生态建设与经济发展的耦合分析：以河西地区为例

易文华

(国家信息中心 信息资源开发部，北京 100045)

经济与环境协调发展是解决人与自然矛盾的必然选择，人类社会经济活动与生态环境之间的矛盾是贯穿于人类社会的普遍矛盾之一。随着经济的迅速发展，经济与生态环境之间的矛盾不断激化与尖锐化，而且发展成为互为因果的两极:一是经济发展对环境资源的需求增加，对生态环境的污染加大;二是负荷过重环境资源的供给能力相对缩小。这种供需不平衡就是人类经济活动与环境之间矛盾发展到今天的集中表现。因而，如何实现经济与环境的协调发展就成为各区域共同关注的热点，河西地区也是。通过对河西地区生态环境与经济发展状况之间的耦合分析，可以更好地掌握河西地区经济与生态的互动关系及造成这种关系的原因，有利于进一步明确发展思路和工作重点，为河西地区的可持续发展服务。

一、数据来源与研究方法

(一)研究区概况

河西地区南靠青海省，北接内蒙古自治区，历来是东联西出的交通要道，具有十分重要的战略地位和区域优势[1]。自1958年以来，随着优势矿产资源开发带来了大量的工业移民，在一片荒地的基础上形成了具备一定现代化程度的工业城市，如金昌、嘉峪关、玉门等。河西地区经济发展在甘肃省内比较迅速，为甘肃省及全国做出了重要贡献。

生态方面，河西地区本身生态环境比较薄弱、尤其是水资源极其匮乏。河西地区经济发展主要依靠工业及旅游业，其中工业所占比重最重，对环境造成一定程度的破坏。河西地区荒漠化、土地沙化、耕地盐碱化日趋严重，植被覆盖率极低，基本生态用水难以保证，生态问题日益突出[2]。

生态系统和经济系统是两大平衡的系统。经济系统的建立要以完善生态系统为前提，发展经济要以生态环境的保护为前提，恶劣的环境下，不利于经济系统的构建。反过来，经济发展了，就有利于加大生态系统的建设投入，加快生态产业的研发和保护，使生态系统越来越好。下面就运用耦合理论分析河西地区生态与经济的协调关系。

(二)数据来源及处理

本文数据来自2010年甘肃省统计年鉴，年鉴提供了河西各地区经济及生态方面数据。整个指标体系由两部分组成，一是经济综合实力评价指标，二是生态环境综合实力评价指标。这一指标体系在时间上反映其发展速度和趋向，在空间上反映其空间布局和结构，在数量上反映其规模。结合河西区域的基本情况及参考不同学者的研究成果，本文选取了评价河西地区经济实力的十一个指标。

表1 河西地区经济综合实力评价指标体系

生态环境是在自然生态环境、人类开发活动和环境管理共同作用下形成的结果。生态环境质量的评价指标选取应考虑区域所处的自然生态环境，也要考虑人为活动对自然生态环境的影响、变化，以便于对生态环境质量的评价更具综合性和科学性。本文在构建生态环境综合实力评价指标体系中，主要将生态环境系统分为资源指标与环境指标两类，见表2。

表2 河西地区生态环境综合实力评价指标体系

根据已确定的经济实力指标评价体系，将2010年河西地区经济数据代入到指标体系中。

表3 2010年河西地区经济数据

(三)研究方法

采用主成分分析方法，分别对河西地区各个区域经济实力和生态环境评价指标进行处理。在实证问题研究中，为了全面、系统地分析问题，我们必须考虑众多影响因素。这些涉及的因素一般称为指标，在多元统计分析中也称为变量。因为每个变量都在不同程度上反映了所研究问题的某些信息，并且指标之间彼此有一定的相关性。设法将原来众多具有一定相关性(比如P个指标)的指标重新组合成一组新的互相无关的综合指标来代替原来的指标。通常处理就是将原来P个指标作线性组合，作为新的综合指标。

采用耦合度方法分析经济系统与生态环境系统耦合水平，耦合是指两个(或两个以上)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象，而耦合度就是描述系统或要素相互影响的程度。由此可以把影响生态环境承载力的经济发展与生态环境状态两个因子通过各自的耦合元素产生相互彼此影响的程度定义为区域经济——生态环境耦合度，其大小反映区域的经济与生态环境系统的协调作用的程度。河西地区经济水平与生态环境的耦合度则是指区域社会经济发展水平与区域生态环境质量之间的协调状况和程度。通过一系列模型来计算区域经济发展与生态环境之间的耦合程度，在计算之前需要先确定区域经济发展与生态环境两个系统的评价指标体系。基于这种思想，耦合度可以用以下公式计算:

式中，a代表社会经济发展水平，b代表生态环境质量，Cab是社会经济与生态环境的耦合度，为－1.414≤Cab≤1.414。

从耦合度定义可以知道，Cab由a和b的变化决定，当a和b均为正值且相等时，Cab的值最大，为1.414;反之，若a和b均为负值且相等时，则Cab值最小，其他任何情况介于二者之间。根据a和b的值的变化，社会经济与生态环境的耦合度可以分为以下几类:

表4 经济系统与生态系统耦合度分类

根据表4，可以知道社会经济与生态环境耦合的情况有协调、基本协调、调和和勉强调和及不协调几种。当 a ＞0，b＞0，1.2≤Cab≤1.414 时，表示社会经济发展水平高，生态环境质量好，两者协调发展。当 a＜0，b＜0，Cab＜0时，表示社会经济发展水平很低，生态环境差，属于严重不协调发展类型。最常见的一种类型是a＞0，b＜0，表示社会经济发展水平得到快速提高，但生态环境质量在下降。这时的耦合度会有两种可能:一是协调度Cab＜0时的不协调状态，表明社会经济水平的提高是以牺牲生态环境为巨大代价的，系统出现衰退趋势。二是Cab＞0时，虽然生态环境质量呈下降的趋势，但短期还在承载范围之内，并且社会经济发展水平的提高有利于维护整个系统的发展，这种关系为调和类型。

二、结果分析

(一)河西地区经济发展水平综合评价

运用主成分分析法对河西地区各个区域经济实力评价指标进行处理。调用SPSS统计软件对11个指标进行主成分分析得出主成分因子的特征值、贡献率、累积贡献率及其因子载荷。本文根据主成分对应的累积贡献率大于85%的原则选取前2个主成分因子。

表5 方差分解主成分提取分析表(前四个)

通过上面方差分解主成分提取分析表可知，前两个主成分的特征值大于1，且累计贡献率达到90.957%，因此提取两个主成分。

表6 初始因子载荷矩阵

从初始因子载荷矩阵可知，在第一个主成分中人均GDP(X1)、第一产业占的比重(X2)、第二产业占的比重(X3)、第三产业占的比重(X4)、新增固定资产投资(X5)、城镇居民人均可支配收入(X7)以及城镇恩格尔系数(10)载荷较大，说明第一主成分基本反映了这些指标的信息;金融机构存款(X6)和农村纯收入(8)、财政收入(X9)、乡村恩格尔系数(X11)指标在第二主成分上有较高载荷，说明第二主成分基本反映了这两个指标的信息。从主成分因子贡献率来看，前两个因子贡献率为69.049%、21.909%，积贡献率大于90.957%。提取两个指标基本可以包含这些指标所表达的信息。

对原始数据进行标准化处理计算出各地区的综合得分，负分值不表示经济实力弱差，评价分值只是反映了各地区经济实力的相对强弱。

表7 河西地区各市经济因子得分

(二)河西地区生态环境水平综合评价

根据已确定的生态环境指标评价体系，将2010年河西地区生态环境数据代入指标体系中。

表8 河西地区生态系统数据

运用主成分分析法对区域产业结构转换能力评价指标进行处理。调用SPSS统计软件对9个指标进行主成分分析得出主成分因子的特征值、贡献率、累积贡献率及其因子载荷。本文根据主成分对应的特征值大于1的原则选取前4个主成分因子。

表9 主成分因子的特征值、贡献率、累计贡献率及其因子载荷

从载荷矩阵中可以看出在第一个主成分中工业废水排放量(Y5)、人均耕地面积(Y6)、径流量(Y7)、总用水量(Y8)以及单位GDP用水量(Y10)载荷较大，可以作为反映地区水的供给需求水平的因子。第二个主成分中生活垃圾处理量(Y1)和市区绿化覆盖率(Y2)载荷较大，可以作为反映地区城市环境水平的因子。第三个主成分中降雨量(Y3)和受灾面积(Y4)载荷较大，可以作为反映地区自然灾害水平的因子。第四主成分因子中生态环境用水量(Y9)载荷较大，可以反映地区生态用水能力。

从主成分因子贡献率来看，前四个因子贡献率为 45.628%、23.440%、18.488%、12.445%，积贡献率大于85%。河西地区生态水平主要由地区的水的供给需求水平、城市环境水平、自然灾害水平和地区的生态用水能力因素反映出来。

对原始数据进行标准化处理计算出各地区的综合得分，负分值不表示该地区生态环境差，评价分值只是反映了各市生态水平的相对强弱。F1反映地区水的供给需求水平;F2反映城市环境水平;F3反映地区自然灾害水平;F4反映地区生态用水能力。

表10 河西地区各市生态因子得分

(三)河西地区经济系统与生态系统耦合度分析

根据耦合度的计算公式和河西地区所辖五市经济发展水平、生态环境状况计算出各市经济发展与生态环境之间的耦合度，如表11所示:

表11 河西地区各市耦合度

嘉峪关与金昌社会经济发展水平与生态环境质量耦合度分别为－1.07和－1.08，耦合关系为不协调。这两个地区经济发展缓慢，而生态环境也渐渐恶化，不能承载经济的发展。武威市、酒泉市和张掖市社会经济发展水平与生态环境质量分别为1.02、和1.14和1.08，耦合关系为基本协调，说明这几个地区社会经济发展水平提高的速度高于生态环境改善速度，较为理想，但是还没有达到经济发展与生态环境均衡的程度。

(四)河西地区生态建设与经济发展耦合结果评价

根据河西地区经济和生态环境综合发展水平的计算结果，进行区域差异分析。2010年，各地市经济综合发展水平按照由大到小的顺序依次为:武威、张掖、酒泉、金昌和嘉峪关。同期生态环境综合发展水平由大到小的顺序依次为张掖、酒泉、武威、金昌和嘉峪关。

由此可以看出河西地区经济水平与生态发展的规律:经济发展快的地区生态环境保护的好，而经济发展缓慢的地区由于不注重引用高技术，采用粗放的经济发展模式，使得经济发展慢，生态环境破坏严重，经济与生态环境严重不协调，以金昌、嘉峪关最为严重。

从耦合度等级结构上，第一类协调类出现空缺，第二类基本协调类包括张掖、武威和酒泉，但是武威和酒泉均刚刚达到基本协调水平。这几个地区社会经济发展水平提高的速度高于生态环境改善速度，较理想，但是还没有达到协调水平。如果不改变现有的经济模式，那么生态环境将会持续恶化，经济增长与生态环境将变得不协调。第六类不协调类包括了嘉峪关和金昌。嘉峪关和金昌经济发展中一味追求“高投入、低产出”的增长模式，从各地区的生产总值构成可以看出，嘉峪关和金昌第二产业的比重均接近80%，远远大于其他三个市。嘉峪关和金昌畸重的产业结构，工业尤其是重工业比重过大，农业、第三产业比重较低，这势必形成与其他行业争地、争水、争原料、争能源的矛盾;而重工业又属于对生态环境破坏程度最大的产业，直接导致了嘉峪关和金昌生态环境的恶化。另一方面，嘉峪关和金昌的工业多以初级产品为主，产品的附加值较低，使得两市经济发展缓慢。这两方面共同作用，导致两市经济与生态环境的极不协调。

(五)河西地区生态建设与经济发展不良耦合原因分析

长期以来，河西地区在传统“重经济增长”理论的指引下片面强调人类对自然界的单向征服，对生态环境这个人类生存和发展的基础存在认识上的理性偏差，这不仅扰乱、破坏了河西地区的生态平衡，而且经济粗放发展，使居住在此地的居民陷入因生态退化所导致的贫困陷阱之中[3]，生态退化与经济落后形成了不良耦合。下面主要从几个方面分析河西地区经济与生态耦合不良的原因:(1)自然原因，河西地区的地理结构和先天基础造就生态环境的脆弱性，长期困扰着河西地区潜在优势的发挥，严重威胁着河西地区的生存和可持续发展能力;(2)经济原因，河西地区薄弱的经济基础和不合理的经济行为对本地区生态退化与经济落后的恶性循环负有不可推卸的责任。河西地区农业灌溉面积过大，用水过多;其次是河西地区畸重的产业结构，重工业和以农产品为原料的轻工业居多，形成了与其他行业争地、争水、争原料的矛盾。这些经济问题直接导致了经济落后、生态恶化，经济与生态耦合不良;(3)人口因素，据联合国制定的标准，干旱区土地对人口的极限为7人/km，而河西地区这一指标已达16人/km[4]，人口规模大大超过了经济发展水平和资源环境承载能力。

三、结论与讨论

本文系统阐述了河西地区经济发展与生态环境的现状，分别从河西地区气候、水资源、生态环境、土地利用状况四方面客观地描述了河西地区生态的现状;重点从产业结构、贡献率等描述了河西地区的经济发展状况。对河西地区经济发展与生态环境的全面阐述为经济、生态系统指标体系的构建、经济发展与生态环境耦合的分析奠定了基础。

在分析河西地区经济发展与生态环境现状的基础上，利用2010年河西地区经济与生态系统的数据，构建经济系统与生态系统指标体系，借助SPSS软件分别对经济、生态系统进行主成分分析，并运用耦合度的计算，得出河西地区所辖五市经济发展与生态环境的耦合关系。由河西地区经济与生态耦合度的计算，可以看出河西走廊所辖五市经济与生态耦合关系不理想，尤其嘉峪关市与金昌市经济与生态耦合关系为不协调，这样既不利于经济的发展，又会破坏生态环境。针对河西地区经济与生态的耦合关系，探讨这种不良耦合可能存在的经济与生态方面的原因。

[1]李世明，程国栋，李元红，王玲.河西地区水资源合理利用与生态环境保护[M].郑州:黄河水利出版社，2002.14 －16.

[2]王利民.论河西地区绿洲水资源面临的短缺问题[J].资源环境与发展，2002，(3):33.

[3]陈栋生.落实区域发展总体战略，促进区域协调发展[J].兰州商学院学报，2007，(3).

[4]任继周.河西走廊山地—绿洲—荒漠复合系统及其耦合[M].北京:科学出版社，2007.

[5]马西林.关于河西地区农业开发和生态环境建设与保护情况的调查报告[J].资源环境与发展，2003，(1).

[6]谢继忠.河西走廊的水资源问题与节水对策[J].中国沙漠，2004，24(6):807.