福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系及驅動機制

伍博煒, 王 遠,4,*, 王 強, 伍世代, 詹智成, 蔣培培

1 福建師范大學地理研究所, 福州 350007 2 福建師范大學濕潤亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點實驗室, 福州 350007 3 福建師范大學地理科學學院, 福州 350007 4 南京大學環(huán)境學院, 污染控制與資源化研究國家重點實驗室, 南京 210023 5 福建師范大學旅游學院, 福州 350108 6 根特大學地理學院, 比利時根特 9000

可持續(xù)發(fā)展目標是實現生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展相協(xié)調[1],當前全國整體生態(tài)環(huán)境惡化趨勢基本得到控制,生態(tài)環(huán)境質量呈現向好趨勢,如何加強生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展的協(xié)同效應,已成為社會關注的重點[2]。為此,黨的十九大報告提出“我國經濟發(fā)展已經從高速發(fā)展階段轉向高質量發(fā)展階段”,積極推進生態(tài)環(huán)境與經濟高質量發(fā)展相協(xié)調不僅是國家生態(tài)文明建設的戰(zhàn)略目標[3],更是建設美麗中國的重要舉措。

生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的耦合關系已成為重要研究領域。近年來,國外學者將環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)[4—5]和壓力狀態(tài)響應模型(PSR)[6]應用于生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展的耦合關系的研究；研究區(qū)域以工業(yè)區(qū)、村、城市等小尺度單元為主[7—8]。國內學者基于生態(tài)、經濟、資源及社會等不同視角[9—10],構建定量評價為主的理論和模型方法[11],如采用綜合指標評價法[12],生態(tài)足跡法[13],能值分析法[14]和物質流分析法[15]等方法開展研究。評價指標選取也逐漸從單一指標演變成復合型指標[16]。研究區(qū)域涉及全國[1]、重點區(qū)域[17—18]、省域[19]、城市群[20—21]和流域[22]等尺度范圍,但缺乏縣域為單元的省域實證研究。研究內容多以耦合關系時空分布、演化特征為主,而對耦合關系的空間演變機制研究尚待深入[23—24]。

綜上所述,本文以福建省縣域(區(qū)或地級市為1個縣域單元,金門縣由于統(tǒng)計數據缺乏,研究暫不考慮)為基礎單元,以生態(tài)系統(tǒng)服務價值表征生態(tài)環(huán)境情況[25],結合高質量發(fā)展指標體系構建生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系機制研究框架；運用空間馬爾科夫鏈分析福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系的時空演變機制,最后,通過BP神經網絡—地理加權回歸組合模型揭示高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境驅動機制的時空分異,為福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的決策建議與規(guī)劃提供理論支撐。

1 生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合機制

生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展是互為因果、相互作用的關系,已有成果對二者之間的作用機理實證研究不足,僅有的理論機制探索尚未形成統(tǒng)一的結論[26—27]。此外,空間異質性也會影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的相互作用機理[28]。生態(tài)系統(tǒng)服務價值(Ecosystem Services Values,ESV)是生態(tài)環(huán)境的重要表征之一,是反映國土空間的生態(tài)環(huán)境與區(qū)域經濟發(fā)展相互影響關系的主要方法[29]；黨的十八屆五中全會第二次全體會議上提出了“五大發(fā)展理念(創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享)”,其作為高質量發(fā)展的理論支撐,發(fā)展目標統(tǒng)籌兼顧了生態(tài)保護優(yōu)先和經濟可持續(xù)發(fā)展[23](圖1)。

圖1 生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系機制Fig.1 Framework of coupling mechanism between eco-environment and high-quality development

“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”已成為可持續(xù)發(fā)展的共識。生態(tài)環(huán)境質量提高有利于支撐高質量發(fā)展[10—12],具體表現為：(1)提高自然資源集約利用水平,為生態(tài)環(huán)境保護提供新途徑,為高質量發(fā)展提供新理念；提高生態(tài)系統(tǒng)服務價值,加大技術創(chuàng)新和政策扶持,合理配置資源型生產要素,有利于提高高質量發(fā)展水平。(2)加快生態(tài)資產評估,以綠色發(fā)展為理念,開展生態(tài)環(huán)境的價值評估,通過生態(tài)補償的方式將生態(tài)資源轉化為生態(tài)資產,因地制宜地把“綠水青山”的資源優(yōu)勢轉化為“金山銀山”的經濟優(yōu)勢,實現高質量發(fā)展。(3)維持生態(tài)環(huán)境平衡,有助于提高生態(tài)系統(tǒng)的資源保障功能,促進自然資源的可持續(xù)利用,為高質量發(fā)展提供必要的生產要素。(4)良好的生態(tài)環(huán)境是天然的文化娛樂源泉,通過開展生態(tài)體驗、生態(tài)教育和生態(tài)認知等生態(tài)旅游方式促進高質量發(fā)展水平提高,并對生態(tài)環(huán)境質量提高給予經濟支持。

經濟可持續(xù)增長是保證生態(tài)環(huán)境質量提高的基礎,高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質量提高具有驅動作用[12],具體表現為：(1)高質量發(fā)展是經濟發(fā)展特定階段的產物,高質量發(fā)展倒逼環(huán)境保護政策實施,以環(huán)境保護政策約束經濟無序發(fā)展,有利于提高生態(tài)環(huán)境質量。(2)高質量發(fā)展為全域全要素的生態(tài)環(huán)境保護修復提供經濟基礎,當生態(tài)保護修復的資金充足時,生態(tài)環(huán)境質量才會得到提高。(3)高質量發(fā)展有助于產業(yè)節(jié)能減排,全面整合優(yōu)化資源要素配置,促進產業(yè)從規(guī)模擴張到結構優(yōu)化,從要素驅動到創(chuàng)新驅動,從源頭減少污染排放,降低對生態(tài)環(huán)境的影響。(4)高質量發(fā)展帶來日益增長的生態(tài)服務需求,有利于增強民眾環(huán)保意識。

此外,進一步評估高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質量的影響對促進人與自然關系協(xié)調具有重要的理論與現實意義。其邏輯內涵具體表現為：創(chuàng)新發(fā)展側重提高發(fā)展驅動力,減少發(fā)展帶來的負面環(huán)境影響；協(xié)調發(fā)展側重解決地區(qū)發(fā)展不均衡問題,提高地區(qū)發(fā)展的整體效能以降低對生態(tài)環(huán)境質量的破壞；綠色發(fā)展重點研究人與生態(tài)和諧發(fā)展的問題,通過降低資源消耗和污染排放,減少發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的破壞；開放發(fā)展通過放寬市場準入、提高外資負面清單管理制度等手段加快相關領域改革步伐,促進經濟發(fā)展向綠色轉型；共享發(fā)展有利于促進教育、醫(yī)療和交通等公共服務設施的合理配置,在提高民眾科學文化和健康素質同時減少了相關公共資源的過度浪費。

2 數據和方法

2.1 研究區(qū)概況

福建省位于中國東南沿海,陸域面積12.4萬km2,海域面積13.6萬km2；毗鄰長三角城市群與粵港澳大灣區(qū),與臺灣省隔海相望,是海上絲綢之路的起點；2020年GDP總量為43903.89億元,位列全國第七,城鎮(zhèn)化率達69.5%,整體呈現沿海內陸不均衡發(fā)展的特征； 2014年成為全國首個生態(tài)文明先行示范區(qū),生態(tài)環(huán)境本底優(yōu)越,2020年森林覆蓋率達66.8%,居全國首位(圖2)。因此,研究福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系對全國具有較好的示范意義。

圖2 福建省行政區(qū)分布圖Fig.2 Distribution map of administrative regions in Fujian Province

2.2 數據來源

(1)土地利用遙感監(jiān)測數據。本文以2005、2010、2015和2020年四期土地利用遙感監(jiān)測數據為基礎,數據來源于中國科學院資源環(huán)境科學數據中心(http://www.resdc.cn/),土地利用分類體系為二級類,主要用于生態(tài)系統(tǒng)服務價值核算。

(2)統(tǒng)計數據。社會經濟統(tǒng)計數據主要來源于《福建省統(tǒng)計年鑒(2006—2020年)》、《福建省國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2005—2020年)》、《福建省水資源公報(2005—2019年)》和各市縣統(tǒng)計局統(tǒng)計資料。部分2020年缺失的統(tǒng)計數據,本文通過2010—2019年變化趨勢推導得出。

2.3 研究方法

2.3.1生態(tài)環(huán)境指數

本文以生態(tài)系統(tǒng)服務價值表征生態(tài)環(huán)境情況,采用謝高地等[30—31]修訂的單位面積價值當量因子靜態(tài)評估方法,核算福建省縣域陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值,并通過標準化得到縣域生態(tài)環(huán)境指數(ESVI)。

(1)標準ESV單量因子修正

1個標準ESV單量因子是1hm2福建省平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值,計算公式為：

(1)

式中,E為1個標準單位ESV當量因子的價值(元/hm2)；Sa為不同糧食作物播種面積占總糧食作物播種面積比(%),Fa為不同糧食作物單位面積平均利潤(元/hm2),t表示年份時間,根據《福建省統(tǒng)計年鑒(2006—2020年)》和《全國農產品收益資料匯編(2006—2020年)》,確定稻谷、玉米、馬鈴薯、甘薯和大豆為福建省主要糧食作物。為消除不同年份糧食價格受通貨膨脹和物價波動的影響,本文引入福建省居民消費價格指數,將各年份糧食平均價格統(tǒng)一調整至2020年的價格水平,計算得出2005年、2010年、2015年和2020年福建省1個標準單位ESV當量因子的價值分別為5137.02元/hm2、6962.68元/hm2、3167.58元/hm2和1669.6元/hm2。

(2)不同土地利用類型單位面積ESV系數的修正

根據福建省國土空間變化特征,參照謝高地等[30—32]改進的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務價值當量,計算福建省不同國土空間類型的ESV,計算公式為:

ESVk=Lk×Sk×E,k=1,2,3,…i

(2)

式中,ESVk為不同國土空間類型生態(tài)系統(tǒng)服務價值(元),Lk為不同國土空間類型當量,Sk為國土空間類型面積(hm2),E為1個標準單位ESV當量因子的價值(元/hm2),k為國土空間類型,其中建設用地當量為0,詳情見表1。

表1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量

2.3.2高質量發(fā)展評價指標體系

本文以“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”五大新發(fā)展理念表征高質量發(fā)展狀況[23],參考城市體檢[33]和《市縣國土空間開發(fā)保護現狀評估技術指南(試行)》等評價體系,綜合構建福建省縣域高質量發(fā)展評價指標體系(表2)。(1)創(chuàng)新發(fā)展：創(chuàng)新是實現高質量發(fā)展的驅動力,以R&D經費占GDP比重,R&D人員數量等來代表創(chuàng)新投入,以產業(yè)結構高級化來代表創(chuàng)新產出；(2)協(xié)調發(fā)展：著重統(tǒng)籌城鄉(xiāng)、海陸、各行業(yè)產業(yè)等方面協(xié)調發(fā)展,以人均GDP、城鄉(xiāng)收入差距等代表協(xié)調發(fā)展；(3)綠色發(fā)展：著重強調發(fā)展過程的“可持續(xù)性”,用萬元GDP用水量、萬元GDP建設用地消耗和能源消費強度等來衡量；(4)開放發(fā)展：充分體現國內國外雙循環(huán)的新發(fā)展格局,以社會消費品零售總額代表國內循環(huán),以進出口總額和實際利用外資代表國際循環(huán)；(5)共享發(fā)展：從教育、醫(yī)療、交通等角度重點考慮經濟發(fā)展過程的區(qū)域公平共享性,教育支出占比、醫(yī)療機構床位數和公路通車里程為代表指標。

R&D：研究與試驗發(fā)展 Research and development；GDP：國內生產總值 Gross domestic product

熵值法作為客觀反映指標信息熵值的效用價值,能夠有效減少主觀因素的干擾,因此本文采用熵值法確定指標權重,具體如下：

首先,采用極值標準化方法對研究指標進行無量綱化處理,計算公式為：

(3)

(4)

式中,ycd為c城市第d項指標的標準化數值,xmax和xmin分別為第d項指標的最大值和最小值。其次,算出d指標的信息熵ed,最終確定d指標的權重,計算公式為：

(5)

(6)

(7)

式中,ed為信息熵；z為縣域的數量；pcd為第d項指標下第c個縣域占該指標的比重,Wd為第n項指標權重。

2.3.3耦合協(xié)調度模型

本文通過耦合協(xié)調度模型研究生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的耦合關系,計算公式為：

(8)

T=αESVI+βHQDI

(9)

(10)

式中,C為耦合度,反映生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展之間的相互作用,但無法反映二者的綜合發(fā)展水平；T為協(xié)調度指數,反映生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的綜合發(fā)展水平；α和β分別表示生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的重要性,本文綜合考慮主體功能定位對福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展指數的影響[34—35],以不同地區(qū)的主體功能類型劃分生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的重要性,詳情如下表3。D為耦合協(xié)調度,耦合協(xié)調度可以更綜合評價兩個系統(tǒng)的發(fā)展狀況,D值越大表示兩系統(tǒng)之間是相互優(yōu)化的關系,D值越小表示兩系統(tǒng)之間相互制約的關系。借鑒相關研究成果[10—12],將耦合協(xié)調度劃分為4類(表4)。

表3 生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的重要性

2.3.4空間馬爾科夫鏈

空間馬爾科夫鏈結合“空間滯后”概念,是揭示研究對象空間演變形式與過程的有效工具[36—37]。空間馬爾科夫鏈通過構建區(qū)域空間權重矩陣,將傳統(tǒng)馬爾科夫鏈概率轉移矩陣m×n分解為Q種空間滯后類型的m×n概率轉移矩陣。空間滯后類型由空間單元的空間滯后值確定,空間滯后值是該空間單元鄰居區(qū)域屬性值的空間加權平均值。計算公式為：

(11)

式中,Oij表示研究時期內,t時段i類型在t+1時段轉變?yōu)閖類型的數量,Oi是整個時期內i類型的數量,Pij(Q)為轉移概率。為了驗證不同縣域的生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系演變是否存在顯著的空間相關性,需要進行假設檢驗,即假設是二者耦合關系演變是相互獨立的,與鄰域空間屬性無關。檢驗模型為卡方檢驗,公式為：

表4 耦合協(xié)調度類型

(12)

式中,u為生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系類型數量,即u=4,pij為傳統(tǒng)馬爾科夫演變概率,Pij(Q)、Oij(Q)分別為空間滯后類型為Q的空間馬爾科夫演變概率和對應的地區(qū)個數；S服從自由度為u(u-1)2的卡方分布。

2.3.5BP神經網絡—地理加權回歸組合模型

BP神經網絡模型是模擬神經網絡傳輸系統(tǒng)的非線性關系模型,具有較強的自學習和自適應性,BP神經網絡一般由輸入、隱含和輸出層組成；平均影響值(MIV)是BP神經網絡評價變量重要性的最優(yōu)指標之一,其符號代表正負相關性,絕對值代表對結果的影響程度[38—39]。良好的生態(tài)環(huán)境離不開高質量發(fā)展的驅動作用,本文運用BP神經網絡模型揭示2005—2020年不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響。

由于生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展的相互影響關系較為復雜,利用統(tǒng)計分析模型容易忽略了縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展系統(tǒng)間的空間非平穩(wěn)性與異質性的現實特點。地理加權回歸模型(Geographically Weighted Regression,GWR)是一種變化后的線性回歸模型,它對一般線性回歸模型進行了擴展,GWR模型將研究對象的空間位置納入線性回歸模型之中,為不同單元中的各個研究要素構建了獨立的方程,具有強大的局部分析能力[40—41]。

Yi=β0(ui,vi)+∑kβk(ui,vi)Xik+εii=1,2,3……n

(13)

式中,i為研究要素,(ui,vi)為研究要素i的坐標,βk(ui,vi)為第i個研究要素的第k個回歸系數,εi為第i個研究要素的隨機誤差。本文通過GWR模型研究2005—2020年空間背景下福建省高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境指數的影響,將不同維度高質量發(fā)展變化量作為GWR模型的自變量,生態(tài)環(huán)境指數變化量作為GWR模型的因變量,R2為0.5839,擬合效果好。

3 結果分析

3.1 生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展指數時空變化

3.1.1生態(tài)環(huán)境指數時空變化

2005—2020年,福建省生態(tài)環(huán)境指數均值為0.35左右,縣域生態(tài)環(huán)境整體較穩(wěn)定,總體呈“沿海低,內陸高”的空間分布格局(圖3)。生態(tài)環(huán)境指數高水平地區(qū)位于“南平—三明—龍巖城鎮(zhèn)聚合軸”,南平和龍巖各縣生態(tài)環(huán)境指數趨于高水平集聚,建甌、尤溪、建陽等7個縣域生態(tài)環(huán)境指數極高,生態(tài)本底優(yōu)越。生態(tài)環(huán)境指數低水平地區(qū)位于“濱海都市區(qū)”,主要集中在福州和廈漳泉大都市區(qū),臺江、倉山、荔城等11個縣域生態(tài)環(huán)境指數極低。究其原因在于,“濱海都市區(qū)”是省內經濟發(fā)展的主體,建設用地快速擴張,從而一定程度上降低了生態(tài)環(huán)境質量[42—43]。

圖3 生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展指數時空分布Fig.3 Spatio-temporal distribution of eco-environment and high-quality development index

3.1.2高質量發(fā)展指數時空變化

2005—2020年,全省高質量發(fā)展指數呈先降低后上升的趨勢,從2005年0.25降低至0.15(2010年)再上升至0.20(2020年),空間上呈“沿海高,內陸低”分布格局(圖3)。高質量發(fā)展指數集聚區(qū)位于福州和廈漳泉大都市區(qū),兩大都市區(qū)作為福建省區(qū)域發(fā)展增長動力源,率先實現優(yōu)質經濟增長,高質量發(fā)展水平較高[24]。2005—2010年全省共有80個縣域高質量發(fā)展指數降低,主要原因是全球金融危機爆發(fā),福建省重點產業(yè)轉型升級剛起步,高質量發(fā)展水平出現短暫的降低。2010年后,閩南地區(qū)和閩北地區(qū)出現較大的差異性。其中,“廈門—龍巖腹地拓展軸”和“泉州—莆田—三明腹地拓展軸”高質量發(fā)展整體呈上升趨勢,由此可見,廈漳泉都市區(qū)帶動閩東南地區(qū)高質量發(fā)展明顯；而“福州—武夷山腹地拓展軸”高質量發(fā)展的空間差異化特征逐步明顯,福州都市區(qū)的輻射帶動效應有待增強,2020年光澤、松溪和政和縣的高質量發(fā)展指數位于全省后三位。

3.2 生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系時空演變分析

3.2.1時空分異特征

從時序變化看(圖4),2005—2020年福建省縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合協(xié)調度總體呈先降低后上升的變化趨勢。2005年全省協(xié)調發(fā)展型縣域47個,衰退失調型6個(鼓樓、臺江、思明、湖里、鯉城和龍文)；2010年全省81個縣域出現不同程度的下降,協(xié)調發(fā)展型僅有20個,衰退失調型增至17個；2010—2020年,全省74個縣域耦合協(xié)調度均呈現上升趨勢,協(xié)調發(fā)展型增至33個,衰退失調型減至6個(鼓樓、臺江、湖里、鯉城、龍文和東山)。究其原因在于,2005—2010年,福建省經濟發(fā)展處于轉型發(fā)展階段,工業(yè)化與城鎮(zhèn)化建設加速,導致建設用地盲目擴張,從而生態(tài)環(huán)境質量有所下降。2010年后,福建省將生態(tài)文明建設納入發(fā)展戰(zhàn)略體系,在一定程度上加速了地區(qū)經濟發(fā)展模式由粗放轉向高效集約、綠色低碳的轉變,生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系逐漸轉變?yōu)閰f(xié)調發(fā)展,生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展二者間出現協(xié)同作用。

從空間分布看(圖4),2005—2020年全省以協(xié)調發(fā)展型為主,耦合協(xié)調度呈“沿海低、內陸高”的分布特征,這與各地區(qū)生態(tài)本底和經濟社會發(fā)展水平有關,福州和廈漳泉大都市區(qū)是福建省經濟建設的核心,高質量發(fā)展水平高于生態(tài)環(huán)境質量,耦合協(xié)調度呈現出以都市區(qū)核心區(qū)向外圍遞增的圈層式格局。2010年后,隨著產業(yè)結構調整和轉型升級,都市區(qū)邊緣縣域生態(tài)環(huán)境質量提高,都市區(qū)邊緣生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展逐漸轉向共同發(fā)展、相互協(xié)調的特征。內陸地區(qū)整體協(xié)調,但普遍存在高質量發(fā)展滯后的情況,主要因為內陸地區(qū)以重點生態(tài)功能區(qū)和農產品區(qū)為主,經濟發(fā)展起步晚,綠色發(fā)展是實現內陸地區(qū)生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展相協(xié)調的重要途徑。

3.2.2時空演變機制分析

本文運用傳統(tǒng)馬爾科夫鏈揭示2005—2020年福建省各縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系時序演變的趨勢,結果表明(表5)：(1)對角線上數值上均比非對角線數值大,說明耦合協(xié)調類型保持不變的概率在70.28%以上,各縣域固有的生態(tài)環(huán)境保護與經濟發(fā)展模式對耦合協(xié)調類型轉移的影響很大,存在空間差異。(2)縣域耦合協(xié)調類型存在向更高水平或更低水平轉移的概率,縣域僅能向上轉移1級,向下可以跨越轉移,表明生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展協(xié)調發(fā)展演變是一種循序漸進、相對穩(wěn)定的過程,無法實現跨越轉移,但一味注重經濟發(fā)展忽視生態(tài)保護重要性會造成生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系發(fā)生跨越性衰退。(3)耦合協(xié)調類型整體向上比向下轉移概率高,體現福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系演變具有協(xié)同發(fā)展的趨勢。(4)協(xié)調發(fā)展型有27.84%概率轉移至初級協(xié)調,說明維持生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系協(xié)調發(fā)展核心是實現經濟可持續(xù)發(fā)展前提下確保生態(tài)環(huán)境質量不下降。(5)衰退失調和瀕臨協(xié)調型保持不變的概率比初級協(xié)調型高,提高衰退失調和瀕臨協(xié)調型的生態(tài)環(huán)境和高質量發(fā)展水平將是未來福建省的重點研究方向。基于上述背景,研究2005—2020年不同維度高質量發(fā)展水平變化對生態(tài)環(huán)境質量的驅動作用,能因地制宜地制定區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略,有利于促進福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展二者之間的耦合關系向協(xié)調發(fā)展演變。

表5 傳統(tǒng)馬爾可夫轉移概率矩陣

傳統(tǒng)馬爾科夫鏈忽略了空間相鄰區(qū)域相互作用的影響,本文基于空間相鄰矩陣構建空間馬爾科夫鏈分析相鄰縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系空間演變特征。卡方檢驗在p<0.01的水平上顯著,未調整自由度的情況下,S=94.11>χ2=49.64,說明2005—2020年縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系空間演變特征是相互獨立的假設不成立,并認為鄰域空間顯著影響縣域耦合關系。具體如下(表6)：(1)當鄰域為初級協(xié)調型時,生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系向協(xié)調發(fā)展演變概率比鄰域為瀕臨失調型高(25.93%>25.00%,19.44%>17.39%),向失調發(fā)展演變概率降低(14.29%<20.00%,13.89%<17.39%)；(2)鄰域為衰退失調型,縣域改善生態(tài)環(huán)境和高質量發(fā)展的耦合關系后,仍有向瀕臨失調演變的概率(33.33%)；(3)鄰域為協(xié)調發(fā)展時,縣域若不能維持生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系的協(xié)調發(fā)展,耦合關系仍有向失調發(fā)展演變的概率。

表6 空間馬爾可夫轉移概率矩陣

本文進一步通過ArcGIS繪制耦合關系空間演變分布圖(圖5),分析空間異質性對生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系的影響,結果表明：2005—2020年,研究時間段耦合協(xié)調類型共計48個縣發(fā)生了類型轉移,其中1個縣域向協(xié)調發(fā)展轉移,24個縣域向失調發(fā)展轉移,23個縣域波動不變；自身穩(wěn)定、鄰域向下轉移的縣域占多數(47個)。空間異質性顯著影響生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系的時空演變,鄰域耦合關系協(xié)調發(fā)展增強了區(qū)域空間協(xié)同演變趨勢,即存在向協(xié)調發(fā)展演變的空間集聚現象,說明自身生態(tài)環(huán)境或高質量發(fā)展水平上升,能夠輻射帶動周邊縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展水平上升；鄰域耦合關系失調發(fā)展增強了空間制約作用,即存在向失調發(fā)展演變的空間集聚趨勢更明顯,說明縣域耦合協(xié)調度低會影響周邊縣域生態(tài)環(huán)境質量或高質量發(fā)展水平的提高。耦合關系演變存在相鄰耦合協(xié)調類型之間來回波動,這些縣域都具備進入協(xié)調發(fā)展的潛力,若要穩(wěn)定的進入協(xié)調發(fā)展就應當堅持可持續(xù)發(fā)展,而不是單純的追求經濟增長速度。此外,生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系還存在單一極化現象,即二者之一占有絕對優(yōu)勢,這種現象主要因為縣域在國土空間開發(fā)保護格局和主體功能定位上具有不同側重[44]。綜上所述,空間異質性對生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系具有相互協(xié)同和制約的作用,為此,在研究不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質量的驅動作用時,也應考慮其空間異質性的影響,這將對福建省全域實現生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合協(xié)調具有重要意義。

圖5 福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系時空演變Fig.5 Spatio-temporal evolution of the coupling relationship between eco-environment and high-quality development in Fujian Province

3.3 高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的驅動機制分析

運用BP神經網絡模型揭示福建省不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的驅動作用,結果表明(圖6)：2005—2020年,不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響以協(xié)調發(fā)展演變?yōu)榫G色發(fā)展為主,表明福建省作為國家生態(tài)文明試驗區(qū),深入貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,綠色發(fā)展逐漸成為提高生態(tài)環(huán)境質量的關鍵驅動因素。具體來講,2005年,協(xié)調發(fā)展影響程度最大(0.290),創(chuàng)新發(fā)展影響程度最小(0.106),該階段是福建省加快城鄉(xiāng)、山海地區(qū)協(xié)調發(fā)展的重要階段,協(xié)調發(fā)展對福建省高質量發(fā)展的促進作用明顯；2010—2020年,綠色發(fā)展影響程度最大,主要因為全球金融危機后福建省加快產業(yè)結構優(yōu)化轉型,以環(huán)境保護政策約束經濟粗放發(fā)展,自然資源集約利用水平的提高,能源消費總量、強度的降低是提高生態(tài)環(huán)境質量的重要抓手。

圖6 高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響Fig.6 The influence of high-quality development on eco-environment

為進一步研究不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響的空間異質性,本文通過GWR模型進行驅動力分析,不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響的回歸系數均為正,總體呈“圈層式”的空間分布特征,說明福建省不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響均具有正向促進作用,回歸系數越大,正向促進作用越強,且具有顯著的空間異質性(圖6)。具體如下：(1)創(chuàng)新發(fā)展回歸系數呈“沿海向內陸地區(qū)遞增”的分布特征,說明內陸地區(qū)創(chuàng)新發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的正向促進作用更顯著,顯著性逐漸向沿海地區(qū)降低；究其原因在于,沿海與內陸地區(qū)發(fā)展不均衡導致,福建省沿海地區(qū)創(chuàng)新型企業(yè)分布密集,創(chuàng)新貢獻突出,內陸地區(qū)相比之下企業(yè)創(chuàng)新水平較低[43],因此提高內陸地區(qū)創(chuàng)新發(fā)展水平對生態(tài)環(huán)境質量提高更重要；(2)協(xié)調發(fā)展回歸系數呈“閩東南向閩中遞增”的分布特征,說明協(xié)調發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質量的正向促進作用呈現閩東南向閩中地區(qū)逐漸增強的趨勢；由此可見,廈漳泉都市區(qū)作為閩東南地區(qū)的發(fā)展核心,福建省經濟主要增長極,協(xié)調發(fā)展水平高,相比之下閩中地區(qū)人均GDP、城鄉(xiāng)發(fā)展水平和工業(yè)化水平等較落后[42],促進各方面的協(xié)調發(fā)展對閩中生態(tài)環(huán)境質量影響更顯著。(3)綠色發(fā)展回歸系數最大,呈“閩西北向閩東南遞減”的分布特征,說明綠色發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的正向促進作用最顯著,顯著性由閩西北逐漸向閩東南降低；主要因為閩西北地區(qū)的縣域主體功能區(qū)多以重點生態(tài)功能區(qū)和農產品主產區(qū)為主,經濟發(fā)展模式較粗放導致資源利用水平、經濟效益和土地利用效率等多方面相比之下處于較低水平[44],堅持生態(tài)優(yōu)先的綠色發(fā)展路徑對閩西北生態(tài)環(huán)境影響更重要。(4)開放發(fā)展回歸系數呈“內陸向沿海遞減”的分布特征,說明開放發(fā)展對內陸地區(qū)生態(tài)環(huán)境質量提高的顯著性更強；究其根本在于,沿海相比內陸地區(qū)的開放水平更發(fā)達,外商投資較多,對外貿易頻繁,沿海地區(qū)應該借助交通優(yōu)勢推動與內陸地區(qū)的經濟聯(lián)動[45],促進福建省整體開放發(fā)展水平的提高,加快綠色經濟發(fā)展,降低發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的負面影響。(5)共享發(fā)展回歸系數呈“閩南向閩北遞減”的分布特征,說明共享發(fā)展對生態(tài)環(huán)境正向促進作用的顯著性由閩南逐漸向閩北地區(qū)降低；主要因為閩南相比閩北地區(qū)人口更密集,教育、醫(yī)療等方面公共資源需求緊張,需要加大基礎設施建設和投入、提高公共服務水平、保障民眾生活質量,同時還需兼顧閩北經濟欠發(fā)達地區(qū)的公共需求,實現全域全要素公共資源的合理配置,減少資源浪費,最終達到提高生態(tài)環(huán)境質量的目的。綜上所述,考慮高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響的空間異質性,為區(qū)域實現生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系相協(xié)調相促進的目標提供重要依據。

4 結論

研究生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系時空演變及驅動機制不僅可為福建省國家生態(tài)文明試驗區(qū)建設探索提供實證依據,同時也對我國加快構建生態(tài)文明體系具有重要的研究意義。研究結論如下：

(1)2005—2020年福建省生態(tài)環(huán)境指數整體穩(wěn)定,高質量發(fā)展指數先降低后上升的趨勢；在空間分布上,生態(tài)環(huán)境指數呈現“沿海低,內陸高”的特征,而高質量發(fā)展指數則呈現“沿海高,內陸低”的特征,二者空間錯位分布格局明顯。在都市區(qū)層面,福州和廈漳泉都市區(qū)作為福建省區(qū)域發(fā)展增長極,生態(tài)環(huán)境指數趨于低水平集聚,而高質量發(fā)展指數趨于高水平集聚；廈漳泉都市區(qū)帶動閩東南地區(qū)高質量發(fā)展明顯,福州都市區(qū)的輻射帶動效應有待增強。

(2)2005—2020年福建省縣域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合協(xié)調度呈先降低后上升的變化趨勢,呈現 “沿海低、內陸高”的空間格局。福建省生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合關系的空間異質性要求不同區(qū)域采取差異化、循序建議的政策改善措施實現區(qū)域協(xié)調發(fā)展,避免過度極化現象。對于耦合協(xié)調度較低的沿海地區(qū),要以環(huán)境保護政策為指向,注重自然資源的可持續(xù)利用,實施全域全要素生態(tài)保護與修復,夯實生態(tài)環(huán)境質量,促進經濟發(fā)展提質增效。對于耦合協(xié)調度較高的內陸地區(qū),要堅持綠色發(fā)展,夯實生態(tài)本底,因地制宜地把“綠水青山”的資源優(yōu)勢轉化為“金山銀山”的經濟優(yōu)勢,提高高質量發(fā)展水平。

(3)福建省高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的驅動機制影響以協(xié)調發(fā)展和綠色發(fā)展為主,2010年后綠色發(fā)展逐漸成為提高生態(tài)環(huán)境質量的關鍵驅動因素,不同維度高質量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響具有顯著的空間異質性。因此,以五大發(fā)展理念為指引,統(tǒng)籌推進高質量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展,有利于促進區(qū)域生態(tài)環(huán)境與高質量發(fā)展耦合協(xié)調,讓“高質量發(fā)展”從“源頭”推進“生態(tài)環(huán)境質量提高”。