绿色化与城镇化的耦合特征及其影响因素<br/>——以福建南平为例

绿色化与城镇化的耦合特征及其影响因素
——以福建南平为例

2020-04-18刘善开黄江效

海南师范大学学报（自然科学版） 2020年1期

刘善开，李为*，陆珍，黄江效

（1.福州外语外贸学院，福建福州 350202；2.福建致公经济研究院，福建福州 350202）

城镇化作为当前中国最大的内需和发展潜力，推动了中国经济社会的高速发展。改革开放以来，中国的城镇化率从1978年的17.9%上升为2019年的60.6%，城镇化进程以平均每年1.33%的速度快速增长。然而，过快的城镇化进程不但导致城镇空间的快速扩张，也对生态环境与自然资源造成了很大的破坏，造成资源大量消耗、环境污染以及生物多样性锐减等问题[1-2]。面对中国城镇化水平与发达国家相比仍然较低的挑战，如何稳步、高质量提高城镇化进程，协调好城镇化与生态环境保护间的关系（以下简称“U-E”关系）具有重要的现实意义。因此，在国家层面上，中国共产党十八大提出了“新型城镇化”的概念，一改传统城镇化“重速度、轻质量”的发展模式，更加注重绿色发展、低碳发展、循环发展等；中共中央《关于加快推进生态文明建设的意见》提出了“绿色化”，为生态文明建设提供了理论支撑和实践路径，是实施新型城镇化战略的必然选择[3-8]。

绿色经济的概念最早来自David Pierce在《绿色发展蓝皮书》中对环境政策的有关论述，绿色化是绿色经济的高度升华，是在绿色理念治理下实现绿色增长、绿色财富、绿色福利协同发展的过程[9]。在理论层面上，绿色化也成为国内外学者持续关注的焦点之一，其研究领域涵盖了生态学、地理学、经济学、环境学等多学科[10-12]，形成了较多影响深远的理论成果和实证分析。“压力-状态-响应（PSR）”概念模型的提出开启了U-E关系的双向影响机制思维模式；Grossman 等人利用计量模型发现了“环境库兹涅茨曲线”，即在城市经济发展过程中，普遍存在着初期高增速高污染的发展、后期随着经济增长环境不断改善的倒“U”曲线的演变规律[13]；方创琳等认为城镇化与绿色化的关系是一种动态耦合关系，满足耦合裂变律、动态层级律、随机涨落律、非线性协同律、阈值律和预警律六大定律[14]。多位学者通过构建城镇化与绿色化内涵指标体系，采用多元统计分析、灰色关联分析、“3S”技术、地理空间可视化技术等方法和技术，运用耦合协调模型、双对数模型、生态环境响应模型等计量模型[15-22]，开展了全国宏观尺度和区域、城市群、省域等中观尺度以及城市甚至县域微观尺度的案例研究。大量的研究表明，中国快速的城镇化引致U-E关系急剧变化，处于磨合和颉颃阶段，总体上协调水平不太乐观[15-16,18]。但在现有研究中，微观尺度案例大多侧重于对城市化与生态环境单要素之间关系的计量分析，对单一城市采用绿色化和城镇化两大系统分析方法的动态耦合机理研究还较少[23-25]。基于此，本研究通过建立综合评价指标体系研究南平市绿色化与城镇化发展水平及其耦合特征，并运用灰色关联分析法分析其影响因素，以期丰富中国城镇化与生态环境关系的微观尺度案例研究，并为南平市生态文明建设提供参考。

1 研究区概况与数据来源

南平市位于福建省北部，地处闽、浙、赣三省交界处，俗称“闽北”。武夷山、杉岭、仙霞岭、鹫峰山四大山脉构成全市总体地形走势，由东北向西南倾斜，境内低山丘陵分布较广；绿色生态是南平最大的特色和优势，其耕地面积、林地面积占福建省的四分之一，南平也是福建省的生态屏障，森林覆盖率达74.75%。近年来，南平市经济社会快速发展，城镇化、工业化水平显著提高。2017年全市实现生产总值1620.54亿元，人均生产总值66 760元；市区人口不断增加，2017 年底南平市总人口319.04万人，其中城镇人口112.02万人，城镇化率达到56.7%。随着南平市城镇化、工业化步伐显著加快，城镇建设用地持续增加，建成区面积由2000年的26 km2扩大到2017 年的48.46 km2，景观生态风险压力不断增大。

本研究主要通过《福建统计年鉴》《南平统计年鉴》及相应年份经济社会发展统计公报获得2008—2017年相关数据。考虑到不同统计年鉴统计口径不同，本研究采用匀滑技术来补全个别年份缺失数据，具体操作为：（1）求历史数据的平均值，并假设所求平均值为时间系列数据的组中值；（2）根据时间系列长度及数据最大值和最小值的差，确定相邻时间系列数据之间的步长；（3）以组中值为参照，根据步长适当增减得到所缺失年份的数值。

2 研究方法

2.1 评价指标体系构建

根据绿色化与城镇化的内涵及其相互作用，综合现有研究成果[9-14,19-22]，遵循科学性、可获得性及可操作性原则，结合相关专家的反馈意见，从生态环境条件、生态环境负荷、生态环境治理3个方面选取11项指标，构建绿色化得分综合评价指标体系；从人口城镇化、空间城镇化、经济城镇化和社会城镇化4个方面选取12项指标，构建城镇化水平综合评价指标体系（见表1）。

表1 绿色化与城镇化耦合系统指标体系及权重Table 1 Greening and urbanization coupling system index and weight

2.2 数据的标准化处理

鉴于不同指标数据的单位和量纲不同，为使数据具有可比性，需要对原始数据进行标准化处理。本研究采用极差标准化法对原始数据进行标准化处理。正向指标的标准化值计算公式为

负向指标的标准化值计算公式为

式中，xij表示第i个指标下第j个样本值，x′ij为第i个指标下第j个样本的标准化值，ximax表示第i个指标下最大样本值，ximin表示第i个指标下最小样本值，x′ij为原始数据xij的标准化值。

2.3 指标权重确定

本研究运用熵值法计算绿色化与城镇化2个子系统各项指标的权重（见表1）。原始数据xij的标准化值比重pij计算公式为

第i项指标的信息熵Rim计算公式为

第i项指标的权重Wim计算公式为

2.4 绿色化和城镇化水平的综合评价

把绿色化和城镇化子系统的各项指标的标准化值乘以其权重并累加求和，得到绿色化子系统和城镇化子系统的综合评价指数，计算公式为

其中，U1、U2分别为绿色化子系统和城镇化子系统的综合评价指数，Wim为第i项指标权重，x′ij为第i项指标数据的标准化值。

2.5 绿色化与城镇化耦合度模型和协调度模型

耦合是指2个及以上系统或运动形式通过某种途径联合起来的现象，是相互依赖、相互促进的动态关联关系。城镇化是一个农业人口转化为非农业人口、农村地域转化为非农地域、农业活动转化为非农活动的过程，中国共产党十八大明确提出在新时期中国要走一条“新型城镇化”道路，坚持城乡统筹、产业互动、节约集约、生态宜居、和谐发展，将生态文明理念融入城镇化建设全过程，是中国绿色化建设的重要组成部分。在城镇化过程中，只有坚持“绿色化”的发展要求，坚守生态文明共建的发展理念，才能使人与居住环境和谐共处，形成良性循环，反促城镇化更快更好地发展。绿色化与城镇化构成一个耦合系统。本研究借鉴物理学中的容量耦合系统模型，构建耦合度模型以度量绿色化与城镇化耦合系统的耦合度，计算公式为

式中，C（0 ＜C ＜1）为耦合度，C越大耦合系统的协调性越好。

由于绿色化与城镇化2个子系统的发展水平存在差异，可能会出现2个子系统发展水平都较低，但耦合度却较高的情况。因而，引入绿色化与城镇化协调度模型，以客观反映绿色化子系统与城镇化子系统的协调发展水平，计算公式为

其中，D（0 ＜D ＜1)为协调度，D越大协调发展水平越高；T为绿色化与城镇化的综合评价指数；α、β为待定系数，因本研究中只有绿色化和城镇化两个子系统，故将α、β均赋值为0.5。

依据耦合度C值，将绿色化与城镇化耦合过程从无序到有序分为4个阶段（见表2）。依据协调度D值，将绿色化与城镇化协调发展过程分为4个阶段[26]（见表3）。

表2 绿色化与城镇化耦合过程的阶段划分Table 2 Stage division of coupling type between greening and urbanization

表3 绿色化与城镇化协调度发展阶段划分Table 3 Greenization and urbanization coordination degree development stage division

3 结果与分析

3.1 绿色化与城镇化水平

南平市城镇化水平分析结果见图1，绿色化水平分析结果见图2。2008—2017年，南平市城镇化水平总体呈升高趋势，城镇化综合评价指数由2008年的0.10增长到2017年的0.78，年均增长率达22.8%。人口城镇化水平、空间城镇化水平、经济城镇化水平、社会城镇化水平总体上均呈现上升趋势，其中人口城镇化水平、经济城镇化水平持续上升，表明2008年以来南平市人口逐年增加，经济逐年发展，城镇化水平逐年提高；空间城镇化水平、社会城镇化水平波状上升，受城市建成区调整及各年教师学生数变动影响，个别年份指数偏低；从贡献率视角来看，对城镇化水平贡献率由大到小排序为经济城镇化＞人口城镇化＞空间城镇化＞社会城镇化，说明南平市经济社会虽然得到了较快发展，但城镇化质量并未得到相应提高。

图1 2008—2017年南平市城镇化水平Figure 1 Urbanization level of Nanping city from 2008 to 2017

图2 2008—2017年南平市绿色化水平Figure 2 Green level of Nanping city from 2008 to 2017

2008—2017年，南平市绿色化水平呈逐年上升趋势，绿色化综合评价指数年均增长率为13%，绿色化态势明显。2013年南平市确立绿色发展定位，把建设全国绿色发展示范区作为目标定位，探索“生产发展、生活富裕、生态良好”的绿色、低碳、可持续发展之路，使南平市绿色化得分迅速提升。总体上，生态环境条件、生态环境负荷、生态环境治理均有不同程度的提高，但是由于建成区绿化覆盖率、空气质量优良率、城市污水处理率等指标变化幅度较大，导致生态环境条件和生态环境治理水平波动上升。2008—2017年，南平市生态环境条件明显改善，森林覆盖率在2008年73.9%的大基数基础上，到2017年再提高4.09个百分点，达到77.99%；生态环境治理水平明显提高，生活垃圾无害化处理率、城市污水处理率、工业固体废弃物综合利用率明显提升，生态环境的抗压力逐步增强。森林覆盖率、城市污水处理率、工业固体废物综合利用率对南平市绿色化水平的贡献率较高，分别为12.9%、12.8%、14.9%。一级指标对绿色化水平的贡献率由大到小排序为生态环境条件＞生态环境治理＞生态环境负荷，表明绿色生态是南平市最大的特色和优势，南平市应发挥比较优势，走特色发展道路，把生态优势和资源优势转化为经济优势和产业优势。

3.2 绿色化与城镇化耦合特征分析

2008—2017 年南平市绿色化与城镇化的耦合度C 和协调度D 变化曲线见图3。耦合度C 为0.43～0.5，表明南平市绿色化与城镇化耦合系统处于颉颃阶段，正往磨合阶段迈进。南平市绿色化与城镇化耦合度整体呈现上升态势，2008—2012年先升后降，2017年升至0.50，表明南平市绿色化与城镇化耦合程度整体有所提升，但不同阶段耦合程度存在差别。

图3 2008—2017年南平市绿色化与城镇化耦合度、协调度的变化曲线Figure 3 Changing curve of coupling degree and coordination degree of greening and urbanization in Nanping from 2008 to 2017

协调度D为0.3～0.65，变化曲线呈现出皮尔曲线特征，表现为初期增长速度缓慢，随后增长速度逐渐加快，达到一定程度后又逐渐减慢，最后达到饱和状态。南平市绿色化与城镇化耦合系统经历了低协调阶段、中协调阶段和高协调阶段。2008年，南平市绿色化与城镇化耦合系统处于低协调阶段，协调度D值为0.3，城镇化、绿色化综合评价指数分别为0.1和0.3，城镇化发展相对滞后。2009—2012年，南平市绿色化和城镇化水平均有大幅度上升，协调度D值为0.41～0.47，耦合系统处于中协调阶段。2013—2017年，南平市城镇化与绿色化耦合系统总体上处于高协调阶段，随着经济社会快速发展，城镇化水平也大幅提升，但落后于绿色化水平。在高协调阶段，南平市生态环境保护工作相对超前，在全省乃至全国都具有示范作用。

3.3 绿色化与城镇化耦合特征的影响因素

运用灰色关联分析法，分别获得耦合度C和协调度D与绿色化和城镇化指标的灰色关联度（见表4、表5）。由耦合度C与绿色化指标的灰色关联度可以看出，森林覆盖率是关联性最强的指标，其次为人均废水排放量和生活垃圾无害化处理率。森林覆盖率和生活垃圾无害化处理率为正向指标，对提高绿色化与城镇化的耦合度得分起促进作用。由协调度D与绿色化指标的灰色关联度可以看出，森林覆盖率同样为关联性最强指标，其次为建成区绿化覆盖率和生活垃圾无害化处理率。综合来看，森林覆盖率和生活垃圾无害化处理率是绿色化子系统中直接决定耦合度及协调度的重要因素。

由耦合度C与城镇化指标的灰色关联度可以看出，城市经济占比、人口城镇化率、城市经济质量系数、每千学生拥有老师数、城市建成区面积是关联性较强的指标。城市经济占比和城市经济质量系数是表征经济城镇化的重要指标，人口城镇化率是反映人口城镇化最直接的指标，每千学生拥有老师数反映了社会城镇化指标，而城市建成区面积属于空间城镇化的指标，可见，绿色化与城镇化的耦合度受城市不同结构体系及指标的综合影响。由协调度D与城镇化指标的灰色关联度可以看出，城市经济占比、人口城镇化率、人均城市道路面积、每千学生拥有老师数、城镇居民人均消费支出是关联性较高的指标，涵盖了城市化不同结构体系的核心影响要素。可见，在绿色化与城镇化耦合关系中，城市化不同结构体系的指标对耦合度的变化有综合性影响，应当系统考虑城市化过程中经济、空间、人口、社会城镇化的综合发展，特别应当注重经济城镇化、空间城镇化指标对城市生态环境所造成的压力胁迫。