中國省域生態文明建設與綠色生產耦合協調發展的時空格局及影響因素

李宜斌

(北京林業大學 馬克思主義學院 北京 100083)

1 引言

在過去的40多年，中國通過改革開放取得了令世界矚目的成就，經濟總量年均增長率超過10%，成為全球第二大經濟體。然而，快速的工業化進程也帶來了一系列環境問題，如空氣污染物的排放，地表水和地下水的污染與水資源在時間和空間上的分布不均所造成的水資源短缺，鎘和汞等重金屬給土壤造成嚴重污染，這些問題給生態環境帶來了巨大壓力。黨的十八大以來，為了緩解這種壓力，改善人與自然之間的關系，中國政府決定實施生態文明建設(ECC)，并將生態文明建設納入中國特色社會主義“五位一體”總體布局和“四個全面”戰略布局中，旨在實現人與自然和諧共生的現代化。綠色生產(GP)是實現人與自然的和諧共生過程中不可或缺的一部分，其主要內涵是在企業生產的產品生命周期中加入環保概念的過程。計算生態文明建設與綠色生產的耦合協調度及空間格局演變對實現兩者的協調發展至關重要。

因此，本文主要做如下工作：(1)對綠色生產與生態文明建設之間的耦合機制進行研究；(2)根據前人研究成果建立了省域生態文明建設與綠色生產的評價體系和耦合關系模型(CCDM)，分析了中國省域CCD的時空格局；(3)通過隨機森林分析探討影響CCD的內部影響因子。

2 材料和方法

2.1 生態文明建設與綠色生產耦合機理探究

綠色生產與生態文明建設具有很大程度上的關聯性。綠色生產關注企業在生產過程中的環保、節能等環節，旨在提高資源利用效率，降低污染物排放，以實現企業的可持續發展。生態文明建設則關注整個社會的生態環境保護、資源利用和人類福祉，強調人與自然的和諧共生。在生態文明建設的推動下，企業生產模式得到優化，綠色生產得到推廣。同時，綠色生產的實施也為生態文明建設提供了有力支持。兩者相輔相成，互相影響，共同促進經濟、社會和環境的協調發展，存在交相耦合關系。

2.2 評價體系構建

本文參考已有研究成果并結合理論基礎，從生態活力、環境質量、資源利用、社會發展四個維度構建省域生態文明建設評價指標體系。綠色生產方面，產業結構升級和轉型，減少生產過程中的污染排放和資源效能，都屬于綠色生產建設的核心內容。因此，為了提升綠色生產水平，三者缺一不可。本文從產業結構、資源消耗、排放強度三個維度構建綠色生產量化評價的框架和指標體系。

2.3 數據來源及處理

2.3.1 數據來源

本文的各項指標數據來源于2012—2020年《中國統計年鑒》、2012—2020年《中國環境統計年鑒》、2012—2020年各省份《能源統計年鑒》、2012—2020年《中國城市建設統計年鑒》、2012—2020年《農村統計年鑒》、2012—2018年《中國水資源公報》、2019—2020年各省份《生態環境狀況公報》。

表1 生態文明建設與綠色生產評價指標體系

2.3.2 數據處理

在生態文明建設和綠色生產兩大方面，本文分別選取44，14個指標，采用統一的線性歸一化處理方式，將所有數據都轉化成[0,1]之間的數，以此消除各維數據之間的數量級差別。每個指標十年的數據視作一個整體進行處理。同時，將指標分為正指標與逆指標并分別做處理。

正指標具體公式如下：

逆指標具體公式如下：

2.3.3 指標權重的確立

本文采用熵權法確定各個指標的權重，熵權法通過信息熵的原理確定權重，其權重計算過程完全依賴于數據，而非主觀判斷。這有助于避免主觀因素對權重分配的影響，提高評價結果的可信度。熵權法的計算過程如下：

計算第i個省份的第j項指標的比重：

計算指標j的熵值：

計算指標j的差值系數：

計算指標權重：

計算出單個指標的熵：

上述公式中，n為年數，m為指標數。

2.4 耦合協調關系模型

2.4.1 耦合協調度模型

通過各種相互作用相互影響的現象，起源于物理學。耦合現在被廣泛應用于氣候變化和環境研究中。耦合度表示相互作用的程度，在本文中形式如下：

其中，U1、U2分別代表生態文明建設子系統和綠色生產子系統。

單一的耦合程度不足以解釋問題，耦合協調程度可以

反映交互中的協調程度。因此，本文構建了耦合協調度函數來評價兩者整體的耦合協調發展水平：

其中，D表示兩個系統的耦合協調度，取值范圍為0 ～1，該值越大，表示子系統之間的協調發展水平越高。T表示系統的綜合協調指數，α、β表示子系統的權重系數，在本文中為0.5。參考前人研究，并根據研究中的實際情況，本文將CCD分為嚴重失衡、中度失衡、基本平衡、中度平衡和高度平衡五個階段(見表 2)。

2.4.2 隨機森林

本文利用隨機森林算法探究系統中25個三級指標對整體耦合協調度的貢獻值，對貢獻值進行歸一化處理得到貢獻值百分比。

此外，根據中國的區域分類，東部省份包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東和海南；中部省份包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北和湖南；西部省份包括內蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆。

3 結果與討論

本文以2012年、2016年、2020年我國各省數據為研究對象，分別從三個方面探究了生態文明建設與綠色生產的耦合協調關系。根據CCD的數值水平將各省的耦合發展狀態時空變化劃分為五個階段，分析了各個階段的狀況。然后利用隨機森林模型探究影響系統整體耦合協調度的重要影響因子。

3.1 生態文明建設與綠色生產耦合協調發展的時空差異分析

本文計算2012—2020年中國省域層面的生態文明建設與綠色生產系統的耦合協調度指數，并基于表2對2012年、2016年、2020年各省生態文明建設與綠色生產關系的耦合協調關系劃分為各個階段，明晰各個階段的特征并給出相應的改進建議。

表2 協調發展階段與類型的劃分

3.1.1 嚴重失衡階段

這一階段的生態文明建設與綠色生產的耦合協調程度較低，表現出不兼容性。綠色生產技術的落后，生態文明的建設受到不良影響，低耦合協調度也隨之產生。2012年的新疆、寧夏地區處于這一發展階段。在這一階段，粗放型的資源利用方式導致資源嚴重浪費和生態環境承受壓力加大，制約了生態文明建設與綠色生產的協調發展。科技投入與產值不足導致綠色生產技術相對落后，這使得產業結構與生態環境之間的矛盾更加突顯。

3.1.2 中度失衡階段

中度失衡階段，耦合協調關系得到一定程度上的改善，但依舊呈現出不兼容性。2012年中部、西部大部分地區與2016年新疆、寧夏、山西兩省都處于這一階段。部分地區開始在經濟發展中重視環境保護，嘗試實施同步推進生態文明建設與綠色生產，但轉型進程尚不完全成熟。同時，一些地區嘗試實施生態補償政策、綠色產業扶持政策等，但對生態文明建設與綠色生產的支持力度有待增強。

2016年，中西部的大部分省份擺脫了中度失衡階段后進入了基本平衡階段，這表明政策實施的有效性得到了保證。同時，2012年和2016年西部省份平均耦合協調度均低于中部省份，但都有所提高。

3.1.3 平衡階段

平衡階段，綠色生產和生態文明建設之間的耦合協調程度得到了進一步改善，兩個體系的層次逐漸提高，相互之間支持作用逐漸顯現。2012年，西南地區的部分省份和中部地區的部分省份進入了這一階段，2016年除新疆、甘肅、山西外，全國大部分省份都處于基本平衡狀態以上。

3.1.4 中度平衡階段

綠色生產技術的不斷創新和政策支持的增強，使綠色生產系統與生態文明建設系統之間的耦合協調程度得到顯著提升。2012年，天津、上海、浙江、江蘇進入中度階段；2016年，天津與東南沿海地區大多數省份進入平衡階段，進一步促進生態文明建設與綠色生產的協調發展。到2020年，中西部部分地區也進入了該階段。

3.1.5 高度平衡階段

高度平衡階段表明兩個系統之間的耦合協調程度已經達到較高水平，地區生態文明建設與綠色生產都取得了顯著成效。北京在2012年、2016年、2020年都處于高度平衡狀態。浙江在2016年進入了高度平衡狀態。江蘇、天津、上海、廣東在2020年進入了高度平衡狀態。在這一階段，兩個系統之間的相互促進作用更加明顯，綠色生產有效降低了資源消耗和環境污染，提高了環境質量與資源利用效率。生態文明建設則通過生態保護、環境治理等手段，提高了生態活力基礎，為綠色生產創造了良好的生產環境。

3.2 隨機森林算法的結果

結果顯示，在所有的三級指標中，科技投入與產值(G2)是影響系統耦合協調度的最關鍵的影響因子(見表3)。這表明科技投入與產值在生態文明建設和綠色生產的耦合協調關系中起著關鍵作用。增加科技投入，提高科技成果轉化為實際產值的能力，有助于促進綠色產業的發展，推動經濟發展與環境保護之間的平衡。

表3 25個三級指標對系統耦合協調度的貢獻值

另外，水體污染物排放效應(G4)和收入、消費水平(E17)對系統耦合協調度也有著一定程度上的影響。因此，在推進生態文明建設和綠色生產的過程中，政府需要關注水體污染治理的問題。針對水體污染物排放效應(G4)，政府應加大水污染治理力度，制定嚴格的排放標準，鼓勵企業采用先進的污染治理技術和設備，減少污染物排放，保護水資源。

對于收入、消費水平(E17)的影響，政府應實施促進就業、提升收入水平的政策，以提高人民的生活質量促進綠色生產和生態文明建設的發展。此外，政府還應關注民生問題，通過完善社會保障體系、提高最低工資標準等手段，提高人民的收入和生活質量。

4 結語

本文旨在探究生態文明建設與綠色生產之間的耦合機理，利用熵權法和耦合協調度模型構建兩者之間的耦合協調度模型以測度兩者之間的耦合協調度。動態評價了2012—2020年中國省域生態文明建設與綠色生產各自的耦合協調發展水平。本文選取2012年、2016年、2020年中國各省的發展水平進行分析，劃分了耦合發展的各個階段，并分析了形成各個耦合階段的原因。最后，本文利用隨機森林方法識別了影響兩者耦合協調度的關鍵因素。

本文的主要結論如下：

(1)2012—2020年，中國省域生態文明建設與綠色生產的耦合協調度呈現由低到高的演化趨勢。2020年，所有省份的耦合協調狀態為基本平衡以上。這表明中國省域生態文明建設與綠色生產耦合系統耦合協調度的空間差異正在減小。中西部省份的耦合協調度均得到提高，但西部省份落后于中部省份。

(2)科技投入與產值、水污染排放效應、收入、消費水平是三個對系統耦合協調度影響最大的影響因子。這些因素對系統有很強的調節作用，對實現理想的耦合協調水平有很大的貢獻。

本文探討了生態文明建設與綠色生產之間的關系并構建了兩者的耦合協調模型，為分析兩者的省域時空動態奠定了基礎。此外，研究揭示的關鍵影響因素有助于進一步解釋CCD的復雜機制。