南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合分析＊

邊為為，劉平輝,朱傳民

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013）

城鎮(zhèn)化發(fā)展進程與生態(tài)環(huán)境唇齒相依。一方面，城鎮(zhèn)化在帶來經(jīng)濟效益騰飛的同時，也使得生態(tài)環(huán)境面臨人口、資源、污染等各個方面的壓力；另一方面，生態(tài)環(huán)境的惡化以及生態(tài)資源的過度消耗也嚴(yán)重制約著城鎮(zhèn)化的可持續(xù)發(fā)展。如何維持在生態(tài)環(huán)境承載力范圍內(nèi)，保證城鎮(zhèn)化進程的可持續(xù)發(fā)展以及如何保持城鎮(zhèn)化進程的同時促進生態(tài)環(huán)境的積極穩(wěn)定發(fā)展，涉及到城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境兩個系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)耦合問題。

我國城市化率從改革開放以來1978 年的17.9%上升到2018 年的59.6%，40 年間城市化率提高了41.7%，增長迅速。城市化又稱城鎮(zhèn)化，是現(xiàn)代發(fā)展的趨勢使然，也是經(jīng)濟和社會組織程度以及管理水平的重要標(biāo)志[1-2]。城鎮(zhèn)化的發(fā)展是一個復(fù)雜的過程，在此過程中，不僅包含了人口的大規(guī)模遷移并且伴隨著生產(chǎn)和生活方式的轉(zhuǎn)變，涉及社會、經(jīng)濟、生態(tài)等多系統(tǒng)的統(tǒng)一[3]。快速發(fā)展的城市化進程在提升人類的居住環(huán)境和生活質(zhì)量的同時，也不可避免地對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，如：土壤污染，耕地面積減少，空氣污染、水污染等生態(tài)環(huán)境問題[4]。根據(jù)《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020 年）》在推進城鎮(zhèn)化進程中全面融入生態(tài)文明理念，加快建設(shè)綠色城市的要求，開展城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系的研究，以探究城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)二者的耦合關(guān)系，對于促進城鎮(zhèn)化進程與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展具有重要意義。

國外學(xué)者較早開展城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究，Grossman 和Krueger[5]采用計量經(jīng)濟學(xué)方法分析42 個國家的面板數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)城市經(jīng)濟發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間的倒U 型關(guān)系，并以此提出了著名的環(huán)境茲涅茲曲線（EKC）；國內(nèi)學(xué)者對于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究目前已比較全面，黃金川[6]等以環(huán)境庫茲涅茲曲線和城市化對數(shù)曲線為基礎(chǔ)，運用代數(shù)學(xué)和幾何學(xué)方法，揭示了二者之間先指數(shù)衰退、后指數(shù)改善的耦合規(guī)律，并劃分耦合的過程為低水平協(xié)調(diào)、拮抗、磨合和高水平協(xié)調(diào)四個階段；此后，在研究區(qū)域上，國內(nèi)學(xué)者針對全國、省域、市域等尺度開展了不同層次的研究[7-9]，在研究方法上，國內(nèi)學(xué)者主要通過耦合協(xié)調(diào)度模型[10]、灰色關(guān)聯(lián)模型[11]、響應(yīng)度模型[12]及交互脅迫模型[13]等，探究城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的互動關(guān)系及作用機理。

總體上看，學(xué)者們關(guān)于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究已經(jīng)比較豐富且理論基礎(chǔ)扎實，但是學(xué)者們的研究的地域大多集中在城鎮(zhèn)化程度較高且經(jīng)濟發(fā)達的城市聚集區(qū)，缺乏對中西部地區(qū)小范圍區(qū)域的研究及對策建議的研究。本文在已有研究基礎(chǔ)之上，通過建立反映城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境體系綜合水平的評價指標(biāo)體系、通過耦合度模型和耦合協(xié)調(diào)度模型，定量評價2009-2018 年南昌市城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)過程，揭示其時間演變特征，以期為南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略提供理論支持與科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

南昌作為江西省省會的同時也是環(huán)鄱陽湖城市群核心城市，地處東經(jīng)115°27′～116°35′，北緯28°10′～29°11′。全市土地總面積7194.61km2，下設(shè)東湖、西湖、青云譜、灣里、青山湖、新建6 個區(qū)以及南昌、安義、進賢3 個縣。近年來，南昌市城鎮(zhèn)化步伐加快，生態(tài)環(huán)境保護任務(wù)較重。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于《南昌市統(tǒng)計年鑒(2010-2019年)》《南昌市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2009-2018 年)》《江西省水資源公報(2009-2018 年)》以及《中國城市統(tǒng)計年鑒(2010-2019 年)》。

2 指標(biāo)體系及研究方法

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

城市化與生態(tài)環(huán)境緊密相連，關(guān)系復(fù)雜，涉及諸多因素。在前人的研究基礎(chǔ)上[14-16]，結(jié)合南昌市的實際，保障指標(biāo)選擇的有效性、系統(tǒng)性和科學(xué)性的同時保證指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性以及指標(biāo)體系的層次性。本文在城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)評價指標(biāo)體系,見表1。其中，城鎮(zhèn)化系統(tǒng)從人口、經(jīng)濟、社會、空間城鎮(zhèn)化4 個準(zhǔn)則層，共計16 個指標(biāo)層構(gòu)建；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)基于PSR 理論從生態(tài)環(huán)境水平、生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)3 個準(zhǔn)則層，共計12 個指標(biāo)層構(gòu)建。見表1。

表1 南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)評價指標(biāo)體系

2.2 研究方法

2.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

為消除各指標(biāo)之間量綱影響和自身變異的影響，本研究采用極差法進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式如下：

式中，X′ij為第i 年份，第j 項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果，Xij為第i 年份，第j 項指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，minXj、maxXj分別表示第j 項指標(biāo)的最小值和最大值。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，指標(biāo)數(shù)據(jù)皆處于0～1 之間。

2.2.2 熵值法

“熵”在熱力學(xué)概念中主要反映系統(tǒng)的混亂程度，近年來在社會經(jīng)濟發(fā)展研究等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用[17-18]。與傳統(tǒng)的主觀賦權(quán)法相比，熵值法可以降低確定權(quán)重時的主觀因素[19]。熵值法計算權(quán)重過程如下：

將第i 年份第j 項指標(biāo)進行同度量化，計算第i年份對第j 項指標(biāo)的貢獻度（Pij），即：

式中,n 為年份個數(shù),m 為指標(biāo)個數(shù)。

計算第j 項指標(biāo)的信息熵值（Ej），即：

計算第j 項指標(biāo)的冗余度（dj），即：

對冗余度歸一化，計算第j 項指標(biāo)的熵權(quán)權(quán)重（Wj）,即：

2.2.3 綜合指數(shù)計算

綜合評價函數(shù)由線性加權(quán)法構(gòu)建而成，分別計算城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)（U1）和（U2），即：

式中，Wj1和Wj2分別為城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的各指標(biāo)權(quán)重分別為城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.2.4 耦合度計算

耦合是指兩個或兩個以上系統(tǒng)在發(fā)展過程中，各個系統(tǒng)相互作用而彼此影響的關(guān)系[7]。一般采用耦合度（C）作為影響程度的度量值，即：

耦合度僅能夠反映城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間相互作用彼此影響的程度，無法真實反映其耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平，因此，引入耦合協(xié)調(diào)度（D）來反映系統(tǒng)間的整體“功效”與“協(xié)同”效應(yīng)[20-21]，即：

式中，T 為綜合評價指數(shù)，由U1和U2加權(quán)得到，α、β 為待定系數(shù)，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境同等重要，不能顧此失彼，因此，取α=β=0.5[16]。

為更加直觀反映南昌市兩系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展所處的時序空間，在已有的相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對耦合度和耦合協(xié)調(diào)度的等級進行劃分,見表2。

表2 耦合度和耦合協(xié)調(diào)度的等級劃分

3 結(jié)果分析

在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，運用熵值法分別確定兩系統(tǒng)各評價指標(biāo)權(quán)重（見表1）。利用線性加權(quán)法計算各系統(tǒng)綜合指數(shù)，在此基礎(chǔ)上計算并整理得到城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度、耦合協(xié)調(diào)度以及相應(yīng)的類型結(jié)果，見表3。

表3 南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合評價結(jié)果

3.1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)分析

2009-2018 年，南昌市城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)保持著持續(xù)上升的趨勢（如圖1 所示），由2009 年的0.1072 提高到2018 年的0.4881，年均增長35.53%，城鎮(zhèn)化水平得到有效發(fā)展。從不同準(zhǔn)則層來看，人口城鎮(zhèn)化和社會城鎮(zhèn)化在2009-2018 年均保持增長趨勢，其中，社會城鎮(zhèn)化增長幅度最大，達0.0201/a，人口城鎮(zhèn)化次之，為0.0158/a，表明南昌市在城鎮(zhèn)化進程中，注重社會城鎮(zhèn)化和人口城鎮(zhèn)化的發(fā)展，但是社會城鎮(zhèn)化對促進南昌市的城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平的影響最大；經(jīng)濟城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化在2009-2018 年整體呈波動上升趨勢，增長幅度較小，其中，經(jīng)濟城鎮(zhèn)化增長幅度為0.0038/a，空間城鎮(zhèn)化最小，為0.0013/a，2014-2018 年相較于其他準(zhǔn)則層，經(jīng)濟和空間城鎮(zhèn)化一直處于低位，表明南昌市城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)是經(jīng)濟和空間城鎮(zhèn)化。

圖1 2009-2018 年南昌市城鎮(zhèn)化指數(shù)變化趨勢

2009-2018 年，南昌市生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)整體呈波動上升的趨勢（如圖2 所示），由2009 年的0.1202 提 高 到201 8 年 的0.2751，年 均 增 長12.89%，部分年份雖略有下降，但生態(tài)環(huán)境總體上不斷走向優(yōu)質(zhì)。從不同準(zhǔn)則層來看，生態(tài)環(huán)境水平和生態(tài)環(huán)境保護均在2009-2018 年間的波動中呈現(xiàn)上升趨勢，其中，生態(tài)環(huán)境水平增長幅度最大，達0.0124/a，生態(tài)環(huán)境保護次之，為0.0036/a，表明隨著鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)戰(zhàn)略、生態(tài)環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃的實施，南昌市資源生產(chǎn)力增強，環(huán)保投入增加，逐漸形成了生態(tài)建設(shè)的大格局；而生態(tài)環(huán)境壓力在2009-2018 年間表現(xiàn)為在波動中下降趨勢,下降幅度為0.0005/a，表明隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展水平的快速增長，南昌市對于資源的消耗日益嚴(yán)重，而且工業(yè)污染物的排放量的增加，區(qū)域生態(tài)環(huán)境面臨一定的壓力。

圖2 2009-2018 年南昌市生態(tài)環(huán)境指數(shù)變化趨勢

3.2 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系分析

2009-2018 年，南昌市的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度處于較高水平，一直穩(wěn)定位于0.9 以上，耦合協(xié)調(diào)度不斷提高，整體呈優(yōu)化趨勢（如圖3 所示）。根據(jù)其耦合關(guān)系，南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展情況可以大致劃分為以下3 個階段：

圖3 2009-2018 年南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)變化趨勢

第一階段為失調(diào)階段（2009-2011 年）。其耦合協(xié)調(diào)度由2009 年的0.3369 上升到2011 年的0.3923，無論是城鎮(zhèn)化發(fā)展水平還是生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平都處于偏低水平，二者之間的耦合度失調(diào)狀況明顯。2009 年處于城鎮(zhèn)化滯后類型，2010 年城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)超過生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)，轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境滯后類型。2009 年12 月，國務(wù)院批復(fù)建立《鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》全國第一個以生態(tài)為特色的地方區(qū)域規(guī)劃。南昌市政府在“十一五”規(guī)劃確定，南昌通過中心城市帶動形成都市圈經(jīng)濟，發(fā)展成為極化作用的城市群、城市帶的戰(zhàn)略發(fā)展，大力發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟。“十二五”時期，南昌市經(jīng)濟社會更好更快地發(fā)展，以加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式為主線，實施“山江湖”綜合開發(fā)戰(zhàn)略、推進鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)建設(shè)為龍頭，堅定不移地深入實施大開放主戰(zhàn)略、新型工業(yè)化核心戰(zhàn)略、新型城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)戰(zhàn)略。2011 年，江西省第十三次黨代會提出了建設(shè)“富裕和諧秀美江西”的奮斗目標(biāo)等發(fā)展規(guī)劃的出臺。南昌市政府出臺《南昌市推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量實施方案》，整治生態(tài)環(huán)境。

第二階段為過渡階段（2012-2016 年）。其耦合協(xié)調(diào)度由2012 年的0.4465 上升到2016 年的0.5713，上升速度加快，城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境進入由失調(diào)轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)的過渡階段。該階段生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)落后于城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)，處于生態(tài)環(huán)境滯后類型。黨的十八大之后，江西省委省政府按照“五位一體”的總布局要求，提出了“發(fā)展升級、小康提速、綠色崛起、實干興贛”的戰(zhàn)略方針，探索經(jīng)濟發(fā)展又和諧秀美的江西發(fā)展道路。南昌市“十三五”時期，從“一江兩岸”的贛江時代走向“跨江臨湖、攬山入城”的“鄱陽湖時代”。必然要求，南昌在城鎮(zhèn)化過程中，更加注重生態(tài)環(huán)境的治理和保護。

第三階段為協(xié)調(diào)階段（2017-2018 年）。其耦合協(xié)調(diào)度在2017 年達到0.6070、在2018 年達到0.6053，均超過0.60，進入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展階段。該階段生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)依然落后于城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)，處于生態(tài)環(huán)境滯后類型。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

對南昌市2009-2018 年的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系進行測度，探討二者之間的協(xié)調(diào)演化特征與階段類型，得到如下結(jié)論：

（1）南昌市在2009-2018 年期間，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，表明城鎮(zhèn)化綜合水平呈高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，不同準(zhǔn)則層中，人口城鎮(zhèn)化和社會城鎮(zhèn)化二者均保持持續(xù)增長趨勢，經(jīng)濟城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化整體呈波動上升趨勢，增長幅度較小；生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)整體呈波動上升的態(tài)勢，總體走向優(yōu)質(zhì)，不同準(zhǔn)則層中，生態(tài)環(huán)境水平和生態(tài)環(huán)境保護均在波動中呈現(xiàn)上升趨勢，生態(tài)環(huán)境壓力則在波動中呈現(xiàn)下降的趨勢。

（2）南昌市在2009-2018 年期間，兩者之間耦合協(xié)調(diào)大體上呈現(xiàn)出為中度失調(diào)，城鎮(zhèn)化滯后型向中度協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境滯后型過渡，兩者之間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展經(jīng)歷了失調(diào)階段（2009-2011 年）、過渡階段（2012-2016 年）、協(xié)調(diào)階段（2017-2018 年）共3 個階段。

（3）南昌市在2009-2018 年期間，兩者之間耦合協(xié)調(diào)在總體上呈現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境滯后型。城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展,社會和人口大規(guī)模的城鎮(zhèn)化產(chǎn)生的集聚效應(yīng),將會給生態(tài)環(huán)境帶來一定的壓力。

4.2 對策與建議

基于以上結(jié)論，為保持南昌市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，針對性提出以下對策與建議：

（1）加快推進人口、經(jīng)濟、社會和空間城鎮(zhèn)化進程，縮小城鎮(zhèn)化系統(tǒng)中各準(zhǔn)則層之間的差距。在保持當(dāng)前人口和社會城鎮(zhèn)化穩(wěn)固發(fā)展的基礎(chǔ)上，進一步強化經(jīng)濟和空間城鎮(zhèn)化的建設(shè)，加快經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，倡導(dǎo)以高生態(tài)效率的產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)方式替代以往低生態(tài)效率的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)方式，提升經(jīng)濟城鎮(zhèn)化水平，擴大城市建成區(qū)建設(shè)，增加路網(wǎng)密度，促進空間城鎮(zhèn)化發(fā)展。

（2）以綠色發(fā)展作為優(yōu)先任務(wù)，加快改善南昌市生態(tài)環(huán)境。一方面需要充分發(fā)揮生態(tài)資源和自然稟賦優(yōu)勢,開發(fā)利用與管理保護相結(jié)合,堅持走循環(huán)、低碳、可持續(xù)道路；另一方面需要加強環(huán)境問題的治理力度,著力降低廢棄物排放強度，進而有效減輕生態(tài)環(huán)境壓力,確保城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境正向同步發(fā)展。

（3）加強城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的相互帶動作用，避免顧此失彼。注重系統(tǒng)間重要影響因素關(guān)系的協(xié)調(diào)。如：道路建設(shè)與綠化覆蓋率間的協(xié)調(diào)等。