珠三角地區科技創新與生態環境的耦合協調發展研究

田立濤,王少劍

中山大學地理科學與規劃學院 廣東省城市化與地理環境空間模擬重點實驗室,廣州 510275

進入21世紀以來,中國的經濟社會逐漸由高速增長轉變為高質量發展階段,亟需強大的科技創新能力與和諧的生態環境作為發展支撐[1]。然而在不同發展階段和水平條件下,科技創新對生態環境產生不同的帶動效應,當區域出現創新動力不足、創新成果轉化率低和產學研脫節等問題,會嚴重影響科技創新與生態環境之間的良性互動[2—4]。黨的十九大報告明確提出“創新”是高質量發展的核心地位,“綠色”是高質量發展的重要保障。科技創新能夠提高能源使用效率、減少生態污染、構建綠色市場,對于實現綠色和諧的生態環境具有重要的推動作用；生態環境通過提供資源、人才和環境等條件為科技創新提供強有力的支撐,兩者之間存在相互影響、互為關聯、交互耦合的復雜關系。因此,如何實現科技創新與生態環境的耦合協調發展,是當前生態學、地理學、環境學的研究熱點,對于中國實現高質量發展和現代化建設具有重要意義。

目前國內外學者關于耦合協調性的研究主要集中在理論框架[5—6]、影響機制[7—8]、作用類型劃分[9—11]、協同路徑等領域[12],研究熱點主要關于城市化、經濟與生態環境的耦合協調[13—15]；旅游經濟與環境的耦合協調[16—18]；人口、土地、產業與城市化之間的耦合協調[19—21]；還有金融創新、城市化、綠色發展與科技創新的耦合協調等方面[22—24]。然而關于科技創新與生態環境耦合協調關系的關注度較低,已有研究主要集中在科技創新與生態環境的單向關系研究。一方面從創新平臺、企業機構、高校院所等創新主體出發,探究提高技術創新的影響因素,分析如何減少對生態環境的影響[25—27]。另一方面,隨著環境規制的實施和治理成本的增加,再加上政府通過政策激勵進行合理引導,迫使創新主體提高技術水平和生產效率,從而形成生態環境影響科技創新[28—30]。

現階段隨著區域高質量發展的提出,部分學者逐步重視科技創新與生態環境的相互作用關系,研究內容主要涉及兩者之間的優化作用關系、時空演化規律,以及科技創新與生態環境內部各要素之間的影響機制研究[31—33]。雖然學界對于科技創新與生態環境之間的關系展開了激烈討論,但是對于二者之間的作用機制的進一步揭示較少,對于不同尺度下兩者之間的耦合協調關系及時空格局演化實證研究也少有涉及。鑒于現有文獻的研究不足,本文以珠三角9市為例,嘗試揭示科技創新與生態環境的耦合協調機制,構建兩者綜合評價指標體系,使用熵值法和耦合協調度模型對2007—2018年珠三角地區科技創新與生態環境的面板數據進行分析。并借鑒王成等對耦合度類型劃分[11],以及王少劍等對耦合協調度類型劃分[15],分析珠三角地區科技創新與生態環境耦合協調關系的時空演化規律,為珠三角城市群攜手香港和澳門共建粵港澳大灣區、實現區域高質量發展提供參考。

1 研究理論與機制

1.1 生態創新理論內涵

“生態創新”也常被稱為“綠色創新”、“環境創新”、“可持續創新”等,最早可以追溯到1972年聯合國提出的可持續發展理念。Fussler和James最早提出了“生態創新”的概念[34],經過歐盟生態創新專題(Measuring eco-innovation簡稱：MEI)、經合組織OECD和董穎等組織和學者對定義的豐富和完善[35—37],強調生態創新不僅包括前端技術方法的創新、中端新產品、新工藝的銷售,還應包括末端的環境治理,即在強調經濟效益的同時,不能忽視生態環境效益,因此生態創新是實現區域高質量發展的主要引擎。本文構建珠三角地區科技創新與生態環境的綜合評價指標體系,分析兩者之間的耦合度、協調發展水平以及時空格局差異,為區域高質量發展提供合理化建議。

1.2 區域高質量發展背景下科技創新與生態環境的耦合協調機制

1.2.1區域高質量發展背景下科技創新與生態環境的耦合互動機制

區域政府、高校和企業等主體通過投入人才、資金和資源等創新要素,加之信息網絡化和交通便捷化,促使創新要素在區域內進行快速流動和循環,推動科技創新的步伐加快、原有技術和生產模式的革新、從而實現生產效率的提升[4,9]。還有市場的競爭壓力、企業的成本壓力和顧客的綠色需求等因素都會促進技術的生態創新,產生新興的技術、產品和管理方法等。科技創新能夠推動新能源和潔凈能源的使用和推廣,提高能源使用效率、降低能耗,減少廢棄物和污染物的排放；推動生態創新產品的應用、以及綠色市場的構建,實現市場和企業的低碳環保化轉型,提高市場的準入門檻,減少無序競爭和資源浪費；推動末端環境治理的有效性和長期性,有效防止環境的惡化和污染,實現生態環境的保護和優化[38]。

由于生態環境問題的長期性、復雜性和多樣性,政府會實施環境規制和一系列政策激勵措施,包括環境保護的法律法規、排污費、節能減排和環保倡議等政策[39],倒逼企業轉變傳統生產方式,實現產品技術的升級換代,來維護區域人地關系的良性平衡。同時,良好的生態環境為科技創新提供持續的資源和產業優勢,有利于促進創新要素的集聚和產業結構的生態化轉型,提升科技創新效率和生產力水平。此外,在生態環境不斷優化的過程中,會對區域要素稟賦與產業結構產生影響沖擊,也會增加企業的競爭壓力和外部成本,區域通過政策激勵和優化資源配置來推動科技創新的發展[40]。

由此可見,良好的區域科技創新有利于促進生態環境的治理和優化,而良好的區域生態環境也會倒逼科技創新的生態化轉型(圖1),兩者之間相互聯系、互為影響、耦合互動,共同促進區域朝著高質量生產、生活、生態化轉變。

圖1 科技創新與生態環境耦合協調的理論機制Fig.1 The theoretical mechanism of coupling relationship between technological innovation and ecological environment

1.2.2區域高質量發展背景下科技創新與生態環境的協調發展機制

雖然區域高質量發展要求科技創新與生態環境之間進行良性互動,但是不能忽視區域兩系統協調發展水平的時空差異。一方面,區域科技創新是一個長期漫長的過程,對生態環境的影響不能“一針見血,立見療效”,因此會呈現單一系統存在滯后性的特征；另一方面,生態環境需要長期的修復和保護,也會受到快速城鎮化、人口激增等影響,因此區域科技創新和生態環境的耦合協調水平具有一定的時空格局差異,探究兩系統的協調發展類型有助于區域實現由低水平到高級協調水平的發展轉變。同時,區域應該重視和關注兩系統存在顯著差異的成因及影響,避免兩者相互制約、阻礙產業結構調整優化、綠色市場構建發展、生活環境改善和自然環境修復等問題的出現,保證區域朝著高質量協調方向發展。

2 研究區域和模型方法

2.1 研究區域與數據來源

2.1.1研究區域

本文中的珠三角地區包括廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、中山、江門、惠州、肇慶9個地級市,是建設粵港澳大灣區的重要組成部分。2019年2月,中共中央、國務院印發了《粵港澳大灣區發展規劃綱要》中,明確提出將粵港澳大灣區建設成為國際科技創新中心和宜居宜業宜游的優質生活圈,就要求珠三角地區在深入實施創新驅動發展戰略、大力發展科技創新的同時,應該注重對生態環境的保護和環境質量的提升[41]。此外,珠三角地區擁有各類高等院校120多所、院士工作站140多家、高新技術企業已逾3萬家、世界500強企業13家等創新主體,為科技創新注入強大驅動力,促進國際科技創新中心的建設[42]。但是珠三角地區的臺風、洪澇等自然災害頻發,加上快速的工業化、城市化以及生產生活等活動不僅加劇了人地矛盾的突出,也導致了大氣污染、水體污染以及噪音污染等環境問題的增多[43—44]。由此可見,珠三角地區在實現高質量發展的背景下,促進科技創新和生態環境的協調發展也面臨著嚴峻挑戰,也是成為國際知名灣區的“必由之路”。

2.1.2數據來源

2006年9月,為了擺脫傳統的“三來一補”局面,實現產業結構的轉型升級,廣東省審核通過了《廣東省人民政府關于促進自主創新的若干政策》,構建支持自主創新的政策體系和服務體系。為了探究珠三角地區逐步提升的科技創新能力與生態環境產生的交互關系,因此研究數據的時間跨度為2007—2018年；但各市的統計標準有所不同,采取多渠道搜集數據,其主要來源于2007—2018年《廣東省統計年鑒》、各地市《統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》以及各類專項統計數據,如廣東科技統計數據和環境公報等。

2.2 指標體系的構建

科技創新與生態環境的協調發展受到多個因素影響,借鑒已有研究關于指標的選取理念[9,31],考慮珠三角地區實際情況,并按照系統科學性、全面合理性和可獲得性等指標選取原則,構建科技創新與生態環境綜合評價指標體系(表1)。針對科技創新指標系統,主要分為要素投入與成果產出兩大方面,6個細分指標,且所有指標都具有正向性；而生態環境指標系統以環境污染壓力、治理與保持維度來構建體系,并結合對生態環境的影響區分正向性和負向性。通過對兩個系統指標體系的構建,共計選取16項指標對珠三角地區科技創新與生態環境的耦合協調發展水平進行評價。

表1 科技創新與生態環境綜合評價指標體系

2.3 研究計量方法與模型

2.3.1數據標準化與指標權重計算

(1)數據標準化

通過對原始數據進行矩陣的構建,但數據存在量綱和數量級的差別,為了消除特征之間的差異性,方便進行綜合分析,因此使用極值法對數據進行無量綱化處理[44—45]。

正向指標：

Zaij=(Xaij-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

負向指標：

Zaij=(Xmax-Xaij)/(Xmax-Xmin)

(2)

式中,a=1,2,3,....,m、i=1,2,3,....,k、j=1,2,3,....,n分別表示年份、地區和指標；Xmax、Xmin分別表示所有年份所有地區中第j指標的最大值和最小值；Xaij、Zaij為第a年份第i地區第j指標無量綱化處理前和處理后的值；通過對所有數值進行正向偏移0.0001,最終標準化值都在[0.0001,1.0001]范圍內；分別得到科技創新與生態環境系統的標準化值Xj、Yj。

(2)指標權重計算

為了保護數據自身的特性,避免主觀干預影響指標賦權,因此采用熵值法,根據各個指標值的變異程度來確定客觀權重,并借助線性加權平均法分別計算出珠三角地區各市的科技創新綜合指數(TI)和生態環境綜合指數(EN)。各系統的所有指數均介于[0,1]之間,綜合評價指數值越大,表明該系統的綜合發展水平越高；越低則相反[32—33]。

(3)

(4)

式中,k=1/ln(m×k),Ej為不同指標j的熵值。

計算各項指標的差異系數：

Dj=1-Ej

(5)

(6)

(7)

2.3.2耦合協調度模型和類型劃分

(1)科技創新與生態環境耦合度模型及類型劃分

耦合度模型能夠反映科技創新與生態環境兩系統之間的共振關系,其值越大說明兩者之間相互作用、相互影響越強烈,對區域高質量發展產生積極影響,反之亦然。根據現有研究成果以及區域研究實際情況[11],將科技創新與生態環境的耦合度劃分為4種類型(表2)。

C=2{U1×U2/(U1+U2)2}1/2

(8)

表2 科技創新與生態環境耦合度類型劃分

(2)科技創新與生態環境耦合協調度模型及類型劃分

耦合度模型雖然能反映科技創新與生態環境之間的互動關系,但要深入了解兩系統之間的“協同效應”,應借助協調度模型,判斷兩系統之間耦合是否協調,以及是高級協調水平上的相互促進還是低級協調水平上的相互制約狀態。具體公式如下：

(9)

T=aU1+bU2

(10)

式中,U1、U2分別代表科技創新和生態環境的綜合評價指數,D為科技創新與生態環境的耦合協調度,T為兩系統的綜合協調指數,a、b為待定系數,根據兩系統的貢獻率確定份額,參照已有研究,本文認為科技創新與生態環境同等重要,因此值均為0.5。并借鑒王少劍的劃分標準[15],將科技創新和生態環境的耦合協調度情況細分為4個大類、12個亞類(表3)。

表3 科技創新與生態環境耦合協調度類型劃分

3 實證分析

3.1珠三角地區科技創新與生態環境綜合發展水平分析3.1.1珠三角地區科技創新綜合發展水平分析

2007年—2018年間,珠三角地區各城市的科技創新綜合發展指數呈現出逐年遞增趨勢,但各城市年增長率差異顯著(圖2)。與其他城市相比,深圳市科技創新的年增長率較高,綜合指數常年保持在珠三角首位,且2018年已愈發接近指數為1的臨界水平,其原因主要是深圳市作為區域乃至全國的創新型城市,注重創新要素的投入,通過自身的科技產業創新與香港的知識創新進行優勢互補、深度合作,形成良好的創新環境,構建具有全球影響力的“創新集群”。而肇慶市屬于珠三角外圍的傳統工業城市,產業轉型發展較為緩慢,在創新人才引進、創新要素集聚方面吸引力不足,處于明顯劣勢,因此其科技創新綜合指數居于末位。廣州市、東莞市和佛山市的科技創新綜合指數屬于珠三角地區的中等水平,其中東莞市在2017年超過佛山市,主要是由于《廣深科技創新走廊規劃》的實施,東莞松山湖和濱海灣被納入其中,加速高端創新要素的集聚,加上傳統產業轉型升級過程中培育出強勁的技術創新潛力,推動東莞市的科技創新水平進一步提高。珠海、江門、惠州、中山四市的科技創新綜合指數均在0.2以下,對于城市經濟發展的推動性較弱。

圖2 2007—2018年珠三角各城市科技創新與生態環境水平的變化趨勢 Fig.2 Trends of comprehensive levels of technological innovation and ecological environment of cities in the PRD, 2007—2018PRD：珠三角地區 The Pearl River Delta Region

珠三角地區可劃分為東中西三大都市圈：深莞惠、廣佛肇、珠中江,對其空間格局做進一步比較分析,呈現出“東部高、中部平、西部低”的科技創新格局。總的來說,珠三角地區的科技創新水平顯著提升,但各城市之間的差距明顯,如肇慶等珠三角中西部城市應明確城市發展定位,促進產業結構優化升級,改善創新環境,吸引人才、資本等要素的集聚,推動科技創新為其高質量發展提供長久驅動力。

3.1.2珠三角地區生態環境綜合發展水平分析

區域生態環境受到城市化水平、人類活動、自然災害和科技創新等多方面因素影響,是一個長期演化的動態過程。2007年—2018年間,珠三角地區的生態環境綜合指數都集中在(0.25,0.8)范圍內,由2007年的指數相對分散到2016年后的指數相對集中于(0.5,0.80),各城市的生態環境水平總體上呈現上升趨勢,但個別城市在個別年份出現變動異常(圖2)。如肇慶市、惠州市等雖受到城市化影響,人口流入城市,但受到山地、丘陵、河流等地形因素的影響,無法實現城市快速擴張,生態環境保持在較高水平。相反,佛山市因產業結構吸引大量勞動力,城市用地快速擴張,再加上各類污染物排放等因素,生態環境水平相對較低。綜合而言,珠三角各城市政府重視環保工作,加快產業的生態化轉型,降低能耗,增加綠地、森林等生態用地,為科技創新提供優質的環境和資源,促進“宜居宜業宜游”高質量生活圈的形成。

3.2 珠三角地區科技創新與生態環境耦合度的時空格局特征分析

由圖3可知,珠三角地區科技創新與生態環境耦合度高的城市主要是經濟發達的廣州市、深圳市、佛山市和東莞市,中間層次有珠海市、中山市、惠州市和江門市,而耦合度較低的城市是肇慶市；整體上耦合度呈現出從珠江三角洲“廣深佛莞”城市向兩側遞減的空間格局,區域差異特征顯著。2007—2018年,珠三角地區科技創新與生態環境耦合度大體上穩步上升的趨勢,耦合度增速最快的城市有東莞市和惠州市,分別增長0.5和0.49；肇慶、江門、珠海和中山市也增速達到0.3及以上；而廣州、佛山和深圳市耦合度本身較高,因此增長相對緩慢(表4)。

圖3 2007—2018年珠三角各城市科技創新與生態環境耦合度變化圖Fig.3 The evolution of coupling degree between technology innovation and ecological environment of cities in the PRD, 2007—2018

另外,通過選取2010年、2015年和2018年作為代表年份,繪制珠三角地區科技創新與生態環境耦合度類型時空分布圖(圖4)。在時間維度上,各城市耦合度均處于“低耦合”時期到“協調耦合”時期,分布相對分散,其中最低值為肇慶市,在研究期內變化幅度較小,處于“低耦合”時期；而最高值為深圳市,在研究期內最早達到協調耦合時期。廣州、佛山、東莞三市耦合度有所提升,實現由“良性耦合”時期向“協調耦合”時期的跨越；而珠海、中山兩市的耦合度介于[0.57,0.82],研究期末由“較低耦合”時期提升到“良性耦合”時期；江門市的提升幅度相對較小,已轉變為“較低耦合”時期；惠州市的提升幅度增長最大,轉變為“良性耦合”時期。在空間維度上,協調耦合時期由深圳市“一枝獨秀”逐步包括廣州市、佛山市、東莞市等經濟發達城市,形成一個“內部圈”；“中層圈”則包括中山市、珠海市和惠州市,處于良性耦合時期,并受到“內層圈”城市的影響發展較為迅速；而“外層圈”則是肇慶市和江門市,總體上珠三角各城市呈現出“內層圈向外層圈”梯度遞減的空間格局。

這一變化主要由于科技創新與生態環境兩者提升幅度不同、相互作用模式也有所不同,反映出珠三角各城市所處的城市化、工業化發展階段不同,產業結構不同,利用土地、資源和生態環境的效率不同,并且各城市政府運用不同的環境規制措施。例如：深圳市與肇慶市在科技創新與生態環境耦合度方面形成鮮明對比,前者在研究期內加大科技創新力度,集聚創新人才,培育高新技術企業,再加上政府加強環境規制,推動科技創新的生態化方向發展；而后者自身生態稟賦較高,產業和科技發展比較緩慢,兩者相互作用力較弱。

圖4 2010年、2015年、2018年珠三角各城市科技創新與生態環境耦合度的空間格局Fig.4 Spatial distribution of coupling degree of technological innovation and ecological environment of cities in the PRD, 2010、2015、2018

表4 2007—2018年珠三角地區科技創新與生態環境的兩模型增速表

3.3 珠三角地區科技創新與生態環境耦合協調度時空格局及類型分析

3.3.1珠三角地區科技創新與生態環境耦合協調度時空格局特征分析

從2007—2018年珠三角各城市科技創新與生態環境耦合協調度變化的視角分析(圖5),各城市的耦合協調度呈現出不同程度的上升；并結合各城市的耦合協調發展增長速度(表4),研究期內深圳、廣州、東莞、惠州、肇慶五市的提升幅度較快,均達到0.30及以上；其余四個城市增速均在0.30以下,協調發展進程相對緩慢。另外,選取2010年、2015年、2018年作為代表年份進行時空格局演化分析(圖6)。在時間維度上,2010年,珠三角各城市耦合協調度介于[0.29,0.70],大多處于“基本協調”或“基本失調”階段,肇慶市則屬于嚴重失調階段。2015年,肇慶市、江門市、珠海市和中山市耦合協調度介于[0.37,0.50],屬于基本失調階段；廣州市、佛山市、東莞市和惠州市耦合協調度介于(0.50,0.65],屬于基本協調階段；而深圳市率先達到高級協調的門檻，耦合協調值為0.80。2018年,除了深圳市和肇慶市外,其余各城市耦合協調度介于[0.51,0.76],屬于基本協調階段；深圳市處于高級協調階段,協調發展水平進一步提升；而肇慶市還處于基本失調階段,耦合協調度水平發展相對緩慢。這一變化是由科技創新水平和生態環境水平的不斷提升所形成的,反映出珠三角各市通過產業轉移,實現“騰籠換鳥”；加大自主創新投入,實現產業結構的優化升級；注重對生態環境的治理和修復,不斷推動區域由高速發展向高質量發展轉變。

圖5 2007—2018年珠三角各城市科技創新與生態環境耦合協調度的時間變化圖Fig.5 The time change chart of coupling coordination degree between scientific and technological innovation and ecological environment of cities in the PRD, 2007—2018

在空間維度上,與耦合度類型相比較,珠三角地區科技創新與生態環境的耦合協調度空間格局略微有所不同,在整體上呈現“一超多強”的內部,并向外兩側梯度遞減的空間格局(圖6)。到2018年,只有深圳市的耦合協調度屬于高水平地區；而廣州市、佛山市和東莞市屬于“較高水平地區”；剩余五市則屬于一般水平地區,但珠海市、中山市和惠州市協調水平明顯高于肇慶市和江門市,因此呈現出“由內向外”的遞減格局。

圖6 2010年、2015年、2018年珠三角各城市科技創新與生態環境耦合協調度的空間格局Fig.6 Spatial distribution of coupling coordinating degree of technological innovation and ecological environment of cities in the PRD, 2010、2015、2018

3.3.2珠三角地區科技創新與生態環境耦合協調度類型劃分

根據珠三角地區科技創新與生態環境耦合協調度類型劃分圖可知(圖7),珠三角地區各城市的耦合協調度類型在研究期范圍內實現了較大的正向跨越。深圳市作為珠三角經濟建設的先行示范區,雖然在2015年已達到基本協調,實現從傳統制造業向高新技術產業的轉型升級,成為創新創意之都，向高級協調階段邁進；但由于2017以來,深圳吸引大量人口的涌入,建設用地已經無法滿足現有需求,生態環境壓力增大。剩余八個城市的耦合協調類型都表現為科技創新滯后型,但各個城市之間的協調發展水平有所差別。廣州市、佛山市作為珠三角中部都市圈的經濟發達城市,在2010年左右達到基本協調—科技創新滯后型,兩市較早采取產業轉移政策、加快高新技術產業發展政策,以及水體、空氣、垃圾等環境治理政策息息相關。如廣州市于2008年提出“關于大力推進自主創新加快高新技術產業發展的決定”,之后又相繼提出促進科技、金融與產業融合發展、高層次人才引進以及加強大氣、水體和農業生態環境治理等政策,而佛山市于2011年提出推動先進制造業和高科技產業的發展規劃。

圖7 2007年—2018年珠三角各城市科技創新與生態環境耦合協調度類型劃分圖Fig.7 Classification of coupling coordination degree of technological innovation and ecological environment in the PRD,2007—2018

在珠三角其他城市中,東莞市、惠州市作為東部都市圈耦合協調發展較快的城市,在2013年轉變為基本協調—科技創新滯后型,一方面承接來自深圳和香港的產業轉移、促進經濟快速發展,雖然實現了快速的工業化,但科技創新潛力還需進一步提高；另一方面,兩市重視生態環境的治理,解決突出環境問題,減污降碳,打造生態宜居的城市環境,曾多次被評為全國水生態文明城市、全國文明城市等稱號。而珠三角西部都市圈的珠海、江門、中山三市在2015年后相繼實現向基本協調—科技創新滯后型轉變,由于三市距離創新源頭較遠,創新要素投入不足,導致科技創新與生態環境協調發展進程緩慢。肇慶市是耦合協調發展最為緩慢的城市,在2010年轉變為基本失調—科技創新受阻,不僅受到廣佛等城市的虹吸較為嚴重,無法較好的承接產業轉移和發展優勢產業,而且提供創新的資源要素相對較少,產業轉型升級緩慢,無法較快實現與生態環境的協調發展。綜上所述,珠三角各城市的科技創新與生態環境耦合協調度類型呈現出“東部高、中部平、西部低”的空間發展格局,兩者耦合協調的發展過程相對漫長,未來需要各城市相互協作、優勢互補,提高創新要素的流通,構建生態環境聯合治理機制,共同推動區域實現高質量發展。

4 結論與討論

4.1 結論

本研究通過構建科技創新與生態環境綜合評價指標體系,使用熵值法和物理學耦合協調度模型對珠三角各城市的科技創新和生態環境綜合指數分別進行分析,并對各城市的耦合度及耦合協調度進行時空分異特征分析。主要結論如下:

(1)2007—2018年,珠三角各市的科技創新綜合水平整體不斷提升,而生態環境綜合水平呈現波動上升態勢。各市科技創新與生態環境在耦合度上存在明顯的“正向”關系,其中深、廣、佛、莞四市處于“協調耦合”時期,其原因是經濟社會發達、高科技產業集聚,形成良好的自主創新能力,與生態環境實現協調發展；處于“良性耦合”時期的有珠海、中山、惠州三市,產業結構正在轉型,加大科技研發投入力度,政府采取生態環境規制措施,實現兩者的良性互動；而耦合度較低的城市是江門市、肇慶市,分別處于“較低耦合”時期和“低耦合”時期；并呈現出從珠江三角洲入海口“廣深佛莞”四市向兩側遞減的區域空間格局。

(2)珠三角城市科技創新與生態環境耦合協調特征的時空格局差異明顯。研究期末只有深圳市達到“高級協調”階段；廣、佛、莞、珠、惠、中、江七市均實現由“基本失調”階段轉變為“基本協調”階段；而肇慶市則處于“基本失調”階段。在空間維度上則呈現出“東部高、中部平、西部低”的格局,區域內部科技創新與生態環境發展不平衡不協調的問題仍然存在。

(3)根據珠三角各城市的耦合度類型、協調度類型的劃分,以深圳市為主的珠三角經濟發達城市,保持R&D經費投入,吸引創新人才、技術的集聚,實現科技創新綜合指數的穩步增長；并且重視城市存量用地的減少,人口激增,空氣、水體和土壤等生態環境問題,減少對城市高質量發展的影響,加強政府的規制措施,推動企業的生態化轉型,促進城市科技創新與生態環境的協調發展；而肇慶等生態環境綜合指數較高的城市,應彌補在科技創新上的不足,培育高新技術企業、引進高質量產業項目,在保證不損害環境利益的情況下推動科技創新穩步發展,擺脫科技創新受阻的困境。著眼未來,珠三角各城市應加強在產業發展、科技創新的協作,實現生態環境的跨區域協同治理,著力補齊短板,實現珠三角地區朝著高質量方向發展,為建設國際科技創新中心、“宜居宜業宜游”的優質生活圈打下良好基礎。

4.2 討論

隨著中國人口紅利的消失,勞動力成本逐漸攀升,再加上人民對生態環境質量的要求越來越高,以往的粗放式發展方式亟需轉變為以科技創新驅動、生態環境優化為主的高質量發展階段。不同區域以及同一區域內部不同城市科技創新與生態環境的作用機理不同,本研究以珠三角地區為例,定量分析各城市兩者的耦合協調發展特征,發現不同經濟類型的城市具有不同的耦合協調類型、作用機理和時空格局差異。經濟發達城市通過人才引進、產業集聚、R&D經費投入和政策激勵等舉措助推科技創新升級,促使企業生態化轉型；加之政府采取環境規制,居民對良好生態環境的需求日益增長,倒逼企業主動承擔社會責任,發揮其應有的社會價值,不斷實現科技創新與生態環境的協調發展,如深圳、廣州等發達城市。而其他城市在科技創新水平方面相對薄弱,創新投入不足,對生態環境優化的推動力較小；相反根據其在區域中的定位和良好生態環境水平提高了產業的“準入門檻”,限制了大規模城市擴張、很難較短時間與科技創新的協調發展,如肇慶、江門等城市。著眼未來,珠三角地區發揮廣、深核心創新區的輻射力與影響力,打造“研發—轉化—生產”循環可持續的區域生態經濟產業鏈,推動創新成果更加生態化、低碳化和綠色化,真正實現科技創新與生態環境的耦合協調；兼顧與其他區域的均衡發展,采取跨區域聯合互助的發展模式,加強人、財、物之間的交流溝通,實現“創新、協調、綠色、開放、共享”的高質量發展空間格局。

同時,科技創新與產業結構存在著密不可分的關系,良好的產業結構能夠推動自主創新能力的提高,也對生態環境的治理和修復有著深遠影響。但由于各城市統計單位上的差異,選取指標的不同可能會對研究結果產生差異,導致本研究存在一定的局限性。未來研究可延長數據年限,構建更為全面、綜合的高質量發展指標體系,也可借助遙感技術、大數據等新方法獲取創新、產業和生態環境的實時數據,借助灰色關聯度、ARIMA-BP組合預測模型等對科技創新與生態環境的耦合協調度進行未來預測。此外,運用地理探測器、空間計量模型等方法對區域生態經濟進行更深層次的探索研究,為區域高質量發展提供理論基礎和優化路徑。