海洋生态安全与海洋经济高质量发展协同演化及交互响应

倪 冉，关洪军，b

（山东财经大学a.管理科学与工程学院；b.海洋经济与管理研究院，济南 250014）

0 引言

海洋作为高质量发展的战略要地，人海和谐、合作共赢是海洋经济高质量发展的应有之义；海洋生态安全作为习近平生态文明思想的重要组成部分，是促进人与海洋长期和谐共处，实现海洋经济全面、协调、可持续发展的基本保障，二者均已上升为国家战略[1]，且具有相辅相成的关系。为此，探究海洋生态安全、海洋经济高质量发展之间的耦合协调机制，考察其互动关系和演化特点，对于缓和海洋经济-生态矛盾、加快推进“陆海统筹”、建设“海洋强国”意义重大。

海洋生态安全与海洋经济高质量发展交互关系的研究还在探索阶段，国外学者并未提出“高质量发展”概念，而是聚焦“蓝色经济增长”“可持续发展”，研究多集中于海洋生态-经济系统关系及协调路径的选择层面。关系研究方面，由环境库兹涅茨曲线（EKC）引申出来的经济-生态耦合关系研究在海洋方面被广泛应用[2]。之后陆续有学者通过定量和定性的方式考察全球海洋活动与生态环境、社会经济发展之间的交互关系及关联作用[3]。协调路径选择方面，通过进行海洋生态经济评估、建立蓝色经济增长模型（EBM）并提出科学的综合管理方法,寻求海洋经济和环境保护之间的平衡[4]。我国学者主要从流域、陆域、海洋等视角探讨生态系统和经济系统的相互关系及协调程度。涉及综合评价、生态足迹、能值分析、BP神经网络、系统动力学等定量评价方法与模型[5,6]。研究领域涵盖林业、农业、旅游业、渔业，聚焦人口、资源、社会发展等热点问题[7]。现有海洋领域相关研究主要集中在以下两个方面：一是通过构建模型测算海洋生态-经济系统耦合协调程度[8]，二是实证检验海洋两系统间的相互作用关系[9]。

国内外在此领域的研究成果较为丰富，但存在一些不足：生态安全和经济高质量发展两者之间的耦合关系研究较为匮乏；复合系统指标体系的构建局限于狭义的生态环境保护、经济增速、经济总量等层面，缺少对生态安全及高质量发展内涵和内在要求的考量；符合我国国情的海洋层面相关研究欠缺。基于此，本文构建海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系，以2009—2020年11 个沿海省份的面板数据为样本，结合ArcGIS 10.8 可视化分析，从时间、空间维度研究两个子系统的协同演化趋势，最后借助PVAR模型动态考察两个子系统发展的交互响应趋势。

1 研究方法与数据来源

1.1 指标体系构建

兼顾两大系统的个性、共性和关联性指标，以海洋生态安全内涵为切入点，厘清海洋生态安全问题的外在压力、内生动力及其因果逻辑，参考相关学者的设定[8，10]，构建以压力-状态-响应（Press-State-Response）模型为框架的海洋生态安全评价指标系统，该模型不含难以界定的模糊指标因素，在海洋生态安全评估方面适用性较强[11]；参照国家高质量发展战略目标及任务、要求，结合相关研究[12]，将经济发展、创新驱动、绿色循环、民生改善、陆海协调五大维度纳入海洋经济高质量发展指标系统。最终构建涵盖8个一级指标和44个二级指标的海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系（见下页表1）。

表1 海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系

1.2 数据来源与处理

1.2.1 数据来源

本文采用2009—2020 年中国沿海11 个省份（不含港澳台）的面板数据进行研究。所需数据主要来源于历年《中国海洋统计年鉴》《中国海洋经济统计公报》《中国环境统计年鉴》《中国海洋生态环境状况公报》《中国能源统计年鉴》以及沿海各省份统计年鉴。部分指标以上述数据为基础计算获得，缺失数据采用多重插补法和趋势外推法进行估计处理。

1.2.2 数据处理

为消除指标之间不同量纲和数量级的约束，采用极差法对海洋生态安全和海洋经济高质量发展各指标Xij进行处理。采用区间层次分析法（IAHP）和熵权法组合赋权的方式确定综合权重W=αWi+(1-α)Wj，参考相关研究[13]，α取0.5。进而测算海洋生态安全、海洋经济高质量发展综合指数

1.3 研究方法

1.3.1 耦合协调度模型耦合协调度模型能够描述多个系统间作用关系、影响程度及协调发展水平，反映系统间复杂、综合的聚合本质，模型计算过程如下：

其中，R为海洋生态安全与海洋经济高质量发展的耦合协调度，取值区间为[0,1]，R值越大，耦合协调性越好；C为耦合度；T为系统间综合协调指数；α、β为待定系数且α+β=1，鉴于海洋生态安全与海洋经济高质量发展相辅相成，同等重要，故取α=β=0.5。由于本文构建了两个子系统构成的耦合协调度模型，因此调节系数k取值为2。引入相对发展度模型以揭示复合系统间的发展优劣情况。用两个子系统综合指数之比界定相对发展度β=U1/U2。综合耦合协调度及相对发展度的计算结果，参考相关研究[14]，将海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调发展阶段及类型进行划分，见表2。

表2 海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调发展阶段及类型

1.3.2 面板向量自回归（PVAR）模型

PVAR模型可以避免VAR模型可能导致的内生性和异方差问题，可用于模拟海洋生态安全和经济高质量发展之间较为复杂的交互关系。模型表达式为：

其中，i和t分别表示地区和时间，被解释变量Yit包括海洋生态安全（ES）和海洋经济高质量发展（HQ），Yit-j表示j阶滞后项，δ0为截距项，δj为待估滞后项的系数，vi为地区的固定效应，θi为每一时期特定冲击的时间效应，μit是服从独立同分布的误差项。

2 结果分析

2.1 海洋生态安全与海洋经济高质量发展水平时空格局

经上述计算步骤测算2009—2020年我国沿海11个省份海洋生态安全、海洋经济高质量发展指数。为方便分析，本文将整个研究期分为2009—2011 年、2012—2014年、2015—2017年、2018—2020年四个阶段。

2.1.1 海洋生态安全水平分析

时序变化方面，全国海洋生态安全指数在研究期内稳步提升（见图1），整体水平不高。2009—2011 年、2012—2014 年均小幅度先升后降，海洋生态安全指数从2009 年的0.2738 缓慢增长到2014 年的0.2800。此阶段海洋经济快速发展，生态安全意识淡薄、开发粗放等因素导致近岸海域海洋灾害、海水污染等生态安全压力指标较为显著。“十三五”规划将海洋生态安全的重要性和紧迫性提到了前所未有的战略高度，海洋生态安全指数自2015 年起基本呈现持续平稳上升态势。

图1 海洋生态安全与海洋经济高质量发展指数及耦合协调度时序变化

从空间格局来看，研究期内我国海洋生态安全水平径向空间分异明显，整体水平呈阶梯状上升，空间差异逐步缩小（见图2）。初期局部水平差异较大，北部沿海地区各省份在2012—2014 年生态安全指数就遍历四个等级，2018—2020 年，空间差异逐步缩小。处于中高水平的省份占沿海省份总数的45.5%，且多分布于东部、南部沿海地区。山东、江苏属于海洋生态安全指数高值区；海南、天津、广西排名后三位的次数最多，这与其自身的海洋生态环境承载力较差及生态安全建设力度不大有关。

图2 2009—2020年中国沿海地区海洋生态安全水平空间格局

2.1.2 海洋经济高质量发展水平分析

从时序变化来看，2009年以来，海洋经济的发展更注重效率、结构、稳定性及福利分配，海洋经济高质量发展指数总体上呈现波动上升态势（见图1）。“十二五”时期，海洋经济处于持续高速增长到增长速度放慢的过渡期，海洋经济增长所释放的红利带动高质量发展水平缓慢提升。2013—2016 年海洋经济增速放缓甚至出现负增长。2017—2019年，在高质量建设海洋强国的战略推动下，指数持续增长至0.2760，2020年受新冠肺炎疫情的影响稍有回落。

空间层面上，研究期内多数地区海洋经济高质量发展水平呈平稳发展态势，两极分化逐步缩小（图略）。大部分省份稳定于中等及中高水平区间，少数呈上升趋势，福建则有先升后降趋势。南部沿海地区海洋经济高质量发展水平空间差异较大，其中海南、广西在四个阶段内高质量发展指数均排名后两位，而广东、福建海洋经济高质量发展水平相对较高。究其原因，海南和广西在海洋经济总量、海洋产业结构、科技及创新方面较为落后，不利于海洋经济高质量发展。山东、广东、上海则属于高值区。

2.2 海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度时空演化分析

2.2.1 时序演化特征

研究期内我国海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度波动上升（见图1）。2009—2012 年从0.4555提升至0.4919，2013 年耦合协调度达到阶段性峰值（0.5002）后进入震荡提升期（2013—2016 年）。2017—2020 年海洋产业结构陆续优化升级，两个子系统的耦合协调度稳步提升至0.5279。结合相对发展度对耦合协调阶段进一步划分（见下页表3），我国海洋两系统耦合协调类型经历II～Ⅵ的震荡过渡后稳定在Ⅵ，海洋生态安全一直同步或超前于海洋经济高质量发展，二者处于拮抗或磨合阶段，系统趋于优化。

表3 全国及沿海各省份海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度及协调类型

2.2.2 空间分异特征

省域层面，研究期内所有省份海洋生态安全与海洋经济高质量发展的耦合协调关系均处于拮抗或者磨合阶段，无协调阶段（见下页表3）。2009年，耦合协调发展类型有II、III、Ⅴ三种，7个省份处于拮抗阶段，且多位于北部及东南沿海地区；山东、江苏、上海、广东处于磨合阶段。海洋生态安全同步于海洋经济高质量发展的省份占省份总数的72.73%。2014年，耦合协调发展类型遍历Ⅰ至Ⅵ，生态安全超前、同步、滞后于经济高质量发展的比例为6：3：2。值得注意的是，海洋生态安全滞后的两个省份均为直辖市（天津、上海），一方面其辖区面积小，人口密度大，生态压力增加；另一方面，这两个省份经济实力雄厚，技术创新型产业及服务业蓬勃发展。2020年耦合协调类型有Ⅰ、III、Ⅴ、Ⅵ四种，7个地区达到磨合阶段；相对发展等级呈现明显的区域集聚特征，江苏及其北部沿海地区（除天津外）海洋生态安全超前于海洋经济高质量发展，上海及其南部地区（除海南外）表现为同步，且比例大致相当。说明2014—2020 年大多数沿海地区两系统呈现较好的耦合协调态势，虽然处于磨合期，但在一定程度上能够互相促进、稳步发展。

2.3 海洋生态安全与海洋经济高质量发展交互响应关系

2.3.1 单位根检验及滞后阶数确定

为了避免面板数据因存在单位根而造成“伪回归”现象，采用LLC、IPS、Fisher-ADF 及Fisher-PP 四种检验方法对各变量进行单位根检验以确保数据的平稳性，结果显示海洋生态安全（ES）和海洋经济高质量发展（HQ）均在1%的显著性水平上拒绝原假设（见表4），即二者均为平稳序列。在此基础上采用AIC、BIC和HQIC信息准则确定模型的最优滞后阶数为1，因此构建一阶PVAR 模型来研究海洋生态安全和海洋经济高质量发展互动机制。

表4 面板单位根检验

海洋生态安全与海洋经济高质量发展滞后1期对各自当期的影响均为正向影响，系数分别为0.712和0.861，且都在1%的水平上显著，表明海洋两大系统均具有自我发展的惯性累进性和路径依赖性。海洋生态安全与海洋经济高质量发展之间存在双向滞后影响。海洋生态安全滞后1期对当期海洋经济高质量发展的影响以及海洋经济高质量发展滞后1期对当期海洋生态安全的影响均为正向促进作用，且都在10%的水平上显著。这表明海洋两大系统之间存在互相促进的关系，但两者相互促进机制并不十分显著，加之地区间发展水平差异较大，使得从整体来看海洋经济高质量发展模式未能充分带动海洋生态安全水平提升，而海洋资源环境等生态压力及局限同样限制了其对经济发展的促进效果。

2.3.3 脉冲响应函数分析

运用Stata 15.0对海洋生态安全与海洋经济高质量发展进行脉冲响应分析，以充分描述两大系统长期的动态冲击作用与交互响应趋势。本文通过蒙特卡洛（Monte-Carlo）模拟1000次探求未来10期的脉冲响应关系（见图3）。

2.3.2 PVAR模型的GMM估计

稳健性及Granger因果关系检验结果显示该PVAR模型稳健，海洋生态安全与海洋经济高质量发展之间存在双向的因果关系，对滞后1 期的PVAR 模型进行GMM 估计，结果见表5。

（1）由图3（a）和图3（d）可知，沿海各省份海洋生态安全（ES）和海洋经济高质量发展（HQ）受到自身一个标准差的冲击时均呈现显著的正向响应，这种正向影响在初期最大，而后迅速下降。海洋生态安全对自身促进作用到第3期后便不再显著，但仍具有正向促进趋势，这种趋势到滞后6 期后趋于稳定并逐渐消退，说明当期海洋生态安全水平的提升短期内会对自身发展带来显著的正向推进效果，但这种机制会逐渐减弱。相比之下，海洋经济高质量发展对自身的正向冲击效果在初期表现更强，在未来10 期内仍具有正向促进趋势。以上结果表明，海洋生态安全和海洋经济高质量发展两大系统均表现出不同程度的自我增强机制和路径依赖特征，长期来看这种机制将逐步减弱。

（2）由图3（b）可知，海洋经济高质量发展的一个标准差冲击，会对海洋生态安全产生“倒U”型正向促进效果，这种促进效果在第2 期达到峰值，随后呈缓慢减弱趋势，且后期显著性不强。说明当前海洋经济高质量发展程度虽能基本满足生态安全短期的建设要求，但作用机制较弱且不具备长期显著的正向带动能力。

（3）由图3（c）可知，面对海洋生态安全一个标准差的冲击，沿海11个省份海洋经济高质量发展呈现正向响应，冲击的初期响应效果最强，而后逐渐减弱直至趋近于零，滞后3 期后缓慢下降但仍具有促进趋势。海洋生态安全对海洋经济高质量发展显著的支持作用在滞后2期消失，推动效果欠佳。说明海洋生态安全的现代化治理是一个长期过程，目前其对海洋经济高质量发展的资源保障、环境安全、动力补偿等功能难以得到充分发挥。

2.3.4 方差分解分析

本文采用方差分解探讨海洋生态安全与海洋经济高质量发展之间的贡献关系及影响程度。分解结果如表6所示，海洋生态安全与海洋经济高质量发展对其自身的贡献程度要远大于对方，说明两者均存在自我增强机制，但自我贡献率数值随时间的推移呈下降趋势，海洋生态安全对自身贡献率从第1 期的97.46%下降为第10 期的85.11%，海洋经济高质量发展到第10 期对自身的正向促进贡献率稳定在90.52%。

表6 基于PVAR模型估计的方差分解结果（单位：%）

海洋生态安全与海洋经济高质量发展对彼此的贡献程度均呈现逐年增强的态势，海洋生态安全对海洋经济高质量发展的影响贡献率从初期的0上升到期末的9.48%，海洋经济高质量发展对海洋生态安全的贡献程度更大，期末达到14.89%。表明海洋经济高质量发展的冲击更能解释海洋生态安全的波动，其对生态安全的促进作用也更强。

3 结论

本文构建海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系，以沿海11 个省份为研究对象，探究2009—2020 年海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度的时空演化格局与动态交互关系。主要结论如下：

（1）研究期内海洋生态安全指数和海洋经济高质量发展指数均波动上升，海洋生态安全指数高于海洋经济高质量发展指数。空间层面，各省份海洋生态安全水平空间差异有缩小的趋势，山东、江苏是海洋生态安全高值区，海南、天津、广西为低值区；广东、上海、山东为海洋经济高质量发展高值区，海南、广西为低值区。

（2）海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度从2009 年的0.4555 增长到2020 年的0.5279，耦合协调类型区间为II 至Ⅵ，与协调阶段仍有较大差距，省域间耦合协调水平逐渐均衡。空间上，沿海所有省份两系统耦合协调水平均处于拮抗或者磨合阶段，绝大多数省份耦合协调类型向好发展。

（3）海洋生态安全系统和海洋经济高质量发展系统都存在自我增强机制及双向促进关系，并且自身及交互影响均逐步减弱，海洋经济高质量发展对自身影响的减弱程度相较于海洋生态安全更为明显。海洋生态安全与海洋经济高质量发展的整体水平较低，且地区间发展差异较大，二者的双向促进机制仅在短期内显著。