西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調時空演變分析

張小平，楊雪杰，蘇凝娜

(西北師范大學 地理與環(huán)境科學學院，蘭州 730070)

城鎮(zhèn)化是人類社會發(fā)展的必然趨勢和必經(jīng)過程，是衡量一個國家或地區(qū)發(fā)展水平的重要標志。在城鎮(zhèn)化進程中，一方面，由于人口、工業(yè)、資源等生產(chǎn)要素不斷地向城市集中，使各要素由分散無序狀態(tài)向規(guī)?；⒓s型轉變，從而提高了資源能源利用效率，節(jié)約了能源和土地等資源。同時，在城鎮(zhèn)建設過程中通過平整土地、完善基礎設施、增加園林綠地、建設生態(tài)環(huán)保工程等措施，使得生態(tài)環(huán)境得到保護和改善[1]。但另一方面，由于快速城鎮(zhèn)化深刻改變著地表自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)結構，導致土地利用方式改變，城鎮(zhèn)建設用地與其他用地之間的矛盾突出，區(qū)域生態(tài)服務質量下降以及資源能源短缺、生態(tài)惡化、環(huán)境污染、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡等一系列問題，與人們對美好生活的向往和生態(tài)宜居環(huán)境需求之間的矛盾日益尖銳，制約了城鎮(zhèn)化的健康發(fā)展和區(qū)域生態(tài)文明的建設[2]。因此，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)要素之間存在著極為復雜的耦合關系，如何實現(xiàn)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調統(tǒng)一就成為國內外可持續(xù)發(fā)展關注的重大理論和現(xiàn)實問題。我國城鎮(zhèn)化起步較晚，在改革開放前經(jīng)歷了緩慢而曲折的發(fā)展歷程，改革開放以來發(fā)展速度明顯加快，目前已進入新型城鎮(zhèn)化的關鍵時期，其發(fā)展愿景是城鄉(xiāng)一體、產(chǎn)業(yè)互動、節(jié)約集約、綠色低碳、生態(tài)宜居、和諧發(fā)展，核心在于不以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，因而進行區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境間的耦合協(xié)調研究，可為區(qū)域城鎮(zhèn)化健康有序發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護提供決策依據(jù)。

西北地區(qū)是我國七大地理分區(qū)之一，范圍包括陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆5省(區(qū))，是我國大江大河的發(fā)源地。作為國家生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重要組成部分，是落實黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展戰(zhàn)略的主體區(qū)域[3]。由于位于“胡煥庸線”的西北側，干旱缺水、植被稀疏、生態(tài)環(huán)境脆弱是其主要特點，因此也是我國生態(tài)環(huán)境最敏感的地區(qū)，對國家生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展有著廣泛而深刻的影響[4]。近年來，隨著氣候變化和人類社會經(jīng)濟活動的影響，荒漠化、水土流失、生物多樣性減少等問題突出，環(huán)境污染問題也不容忽視[5]。尤其是隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，其對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響更加突出，如何在推進新型城鎮(zhèn)化進程和生態(tài)文明建設過程中實現(xiàn)區(qū)域城鎮(zhèn)化高質量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護是西北地區(qū)亟待解決的關鍵問題。

近年來，面向城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境保護的實際需求，學者們開始關注西北地區(qū)不同尺度城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調方面的研究?；谑∮驅用娣謩e對陜西[6]、甘肅[7]、青海[8-10]、寧夏[11]和新疆[12-14]的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調狀態(tài)進行了研究，基于地區(qū)層面分析了甘肅省河西走廊地區(qū)[15]以及新疆南疆地區(qū)[16]的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合程度和脅迫關系，還從市域層面分別對新疆庫爾勒市[17]、烏魯木齊市[18-19]、陜西西安市[20]和青海西寧市[21]的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合進行相關研究，但缺少對西北地區(qū)整體及不同區(qū)域間城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合差異的深入探究。因此，本文以西北地區(qū)為研究對象，嘗試從西北地區(qū)整體以及省域尺度對比分析2004—2018年西北地區(qū)城鎮(zhèn)化水平、生態(tài)環(huán)境狀況及二者耦合協(xié)調關系的動態(tài)演化和各省域之間的差異，以期為西北地區(qū)及各省域新型城鎮(zhèn)化發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護提供借鑒。

一、數(shù)據(jù)與方法

(一)指標體系構建

城鎮(zhèn)化不僅體現(xiàn)在人口和土地的空間變化，還有人口空間移動所帶來的城市經(jīng)濟結構、社會服務、生活方式、城市文化等全方位的變化[22]。而某一區(qū)域生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣不僅取決于某一時期內其資源稟賦的狀態(tài)，更體現(xiàn)在人類的生產(chǎn)生活活動對區(qū)域資源環(huán)境產(chǎn)生的壓力，還包括區(qū)域在環(huán)保投入、生態(tài)環(huán)境治理方面的響應。因此，本文結合西北地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀和生態(tài)環(huán)境實際，采用人口-經(jīng)濟-社會-空間(PESS)模型構建城鎮(zhèn)化系統(tǒng)指標體系，運用生態(tài)環(huán)境壓力-狀態(tài)-響應(PSR)模型構建生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標體系(見表1)，在此基礎上對兩者之間的耦合協(xié)調度進行測算，判斷其耦合協(xié)調發(fā)展類型及特征。

(二)數(shù)據(jù)來源及預處理

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標數(shù)據(jù)來源于2005—2019年的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》以及西北5省(區(qū))的《統(tǒng)計年鑒》《水資源公報》和《環(huán)境狀況公報》等，植被覆蓋指數(shù)采用MODIS的NDVI數(shù)據(jù)。

由于各項指標的量綱和數(shù)據(jù)性質各不相同，且在數(shù)量級上差距較大，為了使數(shù)據(jù)具有可比性，故須對數(shù)據(jù)進行標準化處理，即把原始數(shù)據(jù)轉化為在[0，1]區(qū)間上的數(shù)值。對于正、負向指標分別采用式(1)和式(2)進行數(shù)據(jù)處理，具體公式如下：

(1)

(2)

(三)研究方法

1.確定權重

由于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價中涉及指標較多，且各指標的重要程度不同，因此對各評價指標權重的確定是本研究的關鍵。確定權重的方法有主觀賦權法和客觀賦權法兩種，為了避免在指標賦權過程中受到人為因素的干擾，并且能夠充分利用指標本身所提供的信息反映指標的相對重要程度，本文選取了客觀賦權法即熵值法來確定指標權重(計算結果見表1)。具體計算過程如下：

(3)

(4)

fj=1-ej，

(5)

(6)

其中，wij是第i年第j項指標的權重，ej是熵值，fj是冗余系數(shù)，wj是第j項指標的權重。

2.綜合評價模型

本文采用線性加權法來核算西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)，結合各項指標的標準化值和權重值，構建以下綜合評價模型：

(7)

(8)

(9)

表1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價指標體系

其中，n為一級指標下基礎指標數(shù)量，m為子系統(tǒng)中一級指標數(shù)量，Yij為某項基礎指標的發(fā)展水平，Yi為一級指標的綜合發(fā)展水平，Y為城鎮(zhèn)化或生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平。綜合指數(shù)值越大，則表明其發(fā)展水平越高，反之亦然。

3.耦合協(xié)調度模型

耦合表示兩個(或兩個以上)的系統(tǒng)或運動方式通過各種相互作用而產(chǎn)生彼此影響的現(xiàn)象，而耦合度可以揭示兩個系統(tǒng)之間相互作用的程度，本文借鑒相關研究成果[23]，建立如下城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合度模型：

C={u1u2/([u1+u2]/2)2}1/2。

(10)

其中，C為耦合度，u1、u2分別表示城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平，C∈[0，1]，C越接近1，說明系統(tǒng)間的耦合度越強；反之，則越弱。當C=1時，表明系統(tǒng)間的相關性極強；當C=0時，表明系統(tǒng)間互不相關，彼此互不影響。

雖然耦合度可以反映區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境間耦合作用的強度以及作用的時序區(qū)間，但卻很難反映出區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境建設的整體“功效”與“協(xié)同”效應[24]。因此，須進一步構建耦合協(xié)調度模型來判斷區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境間交互耦合的協(xié)調程度。具體公式如下：

(11)

其中，D為耦合協(xié)調度，T為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的綜合協(xié)調指數(shù)，α、β分別表示城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境對綜合系統(tǒng)的影響程度。本文認為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相互制約、相互促進，對綜合系統(tǒng)的影響同等重要，因此分別賦值為α=β=0.5。D的測算數(shù)值越大，表示系統(tǒng)間的協(xié)調發(fā)展水平越高，反之，則說明兩者沒有實現(xiàn)協(xié)調發(fā)展。參考相關成果[25]，依據(jù)西北地區(qū)實際情況，將城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調類型分為5個大類和15個子類(見表2)。

二、結果及分析

(一)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境時空演變特征

1.城鎮(zhèn)化綜合水平

2004—2018年，西北地區(qū)城鎮(zhèn)化綜合水平總體呈現(xiàn)持續(xù)上升態(tài)勢(見圖1)，其綜合指數(shù)由0.02上升到0.98，表明西北地區(qū)城鎮(zhèn)化處于快速發(fā)展階段。這主要得益于2000年以來國家實施的西部大開發(fā)戰(zhàn)略，使得西北地區(qū)的基礎設施建設不斷完善，經(jīng)濟結構不斷優(yōu)化，一些特色經(jīng)濟和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)得到長足發(fā)展，科技、教育、信息等產(chǎn)業(yè)也得到較快發(fā)展，對城鎮(zhèn)化具有強烈的驅動作用。同時，我國戶籍管理制度的改革加快了農(nóng)村剩余勞動力的轉移，住宅市場化改革進一步刺激了城市開發(fā)，拓展了城市發(fā)展空間，這些舉措都在一定程度上促進了西北地區(qū)的城鎮(zhèn)化進程，使城市數(shù)量由61個增加到了73個，城市用地不斷擴張，城市人口數(shù)量不斷增加，城鎮(zhèn)化水平由34.38%提高到53.54%。

表2 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調類型

圖1 2004—2018年西北地區(qū)城鎮(zhèn)化水平演變趨勢

就各個層面城鎮(zhèn)化水平的變化來看，總體上都呈上升態(tài)勢(見圖1)。2004—2009年，各個層面城鎮(zhèn)化水平的變化都較小，且差距不大。分析發(fā)現(xiàn)，這一時期西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展總體落后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力還不發(fā)達，農(nóng)業(yè)勞動力占比高達50%以上，導致城鎮(zhèn)化進程緩慢；從2010年開始各個層面城鎮(zhèn)化水平的變化出現(xiàn)較大分異，差距開始拉大。其中，社會城鎮(zhèn)化水平最高且增長速度最快，從2010年到2018年，年均增長率高達17.03%，表明其對城鎮(zhèn)化綜合水平的貢獻最大。相關研究表明，當城鎮(zhèn)化水平達到40%時，城市文明普及率將超過城鎮(zhèn)化率并開始大范圍向周邊地區(qū)輻射，從而進一步推動城鎮(zhèn)化進程[26]。2010年，西北地區(qū)城鎮(zhèn)化水平達到42.60%，隨著各項優(yōu)惠政策的逐步落實，其在交通、醫(yī)療、教育、通信、信息等方面都有了很大的提升，城市基礎設施建設能力和社會公共服務設施建設水平均較高，導致社會城鎮(zhèn)化進程加快；經(jīng)濟城鎮(zhèn)化水平僅次于社會城鎮(zhèn)化，8年來年均增長率達到13.52%。2010—2018年，西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展相對較快，人均GDP、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)占比、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入等各項經(jīng)濟指標均在穩(wěn)步提升，這表明經(jīng)濟城鎮(zhèn)化進程較快，對城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展所起的作用較大；人口城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化發(fā)展相對滯后，雖然呈緩慢上升趨勢，但仍然處于較低水平，對城鎮(zhèn)化綜合水平的貢獻份額較小。這主要受西北地區(qū)自然條件的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低下，農(nóng)業(yè)勞動力占比較高，加之青壯年勞動力向發(fā)達地區(qū)的流動以及城市人口密度的徘徊不前甚至下降，導致人口城鎮(zhèn)化發(fā)展最為緩慢。同時，受地形、地貌和水土資源約束，很多城市建在比較狹小的盆地、河谷谷地或綠洲上，城市空間拓展的局限性較大，使空間城鎮(zhèn)化成為城鎮(zhèn)化推進過程中受生態(tài)環(huán)境影響最為顯著的因素。

從城鎮(zhèn)化地區(qū)差異來看(見圖2)，2004—2018年，各省(區(qū))綜合城鎮(zhèn)化水平都在不斷提高且差異有縮小的趨勢。但分層面來看，青海的人口城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化增長幅度最大，而經(jīng)濟城鎮(zhèn)化和社會城鎮(zhèn)化增長相對緩慢，導致2012年前后人口城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化處于領先水平而經(jīng)濟城鎮(zhèn)化和社會城鎮(zhèn)化處于最落后的狀態(tài)。這主要是由于近年來青海響應國家主體功能定位，為了保護三江源等重要生態(tài)功能區(qū)而進行了產(chǎn)業(yè)結構的調整和生態(tài)移民，導致非農(nóng)就業(yè)人口占比大幅上升，從2004年的48.80%上升至2018年的66.57%，城鎮(zhèn)化率不斷提高，城鎮(zhèn)建設用地不斷擴大。但同時由于產(chǎn)業(yè)層次不高、競爭力不強，經(jīng)濟發(fā)展總體落后，而且由于基礎設施建設成本高，互聯(lián)互通的基礎薄弱，對外開放、合作交流的層次不高，在高等教育方面尤為落后。陜西依靠創(chuàng)新驅動、產(chǎn)業(yè)轉型升級以及基礎設施改造提升等舉措，社會和經(jīng)濟城鎮(zhèn)化進入快速發(fā)展階段，尤其在交通、教育、通信、醫(yī)療等方面處于較高水平，但由于區(qū)域差異明顯，農(nóng)業(yè)人口基數(shù)大，城鎮(zhèn)化水平不高，導致人口城鎮(zhèn)化相對落后。甘肅的社會城鎮(zhèn)化發(fā)展較快且水平最高，但其他3個方面都比較落后，尤其是在經(jīng)濟方面，由于位于向西開放的前沿，交通、通信等基礎設施和科技、教育等公共服務比較發(fā)達，但因存在有較大城鄉(xiāng)發(fā)展差距的鄉(xiāng)村貧困地區(qū)，非農(nóng)就業(yè)人口占比低且增長緩慢，導致經(jīng)濟城鎮(zhèn)化最為落后。新疆在國家政策支持下經(jīng)濟城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，處于最高水平，但受地域影響，人口和社會城鎮(zhèn)化發(fā)展緩慢，水平較低。寧夏的人口城鎮(zhèn)化波動較大但2010年以后持續(xù)增長，水平僅次于青海，主要是因為受國家政策扶持，社會和經(jīng)濟城鎮(zhèn)化發(fā)展較快，但受地域影響，空間城鎮(zhèn)化發(fā)展最為緩慢且水平最低。

圖2 2004—2018年西北5省(區(qū))城鎮(zhèn)化水平演變趨勢

2.生態(tài)環(huán)境綜合水平

2004—2018年，西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合水平呈現(xiàn)波動增長態(tài)勢(見圖3)，其綜合指數(shù)由0.44上升到0.56，表明生態(tài)環(huán)境在逐漸改善中，但較之城鎮(zhèn)化而言，生態(tài)環(huán)境質量的提升相對緩慢。分析發(fā)現(xiàn)，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化水平的提升，雖然西北地區(qū)的資源消耗、環(huán)境污染問題不容樂觀，但伴隨環(huán)保技術進步，環(huán)保投入的增加，總體而言其生態(tài)環(huán)境在不斷向好發(fā)展。

圖3 2004—2018年西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境水平變化趨勢

進一步分析發(fā)現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)呈現(xiàn)出與生態(tài)環(huán)境綜合水平一致的變化趨勢。這是因為在這一時期，西北地區(qū)的人類活動對生態(tài)環(huán)境的壓力以及人類在保護和改善生態(tài)環(huán)境方面的響應呈現(xiàn)相反的變化態(tài)勢(見圖3)，這種“邊污染邊治理”的方式導致生態(tài)環(huán)境效應相互抵消，環(huán)境質量徘徊不前，最終生態(tài)環(huán)境的綜合水平主要取決于生態(tài)環(huán)境狀態(tài)。西北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境受自然因素的影響較大，干旱缺水、荒漠化、水土流失是其主要特征，盡管采取了一系列環(huán)境保護與治理措施如退耕還林還草，黃土高原水土流失區(qū)、三江源、祁連山、防沙帶等重點生態(tài)功能區(qū)及生態(tài)敏感脆弱區(qū)的保護和生態(tài)修復，使整體生態(tài)環(huán)境的惡化趨勢有所減緩，受長期的能礦資源開發(fā)和基礎型“三高”產(chǎn)業(yè)結構的影響，生態(tài)環(huán)境問題仍然比較突出，局部惡化現(xiàn)象時有發(fā)生，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)處于波動變化中，但總體上得到一定程度的改善；生態(tài)環(huán)境壓力曲線呈波動下降態(tài)勢，表明在此期間，隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，西北地區(qū)人均資源能源消費量和工業(yè)“三廢”排放量在不斷上升。雖然技術進步使得單位GDP的能耗、水耗和污染排放有所降低，但并未從根本上改變資源、能源消費增長和“三廢”排放量逐年增加的趨勢。從2004—2018年，能源消費量、廢水排放量和工業(yè)固體廢物排放量增幅分別達到190.29%、83.31%和405.08%，使得本就脆弱的生態(tài)環(huán)境雪上加霜，壓力逐年增大，而生態(tài)環(huán)境響應總體呈波動上升趨勢，這主要是因為隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和國家一系列環(huán)保政策的出臺，西北地區(qū)各級政府及相關部門越來越重視對生態(tài)環(huán)境的治理與保護，從2004—2018年，環(huán)保投資占比不斷增加，由1.58%增長到1.93%，工業(yè)水的重復利用率和生活污水集中處理率同步提升，分別從71.69%、38.44%提高到92.00%和93.41%，固體廢物綜合化利用率和城市生活垃圾無害化處理率不斷提高，分別從30.81%、38.91%提高到52.08%和96.75%。

就生態(tài)環(huán)境地區(qū)變化而言，無論是綜合水平還是各個層面的對比，各省(區(qū))之間的差異較大(見圖4)。2004—2018年，各省(區(qū))生態(tài)環(huán)境綜合水平整體上都呈波動上升態(tài)勢。其中，陜西的上升幅度最大，為112.36%，其次為新疆和青海，上升幅度分別為94.76%和94.5%，甘肅的上升幅度最小，僅為22.96%。這種變化差異導致各省(區(qū))間生態(tài)環(huán)境綜合水平的排序發(fā)生了較大的改變，其排序由2004年的寧夏>甘肅>青海>新疆>陜西演變?yōu)?018年的青海>新疆>陜西>寧夏>甘肅。進一步分析發(fā)現(xiàn)，2013年以前各省(區(qū))生態(tài)環(huán)境綜合水平都呈波動上升態(tài)勢，其差異有所縮小，但2013年以后差異開始拉大，除甘肅生態(tài)環(huán)境綜合水平波動下降外其余4省(區(qū))都呈波動上升態(tài)勢。

從各個層面的變化來看，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)在2013年以前都呈增長態(tài)勢且差距有所縮小，但在2013年以后分異明顯且差距逐漸拉大，其中青海和陜西的生態(tài)環(huán)境向好發(fā)展，而甘肅、寧夏和新疆的生態(tài)環(huán)境惡化趨勢明顯。生態(tài)環(huán)境壓力除寧夏有所緩解外，其余區(qū)域都呈增大趨勢。生態(tài)環(huán)境響應都呈波動上升趨勢，其中新疆的上升幅度最大，寧夏的上升幅度最小。由此可見，甘肅的生態(tài)環(huán)境不容樂觀，荒漠化趨勢明顯，其草地覆蓋率從2013年的29.62%驟降至2018年的13.90%，而荒漠化面積卻增加了2 920 km2，由此看來綜合水平的提高需要各個層面的努力。新疆的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)差，尤其是植被覆蓋率低，荒漠化面積占比高，其綜合水平的提升主要是通過生態(tài)環(huán)境響應的提高實現(xiàn)的。青海和陜西的生態(tài)環(huán)境改善比較明顯，這說明青海和陜西在退耕還林還草生態(tài)修復以及環(huán)境保護與污染治理方面的成效顯著。寧夏應繼續(xù)加大在環(huán)?？萍家约吧鷳B(tài)修復等方面的投入，以提升生態(tài)環(huán)境綜合水平。

年份a 綜合生態(tài)環(huán)境

年份b 生態(tài)環(huán)境壓力

年份c 生態(tài)環(huán)境狀態(tài)

年份d 生態(tài)環(huán)境響應

(二)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調的時空演變

2004—2018年，西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合度和耦合協(xié)調度在不斷提高(見圖5)。耦合度從2004年的0.41提高到2006年的0.88，2006年以后一直保持在0.90以上，說明西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的相互作用由弱變強。耦合協(xié)調度由0.31提高到0.86，依據(jù)表2的等級劃分標準，其經(jīng)歷了基本不協(xié)調、基本協(xié)調、良好協(xié)調3個主要階段的變化。

圖52004—2018年西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)

環(huán)境耦合協(xié)調度變化趨勢

1.基本不協(xié)調階段(2004—2006年)

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調度快速上升，由0.31上升到0.50，但一直處于基本不協(xié)調-城鎮(zhèn)化滯后階段。這一時期的城鎮(zhèn)化綜合水平遠低于生態(tài)環(huán)境綜合水平，但呈加速發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化対生態(tài)環(huán)境雖沒有構成嚴重威脅，但也產(chǎn)生了一定的壓力，導致生態(tài)環(huán)境綜合水平呈波動下降態(tài)勢。21世紀初，西北地區(qū)正處于工業(yè)化初期向中期的過渡階段，伴隨著工業(yè)化進程加快和產(chǎn)業(yè)結構調整升級，大量農(nóng)村剩余勞動力進入城市從事二、三產(chǎn)業(yè)，使城鎮(zhèn)化水平快速提高。但由于當時的城鎮(zhèn)化處于無序狀態(tài)，快速的城鎮(zhèn)化以及粗放式的工業(yè)發(fā)展使得資源消耗力度增大，向環(huán)境排放的污染物增多，同時由于環(huán)保意識不強、投資有限、技術落后，使生態(tài)環(huán)境承受的壓力較大，生態(tài)環(huán)境綜合水平在波動中下降，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的關系并不協(xié)調。

2.基本協(xié)調階段(2007—2011年)

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調度繼續(xù)上升，由0.55上升到0.69，其耦合協(xié)調類型經(jīng)歷了從基本協(xié)調-城鎮(zhèn)化滯后(2007—2010年)到基本協(xié)調-同步發(fā)展(2011年)的變化。2007—2010年，隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，西北地區(qū)實施的西部大開發(fā)戰(zhàn)略已初現(xiàn)成效，通過退耕還林還草以及生態(tài)修復和污染治理使得生態(tài)環(huán)境水平與城鎮(zhèn)化水平同步提高，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的關系進入基本協(xié)調階段，其耦合協(xié)調度指數(shù)持續(xù)上升，但總體上城鎮(zhèn)化水平相對滯后。2010年以后，隨著城鎮(zhèn)化的繼續(xù)推進，生態(tài)環(huán)境綜合水平卻出現(xiàn)下降態(tài)勢，導致其耦合協(xié)調度停滯不前，說明生態(tài)環(huán)境開始受到快速城鎮(zhèn)化的較大影響出現(xiàn)了負效應。由于這一時期西北地區(qū)仍以重工業(yè)和高載能產(chǎn)業(yè)為主，隨著城市人口增加，經(jīng)濟較快增長，資源能源消費量和“三廢”排放量也快速上升，但仍在區(qū)域生態(tài)資源的承載力范圍內，使城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境基本同步發(fā)展。

3.良好協(xié)調階段(2012—2018年)

兩個子系統(tǒng)的耦合協(xié)調度呈波動上升態(tài)勢，由0.71上升到0.87，其耦合協(xié)調類型經(jīng)歷了從良好協(xié)調-同步發(fā)展(2012—2013年)到良好協(xié)調-生態(tài)環(huán)境滯后(2014—2018年)的變化。雖然“十二五”時期國家提出了走中國特色的“緊湊型、高效型、節(jié)約型”城鎮(zhèn)化發(fā)展道路，但受快速城鎮(zhèn)化和產(chǎn)業(yè)結構的影響，西北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境綜合水平卻在波動中下降，導致其耦合協(xié)調度在波動中緩慢上升，使其耦合協(xié)調類型經(jīng)歷了從良好協(xié)調-同步發(fā)展到良好協(xié)調-生態(tài)環(huán)境滯后的變化。此后進入“十三五”規(guī)劃和《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》實施的關鍵時期，西北地區(qū)在推進城鎮(zhèn)化的同時，注重生態(tài)文明理念的融入和城鎮(zhèn)化質量的提高，環(huán)保投入相對較高，環(huán)境保護與治理成效逐漸顯現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境綜合水平也在不斷提高，兩者之間的協(xié)調度不斷優(yōu)化，但生態(tài)環(huán)境綜合水平仍低于城鎮(zhèn)化水平，且差距呈擴大趨勢，說明快速城鎮(zhèn)化給生態(tài)環(huán)境帶來的問題比較嚴重，而且由于生態(tài)環(huán)境問題具有很強的累積效應、滯后效應，其不良后果的形成需要延遲一定的時間表現(xiàn)出來，同樣也因為有滯后效應，環(huán)境保護和生態(tài)建設未必馬上產(chǎn)生效果，使生態(tài)環(huán)境質量的改善較為緩慢并且滯后于城鎮(zhèn)化水平。

就西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調的空間格局而言(見圖6)，各省(區(qū))之間差異較大。

圖62004—2018年西北5省(區(qū))城鎮(zhèn)化與

生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調度演變趨勢

陜西、甘肅和新疆都經(jīng)歷了從基本不協(xié)調到基本協(xié)調再到良好協(xié)調的演變過程，只是在時間順序上有所不同，其中陜西是最早(即2011年)進入良好協(xié)調階段的省份；甘肅的耦合協(xié)調度在2004年最高但增長緩慢，甚至在2005—2006年和2013—2015年兩個時段出現(xiàn)下降情況，導致由最初的最高水平發(fā)展到2014—2018年的最落后狀態(tài)，成為最后一個進入良好協(xié)調階段的省份。寧夏的耦合協(xié)調度變化最大，經(jīng)歷了2004年的嚴重不協(xié)調到2005年的基本不協(xié)調再到2006年的基本協(xié)調，最終到2012年進入良好協(xié)調階段；青海的耦合協(xié)調度持續(xù)上升，經(jīng)歷了基本不協(xié)調、基本協(xié)調、良好協(xié)調到優(yōu)質協(xié)調的變化，是唯一進入優(yōu)質協(xié)調階段的省份。各省(區(qū))城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調類型在2013年前后分別由城鎮(zhèn)化滯后轉變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境滯后。

以上分析說明，通過城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的交互脅迫與相互促進，西北地區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間向著協(xié)調發(fā)展的方向不斷演進，在未來的城鎮(zhèn)化進程中，無論是西北地區(qū)還是各省(區(qū))，生態(tài)環(huán)境的保護與治理是其進一步交互耦合、互促共進的關鍵。

三、結論與討論

本文結合西北地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境特點，在構建城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價指標體系的基礎上，測算了2004—2018年西北地區(qū)城鎮(zhèn)化綜合水平、生態(tài)環(huán)境綜合水平以及二者的耦合協(xié)調度，并對其時空演化特征進行了分析，得到如下結論：(1)西北地區(qū)城鎮(zhèn)化處于快速發(fā)展階段，其中社會城鎮(zhèn)化水平最高且增長幅度最大，而人口城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化發(fā)展相對滯后，目前仍然處于較低水平。各省(區(qū))綜合城鎮(zhèn)化水平都在不斷提高且差異有縮小的趨勢，但各個層面的城鎮(zhèn)化差異較大。(2)西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合水平呈波動增長態(tài)勢，雖然生態(tài)環(huán)境壓力在逐年增大但生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和生態(tài)環(huán)境響應處于改善狀態(tài)，總體上生態(tài)環(huán)境在向好發(fā)展。各省(區(qū))之間無論是綜合水平還是各個層面的對比，差異都較大。(3)西北地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調度在不斷提高，經(jīng)歷了基本不協(xié)調到基本協(xié)調再到良好協(xié)調3個主要階段的變化，其耦合協(xié)調關系在逐漸優(yōu)化升級，耦合協(xié)調類型由城鎮(zhèn)化滯后轉變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境滯后，且各省(區(qū))之間差異較大。

目前，西北地區(qū)城鎮(zhèn)化水平還較低，正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的影響日益增強。同時，由于西北地區(qū)分布著大范圍的國家重點生態(tài)功能區(qū)，加之其生態(tài)環(huán)境脆弱，承載力十分有限，對城鎮(zhèn)化的制約較強，使其面臨城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境保護的雙重壓力。而經(jīng)濟落后，發(fā)展不平衡、不充分仍是西北地區(qū)面臨的最大問題。因此，加快城鎮(zhèn)化是促進西北地區(qū)經(jīng)濟增長、滿足人民日益增長的對美好生活的需要、解決貧困問題的關鍵所在。這就要求西北地區(qū)首先應把生態(tài)文明理念融入城鎮(zhèn)化全過程，堅定不移地走綠色、低碳、集約的新型城鎮(zhèn)化道路，著力提高城鎮(zhèn)化發(fā)展質量；其次應根據(jù)國家主體功能區(qū)規(guī)劃，將資源環(huán)境承載力較好的重點開發(fā)區(qū)域如關中平原地區(qū)、蘭州-西寧地區(qū)、寧夏沿黃經(jīng)濟區(qū)和天山北坡地區(qū)，作為西北地區(qū)推進新型城鎮(zhèn)化的空間主體，而在重點生態(tài)功能區(qū)如三江源草原草甸濕地區(qū)、祁連山冰川與水源涵養(yǎng)區(qū)、甘南黃河重要水源補給區(qū)、秦巴生物多樣性生態(tài)功能區(qū)等區(qū)域，樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，通過建立生態(tài)環(huán)境補償機制，加大生態(tài)恢復與環(huán)境保護的力度；最后，針對各地區(qū)在城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境以及兩者耦合協(xié)調方面的差異，因地制宜地制定差別化的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略。陜西應進一步優(yōu)化城鎮(zhèn)化格局，全面放開建制鎮(zhèn)和小城市落戶限制以促進人口的城鎮(zhèn)化，同時加大環(huán)保投入以減輕生態(tài)環(huán)境壓力。甘肅應通過經(jīng)濟結構、城鄉(xiāng)結構的轉型升級促進經(jīng)濟城鎮(zhèn)化，同時推進重點區(qū)域生態(tài)治理，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，倡導綠色生產(chǎn)和生活方式，促進生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展。寧夏應通過基礎設施建設、國土空間優(yōu)化布局和城鄉(xiāng)融合促進空間城鎮(zhèn)化，同時加大環(huán)保投資，推進環(huán)境污染綜合治理和生態(tài)保護修復。新疆應加快推進新型城鎮(zhèn)化，提升城市綜合承載能力，全面放開城鎮(zhèn)落戶條件，促進農(nóng)業(yè)轉移人口進城落戶，同時加強生態(tài)環(huán)境保護和建設，推動綠色低碳發(fā)展以減輕生態(tài)環(huán)境壓力，促進生態(tài)環(huán)境改善。青海在繼續(xù)筑牢國家生態(tài)安全屏障的同時，著力建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系和基礎設施體系，提高教育、醫(yī)療、衛(wèi)生、信息等公共服務水平。