寧夏回族自治區生態環境與經濟發展耦合協調研究

蘇勝亮

(寧夏回族自治區生產力促進中心, 銀川 750000)

自然生態系統是人類生存和發展的物質基礎，為人類生產生活提供了基本的物質保障，提高和改善了人類的物質生活條件[1-2]。但隨著人類社會的進步，特別是城鎮化和工業化的飛速發展，加劇了對自然資源的掠奪，造成環境污染、資源枯竭以及生態破壞等一系列生態問題，導致人類的生存質量和生存狀態面臨巨大挑戰，成為制約區域經濟發展的關鍵問題[3]。黨的“十八大”以來，隨著“五大”發展理念、“五位一體”總體布局和“4個全面”戰略布局的提出，生態文明建設已上升為國家戰略，生態文明、綠色發展成為我國社會經濟發展的重頭戲[4]。而探討自然生態環境與社會經濟發展之間的相互作用關系，實現生態與經濟協調發展是學術界一直以來研究的熱點話題[5]，同時也是實現綠色可持續發展和全面建成小康社會的必然要求[6]。社會經濟與生態環境協調發展的內涵是實現共同發展和持續發展，但協調可持續發展并不意味著“平等發展”，而是兩系統之間相互促進、耦合協調的發展[7]。

國內外學者針對生態環境與社會經濟相互作用關系及其耦合協調發展進行了大量研究，并取得了豐富的研究成果。目前，國外針對生態環境與經濟發展的研究主要集中在從不同視角下對環境庫茲涅茨曲線進行理論或政策解釋，并通過實證驗證不同國家或地區的經濟增長與環境質量間演進EKC假設的存在性[8]。國內主要從生態環境與經濟發展的相互作用關系、協調發展的理論探討、交互作用機理、驅動機制以及研究方法、尺度和指標體系構建等方面進行了大量的研究。如方創琳等[9]以黑河流域為例，基于耦合協調發展模型，采用系統動力學方法分析了黑河流域水—生態—經濟耦合發展狀況；童佩珊等[10]基于PSR-GCQ模型對廈漳泉城市群生態環境與經濟發展耦合協調發展進行了綜合評價；谷國鋒等[11]利用灰色關聯度模型對東北地區經濟發展與生態環境耦合關系及其時空演化特征進行了分析；陳曉紅等[12]基于生態文明視角對齊齊哈爾市縣域生態環境與社會經濟耦合脆弱性與協調性進行了分析研究；蘇勝亮等[13]對寧夏六盤山貧困區生態環境與經濟發展耦合協調發展水平及其空間分布格局進行了綜合研究。此外，也有學者運用耦合動力學、結構方程模型、能值分析法以及神經網絡等方法對農業經濟與農業生態[14]、旅游發展與生態環境[15]、水資源—社會經濟—生態環境[16]以及城鎮化與生態環境[17-18]耦合協調水平進行了探究。

上述研究為生態環境與社會經濟耦合協調發展的深入研究提供了良好的科學參考與借鑒。但總結來看，物理學容量耦合系數模型是相關研究的主要研究方法，適用于探討協調發展演化過程，但無法比較系統之間的差異性，此外部分研究模型存在一定缺陷和不足，需要進一步強化和彌補；在研究對象上，現有研究主要集中在城市化水平高、經濟快速發展的沿海地區和城市群或者生態環境脆弱地區，而對于西部欠發達的生態脆弱地區關注不足。寧夏地處黃河上游及黃土高原與沙漠的交匯過渡地帶，地理位置極其特殊，決定了其生態環境具有明顯的過渡性、干旱性和脆弱性等特征，從而影響區域經濟的快速發展[19]，使得寧夏面臨著生態保護與經濟發展的雙重壓力。因此實現該區域生態環境與社會經濟協調發展是地區發展的重要目標，也是區域實現可持續發展的關鍵。本文構建寧夏生態環境與社會經濟評價指標體系，綜合運用熵權法、耦合協調度模型以及耦合度模型等方法對其生態環境與社會經濟發展狀況、耦合協調水平以及耦合度演化趨勢進行綜合研究，以期為寧夏社會經濟發展、生態保護與建設以及區域可持續發展提供科學參考。

1 研究區概況

寧夏位于我國西北干旱半干旱地區，地處黃河上游地區及沙漠與黃土高原的交接地帶，是我國西北重要的生態屏障區，地理位置位于35°14′—39°23′N，104°17′—107°39′E，地勢南高北低，年均氣溫為6～10℃，年均降水量在220 mm左右，平均海拔1 000 m以上，日照時數3 200 h以上。按自然環境條件、社會經濟發展水平以及農業開發模式可將寧夏分為北部灌區、中部干旱區和南部黃土丘陵區三大區域。北部灌區以平原為主，水熱條件豐足，地力肥沃，社會經濟發展水平較高；中部干旱區以山地和臺地為主，干旱缺水且風沙大，土壤瘠薄、植被覆蓋度低，沙化和鹽漬化現象嚴重，生態環境脆弱，經濟發展緩慢；南部黃土丘陵區以丘陵和山地為主，黃土廣布，氣候要素變率大，水土流失嚴重，自然災害頻發，景觀支離破碎，生態環境惡劣。

寧夏全區總面積6.64萬km2，草地和耕地面積廣布，其獨特的自然資源條件和土地分布格局適宜農林牧綜合發展。研究期間全區地區生產總值由295.02億元增加至3 705.18億元，總人口約為688.11萬人，人均GDP由4 839元增長至54 094元，三次產業比由15.6%，41.2%，32.8%改變為7.2%，45.6%，47.2%。生態環境與社會經濟發展之間的矛盾嚴重阻礙了其生態經濟系統的可持續發展。因此，實現生態環境與社會經濟發展之間的耦合協調發展是實現區域生態保護與高質量發展亟需解決的關鍵問題。

2 研究方法

2.1 指標體系的構建

在梳理相關文獻的基礎上，利用頻度統計法和專家咨詢法，篩選符合寧夏生態環境與經濟發展實際的指標，在遵循指標選取的代表性、客觀性以及可獲得性等基本原則的基礎上，借鑒相關研究成果[4-7]，共選取30項指標構建了寧夏生態環境與社會經濟發展的綜合評價指標體系(表1)。本研究中所用的數據來源于2001—2019年《寧夏統計年鑒》和《寧夏環境統計公報》以及寧夏回族自治區社會經濟發展統計公報和政府官方網站公布的數據。

表1 寧夏回族自治區生態環境與經濟發展協調發展指標體系

2.2 耦合協調度模型

耦合屬于物理學概念，是指兩個或兩個以上系統通過相互作用而彼此影響的現象[20-21]。自然生態系統為社會經濟發展提供生產所必需的物質條件，同時社會經濟發展過程對生態環境具有負反饋作用。而兩者的耦合關系是指系統或各要素之間相互作用關系的客觀表征，其主要表現形式為系統要素間的相互作用以及系統由低級到高級、簡單到復雜的演化過程和趨勢[7,22]。因此本研究采用綜合指數法和耦合協調度模型對2000—2018年寧夏生態環境和社會經濟發展水平以及耦合協調狀況進行綜合評價。

由于不同系統指標之間單位的不統一，無法直接進行計算，需要對評價指標進行標準化處理，因此本文選擇極差法對各評價指標進行標準化處理[23-24]，計算公式如下：

正向指標：Yij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)

(1)

負向指標：Yij=(maxxij-xij)/(maxxij-minxij)

(2)

通過極差法計算得到兩系統各指標的標準化值xi和yi。本研究采用熵權法計算各指標權重，該方法克服了主觀賦權法的人為主觀性[25]。

指標信息熵計算：

(3)

各指標權重的計算：

(4)

式中：Yij為指標標準化值；xij為指標值；minxij,maxxij分別為指標最大值和最小值；m為指標個數；Ej為指標信息熵；Wj為指標權重。

通過計算得到生態環境指標權重ai和社會經濟指標權重bi。然后采用綜合指數法計算生態環境指數F(x)和社會經濟指數F(y)。計算公式為：

(5)

通過引入耦合協調度模型，計算兩個系統的耦合協調度，判定系統之間協調發展程度。其計算公式為：

(6)

T=mF(x)+nF(y)

(7)

(8)

式中:C為耦合度指數;T為兩個系統的綜合發展評價指數;D為兩系統的耦合協調度指數,其中m+n=1,且分別取值為0.5。

2.3 剪刀差模型

剪刀差模型可以反映兩種變化趨勢之間的差異程度[26]，通過兩系統的變化曲線在特定時刻t的兩切線夾角α來表示，該值越小，說明兩系統的曲線趨勢之間差異越小，而兩系統的變化速率可以通過其變化曲線的切線斜率[F′(x)與F′(y)]來表示[27](圖1)，計算公式為：

V(x)=F′(x)=dx/dt

(9)

V(y)=F′(y)=dy/dt

(10)

(11)

2.4 耦合度模型

耦合度模型是根據生態環境系統與社會經濟系統的耦合元素產生相互影響、相互作用的程度，可用來判定二者間的協調作用關系和表現形式[7,28]。依據系統理論，將兩個系統視為一個復合系統，其演化方程如Vx，Vy所示，則該復合系統演化速度為：

V=f(Vx,Vy)

(12)

那么通過研究速度V的變化就可以反映該復合系統的相互耦合關系。由于生態環境系統與社會經濟系統演化滿足S型發展機制，且經濟系統演化速度相對于生態環境系統較為敏感[29-30]，因此V的演化軌跡為坐標系中一橢圓(圖2)。因此就有：

(13)

圖1 剪刀差示意圖

圖2 生態環境系統與社會經濟系統耦合度模型

Vx與Vy的相互作用關系決定了β的變化，那么β的變化就可以用于反映生態系統與經濟系統的演化狀態(表2)，因此將β稱之為生態系統與經濟系統的耦合度[30]。

3 結果與分析

3.1 寧夏生態與經濟系統綜合發展指數分析

研究期間，寧夏生態環境系統綜合評價值呈現出波動上升的變化趨勢(圖3)，寧夏生態環境發展指數值由0.331 2增加至0.620 4，表明研究期間寧夏生態系統趨于好轉，生態系統結構和功能不斷完善和增強，生態環境指數逐年增加。整體來看，生態環境指數除2002年出現短暫下降外，其余年份均呈增加態勢，特別是2015年以后，生態環境指數增長速度顯著加快。從生態系統分類指標來看，生態環境水平、生態環境壓力和生態環境保護變化均較為顯著。生態環境水平呈現先減后增的變化趨勢，而生態環境壓力則呈現相反的變化趨勢，究其原因主要是社會經濟的發展，特別是寧夏以生態環境為代價的資源能源經濟發展戰略的實施，使得生態環境壓力加大，致使生態環境水平不斷下降，而生態環境保護則呈現出逐年增加的變化態勢。總而言之，2000年以來隨著社會經濟的飛速發展和城鎮化進程的加快，不僅造成了生態環境的日益衰退，同時也對社會經濟持續健康發展造成不利影響，實現生態環境與社會經濟協調發展成為區域可持續發展亟需解決的關鍵問題。

表2 生態環境系統與社會經濟系統耦合度

圖3 寧夏生態環境與經濟發展綜合評價指數

研究期間寧夏社會經濟發展水平呈現出逐年穩定上升態勢(圖3)，其綜合指數值由2000年的0.130 6增加至2018年的0.814 8，全區經濟實力水平顯著提升，受經濟活力影響，2011年后經濟發展水平明顯提高。從社會經濟子系統來看，研究期間經濟運行情況與社會發展指數均呈逐年上升趨勢，其中經濟運行情況上升速度最快，由0.055 9增加至0.968 6，經濟運行情況的快速上升表明區域經濟得到快速發展；研究期間社會發展指數增長緩慢，但整體水平具有不同程度的提升，且在2011年以后上升趨勢顯著增加，究其原因是全區經濟實力的不斷提升，使得人民收入水平得以提升，社會基礎設施建設不斷完善。

研究期間寧夏生態環境與社會經濟綜合發展水平整體呈上升態勢，從變化速度來看，生態環境經歷了先波動緩慢上升再快速增加的變化歷程；社會經濟先經歷了一個緩慢增長期，而2011年開始進入快速發展時期。從生態環境與社會經濟發展的一致性來看，2000—2013年期間生態環境發展水平明顯大于社會經濟發展水平，且二者差距逐漸縮小，而2014年以后社會經濟發展水平明顯大于生態環境發展水平，且二者發展差距逐漸加大。

3.2 寧夏生態環境與社會經濟耦合協調發展分析

基于生態環境與社會經濟發展綜合評價指數，采用耦合協調度模型計算得到研究區2000—2018年生態環境與社會經濟的耦合協調度指數(圖4)。從圖4中可以看出，研究期間寧夏生態環境與社會經濟的耦合協調度指數呈現逐年上升趨勢，由2000年的0.322 5上升至2018年的0.596 2，說明研究區生態環境與社會經濟之間的關系不斷改善，趨向于協調發展。2000—2010年耦合協調度呈緩慢上升態勢，2011—2018年由于兩系統的快速發展，使得綜合發展指數呈現快速上升，耦合度隨之發生波動變化，而耦合協調度則呈現出快速增加態勢，說明在人類的干預下，生態環境系統與社會經濟系統逐漸趨向于和諧發展，協調水平不斷提高。同時也進一步表明兩系統的協調發展程度與生態環境水平和社會經濟發展水平具有較強的相關性。

耦合協調度指數越大，說明系統耦合協調發展程度越高(表3)。因此，為準確評判研究區生態環境與社會經濟耦合協調程度，依據兩系統綜合評價指數，將耦合協調程度分為3類：當F(x)>F(y)時，屬于經濟滯后型；當F(x)=F(y)時，屬于同步發展型；當F(x)F(y)，屬于社會經濟滯后型；2008—2012年處于瀕臨失調過渡區域，且F(x)>F(y)，屬于社會經濟滯后型；2013—2017年處于勉強協調型，且F(x)

圖4 寧夏生態與社會經濟耦合協調度及其類型

表3 生態環境與社會經濟耦合判斷標準

3.3 寧夏生態與經濟系統剪刀差與耦合度分析

2000—2018年，寧夏生態系統與經濟系統演化速率的剪刀差大體波動范圍在0.043 1左右，整體演化速率較為穩定，波動趨勢極為平緩，表明2000—2018年寧夏生態環境系統與社會經濟系統演化速率差異保持穩定狀態。但2010年以后生態系統與經濟系統演化速率差異顯著增大，表明社會經濟的快速發展，經濟實力的提升，人民生活水平的不斷改善，加大了生態環境壓力，破壞了生態系統結構和功能，加劇了生態環境負面效應。

2000—2018年，寧夏生態與經濟系統耦合度在83.70°～83.90°波動變化，耦合度模型處于第二象限，且其角度范圍介于45°～90°，其主要表現形式為社會經濟發展速度逐漸加快，社會經濟與生態環境開始相互作用和影響，環境對經濟發展的約束和限制開始顯現，但尚不突出。從耦合度模型演化態勢來看，可將其演化過程劃分為兩類，即耦合協調度下降期(2000—2010年)和耦合協調度上升時期(2010—2018年)(圖5)。研究區生態環境與社會經濟耦合度逐年上升表明該時段內兩系統相互作用增強，社會經濟發展致使生態環境惡化，進而反作用于社會經濟系統，制約其發展，由于系統之間顯著的相互作用關系，使得兩系統耦合度呈上升態勢。而耦合度的下降是由于經濟發展加大了生態環境壓力，進而生態環境對社會經濟產生負反饋作用，降低經濟發展速度，致使兩系統演化速率的比值增大所導致的。

圖5 生態環境系統與社會經濟系統剪刀差與耦合度演化趨勢

4 討 論

寧夏回族自治區位于西部欠發達地區，由于其獨特的地理位置，面臨著生態保護與經濟發展的雙重壓力，因此實現該區域生態環境與社會經濟協調發展是地區發展的重要目標，也是區域實現可持續發展的關鍵。本研究在分析現有相關研究的基礎上，構建了符合寧夏生態環境與社會經濟發展實際的評價指標體系，集成耦合協調度模型、剪刀差以及耦合度模型等方法對其耦合協調發展關系進行綜合研究。與傳統的耦合協調度模型相比，本研究采用的方法實現了模型間的互補，耦合關系的評判更科學、合理。

通過研究寧夏2000—2018年生態環境與社會經濟耦合協調度發現，寧夏社會經濟發展實力不斷提升，生態環境質量不斷改善，耦合協調發展指數也不斷上升，但從其耦合協調發展類型來看，寧夏仍處于初級耦合協調發展階段，相比于沿海地區以及其他地區仍具有較大差距。這不僅與其脆弱的生態本底和匱乏的自然資源有關，同時也與其產業結構和發展模式息息相關。寧夏早期實行的資源驅動型經濟發展戰略，在促進經濟發展的同時，造成了生態環境的嚴重破壞。雖然寧夏政府在后期發展中提出了節能減排、低碳發展以及生態恢復與保護等發展政策，并取得了一定成效，使得經濟發展對生態環境影響降低，耦合協調程度也在上升，但經濟發展與生態環境之間的矛盾依然存在，建設和保護生態環境的壓力仍然較大。生態環境與社會經濟耦合協調程度取決于經濟發展水平與生態環境建設，而生態平衡是經濟發展和社會進步的基礎，缺少生態建設的根基和推進作用，經濟成本將會增加，經濟效應大打折扣[8,25]。因此面對生態保護與經濟發展的雙重壓力，寧夏未來發展應該高度重視生態環境和社會經濟發展的重要性，轉變發展模式，促進產業結構優化升級，從而實現從高速發展向高質量發展轉變。充分發揮區域優勢和政策優勢，大力發展特色產業，積極研發自主品牌，同時注重工業生產建設，促進經濟實力提升，并傳承和發揚民間傳統藝術，挖掘和開發墻體彩畫、清真飲食、宗教文化等民族特色文化，依托全域旅游政策優勢，打造區域特色旅游，推進旅游業向產業化、規模化和一體化發展，提升區域社會發展整體水平。在生態環境方面，注重產業發展造成的污染物和廢棄物的綜合治理和利用，提高資源循環利用效率，加強生態保護工程建設、提高生態保育力度以及資源利用率，積極發展綠色生態產業，實現經濟與環境的協調發展。

生態環境與經濟發展耦合協調發展受到多種因素的耦合影響，且存在較大的空間異質性。本文主要對寧夏社會經濟與生態環境耦合協調程度及其演化特征與演化機制進行了分析研究，未對其空間分布格局及其驅動機制進行研究，需要進一步進行深入探討，同時也是未來本研究繼續深入研究的重點內容。

5 結 論

(1) 研究期間寧夏社會經濟系統綜合發展指數由0.130 6增加至0.814 8，社會經濟水平呈逐年上升態勢，全區經濟實力顯著提升；而生態環境系統綜合評價值呈現波動上升的變化趨勢，由0.331 2增加至0.620 4。但總體看來，生態環境綜合評價值呈上升態勢，生態結構和功能不斷完善，生態環境質量不斷提升。從發展速率來看，社會經濟系統發展快于生態環境系統發展速率。

(2) 研究期間寧夏生態環境系統與社會經濟系統耦合協調度由0.322 5上升至0.596 2，協調發展程度不斷得到提升和改善，耦合協調水平經歷了由低水平失調的經濟滯后型發展為高水平協調的生態環境滯后型的發展歷程。

(3) 從剪刀差結果來看，研究期間寧夏生態環境系統與社會經濟系統演化速率介于0.043 1水平范圍內，整體演化速率較為穩定，但其波動上升態勢表明兩系統之間的發展差異逐漸增大。

(4) 從耦合度來看，研究期間寧夏生態環境系統與社會經濟系統耦合度在45°<β≤90°波動變化，表明兩系統正處于協調發展階段。