內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合格局及驅動因素研究

暴向平, 周瑞平

(1.集寧師范學院 地理科學學院,內蒙古 烏蘭察布 012000； 2.內蒙古師范大學 地理科學學院,內蒙古 呼和浩特 010022)

城市化與生態環境耦合系統是人地關系地域系統中非常重要的組成部分[1].19 世紀末期,英國學者Howard提出利用理性規劃方法協調城市化和生態環境之間的發展關系[2].Beall等[3]認為生態文明建設對促進城市的可持續發展具有重要作用.國際經濟合作與發展組織(OECD)提出的脫鉤理論,在一定程度上反映了城市化與生態環境之間的耦合協調狀態[4].馬世駿等[5]提出“社會-經濟-自然復合生態系統”理論，為城鎮化與生態環境相互關系奠定了理論基礎.黃金川等[6]通過生態環境與城市化耦合的雙指數曲線發現,隨著經濟和城市的發展,生態環境指數會先下降后上升.喬標等[7]認為城市化和自然狀態的演進過程就是兩者相互脅迫和促進的耦合過程.劉耀彬等[8]通過構建生態環境與城市化的測評指標體系及模型,對各省的耦合協調度進行了實證分析.方創琳等[9]深入探討了城市化與生態環境交互耦合的六大基本定律.梁龍武等[10]對京津冀城市群城市化與生態環境時空分異及協同發展格局進行了研究.諸多學者運用不同模型[11-14]對城市化與生態環境之間的關系進行了大量的實證研究.國內外研究多是利用定量方法對城鎮化與生態環境耦合關系進行測度,但對西部邊疆少數民族地區(內蒙古地區)的研究成果相對較少.

城鎮化與生態環境協調發展是實現和諧社會的重要基礎,內蒙古生態安全對中國北方乃至全國生態安全具有重要的戰略意義.近年,內蒙古自治區正處于工業化和城鎮化加速發展時期,但脆弱的自然環境及低水平的生態承載力致使環境問題日益突出.本文中，筆者深入探討內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合關系,以期為內蒙古生態安全與新型城鎮化和諧有序發展提供參考借鑒.

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究數據主要來源于《中國城市統計年鑒(2001—2019)》《中國環境統計年鑒(2001—2019)》《內蒙古統計年鑒(2001—2019)》以及2001—2019年內蒙古自治區12盟市相關統計年鑒和政府網站的相應年份國民經濟和社會發展統計公報等.參照文獻[15],將內蒙古劃分為東部地區和西部地區.

1.2 研究方法

1.2.1 指標體系構建

依據“壓力-狀態-響應”概念模型,通過梳理國內相關文獻已有的基本指標[16-17],結合研究區域發展實際,選取典型性強、操作簡單、易于獲得的指標,建立生態安全評價指標體系(見表1).借鑒已有的評價指標體系[18-20],并考慮數據的科學性、可獲取性及其準確性,基于“人口-經濟-社會-空間”模型,構建新型城鎮化指標體系(見表2).

表1 內蒙古生態安全水平評價指標體系及權重Tab.1 Weight and Evaluation Index System of Ecological Safety Level in Inner Mongolia

表2 內蒙古新型城鎮化水平評價指標體系及權重Tab.2 Weight and Evaluation Index System of New Urbanization Level in Inner Mongolia

1.2.2 熵值法

1) 數據標準化處理.借鑒相關研究成果[19]進行數據處理,計算公式為

(1)

式中：Xij為第i年第j個指標值,i=1,2,…,m,j=1,2,…,n；Xij′為標準化值,Xij′∈[0,1]；Xmax是Xij的最大值；Xmin是Xij的最小值.

2) 指標權重評價[20].計算公式為

(2)

(3)

αj=1-hj,

(4)

(5)

式中：m,n是指標個數；Sij是第i年第j個指標的比例；hj,Wj,αj分別是第j個指標的熵值、權重和變異系數.

3) 發展水平測度.利用加權法[20]對生態安全水平u1和新型城鎮化水平u2進行測算,計算公式為

(6)

式中：ud代表內蒙古生態安全與新型城鎮化兩大系統發展水平,d=1,2;j代表指標個數,j=1,2,…,n.參照文獻[20],將生態安全與新型城鎮化水平指數等級進行劃分，結果見表3.

表3 生態安全與新型城鎮化水平指數等級劃分Tab.3 Grading of Ecological Safety and New Urbanization Level Index

1.2.3 耦合協調度評價模型

借鑒文獻[20]構建評價模型,計算公式為

(7)

T=αu1+βu2，

(8)

(9)

式中：C是耦合度,C∈[0,1]；T，D分別是綜合協調指數、耦合協調度；u1，u2分別是生態安全水平指數和新型城鎮化水平指數,利用u1和u2分別測度生態安全水平、新型城鎮化水平，u1>u2為生態安全超前、新型城鎮化滯后型,u1=u2為生態安全與新型城鎮化同步型,u1

表4 耦合度等級劃分標準Tab.4 Grading Standard of Coupling Degree

表5 耦合協調度等級劃分標準Tab.5 Grading Standard of Coupling Coordination Degree

1.2.4 最大最小系數分析法

為了探索區域內發展水平的空間差異,運用最大與最小系數分析法[24]進行評價,計算公式為

M=Zmax/Zmin.

(10)

式中：M是最大最小系數;Zmax,Zmin分別是區域中生態安全和新型城鎮化水平最大值、最小值.M值越大,則區域內發展水平差異越大；反之,差異越小.

1.2.5 多元線性逐步回歸分析法

利用多元線性逐步回歸分析內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度與各因素的相關性,剔除多余變量,構建優化的回歸模型.多元線性逐步回歸分析模型的表達式為

Y=β0+β1X1+β2X2+…+βkXk.

(11)

式中：Y為因變量,即耦合協調度;β0為回歸常數;β1,β2,…,βk為驅動因子X1,X2,…,Xk的偏回歸系數;k為驅動因子的個數.

2 結果與分析

2.1 數據處理

運用(1)對原始數據進行標準化,利用(2)～(5)對指標權重進行評價(見表1,2),利用(6)～(9)計算得到u1,u2,C,D(見表6).

由表6可知,內蒙古生態安全水平和新型城鎮化水平均由2000年的弱勢型轉化為2018年的發展型.對2000—2018年內蒙古生態安全與新型城鎮化水平進行比較可知,2000—2016年生態安全水平指數均高于新型城鎮化水平指數,滯后類型表現為生態安全超前、新型城鎮化滯后型；2017—2018年生態安全水平指數低于新型城鎮化水平指數,滯后類型表現為新型城鎮化超前、生態安全滯后型.由此可見,2000—2018年新型城鎮化滯后型所占比例較高,僅2017，2018年新型城鎮化水平超越了生態安全水平.耦合度C∈[0.386 1,0.500 0],表明耦合度等級全部處于拮抗耦合階段；耦合協調度D∈[0.125 8,0.560 7],耦合協調類型主要集中在中度失調和勉強協調兩類,由2000年的嚴重失調階段演化為2018年的勉強協調階段.由此可知,新型城鎮化水平較低成為阻礙耦合協調發展的關鍵因素.2000—2018年內蒙古生態安全與新型城鎮化系統耦合度值整體不高,系統間耦合強度較弱；生態安全與新型城鎮化系統耦合協調狀態有大幅度提升,但系統耦合協調水平相對較低.

表6 2000—2018年內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合發展水平及類型Tab.6 Development Levels and Types of Between Ecological Safety and New Urbanization in Inner Mongolia from 2000 to 2018

2.2 生態安全水平和新型城鎮化時空格局演變分析

2.2.1 生態安全和新型城鎮化水平時序變化分析

從圖1可知,2000—2018年內蒙古生態安全水平處于波動增長狀態,由2000年的0.076 9波動增長到2018年的0.614 2,較2000年增長了7.99倍,大致可以劃分為快速增長階段(2000—2011年)和波動下降階段(2012—2018年).同理可知,2000—2018年內蒙古新型城鎮化水平也大幅度提升,2000年為歷年最低值(0.017 1),2018年達到最高值(0.618 9),較2000年增長了36.13倍,大致可以劃分為快速增長階段(2000—2010年)和波動增長階段(2011—2018年).

圖1 生態安全與新型城鎮化水平Fig.1 Ecological Safety and New Urbanization Level

2.2.2 生態安全和新型城鎮化水平空間分異分析

從生態安全水平來看(見圖2),2000年內蒙古各盟市中呼倫貝爾市、包頭市生態安全水平指數超過0.5,分別為一般型和發展型,其余盟市生態安全水平均處于弱勢型水平；2018年內蒙古各盟市中包頭市、呼和浩特市、鄂爾多斯市生態安全水平指數超過0.5,其中包頭市、呼和浩特市為一般型,鄂爾多斯市為發展型,其余盟市生態安全水平均處于弱勢型水平.從東、西部地區來看(將內蒙古東、西部各盟市生態安全水平指數的均值代表其生態安全水平),2000，2018年內蒙古東部地區生態安全水平指數分別為0.363 6，0.335 7,而西部地區分別為0.376 8，0.467 5,可見西部地區生態安全水平指數高于東部地區.

圖2 生態安全水平空間演變Fig.2 Spatial Evolution of Ecological Safety Level

從新型城鎮化水平來看(見圖3),2000年內蒙古各盟市中呼和浩特市、包頭市新型城鎮化水平指數超過0.5,處于一般型水平,其余盟市新型城鎮化水平均處于弱勢型水平；2018年內蒙古各盟市中包頭市、呼和浩特市、鄂爾多斯市新型城鎮化水平指數超過0.5,其中鄂爾多斯市、呼和浩特市處于發展型水平,包頭市處于一般型水平,其余盟市新型城鎮化水平均處于弱勢型水平.從東、西部地區來看(將內蒙古東、西部各盟市新型城鎮化水平指數的均值代表其新型城鎮化水平),2000，2018年內蒙古東部地區新型城鎮化水平指數分別為0.245 3,0.202 0,而西部地區分別為0.381 0,0.393 0,可見西部地區新型城鎮化水平指數高于東部地區.

圖3 新型城鎮化水平空間演變Fig.3 Spatial Evolution of New Urbanization Level

通過(10)計算2000，2018年內蒙古生態安全水平的最大最小系數分別為4.66和2.83,新型城鎮化水平的最大最小系數分別為3.39和8.63,說明2000—2018年內蒙古生態安全水平空間差異逐漸減小,新型城鎮化水平空間差異逐漸增大.從內蒙古東、西部地區來看,2000，2018年內蒙古東部地區生態安全水平最大最小系數分別為2.26和1.51,而西部地區分別為4.66和2.83；東部地區新型城鎮化水平最大最小系數分別為2.21和3.67,而西部地區分別為3.12和4.76,由此可知,內蒙古西部地區無論是生態安全水平還是新型城鎮化水平的空間差異均大于東部地區.

總體來看,經過近20 a的發展,內蒙古生態安全水平提升幅度不大,仍然是“弱勢型”城市占據主導；內蒙古新型城鎮化水平相對于生態安全水平提升幅度較大,開始出現“發展型”盟市,但仍表現為“弱勢型”盟市占多數.內蒙古西部地區生態安全與新型城鎮化水平高于東部地區,生態安全與新型城鎮化水平空間上整體“失衡”現象較為明顯,生態安全水平和新型城鎮化水平空間差異分別呈現逐漸減小、逐漸增大趨勢,內蒙古西部地區生態安全和新型城鎮化水平的空間差異均大于東部地區.

2.3 生態安全與新型城鎮化耦合協調發展分析

2.3.1 生態安全與新型城鎮化耦合度及耦合協調度時序變化分析

由圖4可知,2000—2018年內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合度呈現波動增長態勢,由2000年的0.386 1波動增長到2018年的0.500 0,較2000年增長了1.30倍；內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度也有大幅度提升,2000年為歷年最低值0.125 8,2018年達到0.555 5,較2000年增長了4.42倍,大致可以劃分為快速增長階段(2000—2010年)和波動增長階段(2011—2018年).

2.3.2 生態安全與新型城鎮化耦合協調度空間分異分析

從耦合協調度來看(見圖5),2000年內蒙古各盟市生態安全與新型城鎮化耦合協調度水平整體偏低,呼和浩特市、包頭市表現為勉強協調狀態,其余盟市均處于失調階段；2018年內蒙古各盟市生態安全與新型城鎮化耦合協調度水平整體不高,其中鄂爾多斯市、呼和浩特市、包頭市表現為勉強協調狀態,其余盟市均表現為失調狀態.從東、西部地區來看(將內蒙古東、西部各盟市生態安全與新型城鎮化耦合協調度水平的均值代表其耦合協調度水平),2000,2018年內蒙古東部地區耦合協調度分別為0.374 0,0.345 0,而西部地區耦合協調度分別為0.424 3,0.443 7,可見西部地區耦合協調度高于東部地區.

圖5 生態安全與新型城鎮化耦合協調度空間演變Fig.5 Spatial Evolution of Coupling and Coordination Degree of Ecological Safety and New Urbanization

通過(10)計算2000，2018年內蒙古各盟市生態安全與新型城鎮化耦合協調度的最大最小系數分別為1.68和2.17,表明兩者耦合協調度空間差異逐漸拉大.從東、西部地區來看,2000，2018年內蒙古東部地區生態安全與新型城鎮化耦合協調度的最大最小系數分別為1.44和1.48,而西部地區分別為1.65和1.76,因此,從耦合協調度的空間差異來看,西部地區大于東部地區.

總體來看,經過近20 a的發展,內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度水平提升幅度不大,仍然在失調邊緣徘徊；內蒙古西部地區生態安全與新型城鎮化耦合協調度高于東部地區,空間差異均呈現逐漸增大趨勢,西部地區空間差異大于東部地區.

3 生態安全與新型城鎮化耦合協調度的驅動因素

利用多元線性逐步回歸分析(P<5 %)將主導驅動因子劃分為5種影響類型：生態環境(Ⅰ)、人口城鎮化(Ⅱ)、經濟城鎮化(Ⅲ)、社會城鎮化(Ⅳ)和空間城鎮化(Ⅴ).從地區來看(見表7),2000年內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度屬于Ⅰ型,主導驅動因子為工業煙塵排放量(X5)；2018年內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度屬于Ⅱ，Ⅲ，Ⅰ綜合影響型,非農業人口占總人口比例(X16)成為主導驅動因子.從東、西部地區來看,2000年東部地區為Ⅲ型,主導驅動因子為第三產業占GDP比例(X20),西部地區為Ⅰ型,主導驅動因子為工業煙塵排放量(X5)；2018年東部地區為Ⅰ，Ⅳ，Ⅱ綜合影響型,主導驅動因子為工業煙塵排放達標率(X15),西部地區為Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ綜合影響型,主導驅動因子為固定資產投資(X21).從城市來看(見表8),呼和浩特市、通遼市、烏蘭察布市、鄂爾多斯市和阿拉善盟均為Ⅰ型,主導驅動因子分別為人均綠地面積(X6)、工業煙塵排放達標率(X15)、用水總量(X1)、人均耕地面積(X8)和污染治理投資(X13)；呼倫貝爾市、赤峰市和巴彥淖爾市為Ⅲ型,其中呼倫貝爾市和赤峰市的主導驅動因子為人均GDP(X18),巴彥淖爾市的主導驅動因子為第三產業占GDP比例(X20)；包頭市、烏海市為Ⅳ,Ⅰ綜合影響型,包頭市的主導驅動因子為萬人在校大學生人數(X25),烏海市的主導驅動因子為萬人醫生數(X24)；興安盟為Ⅲ,Ⅰ綜合影響型,主導驅動因子為污染治理投資(X13)；錫林郭勒盟為Ⅲ,Ⅳ綜合影響型,主導驅動因子為第三產業占GDP比例(X20).

表7 生態安全與新型城鎮化耦合協調度驅動因素回歸分析Tab.7 Regression Analysis of Driving Factors of Coupling Coordination Between Ecological Safety and New Urbanization

表8 各城市生態安全與新型城鎮化耦合協調度驅動因素回歸分析Tab.8 Regression Analysis of Driving Factors of Coupling Coordination Between Ecological Safety and New Urbanization of Cities

4 結論與討論

4.1 結 論

立足于計量分析與空間分析方法的結合,對2000—2018年內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合格局及其驅動因素進行了分析,得出以下主要結論.

1) 內蒙古生態安全和新型城鎮化水平均有大幅度提升,但仍表現為“弱勢型”盟市占多數；兩者發展水平及其空間差異均表現為西部地區高于東部地區.

2) 內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度呈現波動增長態勢,內蒙古各盟市生態安全與新型城鎮化耦合協調度水平整體偏低,耦合協調度水平及其空間差異均表現為西部地區高于東部地區.

3) 利用多元回歸方法判斷內蒙古各盟市生態安全與新型城鎮化耦合協調度演化的驅動因子,無論是從時間還是從空間上看,驅動因子各異,但大部分城市生態安全與新型城鎮化耦合協調度都受生態環境的影響.

4.2 討 論

生態安全是內蒙古各區域發展的基礎,內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合關系在較長一段時期仍將處于拮抗耦合階段,隨著新型城鎮化進程不斷加快,新型城鎮化發展對于生態安全的威脅仍然存在,必將導致生態環境對城鎮化的反作用開始逐漸凸顯.根據上述影響生態安全與新型城鎮化耦合協調度的主導因素,結合內蒙古發展實際,為了提升內蒙古生態安全與新型城鎮化耦合協調度,提出以下建議：1) 依據自身條件,明確定位,促進生態環境保護規劃和新型城鎮化發展規劃同步編制,積極推動建立區域空間規劃體系,建立合理的以縣級行政單元為基礎的網格化空間治理系統；2) 積極踐行“兩山”理念,按照山水林田湖草沙是一個生命共同體的理念,協調現有各類生態空間用途管控的相關制度,將用途管控擴大到所有自然生態空間,將生態空間范圍內劃定的具有特殊重要生態功能的區域劃入生態保護紅線,強化生態空間和生態保護紅線的落地管理.

由于數據獲取受限和主流研究框架的影響,僅研究了基于盟市層面的行政區域單元,尚未考慮邊疆少數民族地區城市的具體內部結構,對探索內蒙古生態安全和新型城鎮化協調發展可能會有一定影響,在后續研究中會充分考慮內蒙古城市內部結構特征對生態安全和新型城鎮化耦合關系的影響.