河南省生态环境与经济耦合协调发展研究框架

李红艳， 朱 伟

(河南工程学院 管理工程学院， 河南 郑州 451191)

可持续发展的基本内涵是社会经济与生态环境的协调发展。在可持续发展过程中，经济的快速发展需要生态环境提供物质能量，受到生态环境承载力的约束。粗放的发展模式和不理性的工业发展结构会导致资源短缺、环境污染、生态系统退化等生态环境问题，而生态环境则会通过承载响应、环境效应和政策干预等对社会经济发展产生约束。因此，生态环境与经济增长具有相互影响、互为共生的耦合关系，其耦合是一个螺旋式上升的演化过程。河南省作为我国的资源大省和工业大省，近年来经济快速发展，人民生活水平不断提高，与此同时，环境污染也比较严重。《河南省“十三五”生态环境保护规划》中指出，在社会发展过程中，作为经济增长的内生变量，生态环境保护应与经济发展协调融合。虽然目前河南省环保工作取得较大进展，但生态颓势仍未得到遏制，生态环境显现一定的外部负效应，生态短板亟待补齐。因此，分析生态环境与经济耦合发展的演变过程，探寻二者协调发展的关键因素及措施，进而实现河南省生态环境保护与经济发展相协调，显得尤为迫切和重要。

1 生态环境与经济耦合协调发展研究综述

生态环境的外部负效应引起了国内外学者对生态环境与经济增长关系的思考，他们在不同的理论框架和分析范式下对二者的相互影响机理、作用条件等展开了研究和探讨，形成了一些有价值的结论和思考。

(1) 生态环境与经济增长相互作用机理研究。生态环境与经济增长相互作用机理研究主要考察经济发展能否解决生态环境问题，对该主题的探索有不同倾向。一些学者认为经济发展不能解决生态环境问题。MISHAN研究发现，经济增长能够增加社会福利，提升民众生活质量，带给人类更多的物质享受。但不可避免地是，经济增长会胁迫生态环境，产生废气、废水等环境污染物，对人类社会福利带来负效应[1]。OPSCHOOR研究发现，当人类过度追求经济增长时，经济活动范围的扩大和经济增长规模的超载将使得生态系统濒临危境，社会经济的进一步发展受到制约[2]。该倾向片面地夸大了生态环境对经济增长的负面作用，割裂了环境保护与经济增长的辩证统一关系，认为只有调整经济发展模式，才能从根本上改善生态环境。另一些学者认为经济发展能够解决生态环境问题，他们着力思考通过引入其他因素来减少生态环境的外部负效应。SELDEN等指出，在社会发展过程中，科技是促进经济增长的重要动力，而经济增长亦为科技进步提供资本支撑。随着经济增长对高科技的带动，能源和资源的利用方式和利用效率得以提升，环境污染和生态损耗得以减少，环境质量也得以改善[3]。AYRES考虑技术进步因素和资源再利用后，认为科技进步是改善生态环境的重要手段。人类无序的经济活动消耗了生态环境的物质和能量，并将其转化为包括废弃物在内的其他形式的物质。但如果通过合理的技术手段将其转化为可利用的物质和能量资源，经济增长就不会受到约束[4]。MACNELL指出，通过资源替代、技术创新和产出结构变化，经济增长可减轻生态环境压力，二者之间能够实现可持续发展[5]。目前的研究中，对该主题的探讨还没有形成一致的结论，生态环境和经济增长的可持续发展问题尚需进一步思考。

(2) 生态环境与经济增长协调发展条件研究。为实现生态环境与经济增长的可持续发展，必须创造促使二者协调发展的有利条件。因此，一些经济学家借助新古典增长模型和内生增长模型，试图回答生态环境与经济增长协调发展条件问题。相应研究的总体思路是，给环境污染赋以经济属性，通过量化环境污染指标，并将量化结果纳入经济增长模型来研究经济增长。他们认为，技术进步和适当的人口增长速度是经济与环境协调发展的重要条件。STIGLITZ假设技术进步率和资源边际产值均不变，当二者比值较大时，即使人口增长，经济发展也能保持一定的增速。在技术进步率较大的情况下，技术进步能够提高生态资源的物质贡献，经济增长和生态环境的协调发展依然可行[6]。SAKAWA等认为，环境保护与经济增长的协调发展就是环境保护与经济增长的平衡共赢，其协调发展条件存在于二者的均衡点中。他们发现，在一定范围内，当经济活动的投资和环境保护的投资同步增加时，经济增长的速度会减缓；当经济活动的投资增加而环境保护的投资适度减小时，如果这种变化使得物质资本存量和生态资本存量达到帕累托最优，则经济增长速度稳定[7]。HENRI等考虑到经济发展和环境保护问题的复杂性，构建了基于供给和需求调整的多部门一般均衡模型。他们发现，通过减少经济产出、增加排放强度低的商品需求和技术进步的途径，可以改善生态环境污染状况[8]。BOVENBERG等认为，技术进步内生化有长期和短期两种效应，短期可能使得经济增长率下降，长期则能促进经济增长率提高[9]。

(3) 生态环境与经济增长相互影响关系的实证研究。围绕经济增长改善生态环境还是恶化生态环境的问题，国外学者对经济增长和生态环境的关系进行了实证研究。实证研究开始于20世纪90年代初，其内容涵盖两个方面：一是实证环境污染指标和人均收入间关系的环境库兹涅茨曲线(The Environmental Kuznets Curve，EKC)假设，二是从不同角度对EKC现象进行理论或政策解读。美国经济学家GROSSMAN等以人均收入的时间序列及其他相关变量为自变量，以水和空气污染程度为因变量，通过多元回归分析发现，经济增长和环境污染的关系不支持EKC假设[1]。KAIKA等通过误差修正模型分析发现，德国的生态环境和经济收入间的关系不符合EKC假设[10]。MARKANDYA通过分析西欧12个国家人均GDP和大气污染排放的面板数据，证实了EKC曲线拐点的存在，认为环境政策会改变拐点的位置[11]。在检验EKC 曲线的同时，经济学家还对EKC 现象进行了多角度解读。GROSSMAN等认为，在经济增长过程中，规模、技术和结构效应是影响环境质量的3种因素，并基于规模效应、技术效应、结构效应和能源强度等因素对环境质量的影响解释了EKC 曲线下降现象[1]。SELDEN等研究了居民收入差异和产业结构变化对公众环境质量需求的影响，认为在经济增长初期，公众对环境质量需求较低；而随着产业结构变化和经济增长，公众对生态环境质量需求增大，他们会积极保护生态环境，减缓环境污染[12]。DASGUPTA建议通过市场机制作用减少经济活动中的污染排放，认为通过提高自然资源价格和增强市场参与者的环保意识，可起到节能减排和提高环境质量的作用，从而达到经济增长和生态环境的互补[13]。由于选用变量的数量、种类和途径的差异，经济学家从多角度对EKC的存在和形成机制作出了不同的解释。

无论从理论研究还是实证研究来看，国内对生态环境与经济增长关系的探讨都晚于国外。从文献上看，可把国内研究归结为两个方面。

(1) 融合生态环境因素的经济模型研究。国内对生态环境与经济增长关系的理论研究在经济模型的构建上比较活跃。同国外研究类似，国内学者亦曾以经典增长理论模型为框架，研究融合生态环境因素的经济增长问题，通过构建相应情景的经济增长模型来探讨生态环境和经济增长的相互关系。陈祖海等研究了环境自净能力对经济增长和社会福利的影响，构建了内生环境容量的经济增长模型，他们认为环境自净率和最优污染税反相关，调节最优污染税可以协调生态环境与经济增长的关系[14]。李仕兵等构建了基于Romer的内生经济增长模型，通过平衡分析推导出了最优经济增长率，并通过动态分析研究了经济可持续增长的条件[15]。彭水军融合Romer模型和Stiglitz模型，建立了基于水平创新的四部门内生经济增长模型，分析了人口增长、资源存量、技术创新和环境污染与经济可持续发展的关系，求解出了资源约束下经济增长的条件[16]。王锋等构建了省域3E 系统协调度评价模型，并分别利用ESDA 方法和马尔科夫链方法分析了3E系统协调度的时间与空间差异和动态演化趋势[17]。

(2) 生态环境与经济增长关系的实证研究。同国外研究倾向一致，国内对生态环境与经济增长关系的实证研究包括环境库兹涅茨曲线拐点的存在及检验、以及对验证结果的理论分析。刘燕等认为，产业结构、技术进步、治污力度与环保意识是支持EKC假设的理论基础，中国经济增长与工业废水、废气和固体废物的关系分别表现为倒N型、N型和倒U型曲线关系，环境污染与出口规模和外商投资规模的关系分别呈现正相关和负相关关系[18]。马丽梅将环境污染与治理的空间溢出效应引入问题分析，发现了区域间环境质量与经济发展的空间相关性，并通过数据分析发现中国的环境水平与产业及能源结构变动密切相关，环境污染与经济增长间呈现较弱的EKC变化特征[19]。许清涛等通过灰色关联分析发现，工业结构、单位GDP消耗和环境科研水平是影响环境质量的主要因素，认为政府应采取有效对策，不断改善经济增长和环境保护的协调发展状况[20]。段娟等研究了2003-2013年的数据，认为技术创新和产业结构调整升级是实现环境治理目标的重要手段，加强政府环境监管是促进产业布局优化、促进经济增长的重要举措[21]。温怀德等通过对面板数据的实证分析，认为FDI和出口贸易能够促进经济增长和加剧环境污染，人力资本的增加和积累能够促进经济增长与抑制环境污染，而进口贸易对促进经济增长和抑制环境污染均有作用，但作用较弱[22]。

尽管学术界对生态环境与经济增长协调发展问题进行过一些相关研究，形成了一些有价值的思路和结论，但仍存在如下问题：①指标选取缺乏科学有效的筛选方法，多数模型的评价指标存在局部覆盖和信息冗余现象；②国内研究集中于工业“三废”排放与经济增长的关系，但通过选取时间序列或区域面板数据，对各区域生态环境与经济增长之间的相互影响关系的研究较多，而对区域间经济增长差异和生态环境差异的对比研究较少；③国内学者对EKC的实证研究较多，而对影响二者协调发展的内在机理研究较少。本课题借鉴国内外学者的研究思路，结合河南省域实际状况，进行河南省环境保护与经济增长协调发展研究。

2 河南省生态环境与经济耦合协调分析思路

河南省位于中东部地区，位置优越，孕育了丰厚的自然资源，具有建设生态环境的先天优势。但受诸多因素影响，河南省产业结构层次较低，矿产业支撑着全省的经济发展。粗放型的矿产资源开发方式对水土、气候、地貌等生态环境的破坏非常严重。如何实现经济增长与生态环境保护的相互协调，是值得深入研究的问题。本研究基于省域层面进行四维探索，以期为河南省生态环境与经济耦合协调发展提供决策建议。

2.1 河南省生态环境与经济耦合协调分析

分析河南省生态环境与经济耦合协调系统结构，可构建时间和空间两个维度的耦合协调评价模型。其中，时间维度模型用来评价河南省生态环境与经济耦合协调总体状况，空间维度模型用来评价河南省各地区的生态环境与经济耦合协调状况。

(1) 河南省生态环境与经济耦合系统结构分析。把生态环境与经济通过要素而相互作用、彼此影响的程度定义为生态环境与经济耦合度，详细分析各要素间的相互作用、相互影响以及它们对耦合系统的贡献(见图1)。

图1 生态环境与经济耦合协调关系结构图

(2) 河南省生态环境与经济耦合协调评价指标体系构建。构建涵盖经济产值、产业结构、产业布局、经济发展政策的经济发展评价指标体系和涵盖资源禀赋、环境状态、环境压力、环境响应的生态环境评价指标体系，并运用主成分分析法与熵值法对各指标赋权。

(3) 河南省生态环境与经济耦合协调度评价。在评价指标体系基础上，计算出生态环境系统与经济系统得分，并运用变异系数法对河南省生态环境与经济在时间维度和空间维度上的耦合度进行评价。

2.2 河南省生态环境与经济耦合协调度空间分布特征分析

根据耦合协调度计算结果，分析判断河南省生态环境与经济耦合协调的总体发展态势，绘制空间分布图，运用空间自相关技术分析耦合协调度的空间格局特征及演化过程。

(1) 河南省生态环境与经济耦合协调空间分布格局分析。根据生态环境与经济耦合协调度计算结果，分析河南省生态环境与经济耦合协调的总体发展态势；选择5个典型时间截面的耦合协调度数据，利用Arc GIS工具绘制河南省生态环境与经济耦合协调度的空间分布图。

(2) 河南省生态环境与经济耦合协调系统空间聚类特征及演化过程分析。运用空间自相关(包括全局和局部空间自相关)分析耦合协调度的空间格局特征，从而进一步描绘河南省生态环境与经济耦合协调系统的空间集聚特征。

2.3 河南省生态环境与经济耦合协调机制的形成机理分析

引入地理探测器分析方法，定量研究河南省生态环境与经济耦合协调机制。

(1) 驱动力时间异质性分析。生态环境与经济耦合协调发展状况是多种因素综合影响的结果。本课题根据前人研究成果，并结合河南省生态环境与经济耦合协调的实际情况，征求多领域专家意见，选择影响系统发展的因素作为探测因素。利用地理探测器分析方法分析二者耦合协调机制，计算各要素对生态环境与经济耦合协调度的贡献。

(2) 驱动力空间异质性分析。在驱动力时间异质性分析的基础上，选择前文5个典型时间截面的不同首要影响因素，利用Arc GIS对耦合协调度分级和各要素聚类分级进行耦合匹配分析，并绘制耦合协调度与要素空间匹配分布图。

(3) 生态环境与经济耦合系统驱动机制分析。生态环境与经济耦合系统的状态不是一成不变的，在自组织和他组织共同作用下，二者关系从无序到有序，最终实现协调发展。一方面，生态环境与经济既相互联系又相互独立、既相互支持又相互制约，每个子系统都有一种自组织能力。另一方面，可以通过市场、政策等方式对生态环境与经济的发展过程进行干预，使系统表现出他组织的特征。具体来说，就是通过生态补偿、产业转型升级等驱动因素作用，形成政策调控力、经济驱动力、社会促进力和科技支撑力，进而形成包含政策调控与保护机制、经济运行与结构转型机制和生态文明传播与科技创新机制的驱动机制(见图2)。

图2 河南省生态环境与经济偶合系统驱动机制示意图

2.4 河南省生态环境与经济耦合系统SD模型及动态调控

遵循“模型构建-仿真实验-策略制定”的技术路线，构建河南省生态环境与经济耦合系统的SD模型；将不同策略作为输入变量，对系统未来发展趋势进行仿真；依据实验结果和系统发展目标，制定耦合系统动态调控策略。

(1) 构建生态环境与经济耦合系统的SD模型。在识别系统主要影响因素的基础上，分析系统各要素之间的相互关系，划分系统的层次与子系统，确定耦合系统要素的状态、速率、变量关系及其函数方程，构建河南省生态环境与经济耦合系统动力学仿真模型。

(2) 仿真实验。在原系统结构的基础上，通过调整系统可控变量的取值来调节系统的动态行为特征，构建不同的实验方案，利用iThink软件进行系统仿真实验，寻求系统敏感性变量，为耦合协调路径优化和调控策略研究奠定基础。

(3) 提出河南省生态环境与经济耦合系统的动态调控策略。在以上研究基础上，考虑河南省生态环境与经济耦合协调状况，提出促进二者协调发展的动态调控策略。

3 结语

本课题基于省域层面，从协调度评价、协调度空间分布特征、系统协调机理及系统模型仿真4个维度研究河南省生态环境与经济耦合协调问题，重点探讨系统协调发展的空间分布格局及模型仿真，旨在为河南省制定经济发展政策、保护生态环境及促进二者协调发展提供决策参考，同时为研究中国其他地区生态环境保护和区域经济发展提供理论依据。然而，生态环境与经济耦合协调研究是一项极具探索性的管理学课题，在评价指标的遴选、指标权重的确定、数据的搜集和选取等方面尚存在诸多技术和实践上的困难，需要进一步探索。因此，后续重点研究内容应包括：①借助大数据关联分析方法，更加科学、精细、全面地寻求影响系统协调发展的各项指标，完善协调评价指标体系；②借助空间自相关方法和地理探测器技术，描绘系统耦合协调的空间格局特征，识别影响系统协调发展的瓶颈，确定影响系统协调发展的关键因素；③构建系统动力学模型，基于仿真技术再现生态环境与经济耦合协调的情景，并将不同调控策略作为系统输入变量，探寻变量之间复杂的关系，仿真系统发展趋势。