珠三角生態-經濟-科技創新系統耦合協調特征及發展對策

蔣文莉，黃 何，蔡盼心，陳 相

（1.廣東省水利水電科學研究院，廣東廣州 510610；2.廣東省技術經濟研究發展中心，廣東廣州 510070；3.廣東財經大學經濟學院，廣東廣州 510320；4.廣東省科學技術情報研究所，廣東廣州 510033)

隨著我國經濟高速增長與自然資源的大幅減少，環境污染問題對我國經濟發展的抑制作用越來越明顯，每年由于環境污染造成的GDP 損失約是2%～3%［1-2］。同時，我國科技創新能力與主要發達國家之間仍存在較大差距，進而面臨環境污染與科技創新瓶頸制約導致發展動力不足的雙重困境［3］。珠三角九城作為粵港澳大灣區的重要組成部分，區域科技創新發展不平衡問題突出，同時也面臨土壤污染、大氣污染、水污染等環境問題［4］。由此可見，生態、經濟、科技創新三者間相互關聯、相互限制，因而有必要厘清三個子系統間相互作用的機制，基于耦合協調的地區差異性［5］，探究生態-經濟-科技創新系統在珠三角九市的協調發展程度及其存在的問題，促進三個子系統實現正向協調發展，推動珠三角地區社會經濟創新的跨越式發展。

1 文獻綜述及理論框架

1.1 經濟發展與科技創新關系綜述

根據環境庫茲涅茨曲線［5］，在經濟發展初期環境污染程度與人均收入呈正向發展，當人均收入達到較高水平，常常伴隨著科技創新的發展，存在著技術進步促使環境污染程度與人均收入呈反向發展。經濟發展為科技創新提供了人才、技術等物質基礎，同時由于人們收入的提升，對生活質量與環境質量的要求也隨之提升，進而會要求社會各部門加大環境的治理；但經濟的粗放型增長又會對生態環境造成負的外部性作用。內生增長理論強調［6］，內生技術是經濟增長的決定性因素，科技創新會使經濟增長產生反哺作用。Perroux［7］在其增長極理論中亦強調，創新集中的產業具備增長極的作用，是推進型產業，能夠推進被推進型產業的經濟增長，進而發揮其增長極的輻射帶動作用。李芝等［8］認為以科技為支撐的循環經濟的發展是解決經濟發展與環境破壞矛盾以實現協調發展的唯一公認有效途徑。此外，由于舊技術的限制與科技創新的高成本，研發階段的科技創新也會對經濟產生一定的消耗，唯有經濟發展與科技創新實現協調發展才能促進區域經濟的有效增長。楊武等［9］便基于C-D 生產函數構建耦合度模型與耦合協調度模型，采用1991—2012 年中國的經濟與科技創新數據，最終得出經濟增長與科技創新水平的協調發展有利于推進中國經濟的增長。

1.2 經濟發展與生態環境關系綜述

經濟發展為生態環境提供了物質基礎，而生態環境為經濟發展提供了生態基礎。經濟增長通過為生態環境提供相關環境保護的人才以及資金等物質基礎進而增強生態系統的穩定性與耐受性［10］，同時經濟的粗放增長也對生態基礎造成一定的破壞；但是生態環境的破壞并非是經濟增長的必然結果，王敏等［11］基于環境庫茲涅茨曲線，采用中國112座城市的大氣數據探究經濟增長與環境污染的關系，得出在考慮技術進步后，經濟增長本身并不一定造成環境污染。在生態環境對經濟發展的作用方面，穩態經濟學者認為，生態環境為經濟增長提供生態基礎，認為高速的經濟增長受限于自然資源的有限性，是不可能無限增長的；林琳［10］認為，社會生產是一個人類從大自然汲取自然資源進而加工成生產、生活資料，一方面用于生存需要，另一方面在使用后排出廢棄物返還自然環境，因而良好的生態環境是經濟增長的動力支持，相反，在惡劣的生態環境下，資源匱乏、污染嚴重的問題會遏制經濟的發展。

1.3 生態環境與科技創新關系綜述

惡劣的生態環境對經濟增長造成壓迫，對科技創新提出需求，進而激勵科技創新的發展。根據波特假說，適當的環境規制會激勵企業創新活動進而提升企業自身生產力，從而抵消環境保護的成本，提高生產率，形成自身的“競爭優勢”，不恰當的環境規制則會提升科技創新的成本。科技創新則是通過技術進步以降低經濟活動對生態的破壞，但是科技創新的必經階段為科技研發，科技研發會對生態造成一定的生態負效應，如浪費自然資源與爆發生態危機的可能性；同時科技研發的市場化還會導致以利益為目的造成生態風險的可能性［12］。林琳［10］在環境與科技創新的關系上亦認為，通過科技創新可以將自然環境構建為適宜人類生產的人工環境，以促進生態與經濟的協同發展。以往的研究多側重于生態環境保護與經濟增長的協調上，忽視了科技創新與生態環境、經濟發展的重要關系以及其在協調生態環境與經濟發展所發揮的作用。但仍有一定的研究探索了科技創新在協調生態環境與經濟增長關系中發揮的重要作用，諸如Georgescu-Roege 運用熱力學定理理解經濟增長與環境保護之間的關系，認為解決經濟與環境的矛盾在于生產具有更好耐用性的商品與太陽能技術的應用［13］。

綜上所述，生態、經濟、科技創新之間存在著相互制約又相互作用的關系，區域生態-經濟-科技創新是個高度復雜、多層次的開放系統，相較于兩個子系統的協調，其協調難度更大涉及范圍更廣，其中生態環境是基礎，生態環境為經濟增長與科技創新提供自然資源等生態基礎以維持經濟增長與科技創新水平提升的長久運行，而對環境的政策規制則會影響經濟增長與科技創新的成本；經濟增長為生態保護和科技創新提供了支撐和保障的作用。經濟增長通過促進人類社會進步以形成良好社會環境為生態環境與科技創新提供保障，同時為生態環境、科技創新輸送環境保護資金與技術研發經費以激勵科技創新水平的提高、環境保護技術的提升，進而促進生態系統的循環發展；科技創新可以直接促進區域經濟發展，也是協調經濟發展和生態環境保護的關鍵。科技創新是經濟增長的決定性因素，通過技術進步提高社會生產效率，驅動經濟增長提高，同時科技創新是完善生態系統的關鍵，一方面科技研發消耗生態資源以及造成一定的生態破壞，另一方面科技創新促進生態系統形成更適宜經濟增長的人工環境。三個子系統之間基于此形成相互影響、相互作用的機制（見圖1）。

圖1 生態、經濟、科技創新三大子系統影響機制

根據協同學理論，各個子系統的協調發展有利于促進整體內部各個要素有序有組織的進行交流與合作，進而達到整體功能大于各子系統功能的簡單相加，促進生態、經濟、科技創新三個子系統的協同發展；有利于區域內各個城市發揮更大的經濟功能，促進經濟循環增長，為區域內社會人民提供更大的福利。因此，基于上述關系以及協同發展機理，本文從要素層面出發，立足于如何發揮各要素系統的耦合協調能力這一核心點，通過探索珠三角九市的耦合協調特征繼而分析提升各城市協調水平的發展對策與路徑。

2 研究方法

2.1 研究范圍

珠三角九市是粵港澳大灣區的重要組成部分，包括廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、惠州、中山、肇慶等九個城市，面積約5.4 萬km2。廣州與深圳被定義為國際大都市與創新大都會，是珠三角九市的增長極，輻射帶動周邊七個城市創新發展；其余七市作為粵港澳大灣區的重要節點城市，與廣深兩地共同打造粵港澳大灣區宜居宜業優質生活圈。

2.2 數據來源及指標構建

基于科學性、實用性、完備性的指標體系構建原則，本文借鑒《中國區域科技創新能力評價報告2018》中的區域科技創新能力評價體系，結合OECD 的壓力-狀態-響應模型與中國科學院發布的《2010 年中國可持續發展戰略報告》［14］，參考萬魯河等［15］學者對經濟子系統的評價指標，采用3個一級指標、9 個二級指標、19 個三級指標衡量生態、經濟、科技創新子系統的綜合水平，構建了2008 年至2018 年生態-經濟-科技創新系統的指標體系。指標體系數據來源國家統計局、廣東省統計局、廣東省知識產權局、中國住房和城鄉建設部，具體如表1 所示。

表1 生態-經濟-科技創新系統評價指標體系

2.3 研究方法

基于分析珠三角九市各城市與整體區域生態、經濟、科技創新三大子系統的協調情況以揭露各城市與區域的協調發展問題的需要，本文設置的研究路徑具體為：首先利用熵權法賦予生態-經濟-科技創新指標體系內各指標權重，并計算各城市三個子系統的綜合評分；進而采用耦合協調模型測算各城市的生態-經濟-科技創新系統的耦合協調度，評價各城市三個子系統的協調發展情況。

2.3.1 數據處理

介于各個指標數據間存在量綱與數量級上的差異，本文采取極差標準化的方法剔除原始數據在量綱與數量級上的差異性，使得數據具備可比性的特點。以下是極差標準化的公式：

2.3.2 熵權法確立指標體系權重

為避免權重賦予的主觀性，兼顧指標的變異個數，本文借鑒雷勛平等［16］采用的熵權法，對評價體系的各個指標賦予權重。熵權法是根據指標信息載量的不同來對各個指標進行賦權的方式，熵權法的具體計算公式如下：

運用公式分別計算生態子系統、經濟子系統、科技創新子系統的綜合得分：

2.3.3 構建耦合協調度模型

耦合協調度模型是根據物理的容量耦合系數模型推導得出的［17-18］，用于測量系統內各子系統或各要素間的耦合度與協調度的方法，其中耦合度指的是系統內各子系統或各要素的關聯程度，但是耦合度無法衡量系統內各子系統協調發展的程度，因此借助耦合協調度來計算系統內各子系統協調發展的程度即良性的相互作用程度。本文借鑒廖重斌［17］所推導的耦合協調度模型中的耦合協調度公式，如下：

同時，本文參考段新等［1］的觀點對耦合協調度的評價標準進行劃分，詳見表2：

表2 生態-經濟-科技創新系統耦合協調度判別標準及劃分類型

3 珠三角九市耦合協調實證分析

3.1 耦合及耦合協調度時序分析

本文采用極差標準化對2008—2018 年珠三角九市數據進行無量綱化，基于熵權法計算賦予各指標權重具體（見表1），根據公式（2）（3）（4）計算得出珠三角九市各城市在2008—2018 年各子系統的綜合得分并對其得分情況進行排序（鑒于版面限制，具體評分排名等備索）；其次，基于耦合協調模型，根據公式（6）計算得出珠三角九市的耦合協調度，具體如表3；最后，基于表2 的分類得出珠三角九市2008—2018 年的協調發展類型，如表3。

珠三角九市在2008—2018 年間的生態-經濟-科技創新耦合協調度變化相對穩定，整體呈現耦合協調度廣州、深圳、佛山“中間高，周圍低”的空間特點，時空變化差異不明顯。廣州、深圳長期處于領先地位，其他城市相對落后；由表3 可知，廣州、深圳、佛山在2008—2017 年處于前三名，結合表4 可知，這三座城市的耦合協調度均高于各年珠三角九市的耦合協調度平均水平；東莞、珠海、惠州、中山、江門、肇慶這六座城市的耦合協調度長期處于各年珠三角九市耦合協調度的均值下方，其中肇慶始終處于最后一名，隨著珠海的不斷發展其排名有著持續上升的趨勢，東莞在十一年間耦合協調水平不斷提高，2018 年已經超過均值上升至第3 位。整體而言，珠三角九市生態-經濟-科技創新系統耦合協調度處于平均水平下游的城市較多，具備較大的發展空間。

表3 2008 年—2018 年珠三角九市區域生態-經濟-科技創新系統耦合協調度及排名

表4 2008 年—2018 年珠三角九市區域生態-經濟-科技創新系統耦合協調度均值

為進一步探究各城市十一年間耦合協調類型的變化，本文根據表3 各城市耦合協調度得分總結了珠三角九市十一年間耦合協調度的類型，結果如表5 所示。在研究時段內有3 個城市區域生態-經濟-科技創新三者之間的耦合協調類型有著不同程度的上升，其中佛山除2008 年、2012 年和2013 年處于瀕臨失調狀態，其余年份均處于勉強耦合協調狀態，東莞在2018 年達到勉強耦合協調狀態，惠州在2012年由輕度失調升至瀕臨失調衰退；有5 個城市的協調水平沒有發生變化，其中廣州、深圳分別長期處于優質、良好耦合協調，珠海、中山長期保持輕度失調衰退狀態，肇慶始終為中度失調衰退狀態；僅有1 個城市的協調狀態出現下降的情況，即江門在2009 年從瀕臨失調衰退降至輕度失調衰退并在十年間始終保持輕度失調。從分布類型來看，共涉及6種協調類型，其中2008 年只有廣州、深圳兩個城市達到耦合協調，但2018 年已有4 個城市達到耦合協調，整體上仍有較大的提升空間。

表5 2008 年—2018 年珠三角九市區域生態-經濟-科技創新系統協調發展類型

3.2 耦合協調類型分析

為了深入分析珠三角各城市生態-經濟-科技創新耦合協調度內不同系統的滯后情況，本文將各城市十一年間三個系統的綜合得分進行了排名（鑒于版面限制，具體評分排名等備索）。廣州、深圳由于耦合協調狀況較好，各子系統得分始終位于前兩位，說明其經濟增長與科技創新在與生態環境形成了相對較優的發展關系，這主要由于高水平的經濟與科技創新有利于滿足維護生態環境的需求。雖然在“三廢”的排放數據上廣州、深圳排名靠前，但是由于其高水平的經濟和科技創新，在對環境改善上的投入較大，高強度以及高新技術的采用使其生態環境始終保持在較好的水平；東莞、佛山、中山等處于中上游的城市，生態發展始終落后于生態與經濟的發展，這是由于城市經濟的發展前期常以污染嚴重、高能耗的傳統工業為主，科技驅動社會發展的深入對環境起到了一定維護和優化，但仍未能彌補前期高能耗導致的環境惡化，因此這些城市在發展經濟和科技的同時需要加大對環境治理的投入；惠州長期處于科技發展滯后狀態，雖然從2012年由輕度失調衰退升至瀕臨失調衰退，但其耦合協調度長期位于中游，優質的生態環境使其生態子系統得分位于前列但經濟和科技的發展始終沒有得到突破，一定程度上說明惠州經濟發展與科技研究水平不穩定，突破失調局面的工作重點應當促使經濟與科技創新雙輪驅動；珠海、江門、肇慶等耦合協調度排名靠后的城市均處于科技創新滯后狀態，可能存在技術不足、科技創新投入較少的問題。從綜合指數得分可知，這些城市往往有著較好的生態環境和較為落后的經濟條件，它們未能充分的利用生態環境資源來提高經濟水平與科技創新能力，也未能利用已有的物質技術與科研技術來優化生態環境，生態環境雖然維持在原來未被經濟充分開發的良好階段，但經濟的相對落后往往會導致科技發展受阻，后續隨著這些城市對于經濟增長的追求，生態環境必然會遭到一定的破壞，而科技的發展以及新技術的運用將會大大提高人們保護環境的能力。因此這些城市應該加大科技投入，讓科技帶動經濟，經濟更好的支撐科技的發展，從而利用新的技術加強對環境的保護，使三者協調發展。

基于上述分析，珠三角九市各城市的協調發展類型不同，處于瀕臨失調衰退類型的城市常常屬于生態滯后型，這是由于城市化發展占用大量生態用地，使得城市污染負荷的壓力和土地脅迫的強度大大增加，后期雖加強科技創新驅動，但生態環境已經遭到了嚴重破壞；而處于中度或輕度失調衰退類型的城市常處于科技滯后型，科技創新是促進生態環境與經濟增長耦合的關鍵，處于科技創新滯后型的城市由于技術水平不足，既無法驅動經濟發展又無法提高資源的利用效率與降低污染。

4 結論及建議

本文基于區域生態、經濟、科技創新三大子系統相互作用、相互制約的協調機制，探測珠三角各城市生態-經濟-科技創新系統的協調發展情況，揭露了珠三角九市在協調發展上存在的問題，在耦合協調的基礎上提出以下戰略和政策制定方面的建議：

4.1 協調有序，推動生態、經濟、科技創新三大子系統良性正向發展

珠三角各市在2008—2018 年間廣州、深圳、佛山長期處于領先地位，其余城市均處于不同程度的失調衰退狀態，相對落后。各城市應當重視生態、經濟、科技創新三大子系統的協調效益，通過提高協調水平構建健康的發展模式，優化協調水平落后的城市生態環境方面的效益，提高環境資源在經濟發展與科技創新方面的支撐作用，協調水平領先的城市應當充分利用自身經濟與科技創新的優勢，提高科技在保護生態方面的利用率，擴大城市綠化建設，推動區域發展方式向生態環境、科技創新、經濟增長耦合協調的可持續發展方式轉變，形成三者的良性協調，發揮協調帶來的正向作用，打破珠三角九市三大子系統長期失衡局面，滿足人民對高質量高水平發展的需要。

4.2 共謀發展，加強高水平城市與較低水平城市的協同發展

在統籌區域的協調發展戰略方面，應當堅持“以點帶面”的政策，加強高水平城市與較低水平城市的合作，加強區域創新聯系，搭建知識共享平臺，充分發揮廣州、深圳、佛山對周圍城市經濟、科技創新的輻射帶動作用，優化科技創新環境，推動產學研深度融合，積極推進科技成果轉化，實現與周圍城市的科技資源共享，加強科技創新對生態、經濟的“反哺”效應；實行“飛地經濟”，充分利用江門、肇慶等城市的生態資源，形成區域生態環境對經濟增長與科技創新的長期動力，進而加快珠三角九市聯動發展，促進區域盡快形成宜居宜業宜游的優質生活圈。

4.3 立足實際，針對各自城市短板強調三大子系統融合發展

通過對珠三角九市耦合協調類型的分析可知，各城市應當結合自身協調類型及滯后類型情況，著重提高滯后類型水平，以發揮滯后類型與其他類型的協調效益。東莞、佛山、中山應當重視生態滯后對經濟增長與科技創新發展的限制，積極提升自主創新能力，加快傳統工業優化升級，提高科學技術對生態環境的優化效率，降低生態的負效應，良好的生態環境一方面有利于持續性的為經濟增長與科技創新輸送物質資源，另一方面有利于構建宜居宜業宜游的優質生活圈以提高人民生活的福祉；江門、肇慶等周邊生態條件較好的城市應當擴大經濟規模，刺激居民消費以拉動內需，同時政府應當提高科研資金的投入以及資金的利用效率；深化科技體制改革，著力增強企業科技創新能力，推動科技與經濟的融合，構建智慧城市，并利用其良好的環境吸引大科學裝置落地，發展科技服務業，吸引國內外高校落地，在經濟發展與科技創新的基礎上維護生態環境以形成三者的良性協調，構建健康的發展模式。協調水平高的城市應當與協調水平低的城市聯合發展，促進各要素流動以降低各城市所面臨的滯后系統的限制。

在日益強調區域一體化的背景下，基于提高城市核心競爭力的需要，珠三角九市應當立足于區域整體發展戰略，重視區域內各城市人才、技術、資金等要素的有效配置，加強區域內部交通網絡、信息網絡的建設，降低要素流動的成本，進而促進區域內生態、經濟、科技創新的協調發展；此外，由于各城市所處發展階段、政策環境、文化背景、地理位置不同，所面臨的發展桎梏與發展瓶頸不同，應當結合自身實際，結合自身發展需要與區域發展要求，找準城市在粵港澳大灣區中自我定位，補短板，強弱勢，固優勢，促進三大子系統的融合發展，從而突破失調狀態的瓶頸，促進珠三角九市形成生態良好、經濟持續增長、科技創新活力迸發的健康發展模式。