縣域生態效率影響因素分析及趨勢預測
——以寧南山區三縣為例

周俊俊,樊新剛,楊美玲,賈紅麗,肖成權

(1.西北大學 城市與環境學院,西安 710127;2.寧夏大學 西部發展研究中心,銀川 750021;3.寧夏大學 資源環境學院,銀川 750021)

“十三五”是全面建設小康社會和生態文明的關鍵時期，提出以提高環境質量為核心，加大生態保護力度，提高資源利用效率的發展要求。寧南山區作為西部典型的生態脆弱區，在短期經濟利益的驅使下，資源短缺、環境污染、生態退化等問題比較突出，成為制約縣域生態經濟系統可持續發展的瓶頸[1]。因此，在社會經濟轉型期，如何協調經濟發展、資源節約與生態保護三者之間的關系，明確影響縣域生態效率提升的關鍵因素及其重要程度，提高縣域資源利用率，探索與生態環境承載力相適應的經濟發展模式，成為今后寧南山區新型城鎮化建設與鄉村振興過程中的重要任務。

Schaltegger 和Sturn[2]首次提出生態效率的概念，用于測度社會經濟活動中的資源利用率。高效的生態效率以滿足人類發展需求為基本點，通過高效的社會資源配置與自然環境投入，降低生態環境壓力，最終實現整個人地關系地域系統的可持續發展。目前生態效率的研究尺度開始由國家省域宏觀尺度[3-4]、大城市群中觀尺度[5-6]向區域市縣微觀尺度[7-8]逐步聚焦；方法由單一數據統計分析法[9]向多元線性與非線性回歸模型[10-11]綜合集成發展，主要有數據包絡分析模型(DEA)[12]、生命周期評價模型(LCA)[13]、向量空間模型(VSM)[14]、隨機前沿模型(SFA)[15]等應用最廣泛；內容由單一行業向多部門產業交叉拓展，多側重于對宏觀產業[16-17]、中觀行業[18-19]、微觀企業[20-21]、工業部門[22-23]生態效率本身的評價應用與方法測算研究，探討不同時空尺度下的資源投入量與經濟產出率之間的關系，對轉變經濟發展方式，促進生態保護具有重要意義。

總體而言，目前國內對經濟欠發達區縣域尺度的生態效率影響因素研究相對較少，尤其是對單因素和雙因素共同作用對生態效率的影響程度研究更少，導致無法明確辨析哪些因子是影響生態效率提升的主導因素，從而制約了區域社會經濟可持續發展。基于此，文章以同心縣、西吉縣、隆德縣為研究區，首先運用擴展分析法計算2008—2017年三縣的生態效率水平，分析不同時間序列三縣生態效率的變化特征；其次通過地理探測器分析影響縣域生態效率提升的多重因素和作用程度；最后利用灰色預測模型，對2018—2025年三縣的生態效率發展趨勢進行預測，最后探析縣域綠色發展模式，對于更好地推進經濟與生態協調發展具有重要的實踐意義，這也是本研究要解決的關鍵問題。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區概況

寧南山區包括同心縣、海原縣、西吉縣、原州區、彭陽縣、隆德縣和涇源縣等7個縣區，按照自然地理特征和生產生活方式劃分，同心縣屬于中部干旱帶傳統農業與畜牧業相結合的交錯發展區，西吉縣是黃土高原傳統旱作農業區，隆德縣兼具六盤山生態農業區與生態保護區的雙重特征，因此選擇這3個代表性區域開展研究。2 017同心縣總人口37.97萬人，實現地區生產總值63.3億元，三次產業結構規模比例分別為18∶44∶38，對GDP的貢獻率分別是10%，57%，33%，年末全縣消費品零售總額達到13.2億元。西吉縣總人口49.58萬人，實現地區生產總值61.5億元，三次產業增加值占全縣GDP比重分別為24.6%，23.7%和51.8%，年末全縣消費品零售總額達到16.28億元。隆德縣總人口17.54萬人，完成地區生產總值25.01億元，三次產業的比重為21∶30∶49，對GDP的貢獻率分別是13.9%，28.9%，57.2%，年末全縣實現社會消費品零售總額6.47億元。

1.2 研究方法

1.2.2 地理探測器 地理探測器模型由王勁峰提出[26]，被廣泛應用于生態服務價值[27]和土地利用變化[28]等影響因素空間分異研究中。本文運用地理探測器分析單因素與雙因素對縣域生態效率的共同作用。計算公式為：

式中：q為縣域生態效率探測因素X的探測力值；n為研究區樣本數，σ2為整個區域的離散方差。當q=1時，表明縣域生態效率的發生分異完全由因素X決定的理想狀態；當q=0時，表明因素X對縣域生態效率發生分異影響為零。q值越大，因素對生態效率的分異影響越大。通過比較q值的大小，探測影響縣域生態效率的主導因素。

1.2.3 灰色預測模型 20世紀80年代鄧聚龍教授首次提出灰色預測模型GM(1,1)，被廣泛應用于農業[29]與生態[30]等領域，用以解決“小樣本、貧信息、不確定”等系統分析、預測、決策問題。鑒于縣域生態效率變化趨勢的不確定性與復雜性，灰色預測是一個比較適合的評價過程。具體操作步驟與計算過程參考相關文獻[31]，預測精度等級劃分見表1。

表1 后驗差及小誤差頻率精度等級

1.3 數據來源

經濟、人口和環境治理等社會經濟發展數據來源于2009—2018年《寧夏統計年鑒》、《固原市和吳忠市統計年鑒》、《同心縣、西吉縣和隆德縣經濟要情手冊》，因為部分年份數據有缺失，依據省級統計平均值和GDP增長關系進行推算。農業可更新資源與農村生活消費數據通過問卷調查獲取，2018年7—8月在三縣進行調研，將樣本數確定為420份，每個縣選取4個典型村，每村發放35 份，共收到有效問卷分別為123，135，132份。由于研究區域聚焦于縣域尺度，盡管社會經濟發展數據的統計口徑不一致，但對地理科學研究的規律與格局并不會產生太大偏差，社會統計數據問題仍然是未來需要進行深入研究的問題[32]。

2 結果與分析

2.1 生態效率變化特征分析

2008—2017年，寧南山區三縣的生態效率變化特征比較顯著(圖1)。其中同心縣呈現“先波動上升、后波動下降”的變化特征，且年際變化幅度微大于其他兩縣。2008—2011年波動上升，由47.02%上升到53.19%，達到最大值，整體水平高于西吉縣，低于隆德縣；2012—2017年波動下降，由48.61%下降到42.66%，降到最低點，整體水平均低于其他兩縣。西吉縣以2013年為分界點，呈現“先持續上升、后緩慢下降”的變化特征，由2008年的38.37%上升到2013年的55.52%，然后下降到2017年的45.11%，但2013年以前的水平均低于其他兩縣，2013年以后高于同心縣，低于隆德縣。隆德縣以2012年為分界點，整體呈現“先緩慢下降、后略微上升”的變化特征。由2008年的62.13%下降到2011年的54.65%，2012年達到最大值60.87%，再由2013年的最低值50.92%上升到2017年的55.56%，除了2013年最低為50.92%外，其他年份的發展水平均高于其他兩縣。

圖1 三縣生態效率變化

總體而言，除了2013年三縣的生態效率水平比較接近以外，其他年份的變化趨勢差異比較顯著，并且發展水平整體偏低，均存在較大的提升空間。主要是由于3個縣的自然地理環境與內部經濟結構不同，導致其資源利用效率與經濟產出能力的差異性。同心縣地處寧夏中部干旱風沙帶，脆弱的自然生態環境，在一定程度上限制其經濟發展規模，形成以農業特色產業為主導的發展模式，組織結構單一，農業生產效益低下，產量不穩定，導致生態效率年際變化幅度較大，整體水平較低。同時，縣內一、二、三產業發展不平衡，資源能源比較短缺，經濟貢獻能力弱，形成低投入、高消耗、低產出的發展特征，對生態系統的脅迫較嚴重。西吉縣地理資本稟賦差，縣域發展主要依賴于單一農業生產。2013年以后，農業生產量開始下降，政府資本投入量逐年減少，同時縣域社會經濟系統比較封閉，人口數量位居寧南山區首位，內部資源能源消耗量大，經濟產出率較低，形成高投入、高消耗、低產出的發展特征，導致生態效率整體變化速率低下。隆德縣屬于六盤山重點生態功能建設區，農業生產規模和工業發展水平有限，內部資源能源消耗較小，整體環境污染程度較低，形成低投入、低消耗、低排放的特征，系統承受的壓力較小，生態效率水平顯著高于其他兩縣。

2.2 生態效率影響因素分析

生態效率水平受多種因素的綜合影響，通過文獻梳理，綜合現有研究成果[33]，從地域層面、經濟層面、產業層面、科技層面、環境層面與政府層面選取9項指標(表2)。需要說明的是寧南山區三縣均屬于經濟欠發達區，經濟發展主要依賴于第一產業(農業)和第二產業中的簡單食品加工業，第三產業發展極其緩慢，因此選取一產GDP比重和二產GDP比重衡量縣域產業結構，這與以往發達地區城市通常選取三產GDP比重衡量區域產業結構有所不同。本文以生態效率為因變量，以人口密度、人均GDP、一產占GDP比重、二產占GDP比重、進出口總額、科技支出、環境污染治理、城市化率、政府投資總量等9項指標為自變量，探測影響生態效率變化的主導因素。首先對9項指標進行離散化處理，然后通過地理探測器分別探測單因子與雙因子對生態效率的影響力值q。

表2 生態效率影響因素的評價指標

結果發現：由于3個縣的經濟發展水平大體相同，導致生態效率的探測因子p值均比較相近；同時由于經濟發展模式和生產生活方式的不同，導致縣域內部特定因子對生態效率的影響差異比較顯著(圖2)。同心縣q值排在前三位的分別是X8城市化率(0.731 2)>X9政府投資總額(0.672 8)>X3一產占GDP比重(0.671 4)，X7環境污染投資占GDP比重q值最小為0.129 0；西吉縣q值排在前三位的分別是X8城市化率(0.892 0)>X2人均GDP(0.718 1)>X9政府投資總額(0.572 4)，X3一產占GDP比重q值最小為0.177 1；隆德縣q值排在前三位的分別是X3一產占GDP比重(0.637 0)>X8城市化率(0.615 7)>X6科技支出(0.605 7)，X7環境污染投資占GDP比重q值最小為0.127 0。

圖2 三縣生態效率探測因子決定力對比

通過探測因子間的交互作用發現：任何兩種因素對生態效率的交互作用程度均大于單個因素的單向作用程度(表3)。同心縣X1∩X9的交互作用最顯著，q值為0.9872；X2∩X8的影響力次之，q值為0.9766；X2∩X6的影響力最小，q值為0.9766。西吉縣X6∩X9的影響力最大，q值為0.9999；其次是X2∩X4，q值為0.9995；X1∩X3的影響力最小，q值為0.3810。隆德縣X4∩X5的交互作最顯著，q值為0.9491；其次是X3∩X6，q值為0.9425；X1∩X3的影響力最小，q值為0.4300。表明生態效率是多重因素共同作用的結果，整體上各因素對三縣生態效率的影響程度比較相近。除了城市化率、一產占GDP比重、人均GDP、政府投資總額、科技支出是影響三縣生態效率分異的主要因素之外，其他因素的影響較小。

表3 生態效率各影響因素及其交互作用

2.3 生態效率主導因素分析

(1) 城市化率。城市化率作為反映區域社會經濟發展水平的重要指標，對三縣生態效率的影響力位居其他因素首位，決定力值均在0.6以上(圖2)。表明城市化率越高，城市工業化水平、基礎設施建設與公共服務體系越趨于完善，越有利于提高區域生產要素的流動性與資源配置的高效性，繼而促進區域資源利用率與經濟產出率。同時，隨著城市人口規模的持續擴大，居民生態文明意識對生態效率的促進作用逐漸顯現出來。因此，在新型城鎮化背景下，重塑“三生空間”發展的新格局，推動城鄉一體化融合發展，成為寧南山區縣域生態效率提升的關鍵所在。

(2) 一產占GDP比重。一產占GDP比重對同心縣和隆德縣的生態效率影響最顯著，決定力值均在0.6以上，對西吉縣影響較小(圖2)。三縣均屬于經濟欠發達區，三次產業結構比例差距巨大，以北方旱作農業和畜牧業為核心的第一產業在經濟發展中占據主導地位。其中同心縣和隆德縣一產GDP占比較大，脆弱的自然生態環境與勞動密集型生產方式導致一產發展附加較高的資源環境成本，單位面積實際產出率較低。表明在經濟欠發達區，為了緩解因單一產業過度發展導致的負面生態效應，必須通過適當的產業結構調整降低資源消耗壓力，是實現生態效率提升的有效途徑。

(3) 人均GDP。人均GDP是經濟層面影響生態效率的重要因素，三縣的決定力值均比較大，西吉縣(0.718 1)>同心縣(0.592 7)>隆德縣(0.553 8)(圖2)。隨著人均GDP的持續增加，縣域經濟實力逐漸增強，經濟發展與生態保護同等重要的價值觀念不斷加強，人們對現代生產方式與生活質量的要求越來越高，更加重視二者協調發展帶來的積極效應，相應的環境資本投入越多。表明人均GDP越高，對生態效率的正向促進作用越大，越有利于促進縣域社會經濟系統的可持續發展。

(4) 政府投資總額。政府投資總額是政策層面影響生態效率的關鍵因素，寧南山區三縣均屬于六盤山集中連片特困區，形成了貧困約束下“低投入、低消費、低積累”的發展現狀，導致整體生態效率水平降低。近年來，隨著三縣的政府投資總額持續加大，政策扶持在縣域發展中的正向拉動效應越來越顯著。表明切合實際的發展政策是促進縣域經濟快速發展的重要因素，因此加大對三次產業的政策、資金和技術扶持，兼顧引導以內部自力更生與外部政策扶持相結合的發展理念，增強內生經濟發展能力，成為三縣提高生態效率的必然選擇。

(5) 科技支出。科技支出作為技術創新與對外開放的重要體現，通過提高經濟效益與減少污染物排放直接影響生態效率。科技支出對三縣生態效率的決定力值均在0.5以上，影響效應顯著。表明科技支出越多，縣域對外開放程度越高，對經濟發展的外部性驅動作用越強，越有利于提高資源利用效率。因此，加大科技投入與區域協作，以更少的資源消耗創造更多的經濟效益，打造資源集約型與生態環保型經濟發展模式，是提高生態效率的重要措施。

2.4 生態效率趨勢預測分析

生態效率趨勢預測具有兩種作用：一是調控作用，通過實際的經濟產出水平與環境投入信息傳遞調控縣域系統未來的可持續發展目標；二是反饋作用，通過模型預測結果反饋縣域社會經濟系統的現狀問題，為縣域未來發展規劃提供決策依據與目標導向。表4可知，大部分數據的誤差均小于0.05，表明模型的預測準確率合格，適合研究分析。

表4 三縣生態效率預測的相對誤差檢驗

通過預測發現(圖3)，2018—2025年，三縣的生態效率預測趨勢差異性比較顯著。其中同心縣生態效率呈現持續緩慢下降趨勢，由43.67%下降到38.79%，表明未來一段時間里縣域經濟結構可能不協調，資源利用效率將持續下降，生態系統承受的壓力將不斷增大，系統健康狀態會受到威脅。西吉縣呈現持續上升趨勢，由51.31%上升到56.76%，到2022年以后超過同心縣和隆德縣的水平，表明其內部經濟結構趨于合理，資源利用效率可能提升，系統將持續向著良性趨勢發展。隆德縣基本呈現穩定發展趨勢，變化幅度微小，由54.96%變化到53.39%，表明社會經濟活動與生態系統將可能保持相對穩定平衡的發展狀態。

圖3 三縣生態效率發展趨勢預測

寧南山區地處我國西北生態脆弱帶，承擔著區域重要的生態系統服務功能，但長期以來的農業生產與工業發展以犧牲資源環境為代價換取短期經濟增長，導致區域生態效率水平極低。因此，在生態文明建設與新型城鎮化的發展進程中，隨著社會發展規模與經濟活動范圍不斷擴大，如果不對各縣的部門經濟結構與資源利用方式作出切合實際的調整，轉變高能耗、高投入、高污染的經濟發展方式，不采取針對性措施改變目前的發展現狀，那么生態系統壓力可能持續增大，最終影響縣域整體的可持續發展進程。

3 縣域發展模式探析

新常態下“創新、協調、綠色、開放、共享”成為引領經濟發展的五大理念，而寧南山區作為國家重點生態功能區，在低速工業化、緩慢城市化的現狀發展水平下，有限的資源投入能力與較低的經濟產出水平，成為了制約縣域可持續發展的瓶頸。本文通過對比分析不同自然環境特征與經濟發展模式下的縣域生態效率變化特征，辨析影響生態效率提升的主導因素，并預測其發展趨勢，探析與生態環境承載力相適應的縣域發展模式，為協調經濟發展與生態保護之間的關系提供科學依據。

(1) 同心縣屬于特色產業主導型發展模式，生態效率整體較低。今后在農業方面，需要加大資金與科技投入發展生態農業，減少農業面源污染排放量，降低生態系統負荷力。工業方面，引進先進的技術設備，以太陽能清潔能源代替化石燃料的使用，降低資源消耗與污染。同時依托畜牧業資源，打造以草蓄養殖、牛羊肉加工、羊絨加工與毛紡織加工為主的綜合性產業，形成“蜂巢型”產業結構與“放射型”經濟格局，提升縣域資源利用率與經濟產出率。

(2) 西吉縣屬于農業商貿結合型發展模式，生態效率持續向著良性方向發展，今后應充分依托農業種植優勢，大力發展以農產品加工為主的商品農業，拓展城鄉集市商貿發展，促進與周邊縣域的要素流動與商品交換，形成“龍形產業”組織形態，實現產業多樣化發展，提高經濟產出率。同時利用縣域人口資源優勢，發展勞務輸出產業，提高城鄉居民的儲蓄能力與消費水平，緩解人口壓力帶來的環境壓力，以降低資源消耗，提高生態效率水平。

(3) 隆德縣屬于生態建設驅動型發展模式，生態效率變化趨勢比較穩定，今后在資源環境承載現狀范圍內，大力發展科技農業，通過綠色農產品加工，延伸農業產業鏈，增加經濟附加值，提高縣域整體資源利用率。同時依托“關隴鎖鑰”的交通優勢，發展以紅色文化和綠色生態為主的特色旅游業，實現資源要素向經濟要素的轉變，形成生產發展、生活富裕、生態良好的“金字塔”發展模式，促進生態經濟系統協調發展。

4 討 論

生態效率是一個長期變化的動態過程，受多種因素綜合作用的影響。由于區域經濟發展水平不同，可能造成生態效率的評價體系構建存在一定差異，從而導致影響因子選取可能會產生一些偏頗。研究發現，寧南山區三縣生態效率普遍偏低，其中在產業結構層面一產GDP比重對生態效率的影響最顯著，與東部經濟發達區二、三產業GDP比重對生態效率的影響最顯著結果有所不同[34]。因此，在后續研究中，需要立足縣域發展實際，不斷完善影響生態效率的相關因子，增加不同區域市縣尺度的樣本研究量，實現最大限度的反映生態效率影響因素的目標，豐富現階段的研究結果。

生態效率的高低反映經濟產出率與環境投入量之間的協調程度，隨著新型城鎮化的快速發展，社會經濟結構與生態系統功能發生變化，可能帶來新的區域發展問題。如城鄉人口集聚與資源消耗限度[35]、產業發展規模與環境承載范圍[36]、經濟政策導向與生態保護需求[37]等要素變化，導致區域生態效率不斷發生變化，使其影響因素更加趨于復雜，經濟發展與生態保護可能面臨多重壓力與挑戰。因此，需要全方位、多視角考量影響生態效率變化的因素，尤其是適用于經濟欠發達區與生態脆弱區的相關指標還需進一步探索，以期為促進區域生態、經濟、社會可持續發展提供借鑒。

5 結 論

(1) 從變化特征來看，2008—2017年，同心縣呈現先上升后下降的波動變化特征，且年際變化幅度微大于其他兩縣；西吉縣呈現先持續上升后緩慢下降的變化特征，2013年以后的變化趨勢高于同心縣，低于隆德縣；隆德縣呈現先緩慢下降后略微上升的小幅度變化趨勢，除了2013年外，其他年份水平均高于另外兩縣。整體上三縣的生態效率變化差異比較顯著，但發展水平整體偏低，均存在較大的提升空間。

(2) 從影響因素來看，城市化率、一產占GDP的比重、人均GDP、政府投資總額、科技支出等因素對三縣生態效率的影響最顯著，其中城市化率是影響同心縣和西吉縣的主導因素，一產占GDP比重是影響隆德縣的主導因素。整體上，低速發展水平下，各因素對三縣生態效率的影響程度比較相近。

(3) 從預測趨勢來看，2018—2025年，同心縣呈持續緩慢下降趨勢，由43.67%下降到38.79%，系統承受的生態壓力可能增大；西吉縣呈持續上升趨勢，由51.31%上升到56.76%，到2022年以后超過其他兩縣，系統將向著良性方向發展；隆德縣變化幅度微小，由54.96%變化到53.39%，系統發展比較穩定。總體上三縣生態效率的預測趨勢差異性比較顯著。