生態(tài)建設與經(jīng)濟發(fā)展的耦合分析：以河西地區(qū)為例

易文華

(國家信息中心 信息資源開發(fā)部，北京 100045)

經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展是解決人與自然矛盾的必然選擇，人類社會經(jīng)濟活動與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾是貫穿于人類社會的普遍矛盾之一。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾不斷激化與尖銳化，而且發(fā)展成為互為因果的兩極:一是經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境資源的需求增加，對生態(tài)環(huán)境的污染加大;二是負荷過重環(huán)境資源的供給能力相對縮小。這種供需不平衡就是人類經(jīng)濟活動與環(huán)境之間矛盾發(fā)展到今天的集中表現(xiàn)。因而，如何實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展就成為各區(qū)域共同關注的熱點，河西地區(qū)也是。通過對河西地區(qū)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展狀況之間的耦合分析，可以更好地掌握河西地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)的互動關系及造成這種關系的原因，有利于進一步明確發(fā)展思路和工作重點，為河西地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展服務。

一、數(shù)據(jù)來源與研究方法

(一)研究區(qū)概況

河西地區(qū)南靠青海省，北接內(nèi)蒙古自治區(qū)，歷來是東聯(lián)西出的交通要道，具有十分重要的戰(zhàn)略地位和區(qū)域優(yōu)勢[1]。自1958年以來，隨著優(yōu)勢礦產(chǎn)資源開發(fā)帶來了大量的工業(yè)移民，在一片荒地的基礎上形成了具備一定現(xiàn)代化程度的工業(yè)城市，如金昌、嘉峪關、玉門等。河西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展在甘肅省內(nèi)比較迅速，為甘肅省及全國做出了重要貢獻。

生態(tài)方面，河西地區(qū)本身生態(tài)環(huán)境比較薄弱、尤其是水資源極其匱乏。河西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展主要依靠工業(yè)及旅游業(yè)，其中工業(yè)所占比重最重，對環(huán)境造成一定程度的破壞。河西地區(qū)荒漠化、土地沙化、耕地鹽堿化日趨嚴重，植被覆蓋率極低，基本生態(tài)用水難以保證，生態(tài)問題日益突出[2]。

生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)是兩大平衡的系統(tǒng)。經(jīng)濟系統(tǒng)的建立要以完善生態(tài)系統(tǒng)為前提，發(fā)展經(jīng)濟要以生態(tài)環(huán)境的保護為前提，惡劣的環(huán)境下，不利于經(jīng)濟系統(tǒng)的構(gòu)建。反過來，經(jīng)濟發(fā)展了，就有利于加大生態(tài)系統(tǒng)的建設投入，加快生態(tài)產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和保護，使生態(tài)系統(tǒng)越來越好。下面就運用耦合理論分析河西地區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)關系。

(二)數(shù)據(jù)來源及處理

本文數(shù)據(jù)來自2010年甘肅省統(tǒng)計年鑒，年鑒提供了河西各地區(qū)經(jīng)濟及生態(tài)方面數(shù)據(jù)。整個指標體系由兩部分組成，一是經(jīng)濟綜合實力評價指標，二是生態(tài)環(huán)境綜合實力評價指標。這一指標體系在時間上反映其發(fā)展速度和趨向，在空間上反映其空間布局和結(jié)構(gòu)，在數(shù)量上反映其規(guī)模。結(jié)合河西區(qū)域的基本情況及參考不同學者的研究成果，本文選取了評價河西地區(qū)經(jīng)濟實力的十一個指標。

表1 河西地區(qū)經(jīng)濟綜合實力評價指標體系

生態(tài)環(huán)境是在自然生態(tài)環(huán)境、人類開發(fā)活動和環(huán)境管理共同作用下形成的結(jié)果。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的評價指標選取應考慮區(qū)域所處的自然生態(tài)環(huán)境，也要考慮人為活動對自然生態(tài)環(huán)境的影響、變化，以便于對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的評價更具綜合性和科學性。本文在構(gòu)建生態(tài)環(huán)境綜合實力評價指標體系中，主要將生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)分為資源指標與環(huán)境指標兩類，見表2。

表2 河西地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合實力評價指標體系

根據(jù)已確定的經(jīng)濟實力指標評價體系，將2010年河西地區(qū)經(jīng)濟數(shù)據(jù)代入到指標體系中。

表3 2010年河西地區(qū)經(jīng)濟數(shù)據(jù)

(三)研究方法

采用主成分分析方法，分別對河西地區(qū)各個區(qū)域經(jīng)濟實力和生態(tài)環(huán)境評價指標進行處理。在實證問題研究中，為了全面、系統(tǒng)地分析問題，我們必須考慮眾多影響因素。這些涉及的因素一般稱為指標，在多元統(tǒng)計分析中也稱為變量。因為每個變量都在不同程度上反映了所研究問題的某些信息，并且指標之間彼此有一定的相關性。設法將原來眾多具有一定相關性(比如P個指標)的指標重新組合成一組新的互相無關的綜合指標來代替原來的指標。通常處理就是將原來P個指標作線性組合，作為新的綜合指標。

采用耦合度方法分析經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合水平，耦合是指兩個(或兩個以上)系統(tǒng)或運動形式通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象，而耦合度就是描述系統(tǒng)或要素相互影響的程度。由此可以把影響生態(tài)環(huán)境承載力的經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀態(tài)兩個因子通過各自的耦合元素產(chǎn)生相互彼此影響的程度定義為區(qū)域經(jīng)濟——生態(tài)環(huán)境耦合度，其大小反映區(qū)域的經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用的程度。河西地區(qū)經(jīng)濟水平與生態(tài)環(huán)境的耦合度則是指區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平與區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間的協(xié)調(diào)狀況和程度。通過一系列模型來計算區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的耦合程度，在計算之前需要先確定區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境兩個系統(tǒng)的評價指標體系。基于這種思想，耦合度可以用以下公式計算:

式中，a代表社會經(jīng)濟發(fā)展水平，b代表生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，Cab是社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的耦合度，為－1.414≤Cab≤1.414。

從耦合度定義可以知道，Cab由a和b的變化決定，當a和b均為正值且相等時，Cab的值最大，為1.414;反之，若a和b均為負值且相等時，則Cab值最小，其他任何情況介于二者之間。根據(jù)a和b的值的變化，社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的耦合度可以分為以下幾類:

表4 經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)耦合度分類

根據(jù)表4，可以知道社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境耦合的情況有協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)、調(diào)和和勉強調(diào)和及不協(xié)調(diào)幾種。當 a ＞0，b＞0，1.2≤Cab≤1.414 時，表示社會經(jīng)濟發(fā)展水平高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好，兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。當 a＜0，b＜0，Cab＜0時，表示社會經(jīng)濟發(fā)展水平很低，生態(tài)環(huán)境差，屬于嚴重不協(xié)調(diào)發(fā)展類型。最常見的一種類型是a＞0，b＜0，表示社會經(jīng)濟發(fā)展水平得到快速提高，但生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在下降。這時的耦合度會有兩種可能:一是協(xié)調(diào)度Cab＜0時的不協(xié)調(diào)狀態(tài)，表明社會經(jīng)濟水平的提高是以犧牲生態(tài)環(huán)境為巨大代價的，系統(tǒng)出現(xiàn)衰退趨勢。二是Cab＞0時，雖然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈下降的趨勢，但短期還在承載范圍之內(nèi)，并且社會經(jīng)濟發(fā)展水平的提高有利于維護整個系統(tǒng)的發(fā)展，這種關系為調(diào)和類型。

二、結(jié)果分析

(一)河西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平綜合評價

運用主成分分析法對河西地區(qū)各個區(qū)域經(jīng)濟實力評價指標進行處理。調(diào)用SPSS統(tǒng)計軟件對11個指標進行主成分分析得出主成分因子的特征值、貢獻率、累積貢獻率及其因子載荷。本文根據(jù)主成分對應的累積貢獻率大于85%的原則選取前2個主成分因子。

表5 方差分解主成分提取分析表(前四個)

通過上面方差分解主成分提取分析表可知，前兩個主成分的特征值大于1，且累計貢獻率達到90.957%，因此提取兩個主成分。

表6 初始因子載荷矩陣

從初始因子載荷矩陣可知，在第一個主成分中人均GDP(X1)、第一產(chǎn)業(yè)占的比重(X2)、第二產(chǎn)業(yè)占的比重(X3)、第三產(chǎn)業(yè)占的比重(X4)、新增固定資產(chǎn)投資(X5)、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入(X7)以及城鎮(zhèn)恩格爾系數(shù)(10)載荷較大，說明第一主成分基本反映了這些指標的信息;金融機構(gòu)存款(X6)和農(nóng)村純收入(8)、財政收入(X9)、鄉(xiāng)村恩格爾系數(shù)(X11)指標在第二主成分上有較高載荷，說明第二主成分基本反映了這兩個指標的信息。從主成分因子貢獻率來看，前兩個因子貢獻率為69.049%、21.909%，積貢獻率大于90.957%。提取兩個指標基本可以包含這些指標所表達的信息。

對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理計算出各地區(qū)的綜合得分，負分值不表示經(jīng)濟實力弱差，評價分值只是反映了各地區(qū)經(jīng)濟實力的相對強弱。

表7 河西地區(qū)各市經(jīng)濟因子得分

(二)河西地區(qū)生態(tài)環(huán)境水平綜合評價

根據(jù)已確定的生態(tài)環(huán)境指標評價體系，將2010年河西地區(qū)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)代入指標體系中。

表8 河西地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)

運用主成分分析法對區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力評價指標進行處理。調(diào)用SPSS統(tǒng)計軟件對9個指標進行主成分分析得出主成分因子的特征值、貢獻率、累積貢獻率及其因子載荷。本文根據(jù)主成分對應的特征值大于1的原則選取前4個主成分因子。

表9 主成分因子的特征值、貢獻率、累計貢獻率及其因子載荷

從載荷矩陣中可以看出在第一個主成分中工業(yè)廢水排放量(Y5)、人均耕地面積(Y6)、徑流量(Y7)、總用水量(Y8)以及單位GDP用水量(Y10)載荷較大，可以作為反映地區(qū)水的供給需求水平的因子。第二個主成分中生活垃圾處理量(Y1)和市區(qū)綠化覆蓋率(Y2)載荷較大，可以作為反映地區(qū)城市環(huán)境水平的因子。第三個主成分中降雨量(Y3)和受災面積(Y4)載荷較大，可以作為反映地區(qū)自然災害水平的因子。第四主成分因子中生態(tài)環(huán)境用水量(Y9)載荷較大，可以反映地區(qū)生態(tài)用水能力。

從主成分因子貢獻率來看，前四個因子貢獻率為 45.628%、23.440%、18.488%、12.445%，積貢獻率大于85%。河西地區(qū)生態(tài)水平主要由地區(qū)的水的供給需求水平、城市環(huán)境水平、自然災害水平和地區(qū)的生態(tài)用水能力因素反映出來。

對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理計算出各地區(qū)的綜合得分，負分值不表示該地區(qū)生態(tài)環(huán)境差，評價分值只是反映了各市生態(tài)水平的相對強弱。F1反映地區(qū)水的供給需求水平;F2反映城市環(huán)境水平;F3反映地區(qū)自然災害水平;F4反映地區(qū)生態(tài)用水能力。

表10 河西地區(qū)各市生態(tài)因子得分

(三)河西地區(qū)經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)耦合度分析

根據(jù)耦合度的計算公式和河西地區(qū)所轄五市經(jīng)濟發(fā)展水平、生態(tài)環(huán)境狀況計算出各市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的耦合度，如表11所示:

表11 河西地區(qū)各市耦合度

嘉峪關與金昌社會經(jīng)濟發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量耦合度分別為－1.07和－1.08，耦合關系為不協(xié)調(diào)。這兩個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展緩慢，而生態(tài)環(huán)境也漸漸惡化，不能承載經(jīng)濟的發(fā)展。武威市、酒泉市和張掖市社會經(jīng)濟發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分別為1.02、和1.14和1.08，耦合關系為基本協(xié)調(diào)，說明這幾個地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平提高的速度高于生態(tài)環(huán)境改善速度，較為理想，但是還沒有達到經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境均衡的程度。

(四)河西地區(qū)生態(tài)建設與經(jīng)濟發(fā)展耦合結(jié)果評價

根據(jù)河西地區(qū)經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平的計算結(jié)果，進行區(qū)域差異分析。2010年，各地市經(jīng)濟綜合發(fā)展水平按照由大到小的順序依次為:武威、張掖、酒泉、金昌和嘉峪關。同期生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平由大到小的順序依次為張掖、酒泉、武威、金昌和嘉峪關。

由此可以看出河西地區(qū)經(jīng)濟水平與生態(tài)發(fā)展的規(guī)律:經(jīng)濟發(fā)展快的地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護的好，而經(jīng)濟發(fā)展緩慢的地區(qū)由于不注重引用高技術，采用粗放的經(jīng)濟發(fā)展模式，使得經(jīng)濟發(fā)展慢，生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境嚴重不協(xié)調(diào)，以金昌、嘉峪關最為嚴重。

從耦合度等級結(jié)構(gòu)上，第一類協(xié)調(diào)類出現(xiàn)空缺，第二類基本協(xié)調(diào)類包括張掖、武威和酒泉，但是武威和酒泉均剛剛達到基本協(xié)調(diào)水平。這幾個地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平提高的速度高于生態(tài)環(huán)境改善速度，較理想，但是還沒有達到協(xié)調(diào)水平。如果不改變現(xiàn)有的經(jīng)濟模式，那么生態(tài)環(huán)境將會持續(xù)惡化，經(jīng)濟增長與生態(tài)環(huán)境將變得不協(xié)調(diào)。第六類不協(xié)調(diào)類包括了嘉峪關和金昌。嘉峪關和金昌經(jīng)濟發(fā)展中一味追求“高投入、低產(chǎn)出”的增長模式，從各地區(qū)的生產(chǎn)總值構(gòu)成可以看出，嘉峪關和金昌第二產(chǎn)業(yè)的比重均接近80%，遠遠大于其他三個市。嘉峪關和金昌畸重的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，工業(yè)尤其是重工業(yè)比重過大，農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)比重較低，這勢必形成與其他行業(yè)爭地、爭水、爭原料、爭能源的矛盾;而重工業(yè)又屬于對生態(tài)環(huán)境破壞程度最大的產(chǎn)業(yè)，直接導致了嘉峪關和金昌生態(tài)環(huán)境的惡化。另一方面，嘉峪關和金昌的工業(yè)多以初級產(chǎn)品為主，產(chǎn)品的附加值較低，使得兩市經(jīng)濟發(fā)展緩慢。這兩方面共同作用，導致兩市經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的極不協(xié)調(diào)。

(五)河西地區(qū)生態(tài)建設與經(jīng)濟發(fā)展不良耦合原因分析

長期以來，河西地區(qū)在傳統(tǒng)“重經(jīng)濟增長”理論的指引下片面強調(diào)人類對自然界的單向征服，對生態(tài)環(huán)境這個人類生存和發(fā)展的基礎存在認識上的理性偏差，這不僅擾亂、破壞了河西地區(qū)的生態(tài)平衡，而且經(jīng)濟粗放發(fā)展，使居住在此地的居民陷入因生態(tài)退化所導致的貧困陷阱之中[3]，生態(tài)退化與經(jīng)濟落后形成了不良耦合。下面主要從幾個方面分析河西地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)耦合不良的原因:(1)自然原因，河西地區(qū)的地理結(jié)構(gòu)和先天基礎造就生態(tài)環(huán)境的脆弱性，長期困擾著河西地區(qū)潛在優(yōu)勢的發(fā)揮，嚴重威脅著河西地區(qū)的生存和可持續(xù)發(fā)展能力;(2)經(jīng)濟原因，河西地區(qū)薄弱的經(jīng)濟基礎和不合理的經(jīng)濟行為對本地區(qū)生態(tài)退化與經(jīng)濟落后的惡性循環(huán)負有不可推卸的責任。河西地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉面積過大，用水過多;其次是河西地區(qū)畸重的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重工業(yè)和以農(nóng)產(chǎn)品為原料的輕工業(yè)居多，形成了與其他行業(yè)爭地、爭水、爭原料的矛盾。這些經(jīng)濟問題直接導致了經(jīng)濟落后、生態(tài)惡化，經(jīng)濟與生態(tài)耦合不良;(3)人口因素，據(jù)聯(lián)合國制定的標準，干旱區(qū)土地對人口的極限為7人/km，而河西地區(qū)這一指標已達16人/km[4]，人口規(guī)模大大超過了經(jīng)濟發(fā)展水平和資源環(huán)境承載能力。

三、結(jié)論與討論

本文系統(tǒng)闡述了河西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀，分別從河西地區(qū)氣候、水資源、生態(tài)環(huán)境、土地利用狀況四方面客觀地描述了河西地區(qū)生態(tài)的現(xiàn)狀;重點從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、貢獻率等描述了河西地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展狀況。對河西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的全面闡述為經(jīng)濟、生態(tài)系統(tǒng)指標體系的構(gòu)建、經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合的分析奠定了基礎。

在分析河西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的基礎上，利用2010年河西地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)指標體系，借助SPSS軟件分別對經(jīng)濟、生態(tài)系統(tǒng)進行主成分分析，并運用耦合度的計算，得出河西地區(qū)所轄五市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合關系。由河西地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)耦合度的計算，可以看出河西走廊所轄五市經(jīng)濟與生態(tài)耦合關系不理想，尤其嘉峪關市與金昌市經(jīng)濟與生態(tài)耦合關系為不協(xié)調(diào)，這樣既不利于經(jīng)濟的發(fā)展，又會破壞生態(tài)環(huán)境。針對河西地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)的耦合關系，探討這種不良耦合可能存在的經(jīng)濟與生態(tài)方面的原因。

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