西北地區資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調性研究

袁汝華，李雅娟

(1.河海大學商學院，江蘇 南京 211100；2.河海大學水利經濟研究所，江蘇 南京 211100)

城鎮化是一個國家(地區)實現工業化和現代化的必由之路[1]。1949年以來特別是伴隨著改革開放和“一帶一路”建設的經濟騰飛，我國西北地區城鎮化率由1952年的9.18%和1978年的17.96%，增長至2019年的54.59%。同時，西北地區城鎮化的快速發展也使水資源不足的問題更加凸顯，給資源環境承載力帶來巨大壓力。聯合國《2030年可持續發展議程》將城市化與生態環境的耦合作為主要議題，并強調城市化進程要與經濟發展、資源環境承載力相適應。在此前提下，資源環境承載力、經濟發展與城鎮化的交互耦合及協調發展，成為世界性的科學難題和規劃問題，也是可持續發展科學研究的熱點與前沿[2-6]。西北地區的發展是長期困擾我國綜合發展的問題之一，西北五省區應抓住國家東西雙向開放的戰略機遇，推動地區經濟持續增長，鞏固好來之不易的脫貧攻堅成果[7]。“一帶一路”合作倡議提供了西北地區經濟飛躍發展的新機會，推動了西部大開發戰略的再實施。城鎮化與資源環境協調發展是推動經濟增長的關鍵，而推進城鎮化建設和驅動經濟發展，不應當超出資源環境承載力的約束。一方面通過加大對生態環境保護的投入，合理優化資源配置等手段可以維持甚至提高資源環境承載力；另一方面城鎮化發展水平應當與水土資源和環境承載力保持一致，走中國特色新型城鎮化道路，全面提高城鎮化發展質量，從而實現生態、經濟、社會多維協調可持續發展[8]。

對于資源環境承載力、經濟發展與城鎮化耦合的研究，國外學者主要集中于資源環境與經濟發展方面，目前形成了較成熟的理論與模型，比如美國學者Grossman等[9-11]提出了EKC曲線被廣泛應用于經濟與環境的研究領域，協調發展理論、脫鉤理論、經濟能源環境循環模型的提出，均對資源環境承載力與經濟發展的相互作用關系展開了論述。國內學者的研究主要圍繞以下3方面：①資源環境承載力與經濟發展關系。程超等[12]基于脫鉤理論對2006—2014年滇中城市群的經濟發展水平與資源環境承載力之間的脫鉤關系進行了研究。談飛等[13]采用TOPSIS法和RSR法對江蘇省2002—2017年的水資源環境與經濟發展水平進行綜合評價，借助耦合協調度模型分析了江蘇省的發展變化情況。②城鎮化與經濟發展關系。丁浩等[14]構建了耦合協調模型，對我國31個省(自治區、直轄市)2003—2012年的新型城鎮化與經濟發展的耦合協調關系進行分析研究。③城鎮化與資源環境承載力關系。張勝武等[15]以石羊河流域為例，采用灰色管理分析法定量分析了該流域城鎮化與水資源環境的耦合情況，并揭示了時空變化規律。劉凱等[16]提出了響應度模型采用回歸方法分析了中國城鎮化的資源環境承載力的驅動因素。

總體而論，學術界圍繞資源環境承載力、經濟發展與城鎮化耦合，進行了大量的理論與實證研究，但還存在些許不足：①從研究范圍來看，大多以全國或省域劃定研究范圍，近年來拓展到城市群范圍，但是對于西北地區這一承載“西部大開發”和“一帶一路”建設的特殊經濟地理區位的研究相對較少。②現有實證研究多是對資源環境承載力、經濟發展與城鎮化三者中兩兩之間耦合發展水平進行測度，對兩者之間的協調度進行評價分析，而對于三者的耦合發展評測與空間格局刻畫的研究還較為薄弱。③新型城鎮化與以往單純地追求外延城鎮化率的提高不同，而是著眼于“以人為本、四化同步、優化布局、生態文明、文化傳承”的新主體思路，首先考慮存量已進城農業轉移人口的市民化和公共服務均等化，其次需要城市建成區規模的擴大和城市基礎設施的擴容，以存量帶增量，著力提高城鎮化的內在質量[17]。如今關于新型城鎮化與經濟發展、資源環境之間的關系研究相對不足。本文在已有研究基礎之上，首先構建資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度評價指標體系和耦合協調度模型，以西北地區作為研究區域，對2005—2019年該地區資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化耦合協調關系及作用機理、五省區的系統耦合協調度的時空特征進行分析，應用障礙度模型進一步明確了影響該系統協調發展的因素并提出針對性建議。

1 研究設計

1.1 研究區域

西北地區屬于“絲綢之路經濟帶”建設的核心區域，覆蓋了陜西、寧夏、甘肅、青海和新疆5省區，土地面積約占全國土地面積的32%，2019年末總人口為10 349萬人，約占全國人口7.4%，具有地大物博、自然資源豐富的優勢，但是也存在土地貧瘠、干旱缺水、草場退化、環境污染、資源難開發等問題。受多種因素的影響，西北地區的社會經濟發展水平低于同時期的其他地區。西部大開發戰略實施之后，西部地區的經濟發展水平有了明顯變化，即便如此，同較發達地區還存在一定差距。經濟發展水平的滯后，快速的人口增長及脆弱的生態環境之間的相互作用對于整個西北地區的發展產生不利的影響。

1.2 研究方法

1.2.1指標體系構建

為了便于對該研究區域的資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調水平更客觀地測度，筆者借鑒學術界的相關研究成果，并考慮指標的全面性、科學性以及可獲得性，構建能夠反映研究對象實際情況的指標體系。在資源環境承載力方面，相關研究只是從理論上說明資源環境承載力在城鎮化中的重要作用，未有明確統一的量化指標[18-20]。基于此，本文從資源環境載荷、資源環境壓力以及資源環境績效3個方面來刻畫資源環境承載力，并通過13個具體指標對資源環境承載力進行量化。在經濟發展方面，遵循多數學者的研究成果[21-23]，把經濟發展分為經濟規模、經濟活力、經濟結構3個系統層，并通過9個具體指標對其進行量化。在城鎮化方面，傳統的城鎮化指標構建主要圍繞人口、經濟、社會和空間4個系統，主要表現為農村人口向城鎮集中并由此推動城鎮發展，城鎮的發展又向農村輻射的過程。而隨著《國家新型城鎮化規劃(2014—2021年)》的出臺，上述4個方面的城鎮化未能展現“四化同步”和“文化傳承”的新型城鎮化的新思路。信息化、工業化、城鎮化和農業現代化的同步推進從某種程度上都離不開科技的進步，而推動科技發展的充分條件之一是城鎮化。類似地，文化在物質生活日益豐富的今天也成為新型城鎮化過程中的重要一環，隨著人民物質文化需要的日益增長，城鎮化的發展更加要注重精神文化方面的建設，文化的城鎮化在某種程度上體現了城鎮化中人民的精神面貌。故在傳統的城鎮化指標的基礎上，新增科技城鎮化和文化城鎮化2個準則層，以更為全面地凸顯新型城鎮化的“新思路”。

綜合上述分析，選取了13個衡量資源環境承載力的指標，9個具有代表性的經濟發展指標以及19個較好反映新型城鎮化發展的指標，構建西北地區資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度評價指標體系，具體如表1所示。

表1 資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度評價指標體系

1.2.2指標權重和綜合評價指數的確定

指標權重的確定分為主觀法和客觀法。主觀賦權法是根據行業內專家專業知識、經驗主觀地做出判斷。由于每個人的主觀判斷存在差異，導致由主觀構成的權數缺乏準確性。本文采用熵值法確定權重，盡量減少不確定因素的影響。熵值法計算過程完全依賴于客觀數據，得到的結果完全依據客觀事實，能夠較為客觀、全面地表示指標體系中各指標的相對重要程度。設有n種方案，m個評價指標，Xij為第i方案j指標的原始值，具體的計算步驟如下：

a.消除不同指標量綱差異與數量級差異，對各個指標進行標準化處理，對于正、負效益指標標準化處理公式分別為

(1)

(2)

式中：Xjmax、Xjmin分別為第j項指標中的最大值與最小值；X′ij為經過標準化之后的指標值。

b.計算特征比重：

(3)

c.計算熵值：

(4)

d.確定指標權重：

(5)

采用線性加權法對資源環境承載力子系統、經濟發展子系統、新型城鎮化發展子系統標準化之后的指標數據與各指標的權重進行加權求和，分別得到3個子系統的評價指數U:

(6)

其中

1.2.3耦合協調度模型構建

“耦合”指兩個或者兩個以上的系統互相作用影響，耦合度能夠較好的說明各子系統之間相互作用的強弱，但不能用來判斷各子系統之間是否協調發展以及協調發展水平的高低，因此本文引入了耦合協調度模型，用來更加準確的判別資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展之間的相互協調的程度，計算公式為

(7)

式中：C為西北地區資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展的耦合度。C值越大，說明系統之間的關聯度越高，C值越小，說明系統之間的關聯度越低；U1、U2、U3分別為3個子系統綜合評價指數。構建耦合協調度模型如下：

(8)

其中

T=αU1+βU2+γU3

式中：D為耦合協調度，D值越高，說明該系統的一致性水平越高，發展的耦合關系更加的和諧。D值越小，說明該系統之間的高低差距明顯，在這種情況下，應當提升水平較低一方的發展水平；T為該系統的綜合調和指數；α、β、γ為調節系數，本文認為在西北地區發展過程中3個子系統同等重要，故選擇取α=β=γ=1/3。根據前人研究成果，本文將耦合協調度模型劃分為10個小類，如表2所示。

表2 西北地區耦合協調度分類標準

1.2.4障礙度模型

引入障礙度模型，辨別影響3個子系統協調發展較大的因素，以此為促進三系統耦合協調發展提供改進的依據。障礙度計算公式為

(9)

式中：Oij為指標對該系統的障礙度；X′ij為標準化之后值；wij為指標所對應的權重值。

1.3 數據來源

數據來源于2006—2020年《中國統計年鑒》《社會發展統計公報》《中國能源統計年鑒》《中國環境統計年鑒》《中國人口和就業統計年鑒》《中國教育統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國文化及相關產業統計年鑒》以及西北5省區及相關地級市的統計年鑒。其中部分經濟數據均折算成了以2005年為基期的實際值，便于相互比較。

2 實證分析

2.1 耦合協調性分析

2.1.1西北地區耦合度、耦合協調度及變化趨勢

利用上述公式計算出的指標權重，結合上文列出的耦合協調度的劃分類型，分別計算出西北地區2005—2019年資源環境承載力指數、經濟發展指數、新型城鎮化發展指數、系統耦合度、耦合協調度、綜合評價指數，結果如表3所示。西北地區在研究期間內資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合度總體水平較高。從整體來看，西北地區耦合度在2005—2016年呈上升態勢，從0.562上升到0.927，但是在2016—2019年耦合度呈下降的趨勢，主要原因是在發展后期三者之間的關聯性減弱，以及在發展過程中，3個子系統之間的差距逐漸變大。從耦合協調度方面來看，2005—2019年，以平穩上升為主，從2005年的0.42增加到2019年的0.73，年均增長率達到3.83%，耦合協調度由瀕臨失調向中級耦合協調方向演變，向著更好的耦合狀態發展，表明西北地區的資源環境承載力、經濟以及新型城鎮化水平逐步實現良性的發展。

表3 西北地區2005—2019年資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度及類型劃分

從耦合的類型來看，西北地區可以劃分為資源環境超前和經濟發展超前兩大類。具體分時間段來看，2005—2012年，西北地區的資源環境承載力指數均大于經濟發展指數與新型城鎮化發展指數，說明該段時間新型城鎮化與經濟發展較為落后，協調度水平從瀕臨失調向初級耦合協調轉變，長期來看，新型城鎮化和經濟發展有很大的空間，制約因素為經濟發展，西北地區深居內陸，交通不發達，整體經濟水平較差，經濟發展較為緩慢，資源較為豐富，該時間段內并沒有將資源充分有效地利用起來，新型城鎮化水平也在逐步地提升；自2013年以來，系統轉換為經濟發展能力超前：該階段經濟綜合評價指數與新型城鎮化發展指數快速上升，資源環境承載力緩慢上升并在2016年有下降趨勢，但是始終低于經濟發展指數與新型城鎮化發展指數，說明在該段時期內，新型城鎮化和經濟在發展的同時對資源環境承載力系統產生了消極的影響，過度發展會對資源環境產生破壞從而制約3個系統的協調發展，應當注意資源的合理利用以及環境的保護。究其原因，西北地區在該期間內由于國家的政策支持以及開發政策使經濟迅速發展，在經濟發展的同時對資源與環境的關注欠佳，造成不可逆的損失。

2.1.2各子系統變化趨勢

從變化程度來看，西北地區資源環境承載力在研究期間內整體呈緩慢上升態勢，與經濟發展子系統和新型城鎮化發展子系統相比，資源環境承載力增長明顯緩慢，因為其受到的約束更加直接，提升過程相對緩慢，從2005年的0.473提升到2019年的0.511，資源環境承載力綜合發展水平相對較平穩；經濟發展指數由2005年的0.224提升到2019年的0.688，年均增長率高達14.78%；新型城鎮化發展指數從2005年的0.229提升到2019年的0.544，年均增長率達9.15%。2005—2010年西部地區調整經濟結構，重點關注生態環境建設，經濟增長速度較為緩慢；2011—2019年，屬于西部開發的沖刺階段，發展基于西北地區資源優勢的特色產業，在該階段內，經濟增長速度較為迅速。

2.1.3區域內部各省區耦合協調度的空間格局及其動態變化

根據計算得出各省區耦合協調度并對西北五省區的空間格局進行劃分，采用ArcGIS工具畫出2005年與2019年西北地區五省區的資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展的耦合協調度演變示意圖(圖1)。西北地區五省區的系統協調耦合度發展的起點不同，2005年陜西0.51，屬于勉強耦合；青海0.30，屬于輕度失調；甘肅、寧夏、新疆(0.4～0.5)均屬于瀕臨失調類型。到2019年，陜西、青海、新疆耦合協調度達到0.7以上，達到中級耦合效果，寧夏與甘肅屬于初級耦合。其中耦合協調度提升幅度最大的是青海，由2005年的0.39上升至2019年的0.77，完成了由輕度失調向中級耦合的進步，15年間耦合協調度提升了4個等級。其余4省的提升幅度均相同，均在原本的基礎上上升了2個等級，使3個系統的協調度不斷提高。由此看來，在可持續發展戰略和調整經濟結構的發展趨勢下，西北五省區的資源環境承載力-經濟發展與新型城鎮化發展取得了一定的成績。近年來西北地區各省區通過建立生態補償機制重點治理修復草地、濕地、荒漠化等環境問題，依托自身獨特的資源與區域位置，積極參加“一帶一路”建設，建設開放的經濟試驗區，優化產業結構，經濟實力穩步提升，城鎮規模增大，基礎設施完善，社會保障能力增強，促進了3個系統協調發展。2019年五省區的耦合協調度從高到低的排序依次為：陜西、新疆、甘肅、青海、寧夏。在現有的發展水平之下，陜西省的資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展之間的相互促進作用更加明顯，寧夏耦合協調度最低，因為3個子系統的各自發展程度差異較大。

(a)2005年 (b)2019年

2.2 各省區各子系統變化情況分析

西北地區各省的資源環境承載力變化情況如圖2(a)所示，各個省區差距較大，資源環境承載力較低。青海的資源環境承載力最高，但是2019年同2005年相比，資源環境承載力下降較為明顯，青海省負向增長可能是經濟的迅速發展，沒有過多關注資源的合理運用與環境的保護。從增長幅度來看，陜西與甘肅該項得分增長幅度較大。各省區資源環境隨著經濟的增長受到了一定的破壞。經濟發展指數如圖2(b)所示，陜西省的增長幅度最大。陜西省是西北投資建設的重點，經濟增長速度穩定，近幾年來在“一帶一路”建設帶動下，在宜居生態的大方針下實現了高質量的發展。甘肅的經濟發展增長幅度最小，究其原因，甘肅本身經濟基礎薄弱，自然環境惡劣，近些年來為了響應國家的政策，大力開展生態文明建設，關閉了一些石油化工、有色金屬等重工業為主的工廠，這在一定程度上影響了甘肅的經濟發展。新型城鎮化發展指數如圖3所示，陜西新型城鎮化水平增長最快且綜合實力最強，新型城鎮化發展水平呈上升趨勢。青海在大部分年份中落后于其他幾個省區，說明青海新型城鎮化水平較為落后。2019年西北五省區各子系統指數及綜合評價指數如圖4所示。總的來說，資源環境承載力是阻礙三系統耦合發展的主要因素，青海表現為新型城鎮化滯后，甘肅綜合評價指數最低，陜西綜合評價指數最高。

圖3 西北五省區新型城鎮化發展指數變化值

圖4 2019年西北五省區各子系統指數及綜合評價指數

(a)資源環境承載力指數

2.3 資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度的影響因素分析

本文根據障礙度評價模型，計算得到西北地區資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度的各項指標的障礙度，選取每個子系統障礙度排名前三的指標如表4所示，每個指標的障礙度均大于10%，在資源環境承載力子系統內制約因素最主要的是人均水資源量障礙度為30.6%、其次為森林覆蓋率障礙度為26.4%，環保投資占GDP比重障礙度為11.5%。西北地區處于干旱半干旱區域，生態環境惡劣，水資源稀缺且時空分布不均勻，過度用水造成土地沙漠化嚴重[9]，水土流失較為嚴重，森林覆蓋率極低。同時，西北地區受自然條件制約發展較為落后，為了促進經濟的迅速發展與綜合水平的提高，該地區不斷以資源換發展，過度開發導致土地荒漠化嚴重、陸地生態面積銳減等生態問題。經濟子系統的主要制約因素為人均固定資產投資、職工平均工資、第三產業生產總值占比以及人均GDP。西北五省區普遍存在的問題是產業結構不合理，第三產業發展較為薄弱，總體的經濟實力偏弱以及居民實際收入水平偏低；新型城鎮化發展方面，科技城鎮化與文化城鎮化的制約作用最為明顯，其中博物館參觀人次、每萬人擁有專利量、組織文藝活動次數指標障礙度影響較為突出。

表4 資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調度主要障礙因素

3 結論與建議

a.從時間序列看,西北地區資源環境承載力-經濟發展-新型城鎮化發展耦合協調性的綜合評價指數在研究期內呈上升趨勢，說明總體上向更好的狀態轉變，經濟發展子系統與新型城鎮化發展子系統在研究期內綜合指數上升明顯且均大于資源環境承載力指數，說明資源環境承載力較為滯后，應當重點關注資源環境承載力。西北地區是我國生態脆弱區，應當樹立持續發展理念，提升資源環境承載力水平。應當加強環境治理與保護，加大對環境保護的投資力度，提高資源利用效率。加快植樹造林，同時采取有效的防沙固林措施，控制改善土地沙漠化，提升森林覆蓋面積。加強河流湖泊治理，加大污染防治的投資力度并注重產業的綠色化轉型。西北地區水資源分布不均勻，并且以石油化工、有色冶金為代表的資源型工業占比較高，可以在資源環境績效方面通過建立污水廠、污水回收利用等方法來緩解污水壓力，加大污染治理投資，嚴格遵守最嚴格水資源管理制度的“三條紅線”要求，注重綠色發展，發展循環經濟；合理開發利用土地，對閑置土地進行整合治理，提高資源環境載荷水平。西北地區系統耦合度總體處于較高水平，耦合協調度在研究期間內表現出平穩上升的趨勢，耦合協調類型完成了從瀕臨失調向中級耦合的轉變，表明西北地區的資源環境承載力、經濟發展以及新型城鎮化水平逐步實現良性發展。

b.從空間序列看，西北地區五省區的系統協調耦合度發展的起點不同，耦合協調度提升幅度最大的是青海，在研究期間內完成了由輕度失調向中級耦合的進步。青海新型城鎮化滯后，應當在資源環境承在能力之下，吸納人口到城市中來，全面提升新型城鎮化進程。其余四省區的提升幅度均相同，在原本的基礎上上升了兩個等級，使3個系統的協調度不斷提高。甘肅綜合評價指數最低，應當重點關注。甘肅位居西北地區內陸，應當適當轉變經濟發展方式，優化產業結構，依托區域特色優勢產品，促進第三產業的發展，引導人口向城市適度集聚，進而帶動經濟的發展，加速推進集約化進程，提升城鎮綜合承載能力。