山西省经济发展与生态环境耦合协调研究

毛文贤，郭晓佳,2*

1.山西师范大学地理科学学院，山西 临汾 041000；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101

1 研究区概况

山西省，简称“晋”，介于北纬34°34′～40°44′，东经110°14′～114°33′之间，东与河北为邻，西与陕西相望，南与河南接壤，北与内蒙古毗连，总面积15.67万平方千米，截至2019年底共辖11个地级市，市辖区26个、县级市11个、县80个 ，常住人口3 729.22 万人，2019年实现地区生产总值17 026.68 亿元，其中，第一产业增加值824.72亿元，第二产业增加值7 453.09亿元，第三产业增加值8 748.87亿元，人均地区生产总值45 724元.

2 数据来源和研究方法

本文数据主要来源于2008年～2019年《山西省统计年鉴》、2007年～2018年山西省国民经济与社会发展统计公报以及政府网站公开信息.

2.1 指标体系建立

经济发展水平和生态环境水平难以用单个指标精准衡量，所以需要构建多层次的评价指标体系进行综合分析，在遵循指标选取的科学性、代表性和可获得性原则的基础上，本文结合国内外专家学者的研究成果，选取了共19个指标对经济发展水平和生态环境水平进行评价，其中经济发展水平的评价指标包括经济规模总量和经济结构特征两个方面[1]，而生态环境水平则依据“压力—状态—响应”模型选取10个指标构建指标体系来对生态环境水平作出评价[2].构建出的指标体系如表1所示.

2.2 研究方法

为消除数据的数量级及量纲不同的影响，采用Min-max标准化方法对数据进行无量纲化处理，根据指标性质对指标标准化处理[3].

对于正向指标的处理为

Yij=[Xij-min(Xij)]/[max(Xij)-min(Xij)]

(1)

对于负向指标的处理为

Yij=[max(Xij)-Xij]/[max(Xij)-min(Xij)]

(2)

为较为客观地对经济发展水平和生态环境水平进行评价，本文采用熵值法来确定指标权重，熵值法首先需要计算第i年第j项的指标值的比重，其公式为

(3)

接着计算指标权重

(4)

式中，Wj(j=1,2，...，m)为系统下的第j项指标的权重，Pij为第i年第j项的指标值的比重，m为指标项数，计算出的各指标权重见表1.

表1 经济水平与生态环境协调发展评价指标体系及权重Tab.1 Evaluation index system and weight of coordinated development of economic level and ecological environment

最后可根据指标的权重计算指标的评价得分

Sij=Wj×Yij

(5)

为测算山西省经济发展水平和生态环境水平的耦合协调度，借鉴相关文献构建经济发展和生态环境的综合水平评价模型

(6)

用Ut(t=1,2)分别代表经济发展和生态环境的综合水平，在研究二者的耦合协调度时，本文采用的是耦合协调度模型.耦合度模型是借鉴物理学中容量耦合概念与模型后得出的可测度多个系统间彼此作用、相互影响紧密程度的模型[5].测算耦合度的公式为

(7)

C指经济发展和生态环境两个系统的耦合度，U1代表经济发展综合评价指数，U2代表生态环境综合评价指数.为了更精准反映二者之间的协调发展水平和协调发展程度，引入耦合协调度模型，其计算方法为

(8)

T=aU1+bU2

(9)

式中，D为经济发展系统和生态环境系统二者的耦合协调度，C指经济发展和生态环境两个系统的耦合度，T为协调发展综合评价指数，a与b为待定系数，均取值为0.5.在参照专家学者研究的基础上，对耦合协调度D进行分类.将U1和U2的耦合协调度划分为三种类型：经济发展滞后型(U1U2)、经济发展与生态环境协调发展型(U1=U2)[6].协调度类型划分标准如表2所示[7].

表2 协调度类型划分标准 Tab.2 Classification criteria of coordination degree types

3 综合分析评价

3.1 经济水平系统综合评价分析

从图1可以看出，2007年到2018年山西省经济发展综合水平整体呈上升趋势，在2007年～2011年间发展速度较较快，2011年～2015年增速有所放缓，但2015年～2018年间又实现较快发展.2007年～2011年，国内生产总值、社会销售品零售总额和第二产业产值增加值综合评价数值增速相对较快，在此期间，山西省认真贯彻实施了“十一五”规划的整体部署，坚持走出“四条路子”、实现“三个跨越”的发展思想，全面推进各项工作，GDP总量增幅明显，消费市场活跃，经济发展态势良好.2012年～2015年，山西省第三产业产值和人均可支配收入增长迅速，在全国都面对经济下行压力持续加大时，山西省坚持稳中求进，统筹引领经济发展新常态，经济发展增速放缓，呈现出缓中趋稳、稳中有进的态势.2015年～2018年间山西省经济发展再次实现新跨越，在深入贯彻党的十九大精神和习近平总书记视察山西重要讲话精神的基础上，山西省经济总量持续扩大，GDP增量回升，增速明显；经济发展质量提升，产业结构趋于合理，高新技术产业发展迅速；需求结构持续优化，消费市场扩大，居民可支配收入增加，有利于拉动内需，消费模式增多，网上消费等新型消费模式更加普及；社会保障更加完善，居民幸福感显著上升.

图1 经济发展和生态环境系统指标综合评价指数Fig.1 Index of comprehensive evaluation of indicators of economic development and ecosystem

3.2 生态环境系统综合评价分析

由图2可得山西省生态环境系统的发展水平在2007年～2018年间基本呈现出“V”型的波动中上升的演变趋势[8]，在2010年出现了低谷，在2016年综合评分最高.而从图2可以看出，2007年～2009年间出现了第一个“V”型演变，2008年综合评分下降主要是由于工业废水排放量和工业固废产生量较大，生态环境压力指数偏低.造成2010年出现低谷的主要原因是当年的生态环境压力较大，2010年生态环境状态发展指数以及生态环境响应指数都有所上涨，2010年底山西省初步完成了煤炭资源整合第一阶段，全省煤炭产业的规模化、集约化水平提高，煤炭产能得到了充分释放，造成当年工业“三废”的产生量增加，生态环境压力较大.2012年生态环境综合评价较低与生态环境状态指数的明显下降密切相关，不可忽视建成区绿化覆盖面积和公园绿地面积的大小对生态环境的贡献度[9].2013年～2018年期间生态环境指数曲线波动较大，先是出现了2015年的低谷，接着又在2016年达到了峰值，2015年生态环境压力指数上升，说明当年工业“三废”产生量与排放量得到了有效的控制，但是生态环境状态指数下降明显，全省供水量不足导致的人均水资源量指数降低以及人均公共绿地面积的减少不利于生态环境状态的评分.2016年山西出台了区域经济转型升级考核评价办法，生态环境治理业投资明显增长，生态环境状态、压力和响应指数相较2015年增长幅度较大，成为2007年～2018年期间综合评分最高的一年.总体来看，创新生产技术减少工业“三废”排放量，及时采取措施应对生产生活污染物排放以及重视城市绿化建设都可以有效保护生态环境，提高生态环境质量.

图2 山西省生态环境及其子系统综合发展得分演变趋势Fig.2 Evolution trend of comprehensive development score of ecological environment and its subsystem in Shanxi province

3.3 山西省经济水平与生态环境系统耦和协调度

根据熵值法和利用耦合协调度模型计算出的2007年～2018年的经济发展和生态环境评价指数、二者的耦合度协调度D、耦合协调等级及类型见表3.从表中可以看出，近十年来山西省经济发展和生态环境明显改善，经济发展指数更达到0.900以上，说明山西省经济发展取得一定成效，并且经济发展和生态环境的耦合协调度也是呈现逐渐优化的趋势，只有在2015年出现了短暂的下降趋势，2016年又继续呈增长态势，2015年即为波谷值，由2014年的0.529降低为0.493，协调水平也变为勉强协调.但整体来看山西省经济发展和生态环境耦合协调度由2007年的0.241上升到了2018年的0.628，协调水平由中度失调变为中度协调，经济发展与生态环境相互支撑作用显著.由表3还可得经济发展与生态环境的耦合协调度发展大致分为三个阶段，第一阶段为2007年～2010年，耦合协调度基本为轻度失调，在这一阶段经济发展和生态环境情况不甚良好，指数明显偏低，两个系统的耦合度一直处于失调状态，但是这一时期经济发展和生态环境都在稳步增长，发展势头良好.第二阶段为2011年～2012年，耦合协调度达到了勉强协调，在这一时期，经济发展迅猛，生态环境也保持较为良好的水平，二者的耦合协调度由失调转为协调.第三阶段为2013年～2018年，在这一阶段山西省经济发展和生态环境评价指数呈现波动增长，2015年出现了这一阶段的最低值，这是由于2015年全省供水量不足，人均公共绿地面积减少，生态环境评价指数下降，导致两个系统之间耦合协调度降低，但政府重视生态环境发展，对环境问题响应及时并积极采取措施，措施行之有效，使得生态环境评价指数重新上升，在2018年达到了接近最高值的0.639，而两个系统的耦合协调度也达到了峰值0.628，稳定的保持在中度协调水平.

表3 山西省经济水平与生态环境系统耦和协调度及协调类型Tab.3 The degree and type of coupling and coordination between economic level and ecological environment system in Shanxi province

从两个系统的耦合协调类型来看，2007年～2018年山西省经济发展与生态环境的耦合协调类型可以分为经济滞后型和环境滞后型两种类型.由表3可知，2007年～2011年山西省经济发展与生态环境的耦合协调类型为经济滞后型，生态环境发展引领经济发展，这表明这一阶段山西省的自然生态环境良好，但山西省发展产业的形式单一，仅依靠简单的开发煤炭等自然资源不足以支撑经济发展取得较高的综合评分[10].2011年两个系统的综合评分最为接近，此阶段虽然经济水平和生态环境两个系统的发展速度都较为缓慢，但二者相互协调发展的状况良好，接近于同步协调型.2012年～2018年经济发展水平稳步提升，高于生态环境发展水平，二者的耦合协调类型为环境滞后型，这一阶段虽然政府和社会各界都十分重视生态环境的保护和发展，但生态环境发展未取得较大的突破，意味着经济的快速进步还是在很大程度上对生态环境发展产生了负面的影响，继续以污染严重的第二产业作为支柱产业可能会导致生态环境的恶化，不利于经济和生态的可持续健康发展.

4 结论与建议

4.1 结论

(1)山西省经济发展在2007年～2018年间呈现稳步上升的演化趋势，曾出现增速放缓的现象但总体还是实现了速度较快的发展，生态环境系统的综合水平在研究期间呈现波动中缓慢上升的演变趋势，其中生态环境状态层面的演变趋势与总体水平的演变趋势基本一致，而生态环境压力层面相较于其他两个层面评分较高，对综合评分影响较大[11].

(2)在山西省经济发展中，第三产业产值和人均可支配收入对经济发展系统的综合得分贡献率较大，总体来看经济规模越大经济发展系统综合评分越高，而对生态系统综合评分影响较大的因子是工业固废产生量和二氧化硫排放量，所以工业“三废”的排放对生态环境系统综合水平影响力最大，生态环境压力的增大不利于生态系统综合水平评分[12].

(3)从图3可以看出，耦合度C和耦合协调度D演变趋势都是平缓上升，其中D的发展趋势更能精确反映经济发展和生态环境两系统耦合协调性变化[13].2007年～2018年间山西省经济发展与生态环境的耦合协调性朝着良性耦合的趋势发展，总体发展趋势为轻度失调—勉强协调—中度协调.山西省两大系统发展实现了由经济滞后失调型到生态滞后协调型的跨越，之后也会势必朝着生态相较经济滞后的协调发展方向迈进.

图3 山西省经济发展与生态环境耦合度指数与耦合协调度指数Fig.3 Coupling degree index and coupling coordination degree index of economic development and ecological environment in Shanxi province

4.2 建议

(1)经济建设仍然是发展的重点，但是如今不只是一味地追求经济发展的速度，还对经济发展的质量提出了要求，山西省是以煤炭资源为代表的资源大省，发展产业也大多围绕煤炭资源展开，依赖于高耗能高污染的初级加工业和重工业，经济发展形式粗放，并且以牺牲生态环境为代价，要追求经济的可持续发展，山西省需要转变经济发展方式，借助科技与创新手段实现产业转型[14]，优化经济结构，利用有利的地理位置吸引人才，加强与周边省市的合作，通过技术升级和调整发展政策实现资源优化配置，提升经济发展质量.

(2)牢牢把握生态文明建设的珍贵机遇，重视生态环境发展，针对已经存在的环境问题，加大环境保护投资力度，统筹生态环境系统治理，将改善生态环境作为持续长久的重点事业.严格把控污染物的产生与排放，督促企业严格执行符合生态文明建设的绿色考核规定，实现企业可循环可持续发展，呼吁广大的人民群众坚持节约资源保护环境的绿色生活方式，有效减轻生态环境压力，还要对产生的环境问题积极响应，及时采取措施，建立绿色发展长效机制.

(3)坚持经济效益与生态效益共同发展的政策方针，着力打造经济与生态系统优质协调的发展局面，山西省应响应国家新时代发展理念的号召制定合理的战略与决策，科学布局，统筹兼顾，积极利用自然资源充足的优势，改变传统的粗放型产业战略，提高自然资源利用效率，在持续发展经济的同时，加强对生态环境的重视程度，在制定产业发展战略时的优先考虑山西省资源环境承载力，稳步推进山西省经济发展.同时也需要重视生态环境保护工作，生态环境保护需要政府、企业与居民的共同努力才能实现，政府制定绿色发展战略，加强环境保护基础建设；企业加强污染监管[15]，创新产业技术；居民提升环保意识，形成环保观念与生活方式.新时代的发展是科学全面的，顺应时代潮流，贯彻新发展理念，山西省终会实现经济发展与生态环境和谐统一的优质耦合目标.