陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系動態(tài)計量分析

王 敏,陸佳燁,杜蕊珍,呂 寒

(西安外國語大學(xué) 商學(xué)院,西安 710128)

城市化是當前中國社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變顯著標志之一,與之相伴相生的是城市產(chǎn)業(yè)集聚及農(nóng)村人口遷移的規(guī)模不斷擴張,以及進入城鎮(zhèn)工業(yè)和服務(wù)業(yè)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移人口市民化。城市化、城市空間形態(tài)和擴張模式變得更加復(fù)雜,給城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大壓力[1]。據(jù)陜西省統(tǒng)計局發(fā)布的陜西省人口發(fā)展報告，全省的城鎮(zhèn)化率持續(xù)提升，伴隨著城鎮(zhèn)化率的變化，產(chǎn)業(yè)集聚、人口集聚同步發(fā)展，近年來陜西省城市化水平不斷提高,2018年,陜西省城市化率達到58.13%,提升速度位居西部地區(qū)前列,高于全國同期增長水平,在此背景下,隨之帶來一定的環(huán)境污染問題，而且這種環(huán)境污染隨著城市化的發(fā)展將越來越嚴重。正確認識城市化與生態(tài)環(huán)境的內(nèi)在關(guān)系，協(xié)調(diào)兩者的矛盾，是實現(xiàn)陜西省可持續(xù)發(fā)展的一大難題，有必要分析陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,并據(jù)此促進城市化與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。

城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系問題一直受到學(xué)術(shù)界關(guān)注。隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化水平不斷提高，與之相伴的是全球生態(tài)環(huán)境日益退化，極端天氣和自然災(zāi)害頻發(fā)，成為人類面臨的現(xiàn)實生存威脅。格羅斯曼和克魯格提出環(huán)境庫茲涅茨曲線假設(shè),揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量隨著經(jīng)濟水平的提高呈現(xiàn)倒“U”型變化規(guī)律[2]；有專家認為城市化可以作為緩解生態(tài)環(huán)境壓力的一種有效手段[3]；有專家通過動態(tài)計量模型研究江蘇、江西、新疆和烏魯木齊的城市化與生態(tài)環(huán)境互動關(guān)系[4-6]；有研究采用熵權(quán)法、耦合協(xié)調(diào)模型、地理信息系統(tǒng)( Geographic Information System,GIS )工具軟件和灰色預(yù)測模型對西北各省區(qū)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展進行分析[7]。已有研究主要集中在城市化與生態(tài)環(huán)境的靜態(tài)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系分析,僅有少數(shù)論文研究兩者的動態(tài)關(guān)系,且缺少針對陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系的實證研究。

本文以陜西省為例,選取2000-2017年西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施的18 a作為研究時間段,根據(jù)城市化-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系及發(fā)展特征，在保證整體性、科學(xué)性和可操作性的基礎(chǔ)上，基于陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)實情況，遴選符合研究條件的重要指標， 運用研究城市化與生態(tài)環(huán)境兩個變量之間動態(tài)關(guān)系的計量經(jīng)濟模型,研究城市化進程中產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。通過計量實證分析結(jié)果客觀認識城市化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境變化的內(nèi)在關(guān)系及其動態(tài)發(fā)展關(guān)系,分析兩者在發(fā)展中存在的矛盾,為陜西經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中實現(xiàn)城市化和生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展提供專業(yè)建議。

1 城市化與生態(tài)環(huán)境指標體系的構(gòu)建及測度

文中數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》(2001-2018)《陜西省統(tǒng)計年鑒》(2001-2018)和《陜西省生態(tài)環(huán)境公報》(2000-2017)。部分數(shù)據(jù)根據(jù)已有數(shù)據(jù)整理計算得到,個別年份的缺失數(shù)據(jù)采用相鄰年份值插值補齊。

1.1 指標體系的建立

基于陜西省城市化發(fā)展及生態(tài)環(huán)境演變的特點,選取使用頻度較高且能客觀展現(xiàn)陜西省地域特色的變量,建立指標體系。采用人口城市化、經(jīng)濟城市化以及社會城市化3個一級指標，18個二級評價指標來測度城市化水平；生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量,采用生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)3個一級指標，17個二級指標來測度生態(tài)環(huán)境。

該指標體系依據(jù)加拿大統(tǒng)計學(xué)家拉波特和弗蘭德提出的P-S-R模型,即壓力(Pressure)-狀態(tài)(State)-響應(yīng)(Response)模型。該模型是由經(jīng)合組織(Organization for Economic Co-operation and Development,OCED)和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(United Nations Environment Programme,UNEP)共同推廣,用于研究環(huán)境問題,系統(tǒng)衡量生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

1.2 測度方法

確定城市化與生態(tài)環(huán)境的指標體系以及由熵值法得到的權(quán)重見表1。由于各指標數(shù)據(jù)單位不一,采用離差標準化法統(tǒng)一量綱,采用改進熵權(quán)法確定各指標的權(quán)重,計算得到目標層城市化綜合指數(shù),作為城市化水平。同理,由生態(tài)環(huán)境各指標的權(quán)重,求得準則層生態(tài)環(huán)境壓力、狀態(tài)和響應(yīng)等3個分量的值,匯總得到目標層生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)。

表1 城市化與生態(tài)環(huán)境指標體系

2 城市化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系演化的趨勢分析

借助Eviews計量經(jīng)濟學(xué)軟件,對陜西省城市化綜合指數(shù)和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)演化趨勢進行直觀模擬如圖1所示。

圖1表明2000-2017年間陜西省城市化水平持續(xù)提高,期間的城市化指數(shù)增加了6.3倍。其中2000-2005年城市化水平提高緩慢,2005年以后總體呈現(xiàn)指數(shù)型上升態(tài)勢,說明陜西省已經(jīng)整體進入了城市化的快速發(fā)展階段。生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)從總體上看呈現(xiàn)出下降,緩慢上升然后下降,隨后上升的波動趨勢,說明城市化進程中人類活動等因素給生態(tài)環(huán)境帶來持續(xù)不斷的沖擊作用。

圖1 陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)

將城市化與生態(tài)環(huán)境的交互作用分為3個階段分析。第一階段(2000-2008年), 自2000年開始的西部大開發(fā)戰(zhàn)略把加快發(fā)展作為首要任務(wù),陜西省的城市化在這一過程中快速發(fā)展,相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)呈現(xiàn)下降態(tài)勢,反映出這一階段生態(tài)環(huán)境受到不良沖擊,生態(tài)環(huán)境明顯遭到損害和破壞。第二階段(2008-2011年),這一階段城市化發(fā)展態(tài)勢明顯,城市化增長迅速。隨著戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移,黨中央將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護作為當期戰(zhàn)略目標,生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)由下降轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙龖B(tài)勢,表現(xiàn)為與城市化發(fā)展相互協(xié)同。第三階段(2012-2017年),城市化在這一階段總體呈現(xiàn)出陡然增長。生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)逐年下降,與城市化進程相互拮抗。2015年是生態(tài)環(huán)境發(fā)展的一個轉(zhuǎn)折點,生態(tài)環(huán)境惡化的問題得到扭轉(zhuǎn),這是2015年陜西省實施黨政同責鐵腕治霾的成效,在年度目標考核中大幅增加生態(tài)環(huán)保指標權(quán)重,空氣PM2.5濃度同比平均下降18.1%；在渭河流域綜合治理、農(nóng)村環(huán)境連片整治工作中成效顯著；超額完成主要污染物總量減排任務(wù)；召開環(huán)保產(chǎn)業(yè)博覽會。這些舉措使得陜西省的生態(tài)環(huán)境惡化問題得到一定程度的緩解和有效遏制。

圖2為陜西省生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量線圖,由圖2可知,2000-2017年生態(tài)環(huán)境狀態(tài)有波動但基本保持穩(wěn)定,生態(tài)環(huán)境壓力呈直線型逐年下降,生態(tài)環(huán)境響應(yīng)穩(wěn)步提高。說明隨著城市化的發(fā)展,生態(tài)環(huán)境遭受到負向影響,陜西省政府意識到生態(tài)環(huán)境保護的重要性,牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，堅守生態(tài)環(huán)保優(yōu)先的發(fā)展原則，努力提高固體廢棄物綜合利用率和城市污水集中處理率,力求使用新技術(shù)來提高能源的利用率,同時還不斷開發(fā)新能源減少單位國內(nèi)生產(chǎn)總值(Gross Domestic Product,GDP)能耗,此外連年增加的環(huán)保專項資金為生態(tài)環(huán)境好轉(zhuǎn)提供強大根基。

圖2 陜西省生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量線圖

3 城市化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系動態(tài)分析

測度城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量并對兩者關(guān)系進行分析,通過建立向量自回歸模型(Vector Autoregression Model,VAR),對城市化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系進行動態(tài)分析。利用單位根檢驗來判定城市化水平、生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)是否為平穩(wěn)序列；運用協(xié)整檢驗剖析城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量是否具有長期穩(wěn)定的關(guān)系。利用格蘭杰因果分析進一步探究城市化和生態(tài)環(huán)境的因果關(guān)系。運用脈沖響應(yīng)和方差分解分析城市化對生態(tài)環(huán)境的影響強度。

3.1 變量的單位根檢驗

對序列進行平穩(wěn)性檢驗。借鑒文獻[8]采用Eviews計量經(jīng)濟學(xué)軟件序列平穩(wěn)性的單位根檢驗方法進行檢驗(Augmented Dickey-Fuller Test，ADF),檢驗結(jié)果見表2,其中urb為城市化水平,eco為生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù),eco_p為生態(tài)環(huán)境壓力,eco_s為生態(tài)環(huán)境狀態(tài),eco_r為生態(tài)環(huán)境響應(yīng)。以施瓦茨信息準則(Schwarz Information Criterion,SIC) 選擇滯后階數(shù)。

表2 城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量的ADF檢驗結(jié)果

注:C為截距項;T為趨勢項;L為滯后階數(shù)。

單位根檢驗的結(jié)果表明,在所研究的水平序列中,除生態(tài)環(huán)境壓力平穩(wěn)之外,城市化水平、生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量在5%的顯著性水平下都存在單位根,即為不平穩(wěn)序列。因此,需要進一步來檢驗一階差分序列的平穩(wěn)性。在一階差分序列中,生態(tài)環(huán)境響應(yīng)在10%的顯著性水平下平穩(wěn),城市化水平在5%的顯著性水平下平穩(wěn),其余序列在1%的顯著性水平下平穩(wěn)。因此各序列為一階差分平穩(wěn)序列,是一階單整序列,滿足協(xié)整檢驗的前提條件。

3.2 協(xié)整檢驗

水平序列不平穩(wěn)的有urb和eco,eco_p,eco_s,eco_r,均為一階單整序列,可能存在長期穩(wěn)定的比例關(guān)系,需要通過協(xié)整檢驗加以驗證。本文采用約翰森(Johansen)協(xié)整檢驗方法,檢驗城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量之間是否存在長期穩(wěn)定的關(guān)系。檢驗結(jié)果見表3。

表3 Johansen協(xié)整檢驗結(jié)果Tab.3 Johansen cointegration test results

注:*表示在5%的顯著性水平下拒絕原假設(shè)。

檢驗結(jié)果表明:在1%的顯著性水平下,城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、生態(tài)環(huán)境壓力存在一個長期的動態(tài)均衡關(guān)系；在5%的顯著性水平下,城市化水平與生態(tài)環(huán)境響應(yīng)存在唯一的長期的動態(tài)均衡關(guān)系；城市化水平與生態(tài)環(huán)境狀態(tài)之間不存在長期均衡關(guān)系。說明陜西省城市化綜合水平的提高與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)以及其分量之間存在長期穩(wěn)定的比例關(guān)系。

3.3 格蘭杰因果分析

協(xié)整檢驗解釋了城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、生態(tài)環(huán)境壓力和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)都存在長期均衡關(guān)系,需進一步通過格蘭杰(Granger)因果分析方法檢驗城市化水平與生態(tài)環(huán)境及其分量之間是否存在統(tǒng)計意義上的因果關(guān)系[9]。格蘭杰因果關(guān)系檢驗結(jié)果見表4。

由表4檢驗可知,在5%的顯著性水平下,城市化水平的提高是生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、生態(tài)環(huán)境壓力以及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的格蘭杰原因,具有單向脅迫關(guān)系,但是城市化與生態(tài)環(huán)境狀態(tài)互不為格蘭杰原因。

表4 格蘭杰因果關(guān)系檢驗結(jié)果

3.4 脈沖響應(yīng)

Granger因果關(guān)系檢驗只能判定樣本期內(nèi)自變量的內(nèi)外生性,不能提供和預(yù)測變量系統(tǒng)的動態(tài)變化特征[10]。故采用脈沖響應(yīng)分析模型受到?jīng)_擊時對系統(tǒng)的動態(tài)影響,陜西省生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)對城市化水平的響應(yīng)如圖3所示,其中期數(shù)為10的VAR模型的脈沖響應(yīng)圖,分別體現(xiàn)了eco,eco_p,eco_r在受到urb一個標準差沖擊的影響,實線為脈沖響應(yīng)函數(shù),虛線所包括范圍是正負兩倍標準差偏離帶,下同。

圖3 陜西省生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)對城市化水平的響應(yīng)

圖3表明城市化對生態(tài)環(huán)境有負向的沖擊效果,這種沖擊逐漸增大,在第3期達到最大,即在初期城市化對生態(tài)環(huán)境會造成一定破壞。此后,負向沖擊效果在短期內(nèi)逐漸減弱,第4期時達到正向峰值,表明此時城市化對生態(tài)環(huán)境的改善起到一定的促進作用。在第5期后,城市化的沖擊對生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)總體表現(xiàn)為正向影響,表現(xiàn)為鋸齒狀波動。可以看出,城市化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的綜合影響是長期波動式影響。

陜西省生態(tài)環(huán)境壓力對城市化綜合指數(shù)的響應(yīng)如圖4所示。由圖4可知,城市化水平一個標準差的沖擊對生態(tài)環(huán)境壓力既有正向影響又有負向影響。城市化在第2,3期對生態(tài)環(huán)境壓力表現(xiàn)為正向影響,第3期是一個拐點,此后的兩期均表現(xiàn)為負向沖擊作用,且對第5期的負向影響比第4期大。起初城市化發(fā)展緩慢,對生態(tài)環(huán)境壓力影響微小；城市化進入高速發(fā)展階段時,就會對生態(tài)環(huán)境造成很大壓力。從第5期開始則以M型波動,正向沖擊與負向沖擊并存。說明在城市化進程中,不可避免地會對生態(tài)環(huán)境帶來一定壓力,這種壓力在一定情況下可以得到適當?shù)恼{(diào)整。

圖4 陜西省生態(tài)環(huán)境壓力對城市化綜合指數(shù)的響應(yīng)

陜西省生態(tài)環(huán)境響應(yīng)對城市化綜合指數(shù)的響應(yīng)如圖5所示。由圖5可知,城市化水平對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)存在正向影響,在第2期正向影響達到最大,在第3～5期這種正向影響逐漸下降,在第5期以后影響消失。說明城市化的發(fā)展能夠有效帶動人們對生態(tài)環(huán)境保護的積極響應(yīng)。

3.5 方差分解

方差分解在脈沖響應(yīng)的基礎(chǔ)上,能夠反映沖擊對內(nèi)生變量變化的貢獻度[11-12]。方差分解結(jié)果見表5。由表5可知,從第2期開始,eco, eco_p和eco_r均受到自身和城市化水平的影響,受城市化水平的影響要小于自身波動的影響。其中,城市化對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的貢獻度明顯高于其對生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)和生態(tài)環(huán)境壓力的貢獻度。從eco的各分類結(jié)果看,數(shù)值上eco受urb的影響小于自身波動的影響。urb對eco的貢獻度在第2期迅速提高到19.40%,在第2～5期貢獻度的增加水平放緩,在第6期以后基本穩(wěn)定在25.50%左右。從eco_r的方差結(jié)果看,urb對eco_r的貢獻率仍小于其自身的貢獻率,但是數(shù)據(jù)顯示受urb影響增幅比例較快,從第1期的0%開始增加,第10期時已經(jīng)達到34.28%,說明城市化的推進對生態(tài)環(huán)境的壓力在持續(xù)增加,解釋能力不斷提高。從eco_r的方差分解結(jié)果看,urb對eco_r的貢獻度在第2,3期增長較快,并在第3期達到最大，方差貢獻為41.31%,在第4期有小幅回落,并在隨后的各期貢獻度基本保持穩(wěn)定。說明城市化對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)有長期較高的解釋能力。

注：S.E.為標準差。

4 結(jié) 語

通過測度陜西省城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量并對兩個變量的關(guān)系進行動態(tài)計量分析,得到結(jié)論:陜西省城市化水平逐步提升,陜西省的生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)波動趨勢,其中生態(tài)環(huán)境狀態(tài)在波動中基本穩(wěn)定,生態(tài)環(huán)境壓力直線下降,生態(tài)環(huán)境響應(yīng)穩(wěn)步提高。反映出陜西省意識到了城鎮(zhèn)化進程中生態(tài)環(huán)境保護的重要性,加大生態(tài)環(huán)境保護力度。陜西省城市化水平與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、生態(tài)環(huán)境壓力以及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)之間均存在唯一的長期動態(tài)均衡關(guān)系,但與生態(tài)環(huán)境狀態(tài)之間不存在長期的均衡關(guān)系。城市化水平提高對生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其分量產(chǎn)生了不同程度的影響。陜西省能源消費以煤炭為主,城市化的推進使能源消費以直線型增加,從而直接導(dǎo)致大氣污染加劇、生態(tài)環(huán)境破壞。城市化進程會對生態(tài)環(huán)境造成壓力,緩解城市化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的壓力存在較大阻力。但城市化對生態(tài)環(huán)境指數(shù)有先負向后正向的影響,對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)有先增加再減少的正向影響,且城市化對生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)的貢獻度最高,說明城市化能帶動生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)。

城市化進程必然對生態(tài)環(huán)境帶來壓力,同時對生態(tài)環(huán)境有正向影響,因此可通過一系列措施促進城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。促進城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的建議如下:在政府層面,首先應(yīng)該完善環(huán)境保護的法規(guī)和制度,尤其是提高環(huán)境破壞的懲罰力度,可利用構(gòu)建的城市化水平和生態(tài)環(huán)境綜合質(zhì)量指標體系,通過關(guān)注各指標的變化趨勢,及時采取有效措施,不斷推進城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)層面,首先應(yīng)充分實現(xiàn)以人為本的新型城鎮(zhèn)化,加快轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高服務(wù)業(yè)比重,應(yīng)該轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu),提高資源利用率,從而改善城鎮(zhèn)化推進與資源節(jié)約、生態(tài)保護之間的關(guān)系。