中國海洋科技-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調的時空演化

汪永生　李宇航　揭曉蒙　李玉龍　李桂君　王文濤

摘要 在建設海洋強國背景下，依靠科技創(chuàng)新驅動海洋經(jīng)濟高質量增長，同時注重海洋生態(tài)環(huán)境保護，是促進中國海洋事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。文章從關聯(lián)性和協(xié)調性角度分別梳理了海洋科技、海洋經(jīng)濟與海洋環(huán)境之間的復雜互動，構建出海洋科技-經(jīng)濟-環(huán)境復合系統(tǒng)的整合性研究框架。通過構建科學評價體系，利用耦合協(xié)調度模型和組合預測模型分析了中國沿海地區(qū)海洋復合系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的時空演化特征。結果發(fā)現(xiàn)：①2007—2016年沿海11個省份海洋復合系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)始終保持增長態(tài)勢。三個子系統(tǒng)的發(fā)展指數(shù)均有顯著提升，但變化幅度和方向存在較大的非同步性。②11個省份耦合協(xié)調度的歷年均值為0.74，達到中級協(xié)調水平，其中科技-經(jīng)濟子系統(tǒng)的耦合變化最大?？臻g分布上，自北向南耦合協(xié)調度總體遞減，環(huán)渤海地區(qū)最高，其次是長三角地區(qū)，泛珠三角地區(qū)的協(xié)調度最低。③10年間，多數(shù)省份的海洋系統(tǒng)由經(jīng)濟-環(huán)境耦合驅動，轉變?yōu)榭萍?經(jīng)濟耦合發(fā)揮支配作用，表明海洋科技和經(jīng)濟之間的關聯(lián)愈發(fā)密切，同時也存在對海洋環(huán)境的重視缺位。④相比基于歷史數(shù)據(jù)模擬的常規(guī)情景，根據(jù)外部預期調整后的目標情景顯示出更高的協(xié)調度預測值，說明如果延續(xù)過去的海洋發(fā)展方式將難以達到可持續(xù)的協(xié)調要求。特別是常規(guī)情景下經(jīng)濟-環(huán)境子系統(tǒng)的相對滯后，將可能制約未來海洋經(jīng)濟向質量效益型轉變。因此，需要強化海洋系統(tǒng)自身的循環(huán)供給能力，調整海洋科技投入方向，優(yōu)化海洋科技產(chǎn)出結構，同時實行更加嚴格的海洋生態(tài)保護政策，提升區(qū)域性乃至全國海洋系統(tǒng)的協(xié)調發(fā)展水平。

關鍵詞 沿海地區(qū);海洋經(jīng)濟;海洋科技;海洋環(huán)境;耦合協(xié)調

中圖分類號 F061

文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2020）08-0168-9DOI：10.12062/cpre.20200312

十八大報告首次提出“建設海洋強國”戰(zhàn)略，并把提高海洋資源開發(fā)能力、發(fā)展海洋經(jīng)濟、保護海洋生態(tài)環(huán)境等作為推動海洋事業(yè)發(fā)展的“四梁八柱”。與陸域經(jīng)濟相比，海洋資源開發(fā)對技術要求更高，海洋科技對海洋經(jīng)濟發(fā)展的強大作用已成為世界各國海洋實踐的共識[1]。同時，海洋科技也是緩解海洋經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境矛盾關系的平衡器[2]，海洋生態(tài)壓力反過來又會促進海洋技術革新和經(jīng)濟增長方式轉型[3]?？梢?，海洋科技、海洋經(jīng)濟和海洋環(huán)境既是加快建設海洋強國的關鍵內容，三者之間又存在著緊密的相互作用和相互依賴。其中的某一個要素變化將會影響、帶動甚至制約其他要素的發(fā)展變化，進而擴大到系統(tǒng)整體的運行狀況。基于這個角度，建設海洋強國，不能僅僅把科技、經(jīng)濟和環(huán)境等部分相互獨立地并置考察，而是需要建立一套綜合的系統(tǒng)框架用以評估海洋事業(yè)各部分之間的協(xié)同性。

從現(xiàn)實來看，近年來中國不斷增加海洋科技投入，科技創(chuàng)新的引領作用逐步增強。依靠海洋科技的強大驅動，海洋經(jīng)濟的總量和效益穩(wěn)步提升，近5年始終保持9%以上的增速[4]，海洋環(huán)境也在朝著穩(wěn)中向好方向改善。但是，與發(fā)達國家相比，中國目前海洋科技對海洋經(jīng)濟的貢獻率依然較低，技術成果轉化率只有50%[5]。與此同時，過度地開發(fā)利用海洋資源對生態(tài)環(huán)境造成了巨大壓力，如近岸海域海水污染依然嚴重，海洋生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)的比例仍然較高[6]。以上表明，目前中國海洋事業(yè)發(fā)展仍然存在突出的不平衡、不充分問題，海洋科技-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)存在一定的發(fā)展失調。為此，探究海洋科技進步、經(jīng)濟增長與環(huán)境保護之間的互動關系，量化考察三者在演化過程中的耦合協(xié)調程度，對于強化海洋復合系統(tǒng)內部的協(xié)同聯(lián)動，更加系統(tǒng)深刻地關心海洋、認識海洋和經(jīng)略海洋具有重要的現(xiàn)實意義。

1 文獻綜述

既有研究圍繞海洋復合系統(tǒng)中科技、經(jīng)濟和環(huán)境的關系展開了較多討論，概括而言，可以分為兩大方面：一是從因果關系或作用機制角度檢驗三者間的關聯(lián)性;二是從系統(tǒng)角度測算三者間的協(xié)調性。

1.1 系統(tǒng)關聯(lián)性

關聯(lián)性強調的是海洋子系統(tǒng)或要素兩兩之間的關系方式或影響程度，包括：①海洋科技對海洋經(jīng)濟的貢獻。比如，Managi等[7]測算了技術變革對墨西哥灣海洋油氣產(chǎn)業(yè)的長期影響，發(fā)現(xiàn)技術創(chuàng)新不僅增加了油氣產(chǎn)量，而且還降低了生產(chǎn)成本。鄭莉等[8]利用柯布-道格拉斯（C-D）生產(chǎn)函數(shù)測算出中國沿海地區(qū)海洋漁業(yè)經(jīng)濟增長的科技進步貢獻。②海洋經(jīng)濟對海洋科技的促進作用。鄢波等[9]使用數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）發(fā)現(xiàn)海洋經(jīng)濟發(fā)展水平對海洋科技產(chǎn)出存在顯著的推動作用。③海洋科技對海洋環(huán)境的潛在影響，特別是海洋能源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境影響的不確定性和復雜性[10]。Shields等[11]發(fā)現(xiàn)與海洋潮汐流技術相關的設備設計、陣列規(guī)模和部署位置都會對海洋生態(tài)環(huán)境形成潛在影響;Roche等[12]評估了英國威爾士地區(qū)海洋能源技術發(fā)展造成的海底生物棲息地破壞、沉積物侵蝕加劇等生態(tài)問題。④海洋經(jīng)濟的環(huán)境效應，體現(xiàn)在海洋經(jīng)濟的綠色生產(chǎn)與環(huán)境治理。學者們大多利用非期望產(chǎn)出的SBM模型，把碳排放、廢棄物和廢水入海量作為非期望產(chǎn)出，發(fā)現(xiàn)如果不考慮環(huán)境非期望產(chǎn)出將會高估海洋經(jīng)濟的生態(tài)效率[13-15]。⑤海洋環(huán)境對海洋經(jīng)濟的激勵/約束。Samonte等[16]發(fā)現(xiàn)包括珊瑚礁和紅樹林等在內的海洋生態(tài)系統(tǒng)為菲律賓沿海地區(qū)帶來了許多經(jīng)濟機會，但隨著海洋生態(tài)破壞與污染加劇，將會約束海洋經(jīng)濟發(fā)展水平[17]。⑥海洋環(huán)境對海洋科技的規(guī)制。錢薇雯和陳璇[18]發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制，包括治污投資的相對成本和海域使用金，均對海洋技術創(chuàng)新產(chǎn)生顯著正向影響。

1.2 系統(tǒng)協(xié)調性

雖然海洋復合系統(tǒng)內部存在復雜的交互影響，但是不同因果路徑下的影響程度往往具有差異，從而導致它們在時期演化中出現(xiàn)非同步變動。因此，在系統(tǒng)關聯(lián)性以外，進一步考察系統(tǒng)要素間的動態(tài)協(xié)調性，識別其中發(fā)展超前或滯后的要素部分顯得十分重要。國外研究更多采取案例形式，分析沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)之間的耦合現(xiàn)象，如Outeiro和Villasante[19]權衡了智利南部漁業(yè)養(yǎng)殖中包含的生態(tài)系統(tǒng)服務和居民福祉（收入和貧困改善）的耦合狀況;Lopes等[20]揭示了巴西海灣地帶設置的海洋保護區(qū)與經(jīng)濟部門（漁業(yè)、旅游業(yè)）的潛在沖突。一些研究還在氣候變化框架下探究外部沖擊如何影響社會-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調問題，如Tsilimigkas等[21]研究了希臘海岸地帶和海島受海平面上升引發(fā)的社會空間系統(tǒng)失調;Delgado[22]發(fā)現(xiàn)氣溫升高和人口增長加劇了熱帶島嶼上社會-生態(tài)系統(tǒng)的耦合壓力。最近時期，開始有學者延伸至海洋科技-經(jīng)濟-環(huán)境三系統(tǒng)，例如在海島上推廣清潔能源技術不僅能緩解經(jīng)濟部門的能源短缺問題，也會極大降低海洋產(chǎn)業(yè)的碳排放[23]。國內學者則主要采用協(xié)同度模型考察各海洋系統(tǒng)間的協(xié)同狀況，關注度最高的是海洋科技-經(jīng)濟系統(tǒng)[1，24-25]。至于海洋經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)，尤其是海洋科技-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調性討論上，文獻的關注相對較少[26]。與國外研究相近，三系統(tǒng)協(xié)調在最近兩年也開始受到重視，如李華等[27]利用層次回歸模型檢驗了海洋科技對海洋經(jīng)濟和環(huán)境的調節(jié)效應;高強等[28]把海洋科技納入社會系統(tǒng)，縱向考察了海南省海洋生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)的耦合協(xié)調演化。

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Coupling between marine technology， economy and environment systems in China

WANG Yong-sheng1 LI Yu-hang2 JIE Xiao-meng2 LI Yu-long1，3 LI Gui-jun1，3 WANG Wen-tao2

（1. School of Management Science and Engineering， Central University of Finance and Economics， Beijing 100081， China;

2.The Administrative Center for Chinas Agenda 21， Beijing 100038， China; 3.Center for Global Economy and

Sustainable Development （CGESD）， Central University of Finance and Economics， Beijing 100081， China）

Abstract Under the context of building maritime power， developing high-quality marine economy by relying on science and technology （S&T） innovation while paying attention to marine environmental protection isessentialto the promotion of the sustainable development of Chinas marine system. This paper firstly summarizes the complex interactions between marine S&T， economy and environment from the perspective of relevance and coordination， and then constructs an integrated framework of a marine technological-economic-environmental system. By constructing an indicator system， the coordinated development of the marine system in coastal areas of China is analyzed by using the coupling model and the combined prediction model. The results show that： ① The comprehensive development index of marine systems in the 11 coastal provinces sustains the growth trend from 2007 to 2016. The development index of three subsystem also grows significantly， while showing non-synergies in direction and degree. ② The average annual value of the coupling degree of these 11 provinces reaches 0.74， attaining the intermediate coordination level. The technological-economic subsystem shows the largest change.With regard to the spatial difference， the coupling degree of the Bohai Rim region is the highest， followed by Yangtze River Delta region， with the Pan-Pearl River Delta being the lowest. ③ During the past 10 years， most of the marine systems among the 11 provinces have been transformed from economic-environmental coupling to technological-economic coupling， which means that the relationship between marine technology and economy is becoming closer， while the marine environment has been largely ignored. ④ Compared with the traditional scenario， the target scenario based on external expectations shows a higher degree of coupling prediction， indicating that it will be difficult to achieve sustainable requirements if the past marine development mode is continued. Therefore， it is necessary to strengthen the capacity of circulation supply in marine system， optimize the marine S&T investment and output structure， as well as implement more strict marine ecological protection policies to enhance the coordinated development of regional and national marine systems.

Key words coastal area; marine economy; marine technology; marine environment; coupling development

收稿日期：2019-11-05 修回日期：2020-03-30

作者簡介：汪永生，博士生，主要研究方向為海洋經(jīng)濟、海洋科技政策。E-mail：wangysforever@163.com。

通信作者：王文濤，博士，研究員，主要研究方向為氣候變化、海洋政策和可持續(xù)發(fā)展。E-mail：wangwt@acca21.org.cn。

基金項目：科技部改革發(fā)展工作專項“我國海洋領域科技發(fā)展戰(zhàn)略研究”（批準號：2031402400008）;中國清潔發(fā)展機制基金贈款項目“‘十三五國家應對氣候變化科技與低碳行動接軌的規(guī)劃研究”（批準號：2014026）。