新型城鎮化視角下區域生態安全時空演化及障礙因素研究
——以安徽省為例

王瑩瑩， 何 剛， 阮 君

(安徽理工大學 經濟與管理學院，安徽 淮南 232001)

一、問題提出及文獻綜述

隨著我國經濟迅速發展，數據顯示2020年我國城鎮化率達到了63.89%，從世界范圍比較來看，當前中國超過60%的城鎮化水平已經高于55.3%的世界平均水平。《安徽省新型城鎮化發展規劃(2016—2025)》表明全省城鎮人口五年增加約550萬人，城鎮化率年均提高1.5個百分點，超過全國平均速度，城鎮常住人口首次超過農村常住人口，常住人口城鎮化率達到50.5%，城鎮化率增長迅猛，這也進一步加深了對安徽省生態環境的威脅[1]。黨的十八大以來，以習近平總書記為領導的黨中央高度重視國家生態安全建設，指出生態環境問題關乎社會、經濟和政治問題。如何科學測度新型城鎮化背景下區域生態安全水平，有效識別其障礙因子，對實現區域高質量發展具有重要參考價值。

國內外關于生態安全問題的研究最早起源于1989年，由美國國際應用系統分析研究所(IASA)提出，生態安全是指人的生活、健康、安樂等生活保障來源、必要資源等處于穩定的狀態[2-3]。關于區域生態安全的研究主要集中于生態安全水平測度、生態風險等級研究等內容[4]。1987年世界環境與發展委員會(WCED)在《我們共同的未來》一文中將生態安全定義進行了擴充，指出生態安全應包括國家主權的軍事和政治安全，生態治理應統籌可能出現的所有問題[5-6]。19世紀90年代初，Barnthouse等提出生態評價的4個步驟：風險源確定、風險描述、環境效應分析、建立環境遷移模型等[7]。1998年Rapport等將生態安全評價分為生態系統抑制性和恢復性兩大潛在類別[8]。國內學者對生態安全的基本概念、主要特點等方面進行了深入研究[9]。在生態安全評價模型方面，學者大都采用聯合國經濟合作開發署建立的壓力—狀態—響應(PSR)概念模型[10]，以及在PSR的基礎上改進的驅動力—壓力—狀態—影響—響應(DPSIR)模型[11]。楊光明等基于PSR模型運用層次分析法和熵權法對三峽庫區生態安全進行了測度，探究庫區生態安全狀況及其演化規律[12]。李子君等從經濟—社會—環境(EES)模式建立土地生態安全評價模型，利用熵權物元模型對沂蒙山區土地生態安全的時空變化及其影響因素進行實證研究[13]。徐少癸等基于DPSIR模型構建旅游城市生態安全評價指標體系，利用模糊物元模型測度中國31個省份旅游生態安全動態評價，并運用空間探索性數據分析方法分析其空間格局演化特征[14]。隋修志等針對京津冀生態安全問題從城際差異視角出發，研究了區域生態安全城際差異性對制定精細化環境政策提供了指導方向[15]。

綜上所述，基于新型城鎮化視角的區域生態安全研究較少。安徽省以“三山三江二湖”著稱，沿江通海，是長江經濟帶的重要戰略支點，也是國家新型城鎮化試點省份。基于新型城鎮化視角測度安徽省生態安全水平，分析影響生態安全水平的主要障礙因子，對安徽在構建新發展格局、暢通國內國際雙循環上貢獻力量具有重要現實意義。

二、新型城鎮化視角下安徽省生態安全水平測度

(一)指標體系構建

基于已有研究成果[16-19]，結合安徽省新型城鎮化發展現狀，借助DPSIR概念模型[20]，通過文獻研究及專家咨詢，整理歸納了新型城鎮化視角下生態安全DPSIR模型框架(圖1)，模型運行機制為：①新型城鎮化視角下生態安全驅動力為人口規模擴大以及經濟社會的發展對生態環境的潛在作用；②生態安全壓力為城鎮化過程中，工業化排放廢棄物對環境產生的直接作用；③生態安全狀態是在城鎮化驅動力、壓力作用下，自然資源豐度和環境承載力；④生態安全影響是區域生態安全現狀變化導致生態指標的變化；⑤生態安全響應是政府和其他相關環保部門為了修復生態環境，平衡城鎮化發展與生態環境之間的關系而采取的相應改善措施，抑制生態環境問題的惡化，從而實現經濟與生態環境協同發展的新型城鎮化。

圖1 新型城鎮化視角下生態安全的DPSIR框架模型圖

遵循指標數據的科學性、可獲得性，設置了5個準則層：驅動力、壓力、狀態、影響和響應，選取20個指標，構建生態安全評價指標體系，如表1。

表1 安徽省生態安全評價指標體系

續表

(二)生態安全綜合指數計算

通過查閱安徽省統計年鑒(2011—2019年)，以及各地市2011—2019年社會統計公報收集2010—2018年生態安全評價指標原始數據，運用熵權法計算各指標權重。計算步驟如下：

(1)建立原始數據矩陣。

(2)由于各指標量綱和單位不同，需對原始數據矩陣進行標準化處理，本文采取極差法對數據進行標準化處理。

(1)

式中，fij為指標標準化值；xij為第i年第j項指標的原始值。

(3)計算第i年第j項指標的比重Fij。

(2)

(4)計算指標熵值ej。

(3)

(5)計算熵值逆向化hj。

hj=1-ej

(4)

(6)計算指標權重wj。

(5)

按照上述步驟，對各評價指標的賦權結果見表1。

結合指標標準化結果以及熵權法求得的指標權重，運用線性加權法，計算生態安全綜合指數。

(6)

式中，E為城鎮化背景下生態安全綜合指數，E值越大，表明生態安全水平越高。測算結果見表2。

表2 2010—2018年安徽省新型城鎮化視角下生態安全綜合指數

綜合已有研究成果，采用等間距的方法將安徽省生態安全綜合指數化分為5個等級，如表3所示。

表3 生態安全警情等級劃分標準

由表2和表3知，16地市中僅有合肥、黃山兩市生態安全綜合指數較高，其余14市生態安全綜合指數均處于較低水平，說明安徽省生態環境問題較為突出。具體來看：合肥市作為省會城市，經濟與技術發展水平較高，生態安全水平較高；黃山市自然資源豐富，是我國著名的旅游圣地，生態環境最好，生態安全綜合指數一直處于較高水平。2010—2018年安徽省16地市生態安全綜合水平總體呈現出逐年上升趨勢。其中，87.5%地市生態安全綜合指數在[0.1,0.3]范圍內，結合警情等級劃分標準，2010—2018年間安徽省生態安全整體上為重警狀態，生態安全現狀不容樂觀。其中，合肥市2010年生態安全綜合得分為0.330，為重警狀態，研究期內生態安全指數逐年增加，2018年生態安全綜合得分已經達到0.657，處于輕警狀態。其次是黃山市，2010年生態安全綜合得分為0.327，處于重警狀態。研究期內生態安全綜合指數呈現出波動變化狀態，2018年生態安全綜合指數為0.350，為重警狀態。淮南、淮北、銅陵，3座典型資源枯竭型城市，生態安全現狀較差，2010—2018年間，生態安全綜合指數均小于0.2，均處于巨警狀態。其余9市的生態安全綜合得分隨著時間變化，呈現出逐年上升的態勢，2010年，九市的生態安全綜合得分均在[0.1,0.2]之間，到2018年，生態安全綜合指數均處于[0.2,0.4]，警情從巨警過渡為重警，警情有所緩解，總體上各市生態安全狀態欠佳，處于亟需調整狀態。

三、新型城鎮化視角下安徽省生態安全時空演化特征分析

為更加直觀地分析新型城鎮化視角下安徽省2010—2018年生態安全時空變化特征，采用趨勢分析法、ArcGIS軟件對生態安全指數變化進行可視化處理。趨勢分析法是通過找出擬合最好的多項式對區域散點進行內插，得到趨勢面，從而準確模擬地理要素在空間上的分布規律，具有簡單和直觀的優勢。計算公式如下：

Ei(ui,vi)=Ti(ui,vi)+εi

(7)

Ti(ui,vi)=β0+β1u+β2v+β3u2+β4v2+β5uv

(8)

式中，E(ui,vi)為i市生態安全綜合指數；(ui,vi)為空間平面坐標；Ti(ui,vi)為趨勢函數；εi為自相關隨機誤差，即i市生態安全指數與趨勢值之間存在的誤差。

借助ArcGIS10.7軟件畫出2010年、2013年、2016年和2018年16地市生態安全綜合指數趨勢面圖和空間分異圖(圖2和圖3)。其中，趨勢面的X、Y軸分別指向正東、正北方，Z軸為生態安全水平屬性值。

圖2 2010—2018年安徽省生態安全水平空間趨勢面圖

圖3 2010—2018年安徽省生態安全水平空間分異圖

從整體時空演化特征來看(圖2)，新型城鎮化視角下安徽省生態安全綜合指數具有“東高西低，北低南高”分布特征，極核特征明顯。2010—2018年東西趨勢線呈現較為明顯的倒“U”型空間特征，隨著時間推移，趨勢線坡度未發生明顯變化，表明以合肥為核心的安徽省中部城市生態安全狀況逐年好轉，東部和西部地區生態安全狀況提升速度較小，發展緩慢。同時，西側地區趨勢線坡度與東部地區趨勢線坡度相比更陡，說明西部地區阜陽、淮南等地市生態安全狀況比東部地區的滁州等地市生態安全狀況差，且提升速度較緩慢。與東西趨勢線相比，南北趨勢線呈現出兩種趨勢線。2010年，南北趨勢線呈現較為明顯的“U”型空間特征，北部地區趨勢線坡度較小，而南側趨勢線坡度較陡，說明北部地區淮北、宿州等地市的生態安全狀況低于南部地區黃山、宣城等地市。2013—2018年南北趨勢線呈現明顯倒“U”型空間特征，北部地區趨勢線坡度比南部地區的趨勢線坡度更陡，說明2013—2018年期間，北部地區地市生態安全狀況低于南部地區生態安全狀況。

從局部生態安全時空分異來看(圖3),皖南地區，合肥市生態安全綜合指數較高，且隨時間推移，綜合指數不斷增加，生態安全狀況發展較好，警度由中警轉化為輕警。片區其他地市生態安全警情均處于重警狀態，空間分布較為均衡。皖北地區，各地市生態安全均處于巨警狀態，且皖北地區礦產資源豐富，以礦產資源為經濟發展動力的地市生態安全狀態較差，隨著時間推移以及各地市政府對礦區生態環境修復力度的加強，皖北地區生態安全狀況向中警狀態發展，空間發展較為平衡。此外，結合整體生態安全時空演化特征分析，近些年安徽省各地市生態安全狀況有所好轉，但是與省會城市合肥的差距仍然存在且較為明顯，呈現以合肥為中心的“核心—邊緣”結構。

四、新型城鎮化視角下安徽省生態安全障礙因子分析

(一)障礙因子求解

新型城鎮化視角下安徽省生態安全指數較低，生態安全狀況不容樂觀，為進一步明確制約區域生態安全水平提升的障礙因子，本文采用障礙度模型診斷影響生態安全水平的障礙因子，障礙度模型引入了因子貢獻度、指標偏離度、障礙度3個指標，能夠量化分析制約區域生態安全水平提升的障礙因子，識別出關鍵影響因素[21]。計算公式如下：

Mij=1-fij

(9)

(10)

(11)

式中,Wj為j指標重;fij為指標標準化值;Mij表示指標偏離度，即指標標準化值與100%之間的差距;qij表示單項指標對生態安全水平提升的障礙度;Qj表示準則層對生態安全水平提升的障礙度。計算結果見表4。

表4 新型城鎮化視角下生態安全準則層障礙因子平均值 單位：%

(二)障礙因子結果分析

由表4可知，新型城鎮化視角下，各地市的主要障礙因子大致相同。93%的地市準則層障礙度呈現“驅動力> 響應>狀態>影響>壓力”的特征，可見，安徽省生態安全水平受到制約的主要原因是城鎮化與經濟社會發展驅動力不足及生態安全響應機制不健全。其中，驅動力準則層中的最大障礙因素為萬人大學生數和地區生產總值，平均障礙度分別為17.21%，9.57%；壓力準則層的最大障礙因素為人口自然增長率，平均障礙度為1.50%；狀態準則層的最大障礙因素為人均水資源量，平均障礙度為17.11%；影響準則層的最大障礙因素為森林覆蓋率，平均障礙度為5.8%；響應準則層的最大障礙因素為科研投入額，平均障礙度為19.60%。具體來看：①合肥市城鎮化程度以及經濟社會發展水平均領先于安徽省其他地市，其阻礙生態安全水平提升的驅動力障礙度平均值僅為13.46%，受狀態系統的制約程度較大，城市發展與自然資源緊密關聯，合肥市經濟社會發展遠超于其他地市，但其自然資源量有限，從而狀態系統是其生態安全水平提高的主要障礙因子。②淮北、亳州、宿州等15地市主要受驅動力系統和響應系統影響，其中淮北、宿州、淮南等地市是典型的煤炭型城市，隨著煤炭資源的開采消耗，城市經濟發展驅動力嚴重不足，地區生產總值較低，城市處于產業亟需轉型升級的狀態，就業機會少，大學生等高技術人才流失，是阻礙新型城鎮化視角下生態安全水平提升的主要原因，其余地市均存在產業結構單一、人才流失、城市經濟發展緩慢、生態安全響應機制不健全等問題。③具體指標障礙度來看，科研投入額、萬人大學生數、人均水資源量、地區生產總值、森林覆蓋率、人口自然增長率是主要障礙因子，表明高新技術發展水平、人才儲備量、水資源量等是提升生態安全水平的關鍵影響因素。

五、結論與建議

通過從驅動力—壓力—狀態—影響—響應5準則層構建新型城鎮化背景下安徽省生態安全評價指標體系，采用熵權綜合評價模型、趨勢分析法、障礙度模型對安徽省2010—2018年生態安全水平及時空變化趨勢規律進行綜合評價，得出以下結論。

(一)生態安全水平上升，幅度較小

新型城鎮化視角下安徽省生態安全狀況有所好轉，2018年合肥市和黃山市生態安全綜合指數分別為0.657和0.350，其余地市的生態安全綜合指數均低于0.35。安徽省作為國家新型城鎮化試點省份，在發展經濟的同時完善區域生態安全響應機制。研究期內生態安全水平逐年增長幅度較小，資源、環境污染治理形勢還很嚴峻。

(二)形成以合肥為中心的“核心邊緣”格局

合肥市作為安徽省的省會城市，是長三角副中心城市，經濟及新型城鎮化發展領先其余地市，2010—2018年合肥市生態安全綜合指數位居第一。16地市的生態安全水平呈現以合肥為中心的“核心—邊緣”空間格局，區域發展不平衡現象較為嚴重。

(三)驅動力、響應系統是其主要障礙因子

各地市的主要障礙因子大致相同，93%的地市準則層障礙度呈現“驅動力> 響應>狀態>影響>壓力”特征，經濟社會發展驅動力不足及生態安全響應機制不健全是制約安徽省生態安全水平提升的主要因子。除合肥市以外，其余地市的驅動力系統障礙度最大，響應系統的障礙度較大，應進一步提升經濟發展質量與速度，完善生態安全響應機制。

綜合研究結果，為有效提升安徽省新型城鎮化視角下生態安全水平，提出以下政策建議：

第一，重點建設，促進全省均衡發展。立足各地市區位優勢和特色資源，科學規劃建設方向，加強市域在交通基礎設施建設、旅游服務業的開發、資源共享以及生態環境保護的合作，從而促進市域間展開全方位的合作，促進安徽省協調發展。

第二，發揮中心城市輻射作用，進一步縮小區域發展差距。發揮合肥省會城市及長三角中心城市的輻射作用，加強區域分工與協作，提升中心城市的帶動作用，培育區域新興經濟增長極。