内蒙古沿黄地区经济发展-生态环境-水资源耦合协调研究

胡醒木子

(南京大学 地理与海洋科学学院,南京 210023)

0 引言

自2019年黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家战略以来,环境科学、资源利用、经济体制、农业经济等学科领域的学者们立足于绿色发展、生态安全与保护、流域治理、区域协同发展等主题,对黄河流域生态保护与高质量发展的内涵进行了深化,并探讨其理论机理与实施路径[1-4]。2022年6月生态环境部等正式印发《黄河流域生态环境保护规划》,细化了生态环境保护任务,锚定了“经济社会发展格局、城镇空间布局、产业结构与流域资源环境承载能力相适应”的以水而定策略[5]。黄河流域的治理思路已转变为以水承载能力为约束,将生态保护作为前提,优化配置资源与产业供需,实现黄河流域经济社会协同发展。黄河流域地域广、人口多、生态环境多样、发展任务繁重,尽管当前已有较多流域经济和生态耦合协调机制方面的研究,但将水资源要素作为耦合协调重要组成部分的研究相对较少,针对内蒙古沿黄地区的研究也较为少见。因此,本研究聚焦黄河流域上游的内蒙古沿黄地区这一生态环境压力突出[6]、水土保持责任重大、地区经济相对滞后的典型区域,充分考察区情与政策,提出自治区层面的城市差异化发展、区域协同发展和体制机制支撑等建议。

近年来,经济、资源、生态等复合系统的耦合协调研究常见于区域可持续发展研究中[7-10]。在黄河流域,常以上中下游、城市群等为研究对象,描述生态系统、水资源、土地利用、植被、碳排放等要素的时空演变特征,并分析不同要素系统之间的相互作用关系[11-16]。L.Luo等评价了黄河流域低碳发展和生态环境系统的耦合协调程度,认为黄河流域城市可持续发展程度不均衡且相对落后[17];赵建吉等的研究表明,黄河流域城镇化与生态环境呈拮抗关系,内蒙古沿黄地区生态环境相对滞后于新型城镇化发展[18];任保平等评价了黄河流域经济增长、产业发展和生态环境三系统水平,发现三者发展平稳但严重失调[19];王兆华等发现内蒙古经济-能源-水耦合协调发展程度相对于流域内其他省份偏低,且由于能源结构调整而下降明显[20]。总的来说,黄河流域存在经济发展与生态环境发展不协调、水资源短缺和污染问题制约经济发展、产业基础完善但资源依赖性强以及地区间经济发展差异大等亟需解决的问题。

已有研究在设计黄河流域区域高质量发展路径时缺少水资源要素制约视角,并且对于耦合协调系统的评价方式未能体现人类活动的重要推动作用。前人主要以顶层设计的视角研究黄河全流域或上中下游的广大地区,未能对不同行政单元情况进行深入分析,难以指导各地区的发展实践。因此,本研究运用环境可持续发展评价研究中反响较好的压力-状态-响应(PSR)模型[21],构建科学完善的经济发展-生态保护-水资源耦合系统,以内蒙古沿黄地区为典型研究对象,分析复合系统特征与耦合协调程度,提出有针对性、可参考性的区域协同发展建议。

1 研究区域、数据来源与研究方法

1.1 研究区域

黄河流域内蒙古段长843.5 km,内蒙古沿黄流域面积15.2万km2,占黄河流域总面积的19.1%,地处黄河流域第二级阶梯、黄河“几”字湾北部。该区段包含了河套平原、鄂尔多斯高原、黄土高原等地貌单元,有着黄河流域最为复杂多样的气象、水文、泥沙现象。既是北方农牧交错生态脆弱区的重要组成部分[22],也是北方防沙带和黄土高原生态屏障两大国家重点生态功能区的重要组成部分[23],市场化水平低于黄河流域下游地区和全国平均水平[24]。研究区域包括呼和浩特市、包头市、乌兰察布市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、乌海市和阿拉善盟7个市(盟)的42个县(市、区、旗),2022年常住人口1 240万人。区内经济密度大、产业类型多,生产总值占内蒙古GDP的60%以上,生态保护和经济建设协调发展难度大。

1.2 数据来源

以呼和浩特市、包头市、乌兰察布市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、乌海市和阿拉善盟作为研究对象。数据主要来源于2012—2022年《内蒙古统计年鉴》,2011—2021年《中国城市建设统计年鉴》《内蒙古自治区水资源公报》《内蒙古自治区水土保持公报》及各市(盟)国民经济和社会发展统计公报,土地利用数据来源于国土调查成果共享应用服务平台。缺失数据使用线性插值法补缺。

1.3 研究方法

1.3.1 PSR评价模型

压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型是20世纪80年代发展起来的环境问题评价框架体系。在流域经济发展-生态环境-水资源综合系统中,居民为生存和发展而产生经济社会活动,干扰生态环境、消耗水资源,并排放废弃物,改变了资源存量和环境质量,又通过资金、政策等行为对这些资源环境变化做出反应。研究区复合系统的PSR机理如图1所示。

图1 内蒙古沿黄地区经济发展-生态环境-水资源复合系统PSR模型

1.3.2 评价指标体系

依据PSR模型构建思路,按照科学性、代表性和数据可得性原则,选取36项指标构建流域经济发展-生态环境-水资源系统评价体系(表1)。

1.3.3 耦合协调度计算

选取熵权法即指标变异程度计算3个子系统内部的指标权重。采用三系统耦合协调度计算模型[25]对系统之间的协调状况进行评价,考虑到耦合度在取值范围和效度[26]等方面的劣势,选择耦合协调度以更好地显示三系统的耦合协调程度。本研究认为经济发展、生态环境和水资源对黄河流域协调发展具有同等重要的作用。因此,三系统综合协调指数为经济发展指数、生态环境指数和水资源指数的平均值。耦合协调度的评价等级划分(表2)参考相关研究[27]。

2 结果与分析

2.1 经济发展-生态环境-水资源系统评价

2.1.1 研究区整体水平评价

根据评价指标体系,计算7个市(盟)2011—2021年经济发展、生态环境和水资源3个子系统评价指数,将各市(盟)评价结果的平均值作为研究区整体水平,评价结果见图2。

经济发展综合指数变化趋势在2011—2016年呈上升趋势,2017年经济发展波动较大,直接原因是2017年内蒙古经济统计数据针对多地存在的财政收入虚增空转、过度举债的情况采取了“挤水分”措施,使得经济发展状态得分出现突降,而此趋势延续至2020年,说明研究区产业结构优化迫切。经济响应得分从2011年的0.089 1持续上升至2021年的0.119 2,说明政府持续为经济结构转型做出努力。

表1 内蒙古沿黄地区 经济发展-生态环境-水资源评价指标体系

表2 耦合协调度等级分类

生态环境指数在0.374 4～0.418 1间呈先增后降态势。其中,生态环境压力得分由0.087 1逐渐上升至最高0.108 5,表明研究区的生产生活行为对生态环境的胁迫持续增加;生态环境状态得分则在0.171 9～0.181 3波动,说明区域生态退化趋势有所遏制。生态环境响应得分2017—2021年波动较大,表明研究区环境治理投入不稳定,受财政、政策等影响较大。

水资源指数在0.269 5～0.365 0波动,呈上升趋势。水资源压力得分为0.079 9～0.101 2,社会发展的用水需求变化不大;水资源状态得分在0.118 3～0.179 3波动幅度大,受到年际降水量和气候要素的直接影响;水资源响应得分从0.071 2攀升至0.127 9,是水土流失治理和污水处理再利用工作的成效,也是推动研究区水资源综合指数提升的根本原因。

图2 2011—2021年内蒙古沿黄地区 经济发展、生态环境和水资源系统变化情况

2.1.2 各市(盟)评价水平时空特征

各市(盟)2011—2021年子系统得分如图3所示。黄河流域内蒙古段经济发展指数呈明显的区域差异,鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市一直领先于其他市(盟),发展趋势相似,是区域经济发展的增长极。阿拉善盟、巴彦淖尔市、乌海市和乌兰察布市经济发展指数相近且较低,11年间有缓慢提升。PSR模型显示各市(盟)面临的经济发展压力状况不同,其中鄂尔多斯市、包头市压力突出,但各市(盟)经济发展响应得分呈一致上升趋势,推动了研究区整体经济发展。总体来看,研究区内各市(盟)经济发展水平有所提升但区域差异并未得到有效改善。

黄河流域内蒙古段生态环境指数受自然禀赋约束均不高,多年平均值由大至小依次为呼和浩特市、包头市、乌兰察布市、鄂尔多斯市、乌海市、巴彦淖尔市、阿拉善盟,在空间上表现为西低东高。偏离区域平均值较多的是阿拉善盟,但随时间变化呈明显上升趋势,乌海市则呈明显下降趋势,其他市(盟)生态环境指数并未随时间推移有明显改善或恶化。根据PSR模型发现,阿拉善盟生态环境压力和响应变化不明显,而生态环境状态上升明显,说明阿拉善盟的环境质量明显改善。乌海市在研究时段内生态环境压力有轻微上升,生态环境响应却下降明显,导致了生态环境状态的下降。

黄河流域内蒙古段各市(盟)水资源指数平均值由大至小依次为鄂尔多斯市、呼和浩特市、乌兰察布市、阿拉善盟、包头市、巴彦淖尔市、乌海市,在空间上表现为北低南高的特征,各市(盟)水资源指数波动明显,且区域间差异也较大。根据PSR模型分析各市(盟)水资源结构,发现鄂尔多斯市水资源指数较高,主要贡献来自水资源状态得分,也因此受到自然因素的影响波动较大;呼和浩特市水资源状态得分仅为中等水平,但在2016—2020年水资源响应得分十分突出,推进了水资源系统得分明显提高;巴彦淖尔市水资源状态得分也处于中等水平,但水资源压力高于其他市(盟),水资源响应却落后于其他市(盟),导致水资源得分低;乌海市由于面积小,水资源状态得分低,同时人口产业密集,水资源压力近年来上升明显,水资源响应不足,使得水资源得分低于其他市(盟)。

图3 2011—2021年研究区各市(盟)经济发展、生态环境、水资源指数及耦合协调度变化

2.2 经济发展-生态环境-水资源系统耦合协调水平

2.2.1 耦合协调度

研究区平均耦合协调度有缓慢上升,经历了勉强协调(2011—2015年)到初级协调(2016—2021年)的发展过程,表明内蒙古沿黄城市总体上进入了可接受的协调发展阶段(图3)。鄂尔多斯市、呼和浩特市、包头市的耦合协调水平高于区域平均水平,其中鄂尔多斯市的三系统耦合协调水平最高,处于中级协调阶段;呼和浩特市由初级协调(2021—2016年)上升至中级协调阶段(2017—2019年)又下滑至初级协调(2020—2021年);包头市稳定处于初级协调阶段且有上升趋势。乌兰察布市2011—2022年处于勉强协调阶段,巴彦淖尔市和阿拉善盟分别于2012年和2016年由濒临失调上升至勉强协调阶段。乌海市则主要在濒临失调阶段波动。

通过子系统得分情况进一步分析各市(盟)经济发展、生态环境和水资源的相对发展情况(表3),得出研究区平均发展水平为水资源滞后型。耦合协调度较高的鄂尔多斯市、呼和浩特市和包头市分别存在生态环境滞后、经济发展滞后和水资源滞后的问题,其中,鄂尔多斯市的畜牧和粮食生产力高,水土流失敏感性强,防风固沙等生态治理工作需要继续推进;呼和浩特市水资源占有量丰富,生态胁迫较其他市(盟)小,在区域内人口集聚性较强,依然有较大的发展潜力;包头市存在重工业污废水入河量大、耗水量多等问题,制约了水资源与经济、生态的协调发展。乌兰察布市受限于产业结构、创新能力等因素,属经济发展滞后型。阿拉善盟由于近年来的生态治理投入,生态环境得分有所提升,但受人口、自然等因素的制约,属于经济发展滞后型。乌海市存在工业园区用水量高、地下水开采量大的水资源问题。巴彦淖尔市为河套灌区,农灌水资源利用效率较低,水资源发展滞后。

表3 2011—2021年内蒙古沿黄地区 经济发展-生态环境-水资源相对发展情况

根据2011—2021年经济发展水平、生态环境水平、水资源水平和三系统耦合协调度的多年平均值识别区域主要问题。当子系统测度值小于等于“均值-标准差”,或耦合协调度小于等于0.60时,则判定为各区域存在的主要问题。(1)经济发展低水平型:乌兰察布市;(2)生态环境低水平型:阿拉善盟;(3)水资源低水平型:乌海市、巴彦淖尔市;(4)经济发展滞后型:呼和浩特市;(5)生态环境滞后型:鄂尔多斯市;(6)水资源滞后型:包头市。

2.2.2 耦合协调水平驱动因素分析

将复合系统耦合协调度作为被解释变量,选取资源利用水平、资源禀赋影响、经济发展水平、工业化水平、政府环保投入、乡村振兴投入和对外开放水平作为解释变量(表4),基于2011—2021年面板数据,构建内蒙古沿黄地区耦合协调发展驱动因素的计量模型:

Yit=α0+β1X1it+β2X2it+β3X3it+β4X4it+β5X5it+β6X6it+u+v+εit。

式中:i表示各市(盟);t表示年份;Y为耦合协调度;X为解释变量;u为地区固定效应;v为时间固定效应;α0为常数项;β1,β2,β3,β4,β5,β6为系数;ε为误差项。

表4 回归模型变量

使用LLC检验对面板数据进行单位根检验,各变量p值均小于0.001,显著拒绝面板数据存在单位根的检验,即变量都是平稳的。使用KAO法进行协整性检验,结果在1%的显著水平上拒绝了原假设,即变量之间的长期协整关系存在,允许进行回归分析。采用Hausman检验选取回归模型,结果p值为0,表明在1%的显著水平上拒绝了原假设。因此,选取固定效应模型进行回归分析,回归结果如表5所示。

回归结果表明,资源禀赋影响(X2)和工业化水平(X3)对耦合协调具有显著正向作用,而政府环保投入(X4)则对耦合协调具有显著负向作用,资源利用水平(X1)、乡村振兴投入(X5)和对外开放水平(X6)的影响并不显著。由此可见,资源禀赋和工业化发展能为内蒙古沿黄地区耦合协调发展提供有力支撑,通过科学调配和节约利用资源,加快产业结构转型,内蒙古沿黄地区能够得到更充分的发展。政府环保投入与本地环境问题紧密相连,政府环保投入增长将导致显著负向影响,说明环境保护还处于治理阶段而非优化阶段。乡村振兴投入和对外发展水平不显著,表明还需要进一步激活市场活力和发展“三农”事业,为高质量发展提供外源和内源动力。

3 结论与建议

3.1 结论

(1)内蒙古沿黄地区经济发展-生态环境-水资源子系统发展空间不均衡性明显,呼包鄂为经济集中增长极,其他市(盟)经济发展指数较低且变化缓慢,生态环境指数表现为西低东高,水资源指数表现为北低南高且波动较大。

(2)内蒙古沿黄地区复合系统耦合协调度呈上升趋势,经历了勉强协调(2011—2015年)到初级协调(2016—2021年)的发展过程。鄂尔多斯市、呼和浩特市、包头市的耦合协调水平高于区域平均水平。

(3)资源禀赋和工业化水平对耦合协调具有显著正向作用,政府环保投入则有显著负向作用,并识别出经济发展低水平型、生态环境低水平型、水资源低水平型、经济发展滞后型、生态环境滞后型、水资源滞后型共6类问题区域。

3.2 建议

提出内蒙古沿黄地区“在城市层面减小冲突、在城市间协同发展和在顶层设计上统筹支撑”的治理思路,助力内蒙古沿黄地区在黄河流域国家战略背景下实现生态保护与高质量发展。

在区域层面,协同规划、共治共享,创新顶层体制机制。一是强化省市县三级联动机制,自治区在决策上发挥统筹协调作用的同时,通过监督反馈机制确保执行效果,保障区域合作效能。二是城市群合作机制,在金融、民生、产业、基建、园区、环保和旅游等领域推进“一体化”,主动争取国家政策和资金支持。三是支持建立以企业为主体的产业、技术、人才联盟,建设一批有建设性、带动性的合作项目,提高产业外溢规模和效果。

在市(盟)间,以水为纲、绿色导向,产业链协同发展。流域由于地理空间因素具有很强的整体性和关联性,往往强调互利共赢的协同发展。莱茵河流域城市群、长江流域城市群等在生态统筹规划和产业协同发展上已经取得了积极的经验,这对于黄河流域城市群实现以水为纲、绿色导向的高质量发展具有参考意义。首先,统筹修复流域生态系统。在生态环境协作治理方面,坚定不移地遵循生态环境保护优先原则,协同共建连接黄河两岸生态源地的生态廊道,优化生态网络结构;推进各类重点工程,提升流域水源涵养、防风固沙和生物多样性维护功能;共建完善黄河流域碳交易市场、水权交易市场、水污染联防联控和生态产品品牌。其次,提升工业化与生态环境、水资源的协调性。以生态要素、水指标为依托进行国土空间格局的科学规划,优化沿黄城市人口、产业布局;参考莱茵河流域的工业化发展历史,遏制重污染、高消耗的工业生产方式,布局绿色适水产业。第三,衔接城市间产业经济规划。内蒙古沿黄地区要围绕现代化产业链,建立产业联动模式,追求错位发展、合理分工,共同打造对外产业优势;在当前的传统制造业基础上开展局部革新,以先行区、试验区为中心发挥辐射效应;在城市交界地带建立合作基地,发挥资源、信息、劳动力比较优势,激活区域合作共赢的开放氛围。

在市(盟)层面,识别问题、聚焦冲突,发挥比较优势。对不同类型问题城市因地制宜。经济发展低水平型的乌兰察布市应加强新型基础设施建设,促进呼包鄂乌资源要素与人口的区域流动,参与到黄河几字弯都市圈互联互通;通过宏观调控产业集群,回避同质产业“内卷”。生态环境低水平型的阿拉善盟应加强生态示范区建设,以产业求保护、求发展,具体措施包括修复遗留矿山、积极推动沙产业实践等。水资源低水平型的乌海市、巴彦淖尔市应深化用水制度改革,强化“以水四定”政策工具;同时发挥节水潜力,实现工农产业生产效率提升。巴彦淖尔市首要任务是提高灌区水资源利用效率,并通过对外开放打造现代化加工产业园,实现农业高质量发展。乌海市需要治理由于矿山开采、化工冶炼等高污染工业带来的水环境影响,坚持当前经济转型发展方向。经济发展滞后型的呼和浩特市可借助优势积极探索实现碳中和目标战略对接模式,建设优势产业链,创新绿色能源项目,实现绿色发展新增长,提升城市竞争力,成为流域内具有吸引力的增长极。生态环境滞后型的鄂尔多斯市应增加科技研发投入,为地区产业转型提供创新动力;坚持产业发展与生态保护协调一致,重塑城市可持续发展风貌。水资源滞后型的包头市应培育可持续性接替产业,实现绿色转型发展。