楊麗莎,陳妍,謝會(huì)強(qiáng)
(貴州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025)
黃河流域作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)地帶和生態(tài)屏障,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全至關(guān)重要。但在工業(yè)化進(jìn)程中,傳統(tǒng)粗放型發(fā)展模式加劇了黃河流域的生態(tài)脆弱性,脆弱區(qū)分布廣泛、生態(tài)環(huán)境極易惡化、恢復(fù)難度大且緩慢等問(wèn)題日益嚴(yán)峻[1]。城市作為人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境交互作用最為強(qiáng)烈的地區(qū),人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)致使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷下降,對(duì)城市生態(tài)安全造成嚴(yán)重威脅[2]。提升城市生態(tài)系統(tǒng)抵抗沖擊、自適應(yīng)以及可持續(xù)恢復(fù)能力,能夠有效應(yīng)對(duì)內(nèi)外部風(fēng)險(xiǎn)沖擊,實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。因此,明晰黃河流域城市群生態(tài)韌性的時(shí)空演化特征并找出其驅(qū)動(dòng)因素,對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和規(guī)劃管理具有重要意義。
“韌性”源自物理學(xué)科中的工程韌性,加拿大生態(tài)學(xué)家HOLLING[3]首次將韌性概念應(yīng)用到系統(tǒng)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,用以界定生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到均衡狀態(tài)的特征。隨著研究的不斷深入,韌性思想不斷向人類生態(tài)學(xué)演進(jìn),并拓展到城市領(lǐng)域[4]。倡導(dǎo)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展國(guó)際理事會(huì)(ICLEI)首次提出“城市韌性”議題,掀起了韌性城市的研究熱潮[5]。MEEROW 等[6]將城市韌性定義為城市系統(tǒng)及其組合跨時(shí)空尺度的社會(huì)生態(tài)和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在面對(duì)干擾時(shí)維持、迅速恢復(fù)從而適應(yīng)變化并快速轉(zhuǎn)型的能力。近年來(lái),受全球氣候變化和突發(fā)公共事件的影響,城市韌性思想延伸到城市經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性、制度韌性、生態(tài)韌性和基礎(chǔ)設(shè)施韌性等范疇[7]。其中,城市生態(tài)韌性作為城市韌性的重要維度,引起相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注,研究?jī)?nèi)容大致圍繞城市生態(tài)韌性的動(dòng)態(tài)演進(jìn)和動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)展開(kāi)。在動(dòng)態(tài)演進(jìn)方面,有學(xué)者基于“抵抗力—適應(yīng)力—恢復(fù)力”視角構(gòu)建城市生態(tài)韌性指標(biāo)體系,并對(duì)生態(tài)韌性的動(dòng)態(tài)演進(jìn)規(guī)律進(jìn)行分析,歸納區(qū)域生態(tài)韌性的集聚及擴(kuò)張趨勢(shì)[8-9];還有學(xué)者基于演化韌性視角,將“創(chuàng)新維度”納入生態(tài)韌性的指標(biāo)體系,分析城市生態(tài)韌性的時(shí)空分異[10]。在動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)方面,多數(shù)學(xué)者基于耦合視角探究經(jīng)濟(jì)發(fā)展[11]以及城鎮(zhèn)化[12-13]與生態(tài)韌性的協(xié)調(diào)演進(jìn)情況,關(guān)聯(lián)因子大多是對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生推動(dòng)或阻滯作用的發(fā)展指標(biāo),卻鮮有文獻(xiàn)對(duì)提升生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)因素做進(jìn)一步分析。多數(shù)學(xué)者從提升生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力視角,對(duì)生態(tài)環(huán)境、生態(tài)效率與生態(tài)保護(hù)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行探究,綜合自然因素和人文因素構(gòu)建面板分位數(shù)回歸模型,發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)—?dú)夂颉⒔?jīng)濟(jì)—資源和產(chǎn)業(yè)—資源對(duì)生態(tài)效率的提升具有正向推動(dòng)作用[14];還有學(xué)者基于地理探測(cè)器模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[15-16]與生態(tài)安全[17-18]的驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行因子分異探測(cè)、交互作用探測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)探測(cè)與生態(tài)探測(cè),對(duì)各探測(cè)因子的驅(qū)動(dòng)力大小進(jìn)行排序,并發(fā)現(xiàn)不同驅(qū)動(dòng)力之間的交互作用在不同程度上對(duì)區(qū)域分異的影響明顯增強(qiáng)[19]。從上述有關(guān)驅(qū)動(dòng)因子的研究中,大體可概括為經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動(dòng)、技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、環(huán)境規(guī)制驅(qū)動(dòng)、氣候條件驅(qū)動(dòng)、自然資源驅(qū)動(dòng)與人口密度驅(qū)動(dòng)。生態(tài)韌性涉及多部門多行業(yè)的綜合作用,其驅(qū)動(dòng)因素也因區(qū)域不同而存在差異[8],黃河流域生態(tài)本底差,流域上中下游面臨的生態(tài)威脅多樣,城市群作為高質(zhì)量發(fā)展的重要載體,在維護(hù)黃河流域生態(tài)安全中具有不可替代的作用[20],加強(qiáng)黃河流域核心城市的輻射帶動(dòng)作用,通過(guò)城市群帶動(dòng)整個(gè)流域發(fā)展,是黃河流域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[21]。
綜上所述,目前關(guān)于城市韌性的研究較為豐富,但對(duì)城市生態(tài)韌性的相關(guān)研究較為薄弱,尚存在以下不足:一是對(duì)生態(tài)韌性的評(píng)價(jià)和測(cè)度的指標(biāo)維度界定不清晰且探討城市群生態(tài)韌性的研究鮮見(jiàn)。二是對(duì)生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)因素研究有待深入分析,少有文獻(xiàn)基于雙因子交互驅(qū)動(dòng)的角度進(jìn)行探究。為彌補(bǔ)現(xiàn)有研究不足,本文邊際貢獻(xiàn)在于:基于“抵抗力—適應(yīng)力—恢復(fù)力”三大維度構(gòu)建生態(tài)韌性指標(biāo),測(cè)度2011—2020 年黃河流域七大城市群生態(tài)韌性,運(yùn)用空間相關(guān)性分析城市生態(tài)韌性的空間集聚程度,借助地理探測(cè)器模型,從時(shí)序和異質(zhì)性兩個(gè)視角探討單因子和交互因子對(duì)生態(tài)韌性空間差異的影響,以期從區(qū)域差異性視角為黃河流域城市群生態(tài)保護(hù)建設(shè)提供新思路。
目前關(guān)于城市生態(tài)韌性的評(píng)估模型尚未統(tǒng)一,借鑒已有文獻(xiàn)對(duì)城市韌性[22]和生態(tài)韌性[8]的評(píng)價(jià)體系,基于數(shù)據(jù)可得性,從抵抗力、適應(yīng)力與恢復(fù)力三個(gè)維度的15 個(gè)指標(biāo)構(gòu)建黃河流域城市群生態(tài)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,如表1 所示。
表1 黃河流域城市群生態(tài)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
其中,抵抗力表示城市生態(tài)系統(tǒng)抵御人類生產(chǎn)生活對(duì)環(huán)境干擾的能力。選取單位GDP 工業(yè)廢水排放量、單位GDP 工業(yè)煙粉塵排放量和每平方千米SO2排放量來(lái)表征人類工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度對(duì)城市生態(tài)的壓力;選取建成區(qū)用地面積和人口密度來(lái)表征城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程中人類活動(dòng)對(duì)城市生態(tài)的壓力。
適應(yīng)力表示城市生態(tài)資源的發(fā)展水平適應(yīng)外界環(huán)境變化的能力。選取人均公園綠地面積、人均綠化面積和建成區(qū)綠化覆蓋率來(lái)表征城市生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)修復(fù)力;選取人均水資源占有量和供水管道長(zhǎng)度分別表示黃河流域水資源的儲(chǔ)蓄力和調(diào)節(jié)力。
恢復(fù)力表示城市生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)和功能的能力,通常以人類保護(hù)生態(tài)和防止生態(tài)進(jìn)一步惡化做出的彌補(bǔ)措施來(lái)體現(xiàn)。選取生活垃圾清運(yùn)量、污水處理率和生活垃圾無(wú)害化處理率表征生態(tài)環(huán)境的凈化力;選取一般工業(yè)固體廢物綜合利用率表征工業(yè)綠色生產(chǎn)力;選取空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)占比表征生態(tài)環(huán)境的治理力。
2.2.1 CRITIC權(quán)重法
CRITIC 權(quán)重法是一種客觀權(quán)重法,基于指標(biāo)的對(duì)比強(qiáng)度和指標(biāo)間的相關(guān)程度進(jìn)行賦權(quán),對(duì)比強(qiáng)度用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差越大說(shuō)明數(shù)據(jù)波動(dòng)越大,權(quán)重會(huì)越高;相關(guān)程度用相關(guān)系數(shù)來(lái)表示,數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)越大說(shuō)明沖突性越小,權(quán)重就越低。該方法可以消除相關(guān)性較強(qiáng)的指標(biāo)的影響,減少指標(biāo)間信息重疊,更有利于得到可行的評(píng)價(jià)體系。
(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。
考慮到各指標(biāo)之間的量綱不同,對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理:
式(1)、(2)中:xij和 分別為系統(tǒng)i中j項(xiàng)指標(biāo)的原始值和標(biāo)準(zhǔn)值;max(xj)和min(xj)為j項(xiàng)指標(biāo)的最大值和最小值。
(2)CRITIC 法計(jì)算權(quán)重。
用標(biāo)準(zhǔn)差σj表示j項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比強(qiáng)度,計(jì)算公式為:
用相關(guān)性λj表示j項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)程度,計(jì)算公式為:
式中:rij表示指標(biāo)i與指標(biāo)j之間的相關(guān)系數(shù),若某一指標(biāo)與其他指標(biāo)間的相關(guān)性越強(qiáng),則rij越大、λj越小,對(duì)應(yīng)的權(quán)重越小。
第j項(xiàng)指標(biāo)信息承載量Cj的計(jì)算公式為:
生態(tài)韌性權(quán)重wj的計(jì)算公式為:
生態(tài)韌性綜合得分Si的計(jì)算公式為:
2.2.2 空間相關(guān)性分析模型
運(yùn)用莫蘭指數(shù)對(duì)黃河流域城市群生態(tài)韌性空間相關(guān)性進(jìn)行分析,包括全局自相關(guān)和局部自相關(guān),計(jì)算公式如下:
式(8)、(9)中:Ig與Il分別表示全局莫蘭指數(shù)和局部莫蘭指數(shù),和S2表示變量x的均值和標(biāo)準(zhǔn)差;n為研究單元數(shù);xi和xj為空間i和j的屬性值;Wij為空間權(quán)重矩陣。
2.2.3 地理探測(cè)
地理探測(cè)器是探測(cè)空間分異性,揭示其背后驅(qū)動(dòng)因子的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[23],采用地理探測(cè)器模型對(duì)黃河流域城市群生態(tài)韌性空間分異和因子解釋力進(jìn)行探測(cè),公式如下:
式中:q的值域?yàn)閇0, 1],度量驅(qū)動(dòng)因子在多大程度上解釋生態(tài)韌性的空間分異,q值越大表示自變量對(duì)因變量的解釋力就越強(qiáng),反之則越弱;h為變量的分層;Nh和N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù); 和σ2分別是層h和全區(qū)的方差。
本文的研究對(duì)象為黃河流域七大城市群,包括黃河流域上游的蘭西城市群、寧夏沿黃城市群、呼包鄂榆城市群,流域中游的關(guān)中平原城市群、晉中城市群、中原城市群以及流域下游的山東半島城市群[24]共63個(gè)地級(jí)市。相關(guān)原始數(shù)據(jù)來(lái)自2011—2020 年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)社會(huì)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)第三產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及各城市年鑒,對(duì)部分缺失值采用插值法進(jìn)行補(bǔ)充。
圖1(a)為黃河流域各城市群生態(tài)韌性指數(shù)2011—2020 年時(shí)序演變情況。從總體特征來(lái)看,黃河流域城市群生態(tài)韌性大致經(jīng)歷“上升—下降—上升”的動(dòng)態(tài)過(guò)程,在2015 年達(dá)到最高值后下降,以2019 年為轉(zhuǎn)折點(diǎn),2020 年生態(tài)韌性指數(shù)明顯提升,增幅為12.53%。根據(jù)黃河流域城市群生態(tài)韌性演變情況大致可分為三個(gè)時(shí)期:①追趕期(2011—2014 年),在此期間山東半島城市群生態(tài)韌性指數(shù)最高且與其他城市群差距明顯,其次為呼包鄂榆城市群和寧夏沿黃城市群,但三者生態(tài)韌性指數(shù)均存在不同程度的下降趨勢(shì),降幅分別為6.18%、10.50%和7.64%。與此不同,蘭西城市群和關(guān)中平原城市群在此期間有明顯的追趕趨勢(shì),生態(tài)韌性指數(shù)逐年遞增,增幅為12.53%和4.53%,并于2014 年與呼包鄂榆城市群和寧夏沿黃城市群生態(tài)韌性指數(shù)趨同。②協(xié)調(diào)期(2015—2018 年),在此期間部分城市群完成追趕并實(shí)現(xiàn)反超后,各城市群之間生態(tài)韌性指數(shù)相差不明顯,差值在0.073 ~0.092 范圍內(nèi),說(shuō)明各城市群協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r較好,趨于優(yōu)質(zhì)穩(wěn)態(tài)發(fā)展。③輻射期(2019—2020 年),在此期間黃河流域上游蘭西城市群、中游關(guān)中平原城市群和流域下游山東半島城市群輻射帶動(dòng)現(xiàn)象明顯,相鄰城市群的生態(tài)韌性在不同程度上有所提升,中原城市群和晉中城市群生態(tài)韌性提升明顯,增幅分別為17.58%和17.34%。
圖1 黃河流域城市群生態(tài)韌性及各維度指數(shù)
圖1(b)、圖1(c)、圖1(d)分別為黃河流域抵抗力指數(shù)、適應(yīng)力指數(shù)和恢復(fù)力指數(shù)。從各維度特征來(lái)看,黃河流域城市群生態(tài)抵抗力指數(shù)最低,經(jīng)歷先升高后降低的變化過(guò)程。2011—2018 年,流域上游的蘭西城市群和流域中游的關(guān)中平原城市群的生態(tài)抵抗力逐年增強(qiáng),且與其他城市群拉開(kāi)差距,同流域內(nèi)相鄰城市群生態(tài)抵抗力與之協(xié)同發(fā)展。但黃河流域下游的山東半島城市群生態(tài)抵抗力較弱,可能原因是在快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中,城市面臨著工業(yè)污染、人口增多和土地?cái)U(kuò)張等生態(tài)壓力,致使在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中,抵抗能力減弱。
黃河流域城市群生態(tài)適應(yīng)力整體呈波動(dòng)上升狀態(tài),山東半島城市群、呼包鄂榆城市群和寧夏沿黃城市群生態(tài)適應(yīng)力較強(qiáng)。山東半島城市群受經(jīng)濟(jì)環(huán)境和地理位置影響,城市植被覆蓋面積廣、資源調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。呼包鄂榆城市群和寧夏沿黃城市群位于黃河流域上游“幾字彎”區(qū)域,氣候干旱化和土地荒漠化問(wèn)題嚴(yán)峻,二者適應(yīng)力較強(qiáng)得益于2011 年中央一號(hào)文件的精準(zhǔn)貫徹和新《中華人民共和國(guó)水土保持法》的實(shí)施,中央資金助力水土保持工程,加強(qiáng)了黃河流域上游干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。且相較于寧夏沿黃城市群,處于呼包鄂榆城市群的呼和浩特市、包頭市和鄂爾多斯市生態(tài)本底較強(qiáng),隨著時(shí)間演進(jìn)適應(yīng)力不斷提升,更能體現(xiàn)出城市群生態(tài)本底對(duì)生態(tài)適應(yīng)力和生態(tài)韌性的重要性。
黃河流域城市群生態(tài)恢復(fù)力指數(shù)在三個(gè)維度中最高,說(shuō)明黃河流域各城市群在生態(tài)治理方面投入力度較強(qiáng)。從黃河流域城市群整體來(lái)看,生態(tài)恢復(fù)力先下降后波動(dòng)上升,各城市群的生態(tài)恢復(fù)力相差較小,黃河流域下游的山東半島城市群生態(tài)恢復(fù)力較強(qiáng),體現(xiàn)出流域下游城市保護(hù)和治理生態(tài)環(huán)境的意識(shí)較高。蘭西城市群生態(tài)恢復(fù)力穩(wěn)步提升,近年來(lái),甘肅和青海加大黃河流域中上游生態(tài)修復(fù)和水土流失治理方面的投資力度,使得生態(tài)恢復(fù)力顯著提升。晉中城市群生態(tài)恢復(fù)力逐年減弱,長(zhǎng)期以來(lái)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、工業(yè)粗放式發(fā)展、環(huán)境污染問(wèn)題累積嚴(yán)重,導(dǎo)致晉中城市群生態(tài)治理難度加大,亟須改進(jìn)生產(chǎn)方式,創(chuàng)新生態(tài)治理路徑,提升生態(tài)恢復(fù)能力。
為分析黃河流域不同城市群生態(tài)韌性的空間格局演變差異,運(yùn)用ArcGIS 自然斷點(diǎn)法將黃河流域生態(tài)韌性值劃分為五種類型,由小到大分別為低生態(tài)韌性區(qū)、較低生態(tài)韌性區(qū)、中等生態(tài)韌性區(qū)、較高生態(tài)韌性區(qū)和高生態(tài)韌性區(qū),如圖2 所示。
圖2 2011—2020年黃河流域城市群生態(tài)韌性時(shí)空格局
由圖2 可知,2011 年黃河流域生態(tài)韌性空間分布的高值區(qū)和較高值區(qū)主要分布在黃河流域下游的山東半島城市群,得益于山東半島城市群位于黃河流域入??冢屈S河流域城市群中發(fā)育程度最高的城市群,生態(tài)多樣性給予城市群較高的生態(tài)恢復(fù)力與生態(tài)適應(yīng)力。低值區(qū)和較低值區(qū)主要分布在黃河流域的中上游,主要位于中上游城市群的邊緣城市,主要原因是黃河流域中上游城市水土流失和工業(yè)化污染問(wèn)題積累嚴(yán)重,生態(tài)適應(yīng)力和抵抗力指數(shù)較低,而且中上游城市群較高生態(tài)韌性區(qū)多為城市群中的省會(huì)城市,說(shuō)明在2011 年中上游城市群發(fā)展以省會(huì)核心城市為主且輻射作用不強(qiáng)。
從2014 年黃河流域生態(tài)韌性空間分布結(jié)果可以看出,黃河流域城市群低生態(tài)韌性區(qū)數(shù)量增加,主要分布在晉中城市群。晉中城市群分布在我國(guó)重工業(yè)山西省,2014 年山西省國(guó)控工業(yè)企業(yè)污染超標(biāo)嚴(yán)重,致使生態(tài)抵抗力指數(shù)持續(xù)下降,生態(tài)韌性水平降低。從總體來(lái)看,黃河流域城市群生態(tài)韌性指數(shù)有下行趨勢(shì),且該趨勢(shì)由西向東逐漸增強(qiáng),且位于流域中游的中原城市群和流域下游的山東半島城市群中部城市韌性指數(shù)明顯下降。
從2017 年黃河流域生態(tài)韌性空間分布結(jié)果可以看出,黃河流域上游蘭西城市群生態(tài)韌性顯著提升,主要原因在于各城市對(duì)重點(diǎn)綠化和生態(tài)建設(shè)的重視,圍繞城市環(huán)境進(jìn)行整治和提升,治理土地荒漠化和水土流失在修復(fù)林草生態(tài)、新增改造綠地等生態(tài)建設(shè)上做出了巨大貢獻(xiàn),增強(qiáng)了生態(tài)恢復(fù)力。關(guān)中平原城市群生態(tài)韌性顯著提升但出現(xiàn)低值區(qū)集聚現(xiàn)象,說(shuō)明亟須加強(qiáng)關(guān)中平原城市群核心城市的輻射帶動(dòng)作用。山東半島城市群低生態(tài)韌性區(qū)和中等生態(tài)韌性區(qū)增加,城市群生態(tài)韌性總體差異縮小,趨同現(xiàn)象明顯。
從2020 年黃河流域生態(tài)韌性空間分布結(jié)果可以看出,黃河流域低生態(tài)韌性區(qū)數(shù)量減少,主要分布在黃河流域中游的晉中城市群和中原城市群,可能是由于二者生態(tài)恢復(fù)力和適應(yīng)力較弱,導(dǎo)致生態(tài)韌性提升空間不足。山東半島城市群多數(shù)城市由中等向較高生態(tài)韌性演進(jìn),出現(xiàn)高值區(qū)被高值區(qū)包圍的現(xiàn)象。流域上游蘭西城市群、寧夏沿黃城市群和呼包鄂榆城市群生態(tài)韌性向高水平演進(jìn),符合“十四五”規(guī)劃中加強(qiáng)黃河流域上游重點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)的目標(biāo)。
綜合以上分析,2011—2020 年,黃河流域上中下游生態(tài)韌性空間分異明顯,呈上下游生態(tài)韌性水平高、中游生態(tài)韌性水平低的空間格局。流域上游的蘭西城市群生態(tài)韌性從低韌性區(qū)不斷向高韌性區(qū)演進(jìn),寧夏沿黃城市群和呼包鄂榆城市群逐漸擺脫低韌性區(qū)影響,流域上游生態(tài)韌性提升潛力較大;流域下游的山東半島城市群生態(tài)韌性水平較高,經(jīng)歷降低到升高的動(dòng)態(tài)過(guò)程,城市群生態(tài)韌性以核心城市為中心向外輻射式增強(qiáng);流域中游的關(guān)中平原城市群、晉中城市群和中原城市群生態(tài)韌性能力雖有改善趨勢(shì)但韌性提升動(dòng)力不足,應(yīng)以提高生態(tài)恢復(fù)力為主要手段,實(shí)現(xiàn)生態(tài)韌性的提升。
計(jì)算全局Moran’s I 指數(shù)得到黃河流域城市群生態(tài)韌性的全局自相關(guān)情況,全局Moran’s I 指數(shù)均大于零,表明黃河流域城市群生態(tài)韌性具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)性,且存在高值區(qū)域周圍高值圍繞,低值區(qū)域周圍低值圍繞的空間特征。
選取2011 年、2016 年、2020 年為代表,探討黃河流域城市群生態(tài)韌性的局部集聚特征,將莫蘭散點(diǎn)圖的四個(gè)象限劃分為高—高集聚、低—高集聚、低—低集聚和高—低集聚,如表2 所示。2011 年,黃河流域城市群生態(tài)韌性表現(xiàn)出較高的空間集聚特征,其中高—高集聚地區(qū)主要集中在寧夏沿黃城市群、呼包鄂榆城市群和山東半島城市群,說(shuō)明黃河流域上游和下游城市群在生態(tài)改善和治理的過(guò)程中對(duì)周邊地區(qū)起到了帶動(dòng)作用。低—低集聚地區(qū)主要集中在蘭西城市群、關(guān)中平原城市群、晉中城市群和中原城市群,表現(xiàn)為觀測(cè)區(qū)處于低生態(tài)韌性水平、鄰接地區(qū)也呈現(xiàn)低水平的特征。隨著城市的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境治理政策的落實(shí),2016 年黃河流域城市群集聚特征由高—高集聚向低—高集聚演進(jìn),主要為蘭西城市群和呼包鄂榆城市群表現(xiàn)為觀測(cè)區(qū)為低生態(tài)韌性水平,鄰接地區(qū)為高生態(tài)韌性水平,城市群內(nèi)出現(xiàn)“極化”現(xiàn)象,表明城市群內(nèi)部分城市生態(tài)韌性輻射作用增強(qiáng),城市群生態(tài)韌性有向好態(tài)勢(shì)。2020 年城市群內(nèi)部發(fā)展的輻射作用有所體現(xiàn),蘭西城市群生態(tài)韌性表現(xiàn)出高—高集聚的特征,寧夏沿黃城市群、呼包鄂榆城市群整體上表現(xiàn)為低—高集聚特征,表明黃河流域上游城市群生態(tài)韌性具有大幅提升的潛力,這與上文分析生態(tài)韌性的時(shí)空演變特征具有一致性。
表2 黃河流域城市群生態(tài)韌性集聚類型
整體來(lái)看,山東半島城市群長(zhǎng)期表現(xiàn)為高—高集聚的特征,城市群內(nèi)核心城市的輻射范圍廣泛且生態(tài)韌性水平較為穩(wěn)定。黃河流域中上游城市群出現(xiàn)兩極分化的特征,上游發(fā)展?jié)摿γ黠@優(yōu)于中游城市群,黃河流域中游的關(guān)中平原城市群、晉中城市群與中原城市群長(zhǎng)期表現(xiàn)為低—低集聚特征,生態(tài)韌性水平有待提升,亟須發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)提升生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)能力。
目前關(guān)于生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)因素研究較少,參考相關(guān)學(xué)者的研究成果,選取經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)、科技創(chuàng)新(X2)、環(huán)境規(guī)制(X3)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)和土地集約利用(X5)作為黃河流域城市群生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)因子。
(1)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)不是矛盾對(duì)立的關(guān)系,合理有效的利用和開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì),可使經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果應(yīng)用于生態(tài)保護(hù)建設(shè),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)[25],進(jìn)而提升城市生態(tài)韌性的抵抗力、適應(yīng)力和恢復(fù)力。本文采用人均GDP 來(lái)表征經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,預(yù)期對(duì)生態(tài)韌性有正向驅(qū)動(dòng)作用[26]。
(2)科技創(chuàng)新(X2)??萍紕?chuàng)新通過(guò)提升生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力和恢復(fù)力來(lái)提升生態(tài)韌性。一方面,科技創(chuàng)新能夠利用技術(shù)進(jìn)步發(fā)現(xiàn)新型清潔能源來(lái)替代傳統(tǒng)能源,轉(zhuǎn)變能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)綠色化[27];另一方面,科技創(chuàng)新能夠引導(dǎo)綠色理念鼓勵(lì)綠色消費(fèi)、綠色出行和綠色居住[28],實(shí)現(xiàn)生活綠色化。本文采用專利授權(quán)量與專利申請(qǐng)量的比值表征科技創(chuàng)新水平,預(yù)期對(duì)生態(tài)韌性有正向驅(qū)動(dòng)作用。
(3)環(huán)境規(guī)制(X3)。環(huán)境規(guī)制通過(guò)政府管控或市場(chǎng)激勵(lì)等手段來(lái)干預(yù)微觀主體在環(huán)保投資上的逆向選擇或道德風(fēng)險(xiǎn)[29],主要通過(guò)增強(qiáng)城市生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力來(lái)提升城市生態(tài)韌性。根據(jù)黃河流域生態(tài)保護(hù)與污染治理現(xiàn)狀,選取水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)固定資產(chǎn)投資表征政府環(huán)境規(guī)制水平[30],預(yù)期對(duì)生態(tài)韌性有正向驅(qū)動(dòng)作用。
(4)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)。通過(guò)發(fā)展以文化旅游為重點(diǎn)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè),能使城市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,降低資源、能耗強(qiáng)度和污染物排放強(qiáng)度[31],提升生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力和適應(yīng)力,有助于生態(tài)韌性的提升。本文采用第三產(chǎn)業(yè)增加值占第二產(chǎn)業(yè)增加值比重表征產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化程度,預(yù)期對(duì)生態(tài)韌性有正向驅(qū)動(dòng)作用。
(5)土地集約利用(X5)。有限土地資源的開(kāi)發(fā)和利用有助于城市生態(tài)文明的建設(shè)[32],進(jìn)而影響城市生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力和適應(yīng)力。本文采用地均固定資產(chǎn)投資來(lái)表征土地集約利用程度[33],預(yù)期對(duì)生態(tài)韌性有正向驅(qū)動(dòng)作用。
借助ArcGIS 自然斷裂法將上述驅(qū)動(dòng)因子轉(zhuǎn)變?yōu)轭愋妥兞?,通過(guò)地理探測(cè)器模型測(cè)算各驅(qū)動(dòng)因子對(duì)生態(tài)韌性空間分異的解釋強(qiáng)度,以下將從時(shí)序角度和異質(zhì)性角度探析單因子和交互因子的驅(qū)動(dòng)情況。
4.2.1 生態(tài)韌性驅(qū)動(dòng)因素的時(shí)序分析
對(duì)上文列出的5 類因子進(jìn)行地理探測(cè),探究單因子和交互因子的綜合驅(qū)動(dòng)情況,利用Origin 軟件繪制熱圖,將單因子驅(qū)動(dòng)作用和交互驅(qū)動(dòng)作用大小等間隔分級(jí)反映,如圖3 所示。從圖中結(jié)果分析得知,任意兩個(gè)因子交互作用對(duì)黃河流域城市群生態(tài)韌性的影響都大于單個(gè)因子,各交互因子存在非線性增強(qiáng)或雙因子增強(qiáng)的關(guān)系,說(shuō)明黃河流域城市群生態(tài)韌性的演變是受到多個(gè)驅(qū)動(dòng)因子共同作用的結(jié)果,各因子之間的交互作用更具解釋力。
圖3 2012—2020年黃河流域生態(tài)韌性驅(qū)動(dòng)因子探測(cè)
從圖3 中驅(qū)動(dòng)單因子演變情況來(lái)看,2012—2020 年,經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)為長(zhǎng)期主要驅(qū)動(dòng)因子,其次為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)、環(huán)境規(guī)制(X3)、科技創(chuàng)新(X2)和土地集約利用(X5)。隨著時(shí)間推移,經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)與土地集約利用(X5)的驅(qū)動(dòng)作用減弱,科技創(chuàng)新(X2)、環(huán)境規(guī)制(X3)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)的驅(qū)動(dòng)作用增強(qiáng)。其中,環(huán)境規(guī)制(X3)的波動(dòng)幅度較大,并在2018 年演變?yōu)橹饕?qū)動(dòng)因子,q值為0.161。說(shuō)明在驅(qū)動(dòng)生態(tài)韌性的演變過(guò)程中環(huán)境規(guī)制與其他因子既協(xié)同又拮抗,雖然經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)作用顯著,但在新發(fā)展理念需求下環(huán)境規(guī)制驅(qū)動(dòng)效果不斷增強(qiáng),逐漸演變?yōu)橹饕?qū)動(dòng)因子。
從交互因子驅(qū)動(dòng)作用的演變情況來(lái)看,2012—2017年,經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)與其他驅(qū)動(dòng)因子交互作用最強(qiáng),q值均在0.47 以上。交互作用影響力最大的為經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)∩產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4),q值為0.660 4(2017 年)和0.659 3(2012 年);其次為經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)∩環(huán)境規(guī)制(X3),q值為0.656 8(2016 年)和0.652 9(2013 年);經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)∩科技創(chuàng)新(X2)的驅(qū)動(dòng)力次之,q值為0.637 2(2014 年),經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)∩土地集約利用(X5)的驅(qū)動(dòng)力較弱,q值為0.540 3(2015 年)。但在2018 年,科技創(chuàng)新(X2)∩產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)為主導(dǎo)交互因子,q值為0.498 4,說(shuō)明長(zhǎng)期依賴經(jīng)濟(jì)發(fā)展已不能滿足生態(tài)建設(shè)的全部需要,需從根本癥結(jié)和改善途徑入手。2019 年,環(huán)境規(guī)制(X4)∩土地集約利用(X5)的交互驅(qū)動(dòng)影響力最強(qiáng),q值為0.583 3,表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與土地集約二者的交互作用更有助于生態(tài)韌性的提高。2020 年,經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)∩環(huán)境規(guī)制(X3)的驅(qū)動(dòng)作用較強(qiáng),q值為0.475 6。從時(shí)間演進(jìn)來(lái)看,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化共同作用是黃河流域城市群生態(tài)韌性的首要驅(qū)動(dòng)因素,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境規(guī)制交互作用更是驅(qū)動(dòng)黃河流域城市群生態(tài)韌性的關(guān)鍵,輔以科技創(chuàng)新和土地集約利用才能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)效益最大化。
4.2.2 生態(tài)韌性驅(qū)動(dòng)因素的異質(zhì)性分析
為進(jìn)一步分析黃河流域城市群生態(tài)韌性驅(qū)動(dòng)因素的空間分異情況,對(duì)黃河流域城市群生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)因子在空間疊加后形成的交互作用結(jié)果進(jìn)行探測(cè),如表3 所示。黃河流域各城市群生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)因素存在明顯的異質(zhì)性,上中下游城市群分異更加顯著。
表3 黃河流域城市群生態(tài)韌性驅(qū)動(dòng)因子分異
黃河流域上游蘭西城市群、寧夏沿黃城市群和呼包鄂榆城市群驅(qū)動(dòng)生態(tài)韌性的主導(dǎo)單因子有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)(X1);蘭西城市群和寧夏沿黃城市群驅(qū)動(dòng)生態(tài)韌性的主導(dǎo)交互因子有經(jīng)濟(jì)發(fā)展(X1)∩土地集約利用(X5)、環(huán)境規(guī)制(X3)∩產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4),決定力達(dá)到0.999 8,且呈現(xiàn)雙因子增強(qiáng)的效果。相較于處于起步階段的蘭西城市群和寧夏沿黃城市群,呼包鄂榆城市群屬于快速發(fā)育階段,科技創(chuàng)新(X2)和土地集約(X5)利用共同驅(qū)動(dòng)可達(dá)到非線性增強(qiáng)的效果。黃河流域上游受水土流失和荒漠化影響,發(fā)展經(jīng)濟(jì)、有效利用土地有助于生態(tài)恢復(fù)力的提升;環(huán)境規(guī)制(X3)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)的共同作用有助于黃河流域上游生態(tài)環(huán)境的保持,可提升黃河流域上游城市群的適應(yīng)力和恢復(fù)力。
黃河流域中游關(guān)中平原城市群、晉中城市群和中原城市群驅(qū)動(dòng)生態(tài)韌性的主導(dǎo)單因子有土地集約利用(X5)和環(huán)境規(guī)制(X3),驅(qū)動(dòng)生態(tài)韌性提升的主導(dǎo)交互因子有科技創(chuàng)新(X2)∩土地集約利用(X5)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)∩土地集約利用(X5)。黃河流域中游關(guān)中平原城市群以能源化工發(fā)展為主,晉中城市群以重工業(yè)發(fā)展為主,中原城市群以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主,城市群發(fā)展格局雖存在顯著差異,但是土地集約利用(X5)作為流域中游城市群生態(tài)韌性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子,其與科技創(chuàng)新(X2)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)的交互作用對(duì)城市群生態(tài)韌性的驅(qū)動(dòng)作用更加顯著。說(shuō)明在黃河流域中游城市群主要通過(guò)土地集約利用(X5)、科技創(chuàng)新(X2)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(X4)共同提升生態(tài)抵抗力、適應(yīng)力和恢復(fù)力,這也是增強(qiáng)生態(tài)韌性的主要途徑。
黃河流域下游山東半島城市群驅(qū)動(dòng)生態(tài)韌性的主導(dǎo)單因子為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)(X1);主導(dǎo)的交互因子為科技創(chuàng)新(X2)∩環(huán)境規(guī)制(X3),呈非線性增強(qiáng)的效果。山東半島城市群作為黃河流域唯一的沿海城市群,其經(jīng)濟(jì)水平較黃河流域其他城市群高,更有機(jī)會(huì)通過(guò)技術(shù)進(jìn)步來(lái)實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和生活方式,提升科技創(chuàng)新能力并結(jié)合環(huán)境規(guī)制有效改善生態(tài)環(huán)境,提升生態(tài)抵抗力和恢復(fù)力,進(jìn)而提升生態(tài)韌性。
黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展已上升為重大國(guó)家戰(zhàn)略,黃河流域生態(tài)本底差、恢復(fù)期較長(zhǎng),生態(tài)環(huán)境承載力作為一切高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ),研究黃河流域城市群生態(tài)韌性對(duì)黃河流域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?;诖?,本文構(gòu)建黃河流域城市群生態(tài)韌性指標(biāo)體系,運(yùn)用CRITIC 法對(duì)比強(qiáng)度和相關(guān)強(qiáng)度測(cè)度2011—2020 年黃河流域七大城市群生態(tài)韌性指數(shù),采用ArcGIS 自然斷裂法、空間自相關(guān)分析和地理探測(cè)器對(duì)黃河流域城市群生態(tài)韌性的時(shí)空特征和驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析,研究發(fā)現(xiàn):
(1)黃河流域城市群生態(tài)韌性經(jīng)歷“上升—下降—上升”的動(dòng)態(tài)過(guò)程,大致分為追趕期、協(xié)調(diào)期和輻射期三個(gè)演變時(shí)期。從各維度來(lái)看,生態(tài)恢復(fù)力指數(shù)最高,其次為適應(yīng)力和抵抗力,其中生態(tài)恢復(fù)力和適應(yīng)力均呈波動(dòng)上升狀態(tài),生態(tài)抵抗力呈下降趨勢(shì)。
(2)黃河流域城市群生態(tài)韌性呈上下游水平高,中游韌性水平低的空間分異格局。研究期內(nèi),黃河流域上游城市群生態(tài)韌性顯著提升,呈高—高集聚和低—高集聚特征,上游城市群生態(tài)韌性提升潛力較大;黃河流域中游城市群低韌性區(qū)長(zhǎng)期覆蓋,整體呈低—低集聚特征,韌性提升能力較弱,亟須找到自身優(yōu)勢(shì),突破生態(tài)困境;黃河流域下游山東半島城市群長(zhǎng)期呈高—高集聚特征,核心城市輻射作用逐漸增強(qiáng),生態(tài)韌性提升優(yōu)勢(shì)明顯。
(3)黃河流域城市群生態(tài)韌性的演變受多個(gè)驅(qū)動(dòng)因子共同作用,各因子之間的交互作用存在非線性增強(qiáng)或雙因子增強(qiáng)的關(guān)系。從時(shí)間演進(jìn)角度來(lái)看,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和環(huán)境規(guī)制共同作用是黃河流域城市群生態(tài)韌性的首要和關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。從異質(zhì)性視角來(lái)看,黃河流域上游城市群主要以環(huán)境規(guī)制、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、科技創(chuàng)新和土地集約利用共同作用來(lái)提升生態(tài)韌性;黃河流域中游城市群主要以土地集約利用為關(guān)鍵,與科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化共同作用提升生態(tài)抵抗力、適應(yīng)力和恢復(fù)力;黃河流域下游山東半島城市群主要通過(guò)科技創(chuàng)新與環(huán)境規(guī)制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、生活綠色化,進(jìn)而提升生態(tài)韌性。
基于上述研究結(jié)論,提出如下建議。
(1)打造綠色生產(chǎn)方式、增強(qiáng)生態(tài)韌性能力。黃河流域生態(tài)脆弱性較高,粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式使得流域內(nèi)各城市群生態(tài)抵抗力上升空間有限。應(yīng)始終把生態(tài)環(huán)境作為城市發(fā)展不可逾越的底線和紅線,循序漸進(jìn)地調(diào)整粗放型、高污染型工業(yè)產(chǎn)業(yè),通過(guò)技術(shù)進(jìn)步改善產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式、提高廢棄物可再生利用率和污染排放物達(dá)標(biāo)率,實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)綠色可持續(xù)發(fā)展,增強(qiáng)生態(tài)抵抗力進(jìn)而提升黃河流域城市群的生態(tài)韌性。
(2)加強(qiáng)區(qū)域合作交流、推進(jìn)生態(tài)協(xié)同發(fā)展。黃河流域內(nèi)上中下游城市群面臨不同的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,且黃河流域上游和下游生態(tài)韌性提升潛力較大。流域中游城市群作為黃河流域重要的水利樞紐和交通樞紐,應(yīng)在生態(tài)治理和建設(shè)過(guò)程中加強(qiáng)與行政區(qū)外的城市群交流合作,以技術(shù)相互滲透、要素互相流動(dòng)和生態(tài)互補(bǔ)融合,最終形成全局聯(lián)動(dòng)互補(bǔ)的生態(tài)建設(shè)和保護(hù)格局。
(3)識(shí)別區(qū)域發(fā)展格局、優(yōu)化生態(tài)保護(hù)路徑。黃河流域上游的水能資源、中游的煤炭資源和下游的石油天然氣資源豐富,由此決定了黃河流域各城市群空間發(fā)展格局多樣性。應(yīng)基于上游、中游和下游地區(qū)資源稟賦和產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異,制定符合區(qū)域?qū)嶋H的生態(tài)保護(hù)路徑,流域上游城市群應(yīng)開(kāi)展水土保持工程,提高生態(tài)環(huán)境規(guī)制效率,從生態(tài)適應(yīng)力和恢復(fù)力兩方面提升生態(tài)韌性;中游城市群應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高土地集約利用效率,從生態(tài)抵抗力和恢復(fù)力方面提升生態(tài)韌性;流域下游應(yīng)通過(guò)科技創(chuàng)新推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)綠色發(fā)展,從生態(tài)抵抗力和適應(yīng)力方面提升生態(tài)韌性。