中國省域生態文化健康評價及時空演化特征

秦英潔，劉春臘

（湖南師范大學a.地理科學學院；b.地理空間大數據挖掘與應用湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410081）

0 引言

伴隨城市化和社會經濟的快速發展，人類活動對生態系統健康日益構成威脅。國外較早開始生態系統健康的研究，1989 年Rapport首次提出生態系統健康（Ecosystem health）概念，即一個生態系統所具有的穩定性和可持續性［1］。1991年，國際生態系統健康學會（International Society for Ecosystem Health，ISEH）成立，旨在實現生態系統的可持續發展，為生態系統的評價提供基礎理論和方法［2］。此后，除了概念辨析［3］，學者們逐漸關注健康狀態的評價［4-6］，并對草原、森林、流域等不同生態系統單元的健康狀況進行了定量評估［7-9］。2004 年，《生態健康》雜志創刊，生態系統健康研究在歐美發達國家出現重要轉型［10］，學者們開始關注生態健康與可持續發展［11］、生態系統過程對人類健康的影響［12］和生態健康水平的評估［13］。21 世紀初，我國學者開始關注生態系統健康，對其概念內涵、評價指標和評估方法進行了深入研究，取得了豐碩成果［14-16］。

近年來，生態系統健康的研究不斷拓展，開始加強對文化因素的考量和對人類健康福祉的關注，認為自然和文化之間的相互聯系和相互依存需要更廣泛的綜合，并發展出一個新的研究方向————生態文化健康［17］。但相關研究主要關注區域、河流等的生態文化健康綜合評價［17-21］，缺乏對生態文化健康概念的科學界定，且存在研究區域不平衡，微觀尺度多而中觀宏觀尺度少等問題，對省域尺度生態文化健康時空分異特征的研究更少。自2000 年以來，我國相繼提出“建設生態文明”“推動高質量發展”等舉措，有力地促進了人與自然的和諧發展。鑒于此，本文基于對生態文化健康概念內涵的探討，以“活力——組織力——恢復力”為評估框架，考慮生態與文化之間的耦合關系，對2000——2020 年我國省域生態文化健康水平進行定量評估，以期豐富生態文化健康理論內涵，推動其定量評價研究。

1 概念界定與指標體系

1.1 生態文化健康內涵

生態文化健康是生態系統健康的進一步擴充［10］。在漫長的歷史進程中，人類作為生態系統的一部分，始終與自然生態系統保持著緊密的相互聯系，并以自然生態系統為藍本構建自身的文化，自然立法脫胎于此，寄生于此［22，23］。文化的發展影響生態環境，而生態的改善推動文化進步［24］。因此，只要人類在生態系統中生存并與之相互作用，就難以明確區分自然和文化，在一個“生態文化”系統中整合自然和文化更為合適［17，18］。這里的“文化”是相對于自然而言的，屬于廣義上的文化，是人類社會實踐的一切成果，并非局限于人類精神方面的創造［10］。對于生態系統“健康”的定義，學術界進行過大量的理論探討。如：Rapport［1］認為“健康”即生態完整性和生態系統的可持續性；Costanza 等［25］認為健康的生態系統是活躍的，能保持其組織結構并能從脅迫中恢復過來；肖風勁等［22］認為健康的生態系統是持久的、連續的和可持續的。

基于此，本文認為生態文化健康可以定義為生態——文化系統具備應對外界干擾的能力，且能從生態和社會動蕩中恢復過來，能夠持續提供生態系統服務支持和保持文化生命力，平衡自然生態和人類文化之間的動態交互作用，使自然和文化協同進化，實現可持續發展。即，健康的生態文化系統是活躍的，能保持其組織結構，可從脅迫中恢復過來且各子系統間協同發展的。生態文化健康內涵具體如圖1所示。

圖1 生態文化健康內涵Figure 1 Eco- cultural health

1.2 評價指標體系

生態文化系統是一個復雜的耦合系統，包含自然生態和人類文化兩個子系統，系統間相互作用、相互影響，通過自我維持、自我調節和自我應對功能來保持系統的健康狀態。在生態系統健康評價之中，Costanza 提出的以“活力——組織力——恢復力”分解框架為基礎的評價指標體系得到了國內外學者的廣泛認可［26］。生態文化健康作為生態系統健康的進一步擴充，仍可以在此框架下構建我國生態文化健康評價指標體系（表1）。①活力指系統的新陳代謝和初級生產力。其中：生態系統活力通常采用總初級生產力、凈初級生產力、生態系統生產總值等指標進行測度［14-16］，但這類指標只反映了系統自身的活躍程度，生態系統服務功能能否滿足人類的需求也應是生態系統活力的體現，因此選用植物生產力和生態服務能力來衡量；文化系統的活力通過經濟生產力和文化創造力來表征。②組織力指系統結構的穩定性，常用多樣性指標、各組分間的交互程度等指標衡量，選用景觀多樣性、文化多樣性和產業結構分別表征生態、文化系統的組織力。③恢復力是指系統在外界干擾因素下維持結構和功能的能力。因為土地利用在生態系統恢復力中起著重要作用，所以通過各類土地利用面積加權生態系統恢復力系數的求和來表征生態系統的恢復力［27-29］；而文化系統恢復力則借鑒吳紹洪等［30］提出的自然災害韌彈性社會指標體系，選用醫療救助、文化保護、消費水平等指標來表示。除此之外，在生態文化健康中，較重要的一個方面是兩個子系統要協同進化。即，只有兩個子系統間協調且均處于較高發展水平時，該生態文化系統才是健康的。系統之間的協調發展水平通過引入耦合協調度模型來計算。

表1 中國生態文化健康評價指標體系Table 1 Index system for eco- cultural health assessment of China

2 研究方法與數據來源

2.1 熵值法

熵值法［31］是一種客觀賦權方法，當涉及多個評價對象時使用該方法對各因子賦權，可在保證權重客觀合理基礎上簡化計算過程。首先將數據進行標準化處理，然后通過信息熵計算各指標權重，最后采用綜合指數加權法計算出綜合評價值。

中國生態文化健康評價體系中的生態與文化子系統的計算采用多目標線性加權函數法，函數表達公式為：

式中：Ui和αi分別為第i 個子系統的評價值和權重；n 為子系統數，n =2。本文認為我國生態文化健康中生態與文化同等重要，故α生態=α文化=0.5。

2.2 耦合協調度模型

耦合度表示兩個或兩個以上的系統通過受自身和外界的各種相互作用而彼此影響的現象。構建以下自然生態與人類文化的耦合度模型：

式中：S 為綜合評價指數；D 為協調度值。D值越大，說明生態與文化之間的協調發展水平越高；反之，協調發展水平越低。

參 考 相 關 的 研 究 成 果［26-28，32，33］，本 文 按 照2000——2020年生態文化健康各項評價值全距（最大值——最小值）的六分位數間距，將各項評價值劃分為健康、較健康、亞健康、不健康和病態5個等級（表2）。

表2 中國生態文化健康水平等級劃分標準Table 2 Criteria for grading the level of eco- c ultural health in China

2.3 空間自相關分析

空間自相關分析包括全局空間自相關和局部空間自相關。全局空間自相關反映了生態文化健康水平在全局空間下的集聚效應，局部空間自相關則反映了生態文化健康水平在局部地區的集聚狀態。計算公式為：

2.4 收斂分析

采用σ收斂來分析生態文化健康水平在時空上的演進，本文選取現階段應用較為廣泛的σ系數進行檢驗［34］，計算公式為：

2.5 數據來源

本文采用數據主要包括我國31 個省份（由于數據收集原因，本文研究區域未包含香港特別行政區、澳門特別行政區和臺灣地區）的凈初級生產力、土地利用和社會經濟統計等數據。其中，社會經濟數據源自2001 年、2011 年、2021 年《中國統計年鑒》和全國第五次、第六次、第七次人口普查結果；NPP 數據為2000 年、2010 年、2020 年的MOD17 數據集（https：//earthdata.nasa.gov/），分辨率為500m；土地利用數據源自中國科學院資源與環境數據中心，分辨率為1km，包括6 個一級地類和25 個二級地類；個別缺失數據采用線性插值法補充。

3 結果及分析

3.1 總體分析

我國省域生態文化健康水平評價結果如表3 所示，整體較好。從表3 可見，2000——2020 年我國生態子系統與文化子系統健康水平均呈上升趨勢，且文化子系統上升幅度更顯著。生態子系統健康均值由0.134 上升至0.156，由亞健康提升至健康水平；文化子系統均值由0.070 上升至0.280，由病態提升至較健康水平；生態與文化子系統間的耦合度均值由0.466 上升至0.474，始終保持在較健康水平；協調發展度均值由0.217 上升至0.321，由不健康提升至健康水平；綜合評價均值由0.102 上升至0.218，從病態提升至較健康水平。這主要得益于生態工程的實施及文化相關產業發展：一是生態方面，《2020 中國生態環境狀況公報》顯示，2000 年以來我國植被生態持續改善，水土保持功能提升，人民生態環境獲得感顯著增強；二是文化方面，《中國文化產業發展報告（2020——2021）》顯示，2020 年全國規模以上文化及相關產業企業實現營業收入98514 億元，并在數字文化融合、知識產權保障、文創跨界開發等方面取得積極進展。

表3 中國生態文化健康綜合評價及分項指標均值Table 3 Average eco- cultural health assessment in China

為描述生態文化健康水平在不同區域的演變趨勢，將全樣本數據按東部、中部、西部、東北劃分為四大地區［29］，四大地區生態文化健康綜合指數結果如圖2 所示。從圖2 可見，2000——2010 年，各地區生態文化健康綜合指數均小幅度上升，且綜合指數均值表現為東部地區＞東北地區＞西部地區＞中部地區，僅東部地區上升至亞健康水平，其他地區由病態上升至不健康水平。這主要是由于東部和東北地區受區位和政策等影響，經濟發展較快，人口大量向兩個地區流動，消費水平、文化創造力、醫療救助水平等隨之提升，從而增強了文化系統的活力、組織力和恢復力。2010——2020 年，四大地區的生態文化健康綜合指數再度提升，上升至較健康水平，但東北地區提速減緩，逐漸讓位于西部和中部地區，從2000 年的第二位下降至最后一位。東北地區主要受經濟轉型影響，老工業區衰落、人口大量遷移、經濟和文化活力衰退，加之前期大規模的重工業發展，生態破壞嚴重。而中部和西部地區得益于“中部崛起”和“西部大開發”戰略的實施，經濟發展加速，人均GDP 由2000年的5521元、4814元增長至2020 年的60600 元、55373元，文化活力顯現，文化藝術相關機構分別增加了1200 個和400 個，消費水平提升，人均消費支出增加上萬元，生態文化保護意識逐漸強化。

圖2 2000——2020 年中國四大地區生態文化健康綜合指數對比Figure 2 Comparison of eco- cultural health levels in four major regions of China，2000-2020

從圖3 可見，2000——2020 年四大地區的生態文化協調發展度均呈上升趨勢，東部和西部地區由病態上升至健康水平，東北和中部地區上升至較健康水平。且東部地區始終處于領先地位，中西部地區在2010——2020 年間提升速度加快，逐漸趕超東北地區。究其原因：十八大以來，生態文明建設被納入中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局，各地將更多的精力放在提高發展質量和優化生態環境上，促進了生態與文化系統之間的協調，而東北地區受阻于落后的產業結構優化，生態文化協調發展速度逐漸放緩。

圖3 2000——2020 年中國四大地區生態文化協調度對比Figure 3 Comparison of ecological and cultural harmony among the four major regions，2000-2020

3.2 省域差異分析

借助ArcGIS10.2 軟件進一步分析我國省域生態文化健康的空間差異，結果如圖4 所示。從圖4可見，2000——2020 年各省份生態文化健康綜合指數顯著提升，但省域之間差異明顯，總體呈現“一軸兩翼”的空間分布格局。表現為：新疆、甘肅、寧夏、山西連線上生態文化健康綜合指數最低，向南北兩側遞增，南側廣東、四川、福建等地和北側內蒙古、黑龍江、遼寧等地指數較高。2000 年，各省份生態文化綜合評價指數普遍處于病態、不健康等級，其中，病態省份16 個、不健康省份15 個；2010 年除寧夏、陜西外，其他省份皆在原來基礎上提升了一個或兩個等級，各地普遍處于不健康、亞健康水平，病態省份由16 個減少至2 個，不健康省份16 個、亞健康省份13個；2020 年各省均在原有基礎上再次提升了一個或兩個等級，北京、上海、浙江、福建、廣東、四川躋身健康等級，新疆、甘肅、山西由不健康提升至亞健康等級，寧夏由病態提升至亞健康等級，其他省份均上升至較健康等級，陜西進步最大，由2010 年的病態等級躍升為較健康等級。

圖4 2000——2020 年中國省域生態文化健康綜合指數的空間格局演變Figure 4 Spatial pattern of eco- cultural health in China，2000-2020

2000——2020 年，我國省域生態文化健康綜合指數提升主要得益于文化系統健康水平的改善。由圖5 可知，生態健康指數變化不顯著，廣東、福建、云南、廣西、海南等省份排名靠前，上海、山東、寧夏等省份生態健康指數偏低。而文化子系統健康指數則逐年提升，趕超生態子系統。其中，北京、上海、廣東的文化健康指數最為突出，這得益于北上廣地區區位優越、人才匯聚，經濟生產力、文化創造力、消費水平和醫療救助水平等領先于其他省份。四川省由于深入貫徹文化強國戰略，加快建設文化強省步伐，文化產業對經濟發展的拉動作用不斷增強，2020 年全省文化新業態較為明顯的16 個行業實現營業收入790.8 億元，文化系統的活力、組織力、恢復力持續提升。新疆、寧夏、青海、甘肅、陜西等省份由于地處西部內陸地區，經濟發展勢頭、文化創造力、消費水平等皆落后于東部地區，文化健康指數偏低。此外，各省份生態與文化系統之間的協調發展水平也在不斷改善，其中：北京、浙江、廣東、四川、福建等省份的協調度排名靠前，而甘肅、寧夏、山東、河南等省份協調度排名靠后。

圖5 2000——2020 年中國省域生態、文化健康及協調度得分Figure 5 Ecological and cultural health and coordination scores of China′s provinces，2000-2020

借助空間統計工具刻畫中國省域生態文化健康的空間關聯特征，得到Moran′s I 值及其顯著性變化，結果如圖6 所示。從圖6 可見，2000——2020 年中國生態文化健康水平Moran′s I 指數均為正，考察期內各年份的Z 值均大于1.96，且P 值小于0.05，均通過0.05 嚴格水平下的顯著性檢驗。這表明中國生態文化健康綜合水平在空間分布上呈顯著的正向空間自相關，即生態文化健康綜合指數等級相同的區域在空間上趨于鄰近，集聚程度逐年增強。因此，相鄰區域應依托相關性，加強彼此之間的聯系，共同促進生態文化健康水平的提高。進一步利用σ系數考察中國生態文化健康水平差異的演化趨勢，結果如圖7 所示。從圖7 可見，我國生態文化健康水平存在σ收斂，σ系數介于0.114——0.186 之間，2020 年比2000 年縮小了0.072。這表明雖然我國省域間生態文化健康水平的差異在逐漸縮小，但是這種差異性仍然存在。

圖6 中國生態文化健康綜合指數的Moran′s I 值及其變化Figure 6 Moran′s I value and its changes of eco- cultural health level in China

圖7 2000——2020 年中國生態文化健康綜合指數收斂趨勢Figure 7 Convergence trend of China′s eco- cultural health composite index，2000-2020

4 結論與討論

4.1 結論

本文在對生態文化健康概念進行界定的基礎上，明確了生態文化健康評價的基本邏輯，并依據“活力——組織力——恢復力”框架，構建了我國生態文化健康評價指標體系。以省域為單元，采用綜合評價指數S評估生態文化系統的綜合發展狀況，進一步引入耦合協調度模型，評估生態與文化子系統的協調發展狀況，以此綜合分析2000——2020 年我國生態文化健康水平的動態變化。主要結論如下：①通過梳理相關理論知識，提出生態文化健康即生態——文化系統活躍，能保持其組織結構，可從脅迫中恢復過來，且各子系統間協同發展，并明確了以綜合評價值和協調發展度整體反映生態文化健康水平的基本邏輯。②通過構建中國生態文化健康評價指標體系發現，2000——2020 年我國生態文化健康綜合指數顯著提升，其中：文化子系統健康水平大幅提升，生態子系統健康水平緩慢提升，生態與文化子系統的協調發展度平穩上升。③從區域來看，2000——2020 年東部地區的生態文化健康綜合指數始終領先，中部和西部地區的生態文化綜合指數加速上行，并逐漸趕超東北地區，整體上呈現東部地區＞西部地區＞中部地區＞東北地區的空間布局。④從省域來看，2000——2020 年我國各省份生態文化健康綜合指數顯著提升，呈現“一軸兩翼”的空間分異格局，表現為新疆、甘肅、寧夏、山西連線上生態文化健康綜合指數最低，并向南、北兩側逐步遞增，但省份之間的差異在逐漸縮小。

4.2 討論

本文的實證分析結果對我國生態文化保護政策制定具有一定的參考價值。第一，充分重視生態文化保護的重要性。加強生態文化教育，借助微博、微信公眾號、抖音APP 等宣傳媒介，普及生態文化知識，促進生態文化保護與大眾生活的深度融合。第二，充分重視生態與文化子系統的協調發展。依托各省份自然資源和文化資源，加快發展生態文化旅游業，深入挖掘地方文化內涵，激活民族文化中的魅力元素和生態元素，把各民族文化靈活巧妙地融入旅游項目開發與生態景觀設計中，實現生態與文化的有效融合。第三，充分重視生態文化健康水平的空間非均衡特征。積極制定生態文化協調發展的差異化政策，推動東北地區生態文化健康水平提升，加快東北地區“轉方式、調結構”步伐，強化生態文化協調發展理念，促進經濟、科技、文化等社會更深層次的振興，努力縮小與其他地區的差距。第四，充分重視生態系統的脆弱性。從研究結果看出，生態子系統的健康水平提升緩慢，這是由于生態系統一旦遭到破壞將難以在短時間內恢復。因此，西部地區等生態環境脆弱地區要進一步強化植樹造林和退耕還林，提高植被覆蓋率，嚴格控制城市發展過程中建設用地的擴張，推動綠色低碳經濟發展。生態文化健康研究視角能反映人類活動對自然生態的脅迫和自然環境對人類健康的影響，有利于綜合全面地解決各種資源環境問題。本文通過構建生態文化健康評價指標體系，實證測度了各省的生態文化健康水平，豐富了生態文化健康的研究內容，為全面把握生態文化系統的健康狀況做出了一定貢獻。同時，通過測度生態文化健康水平的區域差異，為中國生態文化保護政策制定提供了一定依據。但本文構建的指標體系只是初步探索，選取的指標均為可以量化的指標，考慮到直觀性和普適性，一些具有高顯示度的定性指標沒有使用，導致評價指標體系不夠完整。今后，應以結合大數據等技術方法，進一步完善評價體系，補充定性指標來綜合衡量生態文化健康水平。此外，生態與文化之間的交互關系紛繁復雜，本文僅用耦合協調度表征兩者的耦合關聯尚存在一定缺陷，有待進一步改善解決。