甘肅省生態(tài)環(huán)境改善與高質(zhì)量發(fā)展水平評(píng)估研究

摘要：研究構(gòu)建生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)TOPSIS模型與耦合協(xié)調(diào)度模型計(jì)算不同指標(biāo)的權(quán)重與指標(biāo)之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，探究生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展的時(shí)空演變趨勢(shì)與相互關(guān)系。研究結(jié)果顯示，從2005年到2020年，甘肅省的生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平均表現(xiàn)出增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，二者之間的耦合協(xié)調(diào)度也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在空間分布上，這一耦合協(xié)調(diào)度展現(xiàn)出“東南-西北雙中心”的格局，揭示了區(qū)域發(fā)展的新動(dòng)態(tài)和環(huán)境改善對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的積極影響。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境；高質(zhì)量發(fā)展；InVEST模型；耦合協(xié)調(diào)度；甘肅省

引言

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展伴隨著過(guò)度的資源開(kāi)發(fā)利用、巨大的人口壓力及全球氣候變暖等問(wèn)題，導(dǎo)致我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降，生態(tài)安全受到嚴(yán)重威脅[1]。而生態(tài)系統(tǒng)不僅為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)[2]，還在人類(lèi)社會(huì)中促進(jìn)了能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)平衡，為高質(zhì)量發(fā)展提供了關(guān)鍵的支持[3-5]。但資源過(guò)度消耗等造成的環(huán)境問(wèn)題已逐漸成為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的主要障礙[6]，使得越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平之間的相互影響關(guān)系。因此，有必要制定系統(tǒng)和量化的框架，去評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平在時(shí)間和空間上的變化情況[7]。

甘肅省作為典型的資源型地區(qū)，面臨著生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展之間的嚴(yán)重矛盾，經(jīng)濟(jì)活力提升任務(wù)重、綠色經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型壓力大、碳減排目標(biāo)達(dá)成時(shí)間緊迫等問(wèn)題突出。深入研究甘肅省生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平之間的關(guān)系，不僅符合甘肅省經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展要求，也能夠?yàn)槠渌Y源型地區(qū)的高質(zhì)量發(fā)展優(yōu)化提供參考。

1研究數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的甘肅省土地利用數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)與人口數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心；路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源于OpenStreetMap；河流數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《甘肅發(fā)展年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2研究方法

2.1指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（碳儲(chǔ)量、生境質(zhì)量和土壤保持力）和污染物排放處理水平，評(píng)估研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善水平。從高質(zhì)量發(fā)展基礎(chǔ)、高質(zhì)量發(fā)展加速度、高質(zhì)量發(fā)展福祉方面評(píng)估高質(zhì)量發(fā)展水平。 生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展評(píng)估指標(biāo)體系如表1所示。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估

2.2.1碳儲(chǔ)量評(píng)估模型

通過(guò)土地利用類(lèi)型的碳密度數(shù)據(jù)，利用InVEST模型計(jì)算不同土地利用類(lèi)型的4種基本類(lèi)型的碳儲(chǔ)量，得到研究區(qū)的總碳儲(chǔ)量，其基本原理如式（1）、式（2）所示。

式中 C—某土地利用類(lèi)型單位面積內(nèi)的總碳儲(chǔ)量；Cabove—地上生物碳儲(chǔ)量；Cbelow—地下生物碳儲(chǔ)量；Csoil—土壤碳儲(chǔ)量；Cdead—死亡有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)量；Ctotal—區(qū)域內(nèi)總碳儲(chǔ)量；Ak—某土地利用類(lèi)型面積。

本研究使用的全國(guó)水平碳密度數(shù)據(jù)從前人研究中獲得[8-11]，并通過(guò)甘肅省氣溫和降水作為修正因子對(duì)全國(guó)水平碳密度數(shù)據(jù)進(jìn)行適應(yīng)性修正。

2.2.2生境質(zhì)量評(píng)估模型

生境質(zhì)量具體計(jì)算如式（3）所示。

式中 Qxj—第j種土地利用類(lèi)型中柵格x的生境質(zhì)量；Hj—第j種土地利用類(lèi)型的生境適宜性；Dxj—第j種土地利用類(lèi)型中柵格x的生境退化度；z—?dú)w一化常數(shù)，通常取默認(rèn)值2.5；k—半飽和常數(shù)，通常取最大生境退化柵格值的1/2。

生境退化度Dxj計(jì)算如式（4）、式（5）所示。

式中 Dxj—生境退化度指數(shù)；R—威脅因子數(shù)量；wr—威脅因子r的權(quán)重；yr—威脅因子占據(jù)的柵格數(shù)；ry—威脅因子的系數(shù)；irxy—棲息地與威脅源之間的距離；βx—保護(hù)政策減輕威脅對(duì)棲息地影響的程度；Sjr—生境類(lèi)型j對(duì)威脅因子r的敏感度；dxy—柵格x與柵格y的直線距離；drmax—威脅源r的最大威脅距離。

2.2.3土壤保持力評(píng)估模型

土壤保持力評(píng)估如式（6）所示[12-15]。

式中 R—降水侵蝕力因子；K—壤可蝕性因子；L和S—坡長(zhǎng)和坡度因子；C—植被覆蓋度因子；P—水土保持措施因子，取值范圍在0至1之間（主要由土地利用類(lèi)型決定）。

降水侵蝕力因子（R）由降水侵蝕土壤的強(qiáng)度決定，降水量越大侵蝕土壤能力越強(qiáng)。本研究使用月降水量來(lái)完成R的計(jì)算，計(jì)算方法如式（7）所示。

式中 G—年平均降水量；Gi—月降水量。

土壤可蝕性因子（K）表示土壤易受到侵蝕的性質(zhì)，通常由土壤的質(zhì)地和理化屬性決定。本研究采用式（8）侵蝕-土地生產(chǎn)力影響評(píng)估模型計(jì)算，其中。

式中 SAN—沙粒含量；SIL—粉粒含量；CLA—粘粒含量；C—有機(jī)碳的含量。

2.3 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法

本研究通過(guò)CRITIC模型與熵權(quán)法相結(jié)合計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。其中，CRITIC模型通過(guò)對(duì)比強(qiáng)度和沖突性對(duì)指標(biāo)進(jìn)行深入分析[16]，而熵權(quán)法通過(guò)引入信息熵的概念，通過(guò)確定各指標(biāo)的信息熵確定指標(biāo)權(quán)重[17][18]。

2.4生態(tài)環(huán)境改善水平及高質(zhì)量發(fā)展水平評(píng)估模型

TOPSIS模型是一種經(jīng)典的多目標(biāo)決策分析方法，可以評(píng)估各指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)[19]。本研究選擇TOPSIS模型評(píng)估生態(tài)環(huán)境改善水平和高質(zhì)量發(fā)展的綜合發(fā)展水平。

2.5耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算

耦合協(xié)調(diào)度模型具體計(jì)算如式（9）、式（10）所示[20]。

式中 D—耦合協(xié)調(diào)系數(shù)；V—線性加權(quán)得到的綜合系統(tǒng)功能系數(shù)；α和β—2個(gè)子系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中的權(quán)重。

高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)和生態(tài)環(huán)境改善水平指數(shù)，對(duì)區(qū)域的高質(zhì)量發(fā)展都具有至關(guān)重要的作用，因此α和β均取0.5。

3 結(jié)果分析

3.1甘肅省生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平時(shí)間變化趨勢(shì)

如圖1所示，甘肅省生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平在研究期內(nèi)表現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。截至2020年，絕大多數(shù)甘肅省的市州生態(tài)環(huán)境改善水平均達(dá)到較高數(shù)值，反映出生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制和環(huán)境保護(hù)政策的深入實(shí)施，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的生態(tài)基礎(chǔ)。其中，蘭州市生態(tài)環(huán)境改善水平發(fā)展速度最快；臨夏回族自治州和金昌市的生態(tài)環(huán)境改善水平指數(shù)處于較低水平，可能由于該區(qū)域產(chǎn)業(yè)處于初級(jí)發(fā)展階段，污染排放強(qiáng)度較高，還需進(jìn)一步加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)力度，提高城市生態(tài)環(huán)境改善水平，推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展。

甘肅省平均高質(zhì)量發(fā)展水平顯著提升。以蘭州市、天水市為代表的東南部分城市在15年間高質(zhì)量發(fā)展水平明顯提高。從提升速度來(lái)看，高質(zhì)量發(fā)展水平提升前3名的臨夏回族自治州、蘭州市和天水市，在15年間調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步減少了對(duì)資源的過(guò)度依賴(lài)，發(fā)展了更具有可持續(xù)性的清潔生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保等生態(tài)產(chǎn)業(yè)，提升了高質(zhì)量發(fā)展水平。提升速度較慢城市主要為金昌市、酒泉市和嘉峪關(guān)市，處于甘肅省西北部，可能面臨水資源短缺、土地退化、生態(tài)環(huán)境惡化等環(huán)境問(wèn)題，長(zhǎng)期依賴(lài)的傳統(tǒng)資源型產(chǎn)業(yè)也存在轉(zhuǎn)型困難，這些因素共同制約了城市高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程。

3.2甘肅省生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)時(shí)空演變特征

本研究采用自然間斷點(diǎn)法將甘肅省14個(gè)市州生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)的類(lèi)型分為10類(lèi)，分別為極度失調(diào)（1級(jí)）、嚴(yán)重失調(diào)（2級(jí)）、中度失調(diào)（3級(jí)）、輕度失調(diào)（4級(jí)）、瀕臨失調(diào)（5級(jí)）、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)（6級(jí)）、初級(jí)協(xié)調(diào)（7級(jí)）、中級(jí)協(xié)調(diào)（8級(jí)）、良好協(xié)調(diào)（9級(jí)）和優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)（10級(jí)）。

如圖2所示，在2005～2020年間甘肅省的生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)均值上升趨勢(shì)明顯。到2020年，甘肅省14個(gè)市州均達(dá)到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平，耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)最高的市州為蘭州市、酒泉市、隴南市和甘南藏族自治州。從空間分布來(lái)看，甘肅省生態(tài)環(huán)境改善水平與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度形成了“東南-西北雙中心”空間發(fā)展格局。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，甘肅省應(yīng)對(duì)蘭州、酒泉等耦合協(xié)調(diào)水平較高的區(qū)域，充分發(fā)揮示范作用，著力提升中心城市的人口聚集和輻射帶動(dòng)能力，形成以中心城市群為主體，周?chē)鞘袇f(xié)調(diào)發(fā)展的空間發(fā)展格局，推動(dòng)促進(jìn)周邊較低耦合協(xié)調(diào)度地區(qū)發(fā)展，提高甘肅省整體的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平；對(duì)定西、甘南藏族自治州等中等協(xié)調(diào)發(fā)展的區(qū)域，應(yīng)依靠周邊高耦合協(xié)調(diào)區(qū)域優(yōu)勢(shì)溢出效應(yīng)和自身資源稟賦提高自身發(fā)展水平；對(duì)白銀、金昌等協(xié)調(diào)發(fā)展程度較低的城市，應(yīng)針對(duì)性地優(yōu)化資源配置，克服限制性因素，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

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作者簡(jiǎn)介

王文玲（1989—），女，漢族，甘肅蘭州人，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境統(tǒng)計(jì)。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-05-15