中國地級以上城市產業生態化時空特征及其驅動因素研究

劉曙光1a,1b,王 璐1a,尹 鵬1b,2,郭付友

(1.中國海洋大學 a.經濟學院;b.海洋發展研究院,山東 青島 266100;2.魯東大學 商學院,山東 煙臺 264025;3.曲阜師范大學 地理與旅游學院,山東 日照 276826)

1 引言

改革開放以來,我國經濟依賴壓縮型工業化模式實現了跨越式發展,但嚴重依賴物質資源要素消耗的“資源—產品—廢物”產業線性發展模式尤為盛行,引起對資源環境的顯著脅迫作用[1]。產業是人地系統最重要的結合點,是連接經濟活動與生態環境的最主要界面,而產業系統是經濟系統中各種生產要素之間的“資源轉換器”,是環境系統中各種污染物規模和類型的“控制體”[2],是經濟系統和環境系統進行聯系的重要橋梁,推進產業生態系統協調發展是實現經濟生態化的重要途徑。由此可見,對產業系統與生態環境的作用關系研究具有重要的現實迫切性。

產業生態化的基本理念是改變產業系統與生態環境之間的“中斷”狀況,通過技術進步改進傳統的生產活動與產業模式,盡可能減少資源消耗,使生態環境遠離系統崩潰閾值,實現區域可持續發展。產業生態化領域一直是國內外相關學者研究的重點,國外對其研究最早始于20世紀60年代的“宇宙飛船理論”,20世紀70年代之后生態工業園建設推動了產業生態化研究的實踐序幕,20世紀90年代之后則掀起了產業生態化學術研究熱潮,現階段的研究主要集中在產業生態系統概念界定[3,4]、產業生態系統構成與演化模式[5,6]、產業生態系統構建[7,8]等;國內研究始于20世紀80年代之后,但直到21世紀初才引起相關研究熱潮,且在產業生態系統內涵解析[9,10]、評價指標體系構建與研究方法選擇[11,12]、演化發展驅動機制[13-16]、優化調控對策[17-19]等方面展開了廣泛研究。

綜合來看,國內外對產業生態化研究多集中于中小尺度的企業群落、生態工業園建設等,對宏觀尺度(城市、區域或城市群)產業生態系統尚未引起足夠重視,因此空間尺度的提升是國內外產業生態化研究的必然要求?；诖?本文以地級市為空間研究尺度,基于2015年我國287個地級市(未包括香港與澳門特別行政區、臺灣地區，下同)面板數據分析產業生態化水平發展狀態及其驅動因素,以期為我國產業可持續發展提供參考與借鑒。

2 指標選取與模型構建

2.1 概念內涵界定

產業生態化思想直接源于自然生態系統,以產業生態學為理論基礎,指導新興產業發展的新模式[20]。從研究內容與追求目標上,產業生態化將物質生產過程納入產業生態巨系統之中,把產業活動對資源消耗與環境的影響置于產業生態系統物質能源的總過程,促進產業生態系統進入良性循環與可持續發展路徑;從運行過程上,產業生態化是產業系統有機融入自然生態系統運行模式,逐步實現產業生態系統由線性開放系統轉化為循環封閉系統;從實施對象上,產業生態化在不同層面將產業運行與物質排放納入到一個有機的可持續發展框架中;從生態化路徑上,產業生態化是通過研究、開發與推廣環境友好型產業體系,實施清潔生產、建立生態工業園和循環經濟與生態經濟,最終實現產業物質代謝逐步融入到產業生態系統物質代謝過程之中?？傮w上,產業生態化是在生態經濟學和產業經濟學理論指導下,通過模擬自然生態系統構建產業生態系統,實現產業生產由單向線性開放式的生產模式向循環反饋封閉式生產模式轉變,最終實現產業生態系統經濟、社會以及生態效益的有機統一,推動產業系統和環境系統的協調發展。

2.2 指標選取

評價指標體系的科學建立是開展產業生態化評價的基礎和前提,本文遵循科學性、典型代表性、數據可獲得性、可比性等原則,通過建立合理的評價指標體系來全面科學評價產業生態化發展水平。整個指標體系分為三個層次(表1):第一層次是目標層,即產業生態化水平(IEL);第二層次是準則層,產業生態化是研究產業系統與生態環境系統交互耦合的關系,即準則層包括產業發展(I)與生態環境(E)兩大系統;第三層次是指標層,選取具體典型指標對產業系統與生態環境系統進行綜合測度,具體指標有第二產業產值/第三產業產值(I1)、第二三產業增加總額(I2)、第三產業產業化系數(I3)、人均實際利用外資(I4)、人均公共綠地面積(E1)、人均工業廢水排放量(E2)、工業廢水排放達標率(E3)、萬元GDP電耗(E4)。

表1 我國產業生態化評價指標體系

2.3 熵值法

為克服指標變量之間信息交叉重疊和人為確定指標權重的主觀性影響,本文采用熵值法計算指標權重。熵主要表示系統無序程度的水平,熵越小，表示系統發展越不均衡,說明系統內部差異性較突出,反之說明系統內部發展較均衡。熵值法廣泛用于多元指標的綜合評價,具體的計算步驟為:首先對2015年287個地級市8項指標共計2296項數據進行統一的標準化處理。本文采用極差標準化方法消除指標量綱不同對于研究結果的干擾,并設定當指標為正向指標時,yij=(xij-minxj)/(maxxj-minxj);反之,yij=(maxxj-xij)/(maxxj-minxj)。式中,xij、minxj、maxxj分別代表指標j的實際統計值、最小值和最大值。然后求出8項指標的差異性系數ej,并在此基礎上求出各項指標的權重wj,最后運用公式:Sij=Σwj×yij,求出準則層產業系統的得分與生態環境系統的得分。

2.4 耦合協調法

產業系統與生態環境系統之間存在互為條件與相互增益的密切關系,產業系統可持續發展可為生態環境健康發展提供必要的人力資源、財力支撐和技術保證;生態環境系統的可持續發展可為產業系統合理發展提供必要的生存場所與空間基礎。由此可見,產業系統與生態環境系統之間存在著緊密的耦合關系[21]。借鑒物理學中容量耦合概念和容量耦合系數模型,建立產業系統與生態環境系統之間的耦合度模型,計算公式為:

(1)

式中,C為產業系統與生態環境系統耦合度函數;Ui和Si分別表示產業系統和生態環境系統評價指數;α、β為待定系數,且α+β=1;k為調節系數,一般為5。鑒于產業系統與生態環境系統地位同等重要,文中α、β均取值0.5。C∈[0,1],C越趨近0,表示兩個系統越趨于失調,失配性越大;C越趨近1,表示兩個系統越趨于協調,適配性越大。C對表征系統耦合程度作用顯著,但不能進一步表征耦合水平的高低,所以本文應用耦合發展度函數,公式為:

(2)

式中,D為產業系統與生態環境系統耦合發展度函數,D∈[0,1],D越趨于1,表示兩個系統協調性越好;D越趨于0,表示兩個系統失調性越明顯,系統越趨于退化。根據相關研究成果[22],可將產業系統與生態環境系統耦合發展度分為4個時期:拮抗時期(0≤D<0.3)、一般耦合時期(0.3≤D<0.5)、高度耦合時期(0.5≤D<0.8)、系統優化時期(0.8≤D≤1)。

2.5 數據來源

研究區域依據《中國城市統計年鑒》中統計的287個地級市，數據來源于2016年《中國城市統計年鑒》,個別地級市缺失數據由各省統計年鑒以及該地級市國民經濟與社會發展統計公報補全。此外,為了更詳盡地分析我國產業生態化的區域差異情況,參考相關研究[23],將我國分為東部、中部、西部、東北四大區域,其中東部地區包括北京、天津、河北、上海、江蘇、海南、廣東、廣西、福建、浙江和山東11個省份;中部地區包括山西、內蒙古、安徽、江西、河南、湖北和湖南7個省份;西部地區包括四川、重慶、云南、貴州、西藏、陜西、甘肅、寧夏、青海和新疆10個省份;東北地區包括遼寧、吉林和黑龍江3個省份。

3 產業生態化的時空演化特征

3.1 指標權重

對指標權重分析可知,對我國地級市產業生態化績效影響較大的主要是第二、三產業增加值總額(I2)、人均工業廢水排放量(E2)和人均實際利用外資(I4),其權重分別高達0.2249、0.1879和0.1854,而第二產業產值/第三產業產值(I1)、人均公共綠地面積(E1)、一般工業固體廢棄物綜合利用率(E3)作用效果不明顯,其權重分別僅為0.0657、0.0613、0.0514，由此反映出在目前的分權體制下，各地政府熱衷于追求經濟指標的“錦標賽”,尤其是產業生態化發展仍然依賴于工業化的規模擴張與總量增長,忽視了產業結構的優化提升和產業系統的高級化發展進程,第三產業發展呈現低端同質化傾向,尚未發揮出第三產業經濟要素的橫向轉移反饋作用與集群效應,勢必導致產業環境系統資源配置的低效現象(表1)。

3.2 產業生態化進程與類型特征

總體上看,我國287個地級市產業系統、生態環境系統得分分別僅為0.1359和0.3168,一方面說明對我國產業生態化影響最大的仍是產業系統發展;但另一方面也反映出產業系統與生態環境系統發展不完善,長時期規?；墓I化發展已對生態環境產生了嚴重干擾,生態環境保育能力不斷降低。我國287個地級市產業系統與生態環境系統耦合度和耦合發展度得分分別僅為0.3550與0.2686,耦合發展度處于拮抗時期,側面反映出現階段我國產業系統與生態環境系統發展極不協調,未來需要加快產業輕型化與清型化進程,減輕產業發展對生態環境的不利影響。同時,從耦合發展度階段劃分而言,處于拮抗時期、一般耦合時期和高度耦合時期的地級市個數分別為194、73、20,分別占地級市總數的67.60%、25.44%和6.96%,尚無地級市進入系統優化時期,由此說明仍有眾多城市產業生態化進程緩慢,未來產業生態化發展具有廣闊的空間。

從區域劃分而言,生態環境系統得分呈現出東部地區(0.3224)>東北地區(0.3174)>中部地區(0.3173)>西部地區(0.3148),產業系統得分呈現出東部地區(0.2299)>西部地區(0.1519)>東北地區(0.1340)>中部地區(0.1308),一方面說明產業系統發展與經濟發展水平密切相關,產業系統得分與生態環境系統得分呈現地理梯度性特征;另一方面也反映出東中西部地區以及東北地區之間區域差異不斷縮小,自科學發展觀提出以來,各地區更加注重資源節約與環境保護,生態文明建設逐漸加強,循環經濟發展模式日益發展。區域之間耦合度得分呈現出東部地區(0.5201)>西部地區(0.4500)>東北地區(0.3716)>中部地區(0.3490),耦合發展度得分也呈現出東部地區(0.3663)>西部地區(0.3072)>東北地區(0.2769)>中部地區(0.2642),雖然東部地區與西部地區處于一般耦合時期,但數值較低,并且中部地區和東北地區仍處于拮抗階段,反映出區域產業生態化質量提升之路漫長而艱巨。

3.3 產業生態化空間分異特征

產業系統與生態環境系統空間分異特征(圖1):首先從整體上看,產業系統得分最高的是深圳市(0.7833),最低的是廣安市(0.0166),兩者相差47倍之多;生態環境得分最高的是黃山市(0.4020),最低的是嘉峪關市(0.1157),兩者相差約4倍之多。由此可見,總體上，我國產業系統與生態環境系統空間分異十分明顯,且產業系統的空間差異發揮著絕對的主導作用。從圖1可知,產業系統發展具有俱樂部收斂特征。即產業發展高水平區域集中在京津冀地區、長三江地區和珠三角地區,且產業的集聚發展特征較明顯,與經濟發展水平呈現較強的正相關性,而廣大的其他地區則處于產業發展低值區。生態環境系統得分則分布較均衡,且中西部地區呈現出集中連片發展趨勢,與產業系統發展趨勢似乎具有“互補性”,很大程度上說明了經濟發展強度、人力資源優勢、科學技術水平、市場經濟發育程度等大于產業發展與生態環境發展的影響?？傮w上，我國從東到西,人力資源、科學技術水平以及市場發育程度逐漸降低,而東部地區較中西部地區而言,其得分高值區較少,暗含著現階段產業發展模式依賴于物質資本與人力資本的積累,資源的高投入、高消耗、高污染排放的線性發展模式仍比較盛行,從而導致我國地級市產業發展與生態環境形成“內在互補”現象。其次從省域層面看,產業系統得分最高的是上海市(0.5245),最低的是青海省(0.1087),兩者相差將近5倍之多;生態環境系統得分最高的是北京市(0.3544),最低的是重慶市(0.2636),兩者相差約1.34倍。省域之間分析同樣表明我國產業生態化發展存在著空間分異特征。

圖1 我國產業系統與生態環境系統得分

產業系統與生態環境系統的耦合度與耦合發展度空間分異特征(圖2):首先從整體上看,我國產業發展耦合度得分最高的是北京市(0.9606),最低的是廣安市(0.0002),兩者相差4803倍之多;產業耦合發展度得分最高的是上海市(0.5659),最低的是廣安市(0.0057),兩者相差約100倍之多,我國產業發展耦合度和耦合發展度的區域差異非常明顯。此外,在空間布局上我國產業發展呈現出“圈層+軸線”的空間布局結構,其中圈層結構是指以京津冀地區、長三角地區、珠三角地區為核心的三圈層結構(由中心向外圍逐次遞減),軸線結構是指整體水平沿東部沿海為中心由東向西逐次遞減,形成一條不十分明顯的“梯度發展軸”。其次從省域之間看,我國產業耦合度得分最高的是北京市(0.9606),最低的是青海省(0.2527),兩者相差約4倍之多;產業耦合發展度得分最高的是上海市(0.5659),最低的是青海省(0.2321),兩者相差2倍之多,一方面印證了我國產業發展的生態化水平呈由東向西逐次遞減的空間格局,另一方面也說明現階段我國產業生態化發展的核心仍集中在東部地區。

圖2 我國產業系統與生態環境系統耦合度和耦合發展度得分

4 產業生態化的驅動因素分析

4.1 區域資源稟賦條件差異

產業生態化是改變原來單向線性開放式的生產模式,加快形成循環反饋封閉式的新興產業發展新模式,最終實現產業生態系統經濟、社會和生態效益的有機統一。產業生態化的科學發展需要資金、技術和人才的投入。總體上,我國區域之間不但經濟技術發展基礎條件存在差異,而且由于東部地區仍然在集聚集群式發展,經濟發展對周圍的壓迫式掠奪效應尤為突出,資金、技術、人才等經濟要素從中西部地區向東部沿海發達地區流動的格局未發生根本性變化,導致中西部地區由于缺少產業生態化必需的資金、技術、人才優勢而成為產業生態化的低值區,而東部沿海發達地區由于資金、技術、人才的支撐而成為產業生態化的高值區。相關研究表明[24],僅2000—2009年東部地區資本流入總量為1.5838萬億元,中部地區與西部地區資本流出總量分別為1.3352萬億元、5.0861萬億元。此外,根據統計資料計算可知,2001年東部地區從事科技活動人員數占全國總數比重為56.46%,截止2015年這一比重上升到62.88%,由此反映出與東部地區相比,中部地區與西部地區產業生態化發展所需資金、技術、人才要素差距在不斷擴大。

4.2 區域分工與產業結構差異

根據區域分工理論與比較優勢理論,我國東部地區與中部地區、西部地區、東北地區產業類型差異性顯著,中部地區、西部地區、東北地區依賴于資源開發與利用的資源型產業較發育,產業類型多以資源開采業、能源加工業、資源初加工產業等處于產業鏈的上游產業為主,產業結構重型化特征比較突出。東部地區產業結構不斷優化升級,高新技術和現代服務業較為發育,所占比重較大,產業生態化水平較中部地區和西部地區相對較高。據統計資料計算可知,2015年東部地區高技術企業數占全國高技術企業總數的比重為67.20%,而中部地區、西部地區和東北地區這一比例分別僅為18.31%、10.48%和4.01%。東部地區原煤產量占全國原煤產量的比重不足10%,而西部地區這一比重則高達40%以上。由此可見,相較于東部地區而言,雖然我國中部地區與西部地區自然本底條件較為優越,但區域分工的差異性與重型化的產業結構導致其產業生態化水平仍然較低。

4.3 區域產業梯度轉移差異

區域產業生態化實現的重要途徑之一是區域產業的生態化轉移,在唯GDP績效驅動下,政府往往表現出強烈的經濟發展驅動特征,尤其是落后欠發達地區的這種現象更為明顯。在產業實際發展過程中,發達地區淘汰的落后產能以及高消耗、高污染、高排放的“三高”產業在落后欠發達地區又有進一步發展的空間,承接產業梯度轉移的地域由于對產業的生態化控制不足,對區域生態化產業發展重視程度不夠,將直接導致區域產業生態化水平的進一步擴大。相關研究表明,1997—2007年我國中部地區與西部地區主要承接東部地區的資源型產業轉移,尤其是電力熱力及水的生產供應業、金融冶煉與制品業、食品制造及煙草業、采選業等,其產業轉移比重分別高達27.5%、22%、10.9%、8.5%,而電氣機械、電子通信設備等技術密集型產業不斷向東部地區集群式發展。相較其他產業而言,資源型產業對環境的干擾程度無疑較高,直接制約著中西部地區產業生態化的可持續發展。

4.4 區域間環境管理力度差異

我國區域之間經濟發展模式不同,中西部地區和東北地區急于突破自身發展,縮小與東部地區的經濟發展差距,往往采取不惜犧牲環境為代價換取經濟的短暫快速發展,并且對生態資源環境保護力度不夠,由此導致中西部地區產業生態化水平較低。根據統計資料計算知,2015年我國東部地區環境污染治理投資總額平均為378.67億元,而中部地區、西部地區和東北地區分別僅為335.5億元、184.39億元和186.27億元。自“科學發展觀”提出以來,發達地區已開始淡化GDP增長目標,更加注重綠色GDP發展,即更加注重社會經濟增長與生態環境協調發展,而落后地區卻依然追求經濟規?？焖贁U張與總量的高速增長。此外,我國東部地區對企業污染排放標準要求較高,節能減排力度逐漸增大,并且逐步整合并淘汰落后產能企業或對企業進行生態化改造,產業生態化水平相對較高；而中西部地區和東北地區為了加快區域發展進程,擴大經濟增長規模,往往不設門檻地招商引資或對環境的門檻設置較低,環境管理力度的區域差異性導致區域產業生態化水平的空間分異較大。

5 結論與討論

5.1 結論

主要是:①對我國地級市產業生態化績效影響最大的是第二三產業增加值總額、人均工業廢水排放量和人均實際利用外資,由此反映出產業生態化發展仍依賴于工業化的規模擴張與總量增長,忽視產業結構的優化提升和產業系統的高級化發展進程,勢必導致產業環境系統資源配置的低效現象。②識別產業生態化進程與類型特征對我國產業生態化的可持續發展具有重要的作用。處于拮抗時期的地級市個數占比高達67.60%,尚無地級市進入系統優化時期,可見我國產業生態化進程較緩慢,區域產業生態化質量提升之路漫長而艱巨,未來產業生態化發展具有廣闊的空間。③識別產業生態化空間分異特征是對產業生態化優化調控的前提條件。產業系統發展具有俱樂部收斂特征,與經濟發展水平呈現出較強的正相關性;而生態環境系統得分則分布較為均衡,且中西部地區呈現出集中連片發展的趨勢,與產業系統發展趨勢存在著一種“內在互補”的規律性特征。此外,我國產業生態化水平呈現出“圈層+軸線”的空間結構。即以京津冀地區、長三角地區以及珠三角地區為核心,由東向西逐次遞減。④識別產業生態化區域差異的驅動因素可以為產業生態化科學發展提供有益指導。我國產業生態化區域差異的驅動因素可歸結為區域資源稟賦條件差異、區域分工與產業結構差異、區域產業梯度轉移差異、區域間環境管理力度差異等因素?？傮w上,東部地區區位交通條件優越,通信電子信息技術較發達,產業集聚集群式效應凸顯;而中西地區和東北地區人口稀少,交通不便,且遠離消費市場,產業結構重型化特征較突出,由此導致我國產業生態化區域差異特征較顯著。

5.2 討論

對產業生態化研究具有迫切的現實需求,產業生態化的科學發展微觀尺度上需要實施清潔生產,中觀尺度上需要建立生態工業園,宏觀尺度上需要形成循環經濟與生態經濟,但產業生態化的依托載體仍是城市,以地級市為研究尺度分析我國產業生態化的時空格局特征對我國產業生態化的優化調整具有重要的現實意義。由于產業生態化本身是一個復雜的系統概念,涉及因素眾多,本文僅是從產業系統與生態環境系統的視角進行初步探究,未來需要加大研究領域;其次僅研究了2015年我國產業生態化的時空格局特征,未來需要加強長時限與歷時態的分析;第三對我國產業生態化區域差異的驅動因素進行了整體分析,未來既需加強對其他因素的分析,又需要加強對不同區域內部的產業生態化差異的驅動因素進行識別診斷。針對上述問題,有待于今后繼續研究。