中原城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)空演變及影響因素

王麗麗，劉笑杰，戚禹林，李 丁

（蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州730000）

當(dāng)前我國已經(jīng)步入城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的中期階段，在快速推進(jìn)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，人口、產(chǎn)業(yè)快速向城鎮(zhèn)聚集，使得城鎮(zhèn)地域不斷擴(kuò)張，環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、生態(tài)破壞等問題頻發(fā)［1］。同時(shí)，生態(tài)環(huán)境作為人類活動的支撐，其狀態(tài)與變化也必然對城鎮(zhèn)化的發(fā)展產(chǎn)生約束作用，即生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)又約束著城鎮(zhèn)化的進(jìn)程［2］。合理協(xié)調(diào)兩者關(guān)系，對我國新型城鎮(zhèn)化發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要。中原城市群位于我國東部沿海地區(qū)與中西部地區(qū)的結(jié)合部，處于黃河流域下游，特殊的區(qū)位條件使城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，但城市土地?cái)U(kuò)張、空氣水域污染、資源浪費(fèi)等問題也日益嚴(yán)重。因此，科學(xué)測度中原城市群城鎮(zhèn)化發(fā)展的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)空演變，探測其影響因素，有利于優(yōu)化城鎮(zhèn)化發(fā)展的速度和質(zhì)量，保護(hù)和修復(fù)生態(tài)環(huán)境狀態(tài)具有重要參考價(jià)值。

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相互關(guān)系是地理學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、空間經(jīng)濟(jì)學(xué)等眾多學(xué)科綜合研究的熱點(diǎn)問題。目前國外對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究視角主要集中在理論內(nèi)涵［3］、實(shí)踐指導(dǎo)［4］、實(shí)證研究［5-7］等方面。國內(nèi)對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究多從城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系［8，9］、耦合機(jī)理［10，11］、耦 合 趨 勢 與 預(yù) 測［12，13］、耦 合 理 論 與 方法［14，15］、響應(yīng)關(guān) 系［16］等 方 面 展 開 研 究，并 取 得 了 一系列成果。如張勝武、石培基、王祖靜［17］運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法定量分析了干旱區(qū)的城鎮(zhèn)化與水資源環(huán)境系統(tǒng)交互耦合關(guān)系；孫黃平、黃震方、徐冬冬等［18］，王少 劍、方 創(chuàng) 琳 與 王 洋［19］，李 波 與 張 吉 獻(xiàn)［20］等利用耦合協(xié)調(diào)模型定量分析了泛長三角城市群、京津冀地區(qū)和中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系；劉凱、任建蘭、張理娟［1，21］提出“城鎮(zhèn)化的資源環(huán)境承載力響應(yīng)”概念，建立響應(yīng)度模型定量分析中國和山東省的城鎮(zhèn)化資源環(huán)境承載力響應(yīng)演變規(guī)律及驅(qū)動因素；郭慶賓、劉靜與王濤［22］通過構(gòu)建生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型，對武漢城市圈城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)空演變進(jìn)行分析；王家庭與毛文峰［23］運(yùn)用VAR 模型的脈沖響應(yīng)函數(shù)和方差分解等方法對湘西自治州的城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境水平進(jìn)行測算，探討了兩者響應(yīng)的動態(tài)計(jì)量關(guān)系。此外，還有學(xué)者［17，24-25］對生態(tài)環(huán)境中的某一要素與城鎮(zhèn)化的關(guān)系進(jìn)行了研究。

已有學(xué)者對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了較為全面的研究，但關(guān)于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系多從耦合協(xié)調(diào)模型、灰色關(guān)聯(lián)分析法等對區(qū)域異質(zhì)性進(jìn)行時(shí)空刻畫，對兩者響應(yīng)關(guān)系的時(shí)空演變及驅(qū)動因素研究相對匱乏。基于此，本文研究首先運(yùn)用綜合指數(shù)測度2008—2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的時(shí)序演變規(guī)律，然后通過運(yùn)用變異系數(shù)和構(gòu)建生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型分析中原城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)空分異特征，最后利用地理探測器模型分析影響生態(tài)環(huán)境響應(yīng)演變的驅(qū)動因素，旨在為中原城市群城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)的決策與借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

中原城市群，是以鄭州為中心，包括洛陽、開封等5 省30 座城市的國家級城市群，地處我國沿海開放地區(qū)與中西部地區(qū)的結(jié)合部，東臨山東半島城市群，西毗關(guān)中城市群，南倚長江中游城市群，北靠京津冀城市群，是我國未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局中極具活力和潛力的核心地區(qū)，也是打造我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新增長極重要節(jié)點(diǎn)。中原城市群總面積約為28.7 萬km2，2017 年總?cè)丝?6353.17 萬人、生產(chǎn)總值67778.12 億元。其面積不到全國的3%，卻集中了全國約12%的人口，城鎮(zhèn)化率達(dá)50%以上，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快使得生態(tài)環(huán)境遭受不同程度的破壞。在新型城鎮(zhèn)化背景下，如何協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系將是中原城市群面臨的新挑戰(zhàn)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究以2016 年國務(wù)院正式批復(fù)的《中原城市群發(fā)展規(guī)劃（2016—2020）》范圍為研究單元（圖1），分析研究了2008—2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)空演變及影響因素。因濟(jì)源市數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重，本文選取中原城市群29 個(gè)地級市作為研究對象，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于2009—2018 年的《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、各省統(tǒng)計(jì)年鑒、各城市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)；城鎮(zhèn)生活污水集中處理率、生活垃圾無害化處理率、工業(yè)固體廢物綜合利用率等個(gè)別年份數(shù)據(jù)缺失，通過相鄰插值計(jì)算。

圖1 研究范圍與區(qū)域

2 指標(biāo)體系構(gòu)建與研究方法

2.1 評價(jià)體系構(gòu)建

按照指標(biāo)數(shù)據(jù)可獲得性和完整性，在借鑒前人研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建中原城市群城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指標(biāo)體系。其中，城鎮(zhèn)化系統(tǒng)，主要從人口城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化4 個(gè)方面（12 個(gè)指標(biāo)）進(jìn)行綜合評價(jià)，對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)則分別從生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)、生態(tài)環(huán)境響應(yīng)3個(gè)方面（11 個(gè)指標(biāo)）進(jìn)行綜合評價(jià)。

表1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指標(biāo)體系

（續(xù)表1 ）

2.2 研究方法

綜合指數(shù)測度法：因熵值法能有效地反映指標(biāo)信息的效用價(jià)值，減少評價(jià)主觀性，故本研究采用熵值法確定系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重，分別運(yùn)用加權(quán)求和法計(jì)算城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)（U）和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)（E）。計(jì)算公式為：

式中，Wj和Uj分別為城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各指標(biāo)的權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化值。

變異系數(shù)法：變異系數(shù)是衡量各觀測值概率分布離散程度的歸一化量度。本文利用變異系數(shù)法對中原城市群響應(yīng)度的區(qū)域差異特征進(jìn)行刻畫。

生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型：為測度中原城市群生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對城鎮(zhèn)化發(fā)展水平的響應(yīng)程度，本文引入生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型。模型結(jié)構(gòu)為：

式中，A為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的響應(yīng)指數(shù)；U 為城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)；E 為生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)；dE/dU為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對城鎮(zhèn)化水平的導(dǎo)數(shù)。A ＞0，表示生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化發(fā)展呈正響應(yīng)，即生態(tài)環(huán)境的發(fā)展方向與城鎮(zhèn)化的發(fā)展方向一致；A ＜0，表示生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化發(fā)展呈負(fù)響應(yīng)，即城鎮(zhèn)化的發(fā)展導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境水平的下降；A = 0，則表示城鎮(zhèn)化的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境水平在理論上未產(chǎn)生影響。

為比較不同時(shí)期的生態(tài)環(huán)境水平對城鎮(zhèn)化發(fā)展響應(yīng)程度的強(qiáng)弱，進(jìn)一步定義生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的響應(yīng)度Vo計(jì)算公式為：

式中，V 是A 的絕對值，值越大，表示城鎮(zhèn)化的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響程度越大，反之亦然。

地理探測器模型：地理探測器是探測空間分異性并揭示其背后驅(qū)動力的一整套方法［26］，相較傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法無過多假設(shè)條件，且能夠克服多重共線性的影響［27］。本文借助地理探測器的因子探測來探討中原城市群城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境響應(yīng)強(qiáng)度變化的影響因素。地理探測器模型為：

式中，i = 1，2，3，…，L 為變量Y 或因子X 的分層數(shù)；N和Ni分別表示中原城市群全域單元數(shù)和每一類中地級市單元數(shù)；和分別為全域和層i 的Y值的方差。q取值為［0，1］，值越大，表明自變量X對因變量Y的空間分異性解釋力越強(qiáng)，反之亦然。

3 結(jié)果及分析

3.1 時(shí)間演變特征

城鎮(zhèn)化水平的時(shí)序演變：2008—2017 年，中原城市群城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)由0.15 提高到0.31，發(fā)展態(tài)勢良好，整體呈不斷上升趨勢（圖2），表明中原城市群地區(qū)自2008 年以來，中心城市發(fā)展較快，城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)張，非農(nóng)人口占比逐年提升，城鎮(zhèn)地域范圍也不斷向外圍擴(kuò)張，同時(shí)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度也較快。人口、空間、經(jīng)濟(jì)、社會城鎮(zhèn)化指數(shù)均呈上升態(tài)勢，且經(jīng)濟(jì)、社會城鎮(zhèn)化指數(shù)較人口、空間城鎮(zhèn)化指數(shù)上升趨勢快，并對城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)貢獻(xiàn)份額較大，研究結(jié)果與中原城市群城鎮(zhèn)化發(fā)展相契合，社會經(jīng)濟(jì)水平的提高與城市發(fā)展的交互關(guān)系是影響中原城市群可持續(xù)發(fā)展的重要原因之一。

生態(tài)環(huán)境水平的時(shí)序演變：2008—2017 年中原城市群生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降，最后穩(wěn)定上升的趨勢，基本符合環(huán)境庫茲涅茨曲線（圖2）。表明在城市發(fā)展的不同時(shí)間階段，生態(tài)環(huán)境水平存在差異。本文選取2008—2017 年中原城市群相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，處于中原城市群中心城市轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，2008—2010 年城鎮(zhèn)化相對滯后，中原城市群各城市生態(tài)環(huán)境水平較好，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)呈小幅度上升趨勢；2010—2011 年，在經(jīng)過前幾年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平提高，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)遭到破壞，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)由2010 年的0.47 下降到2011 年的0.34；2011—2017 年，在經(jīng)歷粗放型經(jīng)濟(jì)增長模式后，中原城市群依托自身的區(qū)位與資源優(yōu)勢，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，使生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)由2011 年0.34 增加到2016 年的0.37，在低水平下保持穩(wěn)定上升趨勢。其中，生態(tài)環(huán)境壓力由2008 年0.13 緩慢下降至2017 年的0.12；生態(tài)環(huán)境狀態(tài)由2008年的0.23 波動下降至2017 年的0.11，其基本趨勢和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)變化趨勢一致；生態(tài)環(huán)境響應(yīng)由2008 年的0.10 波動上升至2017 年的0.11，對生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)呈現(xiàn)出正效應(yīng)。

圖2 2008—2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化指數(shù)及生態(tài)環(huán)境指數(shù)

生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)序演變：根據(jù)構(gòu)建的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型，對城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)進(jìn)行曲線擬合，得出二者最優(yōu)函數(shù)方程：E =0.965-4.635U + 8.625 U2。該響應(yīng)函數(shù)為二次曲線方程，擬合優(yōu)度R2=0.701，通過顯著性檢驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)公式（4）、（5），計(jì)算2008—2017 年中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)A 和響應(yīng)度V（圖3）。中原城市群生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)指數(shù)2008—2015年為負(fù)數(shù)，數(shù)值逐漸減小，說明這一時(shí)期城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間呈負(fù)響應(yīng)關(guān)系，城鎮(zhèn)化水平提高對生態(tài)環(huán)境具有脅迫作用，且脅迫作用逐漸減小。整體而言，這一階段中原城市群城鎮(zhèn)化水平處于快速上升趨勢，人口向城鎮(zhèn)快速聚集，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，對生態(tài)環(huán)境開發(fā)利用強(qiáng)度相對較強(qiáng)，而生態(tài)環(huán)境狀態(tài)整體上處于下降態(tài)勢，因此產(chǎn)生了生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)響應(yīng)關(guān)系。2016 年起，中原城市群城鎮(zhèn)化的生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)指數(shù)變?yōu)檎龜?shù)，說明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間變?yōu)檎憫?yīng)關(guān)系，城鎮(zhèn)化水平提高對生態(tài)環(huán)境有促進(jìn)作用，且促進(jìn)作用呈增加趨勢；總的來說，這一階段中原城市群城鎮(zhèn)化水平較高，處于“城鎮(zhèn)化曲線”的中期階段，隨著城市人口過度向城鎮(zhèn)聚集，交通擁擠、住房緊張、環(huán)境惡化等問題凸顯，出現(xiàn)以開發(fā)區(qū)、新區(qū)為載體的郊區(qū)城市化趨勢，緩解城鎮(zhèn)環(huán)境壓力，同時(shí)人們愈來愈重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，從而使生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)由負(fù)響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎憫?yīng)關(guān)系。

圖3 2008—2017 年中原城市群響應(yīng)指數(shù)與響應(yīng)度及響應(yīng)度的區(qū)域差異

根據(jù)響應(yīng)度，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)差與變異系數(shù)，本文分析了2008—2017 年中原城市群響應(yīng)程度的區(qū)域差異特征及其變化趨勢（圖3）。從圖3 可見，標(biāo)準(zhǔn)差值由2008 年的0.43 波動上升至2017 年的2.20，說明中原城市群生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)程度的絕對差異呈拉大的趨勢；變異系數(shù)值呈先上升后下降的態(tài)勢，由2008 年的0.65 波動上升至2015 年的2.65，再下降至2017 年的1.78，表明中原城市群生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)度的相對差異呈先上升后縮小的態(tài)勢。綜合來看，中原城市群城市間生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度呈逐年拉大的趨勢。2008—2016 年中原城市群的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)度呈波動下降的趨勢，且變化幅度較大，從2008 年0.68 降低到2016 年的0.04，表明城鎮(zhèn)化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的作用程度逐漸減??；2016—2017 年中原城市群的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)度由2016年的0.04 上升到2017 年的0.65，呈快速上升的趨勢，表明城鎮(zhèn)化的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響程度明顯增加。生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)度呈現(xiàn)先減小后上升的“U”型趨勢，即二者作用程度先減小后加強(qiáng)，相互之間的關(guān)系存在多變性，即存在城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的脅迫效應(yīng)，也存在生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的約束作用。

3.2 空間演變特征

為直觀反映中原城市群內(nèi)部各城市生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化發(fā)展響應(yīng)的空間差異特征，基于2008 年、2013 年和2017 年的城市生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)，利用ArcGIS軟件將響應(yīng)指數(shù)分為正響應(yīng)和負(fù)響應(yīng)。

正響應(yīng)呈“中心”結(jié)構(gòu)向四周擴(kuò)散，最終演變?yōu)椤鞍鍓K”結(jié)構(gòu)。2008 年中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)為正響應(yīng)的城市有鄭州、蚌埠，分布于城市群的中心和東南部，“中心—外圍”結(jié)構(gòu)初顯（圖4）。

圖4 2008—2017 年中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)的時(shí)空分異

2008 年中原城市群城鎮(zhèn)化率為37.67%，處于城鎮(zhèn)化曲線加速階段的前期，城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展使得人口和產(chǎn)業(yè)向城鎮(zhèn)快速聚集，出現(xiàn)交通擁擠、城鎮(zhèn)用地緊張、資源過度利用等問題，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境水平下降。2013 年生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)小幅度提高，鄭州、開封、聊城、南陽、亳州5 市增幅最快，其中東北、東南、西南方向的聊城、亳州、南陽和中部地區(qū)的開封由負(fù)響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎憫?yīng)，正響應(yīng)呈“中心—外圍”結(jié)構(gòu)；其他城市響應(yīng)指數(shù)雖有提升，但增幅不太明顯，仍為負(fù)響應(yīng)。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量隨經(jīng)濟(jì)增長開始有所改善。2017 年正響應(yīng)指數(shù)地區(qū)持續(xù)增多，河南省16 地市（除漯河外），河北省邢臺，山西省晉城、長治，山東省菏澤、聊城，安徽省淮北、宿州、阜陽均為正響應(yīng)，生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)大幅度提升，反映出城鎮(zhèn)化發(fā)展促進(jìn)生態(tài)環(huán)境水平的提升，兩者同步發(fā)展態(tài)勢向好。

總的來看，2008—2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化穩(wěn)步推進(jìn)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體上仍在下降，生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)總體呈上升趨勢，但部分城市，如蚌埠、亳州存在下降趨勢，空間結(jié)構(gòu)呈由以鄭州市為主的正響應(yīng)“中心”結(jié)構(gòu)向四周擴(kuò)散，形成以鄭州、開封為中心，以聊城、南陽、亳州為外圍的“中心—外圍”結(jié)構(gòu)，最終演變?yōu)椤皦K狀”結(jié)構(gòu)。

負(fù)響應(yīng)在市域空間集聚范圍呈縮小趨勢。2008年中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)為負(fù)響應(yīng)的城市有27個(gè)，圍繞鄭州市呈集聚分布態(tài)勢；2017 年減少到5個(gè)，分布于中原城市群的北部和東南部，在晉陜、豫皖邊界形成小范圍的集中區(qū)，愈接近省際邊界地區(qū)，分布愈集中，需制定相關(guān)政策促進(jìn)該類地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。整體來看，此期間負(fù)響應(yīng)在各城市空間范圍集聚呈縮小的趨勢。

生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)在城市之間差異呈擴(kuò)大趨勢。2008 年區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)最大值是鄭州市（0.976），最小值為邢臺市（-2.179），兩者相差3.155；依次可得2013 年和2017 年中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)的極差分別為8.179、14.667，呈逐年增加趨勢，區(qū)內(nèi)差異逐漸擴(kuò)大。表明研究期內(nèi)中原城市群內(nèi)部城市城鎮(zhèn)化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度存在巨大差異，二者之間的相互關(guān)系并不穩(wěn)定，今后對二者協(xié)調(diào)發(fā)展的調(diào)控尤為重要。

4 影響因素

4.1 影響因素選取

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相互作用的復(fù)雜性和易變性決定了城鎮(zhèn)化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度演變受到多方面因素的共同影響。為深入研究各影響因素對中原城市群城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境響應(yīng)強(qiáng)度影響的差異性，結(jié)合已有研究，綜合考慮中原城市群的實(shí)際情況，運(yùn)用地理探測器分析城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)度的變化，選取經(jīng)濟(jì)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口壓力、土地利用強(qiáng)度、綠化環(huán)境狀態(tài)、環(huán)境治理情況6 項(xiàng)影響指標(biāo)，借助地理探測器對2008 年、2013 年、2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度空間格局演變的驅(qū)動因素進(jìn)行探測。同時(shí)，為了提高地理探測器因子探測的顯著性，選擇該三年加總的影響因子與響應(yīng)度交互作用進(jìn)行因子探測分析。

具體指標(biāo)說明如下：①以人均GDP（X1）表征經(jīng)濟(jì)水平。不同時(shí)間段，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一致，經(jīng)濟(jì)總量的提高，會消耗更多的資源和能源，從而增加對生態(tài)環(huán)境壓力。但也存在經(jīng)濟(jì)水平提高，帶來更多的環(huán)保投資和人們對環(huán)境的關(guān)注，從而減少對生態(tài)環(huán)境的脅迫。②以二、三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP 比重（X2）表征產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，各城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步發(fā)生變化，改變了對生態(tài)環(huán)境的影響方式。③以市區(qū)人口密度（X3）表征人口壓力。人口城鎮(zhèn)化以提高人口密度來增加生態(tài)環(huán)境壓力。一般來說，人口密度越大，對生態(tài)環(huán)境壓力也就越大。④以人均城市建設(shè)用地面積（X4）表征土地利用強(qiáng)度。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)張，非農(nóng)人口占比逐年提升，城鎮(zhèn)地域范圍也不斷向外圍擴(kuò)張，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定影響。⑤以人均綠地面積（X5）表征生態(tài)環(huán)境狀態(tài)。生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的提升，是城鎮(zhèn)化促進(jìn)生態(tài)環(huán)境好轉(zhuǎn)的動力。⑥以城鎮(zhèn)生活污水集中處理率（X6）表征環(huán)境治理情況。通過對環(huán)境污染治理，從而減輕生態(tài)環(huán)境壓力，促進(jìn)城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)向正響應(yīng)發(fā)展。

4.2 影響因素分析

從表2 可見，2008 年、2013 年、2017 年單個(gè)因子加總對中原城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的影響程度由高到低依次為人均GDP（0.30），二、三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重（0.23），市區(qū)人口密度（0.20），人均綠地面積（0.20），人均城市建設(shè)用地面積（0.11），城鎮(zhèn)生活污水處理率（0.11），對顯著性水平和影響力值較低的因子進(jìn)行篩選，去掉人均城市建設(shè)用地面積、城鎮(zhèn)生活污水處理率。進(jìn)而對主導(dǎo)因子進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)人均GDP，二、三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP 比重，市區(qū)人口密度，人均綠地面積對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)度的空間分異程度有不同程度的影響，是影響生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化響應(yīng)強(qiáng)度的主要因子。

從經(jīng)濟(jì)水平來看，研究期內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)影響程度呈遞增趨勢。人均GDP 的q 值從2008 年的0.298 上升到2017 年的0.955，解釋率增高，說明經(jīng)濟(jì)水平的提高，對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)有顯著的影響。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是城鎮(zhèn)化推進(jìn)的重要?jiǎng)恿?，城?zhèn)化進(jìn)程加快又會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生脅迫作用，同時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展通過環(huán)保投資、政策干預(yù)、清潔技術(shù)使用等方法減輕城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的壓力。這與研究期內(nèi)城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)變化趨勢相對應(yīng)，即城鎮(zhèn)化的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境水平由“強(qiáng)脅迫”到“弱促進(jìn)”的轉(zhuǎn)變。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，研究期內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)影響程度呈波動遞增趨勢（表2）。二、三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP 比重的q 值從2008 年的0.392 波動上升到2017 年的0.430，解釋率遞增，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度有重要影響。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，會轉(zhuǎn)變企業(yè)的用地規(guī)模、用地性質(zhì)，改變對生態(tài)環(huán)境的作用方式。不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一致，城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，各種環(huán)境要素隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展水平高低在城市發(fā)展過程中對生態(tài)環(huán)境的作用也不同。

從人口壓力來看，研究期內(nèi)市區(qū)人口密度對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)影響程度呈快速遞增的趨勢。市區(qū)人口密度的q值從2008 年的0.225 上升至2017 年的0.953，表明中原城市群人口城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的影響程度正在逐漸增強(qiáng)。當(dāng)前，中原城市群正處于快速發(fā)展時(shí)期，城鎮(zhèn)化率逐年增加，城鄉(xiāng)融合發(fā)展背景下農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移增多使得人口遷移對城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度增強(qiáng)。且在中原城市群前期城鎮(zhèn)地域擴(kuò)張不足的情況下，市區(qū)人口的快速增加會加大對環(huán)境資源的索取，進(jìn)而增大對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的壓力。

從生態(tài)環(huán)境狀態(tài)來看，人均綠地面積對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)影響程度呈遞減趨勢。人均綠地面積的q 值從2008 年的0.512 下降到2017 年的0.300。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)度呈倒“U”型趨勢，最初經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展是以生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞為代價(jià)，城鎮(zhèn)化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境水平產(chǎn)生強(qiáng)響應(yīng)，后期城鎮(zhèn)化發(fā)展到一定水平后，通過人為干預(yù)減少生態(tài)環(huán)境的壓力，城鎮(zhèn)化的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)程度繼而減弱。

表2 2008 年、2013 年、2017 年中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)度的影響因素分析

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

本研究通過建立生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型并運(yùn)用地理探測器模型，探討了2008—2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境響應(yīng)程度的時(shí)空演變特征及其影響因素，主要結(jié)論如下：①2008—2017 年中原城市群城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)呈逐年上升趨勢，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降，最后穩(wěn)定上升的倒“U”型趨勢。生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化總體上呈現(xiàn)由“強(qiáng)脅迫”到“弱促進(jìn)”的轉(zhuǎn)變特征；城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間既存在城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的脅迫效應(yīng)，也存在生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的約束作用。②中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)的空間分異特征顯著，正響應(yīng)空間結(jié)構(gòu)呈由以鄭州市為主的正響應(yīng)向四周擴(kuò)散，形成以鄭州、開封為中心，以聊城、南陽、亳州為外圍的“中心—外圍”結(jié)構(gòu)，最終演變?yōu)椤皦K狀”結(jié)構(gòu)；負(fù)響應(yīng)的空間集聚范圍呈縮小趨勢，生態(tài)環(huán)境響應(yīng)指數(shù)的區(qū)域差異呈擴(kuò)大趨勢。③地理探測器表明，中原城市群生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的主要影響因素的重要程度為人均GDP ＞二、三產(chǎn)業(yè)比重＞人口密度＞人均綠地面積。其中，經(jīng)濟(jì)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口壓力對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)影響程度呈遞增趨勢，而生態(tài)環(huán)境狀態(tài)對生態(tài)環(huán)境響應(yīng)影響程度呈遞減趨勢。

5.2 討論

中原城市群生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的響應(yīng)由負(fù)響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎憫?yīng)，總體向好的方向發(fā)展，但城市群內(nèi)部各城市的響應(yīng)指數(shù)存在較大差異，且有繼續(xù)擴(kuò)大之勢，這對中原城市群整體協(xié)調(diào)發(fā)展不利。因此，在生態(tài)文明建設(shè)和新型城鎮(zhèn)化背景下對二者進(jìn)行協(xié)調(diào)尤為重要。一方面，中原城市群城鎮(zhèn)化處于快速發(fā)展的中期階段，應(yīng)把握好各城市城鎮(zhèn)化速度，厘清城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境水平的演變規(guī)律，推進(jìn)綠色城鎮(zhèn)化發(fā)展；另一方面，要提高資源利用效率，尤其對資源型城市，政府要在提高對生態(tài)環(huán)境管理強(qiáng)度的同時(shí)制定激勵(lì)型環(huán)境政策［21］，積極引導(dǎo)高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，從源頭上減少不必要資源浪費(fèi)和污染物的排放，提高生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化發(fā)展的保障作用。城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境是兩個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，兩者相互作用的復(fù)雜性和易變性決定了其涵蓋諸多自然和人文因素等。囿于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文在分析中原城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的影響因素指標(biāo)選取上難免存在欠全面系統(tǒng)和不當(dāng)之處，未來應(yīng)考慮納入污染治理投入、環(huán)保系統(tǒng)人數(shù)、單位生產(chǎn)總值能耗等潛在因素，將有助于更深入細(xì)致地分析城市群城鎮(zhèn)化生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的時(shí)空演變。