如圖5所示。從模擬結(jié)果也看到，農(nóng)業(yè)人口下降速率也基本平穩(wěn)，每年減少的速度約為2.3%，因此在城鎮(zhèn)化率基本平穩(wěn)變化的情形下，城鎮(zhèn)人口增長率保持在2%左右，基本趨勢與實際相符，如圖6所示。

圖5 城鎮(zhèn)化率穩(wěn)定變化 圖6 城鎮(zhèn)人口穩(wěn)定增長 圖7 GDP增長率穩(wěn)定變化 圖8 廢水排放率穩(wěn)定變化

江蘇省的產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化過程也基本完成，第二產(chǎn)業(yè)占比穩(wěn)定在53.2%，第三產(chǎn)業(yè)占比穩(wěn)定在41.2%，工業(yè)化率達(dá)到47.6%，GDP增長率基本保持在17.48%水平線上下，如圖7所示。產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定化發(fā)展也表明了城鎮(zhèn)勞動力增長對產(chǎn)業(yè)提升的影響力越來越弱，其他因素例如技術(shù)創(chuàng)新等因素應(yīng)當(dāng)考慮到產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化中去。

江蘇省城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中面臨著生態(tài)治理的迫切需求，工業(yè)化發(fā)展帶來的工業(yè)廢水排放和生活污水排放也隨之增多，從圖8中可以看出，工業(yè)廢水以及城鎮(zhèn)生活污水排放率穩(wěn)定增加的，變化率達(dá)到5%。因此可以通過創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)、提升污染處理能力和采用新能源、新材料等方式，從而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展及生態(tài)城鎮(zhèn)化發(fā)展更好地融合。

3.3 結(jié)果偏差分析

該系統(tǒng)模擬所得結(jié)果與實際值之間具有偏差，一方面來源于速率方程擬合性偏差，在95%的置信水平上，回歸方程難以客觀準(zhǔn)確地描述速率變量的變化過程。另一方面，系統(tǒng)的因果反饋關(guān)系可能不夠完整。尤其是GDP增長變化，影響的因素不僅僅是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化，投資政策等也會產(chǎn)生重要的影響。但由于系統(tǒng)邊界沒有考慮政策因素，所以造成系統(tǒng)模擬結(jié)果具有較大的偏差。為進(jìn)一步改進(jìn)該系統(tǒng)的模擬結(jié)果：首先可以優(yōu)化系統(tǒng)中速率方程的擬合過程，不僅僅運用回歸方程，可以利用loop函數(shù)形式等加以擬合。其次分析水平變量的因果影響因素，利用權(quán)重系數(shù)等完善因果反饋關(guān)系。最后為避免系統(tǒng)性的偏差，可能需要調(diào)整不同時間階段的模擬方程。

4 結(jié)論與建議

學(xué)術(shù)界對城鎮(zhèn)化過程中的產(chǎn)業(yè)生態(tài)化研究主要集中在內(nèi)涵研究和政策發(fā)展研究，對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的實證研究也多體現(xiàn)在生態(tài)效率評價角度，該文通過系統(tǒng)動力學(xué)模型的仿真，檢驗人口遷移子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)與生態(tài)承載力子系統(tǒng)之間協(xié)同關(guān)系，并以1998年—2015年間的江蘇省城鎮(zhèn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬分析。研究表明生態(tài)城鎮(zhèn)化的協(xié)同演化是人口城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化以及生態(tài)質(zhì)量穩(wěn)步提升的演化過程，相互之間都存在了復(fù)雜的作用力。江蘇省工業(yè)化的快速增長，推動了其產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，城鎮(zhèn)勞動力需求顯著提高從而進(jìn)一步擴(kuò)大城鎮(zhèn)吸引力，實現(xiàn)較高的人口城鎮(zhèn)化率，產(chǎn)業(yè)與人口城鎮(zhèn)化協(xié)同效應(yīng)顯著。同時工業(yè)化程度提高推動了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，即第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)的快速增長與合理的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步促進(jìn)了城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)城鎮(zhèn)化的進(jìn)程。產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化推動了人口城鎮(zhèn)化，不僅吸引了大量人口遷入，而且農(nóng)業(yè)人口逐漸下降，轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)人口，因此人口城鎮(zhèn)化與產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化實現(xiàn)了協(xié)同發(fā)展。

生態(tài)城鎮(zhèn)化是產(chǎn)業(yè)與人口城鎮(zhèn)化的內(nèi)涵式發(fā)展，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善與產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化、人口城鎮(zhèn)化并行實踐才是協(xié)同演化的基礎(chǔ)。但在實踐過程中生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化往往是產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化與人口城鎮(zhèn)化發(fā)展的后果，生態(tài)治理與產(chǎn)業(yè)與人口的城鎮(zhèn)化協(xié)同性較弱，因此產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化與人口城鎮(zhèn)化過程中的生態(tài)政策約束是保障生態(tài)城鎮(zhèn)化協(xié)同發(fā)展的基礎(chǔ)。城鎮(zhèn)化的發(fā)展過程中面臨著生態(tài)用地規(guī)模逐漸下降，工業(yè)與城鎮(zhèn)廢水大量排放等諸多問題，生態(tài)治理非常緊迫。由此提出以下3點建議。

(1)踐行綠色發(fā)展理念，強化生態(tài)文明制度建設(shè)?？茖W(xué)合理制定各級政府生態(tài)城鎮(zhèn)化發(fā)展規(guī)劃，是實現(xiàn)生態(tài)城鎮(zhèn)化的前提。將經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)人口的合理分布、自然生態(tài)環(huán)境的改善和提高和生態(tài)文明建設(shè)等均納入到城鎮(zhèn)化發(fā)展考核指標(biāo)中，完善農(nóng)地征用補償政策、森林生態(tài)效益林補助等生態(tài)補償制度，建立由經(jīng)濟(jì)(產(chǎn)業(yè))、社會(人口)和生態(tài)3系統(tǒng)要素構(gòu)成的生態(tài)城鎮(zhèn)建設(shè)制度體系。

(2)優(yōu)化資源配置效率，推動經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)價值協(xié)調(diào)發(fā)展。產(chǎn)業(yè)生態(tài)化和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化是相互協(xié)調(diào)的過程，生態(tài)產(chǎn)業(yè)化強調(diào)對于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、生態(tài)價值的利用與轉(zhuǎn)化，是城鎮(zhèn)化進(jìn)程中更好的實現(xiàn)對自然資源的有效利用的過程。產(chǎn)業(yè)生態(tài)化是利用綠色發(fā)展、生態(tài)理念貫穿到企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)中，將企業(yè)生產(chǎn)管理活動對環(huán)境的干擾和影響降到最低的過程。而在城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程中，注重經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展與生態(tài)價值保障的協(xié)調(diào)發(fā)展是建設(shè)生態(tài)城鎮(zhèn)化的必然要求，以期建立高效率、低污染、低能耗、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生態(tài)協(xié)調(diào)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

(3)提高生態(tài)治理投入水平，改善生態(tài)治理能力。廢水和污染物排放水平是影響生態(tài)城鎮(zhèn)化的重要因素，在城鎮(zhèn)化的發(fā)展過程中，隨著工業(yè)化的不斷提升和城鎮(zhèn)人口的不斷增加，廢水和污染物排放逐步增加。通過模擬結(jié)果顯示，廢水治理率可以顯著降低，生態(tài)用地規(guī)?？梢灾饾u提高，并且沒有降低區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長速度，也沒有阻礙產(chǎn)業(yè)與人口的城鎮(zhèn)化發(fā)展。通過提高生態(tài)治理投入，可有效降低廢水排放水平。同時，在城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中，應(yīng)更多發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)，全面提升行業(yè)污染物治理能力，全面實現(xiàn)城鎮(zhèn)化發(fā)展與污染物排放脫鉤。