黃河流域生態環境測度水平的區域差異和分布動態

李政大 黃晨雨 馬瑜彬

DOI：10.16366j.cnki.10002359.2024.02.06

摘要：黃河流域生態保護和高質量發展已經成為國家戰略。本文基于強可持續發展理論，利用黃河流域57個地級市的面板數據，刻畫黃河流域生態環境的時空演變軌跡和區域差異。實證研究結果表明，黃河流域生態環境指數呈上升趨勢，生態損害和生態建設均持續改善，生態建設指數的提高對黃河流域生態環境改善的影響更大。黃河上游生態環境相對較好，黃河下游生態環境相對較差。黃河流域生態環境總體差異在不斷縮小，區域間差異是主要影響因素。黃河流域生態環境的密度分布曲線中心呈小幅度右移趨勢，前期生態環境存在兩極分化現象，而后期則兩極分化現象減弱。黃河流域核密度曲線前期存在左拖尾現象，后期消失，峰度呈現“上升—下降—上升”的變化趨勢，均印證黃河流域各地區的生態環境持續改善，差距在不斷縮小。同時，黃河流域生態環境呈現出明顯的板塊化特征，因此，應按照流域特點進行生態環境治理。

關鍵詞：黃河流域；生態環境；區域差異；分布動態；縱橫向拉開檔次法

作者簡介：李政大（1974—），男，河南安陽人，博士，西安建筑科技大學管理學院教授、博士生導師，主要從事綠色發展相關研究。

基金項目：國家社會科學基金西部項目（21XTJ003），陜西省社會科學基金年度項目（2021D015），陜西省自然科學基金一般項目（2022JM-431）

中圖分類號：F062.2文獻標識碼：A文章編號：10002359（2024）02003907收稿日期：20231007

一、問題的提出及文獻回顧

黃河流域是中華文明的重要發祥地和生態屏障，黃河流域生態保護和高質量發展已經成為國家戰略。習近平總書記指出，要堅持綠水青山就是金山銀山的理念，堅持生態優先、綠色發展，共同抓好大保護，協同推進大治理，為黃河流域生態保護和高質量發展提供了根本遵循。正確認識黃河流域生態環境現狀，科學分析黃河流域生態環境區域差異和動態演進軌跡，是黃河流域大保護和大治理的前提。

科學認識生態環境首先要構建評價體系，梳理現有文獻可將生態環境評價研究分為四類：一是從環境損害角度出發，基于污染物排放量構建生態環境評價體系，有學者認為污染排放越多對生態環境的損害越大，生態環境也就越差。二是從地理學角度出發，基于植被、沙漠、濕地、河流、湖泊等自然資源構建生態環境評價體系，多采用遙感數據分析環境資源的變化情況。三是從人與自然和諧共生的角度，基于命運共同體認知，依據人類宜居、人類活動與生態環境的相互作用關系，構建生態環境評價體系。四是基于有害物質含量等監測類數據，構建生態環境評價體系，通過比較不同時期的監測數據反映生態環境的變化。

生態環境評價的關鍵在于指標賦權，梳理現有文獻，生態環境評價的賦權方法可分為主觀賦權法、客觀賦權法和主客觀組合賦權法三種。主觀賦權法包括德爾菲法、環比評分法、層次分析法等，該方法受評價者的主觀影響較大，因而評價結果差異較大。客觀賦權法包括主成分分析法、熵值法、變異系數法、投影尋蹤模型等。還有學者提出了主觀與客觀相結合的賦權方法。

現有研究為認識生態環境提供了重要的理論依據，但也可以發現基于強可持續發展理論的生態環境研究文獻較少。傳統的可持續發展理論認為，只要經濟發展帶來的社會福利大于環境資源的損害，發展就是可持續的。而強可持續發展理論強調資源、環境等關鍵自然資本的非減性發展，即在經濟發展的同時，資源和環境的各自總量也不能下降。該理論認為自然資本無法與其他資本相互替代，因而是不可替代的發展范式。當前，生態優先、綠色發展是黃河流域生態保護和高質量發展的先導性原則，把經濟活動限定在資源環境可承受范圍內，改變黃河流域生態脆弱現狀是亟待破解的關鍵議題，強可持續發展是必由之路。

二、研究設計

（一）生態環境測度

1.測度指標

環境建設一方面有利于修復生態自然稟賦、增加環境總福利，另一方面通過環境吸收（自凈）降低污染物對自然界的影響，進而保證環境資源的非減性發展。本文將生態環境損害和生態環境建設同時納入生態環境測度指標體系，并按照山水林田湖草綜合治理的要求，從大氣、水、固體廢物、土壤四個維度構建黃河流域生態環境測度指標體系（見表1）。

本文引入基于整體差異的縱橫向拉開檔次評價方法測度黃河流域生態環境，首先計算生態環境損害指數EP和生態環境建設指數EB，隨后參考李政大的做法，將生態環境指數EI定義為：

EI=EB×（1-EP）（1）

可以看出EI越大，生態環境越好，反之則越差。

（二）區域差異分析方法

Dagum基尼系數基于靜態角度分析空間非平衡，常用來測算區域差異，優點是能夠將區域差異分解為區域內差異、區域間差異和超變密度來源及貢獻。

（三）分布動態分析方法

為了更好地描繪黃河流域生態環境分布動態和演進軌跡，本文利用核密度估計的方法分析黃河流域生態環境分布動態的位置、態勢、延展性以及極化趨勢。令f（x）為生態環境指數x的密度函數：

f（x）=1NhΣNi=1K（Xi-x-h）（2）

K（x）=12πexp（-x22）（3）

N是區域樣本的個數，Xi是獨立分布的觀測值，x-是觀測值的均值，h是自定義帶寬，K（x）是核函數，本文采用高斯函數進行空間核密度估計。

（四）研究樣本

本文依據內蒙古、陜西、甘肅、山東、山西、寧夏、青海、四川等8個省份的黃河流域生態保護和高質量發展規劃，以及《河南省人民代表大會常務委員會關于促進黃河流域生態保護和高質量發展的決定》，將各省界定的黃河流域71個城市作為研究對象（見表2）。由于濟源示范區、楊凌示范區、海東、甘南藏族自治州、甘肅省臨夏回族自治州、四川省阿壩藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州、青海省海北藏族自治州、黃南藏族自治州、海南藏族自治州、果洛藏族自治州、玉樹藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州、內蒙古自治區阿拉善盟14個城市的數據缺失嚴重，將其剔除。2019年1月萊蕪市被撤銷，并入濟南市，由于合并時間較晚，本文仍將萊蕪市作為單獨的研究樣本。故本文研究對象為57個地級市、州、盟。

（五）研究周期與數據來源

鑒于2003年中國的統計體系發生較大變化，本文將2003-2020年作為研究周期。各項數據來源于《中國城市統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》以及各省份統計年鑒、水資源公報等。PM2.5數據采用哥倫比亞大學社會經濟數據和應用中心基于衛星監測的全球PM2.5濃度年均值的柵格數據，并利用ArcGIS軟件，將其解析為2003-2020年中國地級市年均PM2.5濃度的具體數值。由于中國官方并沒有公布權威的二氧化碳排放量數據，本文根據的研究方法，將各縣二氧化碳排放量加總成市、自治州、盟數據。

三、實證分析結果

（一）生態環境測度結果

1.全流域維度

黃河流域生態環境測度結果如表3所示，研究周期內黃河流域生態環境呈上升趨勢，生態環境指數由2003年的0.405上升至2020年的0.703，其中生態損害指數由2003年的0.251降至2020年的0.174，生態建設指數由2003年的0.554上升至2020年的0.849。可以看出，黃河流域生態環境持續改善，是由于生態損害減少和生態建設加強的雙重作用，而生態建設水平的不斷提高對全流域生態環境的影響更顯著。黃河流域生態環境改善的原因，一是加強環境治理投資，生態環境保護督察。黨的十八大以來生態安全被視為國家安全的重要組成部分。2017年黃河流域污染治理投資達到3125.4億元，是2004年的6.3倍，環境污染治理投資占GDP的比例達到1.55%，高出全國1.15%的平均水平0.4個百分點。2017年黃河流域環境治理投資占全國總投資的比例達到32.8%，較2004年的27.2%提高了5.6個百分點。二是國家實施一系列退耕還林、退耕還草工程，進一步提高了黃河流域的生態建設能力。1999-2008年全國累計實施退耕還林4.03億畝，主要在內蒙古、陜西、山西等黃河流域地區。2017年全國森林生態效益補償資金共計175.8億元，其中50%的資金投放在黃河流域地區；草原補助金187.6億元，黃河流域占96%。這些措施有力地提高了黃河流域生態建設能力，2020年黃河流域森林覆蓋率達到26.7%，較2004年的20.98%提高了5.7個百分點。

2.上中下游維度

參照郭晗的劃分方法，本文將黃河流域57個城市劃分為黃河上游、黃河中游和黃河下游三個區域。從表3可以看出，研究期間，黃河上游生態環境始終處于較高水平，生態環境指數從2003年的0.449上升到2020年的0.743。進一步分析發現，黃河上游生態建設指數并不是最高，但是其生態損害指數最低。黃河上游生態損害指數從2003年的0.140下降到2020年的0.104，經濟發展對生態環境的損害明顯弱于中游和下游地區。主要原因是上游地區經濟發展水平較低，污染排放相對較少：上游地區工業廢水、二氧化硫排放量從2003年的57246.36、97.14萬噸下降到2020年的29849、25.5萬噸；生活垃圾清運量占黃河流域的比例從2003年的30.77%下降到2020年的20.76%，下降10個百分點。研究周期內上游地區平均PM2.5濃度為35.92，分別是中游、下游地區的75%、51%。黃河下游生態環境最差，主要原因是下游地區生態損害最嚴重：下游工業廢水排放量、生活垃圾清運量占全流域的比例從2003年的41.95%、23.18%提高到2020年的50.23%、31.17%，平均PM2.5濃度是上游、中游地區的1.96、1.47倍。值得一提的是下游地區生態建設指數也是最高，從2003年的0.662提高到2020年的0.886，明顯優于其他地區，其中工業廢棄物綜合利用率、生活垃圾無害化處理率、城市污水處理率、建成區綠化覆蓋率分別是上游地區的1.36、1.05、1.03、1.24倍，是中游地區的1.52、1.45、1.02、1.1倍。

3.城市維度

研究周期內慶陽、銅川、武威、烏蘭察布、固原、銀川、平涼、天水、延安、吳忠十個城市生態環境均值處于前列，而德州、陽泉、濟寧、聊城、淄博、濱州、新鄉、焦作、運城、鄭州位于較低位置。可以看出生態損害是影響各地區排名的主要因素，這也從另一個側面反映出本文構建的生態環境測度體系既能夠表征人類改造自然的主觀努力程度，又能夠凸顯污染排放成為現階段中國環境問題集中涌現的真實原因。位居前列的主要是上游城市，這些地區經濟發展相對較弱，工業廢水等污染物排放較少；位居后列的主要是中下游城市，這些地區經濟較好，污染物排放也較多。以鄭州和慶陽為例，研究周期內鄭州年均工業廢水排放量、工業二氧化硫排放量、生活垃圾清運量、二氧化碳排放量分別為11583、9.98、171.5、21.8萬噸，是慶陽的48.1、24.4、14.7、2.4倍。黃河上游是生態涵養區，生態環境提升最為明顯的是呂梁、運城、烏海、忻州、晉中、白銀、鶴壁、渭南、西寧、陽泉，烏海和陽泉，生態環境的改善得益于生態損害指數快速下降，分別從2003年的0.247、0.331下降到2020年的0.179、0.106。呂梁、運城、忻州、晉中、白銀、鶴壁、渭南、西寧生態環境的改善得益于生態建設指數的快速提高。以呂梁和運城為例，兩市生態建設指數分別從2003年的0.267、0.265提升到2020年的0.896、0.793。生態環境改善最明顯的10個地區中，山西省有四個城市入圍，說明山西天然林保護、京津風沙源治理和“三北”防護林等工程取得明顯效果，“兩山七河一流域”生態修復治理和能源產業轉型也初見成效。

（二）黃河流域生態環境區域差異

表4列示了黃河流域生態環境的Dagum基尼系數及其分解。

均值 0.101 0.029 28.62% 0.047 48.41% 0.024 22.97%從表4可以看出，研究周期內黃河流域Dagum基尼系數在不斷下降，從2003年的0.144下降到2020年的0.058，說明黃河流域生態環境差異在不斷縮小。黃河流域生態環境差異縮小的主要原因是上中下游區域內各城市之間生態環境差異在不斷縮小。黃河流域區域內差異從2003年的0.045下降到2020年的0.017，對總差異的貢獻度從2003年的31.51%下降到2020年的28.94%。黃河流域上中下游之間的生態環境差異已經成為影響黃河流域生態環境整體差異的主要因素。雖然區域間差異指數從2003年的0.052下降到2020年的0.027，但是其對總體差異的貢獻卻從2003年的36.01%提高到2020年的45.84%，提高了9.8個百分點。說明黃河流域生態環境呈現出明顯的板塊化特征，也驗證了按照流域推進生態環境治理的科學性。超變密度貢獻度由2003年的32.49%下降到2020年的25.22%，超變密度的下降也意味著分組造成的交叉差異現象在減少。

（三）黃河流域生態環境分布動態

黃河流域生態環境空間分布動態見圖1。從分布位置看，2003-2007年黃河流域生態環境的密度分布曲線中心呈小幅度左移趨勢，2007-2020年密度分布曲線中心開始向右移動，這意味著該段時間內黃河流域生態環境整體呈“先抑后揚”趨勢。從形態來看，黃河流域生態環境核密度曲線在2003年為單峰形態，2007、2011年為雙峰形態，主峰與側峰的距離較小，側峰高度低于主峰，說明黃河流域內部生態環境存在兩極分化現象，2015年后兩極分化現象減弱，呈收斂態勢。延展性方面，黃河流域2007年、2011年核密度曲線存在明顯的左拖尾現象（如2007年運城生態環境指數為0.227，明顯低于流域內其他城市生態環境指數），2015年之后拖尾現象減弱，說明生態環境指數低的城市與生態環境指數高的城市差距在逐漸縮小。從峰度來看，黃河流域生態環境在2003-2020年間出現了“上升—下降—上升”的變化趨勢，波峰寬度逐漸變窄，表明各城市生態環境的差距在不斷縮小。

黃河上游生態環境的密度分布曲線在觀測期內呈現“單峰—多峰—單峰”的分布形態，總體表現為峰值右移，高度上升，寬度縮小，左拖尾現象消失，說明2003-2020年黃河上游生態環境呈上升趨勢，絕對差異呈縮小趨勢，生態環境差的城市逐漸減少。

黃河中游核密度曲線2003-2020年呈右移趨勢，說明生態環境逐年改善。峰度經歷了“上升—下降—上升”“寬峰—尖峰”的演變趨勢，說明黃河中游生態環境差距呈縮小趨勢。波峰為單峰形態，無兩極分化現象；2003-2015年左拖尾現象逐漸變長，說明區域內生態環境較差的城市與生態環境較好的城市間差距逐漸變大（例如：2003年寶雞生態環境在中游區域最好，生態環境指數為0.542，運城生態環境最差為0.183，兩者差距為0.359。2015年生態環境指數最高的銅川為0.780，生態環境指數最低的鄭州為0.327，兩者差距為0.453），2020年左拖尾現象減弱，說明城市間生態環境差異在縮小（例如：2020年生態環境指數最高的銅川和生態環境指數最低的運城兩者差距下降到0.238）。

黃河下游核密度曲線在研究期間呈先左移后右移的趨勢，2003年為雙峰形態，主峰與側峰距離較大，側峰高于主峰，說明這一時期存在顯著的兩極分化現象。2007年及之后為單峰形態，說明兩極分化減弱。研究周期內不存在拖尾現象，表明黃河下游的生態環境不斷改善。波峰高度呈上升趨勢，寬度變窄，說明下游生態環境絕對差異在不斷縮小。

四、研究結論與啟示

（一）研究結論

研究周期內黃河流域生態環境呈上升趨勢，生態損害和生態建設均持續改善，而生態建設水平的不斷提高對黃河流域生態環境的影響更大。黃河上游生態環境始終處于較高水平，主要是其生態損害最小。黃河下游地區生態環境最差，主要原因是下游地區生態損害最嚴重。慶陽、銅川、武威、烏蘭察布、固原、銀川、平涼、天水、延安、吳忠十個城市生態環境位居前列。黃河流域Dagum基尼系數在不斷下降，說明黃河流域生態環境差異在不斷縮小，主要原因是上中下游各區域內生態環境差異在不斷縮小。上中下游之間的生態環境差異已經成為影響黃河流域生態環境整體差異的主要因素，進一步說明黃河流域生態環境呈現出明顯的板塊化特征，按照流域特點進行生態環境治理具有現實意義。

黃河流域生態環境的密度分布曲線中心呈小幅度右移趨勢，前期生態環境存在兩極分化現象，后期兩極分化現象減弱。黃河流域核密度曲線前期存在左拖尾現象，后期消失，峰度呈現“上升—下降—上升”的變化趨勢，都印證黃河流域各地區生態環境持續改善，差距在不斷縮小。

（二）研究啟示

1.發揮比較優勢，因地制宜推進黃河流域生態保護和高質量發展。本文的研究結果顯示，黃河流域上中下游生態環境呈現板塊化特征，所以應按照區域生態稟賦制定不同的生態保護政策。黃河上游地區經濟發展相對落后，但是具有較大的生態比較優勢，適合發展生態產品，因此上游地區應該限制實施大規模、高強度、密集化的經濟開發活動和城鎮化開發，鼓勵這些地區提供更多的生態產品。中游地區生態環境指數高于下游但低于上游，是我國重要的能源基地，應轉變經濟發展方式，建立產業準入負面清單，及時關閉高污染的“五小”企業，淘汰落后產能，大力推動產業結構調整，改變“黑、粗、重、硬”的產業特征。黃河下游生態優勢不明顯，但是經濟發展實力較強，應積極引進先進技術和設備，構建資源節約型、環保型生產體系，在加大環境治理的同時鼓勵其承擔更多的經濟發展功能，以提供更多的經濟產品。

2.警惕高污染產業向黃河上游流域的遷移。本文在研究中發現黃河上游工業二氧化硫排放量占全流域的比例從2003年的24.09%快速提升到2020年的36.19%，二氧化碳排放量占全流域的比例從2003年的22.4%大幅提高到2020年的33.97%，其中一個重要的原因就是東部地區高污染高耗能產業向黃河上游地區轉移。黃河上游塑料、硫堿、化學農藥、水泥、化肥生產量占全國的比例從2003年的2.72%、4.8%、0.8%、3.8%、7.4%上升到2020年的14.35%、10.1%、5.4%、4.8%、18.92%。這些高耗能高污染產業的發展容易對黃河上游生態環境造成破壞，建議中央政府在制定產業轉移目錄時，對生態涵養區的產業轉移制定“紅線”或者負面清單，對實施產業轉移的企業征收生態補償基金。

［責任編校陳浩天］