统筹视角下城乡生态文明二元化测度及动态模拟研究*<br/>——以黑龙江省齐齐哈尔市为例

统筹视角下城乡生态文明二元化测度及动态模拟研究*
——以黑龙江省齐齐哈尔市为例

2017-06-25陈晓红

哈尔滨师范大学自然科学学报 2017年5期

王秀，陈晓红

(哈尔滨师范大学)

0 引言

城乡分割的二元经济结构是发展中国家普遍存在的社会经济问题，是我国目前解决农村问题的一大障碍.伴随着我国经济的快速发展，资源约束趋紧、环境质量下降、生态系统退化现象日趋严峻，经济发展不平衡、不协调和不可持续的问题日渐突出，城市与乡村的生态文明水平也不可避免地出现二元化趋势.城市和乡村是同一生态系统中相互制约、相互影响的有机整体，其生态文明的失衡势必影响生态文明建设整体的速度与质量，进而影响国家“五位一体”总体布局的稳步建设.因此，构筑生态文明和五位一体要求的城乡生态文明统筹发展体系，围绕城乡区域差距变动与空间开发格局的相互关系展开研究，构建一套健康、有序的乡村生态文明保障体制，是城乡一体化建设的关键，也是生态文明和新型城镇化建设持续推进的重要保障[1-2].

从统筹视角出发，对城乡建设、生态环境建设问题的研究是许多学者关注的重点.霍华德提出建设一种兼有城市和乡村优点的理想城市——“田园城市”，以取代城乡对立的旧社会结构形态[3]；刘易斯从社会学、生态学角度对发展中国家城乡二元经济存在的突出问题进行了系统深入的研究，提出区域整合思想[4]；加拿大学者麦基在对亚洲一些国家进行长期研究后提出了亚洲城乡关系理论，以实现城乡一体化发展[5].国内学者主要从打破城乡二元结构[6]、全面建设小康社会[7]、解决“三农”问题[8]、工业化过程中的城乡融合[9]等方面对城乡统筹的必要性进行探讨，针对日益严峻的环境问题，分别对城市生态环境、农村生态环境问题提出解决对策[10-12]，国家将生态文明作为发展目标与方向后，学者们又从不同角度对城市生态文明建设进行了大量实证研究[13-15].

然而，结合城、乡两个梯级系统，对生态文明建设进行对比评价的研究鲜有涉及，具体表现：一是忽视对农村地区生态文明建设的研究；二是城乡生态文明统筹研究多注重因果关系的定性分析，极少涉及数理统计方法的应用；三是城乡生态文明统筹研究多注重生态环境方面，极少对人口、经济活动、社会、文化、资源与环境进行综合考察.该研究旨在从城乡生态文明建设现状出发，构建一套适用的城乡生态文明失衡综合评价体系，并以城乡统筹先导区黑龙江省齐齐哈尔市为例，评价其城乡生态文明的失衡程度，揭示其空间聚散状态，并模拟和预测未来走势，为生态文明城乡统筹建设提供有力的理论基础和决策依据，促进城乡生态文明统筹发展.

1 理论基础与研究方法

1.1 城乡生态文明失衡表现

“失衡”(imbalance)是指事物发展演进过程中一种不正常、不平衡的状态.该研究提出的城乡生态文明失衡(urban-rural ecological civilization imbalance)是基于“城乡生态文明分治—城市主导生态文明—城乡生态文明统筹发展”的发展轨迹[16]提出的，是指由于城市与乡村生态环境建设中的各个环节(政策制定、监督管理、环保投入等)长期割裂，致使两者间呈现较大幅度偏差，进而形成的一种城乡生态文明建设发展不同步、差距趋大的非正常状态.

1.2 城乡生态文明失衡指标体系构建

将经济学中常用的失衡度模型[17-18]引入到城乡生态文明失衡测度中，提出城乡生态文明失衡指数(URECI, Urban-Rural Ecological Civilization Imbalance Index)这一概念，用以综合反映城乡生态文明各建设层面的失衡程度.值得一提的是，该研究生态文明失衡体系的建立是以环境、社会、经济的和谐互融为出发点和落脚点，集中体现社会和经济发展的同时，生态环境发展的差异性，凸显经济发展与环境效益相结合，经济增长与民生保障同步的理念，不包含文化意识层面的指标[19].遵循科学性、代表性、系统性和可操作性等原则，选取经济生态文明失衡度、社会生态文明失衡度和环境生态文明失衡度3个要素下共12项评价指标，具体指标及说明见表1.

1.3 城乡生态文明失衡度模型的建立

1.3.1 指标表现形式

失衡度指标体系中所有的测度指标、要素均以比值形式(小数)来表明其失衡程度.其中，城市生态文明各项指标值为比较值，0为均衡值，若城市生态文明优于农村，则该指标为正值.反之，则指标为负.如城镇生活污水处理率均衡值为0，若乡村该值为70%，城市值为80%，那么失衡度为0.125；若乡村处理率为80%，城市值为70%，则失衡度是-0.125.此外，失衡度绝对值愈大，表明该项指标在城乡间的失衡程度愈严重.

表1 城乡生态文明失衡度评价指标体系

1.3.2 失衡测度步骤及判断标准

首先采用极差标准化对单位、量纲和数量级存在悬殊差异的正、逆向指标值进行标准化处理，在标准化值的基础上采用失衡度量化其失衡程度. 该研究认为指标层内的各指数对要素层的影响具有同等重要性，所以指标体系中要素层的评分就是将各指标层内测度值加和后取算术平均值，其计算模型为：

(1)

其中：Ui—测度要素失衡度；Ei—指标标准化值；n—要素层内指标数.

鉴于测度要素对城乡生态文明失衡度的贡献大致相同[20]，可作均权处理，计算模型为：

(2)

其中：URECI—城乡生态文明失衡度；Ui—测度要素失衡度；n—测度要素数.因失衡和均衡总是相伴而生的，基于测度对象失衡值偏离均衡值的程度，且考虑到城乡因本身职能分工不同必然存在的差距，将城乡生态文明失衡度在0～0.15之间的视为合理范围之内，将其余失衡值按失衡度大小划分为四种类型(见表2)，以便确定不同区域城乡生态文明的失衡水平.

表2 城乡生态文明失衡类型划分

1.3.3 空间自相关分析

(3)

(4)

结合研究区实际状况，借鉴相关学者研究成果[22]，融合主体功能区划理念，先以自然保护区为主体，划分生态文明重点管制区.紧接着依据冷热点分布结果，将城乡生态文明治理难度由小到大依次分为核心发展区、综合治理区、集中修复区等不同类型的城乡生态文明管制区.

1.3.4 灰色预测模型

采用灰色预测模型[23]对城乡生态文明未来失衡度进行预测，此模型是一种对灰色系统所做的预测，它运用少量的、不完全的信息，建立数学模型并做出预测.灰色预测模型GM(1,1)的建模步骤具体如下：

(1)由原始数据形成一个数列x(0)，把数列各项数据依次累加，得到一个新的数列x(1).

(2)对于数列x(1)，建立GM(1,1)模型

(5)

式(5)中，a，b为辨识参数，二者可以通过最小二乘法拟合得到.

(3)构造矩阵B，Y

(6)

(4)预测模型为

(7)

(5)GM(1,1)预测模型适合短期内系统变动关联度预测，以未来五年为预测时长.为确保建模方法的可行性，通过计算已知数列的残差和级比偏差值对数列进行检验处理，残差值和级比偏差值小于0.2，达到一般要求，如果两者的值小于0.1，则达到较高的要求.

2 区域概况与数据来源

齐齐哈尔市地处松嫩平原，下辖1个县级市，8个县(如图1所示)，是中国重要的商品粮基地和绿色食品基地，是黑龙江省统筹城乡发展的先导地区、高效生态农业先行区，也是水土流失及湿地退化严重的生态脆弱区.齐齐哈尔市在发展实践中已初步形成具有一定特色的生态文明建设资源和发展道路，但不同县域间的生态文明建设层次不齐、水平不一，因此以齐齐哈尔市为例研究城乡生态文明建设现状具有一定的代表性和可行性.

鉴于齐齐哈尔市大城市、大农村二元化非常明显，因而将齐齐哈尔市辖区指标现状值近似代表其城市生态文明评价值，并作为城乡生态文明比较值，县域指标现状值近似代表乡村城市生态文明评价值，并取算术平均值为城乡生态文明测度值.该研究2010～2014年齐齐哈尔市辖区、各县级相关指标数据来源于《齐齐哈尔市经济统计年鉴》[24]、市环境状况公报和城镇土地利用变更数据库.

图1 齐齐哈尔市县域位置示意图

该研究认为城乡生态文明建设失衡根本原因体现在：(1)城乡经济生态文明建设投入的差异.城镇水利、环境和公共设施管理投资在投资总额中的比重总大于乡村(见表3)；(2)社会生态文明建设的倾斜.城市化程度、城乡居民收入、文化教育水平存在巨大差距，城镇社会保障和社会组织较乡村投入分量更为明显(见表4)；(3)环境保护体制机制的不同.城市的环保工作是各级环保机构的主要职责，而乡村在环境保护方面处于无管理或半管理状态.综合以上三类矛盾，加上城市生活垃圾和建筑垃圾向乡村的转移、农民自身生产生活产生的巨大污染、乡镇企业不尽环保的发展，均可能导致乡村生态文明建设的落后.

表3 黑龙江省城乡水利、环境和公共设施管理固定资产投资额比较

表4 黑龙江省城乡水利、环境和公共设施管理固定资产投资额比较

注：表3和表4数据均来源于《黑龙江统计年鉴2015》.

3 结果与分析

3.1 齐齐哈尔市城乡生态文明失衡度分析

根据城乡生态文明失衡度模型测算2010～2014年齐齐哈尔市各县域、县域整体(各县域失衡值加和取平均)生态文明与市辖区生态文明在三个测度层面的失衡度，分别代表各县域生态文明失衡水平和齐齐哈尔市城乡生态文明整体失衡程度，将结果绘制得图2、3.

(1)齐齐哈尔市各县域生态文明失衡度一直处在不断变动中，且各有其建设的薄弱环节：①就总体而言，齐齐哈尔市各县域生态文明失衡度多数处在濒临失衡与轻度失衡之间，拜泉县和克东县个别年份存在中度失衡现象，无重度失衡现象，这说明齐齐哈尔市城乡生态文明失衡状况较为良好；②从县域间对比来看，其失衡度间存在较大差异，其中讷河市、龙江县、泰来县和富裕县城乡生态文明的失衡度较小，评价年份多处在濒临失衡状态.讷河市2011年、富裕县2011年和2012年以及龙江县2011年的失衡度均处在0.15以内，此时各自与其城市生态文明建设的差距最小，失衡程度在合理范围之内.甘南县、拜泉县和克东县城乡生态文明的失衡度较大，甘南县2013年、拜泉县2011～2014年失衡度超过0.4，此时其与城市生态文明建设的差距最大；③从各县域内部五年变化趋势来看，拜泉县、富裕县和龙江县表现为失衡程度渐趋严重，分析其三大影响要素层可知，富裕县和龙江县经济生态文明失衡程度的加深是导致失衡加重的主要原因，拜泉县失衡加剧主要为社会生态文明失衡加大所致.甘南县和泰来县生态文明失衡度具有减弱趋势，由各因素层结果分析可知这两个县域经济生态文明失衡度的减弱是主因.

(2)图3体现的是齐齐哈尔市城乡生态文明失衡度的综合差异，可知其城市与乡村生态文明的失衡主要由社会生态文明失衡导致，其次是经济生态文明，影响最弱的是环境生态文明，经济生态文明的失衡有加重趋势，环境生态文明的失衡趋向减弱.各县环境文明失衡度均处在较低的值，说明齐齐哈尔市乡村环境文明发展比较迅速，值得一提的是，齐齐哈尔市乡村环境文明失衡在2012年出现负值，表现为正面的偏离效果，即乡村生态文明建设中环境文明建设的加强起到了缩小城乡生态文明差距的效果.这与齐齐哈尔市多数县域背靠大小兴安岭这一生态屏障，上游没有大城市大工厂的污染以及地处两大平原区地势开阔、空气流通的优越位置有关.

综上可知，甘南县、拜泉县和克东县生态文明建设应是齐齐哈尔市县域城乡生态文明协调建设的重点区域.此外，重点加大经济生态文明和社会生态文明的投入和治理力度是齐齐哈尔市地区今后生态文明规划的重中之重，即意味着要建立城乡可持续的生产方式、产业结构和消费模式，加大民生保障，缩小城乡收入差距，提升全民整体素质，以提高经济和社会文明建设的可持续效益.

3.2 齐齐哈尔市城乡生态文明失衡度空间自相关分析

通过ArcGIS软件计算各县域与市辖区在五个评价年份的城乡生态文明失衡度Moran’sI值和Z Score(见表5)，基于5%显著性水平，Z5%=±1.96，由表5可知，2010年和2013年失衡度Moran’sI值为负值，2011年、2012年和2014年失衡度则均为正值，除2011年Z值达到显著性水平外，其余年份未达到显著水平，即说明：①2010年表现为弱相异属性的离散分布状态，2013年Moran’sI值虽然为负，但接近于0，即为弱相异属性的随机分布状态；②2012年和2014年Moran’sI值虽为正，但接近于0，即为弱相似属性随机分布状态；③2011年各县域间具有显著的规模效应.总体来说，齐齐哈尔市各县域在空间上极少出现失衡程度集聚的规模效应，多为随机分布状态，各县域独立发展，彼此间合作力度不大，致使其城乡生态文明始终处在一定的失衡状态下.各县域在发展过程中生态文明建设速度和质量存在较大差距，市辖区的核心作用有待进一步发挥.

图2 齐齐哈尔市县域2010～2014年生态文明失衡度

图3 齐齐哈尔市2010～2014年城乡生态文明失衡度

表5 城乡生态文明失衡度全局Moran’s I值

3.3 齐齐哈尔市城乡生态文明失衡度预测分析

鉴于县域环境指标数据的可获取性，在已有五年数据的基础上，利用Matlab R2012a软件中的灰色预测模型模拟并预测齐齐哈尔市2015～2019年的城乡生态文明失衡度值，预测结果和相应的模型检验见表6，失衡状况和模拟图如图5所示.因为残差值和级比偏差均小于0.1，说明拟合程度较高，预测值可信.可以发现，自2014年后的

图4 齐齐哈尔市城乡生态文明失衡度空间格局的冷热点演化

五年内齐齐哈尔市城乡生态文明失衡度渐趋严重，2015～2019年将持续处于轻度失衡状态.而且，不难发现齐齐哈尔市地区城乡生态文明失衡度与均衡状态的差距将会越来越大.因此，加快齐齐哈尔市乡村经济生态文明和社会生态文明的建设力度是统筹城乡生态文明可持续发展的重点，关键要加快农业发展方式向集约高效的转变，积极探索建立资源环境保护的长效机制，多措并举地推进生产、生活、生态三位一体的统筹建设.

图5 齐齐哈尔市城乡生态文明失衡状况及预测

年份原始值模型值残差级比偏差预测年份预测值20100.250 90.250 9020150.263 220110.258 70.257 40.001 30.024 720160.264 720120.257 10.258 8-0.001 7-0.011 920170.266 220130.259 70.260 3-0.000 60.004 420180.267 720140.262 70.261 80.000 90.005 820190.269 2

(1)通过分析齐齐哈尔市2010～2014年各县域以及县域整体生态文明与市辖区的失衡程度，发现各县域生态文明失衡度多数处在濒临失衡与轻度失衡之间，生态文明失衡状况较为良好；县域之间失衡度差异较为明显，甘南县、拜泉县和克东县的生态文明失衡度较大；讷河市、龙江县、泰来县和富裕县失衡度较小；拜泉县、富裕县和龙江县五年评价期内失衡程度渐趋严重；甘南县和泰来县失衡状况渐趋好转.齐齐哈尔市城市与乡村生态文明的失衡主要由社会生态文明失衡导致，其次是经济生态文明，影响最弱的是环境生态文明.

(3)利用Matlab R2012a中的灰色预测模型模拟和预测了齐齐哈尔市未来五年城乡失衡度值，发现未来五年其城乡生态文明失衡度会渐趋严重，2015～2019年将持续处于轻度失衡状态，且离均衡状态存在越来越大的差距，因此需要采取更为有力的举措来提升城乡生态文明的建设水平，使失衡现象朝着弱化的方向演进.

4 讨论

(1)国土是生态文明建设的空间载体，人的全面发展是生态文明的最终归宿.作为人地关系的敏感区和脆弱区，乡村生态文明的建设演变映射着人地互动的发展演化.城市与乡村生态文明建设相互制衡、相互渗透，并共同作用于紧密关联的地域内，作为一个区域整体，任何一个乡村或乡村生态文明任一层面的薄弱建设，都会导致其生态文明发展的低效粗放，最终导致人地关系的恶化.新型城镇化建设背景下，按照人口、资源、环境相均衡，生产空间、生活空间、生态空间三类空间科学布局，经济效益、社会效益、生态效益三大效益有机统一的原则，根据不同城市发展的阶段性和区域性，充分考虑经济实力、社会和谐、资源禀赋、自然生态等因素，需在生态经济、生态安全和生态环境等关键环节着力突破，切实处理好当前生态文明农村建设面临的突出问题，加快城乡生态文明一体化建设.具体可通过以下途径推进城乡生态文明的可持续发展：通过调整产业结构，推进生态科技创新，发展循环经济、生态经济；注重社会服务均衡布局，统筹大、中、小城镇发展，实现社会生态文明质量的提升；建立生态环境保护的制度保障，实行强有力的生态污染问责制度，加强环保技术咨询服务等.

(2)该研究初步得出了齐齐哈尔市城乡生态文明失衡规律，只在每项因子层里选取了最具代表性的评价指标，评价结果可能不尽综合全面，但对类似地区城乡生态文明的协调建设具有提供理论方法的借鉴，在具体实践中仅适用于宏观战略布局参考.今后的研究中有待进一步完善更为全面的资料，研究范围进一步扩展，并加大研究时间跨度，对文化意识层面的生态文明加以研究，深入探究城乡生态文明的发展机制和失衡规律，为各级政府相关决策的制定提供参考.

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