粤北山区社会-生态-经济系统恢复力及其协调度

唐 波, 肖 欣

(中山大学 新华学院 资源与城乡规划系， 广东 广州 510520)

恢复力研究为人地关系和可持续发展提供了全新方向和视角，被广泛运用于地理、生态、社会、工程等学科。在国外，恢复力(resilience)思想首先运用于生态学研究[1]，主要指某事物受干扰后恢复或变回原来状态的能力。后来学者将其思想引入社会—生态—经济耦合系统研究，恢复力经历了从单一系统到耦合系统转变的进程[2]。研究尺度上，国外主要集中在国家、区域等中宏观尺度，以及街道社区和旅游景点等小尺度[3-4]，强调灾害事件、公共安全和人为干预等对恢复力的影响。在研究方法上，主要通过构建了社会—生态—经济系统恢复力的理论框架，建立数据模型和进行定量分析，剖析恢复力的动态变化、形成过程和机理[5]。恢复力的管理和提升路径也逐渐开始受到关注。

在国内，自然灾害和生态环境是恢复力研究的主要方向，近年也逐渐关注社会系统、旅游城市、资源城市的恢复力研究[6-8]。同时对于不同类型和不同尺度的研究对象形成了一套比较完善的评价方法体系，不断提升地理信息和大数据在研究方法中的地位[9-12]。随着中国生态文明、扶贫政策、健康公平理念的推行，生态脆弱区、欠发达地区、社区健康的恢复力研究也成为热点[13-15]。综上，国内外学者对于恢复力研究注重理论与实例结合，研究方法以评价体系和定量模型为主，但是对于耦合系统恢复力的时空变化和协调度的内在关联还可以进一步探讨。粤北山区作为广东省重要的生态建设区，但由于经济发展过程中忽视了环境的负反馈，生态系统遭受了很大的干扰及破坏，进而使广东区域经济协调发展受到阻碍。基于此，本文通过对粤北山区5市为例，构建经济—生态—社会系统的恢复力理论框架和评价体系，进行测度并探讨耦合系统的协调度，以期为粤北山区的生态文明建设和可持续发展提供相关理论参考。

1 研究方法

1.1 理论构建

本文恢复力研究重点关注山区社会、经济和生态3个系统，这种耦合系统具有开放性、阶段性和循环性，有必要深入探讨生态、经济和社会之间的作用机制和互动关系，所以构建了粤北山区耦合系统恢复力的理论框架(见图1)。

图1 粤北山区耦合系统恢复力理论框架

衡量社会—生态—经济系统的恢复力关键在于如何识别系统内部扰动和外部干预，这些因子会以脆弱性和应对能力2个方面来综合影响系统的恢复力。其中脆弱性主要与系统自身的敏感程度和外部遭受的威胁有关，一般会削弱恢复力，而应对能力是系统通过自身完善和结构调整，一定程度上会提高恢复力。耦合系统恢复力强调系统内部之间的协调和融合关系，是关乎系统可持续发展的一个重要指标。同时耦合系统恢复力处于一个演化、累积、循环的状态，当恢复力小于系统最大承受阈值，整个系统就会陷入瘫痪和混乱的状态；当恢复力大于系统最大承受阈值，系统则进入一个相对协调状态，且不断升级与优化；当恢复力等于最大承受阈值时，系统则进入一个相对稳定状态，但这种状态会随着系统自我重构或者自我退化发生改变。最后，不同区域的生态—经济—社会发展模式、过程、水平、质量存在差异，影响恢复力的因素繁多，使得耦合系统的恢复力测度变得复杂。

1.2 评价指标

基于定量化、科学化和可比性原则，借鉴相关研究成果[16-18]，从脆弱性和应对能力2个角度，选取社会、经济、生态三大系统中25个指标因子(见表1)。以往的恢复力指标大多只涉及灾害、旅游、土地、乡村或者城市、社会—生态等一元和二元系统，该指标体系结合粤北地区发展过程中的经济、社会和生态问题，注重了3大系统的协调和融合。人地系统一直是地理学研究的核心，而恢复力关注人地系统的稳定性、自组织能力、抗干扰过程等内容[19]，所以在人地和谐和“三生”协同的视角下，该指标体系展现了人类活动对粤北地区耦合系统的干预、适应、调整等内容，注重了恢复力的量化表征、空间分析和演变序列。

(1) 脆弱性方面。社会子系统选取2个主要指标因子，其中生产安全事故死亡率体现粤北山区社会安全风险的情况；失业率则体现就业和产业发展的问题；经济子系统借鉴文献[17]选取3个指标因子，第一产业占国内生产总值的比例反映了经济产出受自然气候因素影响的程度，因为农业是粤北地区重要的产业类型，而农业易受气候条件的影响，所以过高的农业比重一方面增加了经济的敏感程度；旅游总收入占比反映粤北山区旅游业的发展影响，粤北地区依托丰富的旅游资源和有利的政策引导，旅游业发展速度较快，但是旅游产业易受外界的影响，脆弱性比较强，过高的旅游比例不利于粤北地区经济稳定；商品价格指数反映系统物价变动趋势和幅度，一定程度上影响了经济的稳定性。生态子系统选择5个指标因子，其中人口密度反映系统的生态环境承载力；废气排放、废水排放总量、固体废物产生量、耗电量这4个指标反映粤北长期重工业对资源和环境的影响。

(2) 应对能力方面。社会子系统应对能力指标参考王群等[20]选取5个指标因子，其中公路通车里程反映系统基础设施情况，因为粤北地区地形较为崎岖，公路里程能体现地区交通发展的程度；城镇化率主要反映粤北山区系统的城市化水平和社会发展潜力；地方财政自给率衡量政府抵御社会风险的能力；金融机构存款余额反映社会积储能力；医疗床位数反映医疗水平和援救能力。经济子系统选择5个指标因子，其中人均GDP反映系统经济发展水平，居民人均可支配收入反映粤北人均收入水平，消费零售总额反映经济消费能力，固定资产投资额体现经济发展的支持力度、外商投资额反映了粤北地区对外开放程度和地区融资能力，伴随着粤港澳大湾区建设和广东区域经济发展的政策，粤北在承接产业转移等方面发挥了较大的作用，也一定程度上提升了粤北地区经济的活力。生态子系统借鉴展亚荣等[18]选取5个指标因子，其中人均绿地面积反映城市绿化建设程度；污水处理率、垃圾处理率用来衡量生态系统维护和政府对环境建设的投入管理；因为粤北地区石漠化和水土流失等生态问题较为明显，荒山荒地造林面积、森林覆盖率反映粤北的生态建设成效和粤北生态安全的能力。

1.3 恢复力测度方法

(1) 标准化数据。因各类指标对系统的影响性质有所差异，对正向、负向指标数据进行标准化。

(1)

(2) 第p年在第i项指标的所占权重。

(2)

(3) 第i项指标的信息熵。

(3)

(4) 第i项指标的权重。

(4)

(5) 将3个子系统的指标标准化值与它们的权重值相乘后在进行相加，首先得到粤北山区3个子系统的恢复力值，然后再算出2009—2018年粤北山区在经济、社会、生态耦合系统恢复力值。

(5)

式中：Ui为3个子系统恢复力计算值;wj为第j项指标所对应的权重值。

1.4 耦合协调度模型

为深入探讨社会、经济、生态系统之间的协调性，引入耦合协调度模型[21]进行测算，其中二元耦合协调度模型如下：

(6)

(7)

根据二元子系统耦合模型机制，构建社会、经济、生态系统三元系统协调发展度模型：

(8)

(9)

表1 粤北山区社会-生态-经济系统恢复力测度指标体系

2 研究区概况与数据来源

2.1 研究区概况

粤北山区城市包括清远、韶关、梅州、河源、云浮5个地级市，均属于山区城市。行政区域总面积7.67×104km2，总人口约1.72×107人。粤北五市约占全省比重6.2%，人均GDP均低于全省平均水平，经济相对落后。粤北山区以有色金属、钢材、建材等特色资源型产业和重工业为主，此外水稻、蔬菜等特色种植业也发展稳定。凭借广东北大门的优势和旅游资源的独特性，旅游产业发展迅猛。随着广东区域协调发展政策的推动，在“双转移”和珠江三角洲地区的辐射功能的带动下，粤北山区不断优化完善产业结构，经济发展态势良好[22]。

2.2 数据来源

研究数据源自2010—2019年《广东统计年鉴》和韶关、清远、云浮、梅州、河源5市国民经济和社会发展统计公报(2010—2019)及相关政府工作报告等。

3 结果与分析

3.1 恢复力时间变化

从粤北山区恢复力值年际变化(见图2)可以看出，粤北山区总恢复力值变化总体呈现上升变化趋势，巩固粤北山区的稳定发展态势。但各系统的恢复力有较大的差异，社会—经济系统的恢复力得到较快提升，但是生态恢复力有下降的趋势。主要是由于随着城镇化进程、产业结构优化和生态旅游推进，粤北的社会治理能力和经济质量得到提升，产业多样性提高，基础设施不断完善，提高社会—经济系统的恢复能力。由于粤北山区早期的发展严重依赖重污染和高能耗的产业为主，生态环境保护意识较为薄弱，三废排放量增加、生态破坏等一系列问题，导致粤北山区生态系统恢复能力不高。

图2 2009-2018年粤北山区社会-经济-生态恢复力变化

3.2 恢复力的空间分异

利用平均值M和标准差Std作为分类标准，将粤北山区2009—2018年社会、经济、生态恢复力分为4个等级，其分为4类：低度、中度、较高和高度。利用GIS空间分类方法，以2009，2012，2015，2018年为时间节点，制作恢复力等级空间演变图(详见图3—5)。

图3 2009-2018年粤北山区社会系统恢复力空间变化

图4 2009-2018年粤北山区经济系统恢复力空间变化

图5 2009-2018年粤北山区生态系统恢复力空间变化

从图3—5可知，2009—2018年粤北5市的社会子系统恢复力等级总体升高，但内部空间差异较大，呈现“四周高中间低”的特点。其中，梅州市的社会子系统恢复力等级一直保持较高，云浮市、河源市和清远市社会子系统恢复力等级波动上升，韶关市社会子系统恢复力等级有所下降。2009—2018年，粤北5市经济系统恢复力等级空间变化较大，后期以较高等级为主，呈现出“东高西低”的特征。其中韶关市、河源市、梅州市经济子系统恢复力等级波动上升，云浮市和清远市则出现了恢复力等级下降的特点，从较高级等级变为中度等级。相比于经济子系统和社会子系统恢复力等级上升的趋势，粤北5市生态子系统恢复力等级则出现了下降的特点。2009年粤北5市生态系统恢复力等级以较高和中度为主，但2018年梅州市和河源市的生态系统恢复力等级为低度，生态系统发展不容乐观，但是清远市和云浮市的等级变成较高。综合社会、经济和生态系统恢复力等级的差异，发现粤北5市的社会—经济—生态系统并不稳定，恢复力等级变化大且不协调。如韶关市的经济系统恢复力等级高，但是生态和社会系统恢复力等级低，云浮市的生态和社会系统恢复力等级高，但是经济系统恢复力等级中等，这些都不利于粤北山区的协调发展。

3.3 耦合协调度分析

借鉴耦合协调度“十分法”评价等级标准，进行二元系统和三元系统的协调度等级分类，见表2。并选取2009,2012,2015,2018年4个时间点，对粤北山区社会—经济—生态耦合协调度进行空间分布特征的分析。

表2 2009-2018年粤北山区经济系统耦合协调发展度(Dj)划分等级

3.3.1 社会—生态系统协调度 从表3可以看出，粤北5市在2009,2012,2015,2018年社会—生态耦合协调度值介于0.286～0.619之间，粤北的社会—经济耦合协调情况还较为乐观。梅州、云浮的生态—社会系统发展较为同步，在粤北5市中处于上中等行列；韶关、河源、清远在濒临失调和基本协调阶段往复变化。韶关市2006,2010,2015年这3 a处于濒临失调阶段，2018年属于基本协调阶段；清远和河源市在10 a间协调度发生了跳跃式变化，2012—2015年之间处于基本协调阶段，但2009,2018年处于中度失调和濒临失调阶段。综合而言，2009年处于中度失调阶段的梅州市到基本协调阶段用了5 a的时间；2009年处于轻度失调阶段的清远经历4 a的时间变化为基本协调阶段。

3.3.2 社会—经济系统协调度 从表4可以看出，基于粤北5市2009，2012，2015，2018经济系统与社会系统耦合协调度值介于0.182～0.672之间，而且都是从轻重度失调逐渐变成基本协调或者初级协调。可以看出粤北山区近年来经济系统和经济系统较为协调，发展趋势较好。经济的发展在很大程度上会决定社会发展的水平，资金的投入将使得社会物质生活水平不断地提高。其中耦合协调度变化最明显的河源市在2009年的严重失调，再到2013年后的基本协调阶段，2016年则已经处于初级协调阶段。

表3 社会-生态恢复力协调发展度

表4 社会-经济恢复力协调发展度

3.3.3 生态—经济系统协调度 从表5可以看出，粤北5市在2009,2012,2015,2018年4个年份经济系统与社会系统耦合协调度值介于0.36～0.57之间，变化不大，一直处于濒临失调和基本协调阶段。其中韶关和河源市一直在基本协调和濒临失调阶段徘徊。说明粤北经济发展一定程度上使得生态系统受到干扰，才会出现生态—经济系统协调度往长期处于濒临失调的状况。

3.3.4 社会—生态—经济系统协调度 从表6可以看出，粤北5市在2009,2012,2015,2018年4个年份生态—经济—社会系统耦合协调度值介于0.07～0.33之间，协调度不高，其中韶关、河源、清远在2018年仍然处于中度失调阶段。虽然这10 a间3系统的协调值有所上升，但变化缓慢，要实现协调发展还需要漫长的时间。粤北山区的社会—经济—生态系统耦合协调度空间分布特征见图6。

表5 生态-经济恢复力协调发展度

图6 2009-2018年粤北山区社会-生态-经济系统耦合协调度空间变化

由图6可知，粤北山区的社会—经济—生态系统耦合协调度空间分布差异较为明显，其中外围的云浮市、梅州市由2009年的严重失调已逐步过渡到轻度失调。中部的韶关市则一直处于中度失调阶段；河源市社会—生态—经济协调度出现了跳跃式变化，处于极度失调阶段的2009年变化为2012年的中度失调阶段，再由中度失调变化为2015年属于轻度失调阶段，3 a后又变化为中度失调，清远市的变化则较为稳定由2009年处于严重失调的阶段，4 a后变化为的中度失调后一直便保持在中度失调阶段。

表6 社会-生态-经济恢复力协调发展度

4 讨论和结论

4.1 讨 论

耦合系统恢复力强调系统内部应对由社会、经济和生态等变化带来的扰动的能力。引发耦合系统内部失调和外部失衡可能是因为社会—经济—生态系统中任何一个子系统的干扰。目前，粤北山区地系统恢复力相比于珠三角等省内发达地区，仍然属于较低的水平，加强对粤北山区的政策支持以及制定科学合理的资源和环境保护措施，对于恢复力提高以及系统稳定有着极其重要的意义。本文从市域尺度，探讨了粤北山区耦合系统恢复力的空间分异性和协调度，但恢复力作为一个抽象概念并没有普遍取得共识的量化方式[23]，形成机理、阈值计算和趋势预见还没深入探索；在指标选择上，本研究主要基于脆弱性和应对能力建立恢复力指标体系，虽然考虑了时空演变的趋势，但忽视了非空间化的一些干扰因素如政府管理；在方法选择上采用了传统的综合因子分析法和协调度模型，在大数据和RS分析上欠考虑；最后在耦合系统恢复力走向空间恢复力的转变过程中，需要精细化的尺度研究(如县域尺度)和综合的决策管理路径，这些都是未来深入研究的重要方向。

粤北山区作为广东省区域经济协调发展的“痛点”，在经济、社会和生态环境面临较大的压力。未来粤北山区坚持“绿水青山就是金山银山”的发展理念，要处理好经济发展、社会进步和环境保护之间的关系。一方面充分发掘粤北山区的自然和文化资源，发挥地方特色，大力扶持文化旅游、自然观光等绿色产业，加强内生型经济的发展，另一方面在经济发展和产业迁入时，重视污染防治，提升工业规模、集聚和标准化，不断提高与区域外部经济的联系。

4.2 结 论

(1) 恢复力时间变化。粤北山区总恢复力值变化总体呈现上升变化趋势，但是各系统的恢复力有较大的差异，社会—经济系统的恢复力得到较快提升，但是生态恢复力有下降的趋势。

(2) 恢复力空间变化。2009—2018年粤北5市的社会—经济—生态系统并不稳定，恢复力等级变化大且空间不协调。社会子系统恢复力等级总体升高，但内部空间差异较大，呈现“四周高中间低”的特点。经济系统恢复力等级空间变化较大，后期以较高等级为主，呈现出“东高西低”的特征。生态系统恢复力等级以高度、较高和中度为主，但2018年云浮市和河源市的生态系统恢复力等级为低度，生态环境和保护发展不容乐观。

(3) 系统协调发展度。粤北山区五市二元系统中生态—经济系统处于濒临失调，社会—生态系统基本协调，而社会—经济系统还处于基本—初级协调的状态；三元系统协调发展协调度均呈现上升趋势，但仍然处于轻度失调阶段，生态系统的不稳定性较大程度上影响了粤北山区经济、社会、生态系统耦合协调度的提升速度。因此提升生态系统的稳定性是当前粤北山区社会—经济—生态系统保持协调的重点方面。