甘肅省生態環境改善與高質量發展水平評估研究

摘要：研究構建生態環境改善水平與高質量發展水平評價指標體系，通過TOPSIS模型與耦合協調度模型計算不同指標的權重與指標之間的耦合協調關系，探究生態環境改善水平與高質量發展的時空演變趨勢與相互關系。研究結果顯示，從2005年到2020年，甘肅省的生態環境改善水平與高質量發展水平均表現出增長態勢，二者之間的耦合協調度也呈現上升趨勢。在空間分布上，這一耦合協調度展現出“東南-西北雙中心”的格局，揭示了區域發展的新動態和環境改善對經濟發展質量的積極影響。

關鍵詞：生態環境；高質量發展；InVEST模型；耦合協調度；甘肅省

引言

近年來，經濟的快速發展伴隨著過度的資源開發利用、巨大的人口壓力及全球氣候變暖等問題，導致我國生態系統退化嚴重，生態系統服務功能下降，生態安全受到嚴重威脅[1]。而生態系統不僅為經濟和社會的發展提供了豐富的物質基礎[2]，還在人類社會中促進了能量轉換和物質循環平衡，為高質量發展提供了關鍵的支持[3-5]。但資源過度消耗等造成的環境問題已逐漸成為實現高質量發展的主要障礙[6]，使得越來越多的學者開始關注生態環境改善水平與高質量發展水平之間的相互影響關系。因此，有必要制定系統和量化的框架，去評價生態環境改善水平與高質量發展水平在時間和空間上的變化情況[7]。

甘肅省作為典型的資源型地區，面臨著生態系統發展與經濟高質量發展之間的嚴重矛盾，經濟活力提升任務重、綠色經濟轉型壓力大、碳減排目標達成時間緊迫等問題突出。深入研究甘肅省生態環境改善水平與高質量發展水平之間的關系，不僅符合甘肅省經濟、環境、社會高質量發展要求，也能夠為其它資源型地區的高質量發展優化提供參考。

1研究數據來源

本研究使用的甘肅省土地利用數據、數字高程模型（DEM）數據與人口數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心；路網數據來源于OpenStreetMap；河流數據來源于國家氣象科學數據中心；社會經濟數據來源于《中國環境統計年鑒》《中國區域經濟統計年鑒》《中國農村統計年鑒》《甘肅發展年鑒》《中國城市建設統計年鑒》《中國城市統計年鑒》。

2研究方法

2.1指標體系構建

本研究通過生態系統服務（碳儲量、生境質量和土壤保持力）和污染物排放處理水平，評估研究區域生態環境改善水平。從高質量發展基礎、高質量發展加速度、高質量發展福祉方面評估高質量發展水平。 生態環境改善水平與高質量發展評估指標體系如表1所示。

2.2 生態系統服務評估

2.2.1碳儲量評估模型

通過土地利用類型的碳密度數據，利用InVEST模型計算不同土地利用類型的4種基本類型的碳儲量，得到研究區的總碳儲量，其基本原理如式（1）、式（2）所示。

式中 C—某土地利用類型單位面積內的總碳儲量；Cabove—地上生物碳儲量；Cbelow—地下生物碳儲量；Csoil—土壤碳儲量；Cdead—死亡有機質碳儲量；Ctotal—區域內總碳儲量；Ak—某土地利用類型面積。

本研究使用的全國水平碳密度數據從前人研究中獲得[8-11]，并通過甘肅省氣溫和降水作為修正因子對全國水平碳密度數據進行適應性修正。

2.2.2生境質量評估模型

生境質量具體計算如式（3）所示。

式中 Qxj—第j種土地利用類型中柵格x的生境質量；Hj—第j種土地利用類型的生境適宜性；Dxj—第j種土地利用類型中柵格x的生境退化度；z—歸一化常數，通常取默認值2.5；k—半飽和常數，通常取最大生境退化柵格值的1/2。

生境退化度Dxj計算如式（4）、式（5）所示。

式中 Dxj—生境退化度指數；R—威脅因子數量；wr—威脅因子r的權重；yr—威脅因子占據的柵格數；ry—威脅因子的系數；irxy—棲息地與威脅源之間的距離；βx—保護政策減輕威脅對棲息地影響的程度；Sjr—生境類型j對威脅因子r的敏感度；dxy—柵格x與柵格y的直線距離；drmax—威脅源r的最大威脅距離。

2.2.3土壤保持力評估模型

土壤保持力評估如式（6）所示[12-15]。

式中 R—降水侵蝕力因子；K—壤可蝕性因子；L和S—坡長和坡度因子；C—植被覆蓋度因子；P—水土保持措施因子，取值范圍在0至1之間（主要由土地利用類型決定）。

降水侵蝕力因子（R）由降水侵蝕土壤的強度決定，降水量越大侵蝕土壤能力越強。本研究使用月降水量來完成R的計算，計算方法如式（7）所示。

式中 G—年平均降水量；Gi—月降水量。

土壤可蝕性因子（K）表示土壤易受到侵蝕的性質，通常由土壤的質地和理化屬性決定。本研究采用式（8）侵蝕-土地生產力影響評估模型計算，其中。

式中 SAN—沙粒含量；SIL—粉粒含量；CLA—粘粒含量；C—有機碳的含量。

2.3 指標權重計算方法

本研究通過CRITIC模型與熵權法相結合計算指標權重。其中，CRITIC模型通過對比強度和沖突性對指標進行深入分析[16]，而熵權法通過引入信息熵的概念，通過確定各指標的信息熵確定指標權重[17][18]。

2.4生態環境改善水平及高質量發展水平評估模型

TOPSIS模型是一種經典的多目標決策分析方法，可以評估各指標的優缺點[19]。本研究選擇TOPSIS模型評估生態環境改善水平和高質量發展的綜合發展水平。

2.5耦合協調度計算

耦合協調度模型具體計算如式（9）、式（10）所示[20]。

式中 D—耦合協調系數；V—線性加權得到的綜合系統功能系數；α和β—2個子系統在整個系統中的權重。

高質量發展指數和生態環境改善水平指數，對區域的高質量發展都具有至關重要的作用，因此α和β均取0.5。

3 結果分析

3.1甘肅省生態環境改善水平與高質量發展水平時間變化趨勢

如圖1所示，甘肅省生態環境改善水平與高質量發展水平在研究期內表現出良好的發展趨勢。截至2020年，絕大多數甘肅省的市州生態環境改善水平均達到較高數值，反映出生態補償機制和環境保護政策的深入實施，為區域經濟社會的高質量發展提供了堅實的生態基礎。其中，蘭州市生態環境改善水平發展速度最快；臨夏回族自治州和金昌市的生態環境改善水平指數處于較低水平，可能由于該區域產業處于初級發展階段，污染排放強度較高，還需進一步加大生態環境保護與修復力度，提高城市生態環境改善水平，推動城市高質量發展。

甘肅省平均高質量發展水平顯著提升。以蘭州市、天水市為代表的東南部分城市在15年間高質量發展水平明顯提高。從提升速度來看，高質量發展水平提升前3名的臨夏回族自治州、蘭州市和天水市，在15年間調整產業結構，逐步減少了對資源的過度依賴，發展了更具有可持續性的清潔生產、節能環保等生態產業，提升了高質量發展水平。提升速度較慢城市主要為金昌市、酒泉市和嘉峪關市，處于甘肅省西北部，可能面臨水資源短缺、土地退化、生態環境惡化等環境問題，長期依賴的傳統資源型產業也存在轉型困難，這些因素共同制約了城市高質量發展的進程。

3.2甘肅省生態環境改善水平與高質量發展耦合協調時空演變特征

本研究采用自然間斷點法將甘肅省14個市州生態環境改善水平與高質量發展耦合協調的類型分為10類，分別為極度失調（1級）、嚴重失調（2級）、中度失調（3級）、輕度失調（4級）、瀕臨失調（5級）、勉強協調（6級）、初級協調（7級）、中級協調（8級）、良好協調（9級）和優質協調（10級）。

如圖2所示，在2005～2020年間甘肅省的生態環境改善水平與高質量發展水平耦合協調均值上升趨勢明顯。到2020年，甘肅省14個市州均達到勉強協調水平，耦合協調度等級最高的市州為蘭州市、酒泉市、隴南市和甘南藏族自治州。從空間分布來看，甘肅省生態環境改善水平與高質量發展耦合協調度形成了“東南-西北雙中心”空間發展格局。

結語

綜上所述，甘肅省應對蘭州、酒泉等耦合協調水平較高的區域，充分發揮示范作用，著力提升中心城市的人口聚集和輻射帶動能力，形成以中心城市群為主體，周圍城市協調發展的空間發展格局，推動促進周邊較低耦合協調度地區發展，提高甘肅省整體的耦合協調發展水平；對定西、甘南藏族自治州等中等協調發展的區域，應依靠周邊高耦合協調區域優勢溢出效應和自身資源稟賦提高自身發展水平；對白銀、金昌等協調發展程度較低的城市，應針對性地優化資源配置，克服限制性因素，實現經濟發展與生態保護的協調統一。

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作者簡介

王文玲（1989—），女，漢族，甘肅蘭州人，工程師，碩士，主要研究方向為生態環境統計。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-05-15