清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)分異及耦合模式

尚海龍， 辜華清， 龍凱惠

(1.凱里學(xué)院 旅游學(xué)院， 貴州 凱里 556011； 2.貴州省黃平民族中學(xué)， 貴州 黃平 556100)

區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是衡量可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)，促進(jìn)二者耦合協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)于欠發(fā)達(dá)地區(qū)城鄉(xiāng)一體化和全面建成小康社會(huì)具有重要意義。實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為環(huán)境科學(xué)與經(jīng)濟(jì)科學(xué)交叉聚焦的熱點(diǎn)科學(xué)問(wèn)題之一。隨著貴州山區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境質(zhì)量惡化、資源短缺、生態(tài)退化等問(wèn)題日益突顯，已制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。清水江流域作為國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)與貴州省重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，為了更好的解決流域生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，構(gòu)建長(zhǎng)江與珠江上游的生態(tài)屏障，進(jìn)行清水江流域城市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)分異及耦合模式研究具有一定的理論價(jià)值與實(shí)踐指導(dǎo)意義。

關(guān)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境水平之間的交互關(guān)系分析，國(guó)外研究者主要采用一般均衡模型進(jìn)行測(cè)算與評(píng)價(jià)[2-4]；國(guó)內(nèi)研究者主要運(yùn)用動(dòng)態(tài)耦合模型、耦合協(xié)調(diào)度模型對(duì)不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境水平之間的交互關(guān)系進(jìn)行定量分析[1]，取得了系列有價(jià)值的研究成果[5-10]，揭示了區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境功能系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系及演化機(jī)理，為探究區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供了研究方法，對(duì)于后續(xù)研究極具啟發(fā)意義與借鑒價(jià)值。但是，縱觀已有成果，涉及欠發(fā)達(dá)地域生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)證研究仍然不足，定量研究亟待進(jìn)一步深入。有鑒于此，本文以清水江流域城市為研究區(qū)域，運(yùn)用連續(xù)年份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與測(cè)算模型，探討經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境水平協(xié)調(diào)演進(jìn)過(guò)程及規(guī)律，以期為研究區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展提供一定參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

清水江流域?qū)巽浣?，它位于貴州省東南部，地處E105°15'～109°50'，N26°10'～27°15'之間，即貴州高原向丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，地勢(shì)西高東低。地貌以低山、丘陵、山間盆地為主，受西南季風(fēng)影響，屬亞熱帶山地季風(fēng)氣候，雨熱同期，立體特征顯著，最冷月平均氣溫6～8 ℃，最熱月平均氣溫25～28 ℃。境內(nèi)巖溶發(fā)育，地表破碎、垂直切割較深，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，山地多而土地較少，宜農(nóng)耕地?cái)?shù)量不足，生態(tài)環(huán)境中度脆弱。

清水江是貴州高原第二大河，流域面積約3.03×104km2，河長(zhǎng)1.05×103km，平均坡降0.49‰，黃平縣重安江匯口、錦屏六洞河匯口分別為上游與中游的分界線、中游與下游的分界線。全流域是苗族、侗族、布依族、畬族等10個(gè)世居少數(shù)民族聚集地，包括黔南苗族布依族自治州、黔東南苗族侗族自治州境內(nèi)3市、12縣的全部或部分地區(qū)。2016年，3市總?cè)丝?30.65萬(wàn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值572.31 億元，人均 GDP 為4.45×104元，城鎮(zhèn)居民可支配收入為2.51×104元。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究所需的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2013-2017年《貴州省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《黔東南統(tǒng)計(jì)年鑒》、《黔南統(tǒng)計(jì)年鑒》與2013-2017年《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒》(縣市卷)及2012-2016年凱里市等3市、麻江縣等12縣的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、貴州省宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。研究所需矢量數(shù)據(jù)主要來(lái)源于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站(底圖無(wú)修改)，通過(guò)運(yùn)用ArcGIS10.2軟件將市(縣)地理單元的矢量數(shù)據(jù)與耦合協(xié)調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，生成清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展空間分異圖。

2.2 研究方法

2.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

建立科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)，只有選取的指標(biāo)具有代表性與科學(xué)性，得出的結(jié)論才能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)之間相互作用關(guān)系。本研究依據(jù)國(guó)家發(fā)改委印發(fā)的《綠色發(fā)展指標(biāo)體系》和《生態(tài)文明建設(shè)考核目標(biāo)體系》、貴州省新聞辦發(fā)布的《貴州省生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)評(píng)價(jià)考核辦法(試行)》等文件，通過(guò)借鑒已有成果[1, 11-12]，結(jié)合清水江流域城市發(fā)展現(xiàn)狀及同行專家意見，選取了18項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。具體指標(biāo)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化采用極差法進(jìn)行處理，權(quán)重(表1)運(yùn)用熵值法進(jìn)行測(cè)算，該方法能夠深刻地反映指標(biāo)信息熵的效用價(jià)值[13]。

表1 清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

1)效益函數(shù)。令x1、x2、x3…x9為描述經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的指標(biāo)；令y1、y2、y3…y9為描述生態(tài)環(huán)境效益的指標(biāo)。則函數(shù)關(guān)系式為：

(1)

(2)

2)耦合協(xié)調(diào)度模型。耦合協(xié)調(diào)度，也稱耦合協(xié)調(diào)系數(shù)，是兩個(gè)或者兩個(gè)以上系統(tǒng)之間發(fā)展水平與相互作用程度的定量。文中耦合協(xié)調(diào)度是用來(lái)衡量鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)聯(lián)程度，用D表示：

(3)

T=af(x)+bf(y)

(4)

(5)

式中：T代表經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境效益綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，C代表耦合度；a、b為待定系數(shù)，考慮到經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境對(duì)流域城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的貢獻(xiàn)率是相同的，所以均設(shè)定為50%；k為調(diào)節(jié)系數(shù)，由于評(píng)價(jià)體系指標(biāo)分為兩大子系統(tǒng)，故計(jì)算時(shí)設(shè)定k=2。為了耦合協(xié)調(diào)系數(shù)能對(duì)應(yīng)定性標(biāo)準(zhǔn)，在借鑒現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上[5, 14-15]，本文設(shè)定的清水江流域城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

運(yùn)用式(1)測(cè)算f(x)與f(y)序列值(表3)，依據(jù)式(3)—式(5)對(duì)清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效益指數(shù)T、耦合度C、耦合協(xié)調(diào)度D進(jìn)行測(cè)算，T、C、D∈[0，1]，將測(cè)算值與耦合協(xié)調(diào)度識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)(表2)進(jìn)行對(duì)應(yīng)判定與分析，得出清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)結(jié)果(表3)。

表3 清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)測(cè)算結(jié)果

3.1 清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益分析

據(jù)表3分析，清水江流域城市經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)，f(x)從2012年的0.263 341上升到2016年的0.776 280，年均增長(zhǎng)率為28.1595%，表明城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，整體績(jī)效良好；清水江流域城市生態(tài)效益指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，除2013年下降幅度較大外，其余時(shí)間上升趨勢(shì)平穩(wěn)，主要原因是2013年長(zhǎng)江以南大部地區(qū)出現(xiàn)了罕見的持續(xù)高溫少雨天氣，致使黔東南等地農(nóng)作物受災(zāi)嚴(yán)重、水資源短缺。2014年以來(lái)，清水江流域城市生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平穩(wěn)中有升，生態(tài)環(huán)境績(jī)效較為顯著，對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)能力日益增強(qiáng)，為提升生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效益奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2012年f(x)f(y)，反映出生態(tài)環(huán)境水平較長(zhǎng)時(shí)間滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境對(duì)于快速發(fā)展的城市化支撐作用較弱。究其原因，清水江流域城市地區(qū)喀斯特地貌廣布、山地生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多樣，當(dāng)前環(huán)境污染、水土流失、石漠化等問(wèn)題致使生態(tài)環(huán)境更加脆弱。因此，城市生態(tài)環(huán)境綜合效益不高，后續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間需加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保育與生態(tài)恢復(fù)工作。

3.2 清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展與分異分析

據(jù)表3測(cè)度數(shù)據(jù)判定與分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2012-2016年研究區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)螺旋式上升趨勢(shì)，除2013年急速下降外，耦合協(xié)調(diào)度由2014年的0.473 978上升至2016年的0.702 375，上升速率較快。2012年生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)屬于拮抗中度失調(diào)經(jīng)濟(jì)滯后型，反映出生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互匹配且程度較低，二者耦合協(xié)調(diào)處于弱不可持續(xù)狀態(tài)；2014年生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)屬于磨合輕度失調(diào)生態(tài)滯后型，反映出城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展由粗放逐漸向集約、綠色循環(huán)模式漸趨形成，生態(tài)環(huán)境逐漸修復(fù)；2016年生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)為高水平中級(jí)協(xié)調(diào)生態(tài)滯后型，表明城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理取得一定成效，生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)已轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)段，且經(jīng)濟(jì)對(duì)于環(huán)境修復(fù)支撐作用逐漸增強(qiáng)，二者之間出現(xiàn)良性耦合。

據(jù)圖1—圖3分析與比較，2012年、2014年與2016年清水江流域凱里市、都勻市與福泉市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合度演化均呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢(shì)，但分異顯著，其中福泉市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)水平較高，凱里市居中，都勻市滯后。就城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)演進(jìn)而言，凱里市耦合協(xié)調(diào)演化呈現(xiàn)“中度失調(diào)—輕度失調(diào)—初級(jí)協(xié)調(diào)”3個(gè)發(fā)展階段；都勻市耦合協(xié)調(diào)演化呈現(xiàn)“中度失調(diào)—勉強(qiáng)協(xié)調(diào)—初級(jí)協(xié)調(diào)”3個(gè)發(fā)展階段；福泉市耦合協(xié)調(diào)演化呈現(xiàn)“嚴(yán)重失調(diào)—輕度協(xié)調(diào)—中級(jí)協(xié)調(diào)”3個(gè)發(fā)展階段。此結(jié)果表明：其一，流域巖溶地區(qū)城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)不斷引入“負(fù)熵流”，使其耦合協(xié)調(diào)度轉(zhuǎn)向有序方向發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境與城市經(jīng)濟(jì)的和諧互動(dòng)；其二，國(guó)家宏觀戰(zhàn)略與民族政策推動(dòng)了民族區(qū)域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合實(shí)力提升，為流域巖溶區(qū)新型城鎮(zhèn)化快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；其三，流域巖溶地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱、生態(tài)環(huán)境稟賦受限，成為脅迫城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的短板。當(dāng)前，清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展呈現(xiàn)“低水平均衡與中低水平交錯(cuò)”的空間分異特征。

圖1 2012年清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)分異

圖2 2014年清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)分異

圖3 2016年清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)分異

3.3 清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合模式分析

據(jù)表3分析，清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合度總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，演化模式為“拮抗—磨合—高水平”，2012-2013年生態(tài)經(jīng)濟(jì)處于低水平耦合期，說(shuō)明生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)之間持續(xù)進(jìn)行博弈，二者關(guān)聯(lián)不大且處于無(wú)序發(fā)展?fàn)顟B(tài)；2014-2015年生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合達(dá)到拮抗期，反映出二者之間交互作用逐漸加強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于優(yōu)勢(shì)地位，生態(tài)環(huán)境輕微滯后，生態(tài)環(huán)境響應(yīng)能力不斷增強(qiáng)；2016年生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合發(fā)展進(jìn)入高水平耦合期，表明二者之間修復(fù)與配合趨勢(shì)顯著，呈現(xiàn)良性耦合特征，為生態(tài)經(jīng)濟(jì)趨向優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)奠定了發(fā)展基礎(chǔ)。就3個(gè)城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合演進(jìn)而言，凱里市呈現(xiàn)“拮抗—磨合—高水平耦合”發(fā)展模式，都勻市呈現(xiàn)“拮抗—磨合耦合”發(fā)展模式，福泉市耦合演化發(fā)展模式與凱里市相同。

以上分析表明，清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)整體呈現(xiàn)“三段”耦合模式，3個(gè)城市耦合模式分異較顯著(圖1—圖3)，多種耦合模式相互作用，整合形成了流域復(fù)式耦合模式。即清水江流域上游城市核心區(qū)與外圍區(qū)交互整合應(yīng)優(yōu)先實(shí)現(xiàn)磨合耦合，清水江上游城市群之間交互整合應(yīng)達(dá)到高水平耦合，清水江上游生態(tài)空間與生產(chǎn)空間交互整合應(yīng)實(shí)現(xiàn)磨合與高水平交錯(cuò)耦合。

4 結(jié)論及建議

本文運(yùn)用熵值法與耦合協(xié)調(diào)度模型對(duì)2012-2016年清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行測(cè)度與分析，得出以下結(jié)論：

1)生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效益指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，2013年以來(lái)生態(tài)環(huán)境水平滯后于城市經(jīng)濟(jì)，城市經(jīng)濟(jì)提升速率較快。

2)城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展經(jīng)歷了“中度失調(diào)—輕度失調(diào)—勉強(qiáng)協(xié)調(diào)—中級(jí)協(xié)調(diào)”4個(gè)階段，耦合演進(jìn)呈現(xiàn)“拮抗—磨合—高水平耦合”模式，當(dāng)前城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展處于高水平耦合中級(jí)協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境滯后狀態(tài)。

3)3個(gè)小城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)分異顯著，其中福泉市綜合水平較優(yōu)、凱里市居中、都勻市滯后。

據(jù)此結(jié)論，提出清水江流域城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)優(yōu)化發(fā)展對(duì)策：

1)加強(qiáng)城市生態(tài)環(huán)境響應(yīng)與生態(tài)文明建設(shè)。清水江流域城市地域巖溶面積分布廣，水土流失、地質(zhì)災(zāi)害與水源污染等問(wèn)題致使流域生態(tài)環(huán)境脆弱，且破壞后修復(fù)難度較大、周期較長(zhǎng)。因此，亟待加強(qiáng)城市生態(tài)環(huán)境響應(yīng)與生態(tài)文明建設(shè)工作。

2)發(fā)展城市特色產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建清水江上游城市群。清水江流域城市具有獨(dú)特民族文化旅游景觀、農(nóng)特優(yōu)產(chǎn)品、民族中藥材與水能等重要資源，通過(guò)整合優(yōu)勢(shì)資源，強(qiáng)化市際產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)，以特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)為紐帶，打造清水江上游城市群，逐漸提升城市聚集的規(guī)模與市場(chǎng)效益。