山东省海洋产业结构演变与生态环境系统耦合研究

2015-11-22苟露峰王海龙汪艳涛

华东经济管理 2015年4期

苟露峰，王海龙，汪艳涛

（中国海洋大学管理学院，山东青岛266100）

人类活动对海洋生态环境的影响及作用机理，是当前海洋学、生态学及环境科学等相关学科共同的研究热点，尤其在现代社会，海洋产业结构是联结人类活动与海洋生态环境之间的重要纽带，人类社会的绝大部分活动都是在产业经济活动这一宏观的范畴之内。海洋产业的发展及其数量结构的演变，显著地促进了沿海城市社会经济的繁荣，与此同时，海洋生态环境也遭受了极大的破坏，限制了区域经济的可持续发展。因此，针对海洋产业发展及其结构变化与海洋生态环境之间的耦合机理、协调度评价与对策建议，是针对可持续发展、人海关系及全球变化区域响应的有益探讨，也是进一步调整海洋产业结构的前提，具有重要的社会意义和研究价值，也因此受到国内外学者的广泛关注。

尽管近年来国外内学者对海洋产业结构与布局、海洋生态环境做了大量基础性研究，目前对海洋产业结构与海洋生态环境二者关系的研究仍很薄弱，缺乏系统性。研究内容多集中在海洋产业结构与布局［1-4］、海洋产业发展模式与政策支撑体系［5-7］、海洋资源与环境的产业承载力［8］、海洋功能区划研究［9-10］、海洋产业集群［11-12］等的研究，而针对海洋产业结构对生态环境的综合评价则相对匮乏；研究区域则以城市［13-14］、区域产业［15-16］发展对生态环境的影响为主，对海洋产业结构对生态环境的影响分析关注较少；研究方法多定性、相关分析［17］，少定量研究。因此，本文以山东省为例，通过对海洋产业结构评价指数与海洋生态环境评价指数的耦合度进行定量评价，揭示两大系统之间的协调发展关系，促进海洋经济的可持续发展。

一、研究区概况

山东位于中国东部沿海、黄河下游，境域包括半岛和内陆两部分，总面积15.71万km2，山东半岛三面环海，全长3 121km，占全国大陆海岸线的1/6，全省近海海域17万km2，占渤海和黄海总面积的37%，海洋资源丰富，生物种类多样，为全省海洋经济的发展和生态建设提供了重要的物质基础。近年来，山东省海洋经济年均提高25%，远远超过经济增长速度，海洋经济占地区生产总值的比例也逐年提高，从2011年的9.14%上升到2011年的17.70%，海洋经济的发展日益成为山东省经济发展新的增长点，2002-2012年山东省海洋产业的演进则经过了一个相对复杂的发展过程，从“一、二、三”的产业结构到“一、三、二”再到最终的“二、三、一”的产业结构（见图1），海洋产业的发展已经进入一个相对稳定的发展阶段。但是，在海洋产业结构升级转型的同时，相关的生态环境、经济和社会矛盾等发展不协调问题也日益凸显，海洋产业的结构调整给海洋生态环境带来了前所未有的挑战，另一方面，海洋生态环境问题也在一定程度上制约了区域海洋经济的可持续发展。因而，对海洋产业结构系统和海洋生态环境系统两者的作用机理进行研究，有助于协调产业结构和生态环境之间的矛盾，为海洋经济的后续发展提供借鉴。

图1 山东省海洋产业结构比例（%）

二、指标体系与研究方法

（一）指标体系

海洋产业结构与海洋生态环境之间的耦合作用相对复杂，不仅海洋产业结构与生态环境之间存在错综复杂的关系，而且产业结构内部和生态环境内部同样存在复杂的关系，采用单一指标无法真实反映两系统之间的内在耦合机理。在借鉴以往产业结构与生态环境耦合研究成果［18-20］的基础上，遵循科学性、时序性、阶段性、可操作性及相对独立性等原则，基于理论分析法，综合专家意见，初步拟定一般评价指标体系。借助SPSS21统计分析软件对指标进行相关分析和主成分分析，最终得到相对独立的指标评价体系（表1）。

表1 海洋生态环境系统与海洋产业系统耦合评价指标体系

（二）数据来源及预处理

根据预期的研究目的和设计的指标体系，研究数据主要来源于2002-2012年《山东统计年鉴》、《中国统计年鉴》、《中国海洋统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国海洋环境质量公报》、国家海洋局网站、中国科技部网站、国家统计局网站、山东统计信息网，部分较难获得的数据由笔者根据资料整理而得。

不同的指标具有不同的量纲和数量级，因此需要先对样本进行归一化处理，以消去单位及数量级对评级结果的影响。

对于正向指标（即效益型指标），公式为：

对于逆向指标（即成本性指标），公式为：

以年份数据作为样本，总样本数为11，指标数为20。因此，i=1，2，…，20；j=1，2，…，11。归一化处理后的数据见表2所列。

表2 海洋产业结构与海洋生态环境系统耦合指标标准化数据

（三）研究方法

1.耦合度模型

耦合是指两个或者两个以上系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象，耦合度就是描述系统或要素相互影响的程度［21］。产业结构系统与生态环境系统之间同样存在相互依存、相互制约的耦合关系，表现为压力—状态—响应之间的互动关系。产业结构的演变会对生态及环境带来压力，生态及环境的破坏也会制约产业结构的发展和提升。本文运用的耦合度用于分析海洋产业结构系统与海洋生态环境系统二者相互关系，耦合度越高，二者联系越紧密，相互影响越大，制约性越强。根据耦合度的概念，本文采用离散系数对海洋产业结构和生态环境的耦合情况进行研究。离散系数能够较准确地反映两组数据的离散程度，海洋产业结构系统Ind(x)和海洋生态环境系统Env(y)是两个相对独立的系统，因此可以用离散系数表示二者之间的耦合度，离散系数越小，协调程度越高；离散系数越大，协调程度越低。

海洋产业结构系统Ind(x)综合评价函数为：

其中，ai为海洋产业结构系统特征的指标权重；i为指标个数，且i=1，2，…，m；xi为海洋产业结构系统特征的第i个指标的标准化值。若计算的Ind(x)数值越高，表明海洋产业结构的发展水平越合理；数值越低，海洋产业结构的发展水平越不合理。

海洋生态环境系统Env(y)综合评价函数为：

其中，bj为海洋生态环境系统特征的指标权重；j为指标个数，且j=1，2，…，n；yj为海洋生态环境系统特征的第j个指标的标准化值。若计算的Env(y)数值越高，表明海洋生态环境的发展状况越好；数值越低，海洋生态环境的发展状况越差。

据耦合度的定义，Ind(x)和Env(y)的离散程度越小越好，用离差系数表示为：

其中，S为Ind(x)和Env(y)的协方差。离差系数反映了海洋产业结构与海洋生态环境之间的协调程度，由模型中能够看出，C*的取值越小，耦合程度越好；C*的取值越大，耦合程度越差。

2.耦合协调度模型

耦合度离差系数虽然能够较好地反映海洋产业结构与生态环境二者相互协调的程度，但在有的情况下，对于反映海洋产业结构与生态环境的整体功能、综合环境效益的大小及其发展水平的作用则较为局限。为进一步反映海洋产业结构与海洋生态环境的整体发展情况，在此构造了海洋产业结构与生态环境耦合协调度公式：其中，R为协调度；P为海洋产业结构与生态环境效益的综合评价指数，且P=λInd(x)+φEnv(y)，其中，λ为海洋产业结构发展水平权重；φ为海洋生态环境发展水平的权重，鉴于海洋产业结构系统和海洋生态环境系统的重要程度，在此取λ=φ=0.5。

3.耦合度模型实证

运用上述的模型对山东省海洋产业结构系统和海洋生态环境系统的耦合度及耦合协调程度进行计算，结果见表3所列。

表3 海洋产业结构系统与生态环境系统耦合度

（四）实证结果分析

1.海洋产业结构指数与海洋生态环境评价指数

从表3可以看出，山东省海洋产业结构指数呈逐年递增的趋势，测算数值由2002年的0.142 3上升到2012年的0.277 4，上升了0.315 1，其中，2006年和2012年的海洋产业发展增幅较为明显，表明山东省海洋产业结构得以不断优化，海洋产业化发展势头良好；海洋生态环境评价指数则呈逐年递减的趋势，测算数值由2002年的0.237 4下降到2012年的0.2014，下降了0.036，表明海洋生态环境逐年恶化，发展态势不容乐观。值得注意的是，2011年以前海洋产业结构评价指数一直低于海洋生态环境评价指数，2011年海洋产业结构评价指数为0.206 9，首次超过海洋生态环境评价指数0.204 8，2011年以后海洋产业结构指数迎来了更为快速的增长。总的来说，山东省的海洋产业化的发展情况较为满意，但是忽视了对海洋生态环境的治理，生态环境资源亟须改善。

2.耦合度演变趋势

山东省海洋产业结构系统与海洋生态环境系统的耦合度曲线演变轨迹基本符合经济—环境库兹涅茨曲线。2002年来，山东省海洋产业结构系统与生态环境系统的耦合度呈先上升后下降的发展趋势，这也与山东省的实际情况比较吻合。在2002年以前，山东省海洋产业发展以粗放型的生产模式为主，走高能耗、高污染、高排放的发展之路，导致了山东省2002年的海洋产业结构评价指数与海洋生态环境评价指数的耦合度和耦合协调度指数为近年来的最低值，分别为0.151 8和0.169 8，2002年以后，山东省海洋产业结构评价指数和海洋生态环境评价指数的耦合度呈现递增的发展态势，2007年两者的耦合度出现了下降，而后继续增长，经过一段时间的磨合，山东省海洋产业结构系统与海洋生态环境系统之间保持相对稳定的耦合状态。值得一提的，政府需要意识到海洋产业结构发展带来的环境污染与资源消耗对海洋生态环境造成的严重危害，应及时采取相应措施遏制生态环境的持续恶化，走集约型、环境友好型的产业发展道路。

3.耦合发展类型情况分析

通过对山东省海洋产业结构系统与海洋生态环境系统的分析发现，二者之前的耦合度指数与耦合协调度指数的发展趋势一致。起初，山东省长期以来实行的是粗放式的生产模式，制约了海洋产业的可持续健康运行，2002年两大系统处于中度失调状态。随着政府推行的一系列海洋产业结构调整政策，海洋产业结构得以不断优化升级，2003-2006年二者进入轻度失调状态，2007年进入初级协调发展阶段。从海洋产业结构评价指数和海洋生态环境评价指数来看，2011年两大系统之间Ind(x)/Env(y)=1.010 3＞1，海洋产业结构系统开始占据主导地位，2011年以后，二者之间的耦合关系进入了良好协调稳定发展轨道。综合来看，山东省在大力发展海洋产业、推动海洋产业结构升级上取得了较为理想的成果，海洋产业集聚效果显著，下一步应该重点关注海洋生态环境的发展，贯彻可持续发展理念，走海洋产业结构系统与海洋生态环境系统协调发展的可持续发展道路。

三、结论及局限

本文以山东省为例，试图探寻海洋产业结构演变与生态环境系统之间的耦合机理，构造产业结构与生态环境的耦合元素指标，运用耦合度模型和耦合协调度模型进行实证分析，揭示海洋产业结构与海洋生态环境之间的耦合协调状态。研究结果表明，山东省海洋产业结构与海洋生态环境之间的耦合协调度正趋于转好，逐步体现出两大系统的区域协调效应。值得关注的是，两大系统自身的发展并不协调：近年来，山东省海洋产业通过不断加大结构调整力度，海洋产业由最初的“一、二、三”的错位结构特征到最终的“二、三、一”稳定协调的结构特征，海洋产业的发展方向与目标不断满足区域产业结构升级和社会经济空间结构优化，海洋经济对山东省经济社会的发展起了很大的带动作用。同时，这种海洋产业结构也使得山东省的多种污染物排放量维持在较高水平，山东省以资源过度消耗为代价的海洋经济增长模式对海洋生态环境造成了严重的破坏，海洋生态环境的发展现状不容乐观。因此，山东省在今后发展海洋产业的同时，应该更加关注海洋生态环境的可持续发展，做到海洋产业与海洋生态协调均衡发展。

本文仅对山东省海洋产业结构的总体演变对海洋生态环境的影响效应进行了研究，没有将海洋三个产业对生态环境的影响分别研究，这也将是下一步研究的工作重点。

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