區域科技創新與可持續發展空間差異研究
——以山東省國家可持續發展實驗區為例

劉守珍, 李俊莉

自人類開啟可持續發展新文明時代以來，中國堅持“科教興國”和“可持續發展”兩大國家基本發展戰略，貫徹落實科學發展觀，成為發展中國家實現人口、經濟、資源、環境協調發展的表率[1]。但與此同時，科技創新驅動區域可持續發展的效果卻并不顯著，成為戰略實施中一個最大的難題。因此，依靠科技創新突破資源環境約束關系到區域經濟社會安全，關系到可持續發展目標的實現。國外關于科技創新與可持續發展相互作用關系的研究主要集中于可持續創新[2]、科技創新同可持續發展子系統的互動分析[3-4]。國內研究起步較晚，從為數不多的實證成果來看，主要包括科技創新與可持續發展的理論探討、可持續創新能力評價指標體系構建等方面[5-6]。此外，科技創新與可持續發展子系統的互動關系也是研究熱點，如科技與經濟、環境的關系探究[7-8]。綜合國內外研究成果，呈現出三方面特征：研究內容上，既有可持續發展理念在科技創新中的理論探討，也有科技創新與可持續發展子系統之間的實證研究，但對兩者之間的關系分析缺乏整體性思考；研究尺度上，多集中在中觀、微觀尺度，對科技創新與可持續發展之間的深入研究特別是宏觀層面的研究相對不足；研究方法上，量化手段仍然較為單一。國家可持續發展實驗區(簡稱“實驗區”)是依靠科技創新實踐區域可持續發展戰略的示范基地，自1986年創建以來，實驗區積極發揮科技示范引領作用，帶動地方經濟社會環境全面、協調、可持續發展，在體制機制創新、科技創新、城鎮建設、社區管理、生態環境保護、資源開發利用、城市轉型發展等方面積累了豐富經驗，已成為地方政府實施可持續發展戰略、開展科技成果轉化應用的載體和平臺，示范和帶動作用明顯[9]。截止2016年底，已建成實驗區189個，涵蓋全國90%以上的省、市、自治區。目前，實驗區研究主要側重于某地域單元的評估評價方面，以可持續發展水平或協調性分析為主[10-12]，對于科技創新對可持續發展系統的驅動研究鮮有涉及，更缺少多個實驗區發展空間格局的探索[13]。在經濟社會進入新常態的背景下，實驗區建設亟需注入新的理念。本文依據已有成果[14]，結合實驗區發展實際情況，將13個不同類型的實驗區劃分到3大區域中進行研究，分別是魯東地區、魯中地區、魯西地區。致力于分析實驗區可持續發展的空間相似性及差異性，為山東省實驗區可持續發展實踐提供一個新的可供借鑒的模式。

1 研究區域選擇與實驗區概況

改革開放以來，山東省經濟社會保持了持續快速健康發展，GDP總規模由1978年的225.5億元增加到2015年的6.3萬億元，多年盤踞全國第3位。但與此同時，也出現了城市人口劇增、資源耗竭、環境污染、生態破壞等一系列問題，這些瓶頸問題嚴重制約著山東省未來的可持續發展[15]。山東省是最早建設實驗區的省份之一，起步于1991年，經過20 a多的建設，實驗區各項工作都取得了長足進步，對地區經濟、社會和人口、資源、環境的協調和可持續發展起到了積極作用。但實驗區發展在一定程度上仍處于高投入低產出的階段，經濟結構性矛盾長期突出。目前全省共有國家級實驗區14個(跨行政區劃型因數據欠缺，不予考慮)，魯東地區7個、魯中地區5個、魯西地區1個(圖1)。在區域發展過程中，實驗區面臨的可持續發展問題不盡相同。因此，探究新常態下山東省實驗區科技創新驅動發展的空間差異，明確制約實驗區發展的現實問題，具有重要的實踐意義。

圖1 山東省國家級實驗區分布

2 理論闡釋

2.1 科技創新與可持續發展關系研究

可持續發展理論與實踐的核心，是追求經濟子系統、社會子系統、環境子系統的協調發展。整個系統發展的可持續能力雖然由這些子系統共同作用而決定，但最根本最關鍵的因素還取決于科學技術進步與創新的作用[16]。科技創新是起點，作為一種生產要素的“新組合”直接注入的是經濟子系統、社會子系統與環境子系統。科技創新作用的結果改變了系統的結構狀態。可持續發展是系統結構呈現出來的一種發展狀態，處于被動的地位，它主要是科技創新對系統結構狀態發生正作用的結果，主要體現在對經濟增長的促進、對社會形態的進化，對自然生態和資源的保護與節約上[17]。結構的改變使功能產生變化，同樣地，系統也會因為科技創新的負作用而呈現出不可持續發展的狀態，此外，某種功能的發展也會對系統結構的變化起到反饋作用，也就是說，可持續發展對科技創新的制約是間接的，可持續發展與科技創新之間的互動機制如圖2所示。

圖2 科技創新與可持續發展互動機制

2.2 實驗區科技創新與可持續發展

實驗區是我國實施“科教興國”和“可持續發展”

兩大戰略，依靠科技創新引導區域可持續發展的有益嘗試。實驗區的主旨是通過體制創新、科技創新、技術集成和技術與管理的結合，解決制約本地區可持續發展的關鍵問題，建立符合社會主義市場經濟需求、依靠科技創新促進經濟與社會協調發展的新機制。因而，實驗區建設的核心是以科技創新助推可持續發展，具體表現為: ①強調科學發展，即以科技為引領，探索和推廣新型經濟發展模式，走內涵發展道路； ②強調創新發展，即不斷創新發展觀念、意識、途徑，創新發展機制和模式以及科學的評價體系，探索建設創新型發展的實驗區; ③強調和諧發展，即改革、探索社會管理體制與機制，協調人與人、人與社會、人與自然之間的和諧與發展； ④強調區域可持續發展，即各地不僅要結合自身特點，探索不同協調發展模式，也要加強已有模式和經驗在區域的推廣，共同促進區域的可持續發展。強調在先進科學技術的支撐下，控制人口增長，提高人口素質，合理開發資源，保護生態環境，實現經濟、社會、環境的持續協調發展，從而推動整個系統的綜合進步[18]。

3 研究方法與過程

3.1 指標體系構建

建立合理的評價指標體系是進行研究的基礎，以科技部針對實驗區開展的創新能力監測指標為基礎，依據科學性、系統性、典型性等原則，選取反映科技創新與可持續發展的29個指標，構建實驗區評價指標體系(表1)。其中，可持續發展包括經濟、社會、環境3個子系統，子系統之間相輔相成，共同致力于可持續發展復合系統。科技創新僅包含科技子系統，是實現可持續發展必不可少的動力支持系統。

表1 實驗區科技創新與可持續發展系統綜合評價指標

注：僅列出2009年實驗區各指標權重。

3.2 子系統發展度

本文選用 TOPSIS熵權法計算子系統發展度。TOPSIS熵權法是將TOPSIS與指標熵權相結合的一種方法。權重反映了各個指標在“指標集”中的重要性程度，分為主觀賦權法和客觀賦權法兩大類[19]。熵權法是一種在綜合考慮各因素提供信息量的基礎上計算一個綜合指標的客觀賦權方法[20]，其過程是通過對具有不確定因素的多層指標進行權重分配并計算匯總，然后根據指標本身的計算結果實現客觀賦權，避免了以人的主觀判斷進行賦權的局限性，能夠更客觀有效地反映真實情況[21](表1)。理想解法，直譯為逼近理想解的排序方法，是一種有效的多指標決策方法[22]。其原理是通過測度指標體系的理想解與負理想解來對評價對象進行排序，計算簡便、精確。其計算步驟為：

(1) 數據歸一化處理，對評價指標構成的判斷矩陣進行歸一化處理得到結果B：

(3) 確定各指標權重集，A=(aij)n×n,A=B×Wi

(4) 確定最優方案A+和最劣方案A-

A+=(maxa1,maxa2,maxa3,…,maxan)，

A-=(mina1,mina2,mina3,…,minan)

式中：Ci越接近于1表明子系統發展度越好。

3.3 可持續發展度

可持續發展度計算公式為：

(1)

3.4 協調度U

(2)

式中:U——協調度； minCi，maxCi——各子系統在相應年份中的最小值和最大值，U值越大，表示minCi與maxCi越接近，意味著3個子系統的發展水平彼此越接近，協調度水平越高。0≤U≤1，該指數反映實驗區各子系統之間協調程度的靜態特征[23]。

3.5 灰色關聯度

灰色關聯分析法是根據因素之間發展態勢的相似或相異程度，衡量因素之間關聯程度的一種系統分析方法[24]，實質上就是各評價對象與理想對象的接近程度，評價對象與理想對象越接近，其關聯度就越大[25]。計算公式為：

(3)

式中:Poi——母序列O與子序列i的關聯度；n——比較序列數據個數； Δoi(k)——比較序列與母序列的絕對差值； Δmin，Δmax——所有絕對差值中的兩級最小值與最大值；ρ——分辨系數，ρ∈(0,1)，一般取ρ=0.5。

4 結果分析

選取山東省13個實驗區2009—2015年的數據為樣本，以均值法求出魯西、魯中、魯東實驗區總體科技創新發展度、可持續發展度及協調度，并以科技創新作為參考序列，計算關聯系數及關聯度，結果詳見表2。以2015年為例，計算得到13個實驗區子系統發展度、可持續發展度、協調度與科技創新的關聯系數，并通過SPSS 16.0軟件對科技創新與可持續發展度、協調度的關聯系數進行聚類。

4.1 實驗區總體空間分異

由表2可知，2009—2015年各區域實驗區總體科技創新與可持續發展度關聯系數雖有所波動但基本保持在0.5以上，說明兩者存在密切關系。關聯度大小地域差異明顯，自西向東依次為:0.508<0.768<0.885，呈現階梯式分布。其中，魯東實驗區關聯系數最高，7 a來都達0.8以上。究其原因，魯東憑借優越的沿海區位優勢及半島城市群政策的影響，積極搭建創新平臺載體、集聚各類創新資源，切實增強創新驅動可持續發展能力，兩者發展水平均較高。魯中次之在0.6以上，相較魯東實驗區，在知識和人才聚集方面缺乏足夠的吸引力和聚集力，科技事業基礎差，科技支撐可持續發展的能力不強。魯西實驗區關聯系數最弱，但提升最多，從2009年的0.433增至2015年的0.637。主要得益于德城區近年來大力推廣應用LED新光源，太陽能、生物質沼氣等新能源技術，不斷提高自主創新能力增強可持續發展，成效顯著。但值得注意的是，科技創新與協調度關聯性不高，關聯度呈現“中間高兩頭低”的格局。即魯中實驗區科技創新促進子系統協調發展的能力最強，魯西和魯東較弱。主要是因為魯中實驗區科技創新動力不足，子系統之間投入差距較小。而魯東、魯西實驗區科技事業基礎高，促進子系統協同發展能力卻較差，關聯度因此降低。

表2 實驗區總體關聯系數及關聯度

4.2 各實驗區空間分異

由表3可得，實驗區科技創新與子系統發展度、可持續發展度、協調度關聯性顯著，除個別實驗區外，關聯系數都達0.5以上，即科技創新不斷推動經濟、社會、環境結構發生重大變革，促使系統協調可持續發展能力的增強：魯東實驗區的科技創新在促進經濟發展與社會進步，改善環境領域方面做出重大貢獻，但與環境關聯系數略顯不足，尤以濰坊市的兩個實驗區最為典型，高新區、峽山區科技創新與環境關聯系數分別為0.356和0.334，即科技在恢復生態環境，保護和維持自然資源領域支撐甚少。因此，其與可持續發展度、協調度的關聯性較低；魯中地區受地理條件限制，科技創新動力不足，與協調度關聯系數反而較高(表2)，且生態環境較為脆弱，近年來實驗區的科技主要投入于環境系統，治理環境問題，除沂源縣外，關聯系數都在0.89以上。但在創造經濟效益方面比較薄弱，日照市科技與經濟的關聯系數僅0.448，引領作用未能充分發揮；魯西實驗區，也就是德城區作為相對欠發達的區域，經濟總量偏小，生態產業優勢不明顯，經濟發展與環境保護矛盾突出。雖2015年科技創新對子系統的投入較高且頗為均勻，但由于2009—2014年科技創新與可持續發展發展度的關聯系數較低(表2)，導致科技轉化成果滯后，科技創新促進系統協調可持續發展的能力有待于進一步完善。

表3 各實驗區關聯系數

4.3 各實驗區聚類分異

通過SPSS16.0軟件中的平方歐式距離對13個實驗區2015年的科技創新與可持續發展度及協調度的關聯系數進行系統聚類，根據聚類結果，結合表3，按關聯系數的高、中、低將其劃分為5種類型(圖3)。 ①低可持續—低協調關聯型。該類型的特點是科技創新與可持續發展度、協調度的關聯系數均不足0.5，僅包含高新區,分別為0.499,0.361。主要是因為高新區子系統之間發展極不平衡，尤其是科技與環境子系統差距較大，資源環境面臨的壓力日益突出的同時科技創新在環境治理領域投入嚴重不足(0.356)，導致其與可持續發展度以及協調度的關聯系數在13個實驗區中最低。 ②低可持續—高協調關聯型。科技創新與可持續發展度的關聯系數在0.5左右，與協調度的關聯系數在0.8左右，僅包含峽山區，關聯系數分別為0.518,0.799。受經濟實力限制，峽山區科技創新體系不夠完善，高新技術企業數量偏少，帶動作用不強。自建立實驗區以來就大力實施水凈、地綠、天藍3大工程，環境子系統不斷得到優化，但科技與其關聯系數僅為0.334，說明科技對環境子系統的支撐作用還未凸顯。 ③中可持續—中協調關聯型。科技創新與可持續發展度、協調度的關聯系數0.6～0.8，主要包括長島縣、黃島市、沂源縣。長島縣群眾因受傳統“靠海吃海”觀念的影響，科技平臺建設薄弱，自主創新能力不強，支撐可持續發展能力不高。黃島市科技創新在環境領域投入不足，因此其與可持續發展度、協調度的關聯系數也相對不高。沂源縣始終堅持創新驅動發展戰略，著力提升科技進步水平和科技創新能力。雖是傳統農業縣，但科技發展迅速。同時，受地理條件限制，科技對經濟、社會、環境子系統的協調引領作用尚未充分發揮，致使關聯系數隨之降低。 ④中可持續—高協調關聯型。科技創新與可持續發展度的關聯系數在0.6以上，與協調度的關聯系數在0.9以上，主要包括日照市，關聯系數為0.668,0.904。日照市的科技創新能力較弱，高新技術產業規模總量小，支撐實驗區協調可持續發展的能力還有待提高。 ⑤高可持續—高協調關聯型。科技創新與可持續發展度的關聯系數在0.8左右，與協調度的關聯系數0.8～1，主要包括沂水縣、山亭區、牟平區、城陽區、東營市、龍口市、德城區7個實驗區。此類實驗區的科技創新發展程度雖高低不等，但注重將科技滲透到經濟、社會、環境各領域，成效顯著。

圖3 山東省國家級實驗區分類

5 結 論

(1) 2009—2015年,三大區域實驗區科技創新與可持續發展度關聯性顯著，關聯度呈現自西向東階梯式分布；與協調度關聯性并不顯著，呈現“中間高兩頭低”的格局。科技對可持續發展子系統的投入與引領力度是制約關聯系數大小的主導因素。

(2) 2015年,各實驗區科技創新與子系統發展度、可持續發展度、協調度關聯性普遍較高，在推動經濟、社會、環境系統協調可持續發展方面做出巨大貢獻，但各區域內科技支撐側重領域不同。

(3) 2015年,各實驗區科技創新與可持續發展度、協調度關聯系數差異顯著，不平衡矛盾突出。按關聯系數大小具體分為5類。魯東地區以高可持續—高協調關聯型與中可持續—中協調關聯型為主，魯中高可持續—高協調關聯型為主，魯西高可持續—高協調關聯型，各區域依靠科技創新驅動實驗區協調可持續發展的能力還有待于進一步增強。

(4) 本文運用灰色關聯度模型計算關聯系數，以各實驗區(區域)自身的科技創新作為參考序列，重在研究各實驗區(區域)科技創新對可持續發展系統的支撐力度。研究中發現，該方法比較適用于實驗區內部關聯性的比較，在對不同實驗區進行綜合評價及排序時，不能明顯的呈現某些實驗區科技創新與可持續發展相互影響的比較優勢。未來可以13個實驗區發展的最優值作為參考序列，進行優劣排序，以突出不同實驗區之間的相互比較。

6 對 策

根據以上分析結果，考慮到制約不同區域協調可持續發展的關鍵問題不同，以區域為視角，提出如下相關對策： ①魯東地區。魯東的科技創新在促進實驗區協調可持續發展方面成效顯著，但從空間分異來看，高新區與峽山區的科技在恢復生態環境，保護和維持自然資源領域支撐甚少。需進一步強化膠東半島丘陵地區的生態涵養功能，保護獨特山水景觀，建設魯東實驗區區域綠心，以科技創新為內生驅力、以優勢產業為依托，盡可能延伸產業鏈，促進一、二、三產業深度融合。 ②魯中地區。魯中由于受到地理條件限制，科技事業基礎差，子系統之間投入差距小，科技創新促進實驗區協調發展的能力反而最高。未來應繼續加強區域創新體系建設，提高區域創新能力，將實驗區建設成為區域技術成果推廣和轉化的有效平臺和網絡，探索出一條以循環經濟為區域經濟增長主要模式，以生態農業、有機農業的高效生態開發為主要特色的可持續發展模式。 ③魯西地區。德城區深居內陸，地理位置遠不如魯東跟魯中實驗區優越，科技轉化成果滯后。未來可圍繞有基礎、有潛力的產業，通過加快技術更新，技術創新等方式推動產業結構轉型升級，實現經濟由粗放式發展轉向集約式發展，積極研發新技術，形成可復制、可推廣的可持續能源產業示范模式。