陜西省經濟發展、科技創新與生態環境的耦合協調發展研究

黃仁全, 董 娟

(1.西安外國語大學 經濟金融學院,陜西 西安 710128; 2.西安外國語大學 金融科技創新研究中心,陜西 西安 710128; 3.中國鐵路西安局集團有限公司黨校,陜西 西安 710003)

0 引言

2020年4月，習近平總書記在陜考察時指出“要圍繞產業鏈部署創新鏈、圍繞創新鏈布局產業鏈，推動經濟高質量發展邁出更大步伐”。2018年陜西省投入研究與試驗發展(R&D)經費532.42億元，投入強度排名全國第7位，擁有普通高校128所，科技創新條件優越。但陜西省水土流失面積達11.9萬平方公里，占全省面積的57.8%[1]，水土流失、秦嶺違建別墅等生態保護形勢嚴峻。經過多年的發展，陜西省經濟建設取得了一定成就，但經濟發展、科技創新和生態環境“三元系統”之間的發展還存在不同步、不互動、不匹配、不協同等問題。如何評估當前陜西省經濟高質量發展綜合水平，其經濟發展、科技創新和生態環境“三元系統”發展之間是否協調及如何測度，如何促進不同系統之間協調發展等問題，是陜西省奮力譜寫高質量發展新篇章中亟待解決的現實問題。

1 文獻綜述

高質量發展評估指標體系。張震和劉雪夢[2]從產出效益、結構優化、科技創新、開放合作和綠色生態五個方面，建立了由30多項指標構成的評估指標體系。唐曉靈和康銘敏[3]研究了關中地區資源環境與經濟增長子系統，建立了包含24項指標的評價體系。張芷若和谷國鋒[4]構建了我國經濟發展與科技創新子系統指標體系，以評估二者的發展水平與協調發展程度。

經濟發展、科技創新和生態環境系統之間的耦合關系。“耦合”最初是物理學概念，最開始由Glassmen提出，吳大進引入國內[5]。耦合理論具有直觀性與易解釋性的優點，在國內外得到了廣泛應用。姚建建和門金來[6]運用耦合協調度模型，對中國11個省市的區域經濟、科技創新、科技人才協調發展情況進行了研究。嚴翔等[7]、馬雙和張翼鷗[8]、段新等[9]運用耦合理論，研究了我國不同區域經濟發展、創新能力和生態環境系統之間的耦合協調關系。

學界關于高質量發展系統之間的耦合關系已有一定研究基礎，但仍存在以下不足：一是指標體系層級劃分不合理，相關研究體現高質量發展內涵不夠全面。二是孤立分析系統或指標狀態，對相互之間的關聯關系研究不夠。三是在經濟發展、科技創新與生態環境之間耦合關系研究上，呈現“兩多兩少”特點：以國家或區域宏觀層面研究居多，而省級中觀層面的研究較少；兩個系統之間的耦合協調研究居多，而三個系統之間的研究較少。

2 耦合協調機制與指標體系

2.1 耦合協調機制

耦合，是指多個系統或運動形式通過物質、能量、信息的交流形成的彼此約束、選擇、協同和放大的現象[5]。本文引入耦合的概念，以刻畫經濟發展、科技創新與生態環境三者之間相互作用、相互影響、協同發展的關系。針對陜西省經濟高質量發展實際，綜合高質量發展相關研究文獻發現，經濟發展、科技創新和生態環境系統已經成為陜西省經濟高質量發展的三大核心系統。經濟發展、科技創新與生態環境系統之間，存在著不斷的物質、技術與能量的交換[10]，“三元系統”的耦合協調發展關系如圖1所示。

圖1 “三元系統”耦合協調發展關系

2.2 指標體系

立足于陜西省經濟高質量發展的現實情況，借鑒黃仁全和田徑[11]研究成果，構建了包括：經濟發展、科技創新和生態環境“三元系統”的高質量發展評價指標體系，如表1所示。反映經濟發展(F)的共有20項指標層指標，皆為正向指標。反映科技創新(T)的共包含15項指標層指標，皆為正向指標。反映生態環境(G)的共有9項指標層指標，其中生態環境壓力的3項指標為負向指標，其余6項為正向指標。

2.3 數據來源

本文選取2000～2018年期間研究，相關數據來源于《中國統計年鑒》、《中國林業和草原統計年鑒》、《陜西統計年鑒》、《陜西科技統計年鑒》、陜西省統計公報、Wind數據庫等。個別年份缺失數據，運用插值法或趨勢外推法計算獲得。

3 理論模型

3.1 數據標準化

陜西省經濟高質量發展評價指標體系較復雜，共涉及44項指標層指標，當指標的度量單位不相同時，各指標之間不具直接可比性。此外，正向指標與負向指標之間的作用效果不一，也需要通過適當處理統一正負向指標的影響[12]。因此，確定各指標標準化模型為：

(1)

3.2 綜合評價模型

3.2.1 灰色關聯模型

(2)

其中，ρ∈(0,1)為分辨系數，反映關聯系數間的差異顯著性。在此取ρ=0.5，可計算得到指標體系的關聯矩陣：R(rij)m×n。

(3)

本文將關聯度分為4種類型[14]：(0.00,0.35]為低關聯；(0.35,0.65]為中等關聯；(0.65,0.85]為較高關聯；(0.85,1.00]為高關聯，變化程度越相似，關聯度值越大。

3.2.2 熵權法賦權

為了避免主觀法帶來的偏差，論文運用熵權法確定各指標權重。熵權法根據各指標提供的熵值(信息量)以決定其重要性，第i個指標第j期對應的熵值為[7]:

(4)

W為由各指標熵權值構成的熵權向量WT=(w1,w2,…,wm)T。

在此基礎上，構建基于灰色關聯分析的綜合評價模型為:

E=R·WT

(5)

3.3 耦合度與耦合協調度模型

本文借用物理學耦合的概念和模型，以測度經濟發展、科技創新和生態環境系統之間相互作用、相互影響的程度。n個系統之間的耦合度為[6,15]:

(6)

其中，Ei為第i個系統的綜合評估值，n為系統數量。耦合度模型能測算各系統之間作用的強弱，但不能描述“三元系統”彼此之間調節、協調發展的耦合關系。對此，構建耦合協調度模型如下:

(7)

4 實證分析

4.1 綜合發展評價

陜西省“三元系統”各指標權重見表1，經濟高質量發展綜合水平(E)、經濟發展(Eeco)、科技創新(Einv)和生態環境(Eenv)發展水平評估結果如表2所示。

表1 陜西省經濟高質量發展綜合評價指標體系

表2 陜西省經濟高質量發展測度

2000～2018年期間，陜西省經濟高質量發展呈現穩步提升態勢。陜西省高質量綜合水平(E)由0.36提升至0.89，年均增長7.31%；經濟發展水平(Eeco)從0.34增長至0.97，年均增長9.75%；科技創新(Einv)水平從0.37增長至0.81，年均增長6.26%；生態環境(Eenv)水平從0.35增長至0.84，年均增長7.37%。

4.2 灰色關聯分析

宏觀層面各系統之間灰色關聯特性。科技創新系統與綜合系統(T-A)之間灰色關聯度最高，為0.7153的較高關聯，表明科技創新在經濟高質量發展中的引領作用明顯。其次經濟發展系統與綜合系統(F-A)之間灰色關聯度為0.6898，處于較高關聯狀態。生態環境系統與綜合系統(G-A)之間灰色關聯度最低，為0.6312的中等關聯狀態，表明生態環境系統發展是陜西省經濟高質量發展中的短板。

中觀層面各系統之間灰色關聯特性。科技創新與生態環境(T-G)系統關聯度最高為0.7746，表明科技創新是影響生態環境的重要因素。其次經濟發展與科技創新(F-T)系統關聯度為0.7196。經濟發展與生態環境(F-G)系統之間關聯度最低為0.6734，表明經濟發展與生態環境保護之間的不同步、不協調問題突出。

微觀層面各系統內部指標之間灰色關聯特性。各分系統指標之間關聯度如表3所示，可從以下三個方面分析：一是科技創新和生態環境對經濟發展的影響。從各指標關聯度均值分析，以經濟發展(F)各指標作為被解釋變量，社會發展(F4)平均關聯度最大為0.7999，而經濟水平(F1)平均關聯度最小為0.5814。從單項指標分析，經濟水平(F1)與創新融資(T3，0.8563)、產業結構(F2)與生態環境保護(G3，0.8744)、國內外貿易(F3)與創新產出(T4，0.9315)、社會發展(F4)與創新投入(T2，0.9734)的關聯度最高解釋作用強。經濟水平(F1)與創新投入(T2，0.4656)、產業結構(F2)與創新融資(T3，0.6391)、國內外貿易(F3)與創新投入(T2，0.6050)、社會發展(F4)與創新融資(T3，0.5111)的關聯度最低解釋作用弱，后者可能是制約前者的短板弱項。

表3 微觀層系統指標之間的灰色關聯度

二是經濟發展和生態環境對科技創新的影響。從各指標關聯度均值分析，創新投入(T2)平均灰色關聯度最大為0.7982，而創新融資(T3)平均關聯度最小為0.6197。從單項指標分析，創新資源(T1)與生態環境保護(G3，0.9051)、創新投入(T2)與社會發展(F4，0.9757)、創新融資(T3)與經濟水平(F1，0.6830)、創新產出(T4)與國內外貿易(F3，0.9411)的關聯度最高解釋作用強。創新資源(T1)與經濟水平(F1，0.5732)、創新投入(T2)與經濟水平(F1，0.5053)、創新融資(T3)與社會發展(F4，0.5088)、創新產出(T4)與社會發展(F4，0.6021)的關聯度最低解釋作用弱。

三是經濟發展和科技創新對生態環境的影響。從各指標關聯度均值分析，以生態環境(G)各指標作為被解釋變量，生態環境保護(G3)平均灰色關聯度最大為0.7742，而生態環境水平(G2)平均灰色關聯度最小為0.6786。從單項指標分析，生態環境壓力(G1)與創新融資(T3，0.8283)、生態環境水平(G2)與創新融資(T3，0.7719)、生態環境保護(G3)與國內外貿易(F3，0.9108)的灰色關聯度最高解釋作用強。生態環境壓力(G1)與創新資源(T1，0.6608)、生態環境水平(G2)與產業結構(F2，0.5731)、生態環境保護(G3)與創新投入(T2，0.5614)的關聯度最低解釋作用弱。

4.3 耦合協調分析

首先，從陜西省經濟高質量發展各系統之間耦合協調度值分析，經濟高質量發展取得了階段性成果。無論是經濟高質量發展三元綜合系統，還是各分系統之間的耦合協調度實現了穩定增長。2000～2018年期間，陜西省經濟高質量發展三元綜合系統(F-T-G)耦合協調度值(圖2(a))，從0.5942增長至0.9343，年均增長3.01%；經濟發展與科技創新(F-T)分系統耦合協調度值(圖2(b))，從0.5968增長至0.9427，年均增長3.05%；經濟發展與生態環境(F-G)分系統耦合協調度值(圖2(c))，從0.5880增長至0.9516，年均增長3.25%；科技創新與生態環境(T-G)分系統耦合協調度值(圖2(d))，從0.5978增長至0.9091，年均增長2.74%。從耦合協調度等級來看，各類系統都由勉強協調發展到了優質協調狀態。

從增長幅度來看，期間經濟發展與生態環境(F-G)系統之間的耦合度增長幅度最大為61.82%。在2000年經濟發展與生態環境系統的耦合協調度值最低(0.59)，表明在經濟發展過程中忽視了生態環境保護工作，是一種“粗放式”發展模式。近年來陜西省高度重視生態環境發展，扭轉了重經濟發展輕生態環境保護的局面，在2018年其耦合協調度值最高(0.95)。特別是習近平總書記對秦嶺生態保護等問題做出重要指示后，陜西省發布《陜西省秦嶺生態環境保護總體規劃》等系列文件，表明陜西省在落實黨中央關于生態環境保護一系列重要指示精神上行動迅速、效果明顯，促進了經濟發展與生態保護之間的協調發展。

圖2 各系統之間的耦合協調關系

其次，從陜西省經濟高質量發展各系統之間耦合協調度增長率分析，創新驅動引領作用明顯，成為陜西省經濟高質量發展的第一動力。主要體現為：一是2006年前后各系統耦合協調度增長率區別明顯。2006年前，各系統耦合協調度均保持在低位增長，最大增長率僅為1.22%(2003年經濟發展與生態環境系統)。2006年后，各系統耦合協調度增長速度明顯加快，均保持在2.00%以上。主要原因在于，2006年國務院發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006～2020年)》，無論從國家層面還是陜西省一級，都逐漸重視科技創新在各領域中的重要作用。

二是2012～2015年各系統耦合協調度增長率單調遞增趨勢顯著。陜西省進一步加大科技創新投入力度，僅2012年陜西省委、省政府下發《關于深化科技體制改革加快區域創新體系建設的意見》等多項支持政策，并成立了促進科技和金融結合工作領導小組，2015年各系統耦合協調度增長率同時達到峰值。

三是2016年各系統耦合協調度增長率均呈現較大幅度下滑，但2017、2018年的增長強勁。2016年陜西省經濟高質量發展處于“換擋”的關鍵時期，2017年提出“三個經濟”(樞紐經濟、門戶經濟、流動經濟)發展戰略后，高質量綜合水平的增速由2016年的6.75%，提升至2017、2018年的9.59%和15.88%；耦合協調度增速由2016年的1.42%，提升至2017、2018年的4.91%和7.27%。“三個經濟”發展戰略，在實現“追趕超越”中發揮了重要作用。

5 結論與建議

5.1 研究結論

本文從系統論出發，綜合運用灰色關聯理論和耦合協調理論等，分析陜西省經濟發展、科技創新與生態環境系統之間的協調發展問題，通過研究可得到以下結論：

一是創新驅動成為引領陜西省經濟高質量發展的第一動力。從耦合協調度增長速度來看，在2006年《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006～2020年)》發布后，增長速度明顯加快。2012～2015年陜西省進一步加大科技創新投入，耦合協調度增長趨勢顯著，科技創新的引領作用明顯。

二是陜西省各系統綜合發展水平和耦合協調度都呈現穩步上升的良好態勢。研究發現，無論是高質量發展三元綜合系統還是各分系統，其發展水平都得到了較大幅度的提升。此外，各類系統之間的耦合協調度，都由勉強協調發展到了優質協調狀態。

三是陜西省經濟發展、科技創新與生態環境系統之間存在發展不協調問題。經濟發展與生態環境系統之間接近中等關聯，而科技創新與生態環境、科技創新與經濟發展系統之間為較高關聯，系統之間發展不同步、不協調問題較為突出，生態環境系統是制約陜西省經濟高質量發展的短板。

5.2 政策建議

陜西省作為黃河流域和西部大開發中重要省份，要實現“生態優先，綠色發展”的轉型升級，各系統協調均衡發展勢在必行。對此，提出如下建議：

一是要進一步釋放科技創新在促進高質量發展中的潛力。2017年陜西省綜合科技創新水平指數為67.04%(全國第9位)，還存在一些值得重視的問題。例如，在創新投入(全國13位)、高新技術產業化(全國14位)等方面[16]，仍有很大的提升空間。根據本文研究結果：創新資源是緩解生態環境壓力的主要因素(關聯度值最小)，創新投入是制約陜西省生態環境保護發展的關鍵因素，創新融資為產業結構升級的薄弱環節。因此，通過科技創新系統潛力的挖掘，可以有效促進陜西省經濟高質量發展邁向更高水平。

二是要重點關注制約生態環境系統及其各指標發展的短板弱項。創新資源是緩解生態環境壓力的關鍵因素，2018年陜西省擁有科研人員7.1萬人、境內上市公司數量49個等，但總體上仍然不能滿足緩解生態壓力的需要。產業結構升級是制約生態環境水平重要因素，2018年陜西省第二產業占GDP比重為50.20%，但重工業、初級加工業占比較高，能礦資源采掘業特色突出，導致經濟發展中生態環境仍然承受巨大的壓力。創新投入也是制約生態環境保護的薄弱環節，無論是政府還是企業在生態環境中的創新投入，仍處于全國較低水平。

三是大力發展“三個經濟”的同時要注重“三元系統”之間的協調發展。“三個經濟”發展戰略提出后，陜西省經濟發展、科技創新和生態環境系統之間的耦合協調度，在2018年達到了優質協調水平(0.93)。但從2017和2018年三個系統發展水平增速來看，“三個經濟”發展戰略對經濟發展的推動作用最強，兩年平均增幅達20.91%；對科技創新和生態環境的促進效果明顯不夠，兩年平均增幅分別為9.25%和8.27%。因此，陜西省應通過其它政策配套措施確保“三元系統”之間的協調發展，以防“三元系統”之間不同步、不協調問題惡化。