高質量發(fā)展下的中國經濟—科技—環(huán)境—社會系統(tǒng)耦合研究

張 策，蓋 美，b

（遼寧師范大學a.地理科學學院；b.海洋經濟與可持續(xù)發(fā)展研究中心，遼寧 大連116029）

當前，我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段，高質量發(fā)展需要在深刻認識我國社會主要矛盾變化的基礎上，注重和發(fā)掘發(fā)展的活力和創(chuàng)新力，實現各系統(tǒng)、各要素的協(xié)調統(tǒng)一，促進更深層次、更高水平的發(fā)展［1］。近年，國內外學者越來越關注經濟增長的高質量和持續(xù)性，探究發(fā)展下的復合系統(tǒng)耦合機理成為各領域的研究熱點。①指標體系的構建。在國外相關評價指標體系［2－5］的探討中，學者們認為高質量增長應當是社會友好型的增長，而國內學者主要從多元尺度構建評價指標體系視角出發(fā)，剖析高質量發(fā)展的本質。如，馬茹、羅暉、王宏偉等［6］通過建立高質量供給、高質量需求、發(fā)展效率、經濟運行和對外開放5個維度的指標體系研究了我國經濟高質量發(fā)展總體態(tài)勢；李金昌、史龍梅、徐靄婷［7］以社會主要矛盾為出發(fā)點，從經濟活力、創(chuàng)新效率、綠色發(fā)展、人民生活、社會和諧5個方面構建了高質量發(fā)展評價指標體系。②復合系統(tǒng)耦合研究。王育寶、陸揚、王瑋華［8］從產業(yè)綠色轉型角度入手，探索了高質量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的耦合機理；華堅、胡金昕［9］運用灰色關聯(lián)分析對經濟高質量發(fā)展和科技創(chuàng)新二元系統(tǒng)進行了協(xié)調性評價；謝國根、蔣詩泉、趙春艷［10］從社會福利角度出發(fā)，測度了社會發(fā)展與城鎮(zhèn)化、社會治理之間的協(xié)調性。還有學者［11－14］深入分析了某一區(qū)域的經濟、社會、環(huán)境等多元系統(tǒng)的耦合機制。③影響因素分析。在高質量發(fā)展影響因素的研究中［15－17］，現階段從復合系統(tǒng)協(xié)調性出發(fā)探討影響高質量發(fā)展因素的成果不多。綜觀現有研究，當前關于高質量發(fā)展大多僅進行水平測度，側重區(qū)域經濟發(fā)展、科技創(chuàng)新、環(huán)境保護、社會協(xié)調單一方面獨立分析，對復合系統(tǒng)的耦合研究較少，且缺乏對影響因素的探討。本文運用耦合模型分析和空間計量方法測算分析了我國31個省份2001—2017年的“經濟—科技—環(huán)境—社會”四元系統(tǒng)耦合協(xié)調水平，揭示其時空演變規(guī)律、空間相關性和影響因素，旨在為推進我國高質量發(fā)展提供參考。

1 研究理論與指標構建

1.1 四元系統(tǒng)耦合機制分析

在高質量發(fā)展的背景下，“經濟—科技—環(huán)境—社會”成為一個相互聯(lián)系的動態(tài)復雜系統(tǒng)（圖1）。高效經濟發(fā)展［18，19］需要持續(xù)追求不同經濟質態(tài)條件下的更高質量目標，而經濟發(fā)展與資源環(huán)境之間的關系［20－22］符合環(huán)境庫茲涅茨曲線假說。高質量發(fā)展本質上是強可持續(xù)發(fā)展，推進高質量發(fā)展和建設美麗中國必須重視人—地協(xié)調問題，必然要求促進人民福祉的提升［23］。實現社會系統(tǒng)文明進步是高質量發(fā)展的最終追求，社會子系統(tǒng)突出體現五大發(fā)展理念中“協(xié)調”與“共享”兩大方面，并對其他子系統(tǒng)產生反構作用，穩(wěn)定的社會環(huán)境為經濟、科技、生態(tài)環(huán)境良好發(fā)展提供保障和助力，倒逼發(fā)展過程中兼顧公平與協(xié)調。綜上，只有把“經濟—科技—環(huán)境—社會”四元系統(tǒng)納入到同一框架才能全面綜合地評價我國高質量發(fā)展水平，進而推進區(qū)域協(xié)調發(fā)展。

圖1 高質量發(fā)展系統(tǒng)耦合機制分析

1.2 指標體系構建及數據來源

本文以十九大報告和近年國務院政府工作報告作為重要的理論基礎，借鑒國內外學者們的研究經驗［27，28］，構建高質量發(fā)展耦合協(xié)調評價體系（圖2），并運用改進的熵權—TOPSIS法［25］對我國31個省份（由于數據收集原因，因此未包含香港與澳門特別行政區(qū)、臺灣地區(qū)）的四元系統(tǒng)進行測度，所用數據來自歷年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》和各省份的統(tǒng)計年鑒和統(tǒng)計公報，部分缺失數據采用線性擬合法進行估算。

圖2 高質量發(fā)展耦合協(xié)調評價指標體系

2 研究方法

2.1 耦合協(xié)調模型

本文首先將高質量發(fā)展背景下的綜合系統(tǒng)劃分為經濟、科技、環(huán)境、社會4個子系統(tǒng)，分別定義為X、Y、Z、T，然后建立四元系統(tǒng)耦合協(xié)調模型［24，25］。耦合度D為：

本文將高質量發(fā)展的四元耦合協(xié)調類型進行劃分，具體如表1所示。

表1 耦合協(xié)調度等級對照表

2.2 空間自相關

空間自相關分析包括全局空間自相關和局部空間自相關。全局空間自相關分析計算公式為：

式中，n為研究對象數目；xi為某省份的耦合度值；wij為二元鄰接空間權重矩陣。

由于全局自相關無法反映局部集聚特征，因此需要再進行局部空間相關性分析。局部空間自相關計算公式為：

2.3 障礙度模型

障礙度模型［26］通過指標偏離度和因子貢獻率來計算障礙度值，并依據數值高低來判斷影響系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的障礙因子。

式中，Qi為障礙因子；Fi為因子貢獻度；Ii為指標偏離度。

3 結果及分析

3.1 子系統(tǒng)時序分析

本文以2001年、2009年、2017年為重要時間節(jié)點，引入核密度函數模型［29］逐一分析各子系統(tǒng)的動態(tài)演化規(guī)律。從圖3可見，研究時段內主峰向寬峰形發(fā)展，分化趨勢減弱，各省份經濟發(fā)展均值由0.078提高到0.149，極差增長了0.297。東部地區(qū)經濟發(fā)展水平領跑全國，廣東省經濟子系統(tǒng)得分均值為0.290；中部六省經濟子系統(tǒng)得分均處于全國平均水平；西部地區(qū)省份經濟實力層面的人均GDP和發(fā)展率過低、產業(yè)結構差，發(fā)展依然落后。

圖3 經濟子系統(tǒng)演變規(guī)律

從圖4可見，各省份科技子系統(tǒng)的發(fā)展水平差異最大，研究期內極差由0.11增加到0.48，變異系數由0.7增加至0.9。2001年低值區(qū)主峰尖銳，兩極分化嚴重；2009年主峰稍向左移；2017年中值區(qū)省份顯著增加，兩極分化進一步加大。東部地區(qū)憑借人才和政策優(yōu)勢，自主創(chuàng)新實力強，得分均高于全國平均水平；西部地區(qū)在研發(fā)人才、經費、強度等科技投入方面與發(fā)達地區(qū)仍有較大差距，R＆D項目數和經費內部支出過低，且增長緩慢。

圖4 科技子系統(tǒng)演變規(guī)律

從圖5可見，環(huán)境子系統(tǒng)密度曲線整體右移，波峰明顯上升，形狀從寬峰形發(fā)展為尖峰形，表明大多數省份生態(tài)質量持續(xù)提高、省份間差異縮小。研究時段內，評價均值由0.29提高到0.35，變異系數由0.17下降至0.07，得分顯著提升的背后是由于近年來我國社會主義生態(tài)文明建設的有效實踐。

圖5 環(huán)境子系統(tǒng)演變規(guī)律

從圖6可見，社會子系統(tǒng)的均值由0.27提高到0.45，增長最顯著。2001年社會子系統(tǒng)得分曲線在低值區(qū)主峰強度很高；2009年曲線呈現為右側拖著長帶尾的單峰，發(fā)展中等的城市流向高值區(qū)；2017年曲線位置進一步向右移動，兩極分化明顯。其中，北上廣作為我國最具影響力的三大城市，城市公共服務和精神領域發(fā)展最好；中、西部地區(qū)在公共服務和協(xié)調穩(wěn)定兩方面的數據與其他地區(qū)相比較差，城鎮(zhèn)化水平低于50%，尤以云貴兩省最為落后。

圖6 社會子系統(tǒng)演變規(guī)律

3.2 四元系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展耦合度分析

2001—2017年間我國高質量發(fā)展的“經濟—科技—環(huán)境—社會”四元系統(tǒng)耦合協(xié)調度處于0.365—0.460之間，初步實現了系統(tǒng)良好發(fā)展，但是發(fā)展度和協(xié)調度仍然偏低，高質量發(fā)展水平具有巨大的提升空間（表2）。研究階段內，全國四元協(xié)調耦合度極差從0.166上升到0.301，四元系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展仍存在部分結構及體制性問題。

表2 2001—2017年我國高質量發(fā)展耦合協(xié)調度

樣本期末，各區(qū)間省市的耦合度按東、中、西三地區(qū)匯總見表3。

表3 31個省份耦合度分類及分布

本文選取研究時段中的2001年、2009年和2017年作為重要拐點年，依托ArcGIS10.2來研究高質量發(fā)展背景下“經濟—科技—環(huán)境—社會”四元系統(tǒng)水平空間演化特征（圖7）。

圖7 31個省份高質量發(fā)展耦合度空間演化

2001年，我國經濟剛剛走出低谷，追求經濟發(fā)展而忽視生態(tài)文明建設，因此大部分地區(qū)處于不可接受區(qū)間，四元系統(tǒng)協(xié)調性失衡。2009年，東部和中部地區(qū)部分省份轉為可接受區(qū)間，但中部和西部大部分省份仍處于失調狀態(tài)。十八大召開后，我國關于經濟、科技、環(huán)境、社會各領域追求高效、協(xié)調、穩(wěn)定的發(fā)展，2017年絕大多數省份耦合度顯著提升，系統(tǒng)間趨于協(xié)調，東部地區(qū)四元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展最為迅速且優(yōu)于其他兩個地區(qū)。屆時，全國耦合協(xié)調水平的不可接受區(qū)間、過渡區(qū)間界限大致與中國主要地理界線——胡煥庸線走向基本一致，呈東北—西南走向。

3.3 空間關聯(lián)效應分析

首先，采用全局自相關性［30］描述耦合度的整體分布（圖8）。2001—2017年全局莫蘭指數值均大于0，且P值小于0.01，全國高質量發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調度有較為明顯的空間依賴性。全局莫蘭指數值變化總體呈波動上升趨勢。如圖8所示，波動趨勢呈現每十年一次“W”型上升，其中2001—2010莫蘭指數值在0.279—0.388區(qū)間，波動范圍較大；2010之后波動范圍稍減弱；2014年后全局莫蘭指數值實現穩(wěn)步增長增幅且達到新的峰值，2017年達到0.400。

圖8 全局自相關變化趨勢

本文在全局自相關的基礎上，計算局部莫蘭統(tǒng)計量以研究局部空間聚集情況，由于篇幅限制，本文只作出2001年、2009年、2017年的LISA集聚圖（圖9）。

截至2017年，高耦合水平省份數量不斷增多，主要位于東部沿海與長江沿線，低耦合集聚區(qū)中心逐漸向西北轉移。①H—H關聯(lián)區(qū)。長三角地區(qū)憑借優(yōu)越的區(qū)位且作為經濟發(fā)展的核心城市群，“經濟—科技—環(huán)境—社會”四元系統(tǒng)耦合水平在2001年、2009年、2017年都存在以江蘇省、上海市為中心的顯著高耦合協(xié)調水平集聚區(qū)。2017年，受到其輻射帶動作用，以江蘇、上海為中心的顯著高耦合協(xié)調水平集聚區(qū)有所擴大，形成以江蘇、上海、安徽、福建4省份H—H耦合協(xié)調水平集聚區(qū)。②H—L關聯(lián)區(qū)。2001、2017兩年都出現以四川、重慶為中心形成H—L耦合協(xié)調水平集聚區(qū)，由于川渝地區(qū)經濟和科技兩個子系統(tǒng)的水平處于全國平均水平以上，因此其協(xié)調度和發(fā)展度與周圍耦合度低、增速慢的省份之間差距逐漸拉大。③L—H關聯(lián)區(qū)。由于珠三角地區(qū)和長三角地區(qū)發(fā)展度和協(xié)調度在全國都處于領先水平，而相較周圍高水平發(fā)展省份而言，安徽、江西、福建3個省份子系統(tǒng)發(fā)展短板明顯，四元系統(tǒng)耦合度較低，呈現低高聚類。④L—L關聯(lián)區(qū)。低耦合水平聚集區(qū)的范圍一直在我國西部地區(qū)徘徊，西北地區(qū)普遍發(fā)展基礎薄弱，沒有高水平省份的引領和帶動，處在發(fā)展中心的邊緣地區(qū)，各子系統(tǒng)得分較低，發(fā)展度和耦合度也較落后，各省區(qū)耦合度僅處于0.2—0.3區(qū)間，主要以新疆、甘肅為中心形成低耦合水平聚集區(qū)。

3.4 障礙因子診斷

通過全國各省子系統(tǒng)的歷年平均障礙度變化趨勢圖（圖10）可見，除了社會子系統(tǒng)的曲線下降顯著外，其他3個子系統(tǒng)障礙度整體呈現波動上升趨勢，科技子系統(tǒng)和經濟子系統(tǒng)始終成為影響絕大部分省份高質量發(fā)展系統(tǒng)協(xié)調的最大阻礙。

圖10 各省市子系統(tǒng)障礙度變化趨勢

進一步計算要素層的障礙度，以障礙度≥10%為原則確定其主要障礙因子［31］。從圖11可見，2017年全國各省份要素層的障礙度表對外開放、產出成效、環(huán)境承載力、基礎設施仍是絕大部分省市高質量協(xié)調發(fā)展的主要障礙因子。對外開放要素層的平均障礙度為12.03%，成為嚴重制約著我國經濟高質量強國建設的主要因子。科技產出方面，技術市場成交額、規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)新產品產值阻礙作用最大。環(huán)境子系統(tǒng)中環(huán)境承載力方面受到“人均水資源量”和“人均森林面積”兩項指標的限制，我國資源的過度消耗與環(huán)境污染的加劇的問題對絕大部分省市來說依舊嚴峻，需要對生態(tài)資源進行合理規(guī)劃和使用。另外，由于發(fā)展水平的差距，影響各省份的主要障礙因子也存在顯著差異：發(fā)展較好的省份，其強大的經濟實力為企業(yè)創(chuàng)新和社會基礎設施的完善提供堅實基礎，但在社會公平、生態(tài)環(huán)境領域存在短板；經濟欠發(fā)達城市，最大優(yōu)勢在于未受過分破壞的良好生態(tài)環(huán)境，但經濟發(fā)展和社會進步方面存在明顯不足。本文探討的重點是各省市四元系統(tǒng)的耦合協(xié)調，其中復合系統(tǒng)耦合協(xié)調水平高的省份，在經濟體量、科技能力和社會公共服務要素層的障礙度普遍低于其他地區(qū)。

圖11 2017年全國各省份高質量發(fā)展要素層因子障礙度

4 結論與建議

4.1 結論

本文運用耦合協(xié)調度模型、空間自相關和障礙度模型探索了我國31個省份高質量發(fā)展四元系統(tǒng)的時空演化特征并分析其影響因素，得到以下主要結論：①研究期內，全國高質量發(fā)展四元系統(tǒng)耦合度總體呈上升趨勢，協(xié)調水平由東部沿海向中、西部梯度遞減。②從空間關聯(lián)度看，高質量發(fā)展的四元系統(tǒng)耦合協(xié)調度有較明顯的空間依賴性，呈空間正向集聚關系，在東南沿海形成較穩(wěn)定的集聚中心，低耦合集聚中心轉向西北。③從障礙因子診斷看，經濟和科技子系統(tǒng)始終作為影響大部分省份協(xié)調發(fā)展的主要障礙。

4.2 建議

各省份需在明確自身發(fā)展短板的基礎上有效推進地區(qū)高質量發(fā)展。系統(tǒng)協(xié)調水平較低的省份首先要注重提高發(fā)展實力，并通過新舊動能轉換和跨地區(qū)合作等方式實現地區(qū)協(xié)調水平提高；協(xié)調水平較好的省份應加速發(fā)展新經濟，利用好大數據平臺，促進“互聯(lián)網＋經濟”的落實，提高高質量發(fā)展的可持續(xù)性。各省份應抓住發(fā)展機遇，全面深化國際合作，借助新時代的重大發(fā)展機遇，實現地區(qū)高質量發(fā)展與“一帶一路”聯(lián)動，推動貿易與對外投資一體化發(fā)展，推進企業(yè)有效開展對外貿易和產能合作，提高高質量發(fā)展水平和國際競爭力，實現優(yōu)勢互補的高質量發(fā)展。