國家重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的動態(tài)演化
——以新疆阿勒泰地區(qū)為例

羅萬云,王福博,戎銘倩

1 新疆大學經(jīng)濟與管理學院, 烏魯木齊 830046 2 西安交通大學經(jīng)濟與金融學院, 西安 710061 3 新疆創(chuàng)新管理研究中心, 烏魯木齊 830046

國家重點生態(tài)功能區(qū)作為主體功能區(qū)中的“限制開發(fā)區(qū)”,承擔著水源涵養(yǎng)、水土保持、防風固沙以及生物多樣性等優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品供給責任。國家重點生態(tài)功能區(qū)的建立在提高生態(tài)文明建設水平的同時,卻帶來了生態(tài)與經(jīng)濟社會系統(tǒng)的矛盾[1]：一方面,中央財政資金對于改善人民生活的作用有限;另一方面,作為限制開發(fā)區(qū)域,城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展需要服從主體功能目標而受到限制,這種結(jié)果并非是中央政府對國家重點生態(tài)功能區(qū)的未來期待。因此,甄別國家重點生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)-經(jīng)濟-社會(Ecological-economic-social,EES)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的關鍵因子,深入揭示EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平與各系統(tǒng)間的互動關系,對解決生態(tài)與經(jīng)濟社會的矛盾,推動國家重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)文明建設具有重要意義。

19世紀末,英國學者霍華德率先提出了“田園城市”的構(gòu)想[2],標志著人類開始認識到生態(tài)與環(huán)境-經(jīng)濟-資源系統(tǒng)的共軛體系。之后,著名學者Norgaard提出,耦合協(xié)調(diào)發(fā)展理論強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟社會系統(tǒng)的共同發(fā)展[3]。Grossman和Krueger發(fā)現(xiàn),經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間存在互斥互競的關系,即環(huán)境狀況并不會隨著經(jīng)濟增長而一直變壞,當經(jīng)濟增長到一定水平后,環(huán)境就會逐漸改善,俗稱環(huán)境庫茲涅茨曲線(ECK)[4]。后來,意大利學者Brown等從經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)資源相互作用關系進行實證研究,提出了可用于評估的生態(tài)技術(shù)、不可再生投資等指標[5]。Martínez等選擇全球沿海地區(qū)為研究對象,對生態(tài)、經(jīng)濟、社會之間的耦合協(xié)調(diào)關系進行了實證研究[6]。后來,數(shù)據(jù)包絡方法[7]和生態(tài)足跡法[8]等定量模型逐漸被應用在生態(tài)、經(jīng)濟和社會協(xié)調(diào)的研究之中。實踐層面,聯(lián)合國在“2015年發(fā)展議程”中提出“經(jīng)濟、社會與環(huán)境三個方面的17個目標和169個子目標”[9],旨在建立全球可持續(xù)發(fā)展目標(Sustainable Development Goals,SDGs)。

20世紀70年代以后,國內(nèi)一些學者在國外成果的基礎之上,開始了本地化探索。理論層面,著名學者馬世俊和王如松率先提出“社會-經(jīng)濟-自然符合生態(tài)系統(tǒng)”理論,強調(diào)社會、經(jīng)濟、自然系統(tǒng)的整體性[10]。后來,吳傳鈞院士提出人地關系學說[11],進一步解釋了三大系統(tǒng)的互動機理。相比理論層面的突破,實證研究也逐漸興起,概括起來具有以下特點：第一,研究區(qū)域逐漸由國家或者省域的大尺度[12]向微觀小尺度轉(zhuǎn)換[13]。第二,方法層面逐漸由耦合協(xié)調(diào)評價模型[14]向多個方法交叉綜合應用轉(zhuǎn)換[15]。第三,靜態(tài)耦合向動態(tài)耦合的互動切換[16]。已有成果為本研究構(gòu)建EES系統(tǒng)指標評價體系以及耦合協(xié)調(diào)度評價模型的選擇提供有益借鑒,但也存在有待完善之處。例如：如何將生態(tài)、經(jīng)濟、社會三大系統(tǒng)納入到一個整體框架下進行實證,討論耦合協(xié)調(diào)程度的動態(tài)演化趨勢？此外,如何突破現(xiàn)有研究范圍的經(jīng)驗缺失,選擇承擔著更多“生態(tài)功能”和“生產(chǎn)功能”的國家重點生態(tài)功能區(qū),考察其EES系統(tǒng)耦合機理？

截止到2021年,國家重點生態(tài)功能區(qū)有25個,分布在中西部地區(qū)的有16個,占到國土總面積的30.1%[17]。相比沿海地區(qū),西部地區(qū)的國家重點生態(tài)功能區(qū)不僅生態(tài)環(huán)境脆弱,而且經(jīng)濟發(fā)展和社會公共服務滯后。中國生態(tài)文明建設目標并非是淺嘗輒止地追求生態(tài)保護,而是寄希望國家重點生態(tài)功能區(qū)建設能實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟、社會之間的平衡和充分發(fā)展。阿爾泰山地森林草原生態(tài)功能區(qū)作為西部地區(qū)最為重要的國家重點生態(tài)功能區(qū)之一,過去的幾十年里人類行為造成的生態(tài)、經(jīng)濟、社會的矛盾引起了廣泛關注。論文以此為研究對象,構(gòu)建EES系統(tǒng)評價體系,運用耦合協(xié)調(diào)度模型、剪刀差方法、耦合度模型以及VAR模型對EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平以及動態(tài)演化趨勢進行實證研究,為國家重點生態(tài)功能區(qū)出臺更加有效的治理政策提供可靠的理論借鑒。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

阿爾泰山地森林草原生態(tài)功能區(qū)位于新疆阿勒泰地區(qū),區(qū)域行政主體為阿勒泰地區(qū)及兵團第十師(圖1),包括阿勒泰市、布爾津縣、富蘊縣、福海縣、哈巴河縣、青河縣、吉木乃縣、北屯市(下面統(tǒng)稱六縣二市),東部與蒙古國接壤,西部、北部與哈薩克斯坦共和國、俄羅斯聯(lián)邦共和國交界,總面積11.80萬km2,占全疆面積的7.2%。2007—2019年阿勒泰地區(qū)總?cè)丝谟?4.51萬人增加到65.95萬人,GDP從99.28億元增加到284.09億元,農(nóng)牧民人均純收入由4157元增加到14392元,三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從21.98∶45.86∶32.16調(diào)整為16.7∶36.1∶47.2。阿勒泰地區(qū)大小河流50余條,是額爾齊斯河的發(fā)源地,境內(nèi)森林、草地、冰川發(fā)育完整,2010年被明確劃為國家重點生態(tài)功能區(qū)水源涵養(yǎng)型保護區(qū)。2014年國家林業(yè)局頒布的《阿爾泰山地森林草原生態(tài)功能區(qū)生態(tài)保護與建設規(guī)劃(2014—2020年)》(以下簡稱“保護規(guī)劃”)明確提出,增強額爾齊斯河和烏倫古河流域的水源涵養(yǎng)能力,建設西北干旱地區(qū)重要的生態(tài)文明示范區(qū)。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Distribution of study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)主要來源于2008—2020年《阿勒泰地區(qū)統(tǒng)計年鑒》、《中國縣域統(tǒng)計年鑒》、《新疆生產(chǎn)建設兵團第十師北屯市統(tǒng)計年鑒》、《新疆生產(chǎn)建設兵團統(tǒng)計年鑒》以及阿勒泰地區(qū)各縣市統(tǒng)計公報等資料,缺失數(shù)據(jù)通過SPSS 20.0軟件采用臨近點均值法補齊。耕地面積、林地面積和草地面積通過ArcMap 10.8軟件對2007—2019年土地利用數(shù)據(jù)計算得出,柵格分辨率為30m,數(shù)據(jù)來源為質(zhì)量較好的Landsat影像(所有影像的軌道號均為141- 146/28- 32),該數(shù)據(jù)來自美國地質(zhì)調(diào)查局(http：glovis.usgs.gov)。

正向指標：

(1)

負項指標：

(2)

式中,Hkij、hkij分別代表無量綱化前、后第k年第i個縣市第j個指標數(shù)值。

2 EES系統(tǒng)評價體系與模型構(gòu)建

2.1 EES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及互動關系

國家重點生態(tài)功能區(qū)具有限制性色彩,生態(tài)與經(jīng)濟社會之間產(chǎn)生了較大沖突,使得生態(tài)保護與經(jīng)濟社會發(fā)展陷于兩難境地[18]。可見EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展是國家生態(tài)功能區(qū)實現(xiàn)人與自然和諧共生的關鍵[19]。國家重點生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)作為經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)發(fā)展的基礎,為經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)提供土地、能源等資源,分解吸收人類活動所產(chǎn)生的剩余物質(zhì)和排放物(圖2)。但是生態(tài)系統(tǒng)有限的承載能力,又會阻礙經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的發(fā)展：一方面,隨著經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展,經(jīng)濟系統(tǒng)對資源的需求將不斷擴大,進而帶來資源的過渡消耗與環(huán)境惡化;另一方面,社會系統(tǒng)中人類的某些社會活動,又會給生態(tài)環(huán)境帶來負面影響。此外,良好的社會環(huán)境是經(jīng)濟系統(tǒng)高效可持續(xù)發(fā)展的前提,反過來,經(jīng)濟系統(tǒng)的高效可持續(xù)發(fā)展必然促進社會發(fā)展,改善民生,推動精神文明建設,進而促進社會系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)的修復與保護。綜上,國家重點生態(tài)功能區(qū)EES系統(tǒng)的發(fā)展是相互交織、相互影響的復雜耦合過程,三系統(tǒng)相互制約,協(xié)同共生,如果單一方面追求某個系統(tǒng)的發(fā)展,將會導致其他系統(tǒng)的失衡。

圖2 國家重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與互動關系Fig.2 Structure and interaction of ecological-economic-social system in the national key ecological function areas

2.2 EES系統(tǒng)評價體系構(gòu)建

2010年國務院正式下發(fā)《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》,按照不同國土空間的功能,分別劃分為優(yōu)先開發(fā)區(qū)、重點開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)與禁止開發(fā)區(qū)[20],后兩類區(qū)域最大特征是經(jīng)濟發(fā)展相對落后,基本公共服務薄弱,保障基礎較差,生態(tài)脆弱,但環(huán)境資源豐富。國家重點生態(tài)功能區(qū)屬于限制開發(fā)區(qū),與其他功能區(qū)相比較,如果不采取差別化和“傾斜”政策照顧,很容易出現(xiàn)兩種極端,一是生態(tài)功能區(qū)為了獲得短時間的經(jīng)濟增長與民生福祉的改善不惜破壞生態(tài)環(huán)境;二是經(jīng)濟水平以及公共服務維持在低水平的生態(tài)環(huán)境改善。前者會使得國家重點生態(tài)功能區(qū)走上“先污染、后治理”的不可持續(xù)道路,而后者會使得原本存在的不平衡、不充分的問題進一步加劇,這一結(jié)果并非是中央政府對生態(tài)文明建設的未來期待。

中央政府對國家重點生態(tài)功能區(qū)的定位并非是淺嘗輒止的保護與發(fā)展[21],而是以維護和改善區(qū)域重要生態(tài)功能為目標,調(diào)整區(qū)域社會經(jīng)濟布局,進一步減少人類行為造成的負外部性,統(tǒng)籌人與自然和諧發(fā)展,將生態(tài)保護與地方社會經(jīng)濟發(fā)展、群眾生活水平提高有機結(jié)合起來,實現(xiàn)重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。本研究認為國家重點生態(tài)功能區(qū)EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展更加側(cè)重生態(tài)環(huán)境改善,在提高生態(tài)基礎(森林、草地等生態(tài)要素好轉(zhuǎn))的同時,推動經(jīng)濟系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化(第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展,生產(chǎn)效率、能源利用效率提高)、鞏固民生與社會基礎(就業(yè)、教育、醫(yī)療等方面的改善),推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展,進而減輕經(jīng)濟社會發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)造成的壓力與脅迫,實現(xiàn)EES系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。據(jù)此,本研究參考相關復合系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的研究[15,22],選取3個宏觀系統(tǒng),6個一級指標,17個二級指標,構(gòu)建符合國家重點生態(tài)功能區(qū)特征的EES系統(tǒng)評價體系(表1),運用熵權(quán)法計算出指標權(quán)重,能較為全面地反映EES系統(tǒng)的發(fā)展水平。

表1 生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)評價體系Table 1 The evaluation system of ecological-economic-social system

2.3 研究方法

2.3.1耦合協(xié)調(diào)模型

為了更好地反映阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)間相互作用、相互脅迫的動態(tài)演化進程。本研究采用耦合協(xié)調(diào)模型對阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)水平進行定量評價。但是,在計算耦合度C值時,國內(nèi)外學者所采用的方法存在較大差異,同時存在一定使用誤區(qū)以及表述不當?shù)葐栴}。因此,本研究采用從曉男[23]糾正后的耦合度模型來計算EES系統(tǒng)的耦合度C值。具體步驟如下：

計算耦合度C值。

(2)

(3)

式中,U1、U2、U3分別表示同一縣市、同一年份不同系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平;C為耦合度(0≤C≤1),C越大表示耦合度越高,系統(tǒng)間的關聯(lián)越明顯。

計算耦合協(xié)調(diào)度D值。

T=αU1+βU2+γU3

(4)

(5)

式中,D表示表示同一縣市、同一年份的EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度,T為綜合發(fā)展值,其中α=β=γ=1/3[24],并參照熊曦等[25]的劃分標準,將阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度D值劃分為極度失調(diào)、嚴重失調(diào)、中度失調(diào)等十個亞類,失調(diào)衰退區(qū)間、過渡調(diào)和區(qū)間以及協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間三大區(qū)間(表2)。

表2 耦合協(xié)調(diào)類型劃分表Table 2 Coupling coordination type partition table

2.3.2剪刀差方法

在耦合協(xié)調(diào)模型的基礎上,本研究采用剪刀差進一步反映阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)間的演化速率差異。剪刀差最初主要用來衡量工農(nóng)產(chǎn)品的不等價交換,后來被用來反映兩個系統(tǒng)之間演化速率的差異[26],通過分析系統(tǒng)之間的變化速率在二維平面上構(gòu)成的投影軌跡的夾角θ,來判斷和分析EES系統(tǒng)之間演化趨勢的差異。生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的演化速率V(x)、V(y)和V(z)可通過其曲線的切線斜率F′(x)、F′(y)和F′(z)來表示：

(6)

兩系統(tǒng)間變化速率的剪刀差值θ可按照式(7)、式(8)、式(9)計算：

(7)

(8)

(9)

式中,θ是系統(tǒng)之間在給定時刻的兩切線夾角,θ越小,表明兩系統(tǒng)間的變化趨勢差異越小,反之,則越大。

2.3.3EES系統(tǒng)的耦合度模型

為了更好探究兩系統(tǒng)之間的耦合關系,本研究采用耦合度模型進一步分析。耦合度模型是根據(jù)兩系統(tǒng)各自的耦合元素產(chǎn)生相互影響的程度,來判定兩者之間的協(xié)調(diào)關系及表現(xiàn)[15]。若把兩系統(tǒng)作為一個整體考慮,假定這個系統(tǒng)只有F(x)與F(y)兩個元素,按照貝塔蘭菲的一般系統(tǒng)論[27],當系統(tǒng)內(nèi)各元素協(xié)調(diào)時,整個系統(tǒng)也是協(xié)調(diào)發(fā)展的,整個系統(tǒng)的演化速度V可以看作是V(x)與V(y)的函數(shù),所以有V=f(V(x),V(y))。同時系統(tǒng)之間的影響又具有周期性,所以可以用兩維平面[V(x),V(y)]來描述V。即V(x)與V(y)的夾角β滿足：tanβ=V(x)/V(y),即β=arctanV(x)/V(y),根據(jù)β的取值,可以判定整個系統(tǒng)的演化狀態(tài)以及F(x)與F(y)協(xié)調(diào)發(fā)展的動態(tài)耦合程度。參照馬亞亞等[15]的分類標準,將阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)耦合度水平劃分為低級協(xié)調(diào)共生階段、初級協(xié)調(diào)發(fā)展階段、和諧發(fā)展階段等六大發(fā)展階段,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四大區(qū)域(表3)。

表3 生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)耦合度類型劃分Table 3 Classification of coupling degree of ecological-economic-social system

2.3.4向量自回歸(VAR)模型

VAR模型被國內(nèi)外學者[28]廣泛用于時間序列分析,主要用于研究無約束下聯(lián)合內(nèi)生變量之間的交互影響。本研究采用VAR模型對各系統(tǒng)與耦合協(xié)調(diào)度的互動效應和貢獻程度進行分析,模型如下：

Yt=C+Φ1Yt-1+Φ2Yt-2+…+ΦpYt-p+εt

(9)

式中,Yt表示n×1維的向量時間序列,C表示n×1維的常數(shù)向量,Φi(i=1,2,…,p)表示n×n維的自回歸系數(shù)矩陣,n表示時間序列變量個數(shù),t表示年份,p表示VAR模型階數(shù),εt代表n×1維的向量白噪聲。

3 結(jié)果與分析

3.1 EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平的時間演進分析

3.1.1EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平

2007—2019年,阿勒泰地區(qū)整體耦合協(xié)調(diào)水平呈現(xiàn)上升趨勢,由2007年的中度失調(diào)(0.271)逐漸調(diào)整到輕度失調(diào)狀態(tài)(0.371),而中度失調(diào)的持續(xù)時間為2007—2010年,2011年整體耦合協(xié)調(diào)水平進入輕度失調(diào)狀態(tài),一直持續(xù)到2019年。

從各縣市的耦合協(xié)調(diào)類型來看(表4),EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平并沒有呈現(xiàn)出與整體趨勢一致的態(tài)勢,其中阿勒泰市由輕度失調(diào)(0.362)逐漸上升為瀕臨失調(diào)(0.453),布爾津縣由輕度失調(diào)(0.308)逐漸上升為瀕臨失調(diào)(0.426)。富蘊縣由中度失調(diào)(0.284)逐漸上升到輕度失調(diào)(0.364),但是初期的耦合協(xié)調(diào)水平存在較大波動性,2010年后其維持在輕度失調(diào)狀態(tài)。福海縣的耦合協(xié)調(diào)水平并未發(fā)生較大幅度變化,但是從具體得分數(shù)值來看,從2007年的0.229上升到2019年的0.299。哈巴河縣初期表現(xiàn)(2007—2008年)為波動上升,但是到2009年之后處于輕度失調(diào)狀態(tài),并且哈巴河縣(2008年)進入輕度失調(diào)的時間明顯早于整體水平(2010年)。值得注意的是,青河縣、吉木乃縣、北屯市雖從中度失調(diào)進入到輕度失調(diào)狀態(tài),但是進入時間均依次滯后于整體水平。

表4 2007—2019年阿勒泰地區(qū)各縣市生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度Table 4 Coupling coordination degree of ecological-economic-social system in counties and cities of Altay region from 2007 to 2019

3.1.2EES系統(tǒng)綜合發(fā)展水平

2007—2019年生態(tài)系統(tǒng)綜合發(fā)展水平呈現(xiàn)略微下降趨勢(圖3),由2007年的最高點(0.115)下降到2019年的最低點(0.093),略微下降這一趨勢可能的原因是：阿勒泰地區(qū)是以犧牲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為代價來推動經(jīng)濟和社會的發(fā)展。

圖3 2007—2019年阿勒泰地區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)發(fā)展水平Fig.3 The level of ecological-economic-social system development in Altay region from 2007 to 2019

經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)整體呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升趨勢。2007—2019年經(jīng)濟系統(tǒng)綜合發(fā)展水平大體上呈“增長-波動下滑-回升”的發(fā)展趨勢,經(jīng)濟系統(tǒng)由2007年的0.057持續(xù)上升到2017年的0.156,在2018年呈現(xiàn)略微下降之后在2019年達到峰值(0.170),拉動其達到頂峰的是人均社會消費品零售總額,其權(quán)重最高達12.49%,其次是地區(qū)GDP(7.75%)和人均固定資產(chǎn)投資(7.38%),這在一定程度上顯示出,自2007年以來阿勒泰地區(qū)人民消費水平顯著提高,消費與需求的增加正逐漸推動阿勒泰地區(qū)經(jīng)濟系統(tǒng)穩(wěn)步發(fā)展,而2018年經(jīng)濟系統(tǒng)略微下降主要是由結(jié)構(gòu)優(yōu)化準則層中人均固定資產(chǎn)投資水平的下降所致。

社會系統(tǒng)總體上呈現(xiàn)持續(xù)上升的發(fā)展趨勢,由2007年的0.077上升到2019的0.205,年均增長率為8.87%,社會系統(tǒng)的持續(xù)增長主要源于公共基礎和民生改善準則層,人均財政支出(年均增長率為25.77%)和農(nóng)牧民人均純收入(年均增長率為20.40%)是促進社會系統(tǒng)增長的核心因子。此外,每100人擁有床位數(shù)量(年均增長率為7.93%)也是社會系統(tǒng)持續(xù)上升過程中的重要驅(qū)動因子。

2007—2019年生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)的發(fā)展水平呈現(xiàn)較為明顯的“X”型變動趨勢,經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢,而生態(tài)系統(tǒng)一直處于低水平且呈現(xiàn)略微下降趨勢。2007—2011年,生態(tài)系統(tǒng)水平高于其他兩個系統(tǒng),而社會系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)在2012年超過生態(tài)系統(tǒng)后呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。

3.2 EES系統(tǒng)間演化速率的剪刀差及耦合度分析

3.2.1EES系統(tǒng)間演化速率的剪刀差

為了進一步探究各系統(tǒng)演化速率的差異,本研究采用剪刀差方法對EES系統(tǒng)相互之間的演化過程進行分析(圖4)。生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)演化速率的剪刀差在2008—2013年呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢,但到2013后呈現(xiàn)波動下降趨勢,并在2019年呈現(xiàn)快速上升趨勢。經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)演化速率的剪刀差呈現(xiàn)出先平緩上升后倒“U”的趨勢,于2017年以后呈現(xiàn)快速下降趨勢。生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)演化速率的剪刀差呈現(xiàn)出左低右高的“M”型波動趨勢。EES系統(tǒng)相互之間的演化過程大體可以分為3個階段,即2007—2013年的波動上升、2013—2014年的快速下降、2014—2019年的劇烈波動。經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)演化速率的剪刀差在2014年以后突然增大,并出現(xiàn)劇烈波動,而生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)演化速率的剪刀差趨于穩(wěn)定態(tài)勢。從波動趨勢來看,2014年后經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)經(jīng)歷了較大幅度的調(diào)整,并且這一劇烈變化逐漸影響了生態(tài)系統(tǒng),而生態(tài)系統(tǒng)演化遞減趨勢在2015年以后的逐漸上升則進一步印證了這一結(jié)論。

圖4 2008—2019年阿勒泰地區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)演化速率的剪刀差變化趨勢Fig.4 The changing trend of scissors difference in the evolution rate of ecological-economic-social system in Altay region from 2008 to 2019

3.2.2EES系統(tǒng)耦合度分析

2008—2015年,經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合角度在共同發(fā)展階段(45°<β≤90°)波動,即經(jīng)濟系統(tǒng)的演化速率逐漸加快,經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)開始相互影響,社會系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展的約束與限制矛盾開始顯露,但尚不突出(圖5)。在2016—2018年間出現(xiàn)了短期調(diào)整,經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)耦合角度由Ⅱ區(qū)域向Ⅰ區(qū)域過渡,耦合度水平從共同發(fā)展階段下降到低級協(xié)調(diào)共生階段(-90°<β≤0°),說明社會系統(tǒng)的演化速率逐漸加快,進而超越經(jīng)濟系統(tǒng),社會系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展的約束與限制的矛盾得到緩和。2017年以后經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合角度出現(xiàn)先快速下降又快速上升的大幅度波動,在2018年到達谷底,這可能是經(jīng)濟系統(tǒng)的劇烈波動所致。從具體指標來看,2018年阿勒泰地區(qū)固定資產(chǎn)投資呈現(xiàn)快速下滑趨勢,全年完成投資90.17億元,比上年下降39.6%,從產(chǎn)業(yè)分類來看,第一產(chǎn)業(yè)下降39.6%和第三產(chǎn)業(yè)下降46.5%,阿勒泰地區(qū)的固定資產(chǎn)投資不足與新疆整體發(fā)展水平具有較高一致性,同年新疆固定資產(chǎn)投資下降25.2%,第一產(chǎn)業(yè)下降42.1%、第三產(chǎn)業(yè)下降32.6%,經(jīng)濟系統(tǒng)對社會系統(tǒng)發(fā)展的約束與限制矛盾逐漸減弱。

圖5 2008—2019年阿勒泰地區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)耦合度演化趨勢Fig.5 The evolution trend of coupling degree of ecological-economic-social system in Altay region from 2008 to 2019

2008—2017年,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度處于低級協(xié)調(diào)共生階段(角度范圍值為-90°<β≤0°),說明生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展緩慢,且基本不受經(jīng)濟系統(tǒng)的限制和約束,經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的影響也幾乎為零。直到2018年,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度由Ⅰ區(qū)域上升到Ⅱ區(qū)域,角度范圍值相應調(diào)整到45°<β≤90°(共同發(fā)展階段),說明生態(tài)系統(tǒng)的演化速率逐漸加快,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)開始相互影響,經(jīng)濟系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的約束與限制矛盾開始顯露,但尚不突出。2019年,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度再次回到低級共生階段,經(jīng)濟系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的約束與限制有所減弱。而生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合度一直處于低級協(xié)調(diào)共生階段,說明生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展緩慢,且基本不受社會系統(tǒng)的限制和約束,社會發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的影響也幾乎為零。

從EES系統(tǒng)耦合度整體演變趨勢來看,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度趨于穩(wěn)定(一直處于低級協(xié)調(diào)共生階段),經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合度以及生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合度,呈現(xiàn)先穩(wěn)定后大幅波動的趨勢。而這一現(xiàn)象可能與2014年頒布的“保護規(guī)劃”有較為緊密的聯(lián)系,2014年后,阿勒泰地區(qū)開始加大生態(tài)環(huán)境的保護力度,促使經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)進行調(diào)整,而生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)耦合度的此消彼長的關系也進一步說明EES系統(tǒng)的耦合度呈向好趨勢,復合系統(tǒng)呈現(xiàn)出由無序到有序的初始過渡。

3.3 EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的脈沖響應分析

3.3.1構(gòu)建脈沖效應函數(shù)

首先,在進行檢驗之前,先對時間序列數(shù)據(jù)取對數(shù),來消除異方差的影響。再對模型中各時間序列數(shù)據(jù)進行單位根檢驗,并對非平穩(wěn)的時間序列進行差分處理,進而保證數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性(表5)。其次,確定最優(yōu)滯后階數(shù)(1階)以及格蘭杰因果檢驗(在10%的顯著性水平下,具有因果關系)。再次,對模型進行穩(wěn)定性檢驗(經(jīng)檢驗模型是穩(wěn)定的)。最后,構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度D值對生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)以及社會系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)(圖6)。

表5 平穩(wěn)性檢驗Table 5 Stationarity test

3.3.2脈沖響應分析

脈沖響應函數(shù)可以對相關變量的動態(tài)關系進行分析,運用脈沖響應函數(shù)判斷出EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度對三系統(tǒng)沖擊的動態(tài)響應過程(圖6)。EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度對經(jīng)濟系統(tǒng)的響應呈現(xiàn)“上升-略微下降-略微上升”的波動趨勢,前3期逐漸加強,第4期以后逐漸減弱,呈現(xiàn)略微下降趨勢,到第8期,響應開始略微增強。EES系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度對社會系統(tǒng)的響應在第2期達到最低值(-0.002),此后一直處于持續(xù)上升趨勢,呈現(xiàn)“下降-上升”的 “U”型趨勢。而對生態(tài)系統(tǒng)的響應同樣在第2期達到極值(0.008),此后,正向響應轉(zhuǎn)向負向響應,一直持續(xù)到第15期(-0.133)。整體來看,EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度在第3期之前主要受經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)的影響較為顯著,而第3期后對社會系統(tǒng)響應力度逐漸增強,并且在第7期超越經(jīng)濟系統(tǒng)。從長期來看,EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度對經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的響應具有相似趨勢,而對生態(tài)系統(tǒng)則具有顯著相反的趨勢。

圖6 耦合協(xié)調(diào)度對生態(tài)、經(jīng)濟和社會系統(tǒng)的脈沖響應 Fig.6 Impulse response of coupling coordination degree to ecological, economic and social systems

為進一步明晰阿勒泰地區(qū)各系統(tǒng)發(fā)展水平對EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻程度,本研究在脈沖響應函數(shù)的基礎上對EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度進行方差分解(圖7)。第1期三系統(tǒng)對阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻度存在顯著差異,社會系統(tǒng)的貢獻度高達67%,其次是經(jīng)濟系統(tǒng)貢獻度為26%,生態(tài)系統(tǒng)貢獻僅為6%。初期(第1期到第3期),經(jīng)濟系統(tǒng)對EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻程度快速提高,達到63%,此后貢獻程度處于持續(xù)緩慢下降的過程,直至第15期(10%),整體呈現(xiàn)先升后降的趨勢。生態(tài)系統(tǒng)對EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻度由第1期的6%持續(xù)上升到第2期的14%,到第3期之后趨于快速上升趨勢,在第6期生態(tài)系統(tǒng)的貢獻度明顯超越了經(jīng)濟系統(tǒng),可以得出生態(tài)系統(tǒng)的貢獻度明顯強于經(jīng)濟系統(tǒng)。而社會系統(tǒng)的貢獻度在第1—4期呈現(xiàn)緩慢下降趨勢,自第4期以后,社會系統(tǒng)的貢獻度穩(wěn)步上升,在第11期超過經(jīng)濟系統(tǒng)。整體來看,各系統(tǒng)對阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻度存在明顯的前后階段差異,初期的主要是社會系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)驅(qū)動,到了后期逐漸向生態(tài)系統(tǒng)過渡。

圖7 耦合協(xié)調(diào)度D值的方差分解Fig.7 Variance decomposition of coupling coordination D value

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

首先,本研究通過對2007—2019年EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的動態(tài)演化趨勢進行分析,發(fā)現(xiàn)阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平整體呈現(xiàn)上升趨勢,由2007年的中度失調(diào)(0.256)逐漸過渡到輕度失調(diào)狀態(tài)(0.371),這一結(jié)論與徐潔等[29]得出國家生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量在2000—2010年有所提升的客觀生態(tài)事實相符合。但是,在整體耦合協(xié)調(diào)水平提升的背景下,國家重點生態(tài)功能區(qū)還存在內(nèi)部發(fā)展不均衡問題,例如：從EES系統(tǒng)內(nèi)部趨勢變動來看,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)呈現(xiàn)“X”型演化趨勢,生態(tài)系統(tǒng)在2007—2019年間變化幅度有限,而經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)發(fā)展水平得到了快速提升,兩個系統(tǒng)在2012年超過生態(tài)系統(tǒng),可能是過度強調(diào)人類主體在經(jīng)濟-社會系統(tǒng)的中心地位所致;阿勒泰地區(qū)在“經(jīng)濟建設為中心”政策推動下,通過生產(chǎn)、交換、分配與消費等經(jīng)濟環(huán)節(jié),實現(xiàn)了由資源到產(chǎn)品的價值轉(zhuǎn)換,尤其是在“十三五”期間阿勒泰地區(qū)憑借資源優(yōu)勢大力推進“新型工業(yè)化”,有色金屬、水電等資源性產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。

其次,從EES系統(tǒng)間演化速率的剪刀差以及耦合度來看,阿勒泰地區(qū)在2014年以后經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)經(jīng)歷了較大浮度的調(diào)整,并且這一劇烈變化逐漸影響了生態(tài)系統(tǒng),例如：2015年后EES系統(tǒng)間演化速率的剪刀差與耦合度出現(xiàn)較大波動,尤其是生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度從低級協(xié)調(diào)共生階段向共同發(fā)展階段過渡。這一結(jié)論的原因可能是：2014年國家林業(yè)局頒布《阿爾泰山地森林草原生態(tài)功能區(qū)生態(tài)保護與建設規(guī)劃(2014—2020年)》,中央政府實施生態(tài)工程、完善公共服務體系等措施取得了較大成效,符合李玥等[30]認為生態(tài)修復工程與EES系統(tǒng)具有緊密協(xié)同性的觀點。此外,本研究初步判斷生態(tài)修復工程的外部干預也會顯著影響EES系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整,尤其生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)產(chǎn)生的反饋較為明顯,但這一結(jié)論還需要結(jié)合具體的生態(tài)保護工程建設加以考察和驗證。

再次,本研究運用脈沖響應函數(shù)及方差分解判斷出三系統(tǒng)對阿勒泰地區(qū)耦合協(xié)調(diào)水平的貢獻具有明顯的前后階段差異,初期主要依靠社會系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)驅(qū)動,后期逐漸向生態(tài)系統(tǒng)過渡,這一結(jié)論也符合著名學者葉俊[31]提出的系統(tǒng)狀態(tài)是由于漲落運動或隨機擾動在不停演變的這一觀點。然而,國家重點生態(tài)功能區(qū)與其他功能區(qū)具有顯著區(qū)別,即政策設計之初的本意是以提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,弱化經(jīng)濟增長為前提,同時強調(diào)公共服務水平改善[32],通過干預物質(zhì)交換、能量和信息流動,實現(xiàn)EES系統(tǒng)處于更高水平的耦合協(xié)調(diào),由此進入一種良性循環(huán)過程。如圖7,三系統(tǒng)對耦合協(xié)調(diào)水平的貢獻并沒有呈現(xiàn)“協(xié)同性”,這也進一步印證了Li等[33]認為阿勒泰地區(qū)存在的“功能協(xié)同”障礙的觀點,而國家重點生態(tài)功能區(qū)要想獲得高水平的系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài),除了需要堅持樊影等[34]強調(diào)的山水林田湖生態(tài)系統(tǒng)各要素耦合協(xié)調(diào)以外,還需要在經(jīng)濟層面構(gòu)建一個行之有效的約束與激勵補償機制,實現(xiàn)三系統(tǒng)間的功能協(xié)同,一方面實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境改善達到新高度,另一方面還需要注重經(jīng)濟激勵與公共服務投入,扭轉(zhuǎn)地方政府長期在生態(tài)保護中形成的機會主義,避免國家重點生態(tài)功能區(qū)陷入“生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展”的兩難困境。

最后,本研究重點在于關注國家重點生態(tài)功能區(qū)EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平以及動態(tài)演化趨勢,而中央政府對國家重點生態(tài)功能區(qū)的未來期待不僅僅局限在提供生態(tài)產(chǎn)品,還試圖運用多種組合政策達到區(qū)域發(fā)展以及減貧的目標。因此,以后的研究還需要進一步考慮構(gòu)建基于服務與福祉的復合系統(tǒng)評價體系,考察長周期下不同空間尺度的動態(tài)演化特征,深入揭示耦合過程與傳導機制,為國家重點生態(tài)功能區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供可靠的理論支撐。

4.2 結(jié)論

本研究構(gòu)建國家重點生態(tài)功能區(qū)EES系統(tǒng)評價體系,運用耦合協(xié)調(diào)模型、剪刀差方法、耦合度模型以及VAR模型對2007—2019年阿勒泰地區(qū)EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平的動態(tài)演化趨勢進行分析。結(jié)果表明：

(1)2007—2019年阿勒泰地區(qū)整體耦合協(xié)調(diào)水平呈現(xiàn)上升趨勢,2011年阿勒泰地區(qū)EES耦合協(xié)調(diào)水平整體進入輕度失調(diào)狀態(tài),并一直持續(xù)到2019年。

(2)2007—2019年阿勒泰地區(qū)經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)發(fā)展水平呈持續(xù)上升趨勢,而生態(tài)系統(tǒng)則呈現(xiàn)下降趨勢,生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)的發(fā)展水平呈現(xiàn)出較為明顯的“X”型變動趨勢。

(3)EES系統(tǒng)相互之間的演化過程可以分為3個階段,即2007—2013年的波動上升、2013—2014年的快速下降、2014—2019年的大幅波動。從EES系統(tǒng)耦合度的演變趨勢來看,生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合度一直處于低級協(xié)調(diào)共生階段,經(jīng)濟系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的耦合度以及生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度,呈現(xiàn)先穩(wěn)定后大幅波動的趨勢。

(4)2007—2019年阿勒泰地區(qū)各系統(tǒng)對EES系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻具有顯著的階段性差異,初期主要由社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)驅(qū)動,后期生態(tài)系統(tǒng)的貢獻度不斷增強。