黃河流域城市資源環(huán)境承載力時空特征及障礙因素研究

[摘 要]以黃河流域72個地級及以上城市為研究樣本，對其2013—2022年的資源環(huán)境承載力的時空演化特征、區(qū)域差異及障礙因素進行分析。結(jié)果表明：第一，10年間，黃河流域城市資源環(huán)境承載力波動上升，年均增幅為1.05%；多極化趨勢減弱，形成“東高西低”的梯度分布格局；空間格局重心分布在中、下游地區(qū)界限附近，且呈現(xiàn)向西向北遷移的跡象。第二，黃河流域城市資源環(huán)境承載力的基尼系數(shù)波動下降，整體差異縮??；中游地區(qū)內(nèi)部差異最顯著，下游地區(qū)內(nèi)部差異擴大；上-下游區(qū)域間差異最小，為0.058，中-上游區(qū)域間差異縮小幅度最大，為5.88%；超變密度的平均貢獻率為39.27%，高于區(qū)域內(nèi)差異貢獻率（32.37%）和區(qū)域間差異貢獻率（28.26%），是區(qū)域差異的核心來源。第三，黃河流域城市資源環(huán)境承載力提升的主要障礙是資源承載力和社會經(jīng)濟支撐力；具體障礙因素為建成區(qū)面積占比、人均水資源量、平均每千人擁有衛(wèi)生機構(gòu)床位數(shù)、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人均全社會固定資產(chǎn)投資額。建議從因地制宜施策、健全區(qū)域間開放合作機制和優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三個方面提升黃河流域城市資源環(huán)境承載力，縮小區(qū)域差異。

[關(guān)鍵詞]資源環(huán)境承載力；時空演變；區(qū)域差異；障礙因素；黃河流域

[中圖分類號]Ｆ124.7 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1671-8372（2024）04-0001-11

Research on the spatiotemporal characteristics and obstructive factors of urban resource and environmental carrying capacity in the Yellow River Basin

ZHANG Ming-dou1，WANG Wen-xu2

（（1. School of Economics，Dongbei University of Finance and Economics，Dalian 116025，China;

2. Institute for Northeast Full Revitalization，Dongbei University of Finance and Economics，Dalian 116025，China）

Abstract：This study uses 72 prefecture-level and above cities in the Yellow River Basin as research samples to comprehensively evaluate the resource and environmental carrying capacity from 2013 to 2022. It analyzes the spatiotemporal evolution characteristics，regional disparities，and identifies the obstructive factors. The results show that： First，over the past decade，the urban resource and environmental carrying capacity in the Yellow River Basin has fluctuated but generally increased，with an average annual growth rate of 1.05%. The trend of multipolarization has weakened，forming a gradient distribution pattern of“higher in the east and lower in the west”with the center of gravity located near the boundary of the middle and lower reaches，showing signs of migration toward the northwest. Second，the Gini coefficient for resource and environmental carrying capacity within the cities of the Yellow River Basin has fluctuated downward，leading to a reduction in overall disparities. The middle reaches exhibit the most significant intra-regional disparities，while intra-regional disparities in the lower reaches have expanded. Inter-regional disparities between the upper and lower reaches are minimal，at 0.058，with the middle reaches showing the greatest reduction in inter-regional disparities with the upper reaches，amounting to 5.88%. The average contribution rate of hypervariable density is 39.37%，much higher than the contribution from intra-regional disparities （32.37%） and inter-regional disparities （28.26%），making it the core source of regional disparities. Third，the main obstacles to improving the urban resource and environmental carrying capacity in the Yellow River Basin stem from resource carrying capacity and socio-economic support. The specific obstructive factors include the proportion of built-up areas，per capita water resources，average number of hospital beds per thousand people，per capita regional GDP，and per capita total fixed asset investment in society. The study suggests improving the resource and environmental carrying capacity of cities in the Yellow River Basin through three approaches： implementing policies suited to local conditions，enhancing mechanisms for regional collaboration，and optimizing industrial structure adjustments to narrow regional disparities.

Key words：resource and environmental carrying capacity；spatiotemporal evolution；regional disparities；obstructive factors；Yellow River Basin

一、引言

資源環(huán)境承載力作為衡量人地關(guān)系協(xié)調(diào)程度的重要依據(jù)已成為評價區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性指標(biāo)[1]。如何系統(tǒng)性提升城市資源環(huán)境承載力，進而實現(xiàn)城市環(huán)境與資源要素的有效配置，成為城市高質(zhì)量發(fā)展中亟待解決的重大問題。自黨的十八大以來，中國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，自然財富赤字逐步彌補，資源環(huán)境承載狀況顯著改善。然而，人均資源短缺的總體狀況尚未根本改變，資源過度利用引發(fā)的生態(tài)退化形勢依然嚴(yán)峻，資源環(huán)境承載能力受到挑戰(zhàn)。2015年發(fā)布的《生態(tài)文明體制改革總體方案》提出了開展資源環(huán)境承載力評估、建立動態(tài)監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)的要求。黨的二十大報告和2024年全國兩會均強調(diào)綠色發(fā)展、資源節(jié)約等。黃河流域作為中國重要生態(tài)屏障與經(jīng)濟地帶，近年來經(jīng)濟高速增長，但粗放式發(fā)展帶來的生態(tài)脆弱、環(huán)境污染等問題削弱了其資源環(huán)境承載能力[2]。隨著黑河黃藏寺水利樞紐、黃河下游防洪工程等項目的實施，黃河流域區(qū)域資源環(huán)境狀況顯著改善。然而，當(dāng)前黃河流域城市資源環(huán)境承載能力如何，存在著怎樣的空間差異，又是受哪些因素的影響？本文擬對這些問題進行探究，以在明確黃河流域城市資源環(huán)境狀況的基礎(chǔ)上，為找到提升城市資源環(huán)境承載力的主要抓手、緩解資源環(huán)境壓力、實現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)有所助力。

學(xué)者們對資源環(huán)境承載力的概念內(nèi)涵、指標(biāo)體系構(gòu)建和研究方法等展開了相關(guān)探究。在概念內(nèi)涵方面，學(xué)者們多從全球系統(tǒng)觀[3]、要素供容[4]、資源環(huán)境[5]、資源節(jié)約集約利用[6]等視角闡述資源環(huán)境承載力的解釋邊界，這些承載力概念的多視角審視有助于拓展這一概念的應(yīng)用場景，對豐富城市可持續(xù)發(fā)展路徑具有重要意義。在指標(biāo)體系構(gòu)建方面，針對不同問題構(gòu)建的指標(biāo)體系有所區(qū)別，其中DPSIR概念框架最具影響力[7]，該框架從系統(tǒng)分析的視角來審視人類與環(huán)境系統(tǒng)之間的互動。學(xué)者們依據(jù)這一框架，建立了涵蓋社會經(jīng)濟、資源和環(huán)境三大系統(tǒng)的普適性資源環(huán)境承載力指標(biāo)體系[8-9]；Wang等從生產(chǎn)、生活和生產(chǎn)空間協(xié)調(diào)發(fā)展的角度，構(gòu)建了具有綜合性特點的國土利用質(zhì)量指標(biāo)體系[10]；徐美等以資源、環(huán)境和生態(tài)三個維度的承載力為基礎(chǔ)，構(gòu)建出具有區(qū)域性特點的湖南省資源環(huán)境承載力預(yù)警指標(biāo)體系[11]，延伸了不同應(yīng)用場景下的指標(biāo)體系構(gòu)建思路。在研究方法方面，重點包括指標(biāo)體系法[12]、量綱轉(zhuǎn)化法[13-14]、系統(tǒng)動力學(xué)模型[15-16]、彈簧模型[17]和DENS模型[18]，這些方法或模型各有其特點，能夠從不同角度評估資源環(huán)境承載力。在研究尺度方面，重點集中于全國[19]、省域[20]、市縣[21-22]及村鎮(zhèn)[23]。對于黃河流域的資源環(huán)境承載力狀況，學(xué)者們也展開了相應(yīng)探討，但多集中于某一省級行政區(qū)[20]或城市群空間尺度[24]。也有學(xué)者從單要素角度評價黃河流域資源承載力狀況，如張寧寧等構(gòu)建了包含“量—質(zhì)—域—流”四個維度在內(nèi)的評價指標(biāo)體系，對黃河流域水資源承載力進行量化評估，結(jié)果表明黃河流域77%城市的水資源承載力達(dá)到超載狀態(tài)[25]。

綜上，國內(nèi)外關(guān)于資源環(huán)境承載力的研究，不僅豐富了其概念內(nèi)涵，形成了較為完善的方法框架，還將資源環(huán)境承載力概念的應(yīng)用場景拓展到國土規(guī)劃、預(yù)警系統(tǒng)等領(lǐng)域，增強了可持續(xù)發(fā)展背景下承載力概念的推廣與實踐。部分研究對黃河流域的資源環(huán)境承載力狀況進行了關(guān)注，但尚未充分挖掘城市的承載力狀況及其區(qū)域差異。2024年是實現(xiàn)“十四五”規(guī)劃目標(biāo)任務(wù)的關(guān)鍵一年，也是黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)實現(xiàn)的重要節(jié)點期，在此背景下，對黃河流域城市資源環(huán)境承載力進行研究，既能夠服務(wù)于區(qū)域戰(zhàn)略目標(biāo)，也能夠為提升黃河流域資源環(huán)境承載力提供參考。因此，本文以黃河流域72個地級及以上城市為樣本，通過構(gòu)建多維度評價體系，基于改進的TOPSIS法測算其2013—2022年的資源環(huán)境承載力水平；并利用核密度、重心-標(biāo)準(zhǔn)差橢圓和Dagum基尼系數(shù)分析其時空演化特征及區(qū)域差異，進而識別出阻礙城市資源環(huán)境承載力提升的主要因素，以期為實現(xiàn)黃河流域的生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展提供理論支持。

二、研究設(shè)計

（一）研究區(qū)域概況

黃河發(fā)源于青藏高原巴顏喀拉山北麓，呈“幾”字形流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東九?。ㄗ灾螀^(qū)）。黃河流域面積為75.24萬平方公里，地形地貌復(fù)雜多樣，自西向東依次為青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原、華北平原和山東丘陵。黃河流域擁有三江源、祁連山等多個國家公園和國家重點生態(tài)功能區(qū)，是中國重要的生態(tài)屏障，同時包含山東、河南和內(nèi)蒙古三個糧食主產(chǎn)區(qū)，是中國重要的糧食生產(chǎn)帶。綜合考量區(qū)域關(guān)聯(lián)性、整體性以及數(shù)據(jù)可得性，并參考相關(guān)研究成果[26-27]，本文選取黃河流域72個地級及以上城市為基本研究單元，以內(nèi)蒙古河口鎮(zhèn)和河南桃花峪分別作為中、上游和中、下游分界線，將研究區(qū)域劃分為上游、中游、下游三個區(qū)域（見圖１）[26]。

圖1" "研究區(qū)示意圖

注：基于自然資源部標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為GS（2019）1822號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖邊界無修改。下同。

（二）指標(biāo)體系構(gòu)建

資源環(huán)境承載力涵蓋環(huán)境生態(tài)、資源能源、社會經(jīng)濟等多個元素，明確黃河流域資源環(huán)境承載力不能僅考慮資源、環(huán)境本身，而應(yīng)該將其與社會經(jīng)濟緊密結(jié)合，形成多要素復(fù)合系統(tǒng)[8]。因此，本文基于資源承載力、環(huán)境承載力以及社會經(jīng)濟支撐力三個子系統(tǒng)構(gòu)建黃河流域城市資源環(huán)境承載力評價體系。一方面，資源承載力和環(huán)境承載力作為評價體系的基礎(chǔ)架構(gòu)，對黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略起到重要支撐作用。通過促進資源利用向集約化與高效化的轉(zhuǎn)變，以及推動環(huán)境保護向主動化與持續(xù)化的轉(zhuǎn)型，可以有效推進綠色發(fā)展進程，增強資源環(huán)境承載能力。另一方面，社會經(jīng)濟支撐力通過協(xié)調(diào)資源利用、環(huán)境保護、經(jīng)濟增長等方面的邏輯關(guān)系，促進各要素之間平衡發(fā)展，從而實現(xiàn)資源環(huán)境承載力系統(tǒng)的整體優(yōu)化。社會經(jīng)濟支撐力在系統(tǒng)中也扮演著“調(diào)節(jié)器”角色，通過推動科技創(chuàng)新和社會進步，使地方政府能夠更加高效地優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進生態(tài)恢復(fù)，進而解決資源過度消耗、環(huán)境狀況惡化等問題，進一步增強資源環(huán)境承載能力，形成正向反饋回路。資源環(huán)境承載力系統(tǒng)三大子系統(tǒng)間的相互作用關(guān)系如圖2所示。

圖2" "資源環(huán)境承載力系統(tǒng)三大子系統(tǒng)的作用關(guān)系

本文結(jié)合黃河流域生態(tài)本底脆弱、水資源短缺、區(qū)域產(chǎn)業(yè)倚能倚重、低質(zhì)低效等區(qū)域特點[28]，參考余丹林等的研究方法[29]，同時遵循指標(biāo)選取的綜合性、可操作性、可比性以及區(qū)域性原則，構(gòu)建黃河流域城市資源環(huán)境承載力的評價指標(biāo)體系（見表1）。

（三）研究方法

1. 改進的TOPSIS法

逼近理想解排序法（TOPSIS）是廣泛應(yīng)用于多指標(biāo)綜合評價的有效方法[30]，其基本步驟是將原始數(shù)據(jù)矩陣進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，確定最優(yōu)方案和最劣方案，然后分別計算各評價對象與最優(yōu)解、最劣解的距離，以此為依據(jù)對方案進行量化評價。對于各指標(biāo)的權(quán)重分配，由于客觀賦權(quán)法只關(guān)注數(shù)據(jù)的信息差異，不能反映指標(biāo)本身的重要程度，本文采用“功能驅(qū)動”和“差異驅(qū)動”的主客觀賦權(quán)法計算各個指標(biāo)的得分?？紤]到資源環(huán)境承載力是一個多指標(biāo)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，各指標(biāo)從不同維度反映承載力的本質(zhì)，在評價體系中具有同等重要的地位，因此，主觀賦權(quán)法采用等權(quán)賦值法?？陀^賦權(quán)法采用熵值法，可以充分利用數(shù)據(jù)信息，真實客觀地反映指標(biāo)差異。具體公式參考文獻[31]。

2. 核密度估計模型

核密度估計（kernel density estimation）是將核平滑應(yīng)用于概率密度估計，以核為權(quán)重來估計隨機變量概率密度函數(shù)的非參數(shù)方法。此方法有效處理了數(shù)據(jù)平滑問題，允許從有限的數(shù)據(jù)樣本對總體進行推測，具有數(shù)據(jù)驅(qū)動、適用性強的優(yōu)點。本文采用核密度估計方法解釋黃河流域資源環(huán)境承載力水平的動態(tài)演進趨勢。具體公式參考文獻[31]。

3. 重心-標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模型

重心-標(biāo)準(zhǔn)差橢圓是空間分布特征分析常用的統(tǒng)計方法，可通過重心坐標(biāo)、方位角、長半軸、短半軸等參數(shù)，對研究區(qū)域的地理要素時空演化規(guī)律和分布特征進行量化描述，具體公式參考文獻[1]。

4. Dagum基尼系數(shù)分解

Dagum基尼系數(shù)是傳統(tǒng)基尼系數(shù)的改進，可分解為組內(nèi)系數(shù)、組間系數(shù)和超變密度系數(shù)三個部分。以此三部分分別反映地區(qū)內(nèi)部、地區(qū)之間水平的差距和各地區(qū)交叉重疊現(xiàn)象，可以體現(xiàn)相對差距情況。其優(yōu)勢在于能夠捕捉數(shù)據(jù)間的交叉重疊特征，從而更好地識別地區(qū)差異來源。因此，本文采用Dagum基尼系數(shù)分解法分析黃河流域城市資源環(huán)境承載力的區(qū)域差異，具體公式參考文獻[31]。

5. 障礙度模型

障礙度模型是在綜合評估框架下，對阻礙研究目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵因素進行識別的數(shù)學(xué)模型。利用該模型可以有針對性地提出改進策略。對黃河流域城市資源環(huán)境承載力進行障礙度計算，能夠進一步聚焦阻礙承載力提高的因素，從而明確承載力提升的薄弱環(huán)節(jié)。具體計算方法為：

（1）

式（１）中，Oij 為第i個樣本第j個指標(biāo)的障礙度，wj 為第j個指標(biāo)通過上述主客觀賦權(quán)法計算所得的權(quán)重，rij 為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值。

（四）數(shù)據(jù)來源與說明

本文數(shù)據(jù)主要來源于2014—2023年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及各城市統(tǒng)計年鑒；部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于黃河流域九?。ㄗ灾螀^(qū)）2014—2023年的水資源統(tǒng)計公報和2013—2022年各城市的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報；歸一化植被指數(shù)（NVDI）來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn/），通過數(shù)據(jù)比對篩選出個別異常值，進行核實修正；個別缺失值采用插值法補齊。

三、黃河流域城市資源環(huán)境承載力時間動態(tài)演化特征、空間演變特征及區(qū)域差異

（一）時間動態(tài)演化特征

1. 時序演化特征

黃河流域及其上、中、下游地區(qū)城市資源環(huán)境承載力水平的時序演變趨勢如圖3所示。2013—2022年，黃河流域城市資源環(huán)境承載力水平波動上升，年均增幅為1.05%。其中，2013—2019年年均增幅為0.90%，與田磊等的研究結(jié)果接近[32]，表明該時期黃河流域城市資源環(huán)境狀況改善緩慢；2019—2021年提升速度加快，年均增幅為2.53%。原因可能在于，黨的十八大以來，國家不斷強化生態(tài)文明建設(shè)，明確了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，黃河流域的水沙治理和生態(tài)恢復(fù)成效顯著，資源環(huán)境承載力水平不斷提升。2019年之后，黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略，進一步凸顯了生態(tài)保護的重要性，城市資源環(huán)境承載力水平呈現(xiàn)加速提升趨勢。

上游地區(qū)城市資源環(huán)境承載力由2013年的0.305增加到2022年的0.340，年均增幅為1.28%。其中，2013—2016年提升速度較快，年均增幅為1.48%，2016—2021年速度放緩，年均增幅僅有0.84%。原因可能在于，上游地區(qū)自然環(huán)境相對原始，生態(tài)系統(tǒng)較為完整，自然資源豐富[33]，在資源環(huán)境配置方面有一定先天優(yōu)勢。然而，上游地區(qū)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，分布著多個相當(dāng)規(guī)模的煤化工基地[33]，石油化工、有色冶金、裝備制造等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比較高，具有明顯的重型化特征，加之其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)存在重復(fù)度高、低水平過度競爭等現(xiàn)象[33-34]，這些因素共同作用，為其能源、水資源過載問題以及環(huán)境質(zhì)量問題的解決帶來了挑戰(zhàn)，限制了上游地區(qū)資源環(huán)境承載力的提升。中游地區(qū)城市資源環(huán)境承載力水平最低。其中，2013—2016年年均增幅為1.33%，低于同期的上游地區(qū)；2016—2021年年均增幅達(dá)到1.50%，超過同時期的上游地區(qū)。原因可能在于，中游地區(qū)植被覆蓋率低、生態(tài)環(huán)境脆弱、資源消耗強度大、水土流失敏感度高，該地區(qū)資源環(huán)境本底較差，承載能力不足。但是，近年來，山西省積極推進能源革命綜合改革試點工作，不斷加大環(huán)境治理力度，加之陜西省推出“一河一策”等治理方案，積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略，使得中游地區(qū)城市資源環(huán)境承載力狀況持續(xù)向好。下游地區(qū)城市資源環(huán)境承載力水平最高，與田磊等研究得出的結(jié)論相符[32]。下游地區(qū)資源環(huán)境承載力年均增幅為0.90%，與黃河流域整體資源環(huán)境承載力具有相似的時序變化趨勢。下游地區(qū)多為平原，是黃河流域經(jīng)濟最發(fā)達(dá)的區(qū)域，長期以來，在水資源利用、生態(tài)保護和修復(fù)、國土空間開發(fā)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等方面成就顯著，城市資源環(huán)境狀況得以不斷改善，承載能力持續(xù)提升。

圖3" "黃河流域城市資源環(huán)境承載力水平時序演化

2.動態(tài)演進趨勢

采用MATLAB R2020a軟件繪制黃河流域城市資源環(huán)境承載力的核密度圖（見圖4），對其動態(tài)演化特征進行分析。第一，分布曲線主峰和分布形態(tài)特征。黃河流域的分布曲線逐漸右移，波峰對應(yīng)的資源環(huán)境承載力水平整體提升；主峰高度呈現(xiàn)“上升—下降—上升”的演變過程，說明區(qū)域承載力差異呈現(xiàn)“縮小—擴大—縮小”的變化。上游地區(qū)的分布曲線呈現(xiàn)先向左、后向右的偏移過程，說明上游地區(qū)承載力提升的波動性；上游地區(qū)分布曲線形態(tài)由“低波峰—高波寬”逐漸向“高波峰—低波寬”變化，說明上游地區(qū)資源環(huán)境承載力差異先增大后縮小。中游地區(qū)的分布曲線呈現(xiàn)先向右、后向左的偏移過程，曲線主峰對應(yīng)的承載力先增大后縮小；中游地區(qū)分布曲線形態(tài)變化與上游地區(qū)的相似，其承載力差異同樣呈現(xiàn)先增后降的演變特征。下游地區(qū)主峰高度呈現(xiàn)“上升—下降—上升—下降”的“M”形演變過程，主峰寬度呈“收窄—拓寬—收窄—拓寬”變化，承載力差異表現(xiàn)出“W”形演化規(guī)律。第二，分布曲線分布延展性特征。黃河流域分布曲線右拖尾厚度逐漸增加，說明較高承載力水平的城市逐漸增多，分布延展性存在縮小趨勢；其右拖尾的長度逐漸縮短，說明區(qū)域差異逐漸縮小。中上游地區(qū)不存在明顯的左右拖尾，下游地區(qū)左拖尾不明顯，右拖尾長且薄，說明下游地區(qū)有數(shù)量不多的較高承載力水平城市。第三，分布曲線波峰數(shù)量和極化特征。黃河流域分布曲線由多峰向單峰演進，多極化趨勢減弱，存在輕微兩極化特征。上游地區(qū)主要以單峰形式演進，在 2017和2021年呈現(xiàn)明顯的多極化特征。中游地區(qū)城市波峰數(shù)量由單峰向雙峰過渡，2021年出現(xiàn)明顯的兩極化現(xiàn)象。下游地區(qū)波峰數(shù)量始終呈現(xiàn)多峰狀態(tài)，有較弱的多極化特征，但隨著時間的推移，此多極化特征進一步減弱。

（二）空間演變特征

1. 空間分布特征

采用自然斷點法，將2013—2022年黃河流域城市資源環(huán)境承載力水平分為初級、低級、中低級、中級四個等級，并利用ArcGIS 10.8軟件對承載力水平的空間分布差異進行可視化分析（見圖5）。

黃河流域城市資源環(huán)境承載力水平整體偏低，形成“東高西低”的梯度分布格局，這與馬海濤等的研究得到的黃河流域城市群高質(zhì)量發(fā)展?fàn)顩r具有相似的空間格局[35]。該格局的形成，主要是由于黃河流域中、上游地區(qū)具有相似的資源稟賦和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[33，36]，且均面臨著產(chǎn)業(yè)倚能倚重、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型艱難等困境，兩個地區(qū)的資源環(huán)境狀況相近，整體承載能力弱于下游地區(qū)。中上游地區(qū)城市承載力呈現(xiàn)以鄂爾多斯市為核心的“中心高—外圍低”空間分布特征。鄂爾多斯市向來關(guān)注生態(tài)環(huán)境狀況，積極推進綠色發(fā)展，在環(huán)境污染治理、沙化荒漠化防治、生態(tài)環(huán)境保護、修復(fù)治理等方面采取了一系列措施，生態(tài)環(huán)境狀況大為改善，資源環(huán)境承載能力處于相對高的水平，但該市并未表現(xiàn)出明顯的空間溢出效應(yīng)。這種城市稟賦的地理性差異使承載力在中上游地區(qū)形成“中心高—外圍低”環(huán)狀分布格局。

黃河流域上游地區(qū)城市資源環(huán)境承載力呈現(xiàn)兩頭高、中間低的“啞鈴”狀空間分布特征。分布在兩端的酒泉市、張掖市和鄂爾多斯市的承載力在10年間相對穩(wěn)定，均在中低級及以上水平；而“啞鈴”中段城市的承載力提升有限，直到2019年，僅西寧市和蘭州市達(dá)到中低級承載力水平，并且這兩個城市的承載力水平在研究期內(nèi)并未出現(xiàn)進一步提升。黃河流域中游地區(qū)，承載力水平處于初級階段的城市在研究初期集聚分布，承載力處于低級和中低級階段的城市則零星分布在地區(qū)外圍，隨著時間推移，更高等級城市呈現(xiàn)“點狀—帶狀—片狀”的分布格局演變。2022年，僅呂梁、運城和大同三市的資源環(huán)境承載力水平處于初級階段，中游地區(qū)城市整體的資源環(huán)境承載力水平顯著提升，區(qū)域差異狀況得到有效改善。黃河流域下游地區(qū)承載力水平處于初級和低級的城市在研究初期均呈團狀分布，隨著其城市承載力的不斷增強，2016年下游地區(qū)所有城市的承載力均處于低級及以上水平，已經(jīng)形成低承載力水平城市“片狀”分布、中低級承載力水平城市“點狀”分布的空間格局；之后，中低等級城市逐漸增多，在下游地區(qū)連綿分布。需要引起注意的是，中低等級以及中級承載力水平的城市在下游地區(qū)的非均衡分布，可能會導(dǎo)致下游地區(qū)區(qū)域差異進一步擴大。

2. 空間格局演化特征

利用ArcGIS 10.8軟件對黃河流域城市資源環(huán)境承載力的空間格局演化特征進行可視化分析，并采用重心-標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法分析其空間方向?qū)傩裕ㄒ妶D6）。由圖6（a）可知，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓范圍涉及48個城市，橢圓方位角基本穩(wěn)定在98°左右，說明2013—2022年的承載力分布主要呈東西走向。重心分布在臨汾、晉中和長治三市交會處，臨近中、下游地區(qū)分界處。原因可能在于，黃河流域城市承載力在中、上游地區(qū)和下游地區(qū)呈空間分布不均衡現(xiàn)象，下游地區(qū)承載力水平更高。根據(jù)圖6（b）可知，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓長軸的變化程度大于短軸，承載力沿長軸的分布變異經(jīng)歷了“下降—上升—下降”的演變過程，短軸的變化則表明承載力沿南北方向的分布比較穩(wěn)定；橢圓面積逐年下降，黃河流域城市資源環(huán)境承載力的區(qū)域差異有縮小趨勢。由圖6（c）可知，重心在2013—2022年總體表現(xiàn)為向西向北的遷移趨勢，這是因為中、上游地區(qū)資源環(huán)境承載力提升所形成的“合力”超過下游地區(qū)的“牽引力”。換言之，10年間，中、上游地區(qū)整體的資源環(huán)境承載力有著更為顯著的提升，黃河流域城市資源環(huán)境承載力空間分布的非均衡程度得到緩解。

（三）區(qū)域差異分析

采用Dagum基尼系數(shù)分解法分析黃河流域城市資源環(huán)境承載力的區(qū)域差異（見表2）。從總體差異看，基尼系數(shù)整體呈下降態(tài)勢，10年降幅為22.03%，其中2013—2017年波動下降，2018—2020年平穩(wěn)下降。這是因為，新時代以來，國家以及黃河流域各省市政府推行的生態(tài)保護和能源資源管理相關(guān)政策取得一定成效，使得黃河流域的資源環(huán)境承載力非均衡程度得到有效緩解。

1. 區(qū)域內(nèi)差異

從區(qū)域內(nèi)差異看（見圖7），上游地區(qū)和下游地區(qū)的差異在總體上逐步擴大，而中游地區(qū)的差異呈現(xiàn)逐漸縮小的趨勢。從變化范圍看，中游地區(qū)10年內(nèi)差異縮小幅度最大，為29.73%。這反映了中游地區(qū)對資源環(huán)境狀況重視程度的提升，比如在地方財政節(jié)能環(huán)保支出占GDP比重方面，山西由2015年的0.84%上升到2019年的1.33%，陜西由2015年的0.84%上升到2019年的0.95%。

2. 區(qū)域間差異

從區(qū)域間差異看（見圖7），上-下游區(qū)域間的資源環(huán)境承載力差異最小，但其基尼系數(shù)在2013—2021年波動上升，增幅為19.23%。對比中-上游和中-下游區(qū)域間的基尼系數(shù)變化情況可知，其差異在10年內(nèi)均呈縮小趨勢，但中-上游地區(qū)差異縮小幅度更大，為5.88%。原因可能在于，中游地區(qū)的資源環(huán)境承載力整體呈追趕態(tài)勢，而上游地區(qū)資源環(huán)境承載力的提升顯現(xiàn)頹勢，二者差距迅速縮??；下游地區(qū)的資源環(huán)境承載力則持續(xù)穩(wěn)定增長，與中游地區(qū)差距縮小的速度較低。

圖7" "黃河流域城市資源環(huán)境力區(qū)域內(nèi)及區(qū)域間差異

3.區(qū)域差異貢獻

從區(qū)域差異貢獻來看（見圖8），區(qū)域內(nèi)差異、區(qū)域間差異以及超變密度的平均貢獻率分別為32.37%、28.26%和39.37%，其中，超變密度的貢獻率始終最高。由此可見，超變密度是黃河流域城市資源環(huán)境承載力區(qū)域差異的核心來源，區(qū)域差異產(chǎn)生的深層原因在于不同區(qū)域間的交叉重疊問題。從時序變化來看，區(qū)域內(nèi)差異貢獻率10年間波動下降，降幅為1.22%；超變密度貢獻與區(qū)域間差異貢獻均呈波動變化，二者形成此消彼長的動態(tài)演變。

圖8" "黃河流域城市資源環(huán)境力區(qū)域差異貢獻率

四、黃河流域城市資源環(huán)境承載力障礙因素分析

為全面識別黃河流域城市資源環(huán)境承載力提升的阻礙因素，對各評價指標(biāo)的障礙度進行計算，并分別從子系統(tǒng)層面和微觀指標(biāo)層面進行分析（見表3）。結(jié)果顯示，隨著時間推移，前5位障礙因素的類別和排序并沒有發(fā)生變化，僅相應(yīng)的障礙度在隨時間變動。

從子系統(tǒng)層面來看，黃河流域城市資源環(huán)境承載力提升的主要障礙是社會經(jīng)濟支撐力和資源承載力。研究時段初期，社會經(jīng)濟支撐力的障礙度最大，但隨時間推移逐漸減小，資源承載力的障礙度則逐漸增大，二者呈現(xiàn)剪刀狀的變化趨勢，反映了主要障礙因素由社會經(jīng)濟因素向資源因素的轉(zhuǎn)變。這是因為，黨的十八大以來，黃河流域在社會經(jīng)濟建設(shè)方面取得巨大進步，為資源環(huán)境承載力提升提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會條件，但是在資源開發(fā)和利用方面，存在技術(shù)創(chuàng)新不足、政策約束滯后等問題[33]，導(dǎo)致資源狀況難以滿足承載力的提升需求。值得注意的是，盡管社會經(jīng)濟支撐力的障礙度總體下降，但是在2022年，其障礙度仍達(dá)41.99%，表明黃河流域城市資源環(huán)境承載力水平的提升依然需要經(jīng)濟實力的持續(xù)增強和社會發(fā)展的不斷進步。環(huán)境承載力障礙度最低的原因可能在于，自2012年開始，黃河流域積極開展三江源保護、濕地保護恢復(fù)工程，啟動了祁連山、烏梁素海、黃土高原、賀蘭山、泰山等多個山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程試點，這些舉措充分發(fā)揮了生態(tài)的自我修復(fù)能力，大幅減緩生態(tài)退化趨勢，有效改善了流域生態(tài)環(huán)境，對城市資源環(huán)境承載力的提升起到顯著促進作用。

從具體微觀指標(biāo)來看，建成區(qū)面積占土地總面積比重、人均水資源量、平均每千人擁有衛(wèi)生機構(gòu)床位數(shù)、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人均全社會固定資產(chǎn)投資額是黃河流域資源環(huán)境承載力提升的主要障礙因素。建成區(qū)面積占比的障礙度最大，且逐漸增加，表明其可能成為資源環(huán)境承載力水平提升的制約因素。原因在于，隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口增長，地理條件的限制或者不合理城市規(guī)劃導(dǎo)致城市建設(shè)出現(xiàn)“攤大餅”式的擴張，空間經(jīng)濟開發(fā)失調(diào)[33]，不僅會影響資源環(huán)境相關(guān)政策的實施效果，也會影響公園、城市森林等綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)水平，弱化城市的生態(tài)韌性。楊屹等的研究也認(rèn)為隨著城市建成區(qū)面積和容積率的增加，生態(tài)用地不斷被侵占，會促進資源環(huán)境承載力超載[37]。其余主要障礙因素則揭示了黃河流域城市在水資源管理、社會經(jīng)濟建設(shè)、民生發(fā)展等領(lǐng)域存在明顯的不足，在一定程度上限制了其承載能力的進一步提高，亟須采取針對性措施，著力補齊這些領(lǐng)域的短板，以確保實現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

五、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

本文以黃河流域72個地級及以上城市為研究樣本，通過構(gòu)建資源環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系，基于改進的TOPSIS法測度2013—2022年黃河流域資源環(huán)境承載力水平，利用核密度估計、重心-標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法和Dagum基尼系數(shù)分解法分析城市資源環(huán)境承載力水平時空演化特征及區(qū)域差異，并識別出其主要障礙因素。研究結(jié)論如下：

第一，2013—2022年，黃河流域城市資源環(huán)境承載力整體波動上升，年均增幅為1.05%；多極化趨勢減弱，形成“東高西低”的梯度分布格局；其重心分布在中下游地區(qū)分界處附近，且呈現(xiàn)出向西向北遷移的跡象。第二，黃河流域城市資源環(huán)境承載力的基尼系數(shù)波動下降，差異整體縮??；中游地區(qū)內(nèi)部差異最顯著，下游地區(qū)內(nèi)部差異擴大；上-下游區(qū)域間的資源環(huán)境承載力差異最小，為0.058，中-上游區(qū)域間差異縮小幅度最大，為5.88%；超變密度的平均貢獻率為39.37%，遠(yuǎn)高于區(qū)域內(nèi)差異貢獻率（32.37%）和區(qū)域間差異貢獻率（28.26%），是其區(qū)域差異的核心來源。第三，黃河流域城市資源環(huán)境承載提升的主要障礙是社會經(jīng)濟支撐力和資源承載力；其具體障礙因素為建成區(qū)面積占土地總面積比重（19.86%）、人均水資源量（16.64%）、平均每千人擁有衛(wèi)生機構(gòu)床位數(shù)（12.93%）、人均地區(qū)生產(chǎn)總值（8.92%）和人均全社會固定資產(chǎn)投資額（7.73%）。

（二）建議

黃河流域在全國社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)格局中具有重要的戰(zhàn)略地位，但其資源環(huán)境承載能力的不足對區(qū)域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略實施具有不利影響，阻礙了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。為進一步提升黃河流域城市資源環(huán)境承載能力，本文基于上述結(jié)論，提出以下建議：

第一，因地制宜施策，促進區(qū)域均衡發(fā)展。上游地區(qū)作為水源地，資源環(huán)境承載力較低，應(yīng)優(yōu)先保護生態(tài)，加大植被恢復(fù)和水源涵養(yǎng)的投入，嚴(yán)格控制污染排放，同時發(fā)展生態(tài)友好的特色產(chǎn)業(yè)，如生態(tài)旅游和高原農(nóng)業(yè)。中游地區(qū)需加強區(qū)域內(nèi)部的資源共享和產(chǎn)業(yè)協(xié)同，推動產(chǎn)業(yè)鏈一體化，增加交通、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升區(qū)域間的經(jīng)濟聯(lián)系，并推廣清潔生產(chǎn)和高效用水技術(shù)，以緩解資源壓力。相比之下，資源環(huán)境承載力較好的下游地區(qū)可進一步優(yōu)化資源配置和政策支持，鼓勵高附加值、低資源消耗的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

第二，優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)其高端化、綠色化和智能化。在我國產(chǎn)業(yè)梯次轉(zhuǎn)移的大背景下，上游地區(qū)可承接?xùn)|部地區(qū)的有色金屬深加工技術(shù)，從而推動其豐富礦產(chǎn)資源的高效利用。如發(fā)展稀土、特種合金材料產(chǎn)業(yè)，打造高技術(shù)含量的制造業(yè)分支。中游地區(qū)處在交通樞紐位置，可承接?xùn)|部地區(qū)的供應(yīng)鏈管理和信息化物流服務(wù)，成為鏈接上下游產(chǎn)業(yè)集群的關(guān)鍵服務(wù)節(jié)點。下游地區(qū)則要逐步弱化能源基礎(chǔ)原材料基地的定位，培育生物醫(yī)藥、新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，同時積極拓展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。

第三，健全區(qū)域間開放合作機制，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境治理架構(gòu)。以青海、四川和甘肅毗鄰地區(qū)在水源涵養(yǎng)和生態(tài)保護修復(fù)方面的協(xié)同工作，以及晉陜豫地區(qū)在經(jīng)濟協(xié)作上的深化為示范，強化區(qū)域間合作交流，實現(xiàn)多領(lǐng)域、深層次對接，努力形成黃河流域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展、生態(tài)共保和水污染共治的協(xié)同發(fā)展格局。同時，實行嚴(yán)格的環(huán)境準(zhǔn)入政策，以資源環(huán)境利用效率為著眼點，精準(zhǔn)把控企業(yè)入駐的可行性，切實優(yōu)化生態(tài)環(huán)境治理框架。

［參考文獻］

王松茂，牛金蘭. 山東半島城市群城市生態(tài)韌性的動態(tài)演化及障礙因子分析[J]. 經(jīng)濟地理，2022（8）：51-61.

張明斗，李學(xué)思. 黃河流域市域大氣污染治理效率的空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及其驅(qū)動因素[J]. 經(jīng)濟地理，2023（8）：62-72.

RICHARDSON K，STEFFEN W，LUCHT W，et al. Earth beyond six of nine planetary boundaries[J]. Science advances，2023，9（37）：eadh2458.

許明軍，馮淑怡，蘇敏，等. 基于要素供容視角的江蘇省資源環(huán)境承載力評價[J]. 資源科學(xué)，2018（10）：1991-2001.

封志明，李鵬. 承載力概念的源起與發(fā)展：基于資源環(huán)境視角的討論[J]. 自然資源學(xué)報，2018（9）：1475-1489.

張茂鑫，吳次芳，李光宇，等. 資源環(huán)境承載力評價的再認(rèn)識：資源節(jié)約集約利用的視角[J]. 中國土地科學(xué)，2020（8）：98-106.

劉文政，朱瑾. 資源環(huán)境承載力研究進展：基于地理學(xué)綜合研究的視角[J]. 中國人口·資源與環(huán)境，2017（6）：75-86.

OBUBU J P，ODONG R，ALAMEREW T，et al. Application of DPSIR model to identify the drivers and impacts of land use and land cover changes and climate change on land，water，and livelihoods in the L. Kyoga basin：implications for sustainable management[J]. Environmental Systems Research，2022，11（1）：11.

LANE，MURRAY，LES D，et al. The essential parameters of a resource-based carrying capacity assessment model：An Australian case study[J]. Ecological Modelling，2014，272（1）：220-231.

WANG L，LI F，GONG Y，et al. A quality assessment of national territory use at the city level：a planning review perspective[J]. Sustainability，2016，8（2）：145.

徐美，劉春臘. 湖南省資源環(huán)境承載力預(yù)警評價與警情趨勢分析[J]. 經(jīng)濟地理，2020（1）：187-196.

吳浩，江志猛，林安琪，等. 基于隱性—韌性—顯性的武漢城市資源環(huán)境承載力空間特征[J]. 地理學(xué)報，2021（10）：2439-2457.

HUANG A，TIAN L，LI Q，et al. Land-use planning serves as a critical tool for improving resources and environmental carrying capacity：a Review of evaluation methods and application[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health，2023，20（3）：2370.

XU B，PAN J. Estimation of potential ecological carrying capacity in China[J]. Environmental Science and Pollution Research，2020，27（15）：18044-18063.

DAI D，SUN M，LV X，et al. Comprehensive assessment of the water environment carrying capacity based on the spatial system dynamics model，a case study of Yongding River Basin in North China[J]. Journal of Cleaner Production，2022，344：131137.

祝秀芝，李憲文，賈克敬，等. 上海市土地綜合承載力的系統(tǒng)動力學(xué)研究[J]. 中國土地科學(xué)，2014（2）：90-96.

黃秋森，趙巖，許新宜，等. 基于彈簧模型的資源環(huán)境承載力評價及應(yīng)用：以內(nèi)蒙古自治區(qū)陳巴爾虎旗為例[J]. 自然資源學(xué)報，2018（1）：173-184.

黃賢金，宋婭婭. 基于共軛角力機制的區(qū)域資源環(huán)境綜合承載力評價模型[J]. 自然資源學(xué)報，2019（10）：2103-2112.

ZENG X，YANG X，ZHONG S，et al. Comprehensive evaluation of resource and environmental carrying capacity at a national scale：a case study of Southeast Asia[J]. Sustainability，2023，15（7）：5791.

盧亞麗，徐帥帥，沈鐳. 河南省資源環(huán)境承載力的時空差異研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2019（2）：16-21.

汪自書，苑魁魁，呂春英，等. 基于資源環(huán)境稟賦與壓力的城市綜合承載力研究：以大連市為例[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2015（8）：64-69.

陳利，朱喜鋼，李小虎. 基于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)視角的云南省縣域經(jīng)濟差異研究[J]. 地理科學(xué)，2016（3）：384-392.

段學(xué)軍，王雅竹，康珈瑜，等. 村鎮(zhèn)建設(shè)資源環(huán)境承載力的理論基礎(chǔ)與測算體系[J]. 資源科學(xué)，2020（7）：1236-1248.

徐牧天，鮑超. 資源環(huán)境承載力彈性區(qū)間測度與未來情景分析：以蘭西城市群為例[J]. 資源科學(xué)，2023（10）：1961-1976.

張寧寧，粟曉玲，周云哲，等. 黃河流域水資源承載力評價[J]. 自然資源學(xué)報，2019（8）：1759-1770.

錢昭英，劉書杰. 黃河流域農(nóng)業(yè)綠色低碳生產(chǎn)效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征及驅(qū)動因素識別[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2024（2）：27-38.

郭付友，佟連軍，仇方道，等. 黃河流域生態(tài)經(jīng)濟走廊綠色發(fā)展時空分異特征與影響因素識別[J]. 地理學(xué)報，2021（3）：726-739.

董潔芳，張凱莉，屈學(xué)書，等. 黃河流域城市生態(tài)福利績效測算及驅(qū)動因素研究[J]. 干旱區(qū)地理，2023（5）：834-845.

余丹林，毛漢英，高群. 狀態(tài)空間衡量區(qū)域承載狀況初探：以環(huán)渤海地區(qū)為例[J]. 地理研究，2003（2）：201-210.

趙領(lǐng)娣，孫兆旭. 海岸帶城市經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量與生態(tài)韌性協(xié)同發(fā)展演化及空間收斂特征[J]. 經(jīng)濟地理，2023（7）：119-129.

封亦代，劉耀彬，程風(fēng)雨. 中國城市綠色全要素能源效率的區(qū)域差異及空間收斂[J]. 地理研究，2023（9）：2343-2368.

田磊，孫鳳芝，張宗斌，等. 黃河流域旅游業(yè)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展實證研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2021（7）：196-202.

郭晗，任保平. 黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的空間治理：機理詮釋與現(xiàn)實策略[J]. 改革，2020（4）：74-85.

金鳳君. 黃河流域生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)調(diào)推進策略[J]. 改革，2019（11）：33-39.

馬海濤，徐楦鈁. 黃河流域城市群高質(zhì)量發(fā)展評估與空間格局分異[J]. 經(jīng)濟地理，2020（4）：11-18.

李夢程，李琪，王成新，等. 黃河流域人地協(xié)調(diào)高質(zhì)量發(fā)展時空演變及其影響因素研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2022（2）：1-8.

楊屹，楊鳳儀，蔡梓萱. 黃河流域城市群資源環(huán)境承載力演變特征及驅(qū)動因素研究：以關(guān)中平原城市群為例[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2022（2）：476-485.

[責(zé)任編輯 張桂霞]

[基金項目]遼寧省社會科學(xué)規(guī)劃基金重點建設(shè)學(xué)科項目（L24ZD029）

[收稿日期]2024-09-05

[作者簡介]張明斗（1983-），男，山東濟寧人，東北財經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院教授，博士。