吉林省限制開發生態區綠色發展水平評價與障礙因素

郭艷花,佟連軍,梅 林

1 東北師范大學地理科學學院,長春 130024 2 中國科學院東北地理與農業生態研究所,長春 130102 3 吉林外國語大學國際文化旅游學院，長春 130117

在進入“十三五”以來,中國經濟增長更加注重環境容量和資源承載力約束,而在過去幾十年中國工業化、城鎮化的深入發展過程中,雖然取得了顯著的經濟成果,但生態破壞、環境污染、資源供應矛盾等生態系統服務功能減弱問題日益凸顯,促進社會經濟發展的傳統發展模式變得不可持續,轉變現已有經濟發展方式,從粗放型、破壞型、過度型的黑色發展向低碳型、循環型、生態型的綠色發展方式轉變,已經成為現階段解決經濟發展與資源供求矛盾及深化社會經濟綠色轉型的重要途徑。

綠色發展是中國社會經濟發展的五大理念之一,是可持續發展理念的演進,提升綠色發展水平對區域生態文明建設以及區域可持續發展具有重要意義。綠色發展起源于20世紀60年代,美國學者博爾丁在其著作中首次提出[1]；到了1989年,大衛·皮爾斯在《綠色經濟藍圖》一書中提出“綠色經濟”概念[2],隨著全球經濟危機以及氣候變化出現,綠色發展逐漸成為經濟合作與發展組織(OECD)、聯合國環境規劃署(UNEP)、聯合國亞洲及太平洋經濟社會委員會(UNESCAP)等國際研究機構的研究議題,這些國際組織對綠色發展的內涵與理解各有側重,OECD對綠色發展的內涵更加注重經濟的增長,強調在經濟發展的過程中保護環境與節約資源[3]；UNEP則更加強調對包括農業、森林、礦產等自然資本的投資,注重將更多的政府資金投資于自然環境領域[4]；UNESCAP則偏向于以追求低消耗低污染為終極目標[5]。到目前為止,雖然諸多國際組織及學者對綠色發展進行了探索性的研究,但綠色發展尚未形成統一的概念。2012年“里約20”聯合國可持續發展大會的召開,全球各國對綠色發展達成了高度共識：綠色發展是促成提高人類福祉和社會公平,同時顯著降低環境風險、降低生態稀缺性的環境經濟,通過增加人力資本和減少自然資本消耗以促進經濟增長,強調把資本投資到包括農業、森林、水資源、旅游等資源節約、環境友好的領域[6- 8]。國外對綠色發展的研究主要集中于綠色建筑[9]、綠色供應鏈[10]、綠色GDP[11]、綠色經濟等[12-13]。由于經濟發展轉型與生態文明建設的雙重需求,綠色發展研究應運而生,中國諸多學者對綠色發展進行了深入研究,主要集中在概念與內涵界定[14]、評價指標體系[15]、存在問題與路徑剖析[16]、水平(效率)測度與區域差異研究[17]、影響機理與驅動機制研究[18-21]以及具體行業層面綠色發展研究[22- 23]等幾個方面。其中綠色發展測度研究尤為豐富,如中國人類綠色發展指數的測算[24]以及國家[25- 27]、省市[28]、城市群[29- 30]、區域[31]、特殊典型區域等不同尺度[32- 33]的綠色發展評估研究,在研究方法上多采用多指標評價法(熵值-TOPSIS法、投影尋蹤法)、數據包絡分析(超效率DEA、SBM-DEA、DBSI-DEA)等方法來判斷現有區域發展的可持續性。總體來看,已有研究所選取研究區域均從傳統的行政區劃出發,而從主體功能區劃的角度對限制開發區這一人地關系矛盾尖銳的特殊區域關注較少。

《全國主體功能區規劃》中提出限制開發生態區是限制開發區的一種類型,介于重點開發區和禁止開發區之間,其發展并不是為了保障生態安全而不發展,只是不宜進行大規模、高強度的工業活動與城鎮化活動[34],一方面以保護和修復生態環境為首要任務,另一方面為了提高區域福祉水平,提倡適度經濟開發,因此經濟發展與生態保護的雙重壓力問題在限制開發生態區尤為明顯。如何在遵循生態優先的原則下,選擇符合功能定位的發展之路,實現綠色發展引領經濟增長,破解生態保護與經濟發展之間的博弈關系,有賴于綠色發展水平的有效評估。而目前基于限制開發生態區的規劃管理[35]、生態補償[36]、產業選擇[37]、農戶生計[38]、綠色發展機理[39]等研究已逐步展開,但從國土空間開發視角的限制開發生態區的綠色發展研究卻尚待加強。

本研究以吉林省限制開發生態區12個縣市區為實證研究區域,構建綠色發展評價指標體系,運用熵權-TOPSIS評價法測度綠色發展水平,結合馬爾科夫鏈方法刻畫各個縣市區的綠色發展水平動態演進情況,并采用障礙度模型探討區域綠色發展水平障礙因素,以期為推動吉林省限制開發生態區綠色轉型、統籌社會經濟和資源環境協調發展提供參考和借鑒。

1 指標體系構建與研究方法

1.1 研究區域

依據《全國主體功能區劃》以及《吉林省主體功能區劃》方案,吉林省限制開發生態區(圖1)所涵蓋的縣市區具體包括白山市的渾江區、江源區、臨江市、撫松縣、靖宇縣、長白朝鮮族自治縣,延邊朝鮮族自治州的敦化市、和龍市、汪清縣、安圖縣,通化市的東昌區、集安市以及白城市的通榆縣,涉及吉林省3區4市6縣,包括了國家層面和省級層面劃分的限制開發生態區域。研究單元分為縣、縣級市和市轄區3個類別,為便于研究水源涵養型限制開發生態區綠色發展水平,研究區域未包括通榆縣,因此共12個縣市區。研究區域是吉林省東部綠色轉型區的重要組成部分,同時也是吉林省重要水源涵養地區,其生態系統的穩定性對吉林省乃至東北區域生態安全發揮重要作用。

圖1 研究區域Fig.1 The map of location of research area

1.2 指標體系構建與數據來源

我國已經形成完善的綠色發展評價指標體系,但現有評價指標體系基本圍繞“資源-環境-經濟-社會”4個維度展開,雖然較大范圍的覆蓋了綠色發展的基本要義,但落實到具體區域上,缺乏該區域的發展訴求與可操作性。基于此,在遵循科學性、代表性以及可獲取性原則基礎上,充分考慮限制開發生態區的發展方向與綠色發展內涵,從國土空間優化、自然資本利用、經濟發展質量、社會福祉進步及環境污染治理等5個維度選取27個指標建立差別化、針對性的綠色發展水平評價指標體系(表1)。指標體系中,國土空間優化基于限制開發生態區的國土空間格局角度,選取森林覆蓋率等5項指標；自然資本利用強調對農業、森林等具有綠色特征部門的投資擴大自然環境容量,選取耕地產出率等5指標；經濟發展質量基于主體功能中的發展定位需要從工業經濟向生態經濟轉變,選取人均GDP等6項指標；社會福祉進步能夠反映社會公共服務水平和社會保障機制,選取城鎮化率等6項指標；環境保護治理主要反映區域經濟開發過程中對資源環境污染物的管治情況,從化學需氧量去除率等選取5個指標。

表1 吉林省限制開發生態區綠色發展水平評價指標體系

注：總人口、非農業人口數據為戶籍人口,GDP總值數據為現價值

數據來源于2006、2011、2016年《吉林省統計年鑒》、《白山市統計年鑒》、《延邊州統計年鑒》、《白城市統計年鑒》、《通化市統計年鑒》以及2005、2010、2015年各縣市區國民經濟和社會發展統計公報；縣域環境污染相關數據來源于吉林省生態環境廳；2005、2010、2015年3期土地利用數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心,基于Landsat TM/ETM遙感影像,通過監督分類將土地分為耕地、草地、林地、居民地、城市用地、水域(江河湖泊)和未利用土地7種類型。

1.3 研究方法

1.3.1熵權-TOPSIS評價法

熵權-TOPSIS評價法又稱“逼近理想解的排序法”,其基本原理是計算評價對象與正理想解、負理想解的距離,進行優劣排序[16]。該方法具有可操作性和客觀性的優點,對評價對象的評價結果較為合理,故以此方法定量客觀評價吉林省限制開發生態區綠色發展水平。熵權-TOPSIS法計算步驟如下：

(1)設定綠色發展水平評價指標原始數據為A=(aij)m×n,aij為第i個縣市區第j個原始指標值,m為縣市區個數和n指標個數。

(2)為消除各評價指標的量綱影響,采用極值法對原始數據進行標準化處理,得到標準化矩陣B=(bij)m×n。

(1)

(2)

(5)求出各指標權重：W=(rij)m×n,rij=B×wj

(3)

(4)

(5)

(8)最后計算綜合評價指數：Ci=Ci-/(Ci++Ci-),Ci∈[0,1]

(6)

式中,Ci越大表示綠色發展水平越高。

1.3.2馬爾科夫鏈

馬爾科夫鏈是一種時間和狀態均為離散的隨機轉移過程[40],可以用來分析綠色發展水平類型隨時間演變的概率。具體步驟是,將連續數據離散為k種類型,t年份不同類型的概率分布可以表示為1×k的狀態概率向量,而不同年份不同類型之間的轉移可以用k×k的轉移概率矩陣M表示如下：

(7)

式中,mij為t年份i類型的縣市區在t+s年份轉移到j類型的概率,即mij=nij/ni,nij表示由t年份i類型的縣市區在t+s年份的轉移j類型縣市區數量之和,ni是所有年份中屬于i類型的縣市區數量之和,s為時間間隔。

1.3.3障礙度模型

采用障礙度模型對綠色發展水平影響因素進行診斷。通過障礙度的大小可以確定綠色發展水平障礙因素的主次關系和各障礙因素對綠色發展水平的影響程度,計算公式如下：

(8)

式中,Zij為各單項指標對綠色發展水平的障礙度,bij為第j個單項指標的標準化值,wij為個單項指標所對應的權重,n為指標個數,Zi為第i個維度的對綠色發展水平的障礙程度。

2 吉林省限制開發生態區綠色發展水平評價

在基于熵值法得到吉林省限制開發生態區各指標權重的基礎上,通過TOPSIS評價法測算2005、2010、2015年3個時間點各縣市區綠色發展水平評價指數,并進行排名(表2)。同時測算3個時間點國土空間優化、自然資本利用、經濟發展質量、社會福祉進步、環境污染治理的評價值,分別對各維度發展水平進行評價分析(圖2)。

2.1 綠色發展綜合水平時序特征

由表2可以看出,2005、2010、2015年3個時間點各縣市區綠色發展評價值在0.7以下,表明吉林省限制開發生態區綠色發展整體處于較低水平。綠色發展水平總體呈現下降的趨勢,平均值從2005年的0.2627降到2015年的0.2337,表明吉林省限制開發區的綠色發展趨于較差狀態發展,亟需改變現有粗放式的發展模式。從排名可以直觀地看出,2005年綠色發展水平評價值排名前三的依次是東昌區、撫松縣、渾江區,2010年綠色發展水平評價值排名前三的依次是渾江區、江源區、東昌區,2015年綠色發展水平評價值排名前三的依次是東昌區、集安市、江源區,東昌區評價值排名始終位居前三,綠色發展水平較高,和龍市、汪清縣、安圖縣排名位居尾列,綠色發展水平較低。從排名動態變化看,各縣市區排名均有不同程度的提升和下降,排名波動性較大,集安市、安圖縣、江源區排名總體上升,發展態勢良好,撫松縣、渾江區總體下降,發展態勢較差。

表2 吉林省限制開發生態區綠色發展水平評價結果

2.2 綠色發展水平各維度時間特征

(1)國土空間優化。國土空間優化平均值從2005年的0.1940增加到2010年的0.2046,到2015年下降為0.1863,國土空間優化水平處于較低水平且總體變化不大；各縣市區差異較大,東昌區國土空間優化水平明顯高于其他縣市區,表明國土空間優化配置水平處于較高水平,一定程度上規范了土地開發和發展秩序。

(2)自然資本利用。自然資本利用水平在2005、2010、2015年的平均值分別為0.2333、0.2822、0.2972,總體趨勢向好,表明吉林省限制開發生態區的自然資本利用水平有所提升,提升幅度較小,自然資本存量的利用有進一步的發展潛力。2005—2015年各縣市區生態空間保護度排名變動不大,源于生態用地的土地優勢,加之各縣市區“禁止采伐”、“退耕還林”等資源環境約束相關政策的制定與實施,

(3)經濟發展質量。2005、2010、2015年經濟發展質量平均值分別為0.3073、0.1787、0.177,大體上保持著下降的態勢,源于吉林省限制開發生態區林區、礦區集中,煤炭、木材、鐵礦、黑色金屬開采業較多,第二產業重型化明顯,對林木、礦產資源依賴嚴重,隨著資源的枯竭,經濟發展的資源支撐力減弱。集安市、東昌區、渾江區經濟發展質量均高于平均水平,有賴于積極推動產業結構的優化調整,大力發展第三產業,東昌區推動產業結構向以醫藥健康、現代服務業、新型加工制造業調整；集安市在產業方面逐漸形成以旅游產業、健康產業、新材料、高端礦產業、外經外貿業為主的產業體系；渾江區經過一系列資源型城市轉型政策的實施,產業不斷變“清”和“輕”。靖宇縣和汪清縣在3個時間點經濟發展質量較低,應重視技術改革與創新,提高工藝產品等級,深化工藝流程,提高廢棄物處理率與回收利用率,同時大力發展第三產業。

(4)社會福祉進步。社會福祉進步水平平均值在2005、2010、2015年分別為0.4338、0.2018、0.2146,降低較為明顯,表明社會公共服務以及保障制度水平的有所下降。3個時間點汪清縣、安圖縣、靖宇縣社會福祉進步處于最低水平,源于這些縣市區粗放型的發展以及社會福利的缺失,未來發展過程中應更加注重社會公共服務水平的提升以促進社會福祉的進步。

(5)環境污染治理。環境污染治理水平平均值從2005年的0.378增加到2010年的0.375,到2015年的0.4612,保持上升的態勢,表明隨著環境保護政策的完善與實施,經濟發展的末端治理在不斷改善,環境污染物的治理水平得到進一步的改善。從增長變化上看,吉林省限制開發生態區的環境污染治理水平的提升速度較慢,環境污染治理的形勢仍然比較嚴峻,工業廢水、廢氣、固體廢氣物等工業污染物的治理問題不容忽視,需要進一步加大對工業企業的環境治理程度以及監管力度。

圖2 吉林省限制開發生態區綠色發展水平各維度水平空間分布Fig.2 The spatial distribution map of the development level in limited development ecological zone of Jilin Province

2.3 綠色發展水平的馬爾科夫鏈分析

為進一步分析2005—2015年吉林省限制開發生態區綠色發展水平類型的動態演進過程,按照馬爾科夫鏈公式,以綠色發展水平評價結果為基礎,結合自然斷裂法分別將2005、2010、2015年綠色發展水平離散分為低水平、較低水平、較高水平、高水平4種類型(圖3)。再利用MATLAB軟件,分別計算2005—2010年和2010—2015年兩個時間段綠色發展水平的馬爾科夫轉移概率矩陣(表3)。

圖3 吉林省限制開發生態區綠色發展水平水平空間分布Fig.3 The spatial distribution map of the development level in limited development ecological zone of Jilin Province

從空間分布來看,吉林省限制開發生態區綠色發展水平分布不均,中低水平和低水平的縣市區所占比重較大。具體來看,3個時間節點綠色發展水平均呈現出“西南高、東北低”空間分異格局,中高水平和高水平主要分布在西南部,中低水平和低水平主要分布在東北部,西南部的集安市、東昌區、渾江區、江源區等縣市區明顯高于東北部的汪清縣、敦化市等縣市區。2005—2010年高水平區向西北擴散,形成以市轄區為主的高水平區,中低水平、低水平縣市區變化較大；2010—2015年中低水平縣市區的空間分布變化較大,向西南方向擴散,其他類型格局基本保持不變；總體分布相對穩定,具有一定的空間鎖定特征,西南部形成穩定性高水平區,東北部形成穩定性低水平區。

在綠色發展水平類型隨時間演變的概率矩陣表中,對角線元素數值表示綠色發展水平類型沒有發生變化的概率,非對角線元素的數值表示不同類型發生轉移的概率。2005—2010年、2010—2015年對角線元素數值并沒有都大于非對角線元素的數值,說明各縣市區的綠色發展水平狀態較為不穩定,綠色發展水平類型轉移較為明顯。2005—2010年對角線元素數值中,低水平和高水平類型的概率大于較低水平和較高水平的概率,說明在2005—2010年較高水平和較低水平類型發生明顯的轉變,高水平和低水平保持穩定狀態；在非對角線的類型轉移中,綠色發展水平類型向上轉移較為明顯,其中低水平向較低水平轉移的概率為33.33%,較低水平向較高水平轉移的概率為60%,較高水平向高水平轉移的概率為66.67%。2010—2015年對角線元素數值中,與2005—2010年相似,較高水平和較低水平類型發生明顯的轉變,高水平和低水平保持穩定狀態；在非對角線的類型轉移中,與2005—2010年相反,綠色發展水平類型向低水平轉移較為明顯,4種水平類型均向低一級發展水平類型進行轉移,其中較低水平線向低水平轉移的概率為75%,較高水平向低水平轉移的概率為100%,高水平向較高水平轉移的概率為33.33%,實現跨越式發展的概率較小。

表3 吉林省限制開發生態區綠色發展水平的馬爾科夫轉移矩陣

3 吉林省限制開發生態區綠色發展障礙因素

運用障礙度模型對吉林省限制開發生態區綠色發展水平的障礙因素進行分析,按照準則層指標以及指標層指標判斷其主要障礙因素。

(1)準則層障礙因子。由表4可知,吉林省限制開發生態區綠色發展水平的準則層5個指標的障礙程度與變化各有不同。從變化上看,國土空間優化和自然資本利用呈現降低后上升的趨勢,經濟發展質量和社會福祉進步呈先升高后下降的趨勢,環境污染治理呈持續下降趨勢；從阻礙程度上看,研究期間國土空間優化指標一直是綠色發展最大的障礙性因子,對綠色發展水平提升起到至關重要的作用,其次是自然資本利用,第三是社會福祉進步,環境污染治理對綠色發展水平提升的障礙度最小。

表4 2005—2015吉林省限制開發生態區綠色發展水平準則層障礙度

(2)指標層障礙因子。通過計算障礙度大小,得出前5位主要障礙指標。2005年制約吉林省限制開發區綠色發展水平提升的前5項障礙指標是地均固定資產投資(14.44%)>建設用地比重(11.79%)>化學需氧量去除率(6.72%)>建設用地產出率(6.42%)>科技支出比重(5.90%),2010年制約吉林省限制開發區綠色發展水平提升的前5項障礙指標是科技支出比重(12.89%)>萬人中學生人數(12.31%)>建設用地比重(8.63%)>地均固定資產投資(7.73%)>耕地產出率(4.80%),2015年制約吉林省限制開發區綠色發展水平提升的前5項障礙指標是科技支出比重(14.27%)>建設用地比重(10.75%)>萬人中學生人數(10.07%)>林地產出率(7.39%)>地均固定資產投資(4.88%),科技支出比重、地均固定資產投資、建設用地比重、建設用地產出率、萬人中學生人數、耕地產出率、林地產出率、化學需氧量去除率是制約綠色發展水平的主要障礙因素。2005—2010年間,地均固定資產投資與科技支出比重是影響吉林省限制開發生態區的主要障礙影響因素,說明地均固定資產投資與科技支出比重不利于綠色發展水平的提升；從2005、2010、2015年吉林省限制開發生態區前5位障礙因素的變化可以看出,地均固定資產投資對綠色發展水平的阻礙程度逐漸減弱,表明隨著主題功能區劃的逐步落實,投資強度的變化對綠色發展水平起到了影響作用,科技支出比重對綠色發展水平的阻礙程度逐漸增強,由于吉林省限制開發生態區較多為欠發達地區,對科技的投入較低,導致創新能力不足。2010—2015年建設用地比重對綠色發展水平的提升的阻礙作用所加強,應注重城市開發建設與生態環境建設之間的關系,未來發展過程中應注重提高建設用地集約效率,減少城鎮無序擴張帶來的生態用地的侵占。

4 結論與討論

4.1 結論

本研究從國土空間優化、自然資本利用、經濟發展質、社會福祉進步及環境污染治理等5個維度構建吉林省限制開發生態區綠色發展多指標評價體系,分析了2005—2015年吉林省限制開發生態區綠色發展水平變化及其影響因素,得出以下結論：

吉林省限制開發生態區各縣市綠色發展水平普遍不高,發展不平衡。總體而言,東昌區相對較高,長白縣相對較低,各縣市綠色發展水平存在較大的差異。各維度發展水平不同年份呈現出不同的特征,2005—2015年綠色發展水平呈“西南高、東北低”空間分異格局；2005—2010、2010—2015年綠色發展水平類型轉移狀態較為不穩定,綠色發展水平類型轉移較為明顯；科技支出比重、地均固定資產投資、建設用地比重、建設用地產出率、萬人中學生人數、耕地產出率、林地產出率、化學需氧量去除率是制約綠色發展水平的主要障礙因素,其中地均固定資產投資與科技支出比重始終是綠色發展水平的提升的主要障礙性因素,地均固定資產投資對綠色發展水平的阻礙程度逐漸減弱,科技支出比重對綠色發展水平的阻礙程度逐漸增強。

4.2 討論

(1)通過本文得出的結論,得出吉林省限制開發生態區提升綠色發展水平的幾點政策啟示,一是吉林省限制開發生態區的綠色發展水平總體處于較低的水平,在經濟發展方面應進行生態經濟開發,構建生態型產業體系,增加森林生態系統自然生產力；二是科技水平對綠色發展的阻礙程度逐漸增強,因此應當引入環保技術與清潔生產工藝,提高綠色技術水平,加大對綠色技術的投入,發展循環經濟；三是建設用地產出率對綠色發展的阻礙程度逐漸增強,因此應當適度經濟開發,提高土地集約使用效率；隨著各項限制與禁止條件等保護性發展要求,各縣市區發展受到一定的限制,應當加大財政轉移支付力度,完善與規范生態補償機制與政策體系。

(2)不足與展望。本研究從縣市區層面揭示了吉林省限制開發生態區綠色發展水平空間差異,對限制開發區的發展具有重要意義。但仍存在以下改進的地方：一是由于研究單元到縣級層面,并且研究區域具備較強的自然地理性質,在縣市區層面的能源、資源數據、水土流失數據、水源涵養數據、生物多樣性數據等方面獲取難度較大,未將該類數據納入到綠色發展評價指標當中去,指標選取具有一定的局限性,導致指標體系的建立有所不全面；二是在時間樣本選取上,只選取了2005、2010、2015年3期截面數據,未能對吉林省限制開發生態區綠色發展連續時間演變的趨勢特征進行深入的刻畫與分析,對某些潛在的特殊時間節點特征未能刻畫出來。