黃河流域社會經濟與生態環境耦合協調態勢及動力因素

吳艷霞, 陳步宇, 張 磊

(西安理工大學 經濟與管理學院, 陜西 西安 710054)

2019年9月18日，習近平總書記在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上明確指出，黃河流域是我國重要的生態屏障和重要的經濟帶，并把“黃河流域生態保護和高質量發展”上升為重大國家戰略，即黃河戰略[1]。黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略后，沿黃各省區紛紛呼應黃河國家戰略，提升認識，凝聚力量，搶抓先機，作為黃河戰略的主要實施主體，沿黃各省區社會經濟和生態環境狀況間接反映了整個黃河流域經濟帶的狀況，因此研究清楚黃河流域省區社會經濟和生態環境的協調發展情況對總體布局黃河流域經濟帶發展戰略具有重要的理論意義和實踐價值。目前學術界關于黃河流域省區耦合協調的研究較少，自黃河流域治理理念提出后，相關研究內容迅速增多，主要集中在自然生態和人文社會兩個范疇。包括黃河流域省區新型城鎮化與生態環境耦合協調[2]、經濟高質量發展與水資源利用效率耦合協調[3-4]、旅游經濟與生態環境耦合協調[5]、人地耦合協調等[6]。社會經濟與生態環境研究的重點主要在兩者協調關系的評價、研究方法及相關衍生分析3個方面。協調的評價方面，張榮天[7]對泛長三角地區的經濟發展和生態環境進行了耦合協調關系的研究，結果顯示該地區的耦合情況還處在磨合階段；易平[8]以嵩山世界地質公園為例，對地質公園的社會經濟和生態環境效益進行耦合協調度的研究，結果表明兩者耦合的越好對可持續發展越有利；研究方法方面，包括雙主體[9-10]、三主體耦合協調模型[11-12]、集對分析法[13]、主成分分析和回歸分析等[14]，國外學者Barry等[16]更是對區域經濟和環境協調發展評價工具ISAT進行了改進[15]，協調發展的研究方法越漸成熟。協調度的衍生分析方面，周成在研究區域經濟和生態環境的同時，兼顧旅游產業，研究了3個子系統的耦合協調情況，并對未來的耦合協調情況進行預測；關偉[17]對遼寧沿海經濟帶經濟與環境耦合協調情況的時空演變進行分析，得到了整體協調度穩步上升的結論；Hanley[18]對蘇格蘭的經濟與環境協調發展水平進行了時間序列分析。學術界也有學者研究了其他主體分別與社會經濟[19]和生態環境[20]的耦合協調狀況?？傮w來看，國內外學者對社會經濟與生態環境以及耦合協調的研究已取得一定的進展，但仍存在以下不足：①當前研究中社會經濟與生態環境的評價指標體系較為簡單，需要進一步完善，以確保兩者耦合協調關系研究的科學性。②社會經濟與生態環境的耦合協調受到內外動力的影響，但當前研究對影響因素的研究缺乏。③現有研究大多聚焦于長三角、京津冀等經濟熱點地區，黃河流域作為新的國家戰略，其社會經濟和生態環境的協調發展情況研究尚有缺失。近年來，黃河流域省區大力開采自然資源，經濟發展加快，城市化進程加快，工業化程度顯著提高，生態環境破壞現象顯著，這種“高速而非高質量”的發展方式，導致黃河流域省區生態環境不斷遭到破壞，生態環境的壓力使得社會經濟發展速度減緩，社會經濟與生態環境的作用情況亟需厘清，為黃河流域省區優化發展戰略提供理論依據。基于此，本文利用黃河流域省份2009—2018年面板數據，結合社會經濟與生態環境耦合協調系統評價指標體系，測算黃河流域省份的耦合協調度、相對發展度，并進行時空分析，最后對影響耦合協調度的外部動力因素進行回歸分析，旨在為黃河流域經濟帶社會經濟和生態環境耦合協調發展提供理論依據。

1 研究區域及數據來源

黃河流域發源于青藏高原，全長5 464 km，位置上介于北緯32°—42°和東經96°—119°，橫跨中國的東、中、西三大區域，流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西、河南和山東9省區，是中華民族和中華文化最主要的發源地，是重要的生態屏障。黃河流域集水面積達7.52×105km2，其中山區面積占29%，黃土丘陵區面積占46%，風沙區面積占11%，平原區面積占14%。黃河擁有悠久的經濟開發歷史和燦爛的農耕文明，一直是我國重要的經濟區域。黃河流域自然資源豐富，被譽為“能源流域”，上游地區的水能資源、中游地區的煤炭資源、下游地區的石油資源和天然氣資源，都十分豐富；流域內礦產資源豐富，且分布相對集中，易于綜合開發和利用。截止2018年，黃河流域九省區總人口達到4.2億，約為全國總人口的1/3；地區生產總值達到2.39×1013元，約為全國總產值的1/4，具有很強的環境承載力和經濟增長貢獻力。

本文研究時間段為2009—2018年，其中人口自然增長率、GDP總量、各產業占總產值比及人口失業率等易搜集指標的初始數據來源于黃河流域各省區的統計年鑒，部分數據來自于《中國統計年鑒》；GDP增長率、一般公共預算支出增長率、城市化水平及森林植被覆蓋率等指標的數據來源于各省區各年份的國民經濟和社會發展統計公報；工業廢水、廢氣排放總量、工業固體廢棄物綜合利用量及工業污染治理投資總額等指標數據來源于各省區的工業信息化部門以及統計年鑒等。對于多途徑搜集后，仍部分缺失的數據，利用前后推算法、插值法及相鄰年份均值法進行補齊。

2 指標體系構建及研究方法

2.1 社會經濟-生態環境耦合協調機理分析

耦合協調是指系統內部各子系統相互作用、相互協調、相互影響，幫助系統本身從無序向有序發展的過程[21]。社會經濟和生態環境作為人類生存系統中兩個密不可分的子系統，其耦合協調情況體現區域總體生存狀況，自“綠水青山就是金山銀山”理念提出，轉變經濟增長方式，加強生態環境保護，建立經濟與環境協調的新模式成為了現階段的“主旋律”[22]，社會經濟子系統由其規模、結構和環境進行表征[23]，生態環境子系統由其狀態、壓力和響應進行表征[23]，其耦合邏輯及關系如圖1所示。社會經濟子系統的無節制發展對生態環境子系統產生破壞，環境治理經費的投入促進生態環境子系統優化，生態環境子系統是社會經濟子系統的物質基礎和發展載體，生態環境惡化亦阻礙社會經濟發展。經濟結構、經濟規模和經濟環境的改變，推動經濟增長，但同時傳統粗獷式的經濟發展方式造成環境惡化、資源開采過度，生態環境受到壓力，并做出響應，消極的響應阻礙社會經濟發展，積極的響應促進生態環境優化，調整社會經濟發展方式，新的經濟結構、經濟規模和經濟環境產生，社會經濟子系統和生態環境子系統相輔相成。從耦合協調的階段看，社會經濟與生態環境的耦合協調可概況為3種情況。第1種是優質的耦合協調，生態環境利用有度，環境治理成效顯著，經濟結構完善，經濟環境較好，社會經濟子系統與生態環境子系統相輔相成，和諧共生。第2種是較差的耦合協調，包括社會經濟滯后型和生態環境滯后型，亟需政府政策、環境倫理等外部因素進行調整，以使得兩系統間的相互借力達到均衡點。第3種是兩者失調，以破壞環境為代價發展經濟，環境破壞制約經濟發展，系統間缺乏反饋。耦合協調機理分析對研究黃河流域省區社會經濟與生態環境的耦合協調情況具有理論支撐的作用。

圖1 社會經濟與生態環境耦合協調機理框架

2.2 指標體系構建及權重計算

研究社會經濟子系統與生態環境子系統的耦合協調發展狀況，首先需要構建兩個子系統的評價指標體系，以便測算相關指數。指標選取一方面要充分體現社會經濟和生態環境各方面的特征，另一方面要考慮指標數據的可獲取性。參考上述耦合協調機理，以社會經濟發展所處的經濟環境、形成的經濟規模和現階段的經濟結構對社會經濟子系統進行表征；生態環境子系統按照生態環境面臨的壓力、生態環境現狀及對生態環境治理的響應3個角度進行構建?；谏鲜鲋笜梭w系構建的初步設想，征詢多年從事經濟增長和生態環境測度治理的專家教授的建議，并參考周亮[24]，呂潔華[25]，任亮等[26]學者的研究成果，選用具有代表性的指標，構建評價指標體系詳見表1。

表1 社會經濟-生態環境耦合協調發展指標體系及指標權重

社會經濟與生態環境耦合協調發展指標體系包括2個子系統及17個評價指標，借鑒層次分析法對指標劃分的方式，本文將耦合系統作為目標層，經濟結構、經濟規模等作為準則層，具體指標作為指標層。另外，指標性質表示該指標給對應子系統帶來的積極或消極的影響。本文指標權重通過熵值法測得，其步驟如下。

(1) 標準化處理?？紤]到各個指標的單位和正負屬性有所不同，因此為了避免實證結果出現誤差，本文在權衡多種標準化方法后，選用min-max標準化方法對指標數據進行處理。

(1)

(2) 熵值計算。

(2)

(3) 權重確定。

(3)

式中：Wj即為指標權重。將權重和標準化后的指標數據進行乘積，并求和，可以得到相關子系統的綜合水平指數，其中W為各指標的權重，Y為各指標的評價值，U為子系統的綜合水平指數，具體公式為：

(4)

2.3 耦合協調模型

耦合原為物理學中的概念，指兩個或者兩個以上系統相互作用、相互影響的關系[27]，協調度是對兩個系統相互影響程度的評價[28]。本文運用該模型研究社會經濟和生態環境的耦合協調情況，其計算方法為：

(5)

(6)

T=αU1+βU2

(7)

式中：U1,U2分別為社會經濟和生態環境子系統的綜合水平指數;C是耦合值;D為耦合協調值;α，β為待定系數,表示兩個子系統相互作用,相對重要的情況,存在α+β=1。D的值介于0～1,越接近1,說明兩個社會經濟和生態環境協調越好,反之則表示協調程度較差,總體發展出現了不均衡現象。借鑒已有研究[29-30],把耦合協調度進行劃分,結果詳見表2。

表2 耦合協調度階段劃分

當耦合協調度(0.00～0.39)時，社會經濟和生態環境的耦合協調情況很糟糕，不可以接受；耦合協調度(0.40～0.59)時，社會經濟和生態環境的耦合協調情況勉強可以接受；耦合協調度(0.60～1.00)時，社會經濟和生態環境的耦合協調情況良好，處于可接受的區間。

2.4 相對發展模型

為了在耦合協調模型的基礎上進一步厘清社會經濟與生態環境兩個子系統的制約情況，本文以兩者的綜合水平指數構建相對發展模型：

β=u1/u2

(8)

式中：β表示相對發展度；ui為子系統綜合水平指數。本文借鑒劉浩[31]對相對發展類型的劃分,β∈(0,0.9]時,社會經濟滯后于生態環境;β∈(0.9,1.1]時,社會經濟與生態環境兩個子系統同步發展;β∈(1.1，+∞]時，生態環境滯后于社會經濟。

3 實證結果及動力因素分析

3.1 社會經濟與生態環境綜合水平分析

表3表明，青海、四川、甘肅和寧夏的社會經濟水平指數在2009—2012年呈上升趨勢，2012—2018年逐步下降，生態環境綜合水平指數正好相反；山東社會經濟與生態環境的綜合水平指數均呈波動狀態；2009—2012年，陜西省與河南省的社會經濟水平指數呈下降趨勢，2012年后穩步提升，其生態環境水平指數變化趨同，這種2012或2015年以來的生態環境水平指數回升現象正好契合了國家生態文明建設倡議的提出和落實；內蒙古橫跨我國三大區域，其經濟發展結構復雜，社會經濟呈現波動狀態，生態環境水平指數穩定上升。

表3 黃河流域省區社會經濟與生態環境綜合水平指數

從整體均值看，黃河流域社會經濟發展水平從2009年的0.211下降到2018年的0.186，回溯指標體系，主要受到第二產業占比和城鎮人口失業率兩個負向指標的影響，第三產業占比越高，社會經濟發展水平越高，第二產業占比越高，社會經濟發展水平質量下降，近年來黃河流域工業化發展速度迅猛，第三產業占比下降，加之城鎮人口失業率的提高，測度結果呈現出看似不符常規的降低現象，實則是由黃河流域經濟發展產業結構失衡所導致，且各省間社會經濟發展水平波動趨勢不盡相同。生態環境綜合水平呈波動式緩慢上升，2009—2018年共增長0.006，生態環境治理的重視，促進生態環境得到緩慢改善。

3.2 社會經濟與生態環境耦合協調態勢分析

3.2.1 耦合協調的時序特征 通過計算得出黃河流域省區2009—2018年社會經濟與生態環境的耦合協調度指數，以及9個省區總體的耦合協調度指數，結果詳見表4。

表4 黃河流域2009-2018年社會經濟與生態環境耦合協調度

從總體上來看，黃河流域省區的耦合協調度穩定為0.40～0.49(見表2)，屬于瀕臨失調的階段，其耦合協調情況勉強可以接受，表明2009—2012年黃河流域省區的社會經濟與生態環境既達不到良好的耦合協調，也不至于出現嚴重的失調狀態，總體上已經度過磨合期(不可接受區間：0.000≤D≤0.399)，現階段穩定在勉強可以接受的區間。

從整體數值上看，2009—2018年，青海省一直處于勉強協調(0.50～0.59)階段；2009—2012年，寧夏回族自治區從勉強協調降低為瀕臨失調，然后又提高為勉強協調，此后其耦合協調度呈現出波動下降的趨勢，降低為0.436；甘肅、山西、河南三省的耦合協調度在0.400左右波動，表明其耦合協調階段在輕度失調和瀕臨失調不斷切換，社會經濟和生態環境兩個子系統不斷磨合；山東省的耦合協調度從0.477下降為0.460，其中2012年以及2015—2017年僅為0.392，0.380，0.394和0.354，處在輕度失調的階段，2017年以后開始回升；從時間序列看，其余省區的耦合協調度均穩定在0.40～0.50，處在瀕臨失調，勉強可以接受的階段，與黃河流域整體的耦合協調趨勢相同。

3.2.2 耦合協調的空間特征 分析黃河流域省區耦合協調度的空間特征，本文先借助GeoDa軟件對耦合協調度指數進行全局莫蘭指數的檢驗，檢驗的結果呈現出兩點狀況。 ①基于黃河流域全部省區進行全局莫蘭檢驗，其莫蘭指數值大部分為負值，即省份間存在負相關，但顯著性檢驗并不能通過； ②將黃河流域各省區分為東、中、西3個區域單獨進行全局莫蘭檢驗，其莫蘭指數大于零，且顯著性檢驗通過。究其原因，黃河流域省區由于橫跨東、中、西3個區域，傳統的0～1型地理權重矩陣顯然不適用，按距離制定的權重矩陣由于距離跨度太大，其檢驗結果并不能通過顯著性檢驗。基于此，本文耦合協調度空間特征的分析僅研究耦合協調階段在地圖上的空間呈現情況，而不研究基于全局莫蘭檢驗的局部莫蘭空間分析。本文以2009，2012，2015和2018年為例，借助ArcMap 10.2軟件分析黃河流域省區社會經濟與生態環境耦合協調的空間格局狀況(圖2)。從圖2可以看出，黃河流域省區社會經濟與生態環境的耦合協調階段始終在輕度失調、瀕臨失調和勉強協調切換，并且總體上以瀕臨失調為主，說明黃河流域省區社會經濟子系統與生態環境子系統還處在磨合階段，總體上從不可接受的輕度失調向勉強可以接受的瀕臨失調過度。青海省持續保持勉強協調的階段；2009年輕度失調的省份有甘肅、山西和河南省，遍布我國的中部和西部地區，然而到2012年以后，甘肅進入瀕臨失調階段，山東降低為輕度失調，黃河流域輕度失調的省份從我國的中、西部向東、中部轉移。

3.3 社會經濟與生態環境相對發展情況分析

表5呈現了黃河流域省區社會經濟與生態環境的相對發展情況，并將相對發展類型和耦合協調階段進行比較。結果顯示，黃河流域省區整體屬于兩個子系統同步發展型，相對發展度為0.949，表明社會經濟與生態環境的綜合水平相似，與上文分析的黃河流域省區兩個子系統度過磨合期，進入勉強可以接受的耦合協調階段相契合。具體到各個省區來看，青海、陜西、山西和河南省4地由于產業結構單一、人均收入較低等原因，為社會經濟滯后型；寧夏和內蒙古地區的相對發展度為1.479和1.189，為生態環境滯后型，即社會經濟發展的同時，對生態環境的利用和保護不足；四川、甘肅和山東三省為同步發展類型，其耦合協調度均在0.400以上，處在勉強可以接受的耦合協調階段。

表5 黃河流域各省區2009-2018年社會經濟與生態環境相對發展類型

3.4 社會經濟與生態環境耦合協調的動力因素分析

3.4.1 變量選取與模型建立 社會經濟與生態環境的耦合協調受到眾多動力因素的影響，既與上述評價指標體系中的社會經濟子系統和生態環境子系統自身的發展動力有關，也與政府主導的政策、財政支持等外部因素有關。為了更好地研究社會經濟與生態環境耦合協調的動力因素，本文借鑒相關研究成果[32-33]，從內源動力、政府動力和外向動力3個角度選取了6個變量因素作為解釋變量，選取耦合協調度作為被解釋變量進行計量分析，具體變量設定詳見表6。

表6 耦合協調度動力因素分析變量設定

基于2009—2018年黃河流域各省區的面板數據，建立研究耦合協調度動力因素的計量模型：

DDit=βi+βt+β1Ecoit+β2Upgradeit+β3Innit+

β4Resit+β5Govit+β6Openit+εit

(9)

式中：i為地區；t為時間；βi為個體效應；βt為時間效應；εit為隨機擾動項，其余為每個因素乘以其相關系數構成,具體字母含義詳見表6。

3.4.2 平穩性檢驗與面板數據回歸分析 為防止偽回歸現象的出現，對搜集到的面板數據進行單位根檢驗，以保證進行回歸的數據序列均平穩。本文采用ADF檢驗和PP(Phillips-Perron)檢驗同時對數據序列進行單位根檢驗(表7)，當且兩者均通過顯著性檢驗時，稱該數據序列為平穩序列。耦合協調度、政府能力、資源消耗度、產業結構水平的數據序列均通過5%的顯著性檢驗；經濟發展水平、區域創新水平和對外開放程度的數據序列未拒絕原假設，但其一階差分序列均通過顯著性檢驗。本文在考慮到經濟發展水平、區域創新水平和對外開放程度的一階差分均存在經濟意義，因此直接用一階差分后的序列替代原始數據序列，修正后的數據序列為平穩序列，不需要進行協整檢驗。

表7 黃河流域面板數據序列單位根檢驗與Hausman檢驗結果

在進行面板數據回歸分析之前，本文通過Hausman檢驗對模型效應進行檢驗，檢驗個體效應或時間效應與解釋變量是否相關，從而確定模型選擇固定效應形式還是隨機效應形式(表7)。檢驗結果顯示在99%的置信水平下拒絕原假設，即拒絕個體效應與解釋效應不相關的原假設，顯然隨機效應模型不適用，因此本文在固定效應形式的基礎上進行面板數據的回歸分析。

黃河流域省區耦合協調度動力因素面板數據回歸分析的結果詳見表8。

表8 黃河流域省區耦合協調度動力因素回歸結果

從回歸結果看，內源動力中有3個變量負向影響(-0.063 0，-0.016 4，-0.029 5)耦合協調度，且區域創新水平提高速度和資源消耗度均通過顯著性檢驗，整體內源動力對耦合協調度的推動力不足，內源動力中的經濟發展水平增長速度對耦合協調度產生正向影響，且通過顯著性檢驗，現階段黃河流域省區還要依靠提高經濟增長的速度來推動社會經濟與生態環境的耦合，區域創新速度加快和穩定上升的資源消費量都會抑制耦合協調度的提高，說明黃河流域省區的區域創新水平只是單純的提高，并沒有將創新成果轉化為經濟增長的動力，致使經濟發展水平增速不足，耦合協調度難以提升。因此黃河流域省區要提高資源消耗的有效性利用，致力于高新技術產業，發展綠色經濟產業，改變為了創新而創新的現狀，加快推動創新成果轉化，以創新推動產業結構調整，提高經濟發展速度。

政府動力回歸系數為0.007 5，但p值為0.659 9，未通過顯著性檢驗，即政府動力對耦合協調度的正向影響作用是不顯著的。表明政府財政支出對社會經濟和生態環境的耦合協調是有利的，但還需制定相關宏觀政策，優化綠色經濟發展結構，進行產業結構綠色調整，從經濟類財政支出和環境類財政支出兩方面同時促進社會經濟和生態環境同步發展。外向動力的增長速度對耦合協調度產生顯著的正向促進作用，現有研究表明空間溢出效應對經濟增長[35]和生態環境質量[36]都存在正向促進作用，黃河流域省區內陸省區較多，其對外開放水平有很大發展空間，因此黃河流域省區要充分發揮黃河中下游地區靠近東部經濟發達省份的優勢和西部上游省區地域面積廣的優勢，加大高新技術和高新技術產業的引進。

4 結論與建議

本文通過耦合協調模型、相對發展模型和回歸模型研究了黃河流域省區社會經濟與生態環境的耦合協調態勢及其動力因素，得到以下主要結論：黃河流域省區社會經濟與生態環境的綜合水平指數普遍較小，存在社會經濟與生態環境發展不充分問題，從其耦合協調角度看，兩者度過耦合協調的磨合期(不可接受區間：0.000≤D≤0.399)，兩系統同步發展，但仍處于協調水平較低的瀕臨失調階段，隨著近年來相關政策的嚴格落實，協調水平隨時間穩步提高。耦合協調除了受到兩子系統自身動力因素的影響，還與其所處的環境、政策等外部動力因素有關，黃河流域省區存在內源動力驅動力不足的問題，經濟增長速度較慢，潛能尚待開發，科技促進經濟發展的動力轉換不足；政府動力和外向動力作為推動耦合協調的正向動力，需要進一步保持和加強。

本文構建的耦合協調態勢與動力因素研究模型及思路具有可借鑒價值，現階段學術界研究系統耦合的文章頗多，但僅是借助耦合協調模型進行初步測度，其創新點集中于研究對象的改變和耦合系統的增加，如雙系統到三系統的耦合協調，然而兩個子系統的耦合協調不僅會受到兩個系統自身動力指標的影響，還與其所處的區域環境及政府政策等外部動力因素有關，進行相關實證研究可以彌補單一耦合協調研究的不足。本文對于指標的選取還存在一些不足，尤其是黃河流域省區東中西部的地形差異較大，是否存在需要因地制宜的設計多個指標體系，又如何將多個指標體系測度的結果統一化，還有待進一步推敲。

基于以上結論，建議從以下幾個方面提高黃河流域省區社會經濟與生態環境的耦合協調度，強化動力因素的驅動作用。 致力產業結構的調整優化，建設一批綠色可持續發展產業，減少工業污染，提高社會經濟的高質量水平。 保持適度的生態環境侵占，提高生態環境資源的利用率，加大生態環境治理投入，提高生態環境建設水平。 協調好引進來和走出去的均衡，積極引進先進的生產和管理經驗，推廣自身好的產品和技術，發揮外向動力的驅動作用。 提高區域創新成果轉化能力，以科技成果轉化為動力推動經濟發展。 保持并提高政府在社會經濟和生態環境方面的財政支出，制定相應的宏觀政策，協調并發揮好多種動力因素的疊加效應。