基于Dagum基尼系數的生態安全區域差異及收斂度研究
——以淮河生態經濟帶安徽段為例

何 剛,王瑩瑩,阮 君,趙楊秋

(安徽理工大學 經濟與管理學院,安徽 淮南 232001)

生態安全是國家安全體系的重要基石，是實現可持續發展的基礎和保障。在發展區域經濟的同時，自然環境與資源壓力加大引發許多生態環境問題[1]。2017年習近平總書記在十九大報告中指出“堅持人與自然和諧共生，堅持節約資源保護環境的基本國策”，把生態環境保護和生態文明建設提升到國家戰略高度。因此，區域生態安全問題受到廣泛的關注。區域生態安全問題對實現區域高質量可持續發展至關重要，而不同區域生態安全水平受自然稟賦、生態環境、社會經濟發展狀況的異質性等眾多因素影響[2]，如何科學、有效地測度區域生態安全水平，識別區域差異的來源并提出針對性改善生態環境的對策建議，實現區域高質量協同發展，已經成為學術界研究的重點課題。

國內外學者針對生態安全的研究成果逐年豐富，目前，國外針對生態安全的研究主要集中在生態風險分析[3]、生態系統健康評價[4]、生態安全監測等[5-6]方面。研究方法主要有生態足跡法，該方法是由加拿大經濟學家William E Rees于1992年提出的。國內相關研究主要從區域生態安全水平綜合測度[7]、土地生態安全評價[8]、水資源安全評價[9]、城市生態安全評價[10]、森林生態安全評價[11]、生態安全預警[12]以及研究方法、指標體系構建等方面進行了大量的研究。在研究方法與模型方面，代表性方法有熵權綜合評價法、物元分析法、人工神經網絡法、生態足跡法、景觀生態格局法。魏黎靈等[13]運用改良后的生態足跡法從區域生態足跡、生態承載力、生態赤字、生態壓力指數4個方面對閩三角城市群的生態安全水平進行評價。楊曉俊等[14]基于生態足跡模型構建了生態壓力指數標準，并結合空間疊加分析法分析了西安市市區生態游憩空間的分布現狀。雷勛平等[15]從土地利用績效角度測度區域土地生態安全狀況，從土地利用績效、生態績效、經濟績效、社會績效4個方面構建評價指標，運用熵權TOPSIS模型進行評價。

關于區域生態安全的空間差異研究，學者在評價生態安全水平的基礎上，進一步研究區域間生態安全狀況差異以及相鄰區域間可能存在的空間相關性、空間集聚性和空間溢出性等空間特征。王千等[16]基于空間格局分析技術，結合生態能值理論測度了河北省耕地生態安全狀況，并分析其縣域空間集聚格局差異特征。嚴超等[17]構建土地生態安全評價體系，對黔江區陸地生態安全狀況進行評價，探究黔江地區土地生態安全是否存在明顯的空間差異。張利國等[18]引入DAGUM基尼系數分解法對湖北省耕地多功能空間差異特征進行研究，結果顯示耕地生產功能分布與國民經濟貢獻功能分布呈現出相反空間格局的規律。

鑒于此，本文可能存在的邊際貢獻在于：一方面，本文以經濟、環境發展較不平衡的淮河生態經濟帶安徽段為研究對象，與以往研究的省域，城市相比，在一定程度上彌補了以帶狀經濟區域研究的不足。另一方面，以往研究多聚焦生態安全水平的評價與測度，而本文在對淮河生態經濟帶生態安全水平測度的基礎上，運用Dagum基尼系數分解法追溯淮河生態經濟帶安徽段生態安全區域差異的源頭，并且利用變異系數對淮河生態經濟帶安徽段生態安全差異發展的收斂性進行檢驗。

1 研究區概況

淮河是我國的第三大河，淮河流域地處我國華中河南與華東地區蘇皖，位于東經111°55′—121°20′，北緯30°55′—36°20′，是我國傳統的糧食基地之一，流域內礦產資源豐富，區位優勢明顯，是國家級重要交通走廊。流域經濟以經濟帶為框架和支撐，這種特殊空間的經濟發展形式對區域實現可持續發展具有重要意義。因此，以經濟帶模式發展區域經濟受到了學術界的廣泛關注。迄今，我國提出的帶狀經濟區建設主要依據自然環境，交通基礎設施、文化傳承等。在此背景下，以經濟帶模式進行淮河流域的區域經濟統籌發展得到蘇皖豫等省政府的積極響應，并達成了將淮河生態經濟帶建設成我國擴大內需的重要戰略支點的共識。2018年10月18日，《國務院關于淮河生態經濟帶發展規劃的批復》發布標志著淮河生態經濟帶建設上升到國家區域發展戰略，為淮河流域縣市的發展提供了新的發展機遇。然而流域經濟的快速發展，自然資源的開采與消耗，給淮河生態經濟帶造成了巨大的生態壓力，合理科學地測度經濟帶的生態安全狀況，及時發現關鍵性因素，對建設區域生態文明和實現可持續發展至關重要。2010—2018年，淮河生態經濟帶安徽段各市經濟發展與生態環境協調水平不盡相同，區域生態安全差異影響區域高質量發展。因此研究安徽段生態安全水平動態變化趨勢，挖掘區域生態安全水平的地區差異、差異源頭以及收斂特征，有利于實現區域內生態環境與經濟的協同發展。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文以淮河經濟帶安徽段為研究對象，主要數據來源于市級面板數據、2011—2019年《安徽省統計年鑒》、部分數據來源于安徽省各市統計公報、《中國統計年鑒》等相關統計資料。

2.2 生態安全水平綜合評價方法

2.2.1 構建指標體系 建立科學的經濟帶生態安全評價指標體系有利于全面診斷研究區現實存在的生態安全問題。目前關于生態安全評價指標體系的研究成果已相當豐富。研究常見的概念模型主要包括PSR模型、DPSIR模型以及將生態安全視作一個復合系統，從“社會—經濟—自然”層面構建生態安全評價指標體系模型。本文借鑒已有的研究成果并結合安徽段社會、經濟、自然發展狀況，從生態負荷、生態保護、生態功能、生態經濟4個方面構建淮河生態經濟帶安徽段生態安全評價指標體系。復合系統的作用機理是人類活動作用于自然環境，增加了生態系統的生態負荷，導致經濟帶生態環境發生了一定程度的變化，具體表現為經濟帶自然環境污染和生態系統承載力低下；為了阻止生態環境的持續惡化，人類社會采取了一系列的響應即制定相關環境保護措施；因為人類及時采取的生態保護措施，生態安全得到穩定和維持的效果，經濟帶經濟由此有望實現高質量可持續發展。具體評價指標見表1。

表1 淮河生態經濟帶安徽段生態安全評價指標體系

2.2.2 評價方法 鑒于現有的生態安全評價研究成果，本文采用基于熵權法的綜合評價模型對2010—2018年淮河生態經濟帶安徽段的生態安全狀況進行測度。在評價過程中，各評價指標的賦權方法影響評價效果。目前研究中使用頻率較高的主要有兩類評價方法：客觀賦權法和主觀賦權法，本文采用客觀賦權法中的熵權法。該方法主要的優點在于有效避免主觀因素影響，保證評價結果的科學性；熵權法的原理是利用各指標數據中包含的數據信息來確定其權重，保證指標權重的真實性與合理性。具體計算步驟如下：

(1)數據標準化。由于各指標原始數據的量綱不同，無法直接進行比較計算，故本文采用極差法對其進行標準化處理。

(1)

式中:xij為第i個評價對象的第j項指標的原始數據；m為評價對象個數。

(2)計算第i個評價對象的第j項指標的比重。

(2)

(3)計算指標熵值。

(3)

(4)計算熵值逆向化。

hj=1-ej

(4)

(5)計算指標的權重。

(5)

按照上述步驟，各評價指標的權重結果見表1。

(6)綜合指數確定。根據上述構建評價指標的標準化數據以及熵權法求得的指標權重，根據綜合線性加權法，求得安徽段2010—2018年生態安全水平綜合指數。

(6)

式中:E為淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平綜合指數。

2.3 區域差異分解

本文采用1997年由相關學者提出的Dagum基尼系數分解法[19-20]對2010—2018年淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平的區域差異進行分解。根據Dagum基尼系數分解法，總體基尼系數的計算公式如下：

(7)

G=Gw+Gnb+Gt

(8)

區域內差異貢獻的計算公式為：

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

將djh定義為分區域間的生態安全差值,即j分區和h分區中滿足yji-yhr>0條件的所有樣本值之和的數學期望；pjh定義為超變一矩陣,表示j,h分區中所有yhr-yji>0樣本值之和的數學期望;Fj，Fh分別為j，h分區的累積密度分布函數。

(15)

(16)

2.4 收斂性檢驗

收斂理論是新古典增長模型中基于資本邊際報酬遞減和規模報酬不變條件下得出的推論，本義是指“有限的極限”。后引申至經濟學中用于研究國家或地區間經濟差距動態變化趨勢，根據Barro等[21]研究，收斂包括σ收斂和β收斂兩種收斂情況。σ收斂指不同分區內生態安全水平差異的離散程度隨著時間推移而逐漸降低。β收斂分為絕對收斂和條件收斂，絕對收斂指的是不同分區內的生態安全水平隨時間推移達到相同的水平；條件收斂指的是不同分區內的生態安全水平隨著時間推移向各自不同的相對穩定的水平趨近。根據本文的研究對象數量及范圍有限，本文對其進行σ收斂性檢驗。

檢驗σ收斂常用的方法是變異系數法[22]，即通過計算指標數據的標準差與平均數的比值來衡量觀測數值的差異化程度，可以表示為：

(17)

3 結果與分析

3.1 淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平分析

基于熵權綜合評價模型與生態安全評價指標體系，測度淮河生態經濟帶安徽段生態安全綜合指數(表2)，并對淮河生態經濟帶安徽段生態安全狀況進行空間分析(圖1)。研究區生態安全水平在空間上存在明顯的差異，呈現出東南高于西北的分布規律，2010—2018年安徽段生態安全綜合指數呈逐年波動上升趨勢，其中2010—2013年六安市生態安全綜合指數呈短暫下降趨勢，與安徽段整體生態安全水平的變化趨勢不同。總的來說，2010—2018年，淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平顯著提高。具體分析，淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平呈現以下特點：(1)各市生態安全綜合指數年均增長率差異較大，其中年均增長率最大為淮南11.3%，最小為蚌埠5.1%，其余地市分別為淮北年均增長率9.6%，亳州8.9%，宿州8.1%，阜陽11.1%，滁州7.1%，六安5.7%，綜合得出安徽段各地市生態安全水平發展速度存在區域差異。這表明淮河生態經濟帶安徽段生態安全協同發展水平有待提高。(2)各地市生態安全水平綜合指數差異明顯。研究期初安徽段8市的生態安全綜合指數分別為0.168，0.190，0.219，0.366，0.226，0.197，0.337，0.405，研究期末8市的生態安全水平顯著提高，生態安全綜合指數依次為0.349，0.377，0.407，0.545，0.525，0.465，0.581，0.633。蚌埠、滁州、六安3市的生態安全水平一直處于較高水平，2010年3市生態安全綜合指數依次為0.366，0.337，0.405，到2018年末3市的生態安全綜合指數已經達到了0.545，0.581，0.633。位居8市生態安全水平的前3位。(3)以淮河為界分區的區域間生態安全水平變化趨勢存在明顯差異，淮河以南城市與淮河以北城市相比，生態安全呈更快更好的發展趨勢。

表2 2010-2018年淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平綜合指數

3.2 淮河生態經濟帶生態安全區域差異及分解

本文運用Dagum基尼系數分解法對2010—2018年淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平的總體差異，以及區域內差異、區域間差異進行分解，結果見圖2—4。

3.2.1 淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平總體差異 結合圖2可知，總體基尼系數(G)由2010年0.059降低到2018年0.039，降幅為33.8%。表明研究期內淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平總體差異呈下降趨勢。生態安全水平總體差異變化過程呈現顯著的階段性，2010—2011年期間總體差異顯著降低，總體基尼系數由2010年0.059降低到2011年0.033，降幅達44.1%。2012—2014年總體差異呈現出短暫上升趨勢，總體基尼系數由0.044上漲為0.047，漲幅達6.4%。2015—2017年總體基尼系數呈先下降后上升趨勢，2015年總體基尼系數為0.040，2017年總體基尼系數為0.046，升幅達15%。2018年，總體基尼系數為0.039，綜合近9 a的總體基尼系數發現，淮河生態經濟帶安徽段的生態安全水平總體差異逐年縮小。

圖2 生態安全水平的總體差異

3.2.2 安徽段內生態安全水平分區區內差異分析 由圖3可知，悉淮河生態經濟帶安徽段淮河以北、淮河以南兩個分區內的區域內差異特征。從區域內差異的變化趨勢看，淮河以北區域內的內部差異總體呈波動下降趨勢，從2010年的0.074降低至2018年的0.049，下降了33.78%。其中2014—2016年，區域內的生態安全水平差異出現了短暫的先上升后下降態勢，3年的區域內基尼系數分別為0.055，0.061，0.054。淮河以南區域內部差異呈現出顯著的階段性變化特征，總體上呈逐年降低態勢。2010年淮河以南區域內的基尼系數為0.074，2018年為0.033，降幅達55.41%。2010—2013年淮河以南區域內差異顯著減小，降幅達58.5%，2014—2016年區域內差異出現逐年增加狀態，表明此階段內淮河以南區域內的生態安全水平差異逐年變大。2017—2018年，區域內差異呈現出顯著下降趨勢。總體淮河以北區域和淮河以南區域內的差異的變化呈逐年降低態勢，這可能與淮河經濟帶安徽段各地級市的生態安全水平逐年上升有關。各市的生態安全水平隨著區域生態文明建設的不斷推進而不斷上升，區域內的差異因此減小。

圖3 生態安全水平的區域內差異

3.2.3 安徽段內生態安全水平的分區間差異分析 由圖4可知，淮河以北、淮河以南區域間差異。從區域差異的變化趨勢來看，兩區域間差異隨時間變化呈現波動下降態勢，降幅達33%。具體來看，兩區域間差異的變化存在階段性特征。2010—2013年處于下降態勢，年均下降率為8.25%。2013—2017年呈現出“倒U”型變化趨勢。2013—2015年漲幅為25.36%，2015—2017年降幅為26.38%，2018年，區域間差異基尼系數為0.138，以2017年為基期漲幅為8.7%。綜上所述，可知淮河生態經濟帶安徽段以淮河為界劃分的淮河以南、淮河以北區域間的生態安全水平差異逐年減小，這表明區域協調發展正在穩步推進中，區域間差異雖然存在，但已經在減小，需要各區域積極實施有利于生態安全發展的措施，加快實現區域協同發展。

圖4 生態安全水平區域間差異

3.2.4 淮河經濟帶安徽段生態安全狀態差異的來源分析 結合表4具體計算數據可得，淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平區域差異來源于區內差異和區間差異。研究期內區域內差異、區域間差異、超變密度差異的年平均貢獻率分別為48.7%，46.1%，5.18%，表明了區域總體差異主要來源于區域內差異和區域間差異。其中，區域內差異貢獻率呈現出波動變化趨勢，總體變化較小，降幅為1.13%。說明淮河以北、淮河以南區域內生態安全水平差異明顯，地區生態安全發展不平衡。區域間差異貢獻率在研究期內除2011年為9.4%外，其余8 a的貢獻率均在40%～60%，整體上呈波動上升趨勢，漲幅為4.5%；超變密度貢獻率在2%～10%，總體呈波動下降趨勢，降幅為25%。

表4 淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平區域差異分解

3.3 淮河生態經濟帶生態安全狀況收斂性分析

由圖5A可知，淮河以北區域的收斂系數由2010年0.143，降低至2018年的0.120，降幅為16.1%，表明淮河以北區域的生態安全水平存在σ收斂特征，這與前文分析淮河以北區域的生態安全水平區域差異逐年縮小的結果一致。由圖5B可知，淮河以南區域的收斂系數由2010年0.155，降低至2018年0.094，降幅達39.35%，表明淮河以南區域生態安全水平存在σ收斂特征，研究期內淮河以南區域的生態安全區域差異隨時間推移而不斷減小。從兩分區的變異系數的變化趨勢來看，首先淮河以北區域的收斂系數隨時間變化幅度小，呈現出較為平穩的變化，說明淮河以北區域的生態安全水平差異是緩慢縮小。反觀淮河以南區域變異系數在研究期內的變化趨勢呈現出大幅度波動現象，具有顯著的階段性變化特征。2010—2013年，σ收斂系數呈現出大幅度的降低，降幅達54.84%。2014—2016年，σ收斂系數則呈現較大幅度上漲趨勢，漲幅為22.64%，總體上差異隨時間減小。

圖5 淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平的σ收斂演變趨勢

4 結論與政策建議

4.1 結 論

(1)從生態安全水平的變化趨勢來看，研究期內，淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平逐年提升，淮河以南區域水平較淮河以北區域水平高。綜合指數淮河以南區域分別為0.323，0.432，0.478，淮河以北區域分別為0.259，0.265，0.299，0.447，0.345。淮河以南區域生態安全水平年均增長速度高于淮河以北區域。總之，淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平整體呈現出逐漸提升的態勢，但生態安全水平偏低，區域生態安全問題仍亟需重視和解決。

(2)從地區差異來源看，研究期內，淮河生態經濟帶安徽段區域總體差異呈現出逐年縮小趨勢。總體基尼系數由2010年0.059降低到2018年0.039；淮河以北區域與淮河以南區域的區域間差異與區域內差異均是區域差異的來源，二者對總體差異的貢獻大小大致相同，對總體區域差異的貢獻率除特殊情況外均在40%以上，表明淮河生態經濟帶安徽段的生態安全水平發展較不平衡，以淮河為界劃分的區域間差異明顯，且區域內各地級市間的生態安全水平發展也處于不平衡狀態。

(3)從發展的σ收斂性分析，隨著經濟帶的生態文明建設，淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平發展不平衡的問題得到了一定程度改善，各地區間的差異隨時間推移逐漸縮小，存在σ收斂特征。

4.2 政策建議

首先，重視區域生態安全水平較低問題。研究表明：2010—2018年淮河生態經濟帶安徽段生態安全水平平均值為0.259～0.478，即生態環境與經濟發展不協調問題突出。為此，從安徽段層面看，要重點加強環境污染綜合治理，建設沿淮生態屏障，推進水資源保護及利用。從區域層面看，發揮滁州、六安、蚌埠等生態安全水平較高城市的輻射、引導與帶動作用，加大低水平區域的生態環境保護力度，重點提升區域經濟發展與生態環境的協調程度，實現區域內協同發展目標，從而在整體上提高安徽段生態安全水平。

其次，重視生態安全區域差異問題。研究發現，淮河以北、淮河以南區域生態安全差異明顯，區內差異對區域差異的年均貢獻率達到48.7%，為此，亟需縮小區域內生態安全差距。重點縮小淮河以北區域城市間經濟發展差距，構建協調發展的城鎮格局，提升中心城市功能品質、發展中小城市和小城鎮、積極推進以縣城為重要載體的新型城鎮化建設。支持蚌埠、阜陽建設淮河生態經濟帶區域中心城市。加快建設阜陽區域重點城市，成為帶動皖北、支撐中原城市群發展的重要增長極。淮北、宿州是典型的煤礦型城市，應加快城市產業轉型升級。

最后，淮河以南、淮河以北區域應采取不同的發展策略。由于各區域自然資源、環境壓力、經濟發展等因素的異質性，且研究發現區域間生態安全水平差異明顯，收斂情況不盡相同，為此需制定因地制宜的生態環境保護措施。淮河以北區域如蚌埠，借助已有的經濟發展優勢、區位優勢和技術經驗，加大經濟與生態環境的協調發展，積極打造現代產業體系，發展低碳產業。淮河以南區域的淮南應加快煤炭資源型城市的轉型，努力發展綠色高新技術產業。六安、滁州生態環境良好，應在繼續保持生態環境優勢的同時，培育戰略性新興產業、提升傳統優勢產業、大力發展現代農業實現區域經濟高質量發展。

本研究存在的不足之處，首先，研究區域范圍較小，僅研究了淮河生態經濟帶安徽段區域的生態安全水平以及安徽段區域差異，后期將擴大研究范圍，將整個淮河生態經濟帶納入研究范圍。其次，評價指標體系構建方面，將依據不同區域發展現狀進行豐富完善。在評價方法方面本文采用較為成熟的熵值法，后期研究可以采用其他評價方法測度區域生態安全水平，進而科學準確追溯區域生態安全差異源頭，提出具有針對性的縮小區域生態安全差異的建議，從而促進淮河生態經濟帶的生態安全協同發展，實現經濟帶高質量可持續發展。