產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境交互耦合關系定量測度研究

趙秀云 李業(yè)錦 李倩 劉瀟憶

摘 要：文章以我國20個產業(yè)轉型升級示范區(qū)26個城市為研究對象，構建產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化綜合評價體系，結合改進熵值法及AHP層次分析法，借助耦合協調模型對產業(yè)轉型升級示范區(qū)2003—2016年產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化兩子系統之間的耦合協調關系演變過程進行定量研究。結果表明：產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合協調關系不斷向好發(fā)展，系統耦合度C多年均值大于0.8以上，長期處于產業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高度耦合狀態(tài)，系統耦合協調性D（0.4-0.8）部分城市實現跨越式發(fā)展。結合子系統發(fā)展水平來看產業(yè)轉型升級滯后顯著，成為耦合協調水平上升的關鍵阻力。通過以生態(tài)環(huán)保倒逼產業(yè)轉型升級，以產業(yè)轉型升級促進生態(tài)環(huán)境保護，將成為產業(yè)轉型示范區(qū)高質量發(fā)展的重要路徑。

關鍵詞：產業(yè)轉型升級示范區(qū);產業(yè)轉型升級;生態(tài)環(huán)境;耦合協調度

中圖分類號：F124.5 文獻標識碼：A 文章編號：1005-6432（2022）07-0006-05

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.07.006

1 前言

產業(yè)轉型升級示范區(qū)由國家發(fā)展改革委等五部門聯合支持設立，一共兩批20個國家產業(yè)轉型升級示范區(qū)26個地級市，鼓勵在推進城市更新改造和產業(yè)結構調整方面先行先試、探索經驗、做出示范。主要緣由是從新中國成立以來，我國老工業(yè)城市及資源型城市肩負著為國家經濟發(fā)展提供能源及原材料的重大使命，自然資源導向的產業(yè)發(fā)展模式形成了以重化工業(yè)為主的單一產業(yè)結構，隨著土地、勞動力等生產要素成本上升和資源環(huán)境約束加劇，這種高消耗、高排放、低端競爭力的產業(yè)發(fā)展方式難以為繼。同時大面積開采礦山對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成不同形式、不同程度的破壞，部分城市甚至出現生態(tài)危機，嚴重損害礦區(qū)居民身體健康，加重社會負擔。生態(tài)環(huán)境對產業(yè)發(fā)展的制約作用及產業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的脅迫作用相較其他地區(qū)更為突出。文章探究產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境的內在協調機理，有助于從經濟發(fā)展源頭分析對生態(tài)環(huán)境的影響，探索產業(yè)轉型升級示范區(qū)高質量發(fā)展的路徑，并為生態(tài)環(huán)境的保護提供堅實的基礎。

2 文獻綜述

國內外學者對產業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的研究主要集中在生態(tài)系統對產業(yè)發(fā)展的支撐調整作用以及產業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境效應兩方面。

生態(tài)系統對產業(yè)發(fā)展的支撐調整作用研究主要集中在：一是資源規(guī)模結構、環(huán)境質量對地區(qū)最優(yōu)產業(yè)結構的選擇。馬爾薩斯率先意識到生態(tài)環(huán)境對人類物質需求的限制，將資源環(huán)境納入人口增長發(fā)展的分析框架[1]。王崢根據羅曼[2]經濟增長的尾長效應將資源納入中國經濟增長限制的研究，提出依靠技術進步、結構調整，實現經濟與環(huán)境的協調發(fā)展，產業(yè)結構是經濟增長的基礎，將資源環(huán)境承載力納入產業(yè)優(yōu)化升級的研究框架具有現實意義。張維群基于資源環(huán)境約束構建數學模型對陜西省最優(yōu)產業(yè)結構進行測量，表明不同時期不同生態(tài)環(huán)境水平下最優(yōu)產業(yè)結構存在動態(tài)變化[3]。二是環(huán)境規(guī)制，對產業(yè)結構調整的影響研究，主要集中在環(huán)境規(guī)制影響產業(yè)空間布局的“污染避難所假說”檢驗[4-6]及環(huán)境規(guī)制對產業(yè)技術創(chuàng)新的“波特效應”檢驗[7-8]，但由于區(qū)域差異及行業(yè)異質性環(huán)境規(guī)制對產業(yè)空間布局和技術創(chuàng)新的效用差異較大。如鄒輝基于企業(yè)數據探討了長江沿江地區(qū)化工產業(yè)的空間格局演化及影響因素，結果證明環(huán)境規(guī)制對沿江地區(qū)化工產業(yè)的產值的增長有抑制作用[9]。鐘茂初基于省級面板數據探究環(huán)境規(guī)制對產業(yè)轉型的倒閉作用，研究表明環(huán)境規(guī)制對于產業(yè)轉移、產業(yè)轉型的作用呈現U形關系[10]，因此在制定環(huán)境規(guī)制政策時應當因地制宜。

產業(yè)發(fā)展對生態(tài)系統的影響主要集中在產業(yè)集聚和產業(yè)結構調整的生態(tài)環(huán)境效應研究。

隨著產業(yè)在地理空間集中的過程中，產業(yè)規(guī)模擴大帶來資源投入加大，過度集聚導致污染物排放規(guī)模大于生態(tài)環(huán)境的自凈能力，引發(fā)環(huán)境污染。維克寧探究了芬蘭南部地區(qū)工業(yè)集聚與環(huán)境污染的關系，研究表明工業(yè)集聚加劇了當地的環(huán)境污染[11]。同時適度集聚產生正外部效應，帶來的區(qū)域產業(yè)專業(yè)化，提升生產效率，產生技術溢出，并通過產業(yè)關聯建立循環(huán)經濟模式，降低企業(yè)治污成本，在一定程度上實現產業(yè)與生態(tài)環(huán)境協調發(fā)展。原毅軍分析了產業(yè)集聚與技術創(chuàng)新的關聯效應對環(huán)境污染的影響，表明產業(yè)集聚與環(huán)境污染存在倒U形關系技術創(chuàng)新在拐點的位置發(fā)揮關鍵作用[12]。陸鳳芝實證了協同集聚對環(huán)境污染存在倒U形關系，短期內協同集聚不利于生態(tài)環(huán)境，長期內協同集聚助力環(huán)境污染治理[13]。將環(huán)境規(guī)制作為生產要素而言，政府為保持自身競爭力出現“逐底競爭”[14]的現象，誘發(fā)污染密集型產業(yè)在環(huán)境規(guī)制較低的地區(qū)集聚。張宇檢驗了外資進入、政府監(jiān)管對水污染的影響，結果表明外資進入引起城市產業(yè)結構向污染型轉變，且引發(fā)本地政府監(jiān)管加強其他區(qū)域政府監(jiān)管弱化的現象，從而對我國生態(tài)環(huán)境產生不利影響[15]。產業(yè)結構的組合決定著資源的利用效率及產生污染物的種類及數量，藺雪芹探究了武漢城市群工業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境效應，證實了隨著區(qū)域以重工業(yè)為主和工業(yè)規(guī)模化的發(fā)展方式使得工業(yè)生態(tài)環(huán)境影響指數不斷增大，經濟發(fā)展的環(huán)境壓力不斷增強[16]。牛方曲將資源環(huán)境承載力綜合評價方法應用于產業(yè)結構調整中，發(fā)現在有限的資源數量及環(huán)境容量下可以通過調整產業(yè)結構提升資源環(huán)境對經濟發(fā)展的支撐能力，實現資源節(jié)約、環(huán)境保護與經濟發(fā)展相平衡[17]。吳文潔通過分析陜西省產業(yè)結構演替的生態(tài)效應證實了三次產業(yè)結構變動與生態(tài)環(huán)境質量存在較大的相關性，工業(yè)化發(fā)展加重了生態(tài)環(huán)境保護的負擔[18]。

綜上所述，關于產業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境關系形成了豐富的研究成果，為文章的研究提供可借鑒的思路，已有研究多聚焦于產業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的單側影響上，產業(yè)集群作為生態(tài)系統的高級形態(tài)，其演化發(fā)展受生態(tài)系統發(fā)展支配[19]，探究兩者協同演化成為研究的新方向，但總體研究成果較少[20-21]。耦合協調模型能夠對多個系統之間的相互作用程度及系統之間的協調程度進行有效測度，廣泛應用于測度城市化與生態(tài)環(huán)境之間協同演化的研究。基于此，文章以產業(yè)轉型升級示范區(qū)26個城市為研究單元，建立表征產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的指標體系，系統構建產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的耦合協調模型，并進行空間比較和時序分析，以揭示產業(yè)生態(tài)關系的時空演化特征，為探究產業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間的互動關系、形成協同演化的命運共同體提供有價值的參考。

3 模型、方法和數據

3.1 指標構建及綜合指數測算

3.1.1 產業(yè)轉型升級

學界對于產業(yè)轉型升級的界定早期主要是基于配第定律，表現為“一、二、三”為序的結構特征，實質是產業(yè)生產率的提升，以此為依據常用全要素生產率衡量產業(yè)轉型升級水平。隨著科技發(fā)展，產業(yè)分工持續(xù)分化，產業(yè)結構由產業(yè)鏈、價值鏈、創(chuàng)新鏈、生產要素組合四個方面系統提升，因此從產業(yè)間協調和各產業(yè)部門合理比例出發(fā)，通常采用產業(yè)高級化和產業(yè)合理化兩個指標衡量[22]。面對國際產業(yè)分工格局變化和新一代科技革命推動產業(yè)變革加快的新形勢，國內人口資源紅利喪失和經濟下行壓力大的新問題，費洪平（2017）提出必須改變以往產業(yè)轉型升級的方向及路徑，著力突破能夠提升國際分工地位及價值鏈層級的研發(fā)設計、銷售網絡、品牌培育等關鍵環(huán)節(jié)，提出了產業(yè)高端化、信息化、集群化、融合化、國際化及生態(tài)化轉型的6個新方向[23]。由此綜合考慮產業(yè)轉型升級的結構效益及產業(yè)轉型的新方向。文章從產業(yè)高端化、產業(yè)合理化、產業(yè)集群化、產業(yè)國際化、產業(yè)信息化、產業(yè)生態(tài)化六個目標維度，采用綜合指標法，遵循指標選擇的系統性、代表性、可操作性原則，構建產業(yè)轉型升級子系統的評價指標體系。指標體系包括6個一級指標及15個二級指標（見表1）。

3.1.2 生態(tài)環(huán)境優(yōu)化

國外對于生態(tài)環(huán)境評價的研究大多從社會經濟、自然遙感和資源利用三方面建立評價數據庫，著重景觀質量及3S技術在生態(tài)評價中的應用。國內城市層面的評價多采用“壓力—狀態(tài)—響應”PRS模型評價生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化程度[24]。該模型可以理解為由產業(yè)發(fā)展產生的三廢污染及資源利用對于生態(tài)環(huán)境造成的壓力（Pressure），三廢排放增加及資源的過度利用與生態(tài)環(huán)境呈負相關。壓力同時會影響當期生態(tài)系統要素狀態(tài)（State）的好壞，要素狀態(tài)又會決定產業(yè)后續(xù)發(fā)展，與生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化呈正相關，響應（Response）表示政府企業(yè)在經濟發(fā)展過程中減輕或預防生態(tài)惡化的積極行為，表現為污染物的末端治理及污染治理投資等，與生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化呈正相關。基于此，建立生態(tài)環(huán)境優(yōu)化子系統的評價指標體系。評價體系包含要素狀態(tài)、環(huán)境壓力、治理響應3個一級指標及14個二級指標（見表2）。

3.2 研究區(qū)域、數據和方法

2017年和2019年，五部門分兩批先后創(chuàng)設20個國家產業(yè)轉型升級示范區(qū)，基于數據的可獲得性剔除重慶環(huán)都市區(qū)、北京京西，以石嘴山的數據近似代替寧夏東北部產業(yè)轉型升級示范區(qū)，確立研究對象為：遼寧中部（沈陽-鞍山-撫順）、吉林中部（長春-吉林-松原）、內蒙古西部（包頭-鄂爾多斯）、大連沿海、黑龍江大慶、河北唐山、山東淄博、江蘇徐州、山西長治、安徽銅陵、湖北黃石、湖南中部（株洲-湘潭-婁底）、江西萍鄉(xiāng)、河南西部（洛陽-平頂山）、廣東韶關、四川自貢、寧夏東北（石嘴山）、貴州六盤水18個產業(yè)轉型升級示范區(qū)26個城市為研究對象。[25]數據主要來源于《中國城市統計年鑒》《中國城鄉(xiāng)建設統計年鑒》及各城市統計年鑒、統計公報及政府官網，直接或間接計算而來并對價值型指標根據世界銀行發(fā)布平減指數，基于2015年做不變價處理，由于近3年數據缺失，較為嚴重影響了模型的科學性，因此構建了2003—2016年26個城市的產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化兩個子系統的數據庫。為了排除各指標的量綱單位、數量級、逆向指標對測算結果的影響，采用極差法對數據進行無量綱化預處理。處理產業(yè)轉型升級系統和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化系統的指標權重時，綜合選用主觀賦權法（AHP層次分析法）和客觀賦權法（改進熵值法）的平均值確定各個指標的綜合權重，從而減少單一權重確定方法對結果造成的影響，最終確定各個指標的綜合權重（見表1和表2）。

4 耦合度評價

4.1 耦合關系分析

產業(yè)發(fā)展與生態(tài)保護是辯證統一的關系，生態(tài)系統是產業(yè)發(fā)展的本底，生態(tài)功能的發(fā)揮為產業(yè)發(fā)展提供直接自然資本，如產業(yè)發(fā)展必需的能源、土地及水資源等生產要素，同時通過生態(tài)系統的服務價值間接影響產業(yè)發(fā)展過程中人力資本、創(chuàng)新要素及生產性資本的增加，從而影響地區(qū)產業(yè)系統的產業(yè)結構、產值規(guī)模及發(fā)展速度。產業(yè)結構及布局的合理性影響資源的利用率及污染物的排放規(guī)模，從而影響生態(tài)環(huán)境系統的承載力。產業(yè)系統與生態(tài)系統的耦合優(yōu)化充分利用產業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間相互促進的關系，實現兩者共同發(fā)展，在帶來經濟增長的同時環(huán)境狀況也逐漸優(yōu)化。

4.2 模型構建

耦合（coupling）來源于物理學概念，指多個具有耦合潛力的系統通過物質循環(huán)、能量流動、信息交換彼此作用形成高級結構功能體即耦合系統。文章探究產業(yè)轉型升級及生態(tài)環(huán)境優(yōu)化兩個系統之間的耦合協調關系，揭示兩個系統發(fā)展的同步性、有序性。借助容量耦合系數模型得到兩個系統相互作用的耦合度模型，公式如下：

式中，C表示產業(yè)轉型升級及生態(tài)環(huán)境優(yōu)化兩個系統的耦合度，f（u）表示產業(yè)轉型升級指數，g（i）表示生態(tài)環(huán)境優(yōu)化指數，均由綜合評級模型計算，C的取值范圍為[0，1]，當C=0時表明產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化基本不耦合，當C=1時表明產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化位于最佳耦合狀態(tài)，C值越大說明產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化之間的相互影響越強。

耦合度雖然能夠反映產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化之間的相互作用程度，但不能表征兩者之間是處于高高型的相互促進，還是低低型的相互制約。基于系統的動態(tài)性、不平衡性，有必要引入反映實際發(fā)展水平的耦合協調度模型，公示如下：

式中，D表示耦合協調度;T表示產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的綜合協調指數，反映整體協同效應，α=β=0.5產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化同等重要，結合相關研究賦值為0.5。D的取值范圍為[0，1]，取值越大表明兩者的協調程度越大。參考相關研究成果并結合文章研究實際，將耦合協調度劃分為3大類、9個亞類（表3）。

4.3 產業(yè)轉型升級示范區(qū)耦合協調度關系類型演變

表3將2003—2016年產業(yè)轉型升級示范區(qū)26個城市耦合協調程度都劃分為3大類9亞類。

由表3可以看出：①從高級協調、基本協調、失調三大類的演化來看，產業(yè)轉型示范區(qū)城市到2016年全部處于基本協調以上。實現跨越式發(fā)展的城市有沈陽、大連、大慶、六盤水及石嘴山。其中沈陽（2005）、大連（2007）、大慶（2011）實現了從基本協調邁向高級協調階段;六盤水（2005）、石嘴山（2004）實現了從不協調邁向基本協調階段;其余21個城市尚處于基本協調階段。②從耦合協調度亞類類型的演化過程來看，河北唐山、山西長治、內蒙古西部（鄂爾多斯、包頭）、遼寧中部（鞍山、撫順）、吉林中部（松原、吉林）、江蘇徐州、江西萍鄉(xiāng)、山東淄博、河南西部（平頂山）、湖南中部（婁底）自2003—2016年耦合協調指數雖有所提高，但始終屬于基本協調—產業(yè)轉型升級滯后型。處于高級協調的城市亞類演化差別較大，沈陽經歷了從基本協調—高級協調—高級協調產業(yè)轉型升級滯后—高級協調的演化路徑，大連則是基本協調—基本協調生態(tài)優(yōu)化滯后—基本協調—高級協調—生態(tài)優(yōu)化滯后的演化路徑，長春與沈陽相似，從高級協調到產業(yè)轉型升級滯后，大慶則是從基本協調產業(yè)滯后到高級協調產業(yè)滯后型。剩余城市基本上是從基本協調產業(yè)轉型升級滯后與基本協調交替演化，處于基本協調產業(yè)轉型升級滯后的時期較長。綜上可見，產業(yè)轉型滯后是阻礙兩者耦合協調發(fā)展的重大阻力，也是未來產業(yè)轉型升級示范區(qū)城市經濟社會轉型的重點領域。

5 研究結論與討論

根據2003—2016年產業(yè)轉型升級示范區(qū)26個城市的面板數據，建立指標體系綜合評級產業(yè)轉型升級子系統和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化子系統的發(fā)展水平，在此基礎上借助耦合協調模型，探究產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合協調發(fā)展的時空演變，得出：

產業(yè)轉型升級對生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的支撐作用不足，提升產業(yè)轉型升級水平是促進產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合協調水平上升的關鍵。2003—2016年產業(yè)轉型升級與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合度及耦合協調度不斷上升，區(qū)域中心城市如沈陽、大連及長春實現了基本協調向高級協調跨越，其他城市整體處于基本協調階段。綜合系統發(fā)展程度細分亞類來看，產業(yè)轉型升級滯后明顯，指數處于0.3～0.4，產業(yè)轉型升級對生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的支撐作用不足，生態(tài)環(huán)境優(yōu)化指數整體在0.4～0.5，產業(yè)轉型升級示范區(qū)城市依舊面臨著較為嚴重的環(huán)境問題。

在經濟發(fā)展由高速增長向高質量增長轉變的關鍵時期，探究產業(yè)轉型升級示范區(qū)產業(yè)轉型升級子系統與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化子系統耦合協調演化，既可以深化資源型城市和老工業(yè)城市產業(yè)轉型升級的研究理論，也能夠為產業(yè)發(fā)展與環(huán)境治理提供政策依據。由于兩個系統之間交互作用的復雜性，文章從兩個子系統整體型層面對兩者的耦合協調性進行測定，未能深入到產業(yè)轉型升級六維度及生態(tài)環(huán)境的三維度探究兩者的協調性，選擇的區(qū)域也僅限于產業(yè)轉型升級示范區(qū)內的資源型城市和老工業(yè)城市，未來在數據充足的條件下會繼續(xù)對全部的資源型城市進行對比研究，并拓展到系統內部厘清兩者交互作用的深層機理。

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[作者簡介]趙秀云（1995—），女，山西鄉(xiāng)寧人，碩士，研究方向：區(qū)域發(fā)展與調控;李業(yè)錦（1977—），男，海南澄邁人，副教授，博士，研究方向：區(qū)域與城市規(guī)劃、老工業(yè)和資源型城市轉型升級。

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