黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化規(guī)律研究

關(guān)鍵詞：生態(tài)韌性；經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展；協(xié)同；哈肯模型；黃河流域

0引言

高質(zhì)量發(fā)展是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的首要任務(wù)，經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展就是要實現(xiàn)質(zhì)的有效提升和量的合理增長。黃河流域自然資源較為豐富，是我國重要的工業(yè)與糧食基地，經(jīng)濟發(fā)展主要依賴重工業(yè)與能源，長期形成的經(jīng)濟發(fā)展伴隨“高能耗、高污染”狀況，使得原本脆弱、退化的生態(tài)系統(tǒng)承受極大壓力，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、保護、治理難度極大，如何取得經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)韌性提升的雙贏是當(dāng)前亟須解決的重大問題。

經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展是目前學(xué)界研究的熱點之一，研究內(nèi)容主要集中在三方面：一是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的影響因素，如社會資本、人力資本、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、金融科技、國家創(chuàng)新型城市建設(shè)等，采用的計量模型主要有多期雙重差分模型、動態(tài)空間自回歸模型、門檻模型等；二是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平測度與評價，運用的方法主要有主成分分析法、熵權(quán)法、綜合評價法等；三是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的時代背景，如中國式現(xiàn)代化、“一帶一路”建設(shè)、數(shù)字經(jīng)濟、新征程、綠色發(fā)展等。生態(tài)韌性也是學(xué)界的研究熱點之一，有關(guān)學(xué)者主要聚焦于生態(tài)韌性概念及其評估開展研究，多數(shù)學(xué)者把生態(tài)韌性定義為生態(tài)系統(tǒng)遭受外部干擾后恢復(fù)到原來狀態(tài)或形成新平衡狀態(tài)的能力，生態(tài)韌性評價方法與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展評價方法類似，評估框架包括PSR、抵抗力一適應(yīng)力一恢復(fù)力、自然一經(jīng)濟一社會等。有關(guān)學(xué)者開展了經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)韌性關(guān)系的研究，如郭力等研究了數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展對黃河流域生態(tài)韌性的影響、蔣文鑫等對江蘇省城市生態(tài)韌性與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進行了測算、趙領(lǐng)娣等測算了我國53個海岸帶城市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)韌性的耦合協(xié)調(diào)度。

梳理相關(guān)文獻表明，學(xué)界對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)韌性在概念界定、影響因素、測度與評價等方面的研究成果較多，對于二者關(guān)系的研究尚處于起步階段，鮮有對黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同關(guān)系及其演化機制的定量研究。鑒于此，本文在生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化理論分析基礎(chǔ)上，分別構(gòu)建黃河流域生態(tài)韌性、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力評價指標體系，采用熵權(quán)-TOPSIS法對黃河流域各省（區(qū)）生態(tài)韌性、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力進行測度，運用哈肯模型探究黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同關(guān)系及其演化規(guī)律，以期為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的全面推進及相關(guān)研究提供參考。

1理論分析與研究方法

1.1生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化理論分析

由德國物理學(xué)家哈肯創(chuàng)立的協(xié)同學(xué)，是研究復(fù)雜系統(tǒng)自組織演化的學(xué)科，其認為相互協(xié)同的兩個或多個子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)，具有開放性、自適應(yīng)性、非平衡性及非線性等特征。黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)同，就構(gòu)成了這樣的復(fù)合系統(tǒng)（稱為生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)）。其中：系統(tǒng)開放性是指各子系統(tǒng)間、系統(tǒng)與外界可以進行物質(zhì)、能量與信息交換；系統(tǒng)自適應(yīng)性是指在外界發(fā)生變化使信息、物質(zhì)和能量大量涌人系統(tǒng)時，各子系統(tǒng)及其組成部分能夠整合、利用資源并推動系統(tǒng)發(fā)展，主動適應(yīng)外界的變化：系統(tǒng)非平衡性是指各子系統(tǒng)及其組成要素等存在時空差異，如黃河流域各省（區(qū)）之間存在差異、不同時期也存在差異；系統(tǒng)非線性是指各子系統(tǒng)相互作用及其效應(yīng)是復(fù)雜多變的。

在生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)中，生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力為狀態(tài)參量，其中：生態(tài)韌性是保障經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，當(dāng)生態(tài)韌性增強時，可通過抵抗力、適應(yīng)力和恢復(fù)力推動經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展（擴大經(jīng)濟規(guī)模、提高經(jīng)濟效率、完善經(jīng)濟結(jié)構(gòu)等），從而提高黃河流域經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力：經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展通過正反饋機制（經(jīng)濟支撐、環(huán)境規(guī)制等）為生態(tài)韌性增強（完善生態(tài)本底、提高治理能力、推動生態(tài)修復(fù)等）創(chuàng)造條件，當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展到一定規(guī)模時對生態(tài)韌性提出更高的要求。綜上，生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)中的兩個狀態(tài)參量受正負反饋機制的作用，呈現(xiàn)出不同速度、不同幅度的隨機波動，其中之一通過自組織行為形成控制復(fù)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動態(tài)演化方向的序參量；復(fù)合系統(tǒng)在序參量驅(qū)動下，不斷跳躍結(jié)構(gòu)突變的臨界點，形成新的有序結(jié)構(gòu)，其有序程度越高協(xié)同程度就越高，如圖1所示。

基于黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化的自組織特征，本文利用哈肯模型對兩個狀態(tài)參量的協(xié)同演化規(guī)律進行分析，識別生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)的序參量，揭示協(xié)同演化機制，確定復(fù)合系統(tǒng)有序發(fā)展的平衡點。

1.2評價指標體系構(gòu)建

1）生態(tài)韌性評價指標體系。依據(jù)《城市生態(tài)風(fēng)險評價技術(shù)指南》（GB/T 43236-2023）、借鑒有關(guān)學(xué)者的研究，從系統(tǒng)韌性演化（在受到外界擾動前進行抵抗、受到擾動時進行適應(yīng)、擾動結(jié)束后進行恢復(fù)）視角，遵循合理性、全面性和科學(xué)性原則，按照抵抗力、適應(yīng)力、恢復(fù)力3個維度構(gòu)建生態(tài)韌性評價指標體系，見表1。其中：抵抗力是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力，與生態(tài)系統(tǒng)自身屬性和受到的擾動情況有關(guān)，用自身屬性、水污染程度、大氣污染程度、固體污染程度、垃圾污染程度5個指標來表征：適應(yīng)力表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)受到干擾時社會主體采取多種措施使生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)對干擾的適應(yīng)，側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)中的社會屬性且與抵抗力中的污染指標對應(yīng)，用污水治理能力、固體治理能力、廢氣治理能力、垃圾治理能力、生態(tài)建設(shè)投入5個指標來表征：恢復(fù)力為擾動結(jié)束后生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到原有狀態(tài)或形成新的穩(wěn)定狀態(tài)的能力，用綠化修復(fù)程度、公園修復(fù)程度、道路修復(fù)程度、排水管道修復(fù)程度、供水修復(fù)程度5個指標來表征。

2）經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力評價指標體系。根據(jù)黨的十九大報告對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的要求、借鑒有關(guān)學(xué)者的研究，按照經(jīng)濟規(guī)模、效率、結(jié)構(gòu)、持續(xù)性4個維度構(gòu)建經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力評價指標體系，見表2。其中：規(guī)模指經(jīng)濟體量的大小，包括經(jīng)濟量、消費量、財政收入3個指標，為使各省（區(qū)）指標值具有可比性，用相對（人均）指標來表征；效率指經(jīng)濟轉(zhuǎn)化效率，包括金融效率、勞動效率、固定資產(chǎn)投資效率3個指標；結(jié)構(gòu)包含產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟開放結(jié)構(gòu)、消費結(jié)構(gòu)4個指標：持續(xù)性指經(jīng)濟發(fā)展能力，包括信息化程度、創(chuàng)新能力、整體活力3個指標。

3）數(shù)據(jù)來源。本文以黃河流域九省（區(qū)）為研究單元、以2012-2022年為研究期，各指標數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》及各省（區(qū)）《統(tǒng)計年鑒》、統(tǒng)計局網(wǎng)站等，缺失數(shù)據(jù)采用線性插值法補全。

1.3研究方法

1.3.1生態(tài)韌性和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力測度

熵權(quán)法能夠充分利用各指標原始數(shù)據(jù)包含的信息、減少主觀賦權(quán)法造成的偏差；TOPSIS法主要應(yīng)用于多指標綜合評估，用各樣本值與最優(yōu)、最劣理想解的差距計算貼進度（即與最優(yōu)理想解的貼進度），具體方法參見文獻。本研究采用熵權(quán)法計算生態(tài)韌性評價指標和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力評價指標的權(quán)重，采用TOPSIS法計算黃河流域各省（區(qū)）歷年生態(tài)韌性貼進度、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力貼進度，并將其分別作為生態(tài)韌性、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力（J）。

1.3.2生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同水平測度

哈肯模型將系統(tǒng)狀態(tài)參量分為快變量和慢變量兩類，通過構(gòu)建方程計算快變量的系統(tǒng)不平衡點，并運用熱學(xué)中的絕熱近似原理消去快變量，得到慢變量方程和演化方程組，進而識別系統(tǒng)發(fā)展的序參量，并研判系統(tǒng)自組織過程中的演化機制與演化趨勢。把哈肯模型用于研究黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化機制，具有科學(xué)性和可行性。

物理方程是針對連續(xù)型隨機變量設(shè)定的，為了將其用于生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)研究，對式（1）、式（2）分別按式（7）、式（8）進行離散化處理后，進行序參量、勢函數(shù)、協(xié)同穩(wěn)定點、樣本點與協(xié)同穩(wěn)定點距離等的分析計算。

對樣本點與協(xié)同穩(wěn)定點的距離按下式進行正向歸一化處理，作為衡量生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)協(xié)同水平的指標：

3實證研究

3.1生態(tài)韌性、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力測算結(jié)果

2012-2022年黃河流域各省（區(qū)）生態(tài)韌性、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力測算結(jié)果分別見表3、表4。

由表3、表4可知：2012-2022年，黃河流域生態(tài)韌性和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力在整體上保持穩(wěn)步上升的協(xié)同發(fā)展趨勢，生態(tài)韌性與新經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力相比上升速度更快、上升幅度更大，經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力在2020-2022年發(fā)生小幅波動；黃河流域九省（區(qū)）生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力均表現(xiàn)出上升趨勢，生態(tài)韌性上升幅度均比經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力的上升幅度大。

3.2生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化實證分析

1）序參量識別。基于2012-2022年黃河流域九省（區(qū)）生態(tài)韌性和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力測算結(jié)果，分別假設(shè)生態(tài)韌性和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力為序參量，運用經(jīng)濟計量分析軟件EViews按式（7）和式（8）進行回歸，結(jié)果見表5。假設(shè)生態(tài)韌性為序參量時，控制參量y1=-0. 029 7，y2=-0.0227，a=0.123 0，6=0.0054，絕熱近似假設(shè)（原假設(shè)）不成立；假設(shè)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力為序參量時，控制參量，且Y2gt;0，絕熱近似假設(shè)（原假設(shè)）成立，即黃河流域經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力為序參量。

對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力演化方程進行變換，得到如下勢函數(shù)：

3）生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同演化狀況。上述黃河流域生態(tài)韌性和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力測算結(jié)果及哈肯模型回歸結(jié)果表明，黃河流域生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有協(xié)同演化特征，在演化過程中經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展為序參量，即經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮主導(dǎo)作用。從哈肯模型控制參量看，a= 0.031 2gt;0，說明生態(tài)韌性對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有抑制作用，大力提高生態(tài)韌性不利于經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，但a數(shù)值較小，說明其抑制作用較小：b=0.4696gt;0，表明經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)韌性具有協(xié)同提升效應(yīng)，且6數(shù)值較大，表明經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)韌性提升效果明顯；Y1=-0.0360lt;0，說明黃河流域生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)有序演化過程中經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)對生態(tài)韌性形成正反饋機制，但Y1絕對值較小，生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)尚處于低級有序階段；y2=0.1604gt;0，說明黃河流域生態(tài)韌性對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有負反饋機制。

4）生態(tài)韌性與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同水平。把上述生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)協(xié)同穩(wěn)定點（0.6278，-0.0229）代入式（9），測算2012-2022年黃河流域九省（區(qū)）生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)協(xié)同水平（S值），結(jié)果見表6。依據(jù)S值，把生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)協(xié)同水平分為低（S=[0，0.333]）、中（S=（0.333， 0.667]）、高（S=（0.667，1]）3級，2012-2022年各級協(xié)同水平的省份數(shù)量統(tǒng)計見表7。

由表6、表7可知，黃河流域生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)整體協(xié)同水平（流域均值）在2012-2019年呈穩(wěn)步上升趨勢、在2020-2022年出現(xiàn)小幅波動：研究期低協(xié)同水平的省份數(shù)量由8個減少為1個，中、高協(xié)同水平的省份數(shù)量分別由1、0個增加為5、3個，各省（區(qū)）協(xié)同水平的差異逐步縮小，其中山東一直維持中、高水平，而青海、甘肅、寧夏、山西一直在中、低水平徘徊。

4結(jié)論

1）黃河流域整體生態(tài)韌性在研究期高于經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力且呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力在2012-2019年穩(wěn)步上升、在2020-2022年出現(xiàn)小幅波動。

2）黃河流域生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)尚處于低級有序階段，在協(xié)同演化過程中，經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展能力為序參量、主導(dǎo)二者協(xié)同發(fā)展演化的路徑與方向并對生態(tài)韌性具有協(xié)同提升效應(yīng)，而生態(tài)韌性對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展有一定抑制作用但其擬制作用較小。

3）黃河流域生態(tài)韌性一經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)協(xié)同水平在研究期呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，在空間上呈現(xiàn)東高西低的格局，流域九省（區(qū)）協(xié)同水平在2018年以前差異較大、2018年以后差異縮小。