長江中游地區資源環境承載力及協調發展研究

夏晶晶

(武漢大學 中國發展戰略與規劃研究院，湖北 武漢 430072)

一、引言

十八屆三中全會提出，“建立資源環境承載能力監測預警機制，對水土資源、環境容量和海洋資源超載區域實行限制性措施”，強調“資源環境承載能力評價”及“資源環境承載能力監測預警”的重要作用[1]。當前，生態環境問題已經成為影響社會可持續發展、經濟穩定、民生福祉的關鍵問題，開展資源環境承載力持續動態評估，建立資源環境承載能力監測預警機制，對于增強社會經濟發展與國土空間開發過程中的資源環境約束，促進人口、經濟和資源環境相協調具有重要意義。

自20世紀80年代“承載力”的概念被提出以來，國內外學者開始從研究要素、研究方法以及研究區域等方面對其進行深入的研究。從要素研究來看，早期的研究主要以水資源[2]、土地資源[3]、森林資源[4]以及人口承載力[5]等單要素研究為主，隨著研究的不斷深入而演變為將資源環境作為整體，開展綜合評價研究。從研究方法來看，包括主成分分析法、狀態空間法、層次分析法、熵權法、能值分析法、系統動力學法以及生態足跡法等[6～9]。這些研究實現了對區域資源環境變化較為準確的計算和分析，推動了資源環境承載力研究的發展。然而，目前已有文獻更多關注省域、京津冀、長三角、關中城市群等地區的資源環境承載力變化，鮮有針對長江中游地區的研究。此外，資源環境承載力不僅反映了資源環境對人類經濟社會活動的承載能力，而且反映了經濟-資源-環境三大系統相互作用又相互制約的關系。因此，資源環境承載力耦合協調水平及區域差異的限制性因素更加值得深入探究[10,11]。

長江中游地區是我國“中部崛起”和“長江經濟帶發展”戰略實施的疊加區，具有連接東西、承上啟下的重要地位。長江中游地區覆蓋湖北、湖南、江西三省，地處我國地形階梯的二、三階梯過渡帶，擁有長江和我國最大的兩個淡水湖——洞庭湖和鄱陽湖，資源環境稟賦較好，交通優勢明顯，發展潛力巨大。論文以長江中游地區為研究區域，構建資源環境承載力評價指標體系，利用熵權法和綜合指標評價法對2012～2018年長江中游地區資源環境承載力進行測度分析，從地級市、城市群和省域層面探討其時空格局和演變規律，并結合耦合協調度模型和障礙度模型分析資源環境承載力子系統協調發展水平和發展障礙因素，旨在為長江中游地區的資源環境與社會經濟協調可持續發展提供可靠的科學支撐。

二、研究方法與數據來源

(一)指標體系構建

論文從資源環境承載力的“資源-環境-社會經濟”內涵出發，遵循科學性、完整性、層次性、可操作性和數據可獲取性等原則，從資源承載力、環境承載力和經濟社會承載力三個方面構建長江中游地區資源環境承載力評價指標體系，包含3個一級指標、18個二級指標，如表1所示。

表1 長江中游地區資源環境承載力評價指標體系

(二)數據來源

論文選取湖北省、湖南省、江西省三省地級及以上城市作為長江中游地區資源環境承載力的基本測度單元，其中湖北省包含12個地級市(天門、仙桃、潛江3市因為數據缺失而被剔除)，湖南省包含13個地級市、江西省包含11個地級市，共計36個地級市。

論文的基礎數據主要來源于《中國城市統計年鑒》，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省各地級市國民經濟與社會發展統計公報，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省水資源公報，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省各地級市生態環境狀況公報以及各市統計年鑒(2013～2019)等，對于個別年份的缺失數據采用插值法進行處理。

(三)評價方法

1.基于熵值法的資源環境承載力評價

論文選用客觀賦權法中的熵值法計算各指標的權重，然后采用綜合指數法計算長江中游地區資源環境承載力。為消除各指標量綱不同造成的誤差，需先對各指標原始數據進行標準化處理，具體處理方法如式(1)、(2)所示：

(1)

(2)

計算第i個單元第j項指標值的比重：

(3)

計算指標信息熵：

(4)

計算信息熵冗余度：

dj=1-ej

(5)

計算指標權重：

(6)

采用綜合指標評價法將評價指標標準化值與評價指標權重動態加權求和，求得地級市、城市群和省域層面資源環境承載力，計算方法如式(7)所示：

(7)

2.耦合協調度模型

耦合協調度模型可以反映不同系統之間的相互影響程度和復合系統整體的協調發展水平，計算方法如式(8)～(10)所示：

(8)

T=αU1+βU2+γU3

(9)

(10)

表2 耦合度和協調度劃分標準

3.障礙度模型

為了對長江中游地區資源環境承載力變化的障礙因素進行進一步探究，論文引入障礙度模型，計算方法如式(11)～(12)所示。首先計算指標的偏離程度Uij ，即指標標準化值與100%之差，然后計算指標的障礙度：

(11)

(12)

三、結果分析

(一)資源環境承載力評價結果分析

2012～2018年長江中游地區資源環境承載力測度結果如表3所示。2012～2018年長江中游地區資源環境承載力呈平穩增長態勢，由2012年的0.442平穩上升至2018年的0.546，平均增速為3.58%。城市間的資源環境本底及資源環境承載力的變動情況差異較大，但大部分城市處于平穩增長態勢，部分城市顯示出波動上升的現象。萍鄉市、武漢市、襄陽市、鄂州市、黃岡市等地區資源環境承載力波動相對較大，在2012～2018年出現了2次及以上的短暫下降，呈“W”型變化態勢；九江市、上饒市、宜春市、咸寧市、株洲市、益陽市出現1次暫時下降，呈“V”型波動增長態勢。從年平均增長率來看，2012～2018年長江中游地區36個地級及以上城市資源環境承載力都處于增長階段，年平均增長率在1.2%～7.5%之間。值得注意的是，武漢市和長沙市的年均增長率分別為1.5%和2.3%，分別位于倒數第二位和倒數第六位。

進一步采用聚類分析法，將長江中游地區地級城市劃分為資源環境承載力高、中、低三類，結果如表4所示。其中，資源環境承載力等級為高的為南昌市、新余市、武漢市、長沙市，長江中游三省份省會城市資源環境承載力都處于高水平；資源環境承載力等級為中等的有18個城市，資源環境承載力等級為低的有14個城市。可見，長江中游地區大部分城市資源環境承載力處于中等及以下水平。

表4 長江中游地區資源環境承載力分類

從長江中游地區三省份的資源環境承載力來看(表3)，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省資源環境承載力都呈平穩上升態勢，湖北省從2012年的0.435逐年上升至2018年的0.535，年均增長率為3.51%；湖南省從2012年的0.430逐年上升至2018年的0.550，年均增長率為4.17%；江西省從2012年的0.462逐年上升至2018年的0.554，年均增長率為3.07%。2012～2014年，資源環境承載力整體呈現江西省>湖北省>湖南省的格局；2014年以后，資源環境承載力整體呈現江西省>湖南省>湖北省的格局；而從增長率來看，呈現湖南省>湖北省>江西省的態勢。

從長江中游地區三大城市群的資源環境承載力來看(表3)，2012～2018年武漢城市圈、環長株潭城市群和環鄱陽湖城市群資源環境承載力都呈平穩上升態勢。武漢城市圈從2012年的0.437逐年上升至2018年的0.537，年均增長率為3.52%；環長株潭城市群從2012年的0.459逐年上升至2018年的0.564，年均增長率為3.49%；環鄱陽湖城市群從2012年的0.472逐年上升至2018年的0.558，年均增長率為3.49%。2012～2015年，資源環境承載力

表3 長江中游地區資源承載力測度結果

整體呈現環鄱陽湖城市群>環長株潭城市群>武漢城市圈的格局；2016年以后，資源環境承載力整體呈現環長株潭城市群>環鄱陽湖城市群>武漢城市圈的格局；而從增長率來看，呈現武漢城市圈>環長株潭城市群>環鄱陽湖城市群的態勢。

(二)資源環境承載力耦合協調特征

為了反映資源環境承載力子系統之間交互耦合的協調程度，論文采用耦合協調度模型對長江中游地區資源環境承載力子系統之間的耦合協調發展水平進行測度，考慮篇幅限制，表5以2012年、2015年和2018年為例呈現出了相關結果。長江中游地區資源環境承載力子系統之間的耦合度在0.852～0.901之間，根據表2所示的劃分標準，處于高度耦合階段，可見長江中游地區資源、環境與社會經濟發展之間聯系緊密，相互影響的程度高。2012～2018年間長江中游地區資源環境承載力子系統的耦合協調程度總體呈現逐步上升，均值年際變化幅度不大，由2012年的0.355上升至0.405，較2012年增長幅度為14.1%，增長幅度較緩，直到2017年才到0.400，進入良好協調階段。

表5 長江中游地區資源環境承載力和耦合協調發展水平

續表5地區資源環境承載力2012 20152018耦合度2012 20152018綜合發展水平2012 20152018協調耦合度2012 20152018湖南省長沙市0.6330.6710.7270.9230.9400.9340.2110.2240.2420.4410.4580.476株洲市0.5040.5590.6010.8770.9090.9230.1680.1860.2000.3840.4120.430湘潭市0.4840.5150.5930.8630.9150.9090.1610.1720.1980.3730.3960.424衡陽市0.3990.4670.5040.8430.8400.8790.1330.1560.1680.3350.3620.384邵陽市0.3530.4290.4720.7100.7910.8200.1180.1430.1570.2890.3360.359岳陽市0.4160.4720.5210.8620.8970.9020.1390.1570.1740.3460.3760.396常德市0.4310.4800.5510.7810.8490.8730.1440.1600.1840.3350.3690.400張家界市0.3760.4690.5800.9130.8990.8780.1250.1560.1930.3380.3750.412益陽市0.4200.4370.5160.7360.8320.8450.1400.1460.1720.3210.3480.381婁底市0.3890.4410.5010.7600.8190.8260.1300.1470.1670.3140.3470.371郴州市0.4390.4970.5440.8160.8710.8910.1460.1660.1810.3460.3800.402永州市0.3830.4680.5200.7650.8150.8550.1280.1560.1730.3130.3570.385懷化市0.3710.4330.5230.7650.8060.8310.1240.1440.1740.3070.3410.381江西省南昌市0.5490.6060.6700.8880.9020.8920.1830.2020.2230.4030.4270.446九江市0.4320.4540.5160.8440.9210.9200.1440.1510.1720.3480.3730.398上饒市0.4040.4440.4640.7630.8570.8890.1350.1480.1550.3210.3560.371撫州市0.4410.5000.5300.6990.7850.8470.1470.1670.1770.3210.3620.387宜春市0.4370.4480.5320.7120.8220.8570.1460.1490.1770.3220.3500.390吉安市0.4050.4940.5240.7200.7910.8520.1350.1650.1750.3120.3610.386贛州市0.3640.4190.5150.7940.8730.8770.1210.1400.1720.3100.3490.388景德鎮市0.4540.5070.5790.9070.9270.9160.1510.1690.1930.3710.3960.420萍鄉市0.5310.5310.5710.8660.9130.9220.1770.1770.1900.3910.4020.419新余市0.5570.5750.6170.9360.9460.9320.1860.1920.2060.4170.4260.438鷹潭市0.5100.5470.5770.8340.8900.9090.1700.1820.1920.3770.4030.418長江中游地區0.4420.4860.5460.8520.8960.9010.1470.1620.1820.3550.3810.405

長江中游地區地級及以上城市資源-環境-社會經濟復合系統的耦合度在0.690～0.958之間，處于良好耦合和高度耦合階段，耦合度較高；系統的協調度在0.289～0.476之間，處于中級協調和良好協調階段。2012年僅有武漢市、長沙市、南昌市和新余市處于良好協調階段，其余城市都處于中級協調階段，到2018年共有17個城市提升至良好協調階段，仍有19個城市處于中級協調，長江中游地區資源-環境-社會經濟系統的協調度需進一步提升，這種特征也反映出當前長江中游地區社會經濟發展與生態環境之間的現實矛盾仍然較為突出。

進一步分析長江中游城市群和省份資源環境承載力的耦合協調發展情況，如圖1所示。城市群和省份間的耦合協調度較為接近，總體上都呈現逐漸上升的態勢。2012年，長江中游城市群和湘、鄂、贛三省資源環境承載力耦合協調發展度在0.355～0.367之間，均處于中等協調階段，從高到低依次為環鄱陽湖城市群、江西省、環長株潭城市群、武漢城市圈、湖北省、湖南省；到2018年，三大城市群和三省份的資源環境承載力耦合協調發展度在0.400～ 0.412之間，均達到良好協調階段，從高到低依次為環長株潭城市群、環鄱陽湖城市群、江西省、湖南省、武漢城市圈、湖北省。城市群的資源環境承載力耦合協調度高于相對應的省份，可見，長江中游城市群作為區域新型城鎮化的主體，在城市系統發展、協調發展方面初見成效。

圖1 長江中游地區城市群和省份資源環境承載力耦合協調度年際變化趨勢

從變化幅度來看，湖南省的耦合協調度提升幅度最大，達16.23%，其次為湖北省和環長株潭城市群，分別為14.03%和14.0%，江西省和環鄱陽湖城市圈在2012年的耦合協調度相對較高，但是增長幅度卻相對趨緩。值得注意的是，只有環長株潭城市群的增長幅度超過了長江中游地區的整體增長幅度。雖然長江中游地區的資源環境承載力耦合協調度的發展趨勢向好，但整體水平仍然較低，主要是綜合發展水平較低，而且區域發展不平衡性較大，非省會城市與省會城市的發展質量差距明顯，仍有超過一半的城市處于中度協調等級，系統協調度與城市發展質量還存在較大的上升空間。

(三)資源環境承載耦合協調障礙因素分析

采用障礙度模型計算2012～2018年長江中游地區地級以上城市資源環境承載力單項指標障礙度，表6展示了2012年和2018年各城市障礙指標和障礙度，障礙指標以編號展示，具體指標名稱見表1。從表6可以看出，長江中游地區資源環境承載力主要單項指標障礙因素中，幾乎所有指標都有出現，但湘、鄂、贛三省份在不同年份的障礙因子又有明顯差異。

表6 長江中游地區資源環境承載力單項指標障礙度

以2018年為例，湖北省資源承載力單項指標障礙因素包括人均水資源量、人均供水量、城市建設用地面積、森林覆蓋率，12個城市中人均水資源量出現6次，其余指標各出現2次；環境承載力單項指標障礙因素包括環境空氣質量優良率和一般工業廢棄物綜合利用率，分別出現5次和7次；社會經濟承載力單項指標障礙因素包括第三產業產值占GDP比重、人口密度、人均財政收入、城市道路面積，其中人口密度出現6次，其余指標各出現2次。

2018年湖南省資源承載力單項指標障礙因素包括人均水資源量、人均供水量、城市建設用地面積，分別出現6次、3次和4次；環境承載力單項指標障礙因素包括環境空氣質量優良率、單位GDP廢水排放量、污水處理廠集中處理率、一般工業廢棄物綜合利用率，其中空氣質量優良率出現7次，其余因素各出現2次；社會經濟承載力單項指標障礙因素包括人口密度、人均財政收入、城市道路面積，分別出現3次、6次和4次。

2018年江西省資源承載力單項指標障礙因素包括人均水資源量、人均供水量、城市建設用地面積，其中南昌市為人均水資源量，贛州市為人均供水量，其余城市均為城市建設用地面積；環境承載力單項指標障礙因素包括環境空氣質量優良率、單位GDP廢水排放量、單位二氧化硫排放量、污水處理廠集中處理率、一般工業廢棄物綜合利用率，分別出現3次、2次、2次、1次和3次；社會經濟承載力單項指標障礙因素包括人口密度和城市道路面積，分別出現6次和5次。

根據單項指標障礙度的計算結果，進一步測算2012～2018年長江中游地區資源環境承載力各子系統的障礙度，研究和分析各子系統的障礙情況，表7展示了2012年、2015年和2018年的測算結果。雖然各城市資源環境承載力各子系統障礙度的具體數值有所不同，但從整體情況來看，社會經濟承載力子系統是長江中游地區資源環境承載力的障礙因素，隨后依次是資源子系統和環境子系統。除3個省會城市外，其余城市在2012～2018年間資源環境承載力子系統障礙度排序都遵循社會經濟>資源>環境的規律。而武漢市在2012～2018年間都呈現資源>社會經濟>環境的障礙度排序，長沙市和南昌市在2012～2015年障礙度排序為社會經濟>資源>環境，在2015年以后轉為資源>社會經濟>環境。由此可知，長江中游地區的環境治理效果顯著，資源約束和發展質量是目前提升區域資源環境承載力亟需解決的關鍵問題。省會城市擁有較好的發展基礎和潛力，但承擔著集聚人口和經濟的重要功能，對經濟發展和資源環境系統都產生了較大壓力，要注重提高資源的利用效率，同時進一步優化產業結構和持續開展環境治理；非省會城市資源環境承載力受到經濟發展質量子系統的制約作用較大，需要進一步提高經濟規模并注重發展質量，避免傳統粗放式經濟發展方式，將環境資源作為社會經濟發展的內在要素，率先進行城市綠色轉型，提升城市發展質量。

表7 長江中游地區資源環境承載力子系統障礙度

續表7地區2012年A1A2A32015年A1A2A32018年A1A2A3江西省南昌市40.53%9.84%49.74%43.96%8.16%47.96%52.69%4.20%43.09%九江市28.10%15.94%56.04%28.05%19.58%52.43%32.79%14.52%52.65%上饒市27.87%15.00%57.09%25.85%17.13%57.07%29.56%15.62%54.89%撫州市26.30%11.18%62.49%27.26%7.32%65.38%32.52%5.01%62.53%宜春市27.36%11.12%61.61%29.15%12.82%58.00%34.03%5.16%60.84%吉安市27.31%14.16%58.48%27.98%7.78%64.24%31.92%6.20%61.82%贛州市23.16%22.66%54.17%24.66%20.51%54.82%30.01%10.23%59.83%景德鎮市26.13%19.29%54.51%26.84%17.22%55.91%33.89%7.82%58.28%萍鄉市33.67%6.30%60.06%33.11%12.09%54.71%37.47%11.36%51.20%新余市31.19%13.51%55.22%33.03%14.59%52.32%39.47%10.15%50.35%鷹潭市27.56%8.71%63.65%30.20%8.26%61.46%35.16%6.84%57.94%

四、研究結論

第一，長江中游地區資源環境承載力呈平穩增長態勢，南昌市、新余市、武漢市、長沙市資源環境承載力都處于高水平，其余城市資源環境承載力處于中等及以下水平。2012～2014年，資源環境承載力整體呈現江西省>湖北省>湖南省的格局；2014年以后，資源環境承載力整體呈現江西省>湖南省>湖北省的格局；而從增長率來看，呈現湖南省>湖北省>江西省的態勢。

第二，長江中游地區資源、環境與社會經濟子系統之間聯系緊密，相互影響的程度高，處于高度耦合階段；協調水平雖呈現逐步向好的態勢，但協調水平較低，大部分城市處于中度協調等級。區域綜合發展水平較低，而且發展不平衡性較大，非省會城市與省會城市的發展質量差距明顯，區域社會經濟發展與生態環境之間的現實矛盾仍然較為突出。

第三，長江中游地區各城市資源環境承載力的障礙因素在不同年份各有差異，其中人均水資源量、城市建設用地面積、環境空氣質量優良率、一般工業廢棄物綜合利用率、第三產業產值占GDP比重、人口密度、人均財政收入、城市道路面積出現的頻次相對較高。隨著經濟社會發展和生態文明建設的不斷深入推進，長江中游地區的環境治理效果顯著，資源約束和發展質量是目前提升區域資源環境承載力亟需解決的關鍵問題。