南昌市城镇化与生态环境耦合分析＊

边为为，刘平辉,朱传民

（东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 330013）

城镇化发展进程与生态环境唇齿相依。一方面，城镇化在带来经济效益腾飞的同时，也使得生态环境面临人口、资源、污染等各个方面的压力；另一方面，生态环境的恶化以及生态资源的过度消耗也严重制约着城镇化的可持续发展。如何维持在生态环境承载力范围内，保证城镇化进程的可持续发展以及如何保持城镇化进程的同时促进生态环境的积极稳定发展，涉及到城镇化与生态环境两个系统间的协调耦合问题。

我国城市化率从改革开放以来1978 年的17.9%上升到2018 年的59.6%，40 年间城市化率提高了41.7%，增长迅速。城市化又称城镇化，是现代发展的趋势使然，也是经济和社会组织程度以及管理水平的重要标志[1-2]。城镇化的发展是一个复杂的过程，在此过程中，不仅包含了人口的大规模迁移并且伴随着生产和生活方式的转变，涉及社会、经济、生态等多系统的统一[3]。快速发展的城市化进程在提升人类的居住环境和生活质量的同时，也不可避免地对生态环境产生负面影响，如：土壤污染，耕地面积减少，空气污染、水污染等生态环境问题[4]。根据《国家新型城镇化规划（2014-2020 年）》在推进城镇化进程中全面融入生态文明理念，加快建设绿色城市的要求，开展城镇化与生态环境协调关系的研究，以探究城镇化与生态环境系统二者的耦合关系，对于促进城镇化进程与生态环境的和谐发展具有重要意义。

国外学者较早开展城镇化与生态环境关系的研究，Grossman 和Krueger[5]采用计量经济学方法分析42 个国家的面板数据，发现城市经济发展水平与生态环境质量之间的倒U 型关系，并以此提出了著名的环境兹涅兹曲线（EKC）；国内学者对于城镇化与生态环境关系的研究目前已比较全面，黄金川[6]等以环境库兹涅兹曲线和城市化对数曲线为基础，运用代数学和几何学方法，揭示了二者之间先指数衰退、后指数改善的耦合规律，并划分耦合的过程为低水平协调、拮抗、磨合和高水平协调四个阶段；此后，在研究区域上，国内学者针对全国、省域、市域等尺度开展了不同层次的研究[7-9]，在研究方法上，国内学者主要通过耦合协调度模型[10]、灰色关联模型[11]、响应度模型[12]及交互胁迫模型[13]等，探究城镇化与生态环境的互动关系及作用机理。

总体上看，学者们关于城镇化与生态环境关系的研究已经比较丰富且理论基础扎实，但是学者们的研究的地域大多集中在城镇化程度较高且经济发达的城市聚集区，缺乏对中西部地区小范围区域的研究及对策建议的研究。本文在已有研究基础之上，通过建立反映城镇化系统和生态环境体系综合水平的评价指标体系、通过耦合度模型和耦合协调度模型，定量评价2009-2018 年南昌市城镇化系统与生态环境系统的耦合协调过程，揭示其时间演变特征，以期为南昌市城镇化与生态环境协调发展战略提供理论支持与科学依据。

1 研究区域概况及数据来源

1.1 研究区概况

南昌作为江西省省会的同时也是环鄱阳湖城市群核心城市，地处东经115°27′～116°35′，北纬28°10′～29°11′。全市土地总面积7194.61km2，下设东湖、西湖、青云谱、湾里、青山湖、新建6 个区以及南昌、安义、进贤3 个县。近年来，南昌市城镇化步伐加快，生态环境保护任务较重。

1.2 数据来源

本文数据来源于《南昌市统计年鉴(2010-2019年)》《南昌市国民经济和社会发展统计公报(2009-2018 年)》《江西省水资源公报(2009-2018 年)》以及《中国城市统计年鉴(2010-2019 年)》。

2 指标体系及研究方法

2.1 评价指标体系构建

城市化与生态环境紧密相连，关系复杂，涉及诸多因素。在前人的研究基础上[14-16]，结合南昌市的实际，保障指标选择的有效性、系统性和科学性的同时保证指标数据的可获得性以及指标体系的层次性。本文在城镇化系统和生态环境系统的基础上构建耦合协调评价指标体系,见表1。其中，城镇化系统从人口、经济、社会、空间城镇化4 个准则层，共计16 个指标层构建；生态环境系统基于PSR 理论从生态环境水平、生态环境压力、生态环境状态3 个准则层，共计12 个指标层构建。见表1。

表1 南昌市城镇化与生态环境耦合协调评价指标体系

2.2 研究方法

2.2.1 数据标准化处理

为消除各指标之间量纲影响和自身变异的影响，本研究采用极差法进行标准化处理，公式如下：

式中，X′ij为第i 年份，第j 项指标标准化后的结果，Xij为第i 年份，第j 项指标的原始数据，minXj、maxXj分别表示第j 项指标的最小值和最大值。数据标准化处理后，指标数据皆处于0～1 之间。

2.2.2 熵值法

“熵”在热力学概念中主要反映系统的混乱程度，近年来在社会经济发展研究等领域已得到广泛应用[17-18]。与传统的主观赋权法相比，熵值法可以降低确定权重时的主观因素[19]。熵值法计算权重过程如下：

将第i 年份第j 项指标进行同度量化，计算第i年份对第j 项指标的贡献度（Pij），即：

式中,n 为年份个数,m 为指标个数。

计算第j 项指标的信息熵值（Ej），即：

计算第j 项指标的冗余度（dj），即：

对冗余度归一化，计算第j 项指标的熵权权重（Wj）,即：

2.2.3 综合指数计算

综合评价函数由线性加权法构建而成，分别计算城镇化及生态环境系统综合指数（U1）和（U2），即：

式中，Wj1和Wj2分别为城镇化和生态环境系统的各指标权重分别为城镇化和生态环境系统各指标的标准化值。

2.2.4 耦合度计算

耦合是指两个或两个以上系统在发展过程中，各个系统相互作用而彼此影响的关系[7]。一般采用耦合度（C）作为影响程度的度量值，即：

耦合度仅能够反映城镇化与生态环境之间相互作用彼此影响的程度，无法真实反映其耦合协调发展水平，因此，引入耦合协调度（D）来反映系统间的整体“功效”与“协同”效应[20-21]，即：

式中，T 为综合评价指数，由U1和U2加权得到，α、β 为待定系数，城镇化与生态环境同等重要，不能顾此失彼，因此，取α=β=0.5[16]。

为更加直观反映南昌市两系统间耦合协调发展所处的时序空间，在已有的相关研究的基础上，对耦合度和耦合协调度的等级进行划分,见表2。

表2 耦合度和耦合协调度的等级划分

3 结果分析

在数据标准化的基础上，运用熵值法分别确定两系统各评价指标权重（见表1）。利用线性加权法计算各系统综合指数，在此基础上计算并整理得到城镇化与生态环境耦合度、耦合协调度以及相应的类型结果，见表3。

表3 南昌市城镇化与生态环境耦合评价结果

3.1 城镇化与生态环境综合指数分析

2009-2018 年，南昌市城镇化综合指数保持着持续上升的趋势（如图1 所示），由2009 年的0.1072 提高到2018 年的0.4881，年均增长35.53%，城镇化水平得到有效发展。从不同准则层来看，人口城镇化和社会城镇化在2009-2018 年均保持增长趋势，其中，社会城镇化增长幅度最大，达0.0201/a，人口城镇化次之，为0.0158/a，表明南昌市在城镇化进程中，注重社会城镇化和人口城镇化的发展，但是社会城镇化对促进南昌市的城镇化综合发展水平的影响最大；经济城镇化和空间城镇化在2009-2018 年整体呈波动上升趋势，增长幅度较小，其中，经济城镇化增长幅度为0.0038/a，空间城镇化最小，为0.0013/a，2014-2018 年相较于其他准则层，经济和空间城镇化一直处于低位，表明南昌市城镇化综合发展的薄弱环节是经济和空间城镇化。

图1 2009-2018 年南昌市城镇化指数变化趋势

2009-2018 年，南昌市生态环境综合指数整体呈波动上升的趋势（如图2 所示），由2009 年的0.1202 提 高 到201 8 年 的0.2751，年 均 增 长12.89%，部分年份虽略有下降，但生态环境总体上不断走向优质。从不同准则层来看，生态环境水平和生态环境保护均在2009-2018 年间的波动中呈现上升趋势，其中，生态环境水平增长幅度最大，达0.0124/a，生态环境保护次之，为0.0036/a，表明随着鄱阳湖生态经济区战略、生态环境保护“十三五”规划的实施，南昌市资源生产力增强，环保投入增加，逐渐形成了生态建设的大格局；而生态环境压力在2009-2018 年间表现为在波动中下降趋势,下降幅度为0.0005/a，表明随着城镇化发展水平的快速增长，南昌市对于资源的消耗日益严重，而且工业污染物的排放量的增加，区域生态环境面临一定的压力。

图2 2009-2018 年南昌市生态环境指数变化趋势

3.2 城镇化与生态环境耦合关系分析

2009-2018 年，南昌市的城镇化与生态环境耦合度处于较高水平，一直稳定位于0.9 以上，耦合协调度不断提高，整体呈优化趋势（如图3 所示）。根据其耦合关系，南昌市城镇化与生态环境协调发展情况可以大致划分为以下3 个阶段：

图3 2009-2018 年南昌市城镇化与生态环境耦合协调变化趋势

第一阶段为失调阶段（2009-2011 年）。其耦合协调度由2009 年的0.3369 上升到2011 年的0.3923，无论是城镇化发展水平还是生态环境发展水平都处于偏低水平，二者之间的耦合度失调状况明显。2009 年处于城镇化滞后类型，2010 年城镇化综合指数超过生态环境综合指数，转变为生态环境滞后类型。2009 年12 月，国务院批复建立《鄱阳湖生态经济区规划》全国第一个以生态为特色的地方区域规划。南昌市政府在“十一五”规划确定，南昌通过中心城市带动形成都市圈经济，发展成为极化作用的城市群、城市带的战略发展，大力发展区域经济。“十二五”时期，南昌市经济社会更好更快地发展，以加快转变经济发展方式为主线，实施“山江湖”综合开发战略、推进鄱阳湖生态经济区建设为龙头，坚定不移地深入实施大开放主战略、新型工业化核心战略、新型城镇化基础战略。2011 年，江西省第十三次党代会提出了建设“富裕和谐秀美江西”的奋斗目标等发展规划的出台。南昌市政府出台《南昌市推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量实施方案》，整治生态环境。

第二阶段为过渡阶段（2012-2016 年）。其耦合协调度由2012 年的0.4465 上升到2016 年的0.5713，上升速度加快，城镇化和生态环境进入由失调转向协调的过渡阶段。该阶段生态环境综合指数落后于城镇化综合指数，处于生态环境滞后类型。党的十八大之后，江西省委省政府按照“五位一体”的总布局要求，提出了“发展升级、小康提速、绿色崛起、实干兴赣”的战略方针，探索经济发展又和谐秀美的江西发展道路。南昌市“十三五”时期，从“一江两岸”的赣江时代走向“跨江临湖、揽山入城”的“鄱阳湖时代”。必然要求，南昌在城镇化过程中，更加注重生态环境的治理和保护。

第三阶段为协调阶段（2017-2018 年）。其耦合协调度在2017 年达到0.6070、在2018 年达到0.6053，均超过0.60，进入协调发展阶段。该阶段生态环境综合指数依然落后于城镇化综合指数，处于生态环境滞后类型。

4 结论与建议

4.1 结论

对南昌市2009-2018 年的城镇化与生态环境耦合关系进行测度，探讨二者之间的协调演化特征与阶段类型，得到如下结论：

（1）南昌市在2009-2018 年期间，城镇化综合指数呈现持续上升的趋势，表明城镇化综合水平呈高速发展状态，不同准则层中，人口城镇化和社会城镇化二者均保持持续增长趋势，经济城镇化和空间城镇化整体呈波动上升趋势，增长幅度较小；生态环境综合指数整体呈波动上升的态势，总体走向优质，不同准则层中，生态环境水平和生态环境保护均在波动中呈现上升趋势，生态环境压力则在波动中呈现下降的趋势。

（2）南昌市在2009-2018 年期间，两者之间耦合协调大体上呈现出为中度失调，城镇化滞后型向中度协调生态环境滞后型过渡，两者之间耦合协调发展经历了失调阶段（2009-2011 年）、过渡阶段（2012-2016 年）、协调阶段（2017-2018 年）共3 个阶段。

（3）南昌市在2009-2018 年期间，两者之间耦合协调在总体上呈现为生态环境滞后型。城镇化的高速发展,社会和人口大规模的城镇化产生的集聚效应,将会给生态环境带来一定的压力。

4.2 对策与建议

基于以上结论，为保持南昌市城镇化与生态环境之间的协调发展，针对性提出以下对策与建议：

（1）加快推进人口、经济、社会和空间城镇化进程，缩小城镇化系统中各准则层之间的差距。在保持当前人口和社会城镇化稳固发展的基础上，进一步强化经济和空间城镇化的建设，加快经济发展方式的转变，倡导以高生态效率的产业和生产方式替代以往低生态效率的传统产业和生产方式，提升经济城镇化水平，扩大城市建成区建设，增加路网密度，促进空间城镇化发展。

（2）以绿色发展作为优先任务，加快改善南昌市生态环境。一方面需要充分发挥生态资源和自然禀赋优势,开发利用与管理保护相结合,坚持走循环、低碳、可持续道路；另一方面需要加强环境问题的治理力度,着力降低废弃物排放强度，进而有效减轻生态环境压力,确保城镇化与生态环境正向同步发展。

（3）加强城镇化与生态环境系统之间的相互带动作用，避免顾此失彼。注重系统间重要影响因素关系的协调。如：道路建设与绿化覆盖率间的协调等。