内蒙古生态安全与新型城镇化耦合格局及驱动因素研究

暴向平, 周瑞平

(1.集宁师范学院 地理科学学院,内蒙古 乌兰察布 012000； 2.内蒙古师范大学 地理科学学院,内蒙古 呼和浩特 010022)

城市化与生态环境耦合系统是人地关系地域系统中非常重要的组成部分[1].19 世纪末期,英国学者Howard提出利用理性规划方法协调城市化和生态环境之间的发展关系[2].Beall等[3]认为生态文明建设对促进城市的可持续发展具有重要作用.国际经济合作与发展组织(OECD)提出的脱钩理论,在一定程度上反映了城市化与生态环境之间的耦合协调状态[4].马世骏等[5]提出“社会-经济-自然复合生态系统”理论，为城镇化与生态环境相互关系奠定了理论基础.黄金川等[6]通过生态环境与城市化耦合的双指数曲线发现,随着经济和城市的发展,生态环境指数会先下降后上升.乔标等[7]认为城市化和自然状态的演进过程就是两者相互胁迫和促进的耦合过程.刘耀彬等[8]通过构建生态环境与城市化的测评指标体系及模型,对各省的耦合协调度进行了实证分析.方创琳等[9]深入探讨了城市化与生态环境交互耦合的六大基本定律.梁龙武等[10]对京津冀城市群城市化与生态环境时空分异及协同发展格局进行了研究.诸多学者运用不同模型[11-14]对城市化与生态环境之间的关系进行了大量的实证研究.国内外研究多是利用定量方法对城镇化与生态环境耦合关系进行测度,但对西部边疆少数民族地区(内蒙古地区)的研究成果相对较少.

城镇化与生态环境协调发展是实现和谐社会的重要基础,内蒙古生态安全对中国北方乃至全国生态安全具有重要的战略意义.近年,内蒙古自治区正处于工业化和城镇化加速发展时期,但脆弱的自然环境及低水平的生态承载力致使环境问题日益突出.本文中，笔者深入探讨内蒙古生态安全与新型城镇化耦合关系,以期为内蒙古生态安全与新型城镇化和谐有序发展提供参考借鉴.

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

研究数据主要来源于《中国城市统计年鉴(2001—2019)》《中国环境统计年鉴(2001—2019)》《内蒙古统计年鉴(2001—2019)》以及2001—2019年内蒙古自治区12盟市相关统计年鉴和政府网站的相应年份国民经济和社会发展统计公报等.参照文献[15],将内蒙古划分为东部地区和西部地区.

1.2 研究方法

1.2.1 指标体系构建

依据“压力-状态-响应”概念模型,通过梳理国内相关文献已有的基本指标[16-17],结合研究区域发展实际,选取典型性强、操作简单、易于获得的指标,建立生态安全评价指标体系(见表1).借鉴已有的评价指标体系[18-20],并考虑数据的科学性、可获取性及其准确性,基于“人口-经济-社会-空间”模型,构建新型城镇化指标体系(见表2).

表1 内蒙古生态安全水平评价指标体系及权重Tab.1 Weight and Evaluation Index System of Ecological Safety Level in Inner Mongolia

表2 内蒙古新型城镇化水平评价指标体系及权重Tab.2 Weight and Evaluation Index System of New Urbanization Level in Inner Mongolia

1.2.2 熵值法

1) 数据标准化处理.借鉴相关研究成果[19]进行数据处理,计算公式为

(1)

式中：Xij为第i年第j个指标值,i=1,2,…,m,j=1,2,…,n；Xij′为标准化值,Xij′∈[0,1]；Xmax是Xij的最大值；Xmin是Xij的最小值.

2) 指标权重评价[20].计算公式为

(2)

(3)

αj=1-hj,

(4)

(5)

式中：m,n是指标个数；Sij是第i年第j个指标的比例；hj,Wj,αj分别是第j个指标的熵值、权重和变异系数.

3) 发展水平测度.利用加权法[20]对生态安全水平u1和新型城镇化水平u2进行测算,计算公式为

(6)

式中：ud代表内蒙古生态安全与新型城镇化两大系统发展水平,d=1,2;j代表指标个数,j=1,2,…,n.参照文献[20],将生态安全与新型城镇化水平指数等级进行划分，结果见表3.

表3 生态安全与新型城镇化水平指数等级划分Tab.3 Grading of Ecological Safety and New Urbanization Level Index

1.2.3 耦合协调度评价模型

借鉴文献[20]构建评价模型,计算公式为

(7)

T=αu1+βu2，

(8)

(9)

式中：C是耦合度,C∈[0,1]；T，D分别是综合协调指数、耦合协调度；u1，u2分别是生态安全水平指数和新型城镇化水平指数,利用u1和u2分别测度生态安全水平、新型城镇化水平，u1>u2为生态安全超前、新型城镇化滞后型,u1=u2为生态安全与新型城镇化同步型,u1

表4 耦合度等级划分标准Tab.4 Grading Standard of Coupling Degree

表5 耦合协调度等级划分标准Tab.5 Grading Standard of Coupling Coordination Degree

1.2.4 最大最小系数分析法

为了探索区域内发展水平的空间差异,运用最大与最小系数分析法[24]进行评价,计算公式为

M=Zmax/Zmin.

(10)

式中：M是最大最小系数;Zmax,Zmin分别是区域中生态安全和新型城镇化水平最大值、最小值.M值越大,则区域内发展水平差异越大；反之,差异越小.

1.2.5 多元线性逐步回归分析法

利用多元线性逐步回归分析内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度与各因素的相关性,剔除多余变量,构建优化的回归模型.多元线性逐步回归分析模型的表达式为

Y=β0+β1X1+β2X2+…+βkXk.

(11)

式中：Y为因变量,即耦合协调度;β0为回归常数;β1,β2,…,βk为驱动因子X1,X2,…,Xk的偏回归系数;k为驱动因子的个数.

2 结果与分析

2.1 数据处理

运用(1)对原始数据进行标准化,利用(2)～(5)对指标权重进行评价(见表1,2),利用(6)～(9)计算得到u1,u2,C,D(见表6).

由表6可知,内蒙古生态安全水平和新型城镇化水平均由2000年的弱势型转化为2018年的发展型.对2000—2018年内蒙古生态安全与新型城镇化水平进行比较可知,2000—2016年生态安全水平指数均高于新型城镇化水平指数,滞后类型表现为生态安全超前、新型城镇化滞后型；2017—2018年生态安全水平指数低于新型城镇化水平指数,滞后类型表现为新型城镇化超前、生态安全滞后型.由此可见,2000—2018年新型城镇化滞后型所占比例较高,仅2017，2018年新型城镇化水平超越了生态安全水平.耦合度C∈[0.386 1,0.500 0],表明耦合度等级全部处于拮抗耦合阶段；耦合协调度D∈[0.125 8,0.560 7],耦合协调类型主要集中在中度失调和勉强协调两类,由2000年的严重失调阶段演化为2018年的勉强协调阶段.由此可知,新型城镇化水平较低成为阻碍耦合协调发展的关键因素.2000—2018年内蒙古生态安全与新型城镇化系统耦合度值整体不高,系统间耦合强度较弱；生态安全与新型城镇化系统耦合协调状态有大幅度提升,但系统耦合协调水平相对较低.

表6 2000—2018年内蒙古生态安全与新型城镇化耦合发展水平及类型Tab.6 Development Levels and Types of Between Ecological Safety and New Urbanization in Inner Mongolia from 2000 to 2018

2.2 生态安全水平和新型城镇化时空格局演变分析

2.2.1 生态安全和新型城镇化水平时序变化分析

从图1可知,2000—2018年内蒙古生态安全水平处于波动增长状态,由2000年的0.076 9波动增长到2018年的0.614 2,较2000年增长了7.99倍,大致可以划分为快速增长阶段(2000—2011年)和波动下降阶段(2012—2018年).同理可知,2000—2018年内蒙古新型城镇化水平也大幅度提升,2000年为历年最低值(0.017 1),2018年达到最高值(0.618 9),较2000年增长了36.13倍,大致可以划分为快速增长阶段(2000—2010年)和波动增长阶段(2011—2018年).

图1 生态安全与新型城镇化水平Fig.1 Ecological Safety and New Urbanization Level

2.2.2 生态安全和新型城镇化水平空间分异分析

从生态安全水平来看(见图2),2000年内蒙古各盟市中呼伦贝尔市、包头市生态安全水平指数超过0.5,分别为一般型和发展型,其余盟市生态安全水平均处于弱势型水平；2018年内蒙古各盟市中包头市、呼和浩特市、鄂尔多斯市生态安全水平指数超过0.5,其中包头市、呼和浩特市为一般型,鄂尔多斯市为发展型,其余盟市生态安全水平均处于弱势型水平.从东、西部地区来看(将内蒙古东、西部各盟市生态安全水平指数的均值代表其生态安全水平),2000，2018年内蒙古东部地区生态安全水平指数分别为0.363 6，0.335 7,而西部地区分别为0.376 8，0.467 5,可见西部地区生态安全水平指数高于东部地区.

图2 生态安全水平空间演变Fig.2 Spatial Evolution of Ecological Safety Level

从新型城镇化水平来看(见图3),2000年内蒙古各盟市中呼和浩特市、包头市新型城镇化水平指数超过0.5,处于一般型水平,其余盟市新型城镇化水平均处于弱势型水平；2018年内蒙古各盟市中包头市、呼和浩特市、鄂尔多斯市新型城镇化水平指数超过0.5,其中鄂尔多斯市、呼和浩特市处于发展型水平,包头市处于一般型水平,其余盟市新型城镇化水平均处于弱势型水平.从东、西部地区来看(将内蒙古东、西部各盟市新型城镇化水平指数的均值代表其新型城镇化水平),2000，2018年内蒙古东部地区新型城镇化水平指数分别为0.245 3,0.202 0,而西部地区分别为0.381 0,0.393 0,可见西部地区新型城镇化水平指数高于东部地区.

图3 新型城镇化水平空间演变Fig.3 Spatial Evolution of New Urbanization Level

通过(10)计算2000，2018年内蒙古生态安全水平的最大最小系数分别为4.66和2.83,新型城镇化水平的最大最小系数分别为3.39和8.63,说明2000—2018年内蒙古生态安全水平空间差异逐渐减小,新型城镇化水平空间差异逐渐增大.从内蒙古东、西部地区来看,2000，2018年内蒙古东部地区生态安全水平最大最小系数分别为2.26和1.51,而西部地区分别为4.66和2.83；东部地区新型城镇化水平最大最小系数分别为2.21和3.67,而西部地区分别为3.12和4.76,由此可知,内蒙古西部地区无论是生态安全水平还是新型城镇化水平的空间差异均大于东部地区.

总体来看,经过近20 a的发展,内蒙古生态安全水平提升幅度不大,仍然是“弱势型”城市占据主导；内蒙古新型城镇化水平相对于生态安全水平提升幅度较大,开始出现“发展型”盟市,但仍表现为“弱势型”盟市占多数.内蒙古西部地区生态安全与新型城镇化水平高于东部地区,生态安全与新型城镇化水平空间上整体“失衡”现象较为明显,生态安全水平和新型城镇化水平空间差异分别呈现逐渐减小、逐渐增大趋势,内蒙古西部地区生态安全和新型城镇化水平的空间差异均大于东部地区.

2.3 生态安全与新型城镇化耦合协调发展分析

2.3.1 生态安全与新型城镇化耦合度及耦合协调度时序变化分析

由图4可知,2000—2018年内蒙古生态安全与新型城镇化耦合度呈现波动增长态势,由2000年的0.386 1波动增长到2018年的0.500 0,较2000年增长了1.30倍；内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度也有大幅度提升,2000年为历年最低值0.125 8,2018年达到0.555 5,较2000年增长了4.42倍,大致可以划分为快速增长阶段(2000—2010年)和波动增长阶段(2011—2018年).

2.3.2 生态安全与新型城镇化耦合协调度空间分异分析

从耦合协调度来看(见图5),2000年内蒙古各盟市生态安全与新型城镇化耦合协调度水平整体偏低,呼和浩特市、包头市表现为勉强协调状态,其余盟市均处于失调阶段；2018年内蒙古各盟市生态安全与新型城镇化耦合协调度水平整体不高,其中鄂尔多斯市、呼和浩特市、包头市表现为勉强协调状态,其余盟市均表现为失调状态.从东、西部地区来看(将内蒙古东、西部各盟市生态安全与新型城镇化耦合协调度水平的均值代表其耦合协调度水平),2000,2018年内蒙古东部地区耦合协调度分别为0.374 0,0.345 0,而西部地区耦合协调度分别为0.424 3,0.443 7,可见西部地区耦合协调度高于东部地区.

图5 生态安全与新型城镇化耦合协调度空间演变Fig.5 Spatial Evolution of Coupling and Coordination Degree of Ecological Safety and New Urbanization

通过(10)计算2000，2018年内蒙古各盟市生态安全与新型城镇化耦合协调度的最大最小系数分别为1.68和2.17,表明两者耦合协调度空间差异逐渐拉大.从东、西部地区来看,2000，2018年内蒙古东部地区生态安全与新型城镇化耦合协调度的最大最小系数分别为1.44和1.48,而西部地区分别为1.65和1.76,因此,从耦合协调度的空间差异来看,西部地区大于东部地区.

总体来看,经过近20 a的发展,内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度水平提升幅度不大,仍然在失调边缘徘徊；内蒙古西部地区生态安全与新型城镇化耦合协调度高于东部地区,空间差异均呈现逐渐增大趋势,西部地区空间差异大于东部地区.

3 生态安全与新型城镇化耦合协调度的驱动因素

利用多元线性逐步回归分析(P<5 %)将主导驱动因子划分为5种影响类型：生态环境(Ⅰ)、人口城镇化(Ⅱ)、经济城镇化(Ⅲ)、社会城镇化(Ⅳ)和空间城镇化(Ⅴ).从地区来看(见表7),2000年内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度属于Ⅰ型,主导驱动因子为工业烟尘排放量(X5)；2018年内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度属于Ⅱ，Ⅲ，Ⅰ综合影响型,非农业人口占总人口比例(X16)成为主导驱动因子.从东、西部地区来看,2000年东部地区为Ⅲ型,主导驱动因子为第三产业占GDP比例(X20),西部地区为Ⅰ型,主导驱动因子为工业烟尘排放量(X5)；2018年东部地区为Ⅰ，Ⅳ，Ⅱ综合影响型,主导驱动因子为工业烟尘排放达标率(X15),西部地区为Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ综合影响型,主导驱动因子为固定资产投资(X21).从城市来看(见表8),呼和浩特市、通辽市、乌兰察布市、鄂尔多斯市和阿拉善盟均为Ⅰ型,主导驱动因子分别为人均绿地面积(X6)、工业烟尘排放达标率(X15)、用水总量(X1)、人均耕地面积(X8)和污染治理投资(X13)；呼伦贝尔市、赤峰市和巴彦淖尔市为Ⅲ型,其中呼伦贝尔市和赤峰市的主导驱动因子为人均GDP(X18),巴彦淖尔市的主导驱动因子为第三产业占GDP比例(X20)；包头市、乌海市为Ⅳ,Ⅰ综合影响型,包头市的主导驱动因子为万人在校大学生人数(X25),乌海市的主导驱动因子为万人医生数(X24)；兴安盟为Ⅲ,Ⅰ综合影响型,主导驱动因子为污染治理投资(X13)；锡林郭勒盟为Ⅲ,Ⅳ综合影响型,主导驱动因子为第三产业占GDP比例(X20).

表7 生态安全与新型城镇化耦合协调度驱动因素回归分析Tab.7 Regression Analysis of Driving Factors of Coupling Coordination Between Ecological Safety and New Urbanization

表8 各城市生态安全与新型城镇化耦合协调度驱动因素回归分析Tab.8 Regression Analysis of Driving Factors of Coupling Coordination Between Ecological Safety and New Urbanization of Cities

4 结论与讨论

4.1 结 论

立足于计量分析与空间分析方法的结合,对2000—2018年内蒙古生态安全与新型城镇化耦合格局及其驱动因素进行了分析,得出以下主要结论.

1) 内蒙古生态安全和新型城镇化水平均有大幅度提升,但仍表现为“弱势型”盟市占多数；两者发展水平及其空间差异均表现为西部地区高于东部地区.

2) 内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度呈现波动增长态势,内蒙古各盟市生态安全与新型城镇化耦合协调度水平整体偏低,耦合协调度水平及其空间差异均表现为西部地区高于东部地区.

3) 利用多元回归方法判断内蒙古各盟市生态安全与新型城镇化耦合协调度演化的驱动因子,无论是从时间还是从空间上看,驱动因子各异,但大部分城市生态安全与新型城镇化耦合协调度都受生态环境的影响.

4.2 讨 论

生态安全是内蒙古各区域发展的基础,内蒙古生态安全与新型城镇化耦合关系在较长一段时期仍将处于拮抗耦合阶段,随着新型城镇化进程不断加快,新型城镇化发展对于生态安全的威胁仍然存在,必将导致生态环境对城镇化的反作用开始逐渐凸显.根据上述影响生态安全与新型城镇化耦合协调度的主导因素,结合内蒙古发展实际,为了提升内蒙古生态安全与新型城镇化耦合协调度,提出以下建议：1) 依据自身条件,明确定位,促进生态环境保护规划和新型城镇化发展规划同步编制,积极推动建立区域空间规划体系,建立合理的以县级行政单元为基础的网格化空间治理系统；2) 积极践行“两山”理念,按照山水林田湖草沙是一个生命共同体的理念,协调现有各类生态空间用途管控的相关制度,将用途管控扩大到所有自然生态空间,将生态空间范围内划定的具有特殊重要生态功能的区域划入生态保护红线,强化生态空间和生态保护红线的落地管理.

由于数据获取受限和主流研究框架的影响,仅研究了基于盟市层面的行政区域单元,尚未考虑边疆少数民族地区城市的具体内部结构,对探索内蒙古生态安全和新型城镇化协调发展可能会有一定影响,在后续研究中会充分考虑内蒙古城市内部结构特征对生态安全和新型城镇化耦合关系的影响.