成长型城市群产业生态化时空演化特征及其影响因素——以山东半岛城市群为例

吴帆，郭付友，马媛媛，魏凤冉，刘静怡，刘英杰

(曲阜师范大学地理与旅游学院，山东 日照 276800)

0 引言

21世纪以来，随着经济发展和工业化进程的加快，工业化和城市化的矛盾日益突出，国际经济竞争的基本单位已经由企业、城市扩展到城市群，仅仅以三大产业的生态化协调已经不能缓和工业化和城市化的矛盾。因此，将单个城市系统的分析研究上升为城市群系统的分析研究，以城市群为研究尺度的产业生态化成为研究的必然。

产业生态化是将产业系统作为自然生物圈的有机组成部分，根据生态学、产业生态学与系统学的相关原理，对产业生态系统各组成部分进行合理优化耦合，以建立高效率、低消耗、无污染、经济增长与生态环境相协调的产业生态系统的过程[1]。国外对于产业生态化的研究很早，很多学者对于产业生态化的关注始于1989年，Frosch[2]提出“产业生态化”的概念，认为应通过技术革新使传统工业活动向产业生态系统转变。国外对于产业生态化的研究主要集中于产业生态与能源关系研究[3]、产业系统与环境协调的研究[4-5]。国外研究方法和评价体系也较为成熟，丰富的研究成果为我国开展产业生态化的研究提供了参考借鉴。随着国内产业结构不断升级与区域经济发展模式的不断转变，对于产业生态化的相关研究也不断增加，运用DEA模型[6]、产业生态化综合评价指数[7]、生态效率测度指数[8]、耦合协调度模型[9]、产业生态化综合评价模型[10-12]等方法，研究了鄱阳湖生态经济区、长江中游城市群、吉林省松花江流域、长株潭地区等产业生态化水平，并提出了产业生态化发展战略路径[13-16]。纵观国内外研究发现，城市群作为人口与产业要素空间集聚程度紧凑、经济联系紧密，以高度同城化与一体化的特殊地域空间，对于城市群的相关研究仍需要加强。

区域与城市之间的竞争越来越表现为以城市群为核心的群体性竞争，城市群作为区域发展增长极核，已经成为具有跨区域意义的发展模式与空间组织形式[17]。山东半岛城市群作为我国重要城市群之一，重型化工业占据主体地位，产业结构性矛盾突出[18]。山东半岛城市群煤炭消耗量约占全国的10%，二氧化硫与氮氧化物排放量分别占据了全国的第1位与第2位，而火电、钢铁、建材、化工和石油炼化五大行业污染物排放量占据90%左右。山东半岛城市群区域可持续发展面临资源环境的约束，如何促进区域增长与环境协调发展成为现阶段关注的焦点与热点问题[19-20]。基于此，以山东半岛城市群为案例区域，通过计量方法研究山东半岛城市群产业生态化时空分异特征，对促进区域经济-社会-环境协调发展具有重要理论价值，对于推动山东半岛城市群新旧动能转换进程具有重要的现实意义。

1 研究区、研究方法与数据来源

1.1 研究区界定

山东半岛城市群是山东省发展的重点区域，是我国北方地区重要的城市密集区之一，盖文启第一次提出山东半岛城市群概念[21]。2003年，北京大学周一星教授在《山东半岛城市群发展战略研究》中明确将济南、青岛、淄博、烟台、威海、潍坊、日照、东营8个城市作为山东半岛城市群的空间范围。2017年，山东省政府发布的《山东半岛城市群发展规划(2016—2030年)》中将山东省17个地级市全部纳为山东半岛城市群空间范围。山东半岛城市群占地面积达15.8万km2，2016年其GDP总量达6.7万亿元[22]，由此可见，山东半岛城市群在全国社会经济发展中占据重要地位，该文以山东省17个地级市为研究对象，对2004—2016年山东半岛城市群产业生态化及其影响因素研究，揭示山东半岛城市群产业生态化时空演化过程与驱动因素。

1.2 评价指标体系的构建

产业生态化要求把产业演进与生态环境作为一体来考虑，最终达到经济、社会与环境的协调和最优化。由传统经济的“资源—产品—污染物排放”，转向生态经济的“资源—产品—再生资源”，实现资源的循环利用，降低资源的消耗，减少污染物的排放。产业生态化是产业发展到较高程度的表现，也是社会经济发展到一定阶段的产物。同时产业生态化也是以最小的资源投入换取最优的经济效益，把经济发展水平对于资源环境的干扰降至最低。污染排放水平衡量了产业发展所引起的污染排放情况，直接影响到产业生态化的循环利用的水平；资源环境利用水平是衡量产业生态化关键的指标之一，要实现产业生态化就要实现资源的整合与循环利用，最后达到资源的最大使用效率。

由此可见，产业生态化是一个多维度概念，包括社会经济发展水平、资源环境保育水平、污染物排放水平以及资源循环利用水平[11]。社会经济发展水平主要包括城镇居民人均可支配收入、人均GDP、二三产业增加值占GDP比重、固定资产投资、各市直接利用外资、社会消费品零售总额等6项具体指标，主要反映社会经济发展水平、规模结构、外部依赖、投资驱动以及消费等层面；资源环境保育水平主要包括公园绿地面积、建成区绿地覆盖率、全年用电量、全社会供水量、全社会供电量等5项具体指标；污染物排放水平用工业废气排放量、工业废水排放量、一般工业固体废物产生量等3项具体指标表征；资源循环利用水平用一般工业固体废物综合利用率、生活垃圾无害化处理率等2项具体指标反映。在已有文献研究的基础上，结合山东半岛城市群的实际发展，在数据可获得的前提下，将产业生态化水平作为一级指标，经济发展水平、资源环境保育水平、污染排放水平、资源循环利用水平4个方面作为二级指标，综合构建了山东半岛城市群产业生态化评价指标体系(表1)。

1.3 研究方法

1.3.1 熵值法

熵表征系统无序程度，根据产业生态化内涵，可用熵值判断某一指标数值变化的相对幅度，熵能够较好地克服指标赋权的主观性，进而能较好确定达到理想的评价水平[7]。该文选取2004年、2008年、2012年、2016年山东半岛城市群17个地级市的16项指标的数据进行标准化处理，计算出每个单项指标的熵值ej；16项评价指标的差异性系数gj，进而计算各指标的权重wj(表1)；最后，运用公式:fij=wj×xij计算出2004年、2008年、2012年、2016年4年的产业生态化水平的综合值[23]。

表1 山东半岛城市群产业生态化评价指标体系

1.3.2 主成分分析法

主成分分析法借助降维思想，将与客观问题相关的多个指标用少数几个综合指标来代替，将复杂的问题简单化。该文借助主成分分析，通过特征值、方差贡献率找出影响城市产业生态化发展的关键指标，在此基础上，计算各样本城市在主成分上的综合得分，从而得出各城市的城市发展水平。该文选取山东半岛城市群2004年、2008年、2012年、2016年数据进行分析，对比各个城市生态化发展水平变化情况(表2)。

1.4 数据来源

受数据可获得性限制，该文采用的数据是山东半岛城市群17个地级市2004年、2008年、2012年、2016年的相关数据，该文研究数据均来自相关年份的《中国统计年鉴》《山东省统计年鉴》《山东省国民经济和社会发展统计公报》。

2 结果分析

表2 山东省17个地级市产业生态化水平得分及排名

2.1 时序演化特征

利用熵值法确定评价指标体系中各指标权重，分析影响山东半岛城市群产业生态化的主要影响因素。进而利用主成分分析法，通过特征值、方差贡献率，找出影响单个城市产业生态化发展的关键指标，计算出各城市的产业生态化发展水平(图1)。

图1 山东半岛城市群17地级市产业生态化评价值图

山东半岛城市群地级市产业生态化类型特征显著。2004年菏泽市产业生态化发展水平很低，总体属于低水平产业生态化发展类型。日照市、莱芜市、滨州市、聊城市4个地市属于相对较低水平产业生态化类型，威海市、临沂市、枣庄市、泰安市、德州市5个地市属于相对中等水平产业生态化类型，东营市、潍坊市、济宁市3个城市属于相对较高水平产业生态化类型，烟台市、青岛市、济南市、淄博市4个城市属于相对高水平产业生态化类型。2008年高水平产业生态化城市由4个减少为3个，烟台市产业生态化水平倒退至较高水平，而相对较高产业生态化水平城市数量增长明显，由3个增加为5个，相对中等水平城市数量增加了1个，相对较低水平城市数量减少2个城市，菏泽市仍然排名最后。2012年低水平产业生态化城市数量急增2个，即德州市、聊城市，相对高水平、较高水平、较低水平城市数量没有变化，相对中等水平的城市数量减少2个。2016年相对高水平城市数量减少到2个，同时相对较低水平城市数量却增加到5个，相对低水平城市数量减少为2个。

由图1可知，山东半岛城市群产业生态化水平区域差异性显著，青岛市、济南市、淄博市城市产业生态化水平相对较高，其中青岛市最高，菏泽市产业生态化水平最低。从产业生态化水平时间演化上可以看出，研究期限内滨州、东营、莱芜、临沂、日照、威海、潍坊、菏泽8个地级市的产业生态化水平呈现上升趋势；而济南、青岛、淄博、烟台4个地级市则相对稳定；德州、济宁、聊城、泰安、枣庄5个城市产业生态化水平总体呈下降趋势。总体上看，山东半岛城市群产业生态化水平呈现俱乐部收敛的稳定固化特征，研究期限内未出现大规模大范围的产业生态化水平集体提高的现象，山东半岛城市群产业生态化水平质量效益提升之路漫长而艰巨。

2.2 水平空间格局演化特征

总体上，山东半岛城市群产业生态化水平空间分异现象显著，济南市和青岛市成为发展核心，产业生态化水平一直处于全省前列。济南市与青岛市区位条件优越，作为山东省经济强市与科技强市，在产业生态化发展过程中具有先发优势，长期位于产业生态化发展高值区。另外，济南市、青岛市空间溢出效应开始显现，与其相邻的淄博、烟台也有较高水平的产业生态化。西部边缘地区发展缓慢，如菏泽市、聊城市、德州市等，处于区位被剥夺地带，其经济发展仍属于粗放型工业化驱动发展，对环境造成了相对严重的干扰。南部枣庄市产业生态化水平倒退明显，枣庄市作为山东省重要的资源型城市，反映出资源型城市转型的共性问题。东部沿海地区日照市产业生态化水平长期稳步不前，日照市作为山东省东部沿海旅游型城市，旅游业对其经济发展贡献仍显较弱，产业生态化水平发展后劲不足。整体来看，山东半岛城市群东部沿海的地级市产业生态化水平高于西部地级市，与山东半岛城市群东部沿海地区利用地理区位优势发展外向型经济，引进外资提高经济发展水平有较大的关系。

从空间演化上分析，山东半岛城市群产业生态化水平的区域化现象愈加明显，呈现出NE—SW走向的非均衡发展(图2)。2004—2016年，山东半岛城市群产业生态化一直由济南市、青岛市驱动发展，整体属于双核心发展模式，同时核心城市产业生态化的空间溢出效应开始增强，其周边东北部地级市，如烟台、东营、潍坊，在其辐射带动下产业生态化水平保持稳定发展态势。由此可见，山东半岛城市群产业生态化高水平城市起到一定的辐射带动作用，但其带动作用十分有限。德州市、聊城市的产业生态化水平并未受到济南的带动，甚至在纵向比较上出现了倒退现象。青岛市周边日照市也由于发展定位摇摆，缺乏持久动力等原因并未跃升至较高水平产业生态化城市。总的来说，山东半岛城市群区域差异现象仍较为显著，沿海城市的发展相较于其他不靠海地区具有一定的区位发展优势。

3 影响因素分析

山东半岛城市群产业生态化时空分异是受到多种因素共同作用、共同影响的结果。区域经济发展水平直接影响到产业生态化发展水平，山东半岛城市群已经形成了以济南市和青岛市为双核心的发展格局，2016年，济南市、青岛市GDP总量占山东半岛城市群比重的24.69%，同时双核心增长的区域空间溢出效应开始发挥，直接带动相邻地市产业生态化水平的提升。其次是政府监督管理力度，资源利用效率、清洁生产过程以及末端治理效率都可以直接影响产业生态化水平的提升，其中政府监督管理力度可以直接影响废弃物的末端治理效率进而影响产业生态化水平。2004—2016年，山东半岛城市群一般工业废弃物综合利用率和生活垃圾无害化率均不断上升，由此也带动了山东半岛城市群整体产业生态化水平的提升。另外外商直接投资也会直接影响产业生态化水平的提升，外商投资往往为区域发展带来雄厚资金和先进技术，通过示范效应倒逼区域产业结构优化提升。现阶段山东半岛城市群东部沿海地区凭借优越的区位优势，仍是外商投资的重点区域，而内陆边缘地区则难以吸引外资的青睐，2016年，济南、青岛、潍坊、烟台、威海5地市实际利用外资占山东半岛城市群比重高达77.60%，由此造成山东半岛城市群产业生态化水平的空间分异特征。区域间科学技术的差异性直接影响产业生态化水平，2016年，济南、青岛拥有高等学校数分别为71个和26个，占山东半岛城市群比重高达52.72%，科技人才高度集聚，促进了产业生态化水平的提升。

图2 山东半岛城市群产业生态化发展水平

4 结论与讨论

(1)2004—2016年，山东半岛城市群产业生态化整体呈递增趋势，反映出山东半岛城市群产业生态化有了一定程度的提升，但其增长幅度较小的现实情况也反映出山东半岛城市群产业生态化发展进程缓慢，折射出山东半岛城市群产业结构不合理，市场体制机制有待完善，产业生态化质量提升之路漫长而艰巨。

(2)山东半岛城市群发展的空间差异非常明显，形成了以济南、青岛为核心的两极化发展特征。同时核心城市产业生态化的空间溢出效应不断增强，核心—边缘空间结构凸显，形成了以围绕核心城市产业生态化水平相对较高区域，由此启示，外围地区应该因地制宜与因时制宜积极推进产业生态化发展进程。

(3)作为新旧动能转换实验区，山东省产业生态化的研究尤为必要。该文针对各种要素空间集聚程度紧凑、经济联系密切，以高度同城化与一体化的特殊空间地域—城市群作为研究区域，揭示了城市群内部产业生态化的时空演化与分异特征。但限于数据获取等原因，该文只选择当前比较关注的16个指标，对山东半岛城市群产业生态化时空分异的影响因素进行了定性分析，未来需要采用一定的研究方法具体分析驱动因素的作用强度。