新疆城鎮化與生態環境耦合協調度測度與分析

金 夢，郭文強

（新疆財經大學 信息管理學院，新疆 烏魯木齊 830012）

城鎮化是農村人口不斷向城鎮聚集的過程，城鎮化系統一般包括社會、人口、經濟、空間城鎮化四個子系統［1-2］。學者們一般通過壓力—狀態—響應模型研究生態環境系統［3-5］。借鑒相關文獻結果［6-7］，城鎮化與環境之間具有兩重效應，經濟會因城鎮化的發展而不斷地得到提升，可為生態環境的發展提供資金支持，但城鎮化的發展可能會造成資源枯竭、環境破壞等問題，因此，尋求二者的協調發展方式至關重要。

國外學者對此研究可追溯到19 世紀90 年代，自田園城市理論提出后［8］，許多學者開始研究城鎮化和生態環境的相互關系。1991 年，環境經濟學派的Grossman 等［9］用面板數據統計分析了42 個國家和地區城鎮化與生態環境之間的關系，揭示了隨著城鎮化的發展生態環境的質量呈現倒U 型曲線，即環境庫茲列茨倒U 型曲線。國內研究較晚，馬世俊等［10］提出社會—經濟—自然復合生態系統。方創琳等［11］從定性和定量兩個角度分析和測度城鎮化和生態環境兩個系統的耦合性和耦合度，以主控要素為依據，總結出10 種耦合關系和多種作用路徑。在理論研究的基礎上，相關學者也進行了較多的實證研究，通過構建城鎮化與生態環境兩系統的評價指標體系，以判斷兩系統的發展是否和諧。實證研究方法主要包括耦合協調評價模型［12-14］、灰色關聯分析模型［15］、模糊物元模型［16］等方法。研究范圍主要包括長江經濟帶［17］、黃河流域［18］、西北地區［19］、江蘇省［20］、中原經濟區［21］等。

有關新疆地區城鎮化與生態環境耦合協調發展的研究還較少，本文通過耦合協調度模型，對新疆地區城鎮化與生態環境耦合協調情況進行實證分析，以期為新疆可持續發展提供一定的理論支持。

1 模型構建與方法

1.1 研究區概況

新疆維吾爾自治區（以下簡稱新疆）位于我國西北部（34°22'～49°33'N，73°41ˊ～96°18'E），是絲綢之路經濟帶的重要地區，在地理和經濟地位上具有獨特優勢。到2020 年，新疆全年常住人口城鎮化率為52.4%，全年GDP 總量達到13 797.58 億元。新疆具有明顯的溫帶大陸性氣候，干旱少雨，晝夜溫差大，年均降水約150 mm，植被稀少，生態環境較脆弱。新疆城鎮化不斷發展使生態環境產生巨大壓力，出現一系列生態環境問題。新疆政府為加強生態環境的保護工作，編制了《新疆生態環境功能區劃》，以確定新疆生態保護紅線，為新疆生態環境可持續發展提供堅實的政策保障。

1.2 研究方法

1.2.1 構建評價指標體系

城鎮化包括人口、經濟、空間、社會4 個維度，生態環境包括壓力、狀態、響應3 個維度，借鑒前人研究［22-24］，本文初始選取39 個指標表征城鎮化和生態環境系統，由科學性、完整性以及數據可獲得性原則，經過指標篩選，并結合新疆現狀和目前研究成果，最終以12 個指標測度城鎮化發展水平，9 個指標測度生態環境發展水平。

1.2.2 數據來源及處理

數據取自于2019 年《新疆統計年鑒》、2010—2019 年新疆國民經濟和社會發展統計公報和2011—2020 年《中國統計年鑒》，研究時間段為2010—2019 年。

因所選指標單位各異，不能做比較，因此需對各指標數據標準化，處理后的數據在（0，1）之間，本文選擇極差法。

1.2.3 確定指標權重

權重有主、客觀兩大類賦權方式，為避免主觀因素影響，選擇熵權法和變異系數法分別計算城鎮化和生態環境兩系統評價指標的權重，然后再取二者的平均值作為最終權重。各指標體系和所占權重見表1。

表1 城鎮化與生態環境協調發展評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of coordinated development of urbanization and eco-environment

1.2.4 研究模型

（1）綜合評價模型 為計算新疆城鎮化與生態環境耦合協調水平，借鑒已有成果［25］，首先構建兩系統的綜合評價模型

式中Ui和Ei分別為第i年城鎮化和生態環境綜合發展水平。（2）耦合度及耦合協調度模型由物理學中耦合的概念和相關文獻［12］，建立耦合度模型

式中Ci為耦合度，取值在0～1 之間，Ci越靠近1，表明城鎮化與生態環境彼此之間影響程度越大，Ci越靠近0，效果相反。借鑒相關文獻［14］以及新疆地區的耦合度實際測算情況對Ci的劃分見表2。

表2 耦合度C 劃分標準Tab.2 Division standard of coupling degree C

由于協調有兩種情況，一種是城鎮化水平（Ui）與生態環境水平（Ei）數值都大的協調，一種是二者數值都小的協調，而Ci只能反映兩系統是否協調，不能判斷是哪種類型的協調，故本文引入耦合協調度模型，耦合度Di同時考慮了Ci、Ui和Ei，更能全面反映二者的協調程度類型。計算公式為Ti=αEi+βUi，Di=。式中Di為耦合協調度，Ti為城鎮化與生態環境綜合發展水平指數；α、β分別表示兩系統發展水平在Ti中所占比例，由于二者重要性等同，故取α=0.5，β=0.5。

借鑒相關文獻［19］以及該區耦合協調度的實際測算情況可對Di進行如表3 的等級劃分。

表3 協調發展等級及判別標準Tab.3 Coordinated development grade and discrimination criteria

2 結果分析

2.1 新疆城鎮化與生態環境水平評價

2.1.1 城鎮化發展水平演變特征 根據模型計算得出的新疆2010—2019 年城鎮化經濟、人口、空間、社會四分指數如圖1 所示。由圖1 可知，新疆經濟、人口、空間、社會城鎮化水平總體來說表現為逐步上升的態勢，但上升速率略有不同。

圖1 2010—2019 年新疆城鎮化水平分指數Fig.1 Subindex of urbanization level in Xinjiang from 2010 to 2019

2010—2019 年，新疆經濟城鎮化水平曲線呈現“N”字型上升的趨勢，可分為三個階段：2010—2014 年，經濟城鎮化水平逐年上升，2014 年達到0.030；2014—2016 年，逐年下降，2016 年降至0.028；2016-2019 年經濟城鎮化水平持續上升，2019 年達到峰值0.059，權重為0.293，在城鎮化四個子系統中最大，表明對新疆城鎮化發展水平影響最強，新疆今后應當重點抓經濟建設，不斷加大二、三產業發展，提高居民可支配收入，為新疆城鎮化發展提供動力。

新疆人口城鎮化水平大致呈直線上升的態勢，2019 年達到峰值0.061，權重為0.276，僅次于經濟城鎮化水平，說明其對新疆城鎮化水平的影響較強，新疆應當繼續做好人才引進和勞動力充分就業等相關工作，為新疆城鎮化發展提供充足的保障。

社會城鎮化水平呈波動上升態勢，也可分為三個階段：2010—2013 年社會城鎮化水平先上升至0.016，2013 年小幅回落至0.013；2013—2017 年該水平從0.013 增加到0.037；2017—2019 年先小幅降至0.037，隨后上升至0.053。其權重0.255 低于人口城鎮化，對城鎮化的發展影響較小，但新疆仍需加強教育、醫療、勞動力充分就業、不斷完善基礎設施建設等方面，以促進城鎮化的發展。

空間城鎮化增長速率最慢，與人口城鎮化類似，呈直線上升趨勢，2019 年達到0.041，權重為0.176，權重值最低，對城鎮化影響最小，新疆應當合理設計城鎮空間規模，確保適當的城鎮人口密度。

2.1.2 生態環境水平演變特征 通過模型實證計算，得到新疆生態環境狀態—壓力—響應三個子系統的分指數如圖2 所示。從圖2 可看出，2010—2019 年生態環境狀態分指數從0.035 波動上升至0.066；生態環境壓力分指數大體呈現“S”型，2010—2013 年從0.023 降至0.005，2013—2018 年增至峰值0.037，2019 年跌至0.021。生態環境響應曲線總體呈“M”型增長趨勢，2010—2014 年從0.012 上升至0.057，2014—2019 年小幅波動。10 年間，生態環境狀態分指數曲線一直位于壓力分指數曲線之上，說明新疆對生態環境的保護做出很大的努力。

圖2 2010—2019 年新疆生態環境水平分指數Fig.2 Subindex of eco-environment level in Xinjiang from 2010 to 2019

2.1.3 綜合發展水平演變特征 新疆城鎮化和生態環境綜合發展水平指數如圖3 所示。由圖3 可知，2010—2019 年新疆城鎮化綜合發展水平呈逐年穩步上升趨勢，從0.009 增至0.215；生態環境綜合發展水平由0.070 增至0.136，可分為2 個階段：2010-2012 年，由0.070 增至0.083，隨后下降到0.057；2012-2019 年，生態環境綜合發展水平一直上升，2018 年達到峰值0.137，2019 年下浮至0.136。

圖3 2010—2019 年新疆城鎮化和生態環境綜合發展指數Fig.3 Comprehensive development index of urbanization and eco-environment in Xinjiang from 2010 to 2019

新疆城鎮化的發展對生態環境產生的影響，一方面表現在生態環境綜合發展水平指數總體呈現上升趨勢，表明城鎮化加速了經濟增長，從而為生態環境保護奠定更加優越的物質基礎；同時，新疆生態環境比較脆弱，政府高度重視生態環境問題，并出臺保護環境的相關政策，使得在城鎮化發展的同時，生態環境綜合發展水平指數總體呈上升趨勢。另一方面，2010—2015 年，生態環境綜合發展水平曲線位于城鎮化綜合發展水平之上，表明新疆城鎮化發展滯后于生態環境；2016—2019 年，城鎮化綜合發展水平超過生態環境，新疆屬于生態環境發展滯后型，城鎮化水平總體偏低且其發展超過了環境的承受范圍，因此，新疆應加快新型工業化進程，不斷加大對基礎設施建設的投資力度，同時不放松對生態環境的保護工作，實現可持續發展。

2.2 新疆城鎮化與生態環境耦合度及耦合協調度評價

2010—2019 年新疆城鎮化與生態環境兩系統的耦合協調度一直處于緩慢上升態勢（表3 和圖4），從2010 年的0.160 增長至2019 年的0.414，二者愈來愈協調；2010—2012 年，耦合度由0.644 迅速增至0.998，2012 年后，該水平一直在0.990 上下波動，表明兩者彼此互促發展程度高。2010 年兩系統耦合度為0.644，屬于磨合時期；2011—2019 年該數值在0.8～1 之間，屬于高水平耦合時期。2010—2019 年二、三產業發展趨勢向好，城鎮人口不斷增加，基礎設施不斷完善，高等教育人數以及社會消費品零售總額均不斷增加，居民生活水平日益提高，故而城鎮化水平逐漸提升；對于生態環境，由于城鎮植被數量逐漸增多，城鎮對垃圾進行無害化處理，政府對工業污染治理投資逐漸增加，且一直保持每年平均約23 萬公頃的造林面積，使生態環境水平呈上升趨勢，故而兩系統從磨合時期走向高水平和耦合階段，且以后一直處于該階段。2010 年兩系統耦合協調程度為0.160，處于嚴重失調時期；2011—2014 年，耦合協調度水平在0.2～0.3 之間，屬于中度失調時期；2015—2018 年，該值在0.3～0.4 之間，處于輕度失調時期；2019 年，耦合協調度為0.414，處于瀕臨失調時期；兩系統由失調逐漸轉向瀕臨失調階段，趨勢逐漸向好，但是由于十年間城鎮化與生態環境的發展水平不高，前者速率明顯快于后者，故而二者協調發展水平偏低。2010—2015 年，新疆屬于城鎮化滯后型，2015 年后，轉變為生態環境滯后型，表明新疆城鎮化的發展對生態環境產生的壓力已超過其可承受范圍，新疆在城鎮化發展的同時應加強其和生態環境的同步協調發展，以實現可持續發展。

圖4 2010—2019 年新疆城鎮化和生態環境耦合度及耦合協調度Fig.4 Coupling degree and coupling coordination degree of urbanization and eco-environment in Xinjiang from 2010 to 2019

3 結論與建議

3.1 結論

對新疆2010—2019 年城鎮化和生態環境耦合度進行定量研究，得出以下結論：

（1）2010—2019 年，新疆經濟、人口、空間和社會城鎮化水平總體來說表現為上升的趨向，但發展速率略有不同，對城鎮化影響程度，從大到小次序依次為：經濟城鎮化＞人口城鎮化＞社會城鎮化＞空間城鎮化，說明經濟對城鎮化影響最大。

（2）生態環境綜合發展水平呈波動增長態勢，由所建模型可知，生態環境狀態、壓力、響應發展趨勢各異，生態環境狀態呈波動上升態勢，壓力和響應分指數分別呈“M”型增長態勢和“S”型發展趨勢。

（3）兩系統的耦合度一直處于較高水平，耦合協調度逐漸上升，但總體偏低。2010—2019 年，新疆城鎮化與生態環境協調程度經歷了極度失調→中度失調→輕度失調→瀕臨失調四個過程，兩系統協調程度雖不斷增強，但仍然有很大的提升空間。

3.2 建議

論文借鑒其他西部地區城鎮化與生態環境的研究并結合新疆自身發展提出以下建議：

（1）2016—2019 年，新疆生態環境滯后于城鎮化的發展，新疆應當注重對生態環境的保護，繼續增加植被覆蓋率和人工造林面積，加強源頭治理，減少工業廢氣對大氣的污染，在全疆宣傳保護生態環境的知識，提升人們的環保意識，鼓勵大家節約用水、電，對垃圾進行分類處理等。

（2）新疆應當注重多元動力發展，建立以高新產業、工商業和服務業為主體的發展模式，整合科技資源，促進產業升級，繼續加大基礎設施投資，利用新疆旅游優勢，在新疆各地區發展特色經濟，使城鎮化的發展在生態環境可承受范圍內，從而最終達到“協調同步”的狀態。