陜北安塞縣生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展

馬亞亞, 劉國(guó)彬, 張 超, 王 杰

1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院, 楊凌 712100 2 中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 楊凌 712100 3 西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所, 楊凌 712100

安塞縣位于西北內(nèi)陸黃土高原腹地,是比較典型的生態(tài)環(huán)境脆弱帶。受脆弱自然因素以及不合理的人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響,縣域水土流失面積達(dá) 2852 km2,占總土地面積的95%,年均侵蝕模數(shù)>1.0萬 t/a[1],強(qiáng)烈的水土流失嚴(yán)重制約了縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。近年來,隨著當(dāng)?shù)厣a(chǎn)活動(dòng)的快速發(fā)展,工業(yè)和人口的大規(guī)模集聚,致使安塞地區(qū)大量地表植被的消失和退化,使得生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的矛盾日益突出。本文旨在研究安塞縣在加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)如何注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善,并且正確認(rèn)識(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系,了解二者交互作用的耦合發(fā)展規(guī)律,采取適當(dāng)?shù)陌l(fā)展策略,促進(jìn)安塞縣生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的可持續(xù)發(fā)展[2,3]。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展有“共同發(fā)展, 持續(xù)發(fā)展”的涵義, 但協(xié)調(diào)發(fā)展并不等同于“平等發(fā)展”, 而是二者相互促進(jìn)、耦合協(xié)同的發(fā)展[4]。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)的研究?jī)?nèi)容逐漸從定性的現(xiàn)狀分析轉(zhuǎn)向定量的趨勢(shì)評(píng)價(jià)[5,6],并且從不同角度提出了眾多關(guān)于生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)的評(píng)價(jià)模型,主要有EKC計(jì)量模型[7,8]、耦合協(xié)調(diào)度和耦合度綜合評(píng)價(jià)模型[9,10]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型[11]和剪刀差方法[12-13]等。如左其亭等[14]建立了社會(huì)經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型;宋紅麗等[15]基于耦合理論探討經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)影響因子的協(xié)調(diào)程度,建立區(qū)域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)耦合度模型;任志遠(yuǎn)等[16]利用耦合模型對(duì)陜西省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系進(jìn)行了研究。目前大多數(shù)學(xué)者研究的是靜態(tài)耦合問題,少數(shù)動(dòng)態(tài)耦合研究則大多集中在城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)方面[5]。因此,本文在分析縣域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)交互耦合關(guān)系的基礎(chǔ)上,選擇靜態(tài)耦合與動(dòng)態(tài)耦合結(jié)合的方法,研究安塞縣生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展程度和演變規(guī)律,以期為實(shí)現(xiàn)安塞縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)耦合提供現(xiàn)實(shí)的理論意義。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

安塞縣(36°30′45″—37°19′31″N、108°51′44″—109°26′18″E)隸屬陜西省延安地區(qū)管轄,轄 14個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)),209個(gè)行政村,1018個(gè)自然村[17];地處西北干旱半干旱地區(qū),屬典型的梁峁?fàn)钋鹆隃羡謪^(qū)[18],地貌類型主要為黃土梁澗、梁峁?fàn)铧S土丘陵和溝谷階地[19]。土壤以黃綿土為主,約占總面積 95% 左右,由于黃綿土土質(zhì)疏松,質(zhì)地均一,導(dǎo)致陜北安塞縣水土流失嚴(yán)重、土壤瘠薄、生態(tài)環(huán)境惡化。該區(qū)屬暖溫帶半干旱氣候,≥10℃ 年積溫 2866℃,年平均氣溫為8.8℃,年平均降水量505.3 mm,且分布極不均勻;境內(nèi)植被較差,主要以天然次生林、人工林和荒山荒坡的天然草地為主。

陜北安塞縣總面積 2949.14 km2,其中耕地 47170 hm2,山地占 95% 以上,土層深厚,晝夜溫差較大,適宜農(nóng)林牧綜合發(fā)展[20]。1996—2013年,農(nóng)民人均純收入由 1126元上升到9148元,全縣林草覆蓋率由 9.67% 提高到36.1%,2013年總?cè)丝?9.42萬,其中農(nóng)業(yè)人口 16.33萬,農(nóng)民人均純收入9148元,農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為10.26 億元。但是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)相悖問題依然存在,即資源沒有充分利用,產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后,產(chǎn)業(yè)與資源沒有實(shí)現(xiàn)很好的耦合等問題,一定程度上阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在此背景下探究社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)間的相互關(guān)系,客觀科學(xué)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展程度,從而有針對(duì)性地提出建議和對(duì)策。

1.2 研究方法

1.2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建和數(shù)據(jù)來源

考慮到指標(biāo)選取的代表性、客觀性、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合以及可比性等原則,結(jié)合安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的實(shí)際,借鑒相關(guān)研究成果[21,22],構(gòu)建能夠全面地反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)[23]。體系由自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)組成,其中,選取年降水量等10個(gè)指標(biāo)來反映陜北安塞縣生態(tài)環(huán)境狀況;選取地區(qū)生產(chǎn)總值等 12個(gè)指標(biāo)來反映該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r (表1)。文中選用的數(shù)據(jù)來源于《安塞縣統(tǒng)計(jì)年鑒》(1985—2013) (2005年的數(shù)據(jù)除外),該區(qū)域生態(tài)修復(fù)大致由實(shí)施(1996—2005)和鞏固恢復(fù)(2006—2013) 兩個(gè)階段構(gòu)成,因此本文數(shù)據(jù)選擇年限為1996—2013年。

表1 安塞縣生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)體系

+ 表示正指標(biāo);- 表示逆指標(biāo)

1.2.2耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上體系或運(yùn)動(dòng)形式之間通過交互作用而互相影響的現(xiàn)象[19,24]。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合關(guān)系是指兩系統(tǒng)之間、系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相互脅迫、相互依存關(guān)系的客觀表征[19,24,25],主要表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相互作用,呈現(xiàn)出由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由低級(jí)到高級(jí)的演化趨勢(shì)。一般來說,社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的相互作用關(guān)系在不同階段有不同的表現(xiàn)。 因此,本文選擇以下三種模型對(duì)安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行分析：首先,選擇耦合協(xié)調(diào)度模型,確定安塞縣1996—2013年社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各自的發(fā)展水平和耦合協(xié)調(diào)程度;其次,選擇剪刀差方法,宏觀反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展速度差異;最后,選擇耦合度模型,微觀評(píng)定社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間耦合狀態(tài)的演化趨勢(shì)。

本文采用客觀賦權(quán)法中的熵值法計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。該法是在綜合考慮各因素提供信息量的基礎(chǔ)上計(jì)算的,具有所獲取的信息程度有序、效用性自然的優(yōu)勢(shì)[26],其公式為：

首先計(jì)算指標(biāo)的信息熵Ej：

(1)

然后確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重wj：

(2)

式中:pij為第j個(gè)指標(biāo)第i年指標(biāo)值的比重,m為某項(xiàng)指標(biāo)的個(gè)數(shù),k為各個(gè)子系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)。通過公式 (1) 和公式 (2) 計(jì)算得到自然生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重ai和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重bi。

量化各個(gè)區(qū)域的系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)區(qū)域系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)是至關(guān)重要的[27]。本文主要采用極差變換法[4]對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量化,公式如下：

Xij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij) (正向指標(biāo))

(3)

Xij=(maxxij-xij)/(maxxij-minxij) (逆向指標(biāo))

(4)

式中:Xij表示系統(tǒng)指標(biāo)的原始值;maxxij和minxij分別表示第j個(gè)指標(biāo)第i年的最大值和最小值;Xij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值,其值介于0 - 1 之間。通過極差變換法分別得到兩系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化值xi和yi,然后利用指標(biāo)權(quán)重與量化值計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù),其模型為:

(5)

式中：F(x)和F(y)為別為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。通過耦合度模型計(jì)算出兩系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)程度,能夠清晰地反映出系統(tǒng)之間相互影響的協(xié)調(diào)程度,也能夠判斷出系統(tǒng)之間是否和諧發(fā)展[28]。所以為了進(jìn)一步評(píng)判自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合的程度,引入耦合協(xié)調(diào)度模型[23],公式如下：

(6)

T=gF(x)+hF(y)

(7)

(8)

式中:C為社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)指數(shù);T為兩系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù),其反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的綜合水平,g和h取值均為0.5;D為復(fù)合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度,表示在生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(F(x)+F(y))一定的條件下,為使生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的復(fù)合效益(F(x)×F(y))最大,二者進(jìn)行組合協(xié)調(diào)的程度。D值越小,系統(tǒng)越不協(xié)調(diào),D值越大,協(xié)調(diào)狀態(tài)越理想[29]。

1.2.3剪刀差方法

剪刀差方法是一種用來反映兩種變化趨勢(shì)之間差異性的方法[30]。本研究采用剪刀差來反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)F(y)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)F(x)對(duì)年份的變化趨勢(shì),并通過F(x)與F(y)曲線在給定時(shí)刻t0的兩切線夾角α來表示,且α值越小,表示F(x)與F(y)兩條曲線變化趨勢(shì)之間的差異越小(圖 1)。 其中,F(x)與F(y)的變化速率V(x)與V(y)可通過其曲線的切線斜率F′(x)和F′(y)來表示：

V(x)=F′(x)=dx/dt

(9)

V(y)=F′(y)=dy/dt

(10)

(11)

1.2.4經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的耦合度模型

耦合度模型是根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各自的耦合元素產(chǎn)生相互影響的程度,進(jìn)一步判定二者間的協(xié)調(diào)作用關(guān)系和表現(xiàn)[3]。若把兩者作為一個(gè)整體考慮,假定這個(gè)系統(tǒng)只有F(x)與F(y)兩個(gè)元素,按照貝塔蘭菲的一般系統(tǒng)論[25],當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的各元素協(xié)調(diào)時(shí),整個(gè)系統(tǒng)也是協(xié)調(diào)發(fā)展的,整個(gè)系統(tǒng)的演化速度V可以看作是V(x)與V(y)的函數(shù),所以有V=f(V(x)),V(y)[31]。首先建立V的簡(jiǎn)單模型,假定社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變化具有周期性的特點(diǎn),生態(tài)環(huán)境受社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響也出現(xiàn)周期性, 在每個(gè)周期內(nèi), 由于V的變化受V(x)與V(y)的影響,因此可以在兩維平面[V(x),V(y)]中來分析V,以V(x)與V(y)為變量建立平面坐標(biāo)系,則V的變化軌跡為坐標(biāo)系中的一橢圓 (因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展一般大于生態(tài)環(huán)境發(fā)展速度)(圖 2)。V(x)與V(y)的夾角β滿足：tgβ=V(x)/V(y),即β=arctanV(x)/V(y),根據(jù)β的取值,可以判定整個(gè)系統(tǒng)的演化狀態(tài)以及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的動(dòng)態(tài)耦合程度[32](表2)。

圖1 剪刀差示意圖 Fig.1 Sketch map of scissors difference

圖2 經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合度模型 Fig.2 Coupling model of coordinated development between economic and environmental systems

表2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合度模型

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)分析

安塞縣生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合水平在研究期間整體呈波動(dòng)上升而后逐步下降的變化趨勢(shì)(圖 3),1996—2002年安塞縣生態(tài)環(huán)境指數(shù)值由0.42波動(dòng)上升到0.63,說明該時(shí)期生態(tài)功能的作用逐漸發(fā)揮作用,使得生態(tài)指數(shù)明顯增加;而后生態(tài)環(huán)境指數(shù)值由2003年的0.59下降到2012年的0.37,說明該時(shí)期內(nèi)生態(tài)環(huán)境整體面臨的壓力加大。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)分類指標(biāo)中,資源供給情況與土地利用程度在研究期間呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的演變趨勢(shì),但前者的上升速度較快;生態(tài)環(huán)境指數(shù)表現(xiàn)出緩慢下降的狀態(tài),且幅度相對(duì)較大?？傮w來說,20世紀(jì)90年代末期,隨著人口數(shù)量的增加以及城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn),人們以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,從而對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展造成不利影響。

圖3 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)Fig.3 Comprehensive development index of eco-environmental system and socio-economic system

安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合水平在研究期間整體呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢(shì) (圖 3),由1996年的0.17上升到2013年的0.83,縣域經(jīng)濟(jì)實(shí)力明顯提升,其中受經(jīng)濟(jì)活力影響,2004 年后增勢(shì)明顯提高。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分類指標(biāo)中,經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況和社會(huì)發(fā)展指數(shù)的上升速度都比較快,其中,經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況的增長(zhǎng)最為明顯,由0.05增長(zhǎng)至0.99,帶動(dòng)了縣域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,與此同時(shí),社會(huì)發(fā)展指數(shù)也有不同程度的鞏固和提高,并在2006年間為持續(xù)上升趨勢(shì),這主要源自縣域經(jīng)濟(jì)實(shí)力的明顯提升,加大了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度,改善了人民的生活水平。

通過指標(biāo)線性求和公式計(jì)算得到1996—2013年安塞縣生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合指數(shù)(圖3),從圖中可以看出安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)逐年增加,而生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)整體呈現(xiàn)在波動(dòng)中下降的趨勢(shì)。從增長(zhǎng)速度來看,社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)較低速度的增長(zhǎng)期,從2004 年開始進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期;生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演變速度由快變慢,總體處于平穩(wěn)下降狀態(tài)。從綜合發(fā)展的同步性看,1996—2008年期間生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合指數(shù)明顯大于社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合指數(shù),二者的發(fā)展存在一定的差距, 2009年以后,生態(tài)環(huán)境發(fā)展速度明顯滯后于社會(huì)經(jīng)濟(jì),二者出現(xiàn)發(fā)展步調(diào)不一致狀態(tài),差距呈現(xiàn)由小變大趨勢(shì)?？傮w來說,生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性表現(xiàn)出先上升后下降的演變趨勢(shì)。

安塞縣生態(tài)環(huán)境優(yōu)化速度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的相對(duì)變化速率呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)(圖3),生態(tài)環(huán)境優(yōu)化速度雖然在波動(dòng)中呈整體上升的趨勢(shì),但是在2009年以后低于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。因此在追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)仍然要高度重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)[27],加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作的力度,逐步完善環(huán)境保護(hù)政策,走經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展[33],實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展分析

為了更好的分析安塞縣自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合指數(shù)的變化情況,將二者看作兩個(gè)系統(tǒng),借助耦合和協(xié)調(diào)的理論模型,利用公式計(jì)算得到自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合度 (C) 和耦和協(xié)調(diào)度 (D) (表3),目的是為了更好地評(píng)判經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境交互耦合的協(xié)調(diào)程度[34]。然后依據(jù)均勻分布函數(shù)法比較生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)[F(x) 與F(y)],將耦合協(xié)調(diào)度分為 3 種類型:F(x)>F(y)時(shí),屬于經(jīng)濟(jì)滯后型;F(x) =F(y) 時(shí),屬于生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)同步發(fā)展型;F(x)

表3 生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合度評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1996—2013 年,安塞縣生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)[F(x)]與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[F(y)]的耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)[D(x,y)]由0.32 增長(zhǎng)至0.59,表明該區(qū)域[F(x)]與[F(y)]的關(guān)系不斷改善,逐漸趨于協(xié)調(diào)(圖 4)。1996—2002年,由于脆弱的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的相互作用造成了綜合發(fā)展指數(shù)變化軌跡的較大波動(dòng),也造成耦合度指數(shù)呈波動(dòng)中緩慢上升趨勢(shì),進(jìn)而影響了D(x,y) 的波動(dòng)趨勢(shì); 2003—2010年,F(x) 與F(y) 運(yùn)動(dòng)軌跡逐漸趨同,使C與T的運(yùn)動(dòng)軌跡在波動(dòng)中呈現(xiàn)穩(wěn)定的上升態(tài)勢(shì);2011年之后,C與T的運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)快速上升態(tài)勢(shì),說明二者都達(dá)到較高水平,導(dǎo)致D(x,y) 也呈快速上升的趨勢(shì), 說明社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平有較強(qiáng)的相關(guān)性。

耦合協(xié)調(diào)度D的數(shù)值越大, 表明自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度越高(表3,圖5)。由圖5可以看出,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度在1996—2000年屬于輕度失調(diào)衰退型; 2000—2010 年為過渡區(qū)域,從瀕臨失調(diào)發(fā)展至勉強(qiáng)協(xié)調(diào); 2010年以后為初級(jí)協(xié)調(diào)。1996—2008年安塞縣生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平領(lǐng)先于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,2009年之后為生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平低于同一時(shí)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?？傮w來說,1996—2013 年安塞縣生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性是由低水平的經(jīng)濟(jì)滯后失調(diào)型發(fā)展為高水平的生態(tài)環(huán)境滯后協(xié)調(diào)型。

圖4 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度 Fig.4 Degree of coupling and coordination between eco-environmental system and socio-economic system

圖5 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度類型 Fig.5 Types of coupling degree of coordination between eco-environmental system and socio-economic system

2.3 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演化的剪刀差及耦合度分析

在研究期間,安塞縣生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演化速率的剪刀差較為穩(wěn)定,波動(dòng)趨勢(shì)比較平緩,大體在0.0317水平范圍內(nèi)波動(dòng)(圖6)。這說明1996—2013 年間,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境這兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)展演化速率的差異基本維持在穩(wěn)定水平。從波動(dòng)趨勢(shì)看,2002 年以后,兩系統(tǒng)間演化速率的差異突然增大,這說明隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人民生活水平的提高,對(duì)于生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)越來越大。

1996—2013年,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的耦合度處于耦合度模型的第II區(qū)域,其角度范圍在 45°<β<90°,即經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度逐漸加快,經(jīng)濟(jì)和環(huán)境開始相互影響,環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束與限制矛盾開始顯露,但尚不突出(表2)。這一階段可分為兩種演化趨勢(shì)：即1996—2000年及2003—2011年為協(xié)調(diào)耦合度上升時(shí)期和2001—2002年及2012—2013年的下降時(shí)期(圖7)。安塞縣經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)耦合度的不斷上升說明了在這一時(shí)期經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展讓生態(tài)環(huán)境惡化,惡化的生態(tài)環(huán)境又制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,使經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度放慢,由于其彼此相互影響,兩者的耦合程度呈上升趨勢(shì),生態(tài)環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響逐漸減弱,但仍影響著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2001—2002年及2012—2013年的下降時(shí)期,說明在這一時(shí)期生態(tài)環(huán)境演化速度與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的比率逐漸加大,由于生態(tài)環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脅迫加劇,致使經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度放緩。

圖6 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的剪刀差 Fig.6 The scissors difference between eco-environmental system and socio-economic system

圖7 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合度演化趨勢(shì) Fig.7 The evolution trend of coupling degree between eco-environmental system and socio-economic system

3 討論

安塞縣由于其獨(dú)特的地理位置,面臨著更為嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展雙重壓力,因此促進(jìn)其社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是關(guān)系到該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大問題[27]。本文借助系統(tǒng)的科學(xué)理論與方法,構(gòu)建了陜北安塞縣經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境之間的指標(biāo)體系,并通過耦合協(xié)調(diào)度模型、剪刀差方法和耦合度模型分析二者的耦合關(guān)系。相比傳統(tǒng)的耦合模型,上述3種方法的相互補(bǔ)充使耦合關(guān)系的評(píng)判更全面。

通過對(duì)陜北安塞縣1996—2013年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)耦合發(fā)展進(jìn)行分析表明:安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)穩(wěn)定上升,自然生態(tài)系統(tǒng)綜合水平呈波動(dòng)中下降趨勢(shì),但是2009年以后,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度明顯快于生態(tài)環(huán)境改善水平,二者出現(xiàn)發(fā)展步調(diào)不一致狀態(tài),差距呈現(xiàn)由小變大趨勢(shì),說明隨著陜北安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,環(huán)境質(zhì)量惡化、資源短缺枯竭、生態(tài)系統(tǒng)退化等生態(tài)環(huán)境問題日益突顯,已影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于生態(tài)與經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)發(fā)展步調(diào)不一致的情況,究其原因：一方面是國(guó)家政策的扶持,全縣人民積極響應(yīng)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,使得陜北安塞縣經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展階段;另一方面是經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境是相克的。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度過高必然會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境,從而損害生態(tài)系統(tǒng)正常的支撐功能,生態(tài)系統(tǒng)則通過自然災(zāi)害、環(huán)境污染 、資源短缺、等一系列反饋形式制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[35];從社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的不同發(fā)展過程來看,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中,生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的響應(yīng)具有一定的滯后性。在退耕還林(草)初期,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展往往需要破壞一定的生態(tài)環(huán)境來滿足社會(huì)發(fā)展的需要。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高,退耕還林(草)政策的逐漸完善,開始將生態(tài)保護(hù)納入經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系之內(nèi),使社會(huì)經(jīng)濟(jì)能夠從生態(tài)保護(hù)中獲取利益[36],從而使社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系通過不斷磨合最終向著協(xié)調(diào)發(fā)展的方向演進(jìn),但是還有很大的提升空間。雖然安塞縣政府依據(jù) “十一五”“十二五”規(guī)劃中提出的大力節(jié)能減排措施制訂了一系列的發(fā)展政策并且取得了一定成效,使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響慢慢減小,耦合協(xié)調(diào)度也在不斷上升。但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間依然存在著矛盾,建設(shè)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的壓力仍然較大[37]。一般來說,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境建設(shè)直接影響著經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)程度,無論是經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展還是社會(huì)的全面進(jìn)步都是以平衡的生態(tài)環(huán)境為基礎(chǔ),如果沒有生態(tài)建設(shè)的固基和推進(jìn)作用,經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成本將會(huì)增加,效應(yīng)會(huì)大打折扣。因此面對(duì)資源存量銳減和生存環(huán)境惡化的雙重約束,安塞縣未來發(fā)展應(yīng)該繼續(xù)鞏固退耕還林等生態(tài)修復(fù)的成果,高度重視生態(tài)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必要性,充分發(fā)揮生態(tài)修復(fù)的后發(fā)效應(yīng);經(jīng)濟(jì)方面：轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、在保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量。充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)縣域的優(yōu)勢(shì),以發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)為龍頭,開發(fā)自主品牌,同時(shí)緊抓工業(yè)生產(chǎn)建設(shè),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)總量擴(kuò)張,并繼承和發(fā)揚(yáng)民間傳統(tǒng)藝術(shù),挖掘和開發(fā)腰鼓、民歌、剪紙、農(nóng)民畫為特色的民俗文化,使文化旅游業(yè)逐步向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；较虬l(fā)展,提高社會(huì)整體發(fā)展水平。環(huán)境方面：充分利用各種污染物和廢棄物,提高資源的循環(huán)利用率[38],加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)工程建設(shè)、提高資源利用率,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境同行發(fā)展。全面推進(jìn)現(xiàn)代林業(yè)建設(shè),加大森林經(jīng)營(yíng)力度,加快低效林改造。提高森林質(zhì)量,優(yōu)化林業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加快生態(tài)文明建設(shè),實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

文中重點(diǎn)在于探討安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的演變規(guī)律與演變機(jī)制。在建立陜北安塞縣生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí),由于影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境演化的因素是多方面的,所以在指標(biāo)的選取時(shí)只考慮到數(shù)據(jù)的代表性、客觀性、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合以及可比性等原則來建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)于已選取指標(biāo)的普遍性還需進(jìn)一步研究。在用剪刀差方法反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境演變間的差異性時(shí),由于多項(xiàng)式擬合的緣故,剪刀差評(píng)價(jià)結(jié)果僅反映了研究時(shí)段內(nèi)的整體趨勢(shì),對(duì)于一些波動(dòng)性較大的具體年份尚有偏差。

4 結(jié)論

文中采用耦合協(xié)調(diào)度模型、剪刀差方法和耦合度模型,分別研究了安塞縣1996—2013 年社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展速度差異、協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和耦合狀態(tài)的演化趨勢(shì),結(jié)果表明:

(1) 1996—2013年間,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)穩(wěn)定上升,自然生態(tài)系統(tǒng)綜合水平呈現(xiàn)出波動(dòng)中下降趨勢(shì),前者發(fā)展速度總體上快于后者。

(2) 1996—2013年間,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度在研究期內(nèi)不斷提高,耦合協(xié)調(diào)水平先后經(jīng)歷了從輕度失調(diào)到瀕臨失調(diào)再到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的狀態(tài)。

(3) 1996—2013年間,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演化速率的剪刀差較為穩(wěn)定,波動(dòng)趨勢(shì)比較平緩。

(4) 1996—2013年間,安塞縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的耦合度分布于45°<β<90°范圍內(nèi),二者處于協(xié)調(diào)發(fā)展階段,耦合度β表現(xiàn)為先下降后上升。