河南省城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力耦合狀態(tài)研究

劉帥， 徐帥帥， 盧亞麗

(華北水利水電大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450046)

在資源環(huán)境承載力約束的前提下，分析城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力耦合關(guān)系，找出區(qū)域間差異，對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展道路和城鎮(zhèn)化進(jìn)程有重要意義。資源環(huán)境承載力，體現(xiàn)了資源環(huán)境對人類社會的多種活動的適宜程度，是區(qū)域快速發(fā)展的基礎(chǔ)保障，目前已從單一要素如水資源、土地、生態(tài)承載力[1-3]等轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展的復(fù)合承載力研究。目前，中國城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，截至2019年，中國城鎮(zhèn)化率已達(dá)60.60%，進(jìn)入了轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵階段。國內(nèi)外學(xué)者對城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力關(guān)系的研究集中在3方面：城鎮(zhèn)化發(fā)展威脅資源環(huán)境承載力[2-4]、被資源環(huán)境承載力約束[3-4]及兩者耦合關(guān)系評價[5-7]。國內(nèi)學(xué)者在評價區(qū)域城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力關(guān)系時，一般是建立兩者間的耦合關(guān)系模型，本文同樣是沿用此模型對兩者關(guān)系進(jìn)行評價和空間差異分析。

國外學(xué)者分別從糧食安全、食物供應(yīng)及農(nóng)業(yè)對城市的生態(tài)、社會和空間系統(tǒng)影響等方面對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)行研究[6-8]。國內(nèi)學(xué)者主要從影響因素研究農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展歷程，研究方法包括層次分析法[7]、灰色關(guān)聯(lián)度[8]、耦合度模型[9]。但在定量研究關(guān)于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和資源環(huán)境承載力方面的研究較少，更鮮見對城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力三者之間耦合關(guān)系的綜合分析。因此，本研究基于河南省統(tǒng)計年鑒及政府公開數(shù)據(jù)，以河南省17個地級市為例(規(guī)模因素沒有涉及濟(jì)源示范區(qū))，構(gòu)建了資源環(huán)境承載力、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的綜合評價指標(biāo)，建立了城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展與資源環(huán)境承載力之間的耦合模型，結(jié)合耦合度模型，研究城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力之間的耦合關(guān)系，從而為區(qū)域在資源環(huán)境承載力的容納范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供理論依據(jù)。

1 耦合評價模型

1.1 評價指標(biāo)體系

針對城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力的關(guān)系，本文主要參考以往學(xué)者的成熟指標(biāo)進(jìn)行指標(biāo)選取過程，其中資源環(huán)境承載力的指標(biāo)體系取自盧亞麗等[10]的相關(guān)研究文獻(xiàn)，具體指標(biāo)共17個，如表1所示；此外，從人口、經(jīng)濟(jì)、社會和空間4方面選取指標(biāo)評估城鎮(zhèn)化水平，具體指標(biāo)共12個[11-14]，如表2所示；從生產(chǎn)、生活、生態(tài)3方面選取農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化評價指標(biāo)，具體指標(biāo)共10個[12-13，15]，如表3所示。

表1 資源環(huán)境承載力指標(biāo)Table 1 Resource and environmental carrying capacity indicators

表2 城鎮(zhèn)化評價指標(biāo)Table 2 Urbanization evaluation indexes

表3 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化評價指標(biāo)Table 3 Evaluation indexes of agricultural modernization

1.2 研究方法

1.2.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化 由于不同的指標(biāo)單位不一樣，直接比較不合理，因此需要對各項指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，這里的正向指標(biāo)值越大越優(yōu)，負(fù)向指標(biāo)值越小越優(yōu)，通過以下公式處理正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)。

(1)

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重 (1)計算第i年第j項指標(biāo)的比例：

(2)

(2)計算指標(biāo)的熵值：

(3)

(3)將熵值標(biāo)準(zhǔn)化：dj=1-ej

(4)

(5)

以上公式中，n表示地市的個數(shù)，m表示指標(biāo)數(shù)。假定Yij=0，YijlnYij=0。

1.2.3 綜合指數(shù) 文中用Ui和Uj分別表示資源環(huán)境承載力和城鎮(zhèn)化(農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化)綜合指數(shù)，其計算公式為：

(6)

(7)

1.2.4 耦合度函數(shù) 借助物理學(xué)中的耦合概念和模型，可推導(dǎo)出系統(tǒng)的耦合模型，具體計算如下所示。

Cn={(u1*u2*…*un)/∏(ui+uj)}1/n

(8)

式中：n表示系統(tǒng)個數(shù)，Cn表示n個系統(tǒng)的耦合度。

為了簡單明了地反映系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度，根據(jù)廖重斌[15]的研究，對耦合度劃分等級如表4所示。

由表4可知耦合度值C介于0～1，C越趨近于0，系統(tǒng)之間耦合度越小，各子系統(tǒng)間越接近無關(guān)狀態(tài)，匹配程度越差，系統(tǒng)發(fā)展越無序；C越趨近于1，系統(tǒng)之間耦合度越大，各子系統(tǒng)間越趨于良性耦合，匹配程度越好，系統(tǒng)發(fā)展越有序。

表4 耦合度等級劃分Table 4 Coupling degree grade division

1.2.5 耦合協(xié)調(diào)度 耦合度計算結(jié)果無法反映系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)展水平的高低[14]。為進(jìn)一步分析系統(tǒng)間交互耦合的協(xié)調(diào)程度，需利用耦合協(xié)調(diào)度，其計算公式為：

式中：E為耦合協(xié)調(diào)度，D為系統(tǒng)。D=af(x)+bg(x)，a，b為待定權(quán)數(shù)，本文認(rèn)為城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力耦合時同等重要，因此a、b取值均為0.5.

在文獻(xiàn)[5]的基礎(chǔ)上，本文對耦合協(xié)調(diào)度的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改進(jìn)，以4個等級區(qū)間劃分耦合協(xié)調(diào)度，代表相應(yīng)的協(xié)調(diào)等級和狀態(tài)，以連續(xù)階梯變化反映系統(tǒng)間的耦合發(fā)展程度，對耦合協(xié)調(diào)度分類如表5所示。

2 實(shí)證結(jié)果與分析

本文實(shí)證相關(guān)數(shù)據(jù)主要來自于2019年的《河南省統(tǒng)計年鑒》《河南省環(huán)境統(tǒng)計公報》《河南省水資源公報》《河南省國土資源公報》《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》等以及國家統(tǒng)計局網(wǎng)站上公開發(fā)布的數(shù)據(jù)。依據(jù)本文第2節(jié)構(gòu)建的耦合評價模型，首先區(qū)分和標(biāo)記原始數(shù)據(jù)為發(fā)展性或限制性指標(biāo)，統(tǒng)一進(jìn)行無量綱化處理，然后計算各指標(biāo)權(quán)重和資源環(huán)境承載力、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)等。

2.1 各地級市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力耦合關(guān)系分析

根據(jù)上述相關(guān)計算公式，可得2018年河南省各地級市的資源環(huán)境承載力指數(shù)、城鎮(zhèn)化指數(shù)、耦合度及協(xié)調(diào)耦合度的具體結(jié)果，如表6。

表6 各市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力耦合關(guān)系Table 6 Coupling relationship between urbanization and resource and environment carrying capacity

由上述計算結(jié)果可知，河南省17個地級市的耦合度均大于0.8，其中南陽為最低，耦合度0.848，開封和新鄉(xiāng)則達(dá)到1。各地級市之間城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力耦合度較高，達(dá)到高水平耦合狀態(tài)。河南省17個地級市耦合協(xié)調(diào)度可分為3種類型，其中鄭州處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)水平；濮陽、漯河、商丘、周口、駐馬店等5個地市處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)；其他11個地級市均處于良好協(xié)調(diào)水平。

為深入說明2018年河南省各地市資源環(huán)境承載力與城鎮(zhèn)化之間的關(guān)系，根據(jù)城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)和資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)的大小關(guān)系將河南省各地級市兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度分為3種類型:(1)城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)相對較小，城鎮(zhèn)化發(fā)展對資源環(huán)境承載力的貢獻(xiàn)小于資源環(huán)境承載力對其推動作用；(2)城鎮(zhèn)化發(fā)展與資源環(huán)境承載力同步型，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)與資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)一致，但這種狀態(tài)比較少見；(3)資源環(huán)境承載力滯后型，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)相對較大，城鎮(zhèn)化發(fā)展對資源環(huán)境承載力的貢獻(xiàn)大于資源環(huán)境承載力對其推動作用。相比同期資源環(huán)境承載力，鄭州、開封、洛陽、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、許昌、漯河等9個地級市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較高，其他8個地級市則屬于同期資源環(huán)境承載力較高。為提升河南省綜合發(fā)展水平，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較低的8個地級市應(yīng)在資源環(huán)境承載力水平以內(nèi)，大力發(fā)展各地區(qū)城鎮(zhèn)化以提高人民的生活幸福感水平。較高的9個地級市應(yīng)適當(dāng)控制城鎮(zhèn)化發(fā)展速度，提高資源環(huán)境承載力水平。總體而言，河南省各地級市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力的耦合協(xié)調(diào)水平相對較好，耦合協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)南部高于北部，西部高于東部的狀態(tài)。

2.2 各地級市農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力耦合關(guān)系分析

根據(jù)上述相關(guān)計算公式，可得到2018年河南省各地級市的資源環(huán)境承載力指數(shù)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化指數(shù)、耦合度及協(xié)調(diào)耦合度的具體結(jié)果，如表7所示。

表7 各市農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與資源環(huán)境承載力耦合關(guān)系Table 7 Coupling relationship between agricultural modernization and resource and environment carrying capacity of each city

由上述計算結(jié)果可知，河南省各地級市的資源環(huán)境承載力與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化2個系統(tǒng)的耦合強(qiáng)度均處于高水平耦合狀態(tài)，說明河南省各地市的資源環(huán)境承載力與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化兩大系統(tǒng)的作用較強(qiáng)，也從側(cè)面反映出河南省是農(nóng)業(yè)大省。從耦合協(xié)調(diào)度來看，除平頂山、安陽、新鄉(xiāng)、濮陽、漯河、商丘、周口等7個地級市資源環(huán)境承載力與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展屬于基本協(xié)調(diào)水平外，其他10個地級市處于良好協(xié)調(diào)水平。

為深入說明2018年河南省各地市資源環(huán)境承載力與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)系，根據(jù)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)和資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)的大小關(guān)系將河南省各地級市兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度分為3種類型:(1)農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后型，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)相對較小，農(nóng)業(yè)發(fā)展對資源環(huán)境承載力的貢獻(xiàn)小于資源環(huán)境承載力對其推動作用。(2)農(nóng)業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境承載力同步型，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)與資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)一致，但這種狀態(tài)比較少見。(3)資源環(huán)境承載力滯后型，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)相對較大，農(nóng)業(yè)發(fā)展對資源環(huán)境承載力的貢獻(xiàn)大于資源環(huán)境承載力對其促進(jìn)作用。開封、鶴壁、焦作、濮陽、許昌、漯河、周口、駐馬店等8個地級市農(nóng)業(yè)發(fā)展水平要高于同期資源環(huán)境承載力，開封、洛陽、平頂山、安陽、新鄉(xiāng)、三門峽、南陽、商丘、信陽等9個地級市農(nóng)業(yè)發(fā)展水平要低于同期資源環(huán)境承載力。2018年河南省有8個地市資源環(huán)境承載力相對于農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后，為提高河南省農(nóng)業(yè)的綜合發(fā)展應(yīng)著重提升這8個地市的資源環(huán)境承載力，保證農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步可持續(xù)發(fā)展。

2.3 各地級市城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的耦合關(guān)系分析

根據(jù)上述相關(guān)計算公式，可得到河南省各地級市的城鎮(zhèn)化指數(shù)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化指數(shù)、耦合度及協(xié)調(diào)耦合度的具體結(jié)果，如表8所示。

表8 各市城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化耦合關(guān)系Table 8 Coupling relationship between urbanization and agricultural modernization in different cities

由表8計算結(jié)果可知，河南省17個地級市城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化耦合度全部處于高水平耦合狀態(tài)，河南省各地級市城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化耦合度處于較高水平，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的相互作用。河南省17個地級市耦合協(xié)調(diào)度可分為2種類型，平頂山、濮陽、南陽、商丘、信陽市、周口市、駐馬店市等7個地市處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，其他10個地市均處于良好協(xié)調(diào)水平。

為深入說明2018年河南省各地市城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化之間的關(guān)系，根據(jù)城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)的大小關(guān)系將河南省各地級市兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度分為3種類型：(1)城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)相對較小，城鎮(zhèn)化發(fā)展對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的貢獻(xiàn)小于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展對其推動作用；(2)城鎮(zhèn)化發(fā)展與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展同步型，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合指數(shù)一致，但這種狀態(tài)比較少見；(3) 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展滯后型，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)相對較大，城鎮(zhèn)化發(fā)展對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的貢獻(xiàn)大于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展對其促進(jìn)作用。相比同期農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平，鄭州、洛陽、平頂山、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、許昌、漯河、三門峽、商丘等10個地級市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平更高，其余7個地級市則是同期農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平更高一些，這與河南省是農(nóng)業(yè)大省的現(xiàn)實(shí)狀況相吻合。就城鎮(zhèn)化發(fā)展而言，與河南省各地市城鎮(zhèn)化發(fā)展與資源環(huán)境承載力之間的結(jié)論相似。除城鎮(zhèn)化發(fā)展水平高于同期農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平的10個地級市外，河南省其他各地級市在發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的同時，為提高人民生活質(zhì)量，需要提高各地級市的城鎮(zhèn)化水平，在原有的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)上加快城鎮(zhèn)化水平的發(fā)展速度。

3 結(jié)論與建議

河南省各地級市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力耦合度較高，呈現(xiàn)較強(qiáng)的相互作用。其中，鄭州處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài)，濮陽、漯河、商丘、周口、駐馬店等5個地級市處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，在城鎮(zhèn)化發(fā)展的進(jìn)程中，建議這5個城市適當(dāng)通過加大對環(huán)境的保護(hù)程度和調(diào)整資源配置等方式提高其資源環(huán)境承載能力。其他11個地級市均處于良好協(xié)調(diào)水平，河南省整體協(xié)調(diào)度較好，在國家政策支持和社會經(jīng)濟(jì)推動的過程中，穩(wěn)步提升二者的協(xié)調(diào)發(fā)展依舊重要。

河南省各地級市的農(nóng)業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境承載力耦合均處于高水平狀態(tài)，說明河南省各地市的農(nóng)業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境承載力之間作用較強(qiáng)，也從側(cè)面反映出河南省是農(nóng)業(yè)大省，且50%以上地市的資源環(huán)境承載力高于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平，這些地市的資源環(huán)境承載力允許農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，比如提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、提高有效灌溉率、環(huán)境保護(hù)投資占GDP比例等，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。

河南省各地級市的農(nóng)業(yè)發(fā)展與城鎮(zhèn)化發(fā)展耦合均處于高水平狀態(tài)，說明河南省各地級市的農(nóng)業(yè)發(fā)展與城鎮(zhèn)化之間作用較強(qiáng)，且10個地級市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平高于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，提升這些地市的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平是推動河南省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的著力點(diǎn)。