河南省生态环境、经济发展与科技创新三系统耦合协调发展研究
2023-10-10田志强谢双文雷丽娟
田志强, 薛 臣, 谢双文, 温 建, 雷丽娟
(1.河南农业大学 科学技术处, 郑州 4500046; 2.河南农业大学 信息与管理科学学院, 郑州 4500046)
随着中国经济发展加快,如何让经济持续、快速和高质量发展成为中国关注的焦点。党的十九届六中全会通过的《中共中央关于党的百年奋斗重大成就和历史经验的决议》(以下简称《决议》)中强调必须实现创新成为第一动力、协调成为内生特点、绿色成为普遍形态等要求,最终推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革。实现高质量发展是我国经济社会发展历史、实践和理论的统一,是开启全面建设社会主义现代化国家新征程、实现第二个百年奋斗目标的根本路径。生态环境-经济发展-科技创新系统中三者存在相互促进、相互制约的关系,科技创新是经济发展的动力,也是保护环境的重要手段,但科技创新和经济发展的同时也会对生态环境造成一定程度的破坏,反过来,生态环境对科技、经济和人类社会造成影响。鉴于生态环境、经济发展和科技创新对社会发展的影响,已有学者展开相关研究。蒋文莉等[1]研究了珠江三角2008—2018年生态环境-经济发展-科技创新系统耦合协调特征,发现各城市突破失调状态的瓶颈不同。彭朝霞和吴玉锋[2]研究了我国2014年生态环境-经济发展-科技创新三系统关系,认为经济结构、经济效益与科技成果转化水平是影响耦合协调度的突出因素。谭建伟和王宇[3]研究了2011—2018年重庆市生态文明、科技创新与区域经济三系统协调发展关系,发现整体耦合协调发展水平在2011—2018年呈向上的趋势,两系统耦合协调发展水平与三系统耦合协调发展趋势基本一致,但稳定性略低于三系统。段新等[4]对中国2002—2016年区域生态环境、经济发展和科技创新水平分析,发现生态环境、经济发展和科技创新总体上不断发展并呈阶段性特征。也有学者对三系统中的其中两个系统进行了研究。对于科技与经济系统,部分学者发现科技与经济耦合协调度逐年上升,科技创新与经济增长的协同发展对经济产出具有重要的推动作用[5-7]。对于科技与环境系统,部分学者认为高技术产业发展对人类经济社会和生态环境等具有巨大影响,而科技创新是当前突破产业发展瓶颈的动力源泉,良好的区域科技创新有利于促进生态环境的治理和优化,反过来,良好的区域生态环境也会促进科技创新的生态化转型,两者之间相互联系、互为影响、耦合互动,共同促进区域朝着高质量生产、生活、生态化转变[8-10]。对于环境与经济系统,张忆君和马骏[11]发现2004年以后苏北还处在以牺牲环境换取经济发展的传统经济增长模式中,但并非经济发展就会破坏生态环境,何红和王淑新[12]通过研究区域中心城市旅游-经济-生态环境耦合协调关系,认为通过发展旅游产业可以促进当地经济发展。河南是一个地大物博、资源富足、环境优美、有巨大发展潜力的大省,通过统筹协调河南省生态环境、经济发展和科技创新的资源分配和加快相关政策出台等措施,让生态环境-经济发展-科技创新系统中三者形成协调互助、共同发展的局面,以达到经济持续、快速和高质量发展和人民生活质量提高的目标。因此,在借鉴前人已有研究的基础上运用熵值法和耦合协调度模型对2004—2020年河南省和另30个省份(因数据缺失,未包括港澳台地区)的生态环境、经济发展和科技创新三者之间的协调发展状况进行分析,最终得出结论并提出建议。
1 生态、经济和科技创新的耦合协调模型构建
1.1 数据来源
数据来源于《河南统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》和相关网站(表1)。
表1 2004—2020年31个省份三系统评价指标
1.2 确定指标权重
因为熵权法是一种客观赋权方法,利用归一化方法对指标标准化处理后,根据指标变异性的大小来客观确定权重,避免了人的主观因素干扰,能深刻反映指标的区分能力,很好地确定了权重。记aij(i=1,2,L,m;j=1,2,L,n)为第j项指标的第i个数据。具体步骤如下。
1)利用归一化方法对指标标准化处理[13],有
正向指标:
(1)
逆向指标:
(2)
2)第j项指标的熵值为
(3)
3)第j项指标的权重为
(4)
式中:gj=1-ej,表示第j项指标的差异系数。
1.3 计算各系统综合评价得分(发展指数)
设U1、U2和U3分别表示生态、经济和科技创新系统的综合评价得分,则
(5)
式中:a′ij为标准化后的数据值,wj为各指标的权重。
1.4 耦合度函数
把生态、经济和科技创新三系统之间的耦合度记为C,计算公式为
C∈[0,1]
(6)
耦合度函数反映了系统之间的关联程度,即耦合水平。耦合度函数值越大,表明系统间的耦合水平越高;耦合度函数值越小,表明系统间耦合水平越低。
1.5 耦合协调度模型
由于耦合度函数只能反映系统间的相互作用程度,不能反映系统之间的协调发展水平。为了得到系统间的协调发展水平,构建耦合协调度模型为
(7)
式中:D为耦合协调度;T为生态环境、经济发展和科技创新三系统的综合发展指数;a、b、c为待定系数且满足a+b+c=1,考虑生态环境、经济发展和科技创新三系统同等重要,这里取a=b=c=1/3。D大小与三系统之间的耦合协调程度成正比。根据耦合协调度值的大小,将耦合协调度等级划分如表2所示。
2 河南省历年生态、经济、科技创新耦合发展实证分析
利用式(5)和式(7)得到的计算结果如表3所示。为了更加直观地看出和分析三系统综合发展和协调发展状况,利用表3数据画出图1。
图1 河南省2004—2020年三系统综合发展和协调发展状况
表3 河南省2004—2020年三系统综合发展指数和协调发展指数
2.1 河南省生态环境、经济发展和科技创新综合发展指数分析
由表3可知,2004—2020年河南省生态环境综合发展指数从0.356 1上升到0.637 9,经济发展综合发展指数从0.332 3上升到0.732 3,科技创新综合发展指数从0.1上升到1。由图1可知,生态环境综合发展指数发展过程有上升有下降,从2017年之后一直到2020年生态环境综合发展指数一直在下降,是三系统中发展最不稳定的,2004—2020年生态环境综合发展指数平均增长率为4.72%,发展趋势大致呈“峰谷型”;经济综合发展指数发展过程中只有2008年、2009年和2020年有所下降,其余年份均在上升,总体发展呈上升趋势,年平均增长率为5.31%;科技创新综合发展指数年年上升,年平均增长率远超生态环境和经济发展,达到了15.63%。总体上看,三系统都得到了较好的发展,其中科技创新的发展最为突出,经济次之,然后是生态环境。
2.2 河南省生态环境、经济发展和科技创新协调发展指数分析
由表3可知,2004—2020年河南省生态环境、经济发展和科技创新三系统的协调发展指数从0.447 4上升到0.880 1,年平均增长率为3.93%,协调程度从濒临失调发展到良好协调,一共跨越了4个协调等级,除了2019年和2020年有所下降,其余年份都在上升,三系统耦合协调度总体上呈上升趋势。其中2004—2006年、2009—2012年、2014—2015年、2017—2019年这些年间生态环境综合发展指数都是处于下降的状态,经济发展和科技创新综合发展指数处于上升状态;2007—2009年经济发展综合发展指数不断下降,其余系统综合发展指数上升,说明虽然有些年份系统发展情况不一,但这并不影响三系统耦合协调发展指数的上升。由图1还可以看出三系统综合发展指数曲线在2018—2019年交汇之后就开始向外分散,只有科技创新综合发展指数上升,结果导致2019—2020年即便科技创新水平得到了较大的提升,但随着生态环境和经济发展综合发展水平的下降,三系统的耦合协调度也有所下降。
3 31个省份三系统协调发展的差异分析
利用式(5)和式(7)获取的计算结果(表4),画出图2,然后将31个省份三系统综合发展指数和耦合协调度按照经济综合发展指数降序排序得到图3。
图2 中国31省份2020年三系统综合发展和协调发展状况
图3 按照经济发展综合指数降序排序情况
表4 中国31省份2020年三系统综合发展指数和协调发展指数
3.1 31个省份三系统综合发展的差异分析
由表4和图2可知,2020年生态环境综合发展指数位列前三的分别是西藏、内蒙古和云南;经济发展综合发展指数位列前三的省份分别是广东、江苏和上海;科技创新综合发展指数位列前三的省份分别是广东、北京和江苏。由图3可知,科技创新、耦合协调度与经济发展的走势大致都为向下的趋势,生态环境综合发展指数一直在0.3上下波动。事实上,将31个省份数据分别以经济发展和科技创新为关键词降序排序(限于篇幅原因,这里不再将图画出),发现经济发展、科技创新和三系统耦合协调度曲线走势都大致保持一致,唯有生态环境波动起伏。对于河南省,除了生态环境综合发展指数处于中等偏下的较低水平,其经济发展综合发展指数和科技创新综合发展指数都处于中等偏上的较高水平。
3.2 中国31个省份三系统协调发展的差异分析
由表4可知,2020年三系统耦合协调度值位列前三的省份分别是广东、江苏和浙江;河南位列11,在中国31个省份中处于较高位次,但也只是达到了勉强协调。由图3可知,三系统耦合协调度值较高的省份经济发展综合发展指数和科技创新综合发展指数也较高。相似地,河南省生态环境综合发展指数很低,但其经济发展综合发展指数和科技创新综合发展指数较高,三系统耦合协调度值也很高,从而可以推断出河南省2020年三系统较高的耦合协调度值主要受到经济发展和科技创新二者协调发展紧密的影响。通过与其他省份相比,河南省生态环境保护建设比较落后,这将制约河南省未来三系统耦合协调度发展的提升。
4 结论与建议
利用熵值法和构造的耦合协调度模型实证分析了河南省2004—2020年生态环境、经济发展和科技创新的综合发展指数和三系统的耦合协调度以及31个省份2020年生态环境、经济发展和科技创新的综合发展指数和三系统的耦合协调度。通过分析图表数据得到了以下结论和建议。
4.1 结论
第一,2004—2020年河南省生态环境、经济发展和科技创新三个系统都得到了一定程度的发展,三个系统间的协调发展程度也在不断提高,直到2020年,三个系统的协调发展程度已经达到了良好协调。
第二,相较于生态环境而言,2004—2020年河南省三个系统耦合协调度与经济发展和科技创新联系更为紧密,三系统的耦合协调度发展受到生态环境建设落后的制约。
第三,2004—2020年河南省经济发展和科技创新水平稳步上升,而生态环境发展水平一直在波动,在2016年之后生态环境发展水平一直下降,这直接影响了三系统的耦合协调度。
第四,与中国其他省份相比,河南省经济和科技的发展都处于较高的水平,但生态环境发展水平垫底。
总的来说,河南省生态环境发展水平无论与自身的科技创新发展水平和经济发展水平相比还是与中国其他省份的生态环境发展水平相比,都处于落后水平,这与河南省工作重心和政策导向等因素有关。因此,若2020年之后河南省生态环境发展水平不得到提升,即使经济发展和科技创新得到发展,三个系统之间的耦合协调度很可能不会得到提升。生态文明建设是关系中华民族永续发展的千年大计,“人与自然和谐共生”是当今世界的主题,应加大环境保护力度和投入,促进三系统耦合协调度提升。
4.2 建议
因为生态环境、经济发展和科技创新有着紧密联系,经济发展为科技创新和环境保护提供资金来源,科技创新助推经济发展并为环境保护提供技术支持,环境保护则是助推经济高质量发展的新引擎等。为促进河南省生态环境、经济发展和科技创新进一步协调发展,有关部门应出台相关政策,加大环境治理的力度,坚持环境保护与经济同时发展,同时经济和科技的发展也不能落后。坚持生态环境、经济发展和科技创新三个系统同步发展,相互促进,早日实现三系统优质协调发展。