黃河流域經濟-資源-環境系統承載力及耦合協調發展研究

張曉昱 董雅慧

（1.鄭州大學 商學院，河南 鄭州 450001；2.鄭州大學 黃河生態保護與區域協調發展研究院，河南 鄭州 450001）

一、引言

黃河流域是我國重要的生態屏障及經濟地帶，承擔著生態安全、經濟社會發展的重任，在貫徹新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展過程中發揮著重大作用。隨著經濟不斷發展，黃河流域面臨著資源短缺和環境惡化難題，經濟發展與資源、環境保護之間的沖突日益尖銳。如何在提高資源利用效率和優化環境的條件下實現經濟的高質量發展，是黃河流域各省區現階段面臨的困境之一。在此背景下，資源和環境現狀與經濟社會發展相適應成為重大議題。

近年來，國內外學者對資源環境承載力與經濟、資源和環境的協調發展展開了系列研究。學者對經濟-資源-環境系統承載力的研究主要集中于評價方法、指標體系的構建以及承載力的測算等實證研究方面。賓津佑和唐小兵等（2022）[1]以廣東沿海經濟帶為研究對象，基于海洋資源-環境-經濟系統承載力評價指標體系，利用極差非零標準化、熵值法、狀態空間模型以及耦合協調度函數模型，對2008—2018年廣東沿海經濟帶海洋資源-環境-經濟系統承載力時空耦合特征進行比較分析。Shen和Shu等（2020）[2]將城市資源環境視為一個系統，引入了城市負荷和城市載體的新概念，測量城市資源承載力的指標體系兼顧了城市負荷和城市載體。陳先鵬和吳次芳等（2020）[3]的研究方法綜合了主成分分析和系統動力學，增強了評價結果的客觀性和科學性。Bao和Wang等（2022）[4]構建綜合資源環境承載力指標和系統動力學模型來模擬其歷史條件和未來情景，強調了社會經濟因素和生態環境因素之間的聯系。王亮和劉慧（2019）[5]選擇北京作為研究對象，使用的研究方法為“PS-DR-DP”理論模型，將資源環境承載力分解，根據模型的形狀來表現承載力狀態的變化，對北京5年內的資源環境承載力進行了測算和分析。Huang和Rui等（2021）[6]以黃土高原的24個代表性城市為研究對象，基于熵權TOPSIS方法對該地區的資源環境承載力進行實證分析，并建立診斷模型識別制約其改善的障礙因素。余茹和成金華（2019）[7]以京津冀地區的13個城市作為研究對象，圍繞資源環境承載力進行實證研究，并對不同城市提出針對性的建議。同時，一些學者以經濟、資源和環境之間的耦合關系以及協調發展作為研究內容。王維和于潔（2019）[8]分析了資源、環境和經濟協調發展的作用機理，建立評價體系，并對長江經濟各子系統協調發展的時空分布進行分析?；菡{艷和郭筱（2019）[9]的研究對象為西部地區，研究方法為耦合度和耦合協調度模型，對該地區ERE系統協調發展水平的時空差異及其變化趨勢進行了分析。楊慧芳和張合林（2022）[10]認為黃河流域生態和經濟兩個子系統的耦合協調度呈現“中度協調-良好協調-高度協調”的演變趨勢。張曉昱和祁績（2020）[11]以河南省為研究對象，通過耦合協調度模型和空間自相關指數對城市經濟、環境和社會三個子系統之間的關系進行分析。王麗娜和張玉宗（2021）[12]利用耦合協調度模型及莫蘭指數，對河南省的經濟與生態之間的關系進行評價。朱沁夫和鞏慧琴（2020）[13]運用耦合協調度模型和層次分析法，以海南省作為研究對象，對其經濟、資源和環境子系統之間的協調發展進行實證研究。

總體說，學者們針對資源和環境兩個子系統的承載力以及經濟、資源和環境子系統之間耦合協調關系的單一研究較多，對于承載力與耦合協調關系的統籌研究較少。因此，本文建立指標體系，運用熵權法和耦合協調度模型對黃河流域9?。▍^）的ERE系統承載力和耦合協調度進行測算，并將兩者結合起來進行分析，可為黃河流域今后經濟發展、資源利用和環境保護提供理論參考。

二、指標體系與研究方法

（一）指標體系的構建

本文據數據可得性和指標代表性原則，綜合考慮黃河流域各?。▍^）經濟發展、資源條件以及環境條件的現實狀況，同時參考了相關研究[14-15]，構建了包括經濟、資源、環境3個子系統，7個二級指標、21個三級指標的指標體系。所選指標既有正向指標，也有負向指標，涵蓋了3個子系統的基本層次和方方面面。經濟子系統中包括經濟規模、經濟結構和對外開放水平3個方面：經濟規模包括地區生產總值、固定資產投資總額和人均GDP共3個指標，且均為正向指標，反映經濟實力與發展水平；經濟結構包括第二產業占GDP比重、第三產業占GDP比重和財政收入占GDP比重3個指標，均為正向指標，反映產業發展結構；對外開放水平包括進口總額、出口總額和貿易競爭力指數3個指標，均為正向指標，反映外貿發展現狀。資源子系統包括資源水平和資源消耗2個方面：資源水平包括人均水資源、人均糧食產量和人均公園綠地面積3個指標，均為正向指標，反映資源稟賦情況；資源消耗包括能源消費總量和人均用水量2個指標，均為負向指標，反映在經濟發展過程中消耗的資源量。環境子系統包含環境保護和環境壓力2個方面：環境保護包括森林覆蓋率、城市建成區綠化覆蓋率和耕地灌溉面積3個指標，反映政府對生態環境治理和保護的重視程度以及政策實施情況；環境壓力包括二氧化硫排放量、工業顆粒物排放量、化肥施用量和人口密度4個指標，均為負向指標，反映人口壓力和經濟活動對生態環境的破壞程度。具體指標體系見表1。

表1 經濟-資源-環境系統承載力指標體系

（二）數據來源

本文選取了2011—2021年黃河流域9省（區）的數據，數據均來源于各省（區）的統計年鑒以及《中國統計年鑒》，部分數據根據已有數據計算整理而得。

（三）研究方法

1.數據歸一化

為了避免不同數據的單位量級不同所帶來的影響，首先采用歸一法對數據進行標準化處理。

對于正向指標，處理方法為：

對于負向指標，處理方法為：

其中，xij表示第i個評價對象關于第j個指標的原始數值，rij表示第i個評價對象關于第j個指標進行標準化處理后的數值，max（x·j）為x·j的最大值，min（x·j）為x·j的最小值。

2.熵權法

本文采用熵權法計算經濟、資源和環境子系統中各個指標的權重，對其進行客觀賦權，可以有效避免層次分析法等主觀賦權方法帶來的主觀性。

3.ERE系統綜合承載力

根據上述方法確定的各個指標的權重以及經過標準化處理后的數據，可以得到經濟、資源、環境3個子系統的承載力以及ERE系統綜合承載力。

經濟子系統承載力為：

資源子系統承載力為：

環境子系統承載力為：

其中，wj表示根據熵權法計算得出的第j個指標的權重，m1為經濟子系統中指標的個數，m2為資源子系統中指標的個數。

ERE系統綜合承載力為：

其中，α、β和γ為待定系數，由于這3個系統有同樣的重要程度，因此將這3個系數都設定為1/3。當計算3個子系統之間兩兩耦合協調關系時，系數取1/2。

4.耦合協調度模型

耦合協調度可以表示兩個及兩個以上系統之間相互作用和相互影響的協調發展程度，通過耦合協調度的計算，可以分析得出3個子系統之間的關系以及是否協調發展。

在上文指標計算的基礎上，可以得到反映經濟、資源和環境3個子系統兩兩之間的協調關系的耦合度模型，模型的函數形式如下：

綜合考慮3個子系統之間的協調關系，可以得到經濟-資源-環境系統的耦合度模型，模型的函數形式如下：

反映各子系統之間協調發展水平的耦合協調度為：

為了明確黃河流域各?。▍^）經濟、資源和環境3個子系統的內部協調程度，根據已有的研究基礎，本文將協調程度劃分為四級：耦合協調度處于0到0.29之間時，為失調衰退階段；耦合協調度處于0.30到0.49之間時，為過渡階段；耦合協調度處于0.50到0.69之間時，為基本協調階段；耦合協調度處于0.70到1.00之間時，為高度協調階段。

三、結果分析

（一）ERE系統指標的權重分析

運用熵權法對經濟、資源和環境3個子系統的各項指標進行賦權，結果見表1?？梢钥闯觯诮洕酉到y中，權重占比最大的前三位分別為進口總額、出口總額和地區生產總值。表明在經濟發展過程中，對外開放水平和經濟總量發揮著重要的作用，對經濟發展的影響較大。在資源子系統中，權重占比最大的前三位分別為人均水資源、人均糧食產量和能源消費總量。表明在資源子系統中，水資源和糧食產量的多少在資源水平中占據著重要位置，能源消費總量體現了人們日常生活中的活動以及工業活動中對能源的消耗，降低能源消費、提高能源使用效率對提升資源子系統承載力具有較大影響。在環境子系統中，耕地灌溉面積、森林覆蓋率和人口密度占據較大權重。表明擴大耕地灌溉面積和提高森林覆蓋率是提高黃河流域環境子系統承載力的有效途徑。

（二）ERE子系統的承載力分析

1.經濟子系統承載力分析

表2為黃河流域9?。▍^）的經濟子系統承載力?？梢钥闯?，黃河流域9?。▍^）經濟子系統的承載力隨著時間的增長呈現不斷上升的趨勢，并且各地區之間存在著顯著的差異。其中，山東在經濟子系統的承載力顯著高于其他省（區），并且隨著時間增長其綜合評價值不斷增加。這得益于山東是黃河流域內唯一的沿海省份，經濟基礎較好，經濟發展態勢良好，經濟發展水平在流域內處于領先地位。青海、寧夏的經濟子系統承載力則顯著低于其他省（區），增長幅度較為微弱。青海、寧夏位于黃河流域上游地區，地處內陸，經濟發展水平有待提高?？傮w說，黃河流域下游地區的經濟發展水平較高，其次是中游地區，上游地區則相對較差。

表2 經濟子系統承載力

2.資源子系統承載力分析

表3為黃河流域9?。▍^）的資源子系統承載力?？梢钥闯觯S河流域9?。▍^）資源子系統的承載力隨著時間增長變化的幅度不大，但各個省（區）之間存在著顯著差異。其中，青海和內蒙古的資源子系統承載力顯著高于其他省（區），該地區的資源保護狀況處于較高水平。青海和內蒙古雖經濟基礎不如中下游省份，但隨著高質量發展理念的深入貫徹實施，其利用自身的自然資源優勢推動綠色發展，資源保護成效顯著。山西的資源子系統承載力在黃河流域內最低，這是因為山西煤炭資源豐富，主要通過開采煤炭等產業帶動經濟發展，是以資源消耗為主的粗放型發展方式，因此山西需要重視產業結構優化與轉型。

表3 資源子系統承載力

3.環境子系統承載力分析

表4為黃河流域9省（區）的環境子系統承載力?？梢钥闯觯S河流域9省（區）的環境子系統承載力呈現上升趨勢，但上升幅度較小，這是由于生態環境系統具有復雜性，一旦遭到破壞，需要較長時間修復和調節，難以在短時間內實現較大提升。其中，四川的環境子系統綜合評價值最高，該地區的生態環境狀況處于較高的水平。青海、寧夏和甘肅的環境子系統綜合評價值則相對較低。青海、寧夏和甘肅的生態環境脆弱，自然災害頻發，主要通過資源開采帶動經濟發展，需重視生態環境保護與產業結構優化與轉型?？傮w說，黃河流域中下游地區的環境子系統承載力高于上游地區。

表4 環境子系統承載力

4.ERE系統的承載力分析

在分析經濟、資源和環境3個子系統各自發展水平的基礎上，本文對經濟-資源-環境系統承載力的發展水平進行了進一步分析（見表5）。

表5 經濟-資源-環境系統承載力

據表5可以看出，2011—2021年黃河流域各?。▍^）的經濟-資源-環境系統承載力總體呈現不斷上升趨勢，都有不同程度的提升，但黃河流域內各省（區）之間的承載力存在著顯著差異，且整體都處于較低水平。下游河南、山東的平均增長率為6.68%、5.36%，中游山西、陜西的平均增長率為4.24%、3.50%，上游內蒙古、寧夏、甘肅、四川、青海的平均增長率為3.18%、1.99%、2.26%、5.24%、1.75%。通過比較9省（區）的平均增長率可以得出，ERE系統承載力水平增長最快的是河南，其次是山東，增長最慢的為青海。表明黃河流域各?。▍^）ERE系統的承載力水平總體處于不斷發展、不斷完善的過程中，處于上升階段，流域內各省（區）在經濟發展、資源利用和環境保護方面仍然有很大的進步空間。黃河流域各?。▍^）ERE系統承載力總體呈現隨時間增長不斷上升的趨勢，各?。▍^）之間存在著較大的差異性。其中，山東的ERE系統承載力遙遙領先，流域內其他?。▍^）與之差距較大，表明山東經濟發展水平較高，資源利用和環境保護情況較好，總體發展較好。寧夏和山西的ERE系統承載力則顯著低于流域內其他?。▍^），綜合發展水平較低，應作為提升的重點區域。

5.ERE系統的耦合協調關系

根據表1所列的各項指標及具體權重，將2011—2021年黃河流域9?。▍^）的數據帶入耦合協調度模型中，計算經濟-資源-環境系統的復合耦合協調度，結果見表6。

表6 耦合協調度計算結果

由表6可以看出，黃河流域各?。▍^）的經濟-資源-環境系統耦合協調度在2011—2021年間總體上都實現了不同程度的上漲，各省（區）經濟-資源-環境系統的協同發展水平有所上升，但總體仍然處于較低水平，同時各?。▍^）之間也存在顯著差異。其中，青海、甘肅、寧夏和山西的ERE系統耦合協調關系始終處于失調衰退階段；內蒙古在2013年前處于失調衰退階段，在2013年進入了過渡階段；陜西在2018年前處于失調衰退階段，在2018年進入了過渡階段；河南在2016年前處于失調衰退階段，在2016年進入了過渡階段；四川和山東則始終處于過渡階段，保持著不斷上升的趨勢。

黃河流域經濟-資源-環境系統耦合協調度不高有諸多原因。從經濟與資源的關系看，黃河流域內資源型城市較多，長期以來形成了依靠傳統資源型產業的經濟體系和產業結構，對資源的過度開采和利用導致生態環境的惡化。雖然近年來黃河流域致力于轉型發展，但仍然存在著產業層級較低的問題，傳統資源型產業占比過高，高耗能高污染產業較多，制約經濟的高質量發展。從經濟與環境的關系看，長期以來黃河流域生態環境具有脆弱性和不穩定性的特點，面臨著干旱和洪澇的雙重挑戰，環境的承壓能力較弱。生態環境的修復和保護需要投入大量的資金，而這些資金的投入又依賴于經濟的發展，二者具有相互促進的關系。從資源與環境的關系看，黃河流域各?。▍^）的資源利用情況和環境保護情況都處于較低水平，對資源的過度開采和利用會導致生態環境惡化。黃河流域各?。▍^）的能源資源以傳統能源為主，開采和使用過程中會對生態環境帶來較大的破壞，二者相輔相成又相互制約。

總體看，經濟、資源和環境3個子系統的耦合協調度呈現不斷上升的趨勢。近年來，黃河流域各?。▍^）不斷出臺相關政策措施來深入推進經濟、資源和環境3個子系統的統籌發展，在保護生態環境和資源節約的基礎上努力實現高質量發展，有利于經濟社會發展和環境保護以及資源節約的協調發展。未來黃河流域的經濟、資源和環境3個系統的耦合協調度具有較大的上升空間。

四、結論與建議

（一）研究結論

本文建立指標體系和耦合協調度模型，對2011—2021年黃河流域9省（區）的經濟-資源-環境系統的承載力以及子系統之間的耦合協調度進行測算，得到以下結論：

第一，黃河流域9省（區）的ERE系統承載力總體呈現不斷上升趨勢，承載力水平存在差距，整體上說下游優于中上游，呈現“東部發達，西部落后”的空間分布特征。并且隨著時間的推移，下游與中上游的發展水平差距逐漸擴大。

第二，黃河流域各省（區）經濟-資源-環境3個子系統的耦合協調度不斷上升，但仍處于較低水平。黃河流域各省（區）的耦合協調度在2011—2021年一直處于上升狀態，但是即使是耦合協調度最高的山東目前仍處于過渡階段。黃河流域高質量發展的基礎比較薄弱，整體協調發展水平仍然較低。

（二）對策建議

黃河流域是我國重要的生態屏障及經濟帶，黃河流域的經濟發展、資源利用和環境保護的協調發展對于我國貫徹新發展理念、構建新發展格局具有重大作用。本文根據上述結論提出以下建議：

第一，促進產業結構的優化升級。黃河流域內資源型城市較多，傳統資源型產業是地區的經濟支柱產業，在工業中占據著主導地位，對經濟的平穩增長和社會穩定具有重要意義。但是傳統資源型產業容易受到資源數量和環境條件的約束，為了可持續發展，應將發展重心向經濟效益更高的技術密集型產業轉移，出臺相關政策來對新興產業進行扶持。黃河流域目前處于產業轉型的關鍵時期，應將資源開發向綠色高效利用轉變，不斷推動產業布局優化升級，培養創新主體，加快發展新興產業，實現產業更新和換代。與此同時，也不能放棄傳統優勢產業，要著力于實現傳統資源型產業的轉型升級，將其延伸至更多層面，推動以新興產業為支撐、以傳統優勢產業為基礎的新型產業結構的形成。通過產業升級與產業鏈條延伸，逐漸消除資源過度開發所帶來的產業結構單一和環境污染等問題，從而推動經濟高質量發展。

第二，經濟發展要以綠色發展為前提。總體說，黃河流域的環境子系統承載力在3個子系統中處于最低水平，表明黃河流域的環境承壓能力較差。黃河流域的生態系統具有復雜性和脆弱性，不同地區的生態環境情況存在差異。良好的生態環境是高質量發展的基礎，經濟發展應將綠色發展作為前提。各?。▍^）政府應出臺相關政策，深入落實生態環境保護措施，關停并且整治一些高耗能高污染的企業，從源頭上進行污染防治，淘汰低效率的落后產能并且促進產業向綠色化、高效化和信息化的方向發展。將環境保護放在經濟、資源和環境3個子系統統籌發展的重要位置，在合理利用資源和優化環境水平的同時實現經濟的高質量發展。

第三，促進能源產業的轉型發展，推動新能源的開發和利用。黃河流域內的山西、內蒙古、陜西等?。▍^）是能源資源生產大戶，煤炭資源豐富。同時，這些地區也是能源資源消費大戶，過多的高耗能行業以及以煤炭為主的能源消費結構使其大氣污染嚴重，空氣質量較差，開發和利用清潔能源刻不容緩。政府應出臺相關政策鼓勵、扶持清潔能源的開發和利用，以此減少過度使用傳統能源帶來的危害，改善黃河流域的生態環境與資源利用現狀。

第四，實現居民日常生活的綠色化。引導居民在日常生活中實現生活方式的綠色化，培養居民的環保意識，踐行綠色出行、節約用水用電、減少使用一次性用品、垃圾分類等環保措施。有關部門應開展宣傳活動，讓綠色生活的觀念深入人心，呼吁居民從身邊的小事做起，為全社會的綠色發展貢獻力量，促進綠色環保理念的傳播與踐行，在全社會營造綠色發展的氛圍。