江蘇省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)空格局分析

田穎，王霞

(江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 江蘇 南京 210019)

0 前言

環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)，保護(hù)環(huán)境并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，已經(jīng)成為各國以及各地區(qū)的共識(shí)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴(yán)重，人們開始反思傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提出了可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)等發(fā)展模式[1-7]。耦合系統(tǒng)研究是當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重要研究內(nèi)容[8-10]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)表明，環(huán)境壓力隨著經(jīng)濟(jì)增長速度的加快和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大而加重，環(huán)境退化(壓力)與經(jīng)濟(jì)增長之間存在密切的互動(dòng)作用[11]。研究影響污染排放的因素，通過調(diào)控這些因素來減少污染排放變得尤為重要[12]。

Sigrid[13]和Shafik[14]主要基于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論分別研究了1970—1990年經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境可持續(xù)性之間的關(guān)系，提出一般情況下經(jīng)濟(jì)增長會(huì)對(duì)環(huán)境帶來不利影響。隨著經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變以及環(huán)境問題的持續(xù)增加，大量研究又得出經(jīng)濟(jì)增長是保障環(huán)境可持續(xù)性的前提與基礎(chǔ)[15]。1991年Grossman等[1]提出了環(huán)境庫茲涅茨曲線假說，該假說指出國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)增長與環(huán)境污染指標(biāo)之間所存在的倒“U”型關(guān)系，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)增長與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的相關(guān)研究中。

國內(nèi)方面，早期經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長，經(jīng)濟(jì)發(fā)展大體上是以消耗環(huán)境為代價(jià)[16-17]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的逐漸改變，環(huán)境發(fā)展方式也開始發(fā)生變化，更加注重提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量[18]。與此同時(shí)，國內(nèi)研究人員借鑒西方相關(guān)理論并結(jié)合中國發(fā)展實(shí)踐，構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，探討了二者之間協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制[19-23]。

以上研究均為學(xué)術(shù)界進(jìn)一步探討環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。現(xiàn)有的研究多側(cè)重于全國、省域和城市群等區(qū)域的研究，但對(duì)江蘇省13個(gè)設(shè)區(qū)市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)性研究尚不多見。江蘇省作為全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的區(qū)域之一，在全省社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、污染防治力度的不斷加大對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善作用也日益顯著。但全省“人口密度高、經(jīng)濟(jì)體量大、能源消耗大、開發(fā)強(qiáng)度大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重”的特殊省情尚未得到根本改變?，F(xiàn)對(duì)江蘇省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)空格局進(jìn)行研究，以期為提高環(huán)境經(jīng)濟(jì)效率以及環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

1 研究方法

“耦合”是一個(gè)物理學(xué)概念，指2個(gè)(或2個(gè)以上)系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)形式通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象。現(xiàn)將區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境2個(gè)子系統(tǒng)通過各自的耦合要素產(chǎn)生相互作用、彼此影響的程度定義為“經(jīng)濟(jì)-環(huán)境”系統(tǒng)耦合度[24]。

1.1 數(shù)據(jù)來源

經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來源于2011—2020年《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》以及江蘇省13個(gè)設(shè)區(qū)市統(tǒng)計(jì)年鑒，環(huán)境數(shù)據(jù)主要來源于2010—2019年《環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》和環(huán)境例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)體系的建立

1.2.1 指標(biāo)選取

根據(jù)指標(biāo)的理論性和實(shí)際性意義，以最大可能反映系統(tǒng)的功能和效益(效率)為原則選取有代表性的指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要從社會(huì)經(jīng)濟(jì)總量、經(jīng)濟(jì)增量和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)3個(gè)方面選取，環(huán)境指標(biāo)主要從污染物排放和環(huán)境質(zhì)量2個(gè)方面選取。對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的二級(jí)指標(biāo)再作進(jìn)一步細(xì)化。

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的確定采用主客觀相結(jié)合的方法，其中一級(jí)指標(biāo)采用主觀賦權(quán)法，二級(jí)指標(biāo)采用客觀賦值法，從而得到最終的權(quán)重，地區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 地區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 計(jì)算功效函數(shù)

區(qū)域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境耦合系統(tǒng)中不同指標(biāo)的功效系數(shù)dij計(jì)算公式如下[25]：

dij=(xij-xijmin)/(xijmax-xijmin) 正指標(biāo)

(1)

dij=(xijmax-xij)/(xijmax-xijmin) 負(fù)指標(biāo)

(2)

式中：dij——系統(tǒng)i指標(biāo)j的功效值(0≤dij≤1)；xij——系統(tǒng)i指標(biāo)j的值;xijmin——系統(tǒng)i指標(biāo)j的最小值；xijmax——系統(tǒng)i指標(biāo)j的最大值。

1.4 子系統(tǒng)功效綜合評(píng)價(jià)

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)的綜合功效是各系統(tǒng)內(nèi)所有指標(biāo)對(duì)該子系統(tǒng)貢獻(xiàn)的綜合，其計(jì)算公式如下[26]：

(3)

式中：Ui——各子系統(tǒng)的綜合功效;Wij——系統(tǒng)i指標(biāo)j的權(quán)重。

1.5 區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)

借助物理學(xué)中的容量耦合概念及其容量耦合系數(shù)模型，推廣得到多個(gè)子系統(tǒng)的相互作用耦合度模型：

(4)

式中：C——耦合度；Ui——經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合功效；Uj——環(huán)境系統(tǒng)的綜合功效；由于耦合度模型由經(jīng)濟(jì)和環(huán)境2個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，故n=2[27]。

協(xié)調(diào)度計(jì)算公式如下[27]：

(5)

(6)

式中：T——經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)；α、β——特定權(quán)數(shù)，由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境同等重要，故取α=β=0.5；U1、U2——經(jīng)濟(jì)和環(huán)境子系統(tǒng)的綜合功效；D——協(xié)調(diào)度；C——耦合度。

1.6 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境效應(yīng)耦合的分類體系與判別標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境效應(yīng)協(xié)調(diào)度(D)基本類型見表2。由表2可見，D>0.5為協(xié)調(diào)發(fā)展類，具體分為優(yōu)質(zhì)、良好、中級(jí)、初級(jí)和勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類;D<0.5為失調(diào)衰退類，具體分為瀕臨、輕度、中度、嚴(yán)重和極度失調(diào)衰退類。

表2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境效應(yīng)協(xié)調(diào)度基本類型

1.7 空間插值方法

采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的變異函數(shù)的方法，借助半方差函數(shù)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)環(huán)境的耦合度和協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間插值分析[28]。計(jì)算公式如下：

(7)

式中：γ(h)——變異函數(shù)；h——步長，即分類的樣點(diǎn)空間間隔距離；N(h)——間隔距離為h時(shí)樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)；Z(xi)、Z(xi+h)——區(qū)域經(jīng)濟(jì)環(huán)境的耦合度和協(xié)調(diào)度指數(shù)在空間位置xi和(xi+h)的觀測(cè)值。

2 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)空格局

2010—2019年江蘇省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果見圖1。由圖1可見，江蘇省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步加快，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)波動(dòng)上升趨勢(shì)，由2010年的0.33增長至2019年的0.62，幾乎實(shí)現(xiàn)了翻倍增長，年增長率達(dá)9.8%。環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升的態(tài)勢(shì)，而自2015年起，環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)明顯高于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)，并且上升幅度較快，相對(duì)于經(jīng)濟(jì)增長來看，環(huán)境改善更為明顯?！笆濉逼陂g(2011—2015年)，環(huán)境水平明顯滯后，而“十三五”期間(2016—2020年)，環(huán)境水平以較高的速度增長，增長速度快于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這表明，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升以及產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，環(huán)保人力和物力投入的加大，江蘇省環(huán)境水平得到了較為均衡的提升，升幅已經(jīng)超過了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

圖1 江蘇省2010—2019年經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果

江蘇省2010和2019年社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)空間分布見圖2(a)(b)和圖3(a)(b)。由圖2可見，全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存著顯著不平衡的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)總體呈現(xiàn)“南高北低” 的狀態(tài)，采用系統(tǒng)聚類法將經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)劃分為蘇南(南京市、蘇州市、無錫市、常州市和鎮(zhèn)江市)、蘇中(泰州市、揚(yáng)州市和南通市)和蘇北(徐州市、鹽城市、宿遷市、淮安市和連云港市)3個(gè)地區(qū)層次，3個(gè)層次經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)平均值分別由2010年的0.51，0.38和0.23升至2019年的0.56，0.39和0.26。全省經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)快速提升，但“南高北低”的格局相對(duì)穩(wěn)定。

圖2 江蘇省2010、2019年經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)空間分布

圖3 江蘇省2010、2019年環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)空間分布

由圖3可見，江蘇省環(huán)境水平特征在空間分布上，呈現(xiàn)中間區(qū)域(鹽城、鎮(zhèn)江、泰州、揚(yáng)州和淮安)較高，最北部和最南部區(qū)域較低，采用系統(tǒng)聚類方法將環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)劃分為較高(鹽城、鎮(zhèn)江、泰州、揚(yáng)州和淮安)、中等(南通、連云港、宿遷和南京)和較低(常州、蘇州、徐州和無錫)3個(gè)層次等級(jí)，3個(gè)層次環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)平均值分別由2010年的0.91，0.48和0.25變化為2019年的0.84，0.69和0.35。各區(qū)域間環(huán)境水平的差距明顯變小，環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)中等和較低區(qū)域呈現(xiàn)較快速的增長趨勢(shì)。10年間，各個(gè)層次的相對(duì)環(huán)境水平格局基本上保持穩(wěn)定的格局，但環(huán)境水平總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，環(huán)境治理效果明顯。

3 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展變化趨勢(shì)及時(shí)空格局

3.1 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的總體情況

2010—2019年江蘇省社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展變化趨勢(shì)見圖4。由圖4可見，全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度10年來總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，逐漸由失調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)調(diào)的狀態(tài)。大致可以分為2個(gè)階段，“十二五”期間，基本尚處于勉強(qiáng)、初級(jí)和中級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展類階段，“十三五”期間基本上處于中級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展類階段。“十二五”期間，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，雖然環(huán)境監(jiān)管力度不斷加強(qiáng)，實(shí)施了一系列切實(shí)有效的環(huán)境政策，但人員、投入及重視程度等方面相對(duì)跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度還處于過度發(fā)展階段。“十三五”期間，環(huán)境治理力度不斷加大，環(huán)保投入的不斷增加，環(huán)境發(fā)展水平逐漸改善，有效減緩、控制了污染物排放，2019年環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱己脜f(xié)調(diào)發(fā)展類。

圖4 2010—2019年江蘇省社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展變化趨勢(shì)

江蘇省2010和2019年各設(shè)區(qū)市環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度的分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 江蘇省2010年和2019年各設(shè)區(qū)市環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度的分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表3可見，13個(gè)設(shè)區(qū)市中，2010年達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)的城市為8個(gè)，占61.54%，有5個(gè)城市處于失調(diào)階段，全省的協(xié)調(diào)度指數(shù)相對(duì)較低；2019年達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)的城市提升至10個(gè)，占76.92%，同時(shí)也有3個(gè)城市仍處于瀕臨或輕度失調(diào)階段，占23.08%。該階段全省經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)較2010年大幅提升，環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)提升幅度更大，可見該階段江蘇省在注重經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)，更加兼顧環(huán)境保護(hù)，使得經(jīng)濟(jì)與環(huán)境間的耦合協(xié)調(diào)效應(yīng)得到較好的體現(xiàn)。雖然“十三五”期間，江蘇省環(huán)境保護(hù)取得了顯著成效，但是環(huán)境保護(hù)的道路依然任重而道遠(yuǎn)，未來在保持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步提升的同時(shí)，更需堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)的力度不松懈，更好地實(shí)現(xiàn)兩者之間的良性互動(dòng)。

3.2 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)空格局

2010和2019年江蘇省協(xié)調(diào)度指數(shù)的空間分布見圖5(a)(b)。

圖5 江蘇省2010和2019年社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)空間分布

由圖5可見，全省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效應(yīng)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出中部>南部>北部的整體趨勢(shì)。由圖5(a)可見，2010年的13個(gè)設(shè)區(qū)市中只有8個(gè)城市進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的相對(duì)協(xié)調(diào)發(fā)展階段，且該8市主要集中在蘇中區(qū)域?？傮w上，該時(shí)段全省經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)較優(yōu)，環(huán)境水平相對(duì)較弱。由圖5(b)可見，2019年13個(gè)設(shè)區(qū)市中有10個(gè)城市進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展階段，協(xié)調(diào)區(qū)域的分布范圍有所擴(kuò)展，持續(xù)向北部和南部區(qū)域擴(kuò)展，同時(shí)中部區(qū)域的協(xié)調(diào)度指數(shù)持續(xù)上升。南京市成為該時(shí)段協(xié)調(diào)度指數(shù)最高(0.83)的城市，也是10年間上升幅度最大的城市。

4 結(jié)論與討論

(1)2010—2019年，江蘇省經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)波動(dòng)上升趨勢(shì)，幾乎實(shí)現(xiàn)了翻倍增長，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總體呈現(xiàn)“南高北低” 的狀態(tài)，全省經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)快速提升，但“南高北低”的格局相對(duì)穩(wěn)定。

(2)環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升的態(tài)勢(shì)，與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)相比，“十二五”期間，江蘇省環(huán)境水平相對(duì)滯后，而“十三五”期間，環(huán)境水平以較高的速度增長，增長速度快于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。全省環(huán)境水平特征在空間分布上，呈現(xiàn)中部較高，最北部和最南部區(qū)域較低。10年間，各個(gè)層次的相對(duì)環(huán)境水平格局基本上保持穩(wěn)定的格局，但絕對(duì)環(huán)境水平總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，環(huán)境治理效果明顯。

(3)耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型表明，江蘇省經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度10年來總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，逐漸由失調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)調(diào)的狀態(tài)。江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境水平基本實(shí)現(xiàn)了相互平穩(wěn)發(fā)展，尤其是后期環(huán)境水平的較快提升，二者間的協(xié)調(diào)度在“十三五”期間呈現(xiàn)出快速上升態(tài)勢(shì)。2010—2019年江蘇省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)度在空間格局呈現(xiàn)出中部>南部>北部的趨勢(shì)。

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是區(qū)域發(fā)展的核心問題，“十三五”期間，雖然江蘇省經(jīng)濟(jì)與環(huán)境水平均得到了較快的提升，但是協(xié)調(diào)度不高，空間差異性較大的問題依然存在，因此在未來發(fā)展過程中應(yīng)注重可持續(xù)發(fā)展和整體發(fā)展的科學(xué)理念，推動(dòng)全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境建設(shè)形成合理布局和有效互動(dòng)。由于數(shù)據(jù)的制約，本研究在指標(biāo)的選取中只選取了有代表性的指標(biāo)，而經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)及其子系統(tǒng)內(nèi)部組成要素的關(guān)系極為復(fù)雜，且環(huán)境現(xiàn)狀受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展以外的諸多因素的影響，所以目前只是在可獲取，可量化的指標(biāo)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上做了一些初步探索，未來將對(duì)指標(biāo)進(jìn)一步完善，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)聯(lián)性研究方面加強(qiáng)進(jìn)一步研究。