武汉城市圈生态经济协调发展程度评价

熊宏涛，郭 枫，王 荣，蔡明祥，朱爱琴＊

（1.华中师范大学 城市与环境科学学院，武汉 430079；2.武汉市第二职业教育中心学校，武汉 430060）

近年来，环境与经济协调发展已经成为可持续发展研究的热点领域之一.目前国内学者经过大量探索，在定量评估模型与评估方法上做出了丰富的研究成果，评估模型与方法日益多样化.采用的主要方法有：综合发展指数法、层次分析法、系统动力学模型、灰色系统模型、生态足迹法等［1－6］.通过生态系统的结构、过程和功能，可以直接或间接得到人类生活必须的生态产品和保证人类生活质量的生态功能.生态系统对人类的贡献可以用经济价值来评估.通过货币化的生态系统服务的功能和效益，可以给出这种服务在经济上的价格标签，这就是生态服务功能的价值（简称为生态服务价值E－cosystem Services Values EVS），即人类从生态系统功能中直接或间接获取的利益的货币价值化［7］.

1 研究区概况

据武汉市统计局资料，武汉城市圈2008年末国土面积5 805 190hm2，大部属江汉平原，东北是大别山，东南是鄂东丘陵，典型亚热带季风气候和常绿阔叶植被，光热水资源配合好.区域旱涝灾害频繁，水土流失严重.常住人口3 001.30万人，人口密度大，环境污染严重，人地矛盾日趋尖锐.城市圈全年生产总值6 972.11亿元，国民经济保持了快速增长态势，社会事业全面发展，生态环境保护压力也越来越大.

2 数据来源及处理

本研究采用1995年、2000年和2005年武汉城市圈Landsat5TM影像.对区域影像进行几何校正，拼接等预处理，再利用武汉城市圈的矢量边界进行裁剪，得到武汉城市圈3个年份的TM影像.采用非监督分类的方法，将影像分为农田、林地、草地、水体、居民地、未利用地6大类.最后对分类结果进行统计.根据《湖北省统计年鉴》直接获取武汉城市圈各县市1995年、2000年和2005年的GDP、国土面积和人口数量数据.利用ARCGIS9.3软件，从国家基础地理系统1∶400万数据库中提取武汉城市圈各县市的矢量图，在Table中导入各县市的的GDP、国土面积和人口数据，计算单位面积GDP，单位面积人口数量.

3 研究方法

3.1 生态服务价值ESV的计算

根据谢高地等在Costanza评价模型上制定的我国生态系统生态服务价值当量因子表［8－10］，并根据武汉城市圈的具体情况对单位面积农田生态系统食物生产服务功能价值来修正.根据统计数据，1995年～2005年底的平均粮食产量为4 419.22kg／hm2.以2005年粮食平均价格标准1.4元／kg计算，同时考虑到没有人力投入的自然生态系统提高的生态服务价值是现有单位农田提供生态服务价值的1／7，得出武汉城市圈单位面积农田生态系统食物生产服务功能价值.根据各类生态系统面积和生态服务功能的单价，区域总的生态服务价值为：

其中，ESVt为生态服务总价值；Aj为各类生态系统的面积；Pij为j种生态系统i种生态服务功能的单价.

3.2 生态经济总协调度的计算

3.2.1 协调发展评价函数 环境与经济的协调发展是指在区域发展过程中环境子系统和经济子系统各自内部要素间相互配合，并且两个子系统间保持互惠共生的关系，二者相互促进、共同发展，从而使区域整体利益不断提高的发展状态.协调度是用来度量系统之间或要素间协调发展状态的定量指标.根据生态环境与经济协调发展及其内涵的分析，本文构建了环境经济协调度指数（CDEE）.CDEE是指研究期内单位面积生态系统服务价值的变化率（ESVr）与单位面积GDP变化率（GDPr）之比［11］.

式中，ESVi、ESVj分别为研究区某时期始、末年份单位面积生态系统服务价值（104元·hm－2）；GDPi、GDPj分别为研究区某时期始、末年份的单位面积GDP（104元·hm－2）.

3.2.2 协调类型划分 生态经济协调发展程度的划分目前还没有统一的标准.根据已有的研究成果，本研究划分为以下4种协调类型［12］：（1）CDEE≥1表示研究期内生态服务价值的增长速度高于或与经济增长速度相当.表明区域生态环境与经济发展协调性很好或者经济发展已经严重破坏了生态环境，通过人为的努力生态系统的服务功能得到恢复.（2）0≤CDEE＜1表示研究期内生态系统服务价值的增长速度低于经济增长速度，但生态系统服务价值在增加，细分为2类：当0.5≤CDEE＜1时，为中度协调；当0≤CDEE＜0.5时，为低度协调.（3）－1≤CDEE＜0表示研究期内生态系统服务价值的增加为负，区域环境经济发展处于不协调状态，经济发展与生态环境保护产生冲突，细分为2类：－0.5≤CDEE＜0时，为低度冲突；－1≤CDEE＜－0.5时，为中度冲突.（4）CDEE＜－1表示研究期内生态系统服务价值显著降低，生态环境恶化，环境经济发展为不协调.

3.2.3 生态与三产协调程度计算 为了更进一步确定生态环境与经济发展中三种产业的协调程度［13］，需计算三产与生态的协调度 CDEEn（n＝1，2，3，分别代表第一，二，三产业）.

根据公式，

式中，GDPnr表示研究区某时期的三产单位面积变化率；GDPni、GDPnj分别为研究区某时期始、末年份的三产单位面积GDP（104元·hm－2）.

4 结果分析

4.1 生态经济协调发展评价

根据各类生态系统面积和生态服务功能的单价，计算区域总的生态服务价值.再依据统计数据计算武汉城市圈单位面积GDP变化情况，最后得到武汉城市圈各县市生态经济协调度，导入ARCGIS各县市的矢量图Table中，制成城市圈各县市生态经济协调度图（图1～3）.由图可知，1995年～2000年，武汉城市圈31个县市中有19个属于低度协调，11个属低度冲突，只有浠水县是中度冲突.总体来说，生态经济协调度较好，无严重冲突地区.生态协调度较低的地区主要是中部经济发展水平较高的武汉市、黄石市区、省辖天门市、仙桃市、潜江市、以及阳新县、嘉鱼县、云梦县.而城市圈的北部、东部、南部大部分地区处于低度协调状态.从2000年～2005年，武汉城市圈整体生态协调度变化较大，严重冲突地区达11个，中度冲突地区5个，低度冲突地区达20个，占到整个地区的，这说明地区生态协调度水平不断恶化，不容乐观.但是也有局部地区生态协调度有所改善的，如武汉市区、阳新县属低度协调，新洲区、天门市、应城市、红安县、罗田县更是达到高度协调.总观1995年～2005年，随着城市化的发展，经济增长和人口的增加对区域生态环境的压力不断增加.武汉城市圈生态经济协调度总体不高，生态环境在进一步恶化中，局部有改善，需加强综合整治.

图1 武汉城市圈1995年～2000年生态经济协调度Fig.1 The coordiantion degree between ecosystem and economy of Wuhan Metropolitan Area during 1995～2000

图2 武汉城市圈2000年～2005年生态经济协调度Fig.2 The coordiantion degree between ecosystem and economy of Wuhan Metropolitan Area during 2000～2005

图3 武汉城市圈1995年～2005年生态经济协调度Fig.3 The coordiantion degree between ecosystem and economy of Wuhan Metropolitan Area during 1995～2005

4.2 三产与生态协调程度分析

根据生态经济协调度类型的划分，武汉城市圈第一、第二、第三产业与生态环境协调类型如表1所示.

4.2.1 第一产业与生态协调度分析 由表可知，1995年～2000年，武汉城市圈各县市中属低度冲突达23个，少数县市属低度协调，主要是黄石市区、孝感市区、咸宁市区、潜江市、以及鄂东山区的麻城市、英山县和浠水县.2000年～2005年，城市圈农业生态协调度出现分化，总体是低度冲突，出现了六个严重冲突县市，分布于武汉周边农业主产区，也出现了三个高度协调地区，这说明城市圈各地区在环境保护力度上存在差异.

4.2.2 第二产业与生态协调度分析 1995年～2000年，城市圈各县市第二产业生态环境协调等级处于低度协调的达20个，其余属低度冲突，主要包括武汉市、黄石市、鄂州市、潜江市、仙桃市，这些地区均是湖北省传统的工业发达区，工业发展迅速，故二产业出现低度冲突.2000年～2005年，全区第二产业整体协调度相对前五年有所提高，特别是武汉市范围，由负转正，而黄石市区、云梦县、安陆市、汉川市、咸宁市区、黄冈市区、麻城市、潜江市，则出现严重冲突，说明武汉市环境保护措施在加强，其它地区则相对弱化.

4.2.3 第三产业生态协调度分析 1995年～2000年，武汉城市圈大部分地区第三产业与生态环境的协调度处于低度协调和低度冲7突，其中属低度协调达22个县市，低度冲突地区主要是武汉市、黄石市、鄂州市、仙桃市、天门市.从2000年～2005年武汉市、黄石市第三产业协调度得到局部改善，但其它地区则有恶化的趋势.但总体来看，这种现象只出现在局部地区，整个区域则呈恶化的趋势.

5 结论

总体来说，从1995年～2000年武汉城市圈生态协调度较好，大多数地区处于低度协调和低度冲突状况，分产业来说，大部分地区的第一产业生态经济协调度处于低度冲突，第二、三产业则处于低度协调状况.从2000年～2005年，整个城市圈生态经济协调度出现分化的趋势，虽然大部分地区处于低度冲突和低度协调状况，但是已有局部地区出现严重冲突，分产业来看，第一产业表现尤为明显，武汉周边农业主产区，农业发展与生态环境的协调度出现恶化趋势，第二、三产业的生态经济协调度表现为：武汉、黄石等主要工业区有所改善，其它地区则显现出恶化的趋势.本研究借鉴了Costanza等人的理论，参考谢高地等学者的研究成果，对武汉城市圈生态服务价值进行量化，用货币价值来表现生态变化，再用生态服务价值变化率与经济发展的变化率，进行了比较分析，从而得到武汉城市圈各地区的生态协调度.上述过程，理论上具有可行性，结果反映了总体趋势，但仍存在一些不可避免的弊端.

表1 武汉城市圈三产与生态协调度Tab.1 The coordiantion degree between three industries and ecosystem of Wuhan Metropolitan Area

［1］顾康康，刘景双，陈 昕，等.矿业城市生态承载力动态分析［J］.自然资源学报，2008，23（5）：841－848.

［2］陈 涛，徐 瑶.生态足迹法在贵州喀斯特地区生态经济协调发展定量评价中的应用［J］.土壤通报，2006，37（1）：65－67.

［3］张宝安，张雪花，张宏伟.系统动力学－投入产出分析整合方法的区域发展协调性研究［J］.生态经济，2007（10）：50－53.

［4］夏 霆，朱 伟，赵联芳.镇江市社会经济－水环境系统协调发展［J］.水资源保护，2007，23（4）：52－55.

［5］赵永梅，高宝嘉，杨 坤，等.基于集对分析法的社会经济与生态环境协调发展度评价［J］.中国农学通报，2008，24（4）：359－364.

［6］牛文元.可持续发展理论的基本认知［J］.地理科学进展，2008，27（3）：1－6.

［7］刘 浩，王 青，李秀娟，等.辽宁省生态经济系统能值分析［J］.应用生态学报，2008，19（3）：627－633.

［8］Costanza R，d Arge R，de Groot R，et al.The value of the world's ecosystem services and natural capital［J］.Nature，1997，387：253－260.

［9］Turner B LⅡ，D Skole，Fischer G，et al.Land－Use and Land－Cover Change，Implementation Strategy［R ］.IGBP Report No.7.Stockholm and Geneva，1995.

［10］Per B，Sven H.Ecosystem services in urban areas［J］.Ecological Economics.1999，29：293－301.

［11］吴建寨，李 波，张新时.生态系统服务价值变化在生态经济协调发展评价中的应用［J］.应用生态学报，2007，18（11）：2554－2558.

［12］苏 飞，张平宇.基于生态系统服务价值变化的环境与经济协调发展评价——以大庆市为例［J］.地理科学进展2009，28（3）：471－477.

［13］陈晓玲，曾 群.鄱阳湖生态经济区生态经济协调发展程度评价［J］.鄱阳湖学刊，2009（3）∶29－36.