高质量发展下的中国经济—科技—环境—社会系统耦合研究

张 策，盖 美，b

（辽宁师范大学a.地理科学学院；b.海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁 大连116029）

当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，高质量发展需要在深刻认识我国社会主要矛盾变化的基础上，注重和发掘发展的活力和创新力，实现各系统、各要素的协调统一，促进更深层次、更高水平的发展［1］。近年，国内外学者越来越关注经济增长的高质量和持续性，探究发展下的复合系统耦合机理成为各领域的研究热点。①指标体系的构建。在国外相关评价指标体系［2－5］的探讨中，学者们认为高质量增长应当是社会友好型的增长，而国内学者主要从多元尺度构建评价指标体系视角出发，剖析高质量发展的本质。如，马茹、罗晖、王宏伟等［6］通过建立高质量供给、高质量需求、发展效率、经济运行和对外开放5个维度的指标体系研究了我国经济高质量发展总体态势；李金昌、史龙梅、徐霭婷［7］以社会主要矛盾为出发点，从经济活力、创新效率、绿色发展、人民生活、社会和谐5个方面构建了高质量发展评价指标体系。②复合系统耦合研究。王育宝、陆扬、王玮华［8］从产业绿色转型角度入手，探索了高质量发展与生态环境保护的耦合机理；华坚、胡金昕［9］运用灰色关联分析对经济高质量发展和科技创新二元系统进行了协调性评价；谢国根、蒋诗泉、赵春艳［10］从社会福利角度出发，测度了社会发展与城镇化、社会治理之间的协调性。还有学者［11－14］深入分析了某一区域的经济、社会、环境等多元系统的耦合机制。③影响因素分析。在高质量发展影响因素的研究中［15－17］，现阶段从复合系统协调性出发探讨影响高质量发展因素的成果不多。综观现有研究，当前关于高质量发展大多仅进行水平测度，侧重区域经济发展、科技创新、环境保护、社会协调单一方面独立分析，对复合系统的耦合研究较少，且缺乏对影响因素的探讨。本文运用耦合模型分析和空间计量方法测算分析了我国31个省份2001—2017年的“经济—科技—环境—社会”四元系统耦合协调水平，揭示其时空演变规律、空间相关性和影响因素，旨在为推进我国高质量发展提供参考。

1 研究理论与指标构建

1.1 四元系统耦合机制分析

在高质量发展的背景下，“经济—科技—环境—社会”成为一个相互联系的动态复杂系统（图1）。高效经济发展［18，19］需要持续追求不同经济质态条件下的更高质量目标，而经济发展与资源环境之间的关系［20－22］符合环境库兹涅茨曲线假说。高质量发展本质上是强可持续发展，推进高质量发展和建设美丽中国必须重视人—地协调问题，必然要求促进人民福祉的提升［23］。实现社会系统文明进步是高质量发展的最终追求，社会子系统突出体现五大发展理念中“协调”与“共享”两大方面，并对其他子系统产生反构作用，稳定的社会环境为经济、科技、生态环境良好发展提供保障和助力，倒逼发展过程中兼顾公平与协调。综上，只有把“经济—科技—环境—社会”四元系统纳入到同一框架才能全面综合地评价我国高质量发展水平，进而推进区域协调发展。

图1 高质量发展系统耦合机制分析

1.2 指标体系构建及数据来源

本文以十九大报告和近年国务院政府工作报告作为重要的理论基础，借鉴国内外学者们的研究经验［27，28］，构建高质量发展耦合协调评价体系（图2），并运用改进的熵权—TOPSIS法［25］对我国31个省份（由于数据收集原因，因此未包含香港与澳门特别行政区、台湾地区）的四元系统进行测度，所用数据来自历年《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国环境统计年鉴》和各省份的统计年鉴和统计公报，部分缺失数据采用线性拟合法进行估算。

图2 高质量发展耦合协调评价指标体系

2 研究方法

2.1 耦合协调模型

本文首先将高质量发展背景下的综合系统划分为经济、科技、环境、社会4个子系统，分别定义为X、Y、Z、T，然后建立四元系统耦合协调模型［24，25］。耦合度D为：

本文将高质量发展的四元耦合协调类型进行划分，具体如表1所示。

表1 耦合协调度等级对照表

2.2 空间自相关

空间自相关分析包括全局空间自相关和局部空间自相关。全局空间自相关分析计算公式为：

式中，n为研究对象数目；xi为某省份的耦合度值；wij为二元邻接空间权重矩阵。

由于全局自相关无法反映局部集聚特征，因此需要再进行局部空间相关性分析。局部空间自相关计算公式为：

2.3 障碍度模型

障碍度模型［26］通过指标偏离度和因子贡献率来计算障碍度值，并依据数值高低来判断影响系统协调发展的障碍因子。

式中，Qi为障碍因子；Fi为因子贡献度；Ii为指标偏离度。

3 结果及分析

3.1 子系统时序分析

本文以2001年、2009年、2017年为重要时间节点，引入核密度函数模型［29］逐一分析各子系统的动态演化规律。从图3可见，研究时段内主峰向宽峰形发展，分化趋势减弱，各省份经济发展均值由0.078提高到0.149，极差增长了0.297。东部地区经济发展水平领跑全国，广东省经济子系统得分均值为0.290；中部六省经济子系统得分均处于全国平均水平；西部地区省份经济实力层面的人均GDP和发展率过低、产业结构差，发展依然落后。

图3 经济子系统演变规律

从图4可见，各省份科技子系统的发展水平差异最大，研究期内极差由0.11增加到0.48，变异系数由0.7增加至0.9。2001年低值区主峰尖锐，两极分化严重；2009年主峰稍向左移；2017年中值区省份显著增加，两极分化进一步加大。东部地区凭借人才和政策优势，自主创新实力强，得分均高于全国平均水平；西部地区在研发人才、经费、强度等科技投入方面与发达地区仍有较大差距，R＆D项目数和经费内部支出过低，且增长缓慢。

图4 科技子系统演变规律

从图5可见，环境子系统密度曲线整体右移，波峰明显上升，形状从宽峰形发展为尖峰形，表明大多数省份生态质量持续提高、省份间差异缩小。研究时段内，评价均值由0.29提高到0.35，变异系数由0.17下降至0.07，得分显著提升的背后是由于近年来我国社会主义生态文明建设的有效实践。

图5 环境子系统演变规律

从图6可见，社会子系统的均值由0.27提高到0.45，增长最显著。2001年社会子系统得分曲线在低值区主峰强度很高；2009年曲线呈现为右侧拖着长带尾的单峰，发展中等的城市流向高值区；2017年曲线位置进一步向右移动，两极分化明显。其中，北上广作为我国最具影响力的三大城市，城市公共服务和精神领域发展最好；中、西部地区在公共服务和协调稳定两方面的数据与其他地区相比较差，城镇化水平低于50%，尤以云贵两省最为落后。

图6 社会子系统演变规律

3.2 四元系统协调发展耦合度分析

2001—2017年间我国高质量发展的“经济—科技—环境—社会”四元系统耦合协调度处于0.365—0.460之间，初步实现了系统良好发展，但是发展度和协调度仍然偏低，高质量发展水平具有巨大的提升空间（表2）。研究阶段内，全国四元协调耦合度极差从0.166上升到0.301，四元系统协调发展仍存在部分结构及体制性问题。

表2 2001—2017年我国高质量发展耦合协调度

样本期末，各区间省市的耦合度按东、中、西三地区汇总见表3。

表3 31个省份耦合度分类及分布

本文选取研究时段中的2001年、2009年和2017年作为重要拐点年，依托ArcGIS10.2来研究高质量发展背景下“经济—科技—环境—社会”四元系统水平空间演化特征（图7）。

图7 31个省份高质量发展耦合度空间演化

2001年，我国经济刚刚走出低谷，追求经济发展而忽视生态文明建设，因此大部分地区处于不可接受区间，四元系统协调性失衡。2009年，东部和中部地区部分省份转为可接受区间，但中部和西部大部分省份仍处于失调状态。十八大召开后，我国关于经济、科技、环境、社会各领域追求高效、协调、稳定的发展，2017年绝大多数省份耦合度显著提升，系统间趋于协调，东部地区四元系统耦合协调发展最为迅速且优于其他两个地区。届时，全国耦合协调水平的不可接受区间、过渡区间界限大致与中国主要地理界线——胡焕庸线走向基本一致，呈东北—西南走向。

3.3 空间关联效应分析

首先，采用全局自相关性［30］描述耦合度的整体分布（图8）。2001—2017年全局莫兰指数值均大于0，且P值小于0.01，全国高质量发展系统耦合协调度有较为明显的空间依赖性。全局莫兰指数值变化总体呈波动上升趋势。如图8所示，波动趋势呈现每十年一次“W”型上升，其中2001—2010莫兰指数值在0.279—0.388区间，波动范围较大；2010之后波动范围稍减弱；2014年后全局莫兰指数值实现稳步增长增幅且达到新的峰值，2017年达到0.400。

图8 全局自相关变化趋势

本文在全局自相关的基础上，计算局部莫兰统计量以研究局部空间聚集情况，由于篇幅限制，本文只作出2001年、2009年、2017年的LISA集聚图（图9）。

截至2017年，高耦合水平省份数量不断增多，主要位于东部沿海与长江沿线，低耦合集聚区中心逐渐向西北转移。①H—H关联区。长三角地区凭借优越的区位且作为经济发展的核心城市群，“经济—科技—环境—社会”四元系统耦合水平在2001年、2009年、2017年都存在以江苏省、上海市为中心的显著高耦合协调水平集聚区。2017年，受到其辐射带动作用，以江苏、上海为中心的显著高耦合协调水平集聚区有所扩大，形成以江苏、上海、安徽、福建4省份H—H耦合协调水平集聚区。②H—L关联区。2001、2017两年都出现以四川、重庆为中心形成H—L耦合协调水平集聚区，由于川渝地区经济和科技两个子系统的水平处于全国平均水平以上，因此其协调度和发展度与周围耦合度低、增速慢的省份之间差距逐渐拉大。③L—H关联区。由于珠三角地区和长三角地区发展度和协调度在全国都处于领先水平，而相较周围高水平发展省份而言，安徽、江西、福建3个省份子系统发展短板明显，四元系统耦合度较低，呈现低高聚类。④L—L关联区。低耦合水平聚集区的范围一直在我国西部地区徘徊，西北地区普遍发展基础薄弱，没有高水平省份的引领和带动，处在发展中心的边缘地区，各子系统得分较低，发展度和耦合度也较落后，各省区耦合度仅处于0.2—0.3区间，主要以新疆、甘肃为中心形成低耦合水平聚集区。

3.4 障碍因子诊断

通过全国各省子系统的历年平均障碍度变化趋势图（图10）可见，除了社会子系统的曲线下降显著外，其他3个子系统障碍度整体呈现波动上升趋势，科技子系统和经济子系统始终成为影响绝大部分省份高质量发展系统协调的最大阻碍。

图10 各省市子系统障碍度变化趋势

进一步计算要素层的障碍度，以障碍度≥10%为原则确定其主要障碍因子［31］。从图11可见，2017年全国各省份要素层的障碍度表对外开放、产出成效、环境承载力、基础设施仍是绝大部分省市高质量协调发展的主要障碍因子。对外开放要素层的平均障碍度为12.03%，成为严重制约着我国经济高质量强国建设的主要因子。科技产出方面，技术市场成交额、规模以上工业企业新产品产值阻碍作用最大。环境子系统中环境承载力方面受到“人均水资源量”和“人均森林面积”两项指标的限制，我国资源的过度消耗与环境污染的加剧的问题对绝大部分省市来说依旧严峻，需要对生态资源进行合理规划和使用。另外，由于发展水平的差距，影响各省份的主要障碍因子也存在显著差异：发展较好的省份，其强大的经济实力为企业创新和社会基础设施的完善提供坚实基础，但在社会公平、生态环境领域存在短板；经济欠发达城市，最大优势在于未受过分破坏的良好生态环境，但经济发展和社会进步方面存在明显不足。本文探讨的重点是各省市四元系统的耦合协调，其中复合系统耦合协调水平高的省份，在经济体量、科技能力和社会公共服务要素层的障碍度普遍低于其他地区。

图11 2017年全国各省份高质量发展要素层因子障碍度

4 结论与建议

4.1 结论

本文运用耦合协调度模型、空间自相关和障碍度模型探索了我国31个省份高质量发展四元系统的时空演化特征并分析其影响因素，得到以下主要结论：①研究期内，全国高质量发展四元系统耦合度总体呈上升趋势，协调水平由东部沿海向中、西部梯度递减。②从空间关联度看，高质量发展的四元系统耦合协调度有较明显的空间依赖性，呈空间正向集聚关系，在东南沿海形成较稳定的集聚中心，低耦合集聚中心转向西北。③从障碍因子诊断看，经济和科技子系统始终作为影响大部分省份协调发展的主要障碍。

4.2 建议

各省份需在明确自身发展短板的基础上有效推进地区高质量发展。系统协调水平较低的省份首先要注重提高发展实力，并通过新旧动能转换和跨地区合作等方式实现地区协调水平提高；协调水平较好的省份应加速发展新经济，利用好大数据平台，促进“互联网＋经济”的落实，提高高质量发展的可持续性。各省份应抓住发展机遇，全面深化国际合作，借助新时代的重大发展机遇，实现地区高质量发展与“一带一路”联动，推动贸易与对外投资一体化发展，推进企业有效开展对外贸易和产能合作，提高高质量发展水平和国际竞争力，实现优势互补的高质量发展。