内蒙古区域经济可持续发展系统交互胁迫关系验证及其协调度测算——以呼包鄂经济区为例

刘　涛，郭亚丽，傅志军

（1.宝鸡文理学院地理与环境学院，陕西宝鸡721013；2.辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029）

内蒙古区域经济可持续发展系统交互胁迫关系验证及其协调度测算
——以呼包鄂经济区为例

刘涛1，郭亚丽2，傅志军1

（1.宝鸡文理学院地理与环境学院，陕西宝鸡721013；2.辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029）

基于交互胁迫关系理论和动态耦合协调发展理论，通过构建区域经济—社会—生态系统的综合评价指标体系，对呼包鄂经济区2004年—2013年的交互胁迫关系和耦合协调度进行验证与测算。结果表明：呼包鄂经济区区域社会与生态子系统间存在明显地交互胁迫关系，且基本符合双指数曲线变化规律；综合协调度值反映出该地区由低协调耦合发展阶段到磨合发展阶段的变化，其中社会—生态系统、经济—生态系统耦合协调发展趋势基本一致，且生态环境压力对经济社会发展胁迫作用加剧，导致社会—经济系统耦合协调发展速度变缓。

交互胁迫关系；双指数曲线；耦合协调度；呼包鄂经济区

国家“一带一路”和中蒙俄经济走廊等战略的实施，为内蒙古加快推进“向北开放”提供了广阔舞台，带来了新的发展机遇。作为内蒙古经济发展的增长极，呼包鄂经济区对带动内蒙古经济发展，提升内蒙古经济实力起到重要作用。但这种经济快速发展是靠高投入、高消耗来推动的，过大的需求和侵占势必对生态系统和资源环境承载力带来巨大压力，损伤生态服务功能［1］。如何协调好区域社会、经济、生态三者的关系，成为区域经济可持续发展的一个紧迫任务，同时国内外学者对此类问题的关注也越来越多。

Ven den bergh［2］提出并完善了可持续的生态—经济发展概念，并通过构建生态—经济系统动态模型，分析揭示了生态系统和经济子系统之间的相互作用和反馈机制；Rosimeiry Porlela［3］等以巴西亚马逊流域生态系统服务价值为实证，建立了生态—经济动态演化系统模型；Male［4］在发展和生态资源及其管理中指出，人类福利在很大程度上依赖于生态系统提供的服务。吴玉明［5］等通过耦合协调度模型和熵值赋权法对中国31个省级区域经济增长与环境耦合协调发展的时空分布进行了实证分析；乔标［6］等对河西走廊干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律性进行了验证；狄乾斌［7］等运用综合评价指数—海洋经济可持续发展度对辽宁省的海洋经济系统耦合模式进行探讨。刘艳艳［8］等设计了“交互胁迫关系—动态耦合应用—协调类型判别”新框架，运用交互胁迫关系和动态耦合应用来判读城市化与生态环境协调发展类型。

在研究的空间层面上，目前多集中于全国范围和省级层面［9-11］，也有特殊地理单元，如干旱区［6，12］、三峡库区［13］等。在研究体系上大都以两个系统间的耦合协调为主，对于区域可持续发展系统整体研究较少。国内目前对新兴发展的非大城市组成的经济圈研究甚少，但小经济圈的良好发展对欠发达的西、北部地区具有重要现实意义。鉴此，本文以内蒙古呼包鄂经济区为例，运用交互胁迫理论，对呼包鄂经济区2004年-2013年区域经济可持续发展系统三个子系统的时空动态关系曲线进行拟合，在验证各子系统之间存在交互胁迫关系的前提下，运用耦合模型对各子系统协调度进行测算。揭示呼包鄂经济区区域经济可持续发展系统协调运行的动态规律，弥补当前研究不足，以期为呼包鄂经济区经济可持续发展系统协调发展优化机制的构建提供参考依据。

图1　呼包鄂经济区区位图

1　研究区概况

2000年，我国实施了西部大开发战略，内蒙古确立了以“呼包鄂”为核心的特色经济圈建设的发展战略，是内蒙古最重要的经济圈和城市带，呼包鄂经济区是由呼和浩特、包头、鄂尔多斯三市构成（图1），北部与蒙古国接镶，区外与山西、陕西和宁夏三省毗邻，与自治区内巴彦淖尔、乌海、乌兰察布和阿拉善4个盟市相连。土地面积占全区的11%，人口占28%，2004年经济总量占全区46.8%，到2013年GDP总量已占到全区的60%以上。在全国32个城市群中，呼包鄂地区现实竞争力排名第九，丰富的资源条件和优越的地理区位条件使金三角地带快速发展，悄然崛起。

2　数据与研究方法

2.1数据来源与处理

本文数据由2005年-2014年《内蒙古统计年鉴》、《呼和浩特市统计年鉴》、《包头市统计年鉴》和《鄂尔多斯市统计年鉴》整理获得。为了消除不同指标量纲和数量级差的影响，需要对数据进行无量纲化处理，

公式为：

2.2评价指标体系的构建

区域经济可持续发展系统是由区域社会、经济、生态三个系统相互作用、相互影响、相互渗透而形成具有一定结构的复合系统。为了能更好的反应区域经济可持续发展系统交互耦合机制，借鉴相关研究成果，在考虑数据可获得性、科学性、前瞻性、层次性基础上，综合可持续发展度量法，把区域可持续发展系统作为一级指标，区域社会、经济和生态三个子系统作为二级指标（系统层），基础指标层选取要充分反映各子系统的发展水平和现状，在充分认识区域社会、经济与生态子系统共同构成的区域经济可持续发展系统的本质、特性及各子系统作用关系的基础上，确定了23个基础指标。选取主观赋权法层次分析法与客观赋权法熵值法［14］，确定区域经济可持续发展系统发展状态评价指标体系综合权重，结果见表1。

表1　区域经济可持续发展系统评价指标体系及其权重

2.3研究方法

2.3.1区域经济可持续发展系统交互胁迫模型

交互胁迫论认为，生态经济系统内部存在复杂的交互胁迫关系。在生态经济系统发展过程中，系统内部既有恶性循环过程，也有良性循环环节。随着某子系统受到的胁迫作用突破某一触发点，压力将开始显现，同时，胁迫系统将被迫调整减缓，而当积极调控措施发挥作用，子系统间的矛盾得到缓和时，新一轮的恶性→良性循环又将开始，即生态经济系统在各子系统的交互胁迫作用下，遵循“S”型发展机制［15］。

根据周一星等人的研究，城市化水平与经济发展水平之间存在某种对数曲线关系［16，17］，具体表达式为：

其中，y表示城镇化水平，x表示人均GDP值，a、b为非负待定参数。

而Grossman等在其研究中发现，经济发展水平和生态环境之间存在着倒“U”型曲线关系［18］，具体表达式为：

其中，z为生态恶化程度，x为人均GDP值，m、n、p为非负待定参数。

黄金川等人在上述两项研究的基础上进行了扩展与演化，得出城市化水平与生态环境之间是一种双指数交互曲线关系［19］，其表达式为：

2.3.2区域经济可持续发展系统耦合协调模型

由交互胁迫关系验证可知，区域经济可持续发展系统中的三个子系统之间存在一种非线性关系，按照非线性运动的性质，可以按照泰勒公式展开，通过非线性系统函数的分步计算，得到复合系统的演化方程式［6，20］：

式中f（U）、f（G）为复合系统任意两个子系统的发展演化状态，A、B是受自身与另一系统影响下区域经济复合系统中两个子系统的演化状态。VA、VB为其演化速度。A与B之间相互影响，任何一个系统的变化都将导致整个系统的变化。而系统的演化状态为两个子系统演化速度的函数，即V=f（VA，VB）。因此，通过控制变量VA与VB可以分析整个系统和两个子系统的协调耦合关系。将VA与VB的演化轨迹投射在一个二维平面（VA，VB）内，通过VA与VB夹角变化来分析系统V的变化。V的变化轨迹在坐标平面内是一个椭圆，夹角α满足tanα=VA/VB，则有：

根据α的取值，可以将整个区域经济可持续发展系统演化过程分为低级协调Ⅰ（-90°＜α≤0°），该时期两系统处于低协调发展阶段，是系统发展的初期阶段，两子系统之间的胁迫与约束极小，系统处于低协调稳定状态；磨合发展Ⅱ（0°＜α≤90°）两系统处于磨合发展阶段，是系统发展的中期阶段，随着A、B两子系统的发展，系统A逐渐表现出对系统B的胁迫作用，而系统B也开始约束系统A的演化发展，两者矛盾初现；拮抗发展Ⅲ（90°＜α≤180°）两系统处于拮抗发展阶段，是系统发展的中后期阶段，两个子系统高速发展，交互作用和系统矛盾日益突出，胁迫与约束作用不断增强，迫近生态环境系统阈值，整个系统近乎崩溃；高级协调Ⅳ（180°＜α≤270°）两系统处于高协调发展阶段，是系统发展的终极阶段，即螺旋式上升阶段，A、B系统矛盾危机关系解除，并趋向高精度协调发展，达到高协调稳定状态。

表2　呼包鄂区域经济社会—生态系统双指数曲线关系方程式

3　结果分析

3.1交互胁迫关系验证

通过对区域经济可持续发展系统中社会—经济—生态子系统各指标权重与无量纲化值的加权求和，得出2004年—2013年呼包鄂三市及合计的区域经济发展指数、区域社会发展指数与区域生态压力指数。运用matlab7.0软件对三市区域经济社会发展指数与经济发展指数、区域经济生态压力指数与社会发展指数进行曲线拟合，得出呼包鄂三市对数曲线方程与倒“U”曲线关系方程，且曲线拟合均较为理想，继而推导出呼包鄂三市区域经济可持续发展系统社会与生态子系统双指数关系方程式（表2），且绘出两者交互胁迫双指数曲线图（图2）。

在区域经济交互胁迫关系双指数曲线方程中，m值表示曲线拐点出现时生态子系统生态恶化程度；n值与生态子系统随社会子系统发展变化的速率有关，其值越大，生态子系统运行变化速率越快；b值决定双指数曲线拐点出现的早晚，其值越大，拐点出现时社会子系统发展水平越高。

从m值来看，包头市＞鄂尔多斯市＞呼和浩特市，表明以重工业为主的包头市在区域经济系统双指数曲线拐点出现时，生态恶化程度较高，其次为鄂尔多斯市和三产比重相对较高的呼和浩特市。从n值来看，呼和浩特市＞包头市＞鄂尔多斯市，表明区域经济社会发展速度与区域经济生态环境恶化密切相关，区域经济社会规模扩张越快，生态环境恶化越快；从b值大小来看，鄂尔多斯市＞包头市＞呼和浩特市，表明区域经济社会发展相对滞后地区先于发展较快地区出现生态拐点，且当拐点出现时发展较快地区经济社会发展水平较高。由此说明所求出的双指数曲线方程式能够很好的反映呼包鄂三市区域经济可持续发展系统交互胁迫关系的演变轨迹，区域社会—生态子系统交互胁迫关系演化进程符合双指数曲线的变化规律，区域生态环境与社会发展之间具有较强的约束和明显的胁迫作用。

3.2耦合协调度与类型判别

经过加权求和，得出呼包鄂三市区域经济可持续发展系统社会发展、经济发展和生态压力系统综合指标，演化态势如图3所示。可见，2004年以来呼包鄂经济区社会综合发展水平有了很大提升，经济发展水平也处于波动上升趋势，生态环境压力不断增大。其中鄂尔多斯市生态环境压力最大，服务业发达的呼和浩特市生态环境压力指数最低。二产比重最大的包头市与鄂尔多斯市经济综合发展指数相当，生态环境相对压力指数虽低，仍处于不断上升态势。这说明，生态环境状况对于区域社会与经济发展响应较为明显，生态环境响应过程滞后于区域经济社会发展。应用matlab7.0对呼包鄂三市及其合计的区域经济可持续发展系统各子系统的综合评价指标值进行非线性拟合，采用公式（5）、（6）对拟合曲线进行计算，可求得2004年—2013年间呼包鄂三市及其合计的各子系统之间耦合协调度，如图4所示。

图2　呼包鄂区域经济社会—生态系统交互胁迫关系双指数曲线

图3　呼包鄂三市区域经济可持续发展系统综合发展指数

根据以上分析以及图4可得出以下结论。

3.2.12004年—2013年间呼包鄂经济区区域经济—社会发展系统的动态耦合演化过程可分为两个阶段：在2004年，区域经济—社会发展系统耦合协调度处于第四象限，说明整个协调发展系统处于低级协调发展阶段，在这一时段，区域经济系统与社会系统之间的胁迫约束小，协调发展系统处于低协调稳定状态，二者都处于稳定上升阶段。在2005年—2013年间，区域经济—社会发展系统耦合协调度处于第一象限，说明协调发展系统处于磨合发展阶段。虽然人口密度不断提高，但是教育科技方面的投入不够，势必导致社会与经济系统胁迫作用加大，这一时期耦合协调度变化速度放缓，协调发展系统之间胁迫作用加强。

3.2.2区域经济—生态系统耦合协调演化趋势与社会—经济系统耦合演化态势基本一致。在2004年-2010年间处在第四象限，由于呼包鄂经济的快速增长导致了区域生态恶化程度加剧，协调度处于低级协调阶段，系统协调模式属于生态脆弱性。2011年-2013年处于第一象限，说明整个协调发展系统处于磨合发展阶段，α值几乎直线上升，经济发展速度明显放缓。环境保护的投入降低，污水排放量不断增加，生态环境恶化态势不断加剧，经济社会的迅速发展已经超越生态环境承载力范围，故而生态系统对经济系统的约束效应加强。

3.2.3区域社会—生态系统的耦合协调状态同样也可分为两个阶段：2004年—2009年间，协调发展系统一直处于低级协调阶，并且在2004年—2006年系统耦合协调度上升缓慢，社会发展与生态环境之间的胁迫作用较小；在2007年—2009年间，系统耦合协调度快速上升，社会发展水平不断提升，生态环境状况下降，系统间的耦合协调状态不断恶化。2010年—2013年间，协调发展系统耦合度处于第一象限，属于磨合发展阶段，由于前一阶段社会发展对生态环境的胁迫作用，导致生态环境对社会发展的约束作用加剧，社会系统与生态系统的耦合协调状态急剧变化，表现在α值的快速上升。说明呼包鄂经济区在社会系统快速发展的同时，对于生态环境的保护力度不够，或是所采取的保护措施和相关政策没有得到有效实施，致使社会系统在快速发展的同时，生态环境恶化加剧，其耦合度还处于快速上升趋势，已经逼近90°，整个系统发展即将步入极限发展阶段，社会系统的不断发展将使资源与生态环境危机进入潜伏期。这也说明在社会系统不断发展的过程中，往往是以破坏生态环境为代价。

图4　呼包鄂经济区区域经济可持续发展系统耦合演化态势

4　结论

基于“交互胁迫—动态耦合协调类型判别”框架，对呼包鄂经济区2004年—2013年以来区域经济可持续发展系统交互胁迫关系验证表明，区域经济子系统与社会子系统间存在明显对数曲线关系，区域生态子系统与经济子系统间存在显著倒“U”曲线交互关系，区域社会子系统与生态子系统间的交互关系也符合双指数曲线变化规律。呼包鄂经济区耦合协调发展经历了低级协调—磨合发展阶段，协调类型为生态脆弱型。综上可知2004-2013年间，呼包鄂经济区社会、经济发展水平不断提高，生态环境压力也在不断增大，生态系统对区域经济可持续发展系统响应较为明显，且具有一定的滞后性。整个系统的耦合协调度正处于磨合发展阶段，且α值已经接近90°。

通过交互胁迫理论的运用，可以定量的认识区域经济可持续发展系统交互胁迫时空动态耦合规律，对区域经济可持续发展系统机制优化具有重要的意义。在区域经济可持续发展系统交互胁迫关系基础上，运用动态耦合模型来判读区域经济可持续发展系统的协调发展类型，能够较好地切合呼包鄂经济区实际发展状况。但由于数据获得的限制与认知水平的不足，评价指标体系的构建有待于今后进一步的完善。

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（2016-07-25收稿刘晓佳编辑）

Validation and Calculation of the Coordination Degree of Interactive Relationships of System for Sustainable Development of Inner M ongolia's Regional Econom y——W ith the Case of Hohhot-Baotou-O rdos zone LIU Tao et al

（College of Geography and Environment，Baoji University of Arts and Sciences，Shaanxi Baoji 721013，China）

Based on the theories of Interactive relationship，and coupling coordinate development，do validation and calculation to Hohhot-Baotou-Ordos zone by building a index system about regional economy-society-ecology system from 2004 to 2013.The results show that there are obvious interaction stress between social and ecological subsystems in Hohhot-Baotou-Ordos zone，and it meets to the variation of double exponential curve；the values of composite coordinate degree reflect that the area's variety from low coupling development coordination to running development，and the trend of society-ecology and economy-ecology systems'coup ling coordinate development.The stress aggravates of ecological environmental pressure to economic and social development，which results the speed of society-economy system's coupling coordinate development slows.

Stress relations；Double exponential curve；Coupling coordination degree；The Hohhot-Baotou-Erdos economic zone

F124；K902

A

1003-7853（2016）04-0018-06

国家社会科学基金项目（08Bzz033）

刘涛（1992-），女，硕士研究生，研究方向为区域与城市发展。