黃河流域生態環境與經濟發展耦合脅迫關系研究

摘 要：為探究黃河流域生態環境和經濟發展之間的耦合脅迫關系，給黃河流域生態保護和高質量發展決策提供參考，建立了黃河流域生態環境與經濟發展綜合評價指標體系，并運用耦合協調和交互脅迫模型分析了黃河流域9個省（區）2007—2017年生態環境與經濟發展的關系。結果表明：在時間序列上，研究時段初期黃河流域生態環境與經濟發展耦合協調狀況處于嚴重失調狀態，后期整體處于良好協調狀態，整體上越來越協調;在空間格局上，研究時段初期黃河上中游省份生態環境和經濟發展之間協調程度高于下游省份的，后期黃河上下游省份的協調程度高于中游省份的，黃河中游地區生態環境與經濟發展的關系還需要進一步調整;經脅迫關系驗證，黃河流域生態環境與經濟發展存在一定的交互脅迫關系，研究時段前期生態環境綜合指數大于經濟發展綜合指數，后期經濟發展綜合指數大于生態環境綜合指數，生態環境的改善具有一定的滯后性。

關鍵詞：生態環境;經濟發展;耦合協調;脅迫關系;黃河流域

中圖分類號：X171.4;TV882.1 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.07.003

引用格式：劉同超.黃河流域生態環境與經濟發展耦合脅迫關系研究[J].人民黃河，2021，43（7）：13-18，23.

Abstract：In order to explore the coupling degree and interactive stress between ecological environment and economic development of the Yellow River basin and provide reference for the ecological protection and high-quality development decision-making of the basin， This paper analyzed the relationship between the ecological environment and economic development of nine provinces （regions） in the basin from 2007 to 2017 by using coupling coordination and interactive stress model. The results show that in terms of time series， the coupling coordination between the ecological environment and economic development of the Yellow River basin is in a serious maladjustment state in the early stage， and in a good coordination state in the late stage， and it is more and more coordinated in the whole researched period; in terms of spatial pattern， the coordination degree between the ecological environment and economic development of the upper and middle reaches of the Yellow River is higher than that of the lower reaches of the Yellow River in the early stage， and the coordination degree of the upper and lower reaches of the Yellow River is higher than that of the middle reaches of the Yellow River， the relationship between ecological environment and economic development in the middle reaches of the Yellow River needs further adjustment; through the verification of the stress relationship， there is a certain interactive stress relationship between ecological environment and economic development in the Yellow River basin. In the early stage of the study period， the comprehensive index of ecological environment is larger than that of economic development， in the later stage， the comprehensive index of economic development is larger than that of ecological environment and the improvement of ecological environment has a certain lag.

Key words： ecological environment; economic development; coupling coordination; stress relationship; Yellow River basin

習近平總書記在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上的講話中指出，當前黃河流域存在洪水風險、生態環境脆弱、水資源保障形勢嚴峻和發展質量有待提高四大問題。關于黃河流域洪水風險和水資源方面的研究已取得豐碩成果，本文不再贅述。在生態環境方面，黃金亭等[1]依據黃河流域土地利用類別和面積分析了黃河流域生態環境的質量，認為黃河流域生態環境質量雖然有所提高但提高幅度不大;董戰峰等[2]認為黃河流域生態保護需要引入生態補償機制，并提出了生態補償機制的實施路徑;張文馨等[3]對黃河三角洲地區植物與生態的關系進行研究，認為土壤含鹽量是影響植物多樣性和生態環境的重要因素;劉軒志等[4]對黃河流域各省份生態效率進行了研究，認為黃河上游生態效率較低、中下游生態效率相對較高。在經濟發展方面，馬海濤等[5]認為通過核心城市群建設可輻射、帶動、促進黃河流域高質量發展;薛明月等[6]采用空間變差函數分析旅游經濟的空間格局，認為黃河流域旅游經濟具有明顯的空間特點;孟怡偉等[7]認為陜西和山東為旅游經濟發達區，資源和信息化水平對旅游經濟的影響較大;簡子菡等[8]對黃河中下游的城鎮經濟發展情況進行分析，認為河南和山東為核心經濟發展區。在生態環境與經濟發展的關系方面，石濤[9]采用社會網絡分析法研究了黃河流域生態保護與經濟高質量發展的耦合協調特征;焦念濤等[10]對黃河流域生態環境和旅游經濟的耦合協調度進行研究，并分析了其影響因素;劉昌明[11]認為黃河流域生態保護和高質量發展之間有矛盾的對立統一性，應在保護中開發、在開發中保護，最終實現雙贏;丁舒熳等[12]對黃河流域34個城市經濟發展情況進行分析，認為生態環境嚴重影響著城市經濟的發展。與黃河流域洪水風險和水資源方面的研究相比，關于黃河流域生態保護與經濟發展尤其是二者關系的研究相對較少，已有研究大多集中于評價協調關系、側重于耦合協調度，對時序特征把握不夠、缺乏對生態環境與經濟發展是否存在交互脅迫關系的驗證。為彌補上述不足，筆者從時間和空間兩個維度分析黃河流域生態環境與經濟發展的動態耦合度，并驗證了二者的交互脅迫關系，以期為黃河流域生態保護和高質量發展決策提供參考。

1 模型構建

1.1 生態環境與經濟發展動態關系分析

經濟系統和生態系統相互作用，兩者之間存在著相互交織的動態關系。生態系統各要素能夠支持經濟發展，消化和吸收經濟發展所帶來的生態污染，脆弱生態環境受損后將制約經濟發展的速度和效率;經濟發展成果對生態環境保護具有支撐作用，經濟發展應考慮生態環境承載能力，經濟發展對生態系統要素的消耗破壞了生態系統的平衡狀態，因此經濟發展對于生態環境具有脅迫作用。

經濟發展與生態環境相互作用具有階段性[13]。在經濟發展初期，二者之間的相互作用力度較小;在經濟高速發展階段，其對生態環境的影響較大，易使生態環境受到嚴重破壞，受損的生態環境會影響經濟的發展，但是當生態環境得到修復后，經濟將會得到進一步發展并促進生態環境的好轉，經濟發展與生態環境相互促進從而實現動態平衡。

1.2 生態環境與經濟發展交互耦合模型

耦合是指兩個或兩個以上系統相互影響的一種現象，耦合度則是對這種相互影響程度的度量。在現實生活中存在著許多系統耦合現象，耦合模型被廣泛應用于自然系統和社會系統等領域的研究[14-16]。筆者選擇如下模型揭示生態環境與經濟發展之間的交互耦合機理：

式中：C為生態環境系統與經濟發展系統的耦合度，其值為0～1;FU為生態環境綜合指數;FE為經濟發展綜合指數;k為調節指數，一般取值為2～5，本研究取值為2;T為生態環境與經濟發展綜合協調指數;α、β為待定系數，二者取值為[0，1]，且二者之和為1，本研究中二者取值均為0.5;ur和es分別為生態環境和經濟發展各要素的標準化指標值;ar和bs分別為生態環境和經濟發展各要素的權重，采用熵值法計算;r和s分別為生態環境要素和經濟發展要素的編號，h、g分別為對應要素的個數;D為生態環境與經濟發展的耦合協調度。

參考相關研究成果[17]，依據耦合協調度對生態環境與經濟發展的協調程度進行等級劃分，見表1。

1.3 生態環境與經濟發展交互脅迫模型

用如下模型反映生態環境與經濟發展之間的相互脅迫關系[18]：

式中：z為生態環境惡化程度;x為人均國民生產總值，元;m、n、p為非負待定參數，m為生態最大惡化程度，n與生態環境隨經濟發展的變化速度有關（其值越大生態環境變化速度越快），p值決定了生態環境惡化拐點（其與x具有相同單位）。

當x小于p時，生態環境惡化程度隨著經濟水平的提高而提高;當x等于p時，生態環境惡化程度達到最大值，即為m;當x大于p時，生態環境惡化程度隨著經濟水平的提高而降低。

2 生態環境與經濟發展綜合評價指標體系

黃河流域橫跨我國西部、中部、東部3個區域，流經青、川、甘、寧、內蒙古、晉、陜、豫、魯等9個省（區），干流長5 464 km，流域面積79.5萬km2。2018年，流域總人口為4.2億人，占全國總人口的30.3%;綜合生產總值為23.9萬億元，占全國生產總值的26.5%;第三產業增加值為11.6萬億元，占全國第三產業增加值的24.78%。黃河流域承載了全國約三分之一的人口和四分之一的經濟（生產總值），是中國重要的經濟區域和生態走廊，經濟發展對生態環境造成了一定破壞，生態環境修復與經濟高速發展的矛盾日益突出。

黃河流域生態環境與經濟發展綜合評價指標體系的構建，以評價指標的準確性為前提，同時考慮數據來源的可靠性與可操作性。根據已有研究成果[19-20]和黃河流域的特點，按生態環境與經濟發展2個系統提出一級指標6個、二級指標25個，構成黃河流域生態環境與經濟發展綜合評價指標體系，見表2。考慮到不同指標對生態系統和經濟系統的影響不同，為避免主觀因素的影響，采用熵值法對各指標進行賦權。

各指標數據來源于2007—2017年《中國統計年鑒》《黃河年鑒》《黃河水資源公報》《黃河泥沙公報》《黃河流域水土保持公報》等。為了消除各指標單位不同的影響，對各指標進行無量綱處理，具體方法為

3 結果分析

3.1 生態環境與經濟發展耦合協調度時序分析

由圖1可以看出，2007—2017年黃河流域生態環境與經濟發展耦合協調度呈上升趨勢。2007年耦合協調度為0.12，屬于嚴重失調狀態;2008年耦合協調度為0.39，屬于輕度失調狀態;2009年、2010年耦合協調度分別為0.51、0.54，均屬勉強協調狀態;2011年耦合協調度達到0.72，屬于中等協調狀態;2012年和2013年耦合協調度出現下滑趨勢，分別為0.64和0.63，屬于初級協調狀態;2014年、2015年、2016年耦合協調度分別增長到0.85、0.87、0.88，均屬良好協調狀態;2017年耦合協調度達到0.91，屬于優質協調狀態。整體來看，2007—2017年耦合協調度從嚴重失調上升8個等級到優質協調，其間雖有波動，但很快又恢復上升趨勢，生態環境與經濟發展的耦合協調狀況逐步優化，已進入生態環境與經濟協調發展階段。

從生態環境綜合指數來看，2007—2017年呈波動上升趨勢，2007年為0.27，2009年增長到0.45，2010年下滑到0.29，2011年增長到0.57，之后2012年和2013年分別下滑到0.35、0.34，然后從2014年的0.66逐年增長到2017年的0.76。從經濟發展綜合指數來看，其值從2007年的0.02一直逐年增長到2017年的0.92，其間沒有出現下滑的情況。因此，不難判斷耦合協調度在2012年和2013年出現下滑是生態環境綜合指數下降導致的。

生態環境綜合指數受水資源、泥沙和水土保持的影響。從圖1不難發現：生態環境綜合指數在2010年、2012年出現下降的原因主要在于泥沙和水土保持兩個方面，泥沙指標值分別從2009年的0.27降到2010年的0.09、從2011年的0.24降到2012年的0.03，水土保持指標值分別從2009年的0.055降到2010年的0.049、從2011年的0.47降到2012年的0.43;生態環境綜合指數在2013年出現下降的原因主要在于水資源方面，水資源指標值從2012年的0.28降到2013年的0.25（水資源指標值在2011年達到最大值0.29后逐年下降到2016年的0.18）;生態環境綜合指數在2013—2017年逐年上升的原因主要在于泥沙方面，泥沙指標值從2013年約0.04上升到2014年的0.30，之后在0.34上下波動，說明泥沙治理方面在2014年之后取得了較好的效果。

經濟發展綜合指數受經濟實力、經濟活力和經濟結構的影響。從圖1不難發現：經濟結構指標值在2007—2013年逐年增長，而2014—2017年保持在0.27左右;經濟實力指標值每年保持高速增長，2007—2013年年均增幅大約為0.04，2014—2017年年均增幅大約為0.03;經濟活力指標值在2007—2010年年均增幅大約為0.01，2011—2017年年均增幅大約為0.02。因此，經濟發展綜合指數在2013年以前受經濟實力、經濟活力和經濟結構的共同影響，在2013年以后主要影響因素為經濟活力和經濟實力。

3.2 生態環境與經濟發展耦合協調度空間分析

選擇各省（區）2007年、2012年和2017年3個時間節點生態環境與經濟發展耦合協調度（見表3）進行空間分析。

2007年，山東的耦合協調度為0，屬于極度失調狀態;寧夏的耦合協調度為0.02，也屬于極度失調狀態;內蒙古和山西的耦合協調度均為0.15，屬于嚴重失調狀態;青海、陜西和河南的耦合協調度分別為0.21、0.22、0.23，屬于中度失調狀態;四川和甘肅的耦合協調度分別為0.30、0.38，屬于輕度失調狀態。

2012年，青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南和山東的耦合協調度分別為0.63、0.62、0.64、0.64、0.65、0.65、0.63、0.63、0.64，各省（區）耦合協調狀況處于同一水平，即均處于初級協調狀態;與2007年相比，耦合協調狀況變化較大者為山東和寧夏，從極度失調狀態發展到了初級協調狀態，跨越了5個級別。

2017年，流域9省（區）耦合協調度為0.89～0.91，屬于良好協調狀態或優質協調狀態，具有較好的發展態勢。

從整個研究時段來看，甘肅和四川耦合協調狀況屬于起點高但發展緩慢，在2007年處于領先水平，而在2017年則處于平均水平之下;山東和寧夏屬于起點低但發展迅速，在2007年處于較低水平，而在2017年則處于領先水平;山西和河南兩省前期與整個黃河流域的耦合協調狀況處于同一水平，但后期發展緩慢，在2017年低于平均水平;內蒙古、陜西和青海在研究時段內與整個黃河流域處于同一水平。

從黃河流域整體來看，上游地區耦合協調度基本保持平均水平，中游省份耦合協調度在前期保持平均水平、在后期低于平均水平，下游省份耦合協調度在前期低于平均水平、在后期與平均水平相一致，說明黃河中游地區生態環境與經濟發展的關系還需要進一步調整。

3.3 生態環境與經濟發展交互脅迫關系驗證分析

采用Excel軟件對生態環境綜合指數與經濟發展綜合指數的關系進行曲線擬合，見圖2～圖10。

圖2～圖10表明，黃河流域各省（區）生態環境綜合指數與經濟發展綜合指數關系的曲線擬合效果較好，黃河上游省份和下游省份的確定系數R2大于中游省份的，這與黃河流域各省份耦合協調度保持一致。各省份生態環境綜合指數與經濟發展綜合指數關系擬合曲線走向基本一致，均屬于生態環境與經濟發展相互促進階段，但曲線的斜率不同，即各省份生態環境與經濟發展的相互促進關系不盡相同。此外，各省份的經濟發展水平高于生態環境建設水平，即生態環境改善具有一定的滯后性。當經濟發展綜合指數接近1.0時，河南、四川和甘肅3個省的生態環境綜合指數大于0.9，表明這3個省生態環境與經濟發展的相互促進作用較強;內蒙古生態環境綜合指數約為0.78、其他省份生態環境綜合指數為0.85左右，表明這些省（區）生態環境與經濟發展的相互促進作用相對較弱，但在后期具有較好的發展趨勢。

4 結論與建議

4.1 結 論

（1）在時間維度（2007—2017年）上，黃河流域生態環境與經濟發展耦合協調狀況在前期呈現嚴重失調狀態、后期呈現良好協調狀態，即隨著時間推移越來越協調;在前期生態環境綜合指數大于經濟發展綜合指數，但后期經濟發展綜合指數大于生態環境綜合指數。

（2）在空間維度上，黃河流域生態環境與經濟發展耦合協調度在前期呈現上中游省份大、下游省份小的態勢，而在后期呈現上下游省份大、中游省份小的態勢，即黃河下游生態環境與經濟發展耦合協調水平上升較快，而黃河中游生態環境與經濟發展耦合協調水平上升緩慢，黃河中游地區生態環境與經濟發展的關系還需要進一步調整。

（3）經脅迫關系驗證，黃河流域生態環境與經濟發展存在相互作用的關系，從各省（區）二者關系曲線擬合結果來看，其確定系數大小與耦合協調度大小相一致，即生態環境與經濟發展相互作用在黃河流域上游和下游省份較強，而在黃河流域中游省份作用相對較弱;各省份的經濟發展水平高于生態環境建設水平，即生態環境改善具有一定的滯后性。

4.2 建 議

（1）加快生態環境和經濟發展各子系統建設，減少子系統發展差距。各個子系統發展差距明顯，特別是水土保持子系統嚴重落后，應加強黃河流域生態環境（水土保持）建設;同時，水資源子系統發展在近幾年處于下降趨勢，應重視黃河流域水資源的保護;經濟發展方面，經濟結構基本處于平穩狀態，應適時調整經濟結構使其更加合理。

（2）經濟發展應重視生態環境，加快改善黃河流域生態環境。在經濟處于快速發展的同時，生態環境處于緩慢改善狀態、滯后于經濟發展，因此經濟發展要反哺生態環境建設。

（3）重視黃河流域生態環境與經濟發展空間布局，提高黃河流域整體發展質量。黃河上游、中游、下游發展各有特點、速度不同，應根據各自發展特點和不足，制定合理的發展思路和戰略，發揮各自優勢，帶動周邊區域發展，縮小各區域之間的差距，形成分工合作、相互協調的黃河流域生態環境與經濟發展態勢。

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【責任編輯 張智民】