江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展時空特征分析

王清君，杜 筱

（河海大學理學院，南京211100）

人類的生存和發(fā)展與資源、環(huán)境密不可分，環(huán)境在為人類提供物質(zhì)基礎(chǔ)的同時，也會通過自身承載力對人類活動起到約束作用。合理開發(fā)及利用資源和環(huán)境可以造福人類；反之，過度開發(fā)資源會帶來資源浪費、環(huán)境破壞等一系列問題，從而影響人類自身發(fā)展［1］。改革開放以來，中國經(jīng)濟迅速發(fā)展，人口數(shù)量持續(xù)增加且生活條件不斷改善，對資源的需求不斷增加，再加上工業(yè)水平的提高加快了對資源的開發(fā)利用強度，環(huán)境問題日益嚴重，這使得人地關(guān)系趨于緊張，矛盾更加突出［2］。

實現(xiàn)人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是人們賴以生存的物質(zhì)保障和不遺余力追求的目標，如何協(xié)調(diào)三者之間的關(guān)系備受關(guān)注。在研究區(qū)域方面，對中國東北、西北、西南等地的研究較多，多涉及山地、高原等［3-5］，如陳武蘋等［3］通過主成分分析法研究2006—2015年黔西南州人口、經(jīng)濟與資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展度，指出該區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展穩(wěn)定性不高，波動性較大，資源、環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展相對滯后等問題。在空間范圍方面，研究主要集中在省級、市級、城市群等尺度［6-10］，如秦泗 剛等［7］利用耦合協(xié)調(diào)度 模型分析2000年以來克拉瑪依市人口、經(jīng)濟、環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)狀況，結(jié)果表明該市發(fā)展類型依次分為人口主導經(jīng)濟滯后型、人口主導環(huán)境滯后型、經(jīng)濟主導環(huán)境滯后型。在研究方法方面，關(guān)于人口與資源、環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系的評價方法多樣化，包含變異系數(shù)法、模糊及灰色理論法、系統(tǒng)動力學方法、數(shù)據(jù)包絡分析法等［11-14］，如王利香等［12］利用灰色關(guān)聯(lián)度模型測算2013年中國31個省（市、自治區(qū)）人口結(jié)構(gòu)與資源、環(huán)境的系統(tǒng)耦合度，結(jié)果顯示人口結(jié)構(gòu)中與資源、環(huán)境關(guān)聯(lián)度最大的是中等教育人口數(shù)量和城鎮(zhèn)人口數(shù)量，關(guān)聯(lián)度最小的是文盲人口數(shù)量。目前，學術(shù)界關(guān)于人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的研究成果已經(jīng)相當豐富，但由于中西部地區(qū)資源、環(huán)境較為脆弱，關(guān)于中西部地區(qū)的研究明顯多于東部沿海地區(qū)；此外，已有研究大多關(guān)注系統(tǒng)協(xié)調(diào)度在時間或空間單一維度上的變化趨勢，而涉及時空二維特征的研究較少，不能充分揭示協(xié)調(diào)度的時空變異屬性。

江蘇省位于中國大陸東部沿海中心，水資源充沛，且動植物資源豐富。作為人口大省和經(jīng)濟強省，2018年江蘇省常住人口位列全國第五，達8 050.7萬人；地區(qū)生產(chǎn)總值位列全國第二，達92 595.4億元，僅次于廣東省。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，江蘇省人口規(guī)模不斷擴大，人均資源減少、環(huán)境狀況惡化等問題日趨嚴重。此外，江蘇省存在明顯的蘇南-蘇中-蘇北區(qū)域分化，加上受自然條件、經(jīng)濟發(fā)展及社會等因素的綜合影響，各地區(qū)人口、資源、環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展差異明顯。

從時空角度出發(fā)，探討江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系，對該區(qū)域系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有理論價值和現(xiàn)實意義。在已有研究成果的基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標體系，結(jié)合協(xié)調(diào)發(fā)展度測算模型，計算江蘇省2010、2015、2017年人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度，進一步分析其時空特征。

1 指標體系及研究方法

1.1 構(gòu)建指標體系

基于已有研究成果［15-17］，根據(jù)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性、層次性、發(fā)展性及可獲取性等原則，結(jié)合江蘇省的發(fā)展特征，將人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的指標框架設定為3個系統(tǒng)。其中，人口系統(tǒng)主要考慮人口規(guī)模、人口結(jié)構(gòu)和人口素質(zhì)3個方面；資源系統(tǒng)主要考慮資源稟賦和資源利用2個方面；環(huán)境系統(tǒng)主要考慮環(huán)境壓力和環(huán)境響應2個方面。具體指標名稱及指標屬性見表1。

表1 江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標體系

1.2 研究方法

1）數(shù)據(jù)標準化。由于指標有正有負，因此采用較為穩(wěn)健的標準化公式，即陳守煜［18］提出的標準化公式來消除指標的正負性，具體公式如下。

正向指標：

負向指標：

式中，xij為第i個系統(tǒng)第j個評價指標的指標值，xˉij為xij標準化處理后的結(jié)果。

2）指標權(quán)重。由于主成分分析法、熵值法等在計算指標權(quán)重時，將立體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平面數(shù)據(jù)存在缺陷?；诖?，引入郭亞軍［19］提出的基于時序動態(tài)視角的縱橫向拉開檔次法來確定指標權(quán)重。

假設關(guān)于n個被評價對象，取定m個評價指標r1，r2，…，rm，且按時間順序t1，t2，…，tN，獲得數(shù)據(jù)｛rij（tk）｝，構(gòu)成時序立體數(shù)據(jù)表。對時刻tk取綜合評價函數(shù)：

式中，qi（tk）為tk時刻第i個評價對象的綜合評價值，rij（tk）為tk時刻第j個評價指標經(jīng)過標準化處理后的指標值，wj為第j個評價指標對應的權(quán)重。

構(gòu)造qi（tk）的總離差平方和：

若限定ωTω=1，當ω取對稱矩陣的最大特征根對應的特征向量時，σ2取值最大；當Hk＞必有H＞0，且有正（經(jīng)歸一化處理）的權(quán)重向量ω。最后經(jīng)歸一化處理后的特征向量即為指標權(quán)重。每個系統(tǒng)的最終得分為：

式中，Ui為第i個系統(tǒng)的最終得分為第i個系統(tǒng)第j個評價指標標準化處理后的結(jié)果；wij為對應的指標權(quán)重。

3）協(xié)調(diào)發(fā)展測算模型。變異系數(shù)協(xié)調(diào)度又稱為離散系數(shù)協(xié)調(diào)度。對3個系統(tǒng)而言，變異系數(shù)協(xié)調(diào)度為：

當U1=U2=U3時，協(xié)調(diào)系數(shù)為1，3個系統(tǒng)呈最佳協(xié)調(diào)狀態(tài)。當U1、U2、U3數(shù)值不全等時，樣本值越接近，協(xié)調(diào)度越大，反之則協(xié)調(diào)度越小。然而，在有些情況下，協(xié)調(diào)度C很難反映人口、資源、環(huán)境的整體發(fā)展水平，因此，引入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展度D，計算公式如下：

式中，T為調(diào)節(jié)系數(shù)，反映江蘇省人口、資源、環(huán)境的整體水平，D為協(xié)調(diào)發(fā)展度，C為協(xié)調(diào)度，α、β、γ由縱橫向拉開檔次法計算得到。根據(jù)式（9）計算出的協(xié)調(diào)發(fā)展度介于0～1，數(shù)值越大表明系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展度越高，反之則協(xié)調(diào)發(fā)展度越低。

1.3數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于《江蘇統(tǒng)計年鑒》（2011—2018年）、《江蘇省人口生命表匯編》（2010年）、《江蘇環(huán)境狀況公報》（2010、2015、2017年）以及各省轄市《環(huán)境狀況公報》（2010、2015、2017年）等。

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價得分

根據(jù)式（6）計算江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價得分，如圖1所示。由圖1可知，江蘇省13市人口、資源、環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價得分逐年上升，但變化情況略有不同。

1）2010年蘇南人口系統(tǒng)綜合評價得分稍高于其他地區(qū)，隨著時間的推移，2015年蘇南地區(qū)萬人發(fā)明專利擁有量的快速增加，使得該區(qū)域人口系統(tǒng)得分不斷提高，與蘇中、蘇北的差距不斷擴大，逐漸形成蘇南高、蘇中蘇北低的格局，并持續(xù)至今。

2）3個時期江蘇省資源系統(tǒng)綜合評價得分均呈蘇南最低、蘇北次之、蘇中最高的態(tài)勢。其中，由于鹽城市較高的人均房屋建筑竣工面積，其資源系統(tǒng)綜合評價得分相對高于蘇北其他4市。

圖1 江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價得分

3）隨著人們環(huán)保意識的提高，江蘇省各市不斷加強環(huán)境保護力度，工業(yè)廢水排放達標率和工業(yè)固體廢物綜合利用率等指標逐漸提高，環(huán)境質(zhì)量有所改善，但環(huán)境治理并非朝夕之事，因此環(huán)境系統(tǒng)綜合評價得分雖然在不斷提高，但變化幅度不大，區(qū)域發(fā)展基本均衡。

2.2 江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度

根據(jù)計算出的江蘇省人口、資源、環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價得分，結(jié)合協(xié)調(diào)發(fā)展度測算模型，得到江蘇省人口、資源、環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度，見表2。

由表2可知，江蘇省整體人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展度逐年提高，且13個省轄市人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展度均呈上升態(tài)勢。其中，南京市作為省會城市，人口、資源、環(huán)境的發(fā)展程度相對匹配，其協(xié)調(diào)發(fā)展度在3個時期一直居于首位，2010年南京市的協(xié)調(diào)發(fā)展度比排名最后的徐州市高0.107 3，可能是由于徐州市較大的人口規(guī)模與較低的人口素質(zhì)導致其人口系統(tǒng)發(fā)展緩慢，與資源、環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展不同步。

為更好地運用協(xié)調(diào)發(fā)展度來探討江蘇省人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展情況，在參考已有研究［20，21］的基礎(chǔ)上，將人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展度劃分為6個等級，如表3所示。不同類型對應不同的協(xié)調(diào)發(fā)展度等級，等級越高表明該地區(qū)人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)越好，反之則表明該地區(qū)人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)越差。

2.3 江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展時空特征分析

根據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展度等級劃分結(jié)果，通過ArcGIS軟件繪制得到江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展時空分布，如圖2所示。

整體來看，2010—2017年江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展等級均有一定程度的提高，但區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展變化速度不一致。具體而言，2010年徐州市的協(xié)調(diào)發(fā)展度最低，僅為0.477 4，處于I等級；南京市、鎮(zhèn)江市、揚州市3市人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度相對較高，分別為0.584 7、0.554 4和0.564 6，同處于III等級；其他城市的協(xié)調(diào)發(fā)展度介于0.50～0.55，處于II等級，這表明江蘇省絕大部分城市人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展度不高。

2015年13個省轄市的協(xié)調(diào)發(fā)展等級發(fā)生明顯變化。南京市與鎮(zhèn)江市由于人口系統(tǒng)的大力發(fā)展，與資源、環(huán)境系統(tǒng)更加匹配，協(xié)調(diào)發(fā)展等級由III等級迅速發(fā)展為V等級；蘇南其他地區(qū)與蘇中3市均加入到中級協(xié)調(diào)行列，處于IV等級；蘇北地區(qū)人口系統(tǒng)發(fā)展較慢，與資源、環(huán)境系統(tǒng)的差距較大，系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展狀況較差，淮安市的協(xié)調(diào)發(fā)展度由0.534 8提高到0.543 9，但協(xié)調(diào)發(fā)展等級未提升；除淮安市外，連云港市、宿遷市、淮安市、鹽城市的協(xié)調(diào)發(fā)展度均在0.55～0.60，處于III等級。雖然2015年江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況已得到改善，但仍未有城市的協(xié)調(diào)發(fā)展度達0.70（VI等級）以上，這表明江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)仍有很大的提升空間。

表2 江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度

2017年，江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況進一步優(yōu)化，總體呈南高北低的格局。與2015年相比，蘇南的南京市、鎮(zhèn)江市逐漸發(fā)展到VI等級；蘇錫常則由IV等級發(fā)展到V等級；蘇中3市的協(xié)調(diào)發(fā)展等級未發(fā)生變化，仍處于IV等級；淮安市的協(xié)調(diào)發(fā)展等級由II等級提高至III等級，蘇北其他地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展等級同處于III等級。至此，江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展等級南高北低的格局初步形成。

表3 協(xié)調(diào)發(fā)展等級劃分

圖2 江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展時空分布

2.4 江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)的影響

人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)既相互依存，又相互矛盾。一定數(shù)量與質(zhì)量的人口會促進社會經(jīng)濟的發(fā)展，但如果區(qū)域人口數(shù)量過多，增長過快，人口老齡化問題的加劇將不利于資金積累，嚴重阻礙經(jīng)濟發(fā)展。資源和環(huán)境是經(jīng)濟發(fā)展的源泉，經(jīng)濟依托于資源和環(huán)境，資源和環(huán)境對經(jīng)濟發(fā)展具有非常堅定的支撐作用，而資源短缺、環(huán)境惡化將會制約社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

為進一步探討人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)的影響，擬采用回歸估計進行分析。由于沒有足夠多的數(shù)據(jù)進行條件最大似然估計，而無法進行固定效應面板Tobit回歸，可選擇混合面板Tobit模型和面板隨機Tobit模型。本研究利用江蘇省2010—2017年13個省轄市數(shù)據(jù)進行分析，屬于短面板數(shù)據(jù)，可以認為各個城市之間存在個體差異，故采用面板隨機Tobit模型進行分析。以人均GDP為被解釋變量，以人口、資源、環(huán)境3個系統(tǒng)的綜合評價得分與協(xié)調(diào)發(fā)展度為解釋標量，運用面板隨機Tobit模型，對江蘇省13個省轄市相關(guān)數(shù)據(jù)進行回歸估計。其中，模型1只對人口、資源、環(huán)境3個系統(tǒng)的綜合評價得分進行回歸，模型2加入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展度，回歸結(jié)果見表4。

表4 江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)的回歸結(jié)果

1）從回歸結(jié)果來看，模型1人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)對人均GDP的影響都為負，而模型2顯示協(xié)調(diào)發(fā)展度對人均GDP的影響為正。這表明任何一個單一系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)而言都存在一定的抑制作用，但3個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度對經(jīng)濟系統(tǒng)起到促進作用。因此，要想使經(jīng)濟得到進一步發(fā)展，需正確處理好人口、資源、環(huán)境的關(guān)系，實現(xiàn)3個系統(tǒng)的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。

2）模型2的參數(shù)估計數(shù)值顯示資源系統(tǒng)的彈性系數(shù)最大，人口系統(tǒng)次之，環(huán)境系統(tǒng)最小。一方面，可能是在計算協(xié)調(diào)發(fā)展度時資源系統(tǒng)的4個指標都是正向指標，而人口系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)的指標有正有負，在一定程度上負向指標會削弱正向指標的影響；另一方面，也可能與資源的稀缺性和不可再生性有關(guān)，隨著資源的不斷消耗，經(jīng)濟發(fā)展緩慢，效益降低，需要大量資金和高新技術(shù)來開發(fā)利用新能源，在一定程度上制約了經(jīng)濟的發(fā)展。因此，資源系統(tǒng)回歸系數(shù)高于人口系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)。

3）總之，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不是單純依靠某一系統(tǒng)，應保證各系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)，彌補其他系統(tǒng)的不足，這就要求堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路，在控制人口數(shù)量、提高人口質(zhì)量、合理利用現(xiàn)有資源、發(fā)展綠色新能源、保護生態(tài)環(huán)境、提高環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟，最終促進區(qū)域經(jīng)濟整體的進一步發(fā)展。

3 小結(jié)與討論

本研究從人口、資源、環(huán)境3個方面構(gòu)建江蘇省人口-資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標體系，運用縱橫向拉開檔次法計算3個系統(tǒng)的綜合評價得分，運用協(xié)調(diào)發(fā)展測算模型對江蘇省及13個省轄市人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度進行測算，探討人均GDP與人口、資源和環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系，得到如下結(jié)論。

1）江蘇省及13個省轄市人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價得分逐年上升。其中，人口系統(tǒng)綜合得分呈蘇南高、蘇中蘇北低的格局；資源系統(tǒng)呈蘇南最低、蘇北次之、蘇中最高的態(tài)勢；環(huán)境系統(tǒng)區(qū)域發(fā)展相對均衡。此外，隨著時間的推移，江蘇省整體及13個省轄市人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度均呈上升態(tài)勢。其中，南京市作為省會城市，人口、資源、環(huán)境的發(fā)展程度相對匹配，其協(xié)調(diào)發(fā)展度在3個時期一直居于首位。

2）從整體來看，2010—2017年江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展變化速度不一致。2010年，江蘇省絕大部分城市3個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度并不高，且無空間分化；2015年，這一局面有所改變，3個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度逐步形成蘇南蘇中高、蘇北低的態(tài)勢；2017年，3個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況進一步優(yōu)化，總體呈南高北低的格局。

3）人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)對人均GDP的影響為負，而3個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度對人均GDP的影響為正，這在一定程度上說明單一系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)而言存在一定抑制作用，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不是單純依靠某一系統(tǒng)而言，必須保證系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)，在控制人口數(shù)量、提高人口質(zhì)量的同時，合理利用資源，保護生態(tài)環(huán)境，最終實現(xiàn)經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。

4）江蘇省人口-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度逐年提高，但仍存在較大的提升空間，且區(qū)域分化較為明顯?；诖?，江蘇省應強化蘇南-蘇中-蘇北三大區(qū)域互動發(fā)展，以創(chuàng)新引領(lǐng)和轉(zhuǎn)型升級為重點推進蘇南提升，以融合發(fā)展和特色發(fā)展為重點推進蘇中崛起，以“四化”聯(lián)動和開放帶動為重點加快蘇北振興，同時繼續(xù)推動資源共享，利用“飛地經(jīng)濟”模式促進區(qū)域融合發(fā)展，不斷加強區(qū)域合作，縮小區(qū)域差距，促進江蘇省整體高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。