生态压力视角下福建省区域经济协调发展研究

2020-03-19杨泓川陈松林

生态科学 2020年1期

杨泓川，陈松林，

1.福建师范大学地理科学学院，福州 350007

2.福建省亚热带资源与环境重点实验室，福州 350007

0 前言

2016年3月，福建省公布了《福建国民经济与社会发展第十三个五年规划》，该文件对新一轮省域经济发展面临的机遇和挑战做出了判断。一方面，政策效应将进一步显现，“十二五”期间国家出台了一系列支持福建加快发展的意见、规划和方案，尤其是支持海峡西岸经济区建设以及赋予自由贸易试验区、21世纪海上丝绸之路核心区、福州新区建设等重大使命和任务，省域经济发展迎来新的历史机遇；另一方面，省域经济发展在东部沿海省份中相对滞后，2017年，全省GDP总量分别占浙江、江苏和广东的62.46%、37.66%和36.04%；省域内部经济发展高度不平衡，福州和厦漳泉两大核心区GDP占全省地区生产总值的69.78%。区域发展内外不协调已经成为福建省实现跨越式发展的重大阻碍，鉴于此，在新形势下谋划福建省区域经济协调发展策略势在必行。国内学者就区域经济协调发展进行了广泛而深入的探索，已有研究涉及区域经济的时空分异与驱动力[1-2]，趋势与特征[3-4]、评价与优化[5]、机制及路径[6]等诸多方面内容，囊括国际、国家、省际、省域和城市群多级尺度[7-10，3]，涵盖经济、社会、政治、文化与生态多维视角，丰富和发展了区域经济协调发展领域的理论及实践。2014年，国务院正式印发《关于支持福建省深入实施生态省战略加快生态文明先行示范区建设的若干意见》，进一步明确了绿色发展对于福建省域经济发展的重要性。随着绿色发展的理念逐渐深入人心，区域经济增长的目标从单一的效率优先向效率、和谐、可持续的多元化方向转型，因此，从生态—经济的复合视角探索区域经济协调发展的策略具有相当的现实意义。生态压力人口模型由赵立新提出，被认为能够定量比较不同社会经济条件下的人口对环境产生的压力，有助于研究人口发展与经济、社会和环境的协调性[11]，彭文英改进了该模型并从土地生态压力视角提出了京津冀地区区域协同发展调控策略[12]。已有研究表明该模型对于从生态经济复合视角指导区域经济协调发展，构建多元化战略目标具有一定的应用价值。然而，该模型的应用还存在一定局限性:第一，研究尺度不够丰富，对于省域尺度的研究尚处于空白阶段；第二，研究方法较为单一，缺少空间分析方法的介入，对生态压力人口时空变化的可视化表达亟待优化；第三，能够有效反映生态压力内部特征的定量研究较少。鉴于此，本研究基于生态压力人口模型，采用标准差椭圆分析、基尼系数法和基于最大值灰色关联聚类等定量方法，分析福建省域生态压力的时空变化情况和极化程度，根据不同的压力水平划分经济区，并提出优化新时代福建省区域经济协调发展“6化”调控策略。这对于落实党的十八大以来关于加强生态文明建设的重大战略部署，用生态文明统领区域经济和社会发展具有重要意义[13]。

1 数据与方法

1.1 数据来源

测算福建省9大设区市“生态压力人口”所需的4个变量分别为年末常住人口数(自然人口)、人口城市化水平、地区生产总值和生态用地面积。其中，前3个变量采集自《福建统计年鉴》(2011—2018)，生态用地面积从福建省土地利用变更调查成果(2010—2017)中统计得到。生态用地面积定义为耕地、园地、林地、草地、水域(河流、湖泊、水库、坑塘)及滩涂(沿海滩涂、内陆滩涂)面积的总和。

1.2 研究方法

1.2.1 生态压力人口模型

生态压力人口模型是一个假想的标准人口单位，是按照全省平均的经济发展水平、人口聚集程度和环境承载能力将各地区自然人口绝对量根据其变量水平的差异转换得到的人口虚拟值。生态压力人口和自然人口承载力是两个既相关联而又内涵迥异的概念。简单来说，生态压力人口是建立在“比较”基础上的“绝对”，而自然人口承载力则是建立在“绝对”基础上的“比较”。前者所反映压力是相对的，脱离了参比对象无实际意义，但一旦被计算出来就能实际衡量各参比对象间生态压力相对水平；后者所计算出的人口承载力数脱离比较对象仍有实际意义，但在衡量压力时必须与区域实际人口承载量进行比较。生态压力人口计算公式如下:

1.2.2 标准差椭圆

标准差椭圆(SDE)是一种能够从多重角度揭示地理要素时空分布规律的常用空间统计方法，近年来在地理学研究中被广泛的使用[14-16]。SDE的几何中心反映了地理数据空间分布整体在二维空间上的相对位置；长轴表示地理数据空间分布整体在二维空间上的主趋势，变化方向主要通过转角来判断；短轴表示地理数据空间分布整体在空间中的分布范围；扁率反映地理数据空间分布整体的集聚程度或离散程度，扁率越大，地理要素分布越集聚，反之，则越均匀。本研究透过以上参数的年际变化动态刻画各地区生态压力的时间变化过程和空间分布格局。

1.2.3 生态压力人口基尼系数

基尼系数由洛伦兹曲线推导而来，是国际上通用的衡量一国或某一地区居民收入差距的常用指标。国内学者运用该方法在收入差异[17-19]、城乡差别[20]、产业集聚[21-24]、聚落格局[25]和资源消费[26]等诸领域进行了广泛实践。生态压力人口基尼系数(EPPG)可用来定量测度福建省生态压力人口分布的极化程度，并通过其时间序列变化反映福建省总体生态压力人口极化状况和演变过程。具体计算方法如下:

(1)按设区市等级划分状况(表1)由低到高对各年生态压力人口数量进行汇总。

(2)将上述结果生成散点图，拟合当年福建省生态压力人口洛伦兹曲线(图1)。

(3)根据式(6)计算当年生态压力人口基尼系数值。

式中:EPPG指生态压力人口基尼系数，用来表征生态压力人口极化程度，SA是图中A区域(右下三角形)面积(0.5)，用来表征生态压力人口理想境界，SB是图上 B区域的面积，即洛伦兹曲线在区间[0，1]上的积分值，用来表征生态压力人口的实际分布。

1.2.4 基于最大值灰色聚类法

灰色关联聚类法(GRC)最初由邓聚龙创立，常用于对象评价和类型划分的相关研究中[27-28]，其实质是将关联度从一维空间延展到二维空间[29]。郭三党利用多元统计学的最短距离法原理定义了不同类别之间的关联度，构造出一种基于最大灰色关联度的聚类方法，纠正了已有的灰色关联聚类中聚类原则模糊不清的缺陷[30]。本研究引入基于最大值灰色关联聚类法对研究期内各地区生态压力人口时间序列进行系统聚类，方法如下:

表1 福建省设区市等级划分Table 1 Classification of cities in Fujian Province

图1 生态压力人口洛伦兹曲线Figure 1 Eco-pressure population Lorenz curve

用εij表示设区市Xi和Xj之间的关联度，Gi代表类别，用Eij表示Gi与Gj之间的关联度。

定义:Gi与Gj的关联度为两类样品的最大关联度，即

设Gp与Gq合并成一个新类Gr，则任一个类Gk与Gr的关联度为

2 结果及分析

2.1 生态压力人口的时空变化格局

通过公式(1)—(5)得到各设区市不同年份生态压力人口，借助ArcGIS软件进行标准差椭圆分析以此来表征生态压力的时空分布格局(图2)。结果显示:福建省生态压力的重心位于泉州市内部并靠近经济增长极—厦门市，从椭圆长、短轴看，生态压力的空间分布整体沿福州—莆田—泉州—厦门—漳州一线，具备明显的“山海分异”特征；生态压力空间分布的方向性呈逆时针小幅偏转，椭圆扁率明显增加。综合表明椭圆几何重心的东北和西南两侧生态压力均上升，且西南上升幅度较东北略高；生态压力沿长轴扩散趋势明显，沿海地区生态压力集聚程度得到进一步强化。以上变化的产生主要归因于沿海次中心城市的加快发展，由于中心城市步入提质发展阶段后经济增速放缓，莆田、宁德，特别是漳州地区获得了良好的发展机遇，通过承接产业转移、扩大对外开放和发展特色产业，这些地区逐渐成为人口城市化、经济发展新的增长点。

图2 2010和2017年生态压力人口标准差椭圆Figure 2 SDE of eco-pressure population in 2010 and 2017

2.2 自然人口与生态压力人口的变化状况

通过对比研究期内自然人口及生态压力人口的变化情况(表2)，可以发现从数量上看生态压力人口，即虚拟承载人口，要远远高于自然人口数量，这说明由于资源环境禀赋和经济发展水平的“空间错配”导致了福建省域遭受到了较大的生态压力。与此同时，生态压力人口与自然人口在各设区市的分布情况具有显著的区别，自然人口的分布相对均衡而生态压力人口的分布出现了严重的两极分化。例如，2010年厦门市的自然人口数量不足全域自然人口数量的10%，但其生态压力人口达省域总量的58.48%，而占自然人口总量 13%的漳州市，其生态压力人口只占总量的2.9%。影响一个区域内自然人口数量的因素较多，但是在同一省域相同的社会制度当中，各设区市间人口差异则主要受辖区面积和经济因素的影响，这两类因素对于人口的影响均是线性的，因此自然人口的空间分布仍保持一个较均衡的状态；然而生态压力人口的影响因素当中，经济发展与当地的自然环境承载力存在着此消彼长的非线性复杂关系，这也是造成生态压力人口两极分化严重的根源。

表2 各设区市自然人口及生态压力人口变化情况Table 2 Changes in natural population and eco-pressure population in cities

2.3 生态压力人口极化状况定量分析

将表2中各设区市生态压力人口按由低到高的顺序标记在平面直角坐标系上，不难发现这些散点的排列顺序与城市等级关系密切。借助生态压力人口基尼系数(EPPG)定量描述福建省生态压力人口极化程度及演化过程，测算结果(图3)表明:研究期内EPPG介于0.504 3—0.525 7之间，参考国际通用的衡量收入差距的相关标准，可判定福建省生态压力人口分布在不同的城市等级上显著极化特征，从最高级城市到最低级城市生态压力人口呈指数型递减。EPPG的变化形态大致呈“波浪形”，以 2010和 2016年为拐点可分为三个阶段。第一阶段(2010—2011):巩固福州、厦门、泉州的核心地位仍然是区域经济发展规划的主题，增长极产业升级和产业冗余的结构性矛盾突出，而次级中心城市承接产业转移步伐依旧缓慢，人口和经济的极化效应强于扩散效应，导致生态压力人口极化程度加剧；第二阶段(2011—2016):福建省“十二五”规划纲要按照全省经济合理布局的要求，提出加快实施主体功能区划战略，实施差异化的发展策略，推动福州、厦门、泉州等中心城区优化发展，推进沿海城镇密集带和内陆产业带的重点开发成效明显，扭转了生态压力的极化趋势，驱动EPPG稳步下落。第三阶段(2016—2017):中心城市产业优势及综合魅力在新时期得以显现，经济、人口的增长动力旺盛，综合导致EPPG出现小幅回升。

图3 2010—2017年福建省EPPG时序变化情况Figure 3 Changes in EPPG timing in Fujian Province(2010-2017)

3 基于生态压力的区域经济分区

采用最大灰色关联度聚类将生态压力最为相近的不同设区市划为同一经济区。根据参考文献[30]提供的方法，具体步骤如下:

第1步:将各设区市的生态压力人口时间序列输入DPS软件进行计算得到关联度矩阵E(0)(表3)

第2步:因为一开始就将每个设区市作为一类，E(0)中的Gi表示第i个设区市Xi(i=1，2，3，4，5，6，7，8，9)且Eij=εij，找出E(0)中非对角线最大元素为:max{εij}=ε21=0.289

第3步:将G1=(福)和G2=(厦)合并成一个新类，记为G10=(福，厦)。

第4步:在E(0)中消去G1和G2对应的行和列后，加上G10与G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9之间的关联度所对应的行和列得到E(1)(表2)

表3 各设区市之间的关联度E(0)Table 3 Relationship degree between each city E(0)

表4 1次合并后的E(1)Table 4 E(1) after 1 merger

找出E(1)中非对角线最大元素E4，7=0.195，参照第3步将G4=(三)和G7=(南)合并成一个新类，记为G11=(三，南)

第5步:参照第4步得到E(2)，找出E(2)中非对角线最大元素E3，9=0.125，重复第 3 步将G3=(莆)和G9=(宁)合并成一个新类记为G12(莆，宁)。

第6步:以关联度0.1为阈值(本研究认为关联度小于 0.1时，个体间的相似性弱)，继续重复上述步骤，直至系统聚类完毕。

第7步:归纳上述聚类过程，列成聚类顺序表。

将分区结果进行空间可视化，如图4所示。其中，高压经济区包括福州市、厦门市和泉州市；中压经济区涵盖漳州市、莆田市和宁德市；低压经济区包括三明市、南平市和龙岩市。

4 区域经济协调发展调控策略

本研究基于各设区市的分区结果，综合考虑区域发展水平、生态压力、地理区位等因素，提出以“分区施策、区域联动、整体共进”为原则的福建省区域协同发展“6化”调控策略(表7)。

高压经济区3市是福建省政治、经济、文化的中心，既是省域内最具经济实力的地区，同时也是人口最为集中、土地利用强度最大、生态压力负荷最重的地区。即便如此，和长三角、珠三角地区的大型城市群相比仍存在全方位差距，因此在发展策略上必须坚持高压经济区增长极地位，走“稳增量，提质量”的优化发展道路，加快对非中心城市功能进行疏解，促进产业结构自主升级，向创新驱动要发展，向生态保护要未来。

表5 2次合并后的E(2)Table 5 E(2)after 2 mergers

表6 9大设区市最大关联度法归并序列表Table 6 The merging sequence of 9 cities by maximum correlation clustering

图4 基于生态压力的经济分区情况Figure 4 Economic zoning based on eco-pressure

中压经济区 3市位于东部沿海地区，深水良港众多，区位优势明显，所受生态压力相对较小，区域经济发展还蕴藏着较大潜力，应当依托对外开放优势，落实“以港兴城，工业强市”战略，发挥特色产业比较优势，强化自身作为沿海经济轴线重要节点功能，为福建经济发展注入新的活力。

低压经济区 3市处在闽西北山区，是福建省主体功能区划“两纵三横”城市化战略布局当中的第一纵，在经济发展限制和生态环境优势上共性明显，应当借势天然的地理廊道，加强闽西北绿色农业产业带建设，扩大产业集聚规模，显化闽西绿色增长轴，同时要防范生产要素的高速非农化风险，加大生态环境修复力度，牢牢守住耕地红线和生态红线，为区域可持续发展提供可靠的资源和生态保障。

高压经济区与中压经济区相互联系密切，是省域“两纵三横”城市化布局中的第二纵，整体上应依托临港面海的共同优势显化闽东蓝色增长轴，扩大对外开放力度；发挥侨乡投资、特区政策优势，增加利用外资规模，优化利用外资结构；轴线上区域性中心城市向次级中心城市辐射出金融、人才、技术优势的同时要注重生态压力疏解，打造生态共建，优势互补的福建省经济转型的攻坚梯队。

中压经济区与低压经济区之间要走跨越式发展之路，应充分发挥中压经济区的良港优势，为低压经济区绿色农产品“走出去”开辟道路，同时一定程度上驱动人口和其他经济活动向中压经济区适度聚集，实现双向互动。

高压经济区与低压经济区2区域是福建省经济发展和生态压力的两极，高压经济区产业冗余、低层次产业转移缓慢和低压经济区产业落后、劳动力流失的结构性矛盾并存，应当打破地理屏障的界限，加快由高压经济区向低压经济区产业转移的步伐，内化产业承接带，推动西北内陆就地城镇化建设，逐步缩小区域经济发展差距。

高压经济区、中压经济区和低压经济区(全域)范围内要进一步深化经济辐射网络的构建，拓展在交通通达性，要素流动性，信息共享性上的深度和广度，促进与海峡西岸经济区其他城市互联互通、共建共享，构建区域经济发展与生态保护命运共同体。

5 结论与展望

5.1 结论

生态压力人口是一个由城市化水平、经济密度和生态用地数量三者构成的综合性指标，它的时空分布差异和变化状况，是福建省区域经济格局发展现状和变化趋势的宏观折射。通过研究得出以下主要结论:

表7 区域经济协调发展调控策略Table 7 Regulation strategies for coordinated development of regional economy

(1)福建省域生态压力的空间格局呈显著的“山海分异”特征，即生态压力的分布范围主要集中于东南沿海一线，而西北部山区所受压力较小。并且随着沿海次中心城市在研究期内不断发展，“山海分异”的格局得到进一步强化。

(2)研究期内，省域生态压力人口分布体现了高度极化特征，从最高级城市到最低级城市生态压力人口呈指数型递减。考虑到生态压力人口模型与经济发展的内在逻辑，这说明省域经济发展仍处于持续高度不平衡阶段。研究期 3/4的时间里生态压力基尼系数呈下降趋势，省域经济协调发展的基本面总体向好，但仍不稳定。

(3)9大设区市通过系统聚类可划分为 3类:高压经济区(福州、厦门、泉州)，中压经济区(漳州、莆田、宁德)和低压经济区(三明、南平、龙岩)。为适应福建省“十三五”规划纲要对区域协同发展的新要求，在维持福建省主体功能区划的整体格局基础上，亟需构建以优化增长极、强化增长点、显化增长轴、内化承接带、外化活力港、深化辐射网为内容的区域协调发展“6化”策略。