长江中游地区资源环境承载力及协调发展研究

夏晶晶

(武汉大学 中国发展战略与规划研究院，湖北 武汉 430072)

一、引言

十八届三中全会提出，“建立资源环境承载能力监测预警机制，对水土资源、环境容量和海洋资源超载区域实行限制性措施”，强调“资源环境承载能力评价”及“资源环境承载能力监测预警”的重要作用[1]。当前，生态环境问题已经成为影响社会可持续发展、经济稳定、民生福祉的关键问题，开展资源环境承载力持续动态评估，建立资源环境承载能力监测预警机制，对于增强社会经济发展与国土空间开发过程中的资源环境约束，促进人口、经济和资源环境相协调具有重要意义。

自20世纪80年代“承载力”的概念被提出以来，国内外学者开始从研究要素、研究方法以及研究区域等方面对其进行深入的研究。从要素研究来看，早期的研究主要以水资源[2]、土地资源[3]、森林资源[4]以及人口承载力[5]等单要素研究为主，随着研究的不断深入而演变为将资源环境作为整体，开展综合评价研究。从研究方法来看，包括主成分分析法、状态空间法、层次分析法、熵权法、能值分析法、系统动力学法以及生态足迹法等[6～9]。这些研究实现了对区域资源环境变化较为准确的计算和分析，推动了资源环境承载力研究的发展。然而，目前已有文献更多关注省域、京津冀、长三角、关中城市群等地区的资源环境承载力变化，鲜有针对长江中游地区的研究。此外，资源环境承载力不仅反映了资源环境对人类经济社会活动的承载能力，而且反映了经济-资源-环境三大系统相互作用又相互制约的关系。因此，资源环境承载力耦合协调水平及区域差异的限制性因素更加值得深入探究[10,11]。

长江中游地区是我国“中部崛起”和“长江经济带发展”战略实施的叠加区，具有连接东西、承上启下的重要地位。长江中游地区覆盖湖北、湖南、江西三省，地处我国地形阶梯的二、三阶梯过渡带，拥有长江和我国最大的两个淡水湖——洞庭湖和鄱阳湖，资源环境禀赋较好，交通优势明显，发展潜力巨大。论文以长江中游地区为研究区域，构建资源环境承载力评价指标体系，利用熵权法和综合指标评价法对2012～2018年长江中游地区资源环境承载力进行测度分析，从地级市、城市群和省域层面探讨其时空格局和演变规律，并结合耦合协调度模型和障碍度模型分析资源环境承载力子系统协调发展水平和发展障碍因素，旨在为长江中游地区的资源环境与社会经济协调可持续发展提供可靠的科学支撑。

二、研究方法与数据来源

(一)指标体系构建

论文从资源环境承载力的“资源-环境-社会经济”内涵出发，遵循科学性、完整性、层次性、可操作性和数据可获取性等原则，从资源承载力、环境承载力和经济社会承载力三个方面构建长江中游地区资源环境承载力评价指标体系，包含3个一级指标、18个二级指标，如表1所示。

表1 长江中游地区资源环境承载力评价指标体系

(二)数据来源

论文选取湖北省、湖南省、江西省三省地级及以上城市作为长江中游地区资源环境承载力的基本测度单元，其中湖北省包含12个地级市(天门、仙桃、潜江3市因为数据缺失而被剔除)，湖南省包含13个地级市、江西省包含11个地级市，共计36个地级市。

论文的基础数据主要来源于《中国城市统计年鉴》，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省各地级市国民经济与社会发展统计公报，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省水资源公报，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省各地级市生态环境状况公报以及各市统计年鉴(2013～2019)等，对于个别年份的缺失数据采用插值法进行处理。

(三)评价方法

1.基于熵值法的资源环境承载力评价

论文选用客观赋权法中的熵值法计算各指标的权重，然后采用综合指数法计算长江中游地区资源环境承载力。为消除各指标量纲不同造成的误差，需先对各指标原始数据进行标准化处理，具体处理方法如式(1)、(2)所示：

(1)

(2)

计算第i个单元第j项指标值的比重：

(3)

计算指标信息熵：

(4)

计算信息熵冗余度：

dj=1-ej

(5)

计算指标权重：

(6)

采用综合指标评价法将评价指标标准化值与评价指标权重动态加权求和，求得地级市、城市群和省域层面资源环境承载力，计算方法如式(7)所示：

(7)

2.耦合协调度模型

耦合协调度模型可以反映不同系统之间的相互影响程度和复合系统整体的协调发展水平，计算方法如式(8)～(10)所示：

(8)

T=αU1+βU2+γU3

(9)

(10)

表2 耦合度和协调度划分标准

3.障碍度模型

为了对长江中游地区资源环境承载力变化的障碍因素进行进一步探究，论文引入障碍度模型，计算方法如式(11)～(12)所示。首先计算指标的偏离程度Uij ，即指标标准化值与100%之差，然后计算指标的障碍度：

(11)

(12)

三、结果分析

(一)资源环境承载力评价结果分析

2012～2018年长江中游地区资源环境承载力测度结果如表3所示。2012～2018年长江中游地区资源环境承载力呈平稳增长态势，由2012年的0.442平稳上升至2018年的0.546，平均增速为3.58%。城市间的资源环境本底及资源环境承载力的变动情况差异较大，但大部分城市处于平稳增长态势，部分城市显示出波动上升的现象。萍乡市、武汉市、襄阳市、鄂州市、黄冈市等地区资源环境承载力波动相对较大，在2012～2018年出现了2次及以上的短暂下降，呈“W”型变化态势；九江市、上饶市、宜春市、咸宁市、株洲市、益阳市出现1次暂时下降，呈“V”型波动增长态势。从年平均增长率来看，2012～2018年长江中游地区36个地级及以上城市资源环境承载力都处于增长阶段，年平均增长率在1.2%～7.5%之间。值得注意的是，武汉市和长沙市的年均增长率分别为1.5%和2.3%，分别位于倒数第二位和倒数第六位。

进一步采用聚类分析法，将长江中游地区地级城市划分为资源环境承载力高、中、低三类，结果如表4所示。其中，资源环境承载力等级为高的为南昌市、新余市、武汉市、长沙市，长江中游三省份省会城市资源环境承载力都处于高水平；资源环境承载力等级为中等的有18个城市，资源环境承载力等级为低的有14个城市。可见，长江中游地区大部分城市资源环境承载力处于中等及以下水平。

表4 长江中游地区资源环境承载力分类

从长江中游地区三省份的资源环境承载力来看(表3)，2012～2018年湖北省、湖南省和江西省资源环境承载力都呈平稳上升态势，湖北省从2012年的0.435逐年上升至2018年的0.535，年均增长率为3.51%；湖南省从2012年的0.430逐年上升至2018年的0.550，年均增长率为4.17%；江西省从2012年的0.462逐年上升至2018年的0.554，年均增长率为3.07%。2012～2014年，资源环境承载力整体呈现江西省>湖北省>湖南省的格局；2014年以后，资源环境承载力整体呈现江西省>湖南省>湖北省的格局；而从增长率来看，呈现湖南省>湖北省>江西省的态势。

从长江中游地区三大城市群的资源环境承载力来看(表3)，2012～2018年武汉城市圈、环长株潭城市群和环鄱阳湖城市群资源环境承载力都呈平稳上升态势。武汉城市圈从2012年的0.437逐年上升至2018年的0.537，年均增长率为3.52%；环长株潭城市群从2012年的0.459逐年上升至2018年的0.564，年均增长率为3.49%；环鄱阳湖城市群从2012年的0.472逐年上升至2018年的0.558，年均增长率为3.49%。2012～2015年，资源环境承载力

表3 长江中游地区资源承载力测度结果

整体呈现环鄱阳湖城市群>环长株潭城市群>武汉城市圈的格局；2016年以后，资源环境承载力整体呈现环长株潭城市群>环鄱阳湖城市群>武汉城市圈的格局；而从增长率来看，呈现武汉城市圈>环长株潭城市群>环鄱阳湖城市群的态势。

(二)资源环境承载力耦合协调特征

为了反映资源环境承载力子系统之间交互耦合的协调程度，论文采用耦合协调度模型对长江中游地区资源环境承载力子系统之间的耦合协调发展水平进行测度，考虑篇幅限制，表5以2012年、2015年和2018年为例呈现出了相关结果。长江中游地区资源环境承载力子系统之间的耦合度在0.852～0.901之间，根据表2所示的划分标准，处于高度耦合阶段，可见长江中游地区资源、环境与社会经济发展之间联系紧密，相互影响的程度高。2012～2018年间长江中游地区资源环境承载力子系统的耦合协调程度总体呈现逐步上升，均值年际变化幅度不大，由2012年的0.355上升至0.405，较2012年增长幅度为14.1%，增长幅度较缓，直到2017年才到0.400，进入良好协调阶段。

表5 长江中游地区资源环境承载力和耦合协调发展水平

续表5地区资源环境承载力2012 20152018耦合度2012 20152018综合发展水平2012 20152018协调耦合度2012 20152018湖南省长沙市0.6330.6710.7270.9230.9400.9340.2110.2240.2420.4410.4580.476株洲市0.5040.5590.6010.8770.9090.9230.1680.1860.2000.3840.4120.430湘潭市0.4840.5150.5930.8630.9150.9090.1610.1720.1980.3730.3960.424衡阳市0.3990.4670.5040.8430.8400.8790.1330.1560.1680.3350.3620.384邵阳市0.3530.4290.4720.7100.7910.8200.1180.1430.1570.2890.3360.359岳阳市0.4160.4720.5210.8620.8970.9020.1390.1570.1740.3460.3760.396常德市0.4310.4800.5510.7810.8490.8730.1440.1600.1840.3350.3690.400张家界市0.3760.4690.5800.9130.8990.8780.1250.1560.1930.3380.3750.412益阳市0.4200.4370.5160.7360.8320.8450.1400.1460.1720.3210.3480.381娄底市0.3890.4410.5010.7600.8190.8260.1300.1470.1670.3140.3470.371郴州市0.4390.4970.5440.8160.8710.8910.1460.1660.1810.3460.3800.402永州市0.3830.4680.5200.7650.8150.8550.1280.1560.1730.3130.3570.385怀化市0.3710.4330.5230.7650.8060.8310.1240.1440.1740.3070.3410.381江西省南昌市0.5490.6060.6700.8880.9020.8920.1830.2020.2230.4030.4270.446九江市0.4320.4540.5160.8440.9210.9200.1440.1510.1720.3480.3730.398上饶市0.4040.4440.4640.7630.8570.8890.1350.1480.1550.3210.3560.371抚州市0.4410.5000.5300.6990.7850.8470.1470.1670.1770.3210.3620.387宜春市0.4370.4480.5320.7120.8220.8570.1460.1490.1770.3220.3500.390吉安市0.4050.4940.5240.7200.7910.8520.1350.1650.1750.3120.3610.386赣州市0.3640.4190.5150.7940.8730.8770.1210.1400.1720.3100.3490.388景德镇市0.4540.5070.5790.9070.9270.9160.1510.1690.1930.3710.3960.420萍乡市0.5310.5310.5710.8660.9130.9220.1770.1770.1900.3910.4020.419新余市0.5570.5750.6170.9360.9460.9320.1860.1920.2060.4170.4260.438鹰潭市0.5100.5470.5770.8340.8900.9090.1700.1820.1920.3770.4030.418长江中游地区0.4420.4860.5460.8520.8960.9010.1470.1620.1820.3550.3810.405

长江中游地区地级及以上城市资源-环境-社会经济复合系统的耦合度在0.690～0.958之间，处于良好耦合和高度耦合阶段，耦合度较高；系统的协调度在0.289～0.476之间，处于中级协调和良好协调阶段。2012年仅有武汉市、长沙市、南昌市和新余市处于良好协调阶段，其余城市都处于中级协调阶段，到2018年共有17个城市提升至良好协调阶段，仍有19个城市处于中级协调，长江中游地区资源-环境-社会经济系统的协调度需进一步提升，这种特征也反映出当前长江中游地区社会经济发展与生态环境之间的现实矛盾仍然较为突出。

进一步分析长江中游城市群和省份资源环境承载力的耦合协调发展情况，如图1所示。城市群和省份间的耦合协调度较为接近，总体上都呈现逐渐上升的态势。2012年，长江中游城市群和湘、鄂、赣三省资源环境承载力耦合协调发展度在0.355～0.367之间，均处于中等协调阶段，从高到低依次为环鄱阳湖城市群、江西省、环长株潭城市群、武汉城市圈、湖北省、湖南省；到2018年，三大城市群和三省份的资源环境承载力耦合协调发展度在0.400～ 0.412之间，均达到良好协调阶段，从高到低依次为环长株潭城市群、环鄱阳湖城市群、江西省、湖南省、武汉城市圈、湖北省。城市群的资源环境承载力耦合协调度高于相对应的省份，可见，长江中游城市群作为区域新型城镇化的主体，在城市系统发展、协调发展方面初见成效。

图1 长江中游地区城市群和省份资源环境承载力耦合协调度年际变化趋势

从变化幅度来看，湖南省的耦合协调度提升幅度最大，达16.23%，其次为湖北省和环长株潭城市群，分别为14.03%和14.0%，江西省和环鄱阳湖城市圈在2012年的耦合协调度相对较高，但是增长幅度却相对趋缓。值得注意的是，只有环长株潭城市群的增长幅度超过了长江中游地区的整体增长幅度。虽然长江中游地区的资源环境承载力耦合协调度的发展趋势向好，但整体水平仍然较低，主要是综合发展水平较低，而且区域发展不平衡性较大，非省会城市与省会城市的发展质量差距明显，仍有超过一半的城市处于中度协调等级，系统协调度与城市发展质量还存在较大的上升空间。

(三)资源环境承载耦合协调障碍因素分析

采用障碍度模型计算2012～2018年长江中游地区地级以上城市资源环境承载力单项指标障碍度，表6展示了2012年和2018年各城市障碍指标和障碍度，障碍指标以编号展示，具体指标名称见表1。从表6可以看出，长江中游地区资源环境承载力主要单项指标障碍因素中，几乎所有指标都有出现，但湘、鄂、赣三省份在不同年份的障碍因子又有明显差异。

表6 长江中游地区资源环境承载力单项指标障碍度

以2018年为例，湖北省资源承载力单项指标障碍因素包括人均水资源量、人均供水量、城市建设用地面积、森林覆盖率，12个城市中人均水资源量出现6次，其余指标各出现2次；环境承载力单项指标障碍因素包括环境空气质量优良率和一般工业废弃物综合利用率，分别出现5次和7次；社会经济承载力单项指标障碍因素包括第三产业产值占GDP比重、人口密度、人均财政收入、城市道路面积，其中人口密度出现6次，其余指标各出现2次。

2018年湖南省资源承载力单项指标障碍因素包括人均水资源量、人均供水量、城市建设用地面积，分别出现6次、3次和4次；环境承载力单项指标障碍因素包括环境空气质量优良率、单位GDP废水排放量、污水处理厂集中处理率、一般工业废弃物综合利用率，其中空气质量优良率出现7次，其余因素各出现2次；社会经济承载力单项指标障碍因素包括人口密度、人均财政收入、城市道路面积，分别出现3次、6次和4次。

2018年江西省资源承载力单项指标障碍因素包括人均水资源量、人均供水量、城市建设用地面积，其中南昌市为人均水资源量，赣州市为人均供水量，其余城市均为城市建设用地面积；环境承载力单项指标障碍因素包括环境空气质量优良率、单位GDP废水排放量、单位二氧化硫排放量、污水处理厂集中处理率、一般工业废弃物综合利用率，分别出现3次、2次、2次、1次和3次；社会经济承载力单项指标障碍因素包括人口密度和城市道路面积，分别出现6次和5次。

根据单项指标障碍度的计算结果，进一步测算2012～2018年长江中游地区资源环境承载力各子系统的障碍度，研究和分析各子系统的障碍情况，表7展示了2012年、2015年和2018年的测算结果。虽然各城市资源环境承载力各子系统障碍度的具体数值有所不同，但从整体情况来看，社会经济承载力子系统是长江中游地区资源环境承载力的障碍因素，随后依次是资源子系统和环境子系统。除3个省会城市外，其余城市在2012～2018年间资源环境承载力子系统障碍度排序都遵循社会经济>资源>环境的规律。而武汉市在2012～2018年间都呈现资源>社会经济>环境的障碍度排序，长沙市和南昌市在2012～2015年障碍度排序为社会经济>资源>环境，在2015年以后转为资源>社会经济>环境。由此可知，长江中游地区的环境治理效果显著，资源约束和发展质量是目前提升区域资源环境承载力亟需解决的关键问题。省会城市拥有较好的发展基础和潜力，但承担着集聚人口和经济的重要功能，对经济发展和资源环境系统都产生了较大压力，要注重提高资源的利用效率，同时进一步优化产业结构和持续开展环境治理；非省会城市资源环境承载力受到经济发展质量子系统的制约作用较大，需要进一步提高经济规模并注重发展质量，避免传统粗放式经济发展方式，将环境资源作为社会经济发展的内在要素，率先进行城市绿色转型，提升城市发展质量。

表7 长江中游地区资源环境承载力子系统障碍度

续表7地区2012年A1A2A32015年A1A2A32018年A1A2A3江西省南昌市40.53%9.84%49.74%43.96%8.16%47.96%52.69%4.20%43.09%九江市28.10%15.94%56.04%28.05%19.58%52.43%32.79%14.52%52.65%上饶市27.87%15.00%57.09%25.85%17.13%57.07%29.56%15.62%54.89%抚州市26.30%11.18%62.49%27.26%7.32%65.38%32.52%5.01%62.53%宜春市27.36%11.12%61.61%29.15%12.82%58.00%34.03%5.16%60.84%吉安市27.31%14.16%58.48%27.98%7.78%64.24%31.92%6.20%61.82%赣州市23.16%22.66%54.17%24.66%20.51%54.82%30.01%10.23%59.83%景德镇市26.13%19.29%54.51%26.84%17.22%55.91%33.89%7.82%58.28%萍乡市33.67%6.30%60.06%33.11%12.09%54.71%37.47%11.36%51.20%新余市31.19%13.51%55.22%33.03%14.59%52.32%39.47%10.15%50.35%鹰潭市27.56%8.71%63.65%30.20%8.26%61.46%35.16%6.84%57.94%

四、研究结论

第一，长江中游地区资源环境承载力呈平稳增长态势，南昌市、新余市、武汉市、长沙市资源环境承载力都处于高水平，其余城市资源环境承载力处于中等及以下水平。2012～2014年，资源环境承载力整体呈现江西省>湖北省>湖南省的格局；2014年以后，资源环境承载力整体呈现江西省>湖南省>湖北省的格局；而从增长率来看，呈现湖南省>湖北省>江西省的态势。

第二，长江中游地区资源、环境与社会经济子系统之间联系紧密，相互影响的程度高，处于高度耦合阶段；协调水平虽呈现逐步向好的态势，但协调水平较低，大部分城市处于中度协调等级。区域综合发展水平较低，而且发展不平衡性较大，非省会城市与省会城市的发展质量差距明显，区域社会经济发展与生态环境之间的现实矛盾仍然较为突出。

第三，长江中游地区各城市资源环境承载力的障碍因素在不同年份各有差异，其中人均水资源量、城市建设用地面积、环境空气质量优良率、一般工业废弃物综合利用率、第三产业产值占GDP比重、人口密度、人均财政收入、城市道路面积出现的频次相对较高。随着经济社会发展和生态文明建设的不断深入推进，长江中游地区的环境治理效果显著，资源约束和发展质量是目前提升区域资源环境承载力亟需解决的关键问题。