中國省域生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的時空格局及影響因素

李宜斌

(北京林業(yè)大學 馬克思主義學院 北京 100083)

1 引言

在過去的40多年，中國通過改革開放取得了令世界矚目的成就，經(jīng)濟總量年均增長率超過10%，成為全球第二大經(jīng)濟體。然而，快速的工業(yè)化進程也帶來了一系列環(huán)境問題，如空氣污染物的排放，地表水和地下水的污染與水資源在時間和空間上的分布不均所造成的水資源短缺，鎘和汞等重金屬給土壤造成嚴重污染，這些問題給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力。黨的十八大以來，為了緩解這種壓力，改善人與自然之間的關系，中國政府決定實施生態(tài)文明建設(ECC)，并將生態(tài)文明建設納入中國特色社會主義“五位一體”總體布局和“四個全面”戰(zhàn)略布局中，旨在實現(xiàn)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化。綠色生產(chǎn)(GP)是實現(xiàn)人與自然的和諧共生過程中不可或缺的一部分，其主要內(nèi)涵是在企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品生命周期中加入環(huán)保概念的過程。計算生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的耦合協(xié)調(diào)度及空間格局演變對實現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展至關重要。

因此，本文主要做如下工作：(1)對綠色生產(chǎn)與生態(tài)文明建設之間的耦合機制進行研究；(2)根據(jù)前人研究成果建立了省域生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的評價體系和耦合關系模型(CCDM)，分析了中國省域CCD的時空格局；(3)通過隨機森林分析探討影響CCD的內(nèi)部影響因子。

2 材料和方法

2.1 生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)耦合機理探究

綠色生產(chǎn)與生態(tài)文明建設具有很大程度上的關聯(lián)性。綠色生產(chǎn)關注企業(yè)在生產(chǎn)過程中的環(huán)保、節(jié)能等環(huán)節(jié)，旨在提高資源利用效率，降低污染物排放，以實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)文明建設則關注整個社會的生態(tài)環(huán)境保護、資源利用和人類福祉，強調(diào)人與自然的和諧共生。在生態(tài)文明建設的推動下，企業(yè)生產(chǎn)模式得到優(yōu)化，綠色生產(chǎn)得到推廣。同時，綠色生產(chǎn)的實施也為生態(tài)文明建設提供了有力支持。兩者相輔相成，互相影響，共同促進經(jīng)濟、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，存在交相耦合關系。

2.2 評價體系構建

本文參考已有研究成果并結合理論基礎，從生態(tài)活力、環(huán)境質(zhì)量、資源利用、社會發(fā)展四個維度構建省域生態(tài)文明建設評價指標體系。綠色生產(chǎn)方面，產(chǎn)業(yè)結構升級和轉(zhuǎn)型，減少生產(chǎn)過程中的污染排放和資源效能，都屬于綠色生產(chǎn)建設的核心內(nèi)容。因此，為了提升綠色生產(chǎn)水平，三者缺一不可。本文從產(chǎn)業(yè)結構、資源消耗、排放強度三個維度構建綠色生產(chǎn)量化評價的框架和指標體系。

2.3 數(shù)據(jù)來源及處理

2.3.1 數(shù)據(jù)來源

本文的各項指標數(shù)據(jù)來源于2012—2020年《中國統(tǒng)計年鑒》、2012—2020年《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、2012—2020年各省份《能源統(tǒng)計年鑒》、2012—2020年《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》、2012—2020年《農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》、2012—2018年《中國水資源公報》、2019—2020年各省份《生態(tài)環(huán)境狀況公報》。

表1 生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)評價指標體系

2.3.2 數(shù)據(jù)處理

在生態(tài)文明建設和綠色生產(chǎn)兩大方面，本文分別選取44，14個指標，采用統(tǒng)一的線性歸一化處理方式，將所有數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)化成[0,1]之間的數(shù)，以此消除各維數(shù)據(jù)之間的數(shù)量級差別。每個指標十年的數(shù)據(jù)視作一個整體進行處理。同時，將指標分為正指標與逆指標并分別做處理。

正指標具體公式如下：

逆指標具體公式如下：

2.3.3 指標權重的確立

本文采用熵權法確定各個指標的權重，熵權法通過信息熵的原理確定權重，其權重計算過程完全依賴于數(shù)據(jù)，而非主觀判斷。這有助于避免主觀因素對權重分配的影響，提高評價結果的可信度。熵權法的計算過程如下：

計算第i個省份的第j項指標的比重：

計算指標j的熵值：

計算指標j的差值系數(shù)：

計算指標權重：

計算出單個指標的熵：

上述公式中，n為年數(shù)，m為指標數(shù)。

2.4 耦合協(xié)調(diào)關系模型

2.4.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

通過各種相互作用相互影響的現(xiàn)象，起源于物理學。耦合現(xiàn)在被廣泛應用于氣候變化和環(huán)境研究中。耦合度表示相互作用的程度，在本文中形式如下：

其中，U1、U2分別代表生態(tài)文明建設子系統(tǒng)和綠色生產(chǎn)子系統(tǒng)。

單一的耦合程度不足以解釋問題，耦合協(xié)調(diào)程度可以

反映交互中的協(xié)調(diào)程度。因此，本文構建了耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)來評價兩者整體的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平：

其中，D表示兩個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度，取值范圍為0 ～1，該值越大，表示子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平越高。T表示系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，α、β表示子系統(tǒng)的權重系數(shù)，在本文中為0.5。參考前人研究，并根據(jù)研究中的實際情況，本文將CCD分為嚴重失衡、中度失衡、基本平衡、中度平衡和高度平衡五個階段(見表 2)。

2.4.2 隨機森林

本文利用隨機森林算法探究系統(tǒng)中25個三級指標對整體耦合協(xié)調(diào)度的貢獻值，對貢獻值進行歸一化處理得到貢獻值百分比。

此外，根據(jù)中國的區(qū)域分類，東部省份包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東和海南；中部省份包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北和湖南；西部省份包括內(nèi)蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆。

3 結果與討論

本文以2012年、2016年、2020年我國各省數(shù)據(jù)為研究對象，分別從三個方面探究了生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的耦合協(xié)調(diào)關系。根據(jù)CCD的數(shù)值水平將各省的耦合發(fā)展狀態(tài)時空變化劃分為五個階段，分析了各個階段的狀況。然后利用隨機森林模型探究影響系統(tǒng)整體耦合協(xié)調(diào)度的重要影響因子。

3.1 生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的時空差異分析

本文計算2012—2020年中國省域?qū)用娴纳鷳B(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)，并基于表2對2012年、2016年、2020年各省生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)關系的耦合協(xié)調(diào)關系劃分為各個階段，明晰各個階段的特征并給出相應的改進建議。

表2 協(xié)調(diào)發(fā)展階段與類型的劃分

3.1.1 嚴重失衡階段

這一階段的生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的耦合協(xié)調(diào)程度較低，表現(xiàn)出不兼容性。綠色生產(chǎn)技術的落后，生態(tài)文明的建設受到不良影響，低耦合協(xié)調(diào)度也隨之產(chǎn)生。2012年的新疆、寧夏地區(qū)處于這一發(fā)展階段。在這一階段，粗放型的資源利用方式導致資源嚴重浪費和生態(tài)環(huán)境承受壓力加大，制約了生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展?？萍纪度肱c產(chǎn)值不足導致綠色生產(chǎn)技術相對落后，這使得產(chǎn)業(yè)結構與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾更加突顯。

3.1.2 中度失衡階段

中度失衡階段，耦合協(xié)調(diào)關系得到一定程度上的改善，但依舊呈現(xiàn)出不兼容性。2012年中部、西部大部分地區(qū)與2016年新疆、寧夏、山西兩省都處于這一階段。部分地區(qū)開始在經(jīng)濟發(fā)展中重視環(huán)境保護，嘗試實施同步推進生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)，但轉(zhuǎn)型進程尚不完全成熟。同時，一些地區(qū)嘗試實施生態(tài)補償政策、綠色產(chǎn)業(yè)扶持政策等，但對生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的支持力度有待增強。

2016年，中西部的大部分省份擺脫了中度失衡階段后進入了基本平衡階段，這表明政策實施的有效性得到了保證。同時，2012年和2016年西部省份平均耦合協(xié)調(diào)度均低于中部省份，但都有所提高。

3.1.3 平衡階段

平衡階段，綠色生產(chǎn)和生態(tài)文明建設之間的耦合協(xié)調(diào)程度得到了進一步改善，兩個體系的層次逐漸提高，相互之間支持作用逐漸顯現(xiàn)。2012年，西南地區(qū)的部分省份和中部地區(qū)的部分省份進入了這一階段，2016年除新疆、甘肅、山西外，全國大部分省份都處于基本平衡狀態(tài)以上。

3.1.4 中度平衡階段

綠色生產(chǎn)技術的不斷創(chuàng)新和政策支持的增強，使綠色生產(chǎn)系統(tǒng)與生態(tài)文明建設系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)程度得到顯著提升。2012年，天津、上海、浙江、江蘇進入中度階段；2016年，天津與東南沿海地區(qū)大多數(shù)省份進入平衡階段，進一步促進生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展。到2020年，中西部部分地區(qū)也進入了該階段。

3.1.5 高度平衡階段

高度平衡階段表明兩個系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)程度已經(jīng)達到較高水平，地區(qū)生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)都取得了顯著成效。北京在2012年、2016年、2020年都處于高度平衡狀態(tài)。浙江在2016年進入了高度平衡狀態(tài)。江蘇、天津、上海、廣東在2020年進入了高度平衡狀態(tài)。在這一階段，兩個系統(tǒng)之間的相互促進作用更加明顯，綠色生產(chǎn)有效降低了資源消耗和環(huán)境污染，提高了環(huán)境質(zhì)量與資源利用效率。生態(tài)文明建設則通過生態(tài)保護、環(huán)境治理等手段，提高了生態(tài)活力基礎，為綠色生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境。

3.2 隨機森林算法的結果

結果顯示，在所有的三級指標中，科技投入與產(chǎn)值(G2)是影響系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的最關鍵的影響因子(見表3)。這表明科技投入與產(chǎn)值在生態(tài)文明建設和綠色生產(chǎn)的耦合協(xié)調(diào)關系中起著關鍵作用。增加科技投入，提高科技成果轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)值的能力，有助于促進綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的平衡。

表3 25個三級指標對系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻值

另外，水體污染物排放效應(G4)和收入、消費水平(E17)對系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度也有著一定程度上的影響。因此，在推進生態(tài)文明建設和綠色生產(chǎn)的過程中，政府需要關注水體污染治理的問題。針對水體污染物排放效應(G4)，政府應加大水污染治理力度，制定嚴格的排放標準，鼓勵企業(yè)采用先進的污染治理技術和設備，減少污染物排放，保護水資源。

對于收入、消費水平(E17)的影響，政府應實施促進就業(yè)、提升收入水平的政策，以提高人民的生活質(zhì)量促進綠色生產(chǎn)和生態(tài)文明建設的發(fā)展。此外，政府還應關注民生問題，通過完善社會保障體系、提高最低工資標準等手段，提高人民的收入和生活質(zhì)量。

4 結語

本文旨在探究生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)之間的耦合機理，利用熵權法和耦合協(xié)調(diào)度模型構建兩者之間的耦合協(xié)調(diào)度模型以測度兩者之間的耦合協(xié)調(diào)度。動態(tài)評價了2012—2020年中國省域生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)各自的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平。本文選取2012年、2016年、2020年中國各省的發(fā)展水平進行分析，劃分了耦合發(fā)展的各個階段，并分析了形成各個耦合階段的原因。最后，本文利用隨機森林方法識別了影響兩者耦合協(xié)調(diào)度的關鍵因素。

本文的主要結論如下：

(1)2012—2020年，中國省域生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)由低到高的演化趨勢。2020年，所有省份的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)為基本平衡以上。這表明中國省域生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)耦合系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間差異正在減小。中西部省份的耦合協(xié)調(diào)度均得到提高，但西部省份落后于中部省份。

(2)科技投入與產(chǎn)值、水污染排放效應、收入、消費水平是三個對系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度影響最大的影響因子。這些因素對系統(tǒng)有很強的調(diào)節(jié)作用，對實現(xiàn)理想的耦合協(xié)調(diào)水平有很大的貢獻。

本文探討了生態(tài)文明建設與綠色生產(chǎn)之間的關系并構建了兩者的耦合協(xié)調(diào)模型，為分析兩者的省域時空動態(tài)奠定了基礎。此外，研究揭示的關鍵影響因素有助于進一步解釋CCD的復雜機制。