粵北山區社會-生態-經濟系統恢復力及其協調度

唐 波, 肖 欣

(中山大學 新華學院 資源與城鄉規劃系， 廣東 廣州 510520)

恢復力研究為人地關系和可持續發展提供了全新方向和視角，被廣泛運用于地理、生態、社會、工程等學科。在國外，恢復力(resilience)思想首先運用于生態學研究[1]，主要指某事物受干擾后恢復或變回原來狀態的能力。后來學者將其思想引入社會—生態—經濟耦合系統研究，恢復力經歷了從單一系統到耦合系統轉變的進程[2]。研究尺度上，國外主要集中在國家、區域等中宏觀尺度，以及街道社區和旅游景點等小尺度[3-4]，強調災害事件、公共安全和人為干預等對恢復力的影響。在研究方法上，主要通過構建了社會—生態—經濟系統恢復力的理論框架，建立數據模型和進行定量分析，剖析恢復力的動態變化、形成過程和機理[5]?；謴土Φ墓芾砗吞嵘窂揭仓饾u開始受到關注。

在國內，自然災害和生態環境是恢復力研究的主要方向，近年也逐漸關注社會系統、旅游城市、資源城市的恢復力研究[6-8]。同時對于不同類型和不同尺度的研究對象形成了一套比較完善的評價方法體系，不斷提升地理信息和大數據在研究方法中的地位[9-12]。隨著中國生態文明、扶貧政策、健康公平理念的推行，生態脆弱區、欠發達地區、社區健康的恢復力研究也成為熱點[13-15]。綜上，國內外學者對于恢復力研究注重理論與實例結合，研究方法以評價體系和定量模型為主，但是對于耦合系統恢復力的時空變化和協調度的內在關聯還可以進一步探討?；洷鄙絽^作為廣東省重要的生態建設區，但由于經濟發展過程中忽視了環境的負反饋，生態系統遭受了很大的干擾及破壞，進而使廣東區域經濟協調發展受到阻礙。基于此，本文通過對粵北山區5市為例，構建經濟—生態—社會系統的恢復力理論框架和評價體系，進行測度并探討耦合系統的協調度，以期為粵北山區的生態文明建設和可持續發展提供相關理論參考。

1 研究方法

1.1 理論構建

本文恢復力研究重點關注山區社會、經濟和生態3個系統，這種耦合系統具有開放性、階段性和循環性，有必要深入探討生態、經濟和社會之間的作用機制和互動關系，所以構建了粵北山區耦合系統恢復力的理論框架(見圖1)。

圖1 粵北山區耦合系統恢復力理論框架

衡量社會—生態—經濟系統的恢復力關鍵在于如何識別系統內部擾動和外部干預，這些因子會以脆弱性和應對能力2個方面來綜合影響系統的恢復力。其中脆弱性主要與系統自身的敏感程度和外部遭受的威脅有關，一般會削弱恢復力，而應對能力是系統通過自身完善和結構調整，一定程度上會提高恢復力。耦合系統恢復力強調系統內部之間的協調和融合關系，是關乎系統可持續發展的一個重要指標。同時耦合系統恢復力處于一個演化、累積、循環的狀態，當恢復力小于系統最大承受閾值，整個系統就會陷入癱瘓和混亂的狀態；當恢復力大于系統最大承受閾值，系統則進入一個相對協調狀態，且不斷升級與優化；當恢復力等于最大承受閾值時，系統則進入一個相對穩定狀態，但這種狀態會隨著系統自我重構或者自我退化發生改變。最后，不同區域的生態—經濟—社會發展模式、過程、水平、質量存在差異，影響恢復力的因素繁多，使得耦合系統的恢復力測度變得復雜。

1.2 評價指標

基于定量化、科學化和可比性原則，借鑒相關研究成果[16-18]，從脆弱性和應對能力2個角度，選取社會、經濟、生態三大系統中25個指標因子(見表1)。以往的恢復力指標大多只涉及災害、旅游、土地、鄉村或者城市、社會—生態等一元和二元系統，該指標體系結合粵北地區發展過程中的經濟、社會和生態問題，注重了3大系統的協調和融合。人地系統一直是地理學研究的核心，而恢復力關注人地系統的穩定性、自組織能力、抗干擾過程等內容[19]，所以在人地和諧和“三生”協同的視角下，該指標體系展現了人類活動對粵北地區耦合系統的干預、適應、調整等內容，注重了恢復力的量化表征、空間分析和演變序列。

(1) 脆弱性方面。社會子系統選取2個主要指標因子，其中生產安全事故死亡率體現粵北山區社會安全風險的情況；失業率則體現就業和產業發展的問題；經濟子系統借鑒文獻[17]選取3個指標因子，第一產業占國內生產總值的比例反映了經濟產出受自然氣候因素影響的程度，因為農業是粵北地區重要的產業類型，而農業易受氣候條件的影響，所以過高的農業比重一方面增加了經濟的敏感程度；旅游總收入占比反映粵北山區旅游業的發展影響，粵北地區依托豐富的旅游資源和有利的政策引導，旅游業發展速度較快，但是旅游產業易受外界的影響，脆弱性比較強，過高的旅游比例不利于粵北地區經濟穩定；商品價格指數反映系統物價變動趨勢和幅度，一定程度上影響了經濟的穩定性。生態子系統選擇5個指標因子，其中人口密度反映系統的生態環境承載力；廢氣排放、廢水排放總量、固體廢物產生量、耗電量這4個指標反映粵北長期重工業對資源和環境的影響。

(2) 應對能力方面。社會子系統應對能力指標參考王群等[20]選取5個指標因子，其中公路通車里程反映系統基礎設施情況，因為粵北地區地形較為崎嶇，公路里程能體現地區交通發展的程度；城鎮化率主要反映粵北山區系統的城市化水平和社會發展潛力；地方財政自給率衡量政府抵御社會風險的能力；金融機構存款余額反映社會積儲能力；醫療床位數反映醫療水平和援救能力。經濟子系統選擇5個指標因子，其中人均GDP反映系統經濟發展水平，居民人均可支配收入反映粵北人均收入水平，消費零售總額反映經濟消費能力，固定資產投資額體現經濟發展的支持力度、外商投資額反映了粵北地區對外開放程度和地區融資能力，伴隨著粵港澳大灣區建設和廣東區域經濟發展的政策，粵北在承接產業轉移等方面發揮了較大的作用，也一定程度上提升了粵北地區經濟的活力。生態子系統借鑒展亞榮等[18]選取5個指標因子，其中人均綠地面積反映城市綠化建設程度；污水處理率、垃圾處理率用來衡量生態系統維護和政府對環境建設的投入管理；因為粵北地區石漠化和水土流失等生態問題較為明顯，荒山荒地造林面積、森林覆蓋率反映粵北的生態建設成效和粵北生態安全的能力。

1.3 恢復力測度方法

(1) 標準化數據。因各類指標對系統的影響性質有所差異，對正向、負向指標數據進行標準化。

(1)

(2) 第p年在第i項指標的所占權重。

(2)

(3) 第i項指標的信息熵。

(3)

(4) 第i項指標的權重。

(4)

(5) 將3個子系統的指標標準化值與它們的權重值相乘后在進行相加，首先得到粵北山區3個子系統的恢復力值，然后再算出2009—2018年粵北山區在經濟、社會、生態耦合系統恢復力值。

(5)

式中：Ui為3個子系統恢復力計算值;wj為第j項指標所對應的權重值。

1.4 耦合協調度模型

為深入探討社會、經濟、生態系統之間的協調性，引入耦合協調度模型[21]進行測算，其中二元耦合協調度模型如下：

(6)

(7)

根據二元子系統耦合模型機制，構建社會、經濟、生態系統三元系統協調發展度模型：

(8)

(9)

表1 粵北山區社會-生態-經濟系統恢復力測度指標體系

2 研究區概況與數據來源

2.1 研究區概況

粵北山區城市包括清遠、韶關、梅州、河源、云浮5個地級市，均屬于山區城市。行政區域總面積7.67×104km2，總人口約1.72×107人?；洷蔽迨屑s占全省比重6.2%，人均GDP均低于全省平均水平，經濟相對落后。粵北山區以有色金屬、鋼材、建材等特色資源型產業和重工業為主，此外水稻、蔬菜等特色種植業也發展穩定。憑借廣東北大門的優勢和旅游資源的獨特性，旅游產業發展迅猛。隨著廣東區域協調發展政策的推動，在“雙轉移”和珠江三角洲地區的輻射功能的帶動下，粵北山區不斷優化完善產業結構，經濟發展態勢良好[22]。

2.2 數據來源

研究數據源自2010—2019年《廣東統計年鑒》和韶關、清遠、云浮、梅州、河源5市國民經濟和社會發展統計公報(2010—2019)及相關政府工作報告等。

3 結果與分析

3.1 恢復力時間變化

從粵北山區恢復力值年際變化(見圖2)可以看出，粵北山區總恢復力值變化總體呈現上升變化趨勢，鞏固粵北山區的穩定發展態勢。但各系統的恢復力有較大的差異，社會—經濟系統的恢復力得到較快提升，但是生態恢復力有下降的趨勢。主要是由于隨著城鎮化進程、產業結構優化和生態旅游推進，粵北的社會治理能力和經濟質量得到提升，產業多樣性提高，基礎設施不斷完善，提高社會—經濟系統的恢復能力。由于粵北山區早期的發展嚴重依賴重污染和高能耗的產業為主，生態環境保護意識較為薄弱，三廢排放量增加、生態破壞等一系列問題，導致粵北山區生態系統恢復能力不高。

圖2 2009-2018年粵北山區社會-經濟-生態恢復力變化

3.2 恢復力的空間分異

利用平均值M和標準差Std作為分類標準，將粵北山區2009—2018年社會、經濟、生態恢復力分為4個等級，其分為4類：低度、中度、較高和高度。利用GIS空間分類方法，以2009，2012，2015，2018年為時間節點，制作恢復力等級空間演變圖(詳見圖3—5)。

圖3 2009-2018年粵北山區社會系統恢復力空間變化

圖4 2009-2018年粵北山區經濟系統恢復力空間變化

圖5 2009-2018年粵北山區生態系統恢復力空間變化

從圖3—5可知，2009—2018年粵北5市的社會子系統恢復力等級總體升高，但內部空間差異較大，呈現“四周高中間低”的特點。其中，梅州市的社會子系統恢復力等級一直保持較高，云浮市、河源市和清遠市社會子系統恢復力等級波動上升，韶關市社會子系統恢復力等級有所下降。2009—2018年，粵北5市經濟系統恢復力等級空間變化較大，后期以較高等級為主，呈現出“東高西低”的特征。其中韶關市、河源市、梅州市經濟子系統恢復力等級波動上升，云浮市和清遠市則出現了恢復力等級下降的特點，從較高級等級變為中度等級。相比于經濟子系統和社會子系統恢復力等級上升的趨勢，粵北5市生態子系統恢復力等級則出現了下降的特點。2009年粵北5市生態系統恢復力等級以較高和中度為主，但2018年梅州市和河源市的生態系統恢復力等級為低度，生態系統發展不容樂觀，但是清遠市和云浮市的等級變成較高。綜合社會、經濟和生態系統恢復力等級的差異，發現粵北5市的社會—經濟—生態系統并不穩定，恢復力等級變化大且不協調。如韶關市的經濟系統恢復力等級高，但是生態和社會系統恢復力等級低，云浮市的生態和社會系統恢復力等級高，但是經濟系統恢復力等級中等，這些都不利于粵北山區的協調發展。

3.3 耦合協調度分析

借鑒耦合協調度“十分法”評價等級標準，進行二元系統和三元系統的協調度等級分類，見表2。并選取2009,2012,2015,2018年4個時間點，對粵北山區社會—經濟—生態耦合協調度進行空間分布特征的分析。

表2 2009-2018年粵北山區經濟系統耦合協調發展度(Dj)劃分等級

3.3.1 社會—生態系統協調度 從表3可以看出，粵北5市在2009,2012,2015,2018年社會—生態耦合協調度值介于0.286～0.619之間，粵北的社會—經濟耦合協調情況還較為樂觀。梅州、云浮的生態—社會系統發展較為同步，在粵北5市中處于上中等行列；韶關、河源、清遠在瀕臨失調和基本協調階段往復變化。韶關市2006,2010,2015年這3 a處于瀕臨失調階段，2018年屬于基本協調階段；清遠和河源市在10 a間協調度發生了跳躍式變化，2012—2015年之間處于基本協調階段，但2009,2018年處于中度失調和瀕臨失調階段。綜合而言，2009年處于中度失調階段的梅州市到基本協調階段用了5 a的時間；2009年處于輕度失調階段的清遠經歷4 a的時間變化為基本協調階段。

3.3.2 社會—經濟系統協調度 從表4可以看出，基于粵北5市2009，2012，2015，2018經濟系統與社會系統耦合協調度值介于0.182～0.672之間，而且都是從輕重度失調逐漸變成基本協調或者初級協調?？梢钥闯龌洷鄙絽^近年來經濟系統和經濟系統較為協調，發展趨勢較好。經濟的發展在很大程度上會決定社會發展的水平，資金的投入將使得社會物質生活水平不斷地提高。其中耦合協調度變化最明顯的河源市在2009年的嚴重失調，再到2013年后的基本協調階段，2016年則已經處于初級協調階段。

表3 社會-生態恢復力協調發展度

表4 社會-經濟恢復力協調發展度

3.3.3 生態—經濟系統協調度 從表5可以看出，粵北5市在2009,2012,2015,2018年4個年份經濟系統與社會系統耦合協調度值介于0.36～0.57之間，變化不大，一直處于瀕臨失調和基本協調階段。其中韶關和河源市一直在基本協調和瀕臨失調階段徘徊。說明粵北經濟發展一定程度上使得生態系統受到干擾，才會出現生態—經濟系統協調度往長期處于瀕臨失調的狀況。

3.3.4 社會—生態—經濟系統協調度 從表6可以看出，粵北5市在2009,2012,2015,2018年4個年份生態—經濟—社會系統耦合協調度值介于0.07～0.33之間，協調度不高，其中韶關、河源、清遠在2018年仍然處于中度失調階段。雖然這10 a間3系統的協調值有所上升，但變化緩慢，要實現協調發展還需要漫長的時間。粵北山區的社會—經濟—生態系統耦合協調度空間分布特征見圖6。

表5 生態-經濟恢復力協調發展度

圖6 2009-2018年粵北山區社會-生態-經濟系統耦合協調度空間變化

由圖6可知，粵北山區的社會—經濟—生態系統耦合協調度空間分布差異較為明顯，其中外圍的云浮市、梅州市由2009年的嚴重失調已逐步過渡到輕度失調。中部的韶關市則一直處于中度失調階段；河源市社會—生態—經濟協調度出現了跳躍式變化，處于極度失調階段的2009年變化為2012年的中度失調階段，再由中度失調變化為2015年屬于輕度失調階段，3 a后又變化為中度失調，清遠市的變化則較為穩定由2009年處于嚴重失調的階段，4 a后變化為的中度失調后一直便保持在中度失調階段。

表6 社會-生態-經濟恢復力協調發展度

4 討論和結論

4.1 討 論

耦合系統恢復力強調系統內部應對由社會、經濟和生態等變化帶來的擾動的能力。引發耦合系統內部失調和外部失衡可能是因為社會—經濟—生態系統中任何一個子系統的干擾。目前，粵北山區地系統恢復力相比于珠三角等省內發達地區，仍然屬于較低的水平，加強對粵北山區的政策支持以及制定科學合理的資源和環境保護措施，對于恢復力提高以及系統穩定有著極其重要的意義。本文從市域尺度，探討了粵北山區耦合系統恢復力的空間分異性和協調度，但恢復力作為一個抽象概念并沒有普遍取得共識的量化方式[23]，形成機理、閾值計算和趨勢預見還沒深入探索；在指標選擇上，本研究主要基于脆弱性和應對能力建立恢復力指標體系，雖然考慮了時空演變的趨勢，但忽視了非空間化的一些干擾因素如政府管理；在方法選擇上采用了傳統的綜合因子分析法和協調度模型，在大數據和RS分析上欠考慮；最后在耦合系統恢復力走向空間恢復力的轉變過程中，需要精細化的尺度研究(如縣域尺度)和綜合的決策管理路徑，這些都是未來深入研究的重要方向。

粵北山區作為廣東省區域經濟協調發展的“痛點”，在經濟、社會和生態環境面臨較大的壓力。未來粵北山區堅持“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，要處理好經濟發展、社會進步和環境保護之間的關系。一方面充分發掘粵北山區的自然和文化資源，發揮地方特色，大力扶持文化旅游、自然觀光等綠色產業，加強內生型經濟的發展，另一方面在經濟發展和產業遷入時，重視污染防治，提升工業規模、集聚和標準化，不斷提高與區域外部經濟的聯系。

4.2 結 論

(1) 恢復力時間變化。粵北山區總恢復力值變化總體呈現上升變化趨勢，但是各系統的恢復力有較大的差異，社會—經濟系統的恢復力得到較快提升，但是生態恢復力有下降的趨勢。

(2) 恢復力空間變化。2009—2018年粵北5市的社會—經濟—生態系統并不穩定，恢復力等級變化大且空間不協調。社會子系統恢復力等級總體升高，但內部空間差異較大，呈現“四周高中間低”的特點。經濟系統恢復力等級空間變化較大，后期以較高等級為主，呈現出“東高西低”的特征。生態系統恢復力等級以高度、較高和中度為主，但2018年云浮市和河源市的生態系統恢復力等級為低度，生態環境和保護發展不容樂觀。

(3) 系統協調發展度?；洷鄙絽^五市二元系統中生態—經濟系統處于瀕臨失調，社會—生態系統基本協調，而社會—經濟系統還處于基本—初級協調的狀態；三元系統協調發展協調度均呈現上升趨勢，但仍然處于輕度失調階段，生態系統的不穩定性較大程度上影響了粵北山區經濟、社會、生態系統耦合協調度的提升速度。因此提升生態系統的穩定性是當前粵北山區社會—經濟—生態系統保持協調的重點方面。