北京生态涵养区乡镇产业与生态保护耦合度研究

刘 岩，徐广才,2

（1北京农学院经济管理学院，北京 102206；2北京新农村建设研究基地，北京 102206）

0 引言

自2010年起，关于经济发展与生态环境耦合关系的研究逐渐增多，但是关于生态涵养区乡镇产业发展与生态保护之间耦合关系的研究还处于空白阶段。生态涵养区不仅是首都的绿色生态屏障，还有很多百姓栖居于此。因此研究对其乡镇产业与生态保护的耦合研究为此类地区乡村振兴战略的实施添上了浓墨重彩的一笔。产业与生态耦合研究是目前的热点问题，国内外学者们对产业与生态耦合度作了诸多研究。Zhe等[1]对森林生态与林业产业进行耦合研究，并结合具体案例进行分析，提出林业生态系统与林业产业互动模式的新思路。Huang等[2]通过对林业产业与林业生态的耦合模式的研究，做了二者的关联度分析。Johnson等[3]学者提出耦合发展理论不仅包括系统与系统之间的耦合性发展，还包括系统内部的耦合。奥尔堡大学研究人员根据生态学研究数据讨论生命周期评价中经济与环境的界限[4]。Coates[5]研究世界经济与地球生态的相互依赖性。

路娟[6]构建长江经济带生态环境与城市化的耦合度及协调度测度模型，对长江经济带城市化与生态环境时空特征与演变规律进行研究。周成等[7]基于耦合协调度模型，从时间和空间两个维度对长江经济带各省市的耦合协调演化进行分析。邹伟进等[8]运用定量法对中国产业结构和生态环境的协调性进行辨识，得出两者间的发展仍存在不平衡之处，但已经逐渐向协调发展过渡。还有学者从农业发展的角度进行研究，研究农业生态与农业经济耦合性。耿瑞泽等[9]通过耦合协调模型，构建评价体系，研究农业发展与生态保护的耦合发展状况和内在关联。吴海中[10]运用耦合协调度模型研究安徽省农业发展与生态保护耦合协调状况进行定量分析。周璨[11]为研究湖南省农业生态与农业经济耦合度，使用熵值法确定各项选取指标的权重，并构建农业生态与农业经济的耦合协调评价体系。黄丽莹[12]运用熵值法、综合评价值、耦合协调度模型研究农业经济和农业生态环境两系统间的耦合协调程度。吴玉鸣[13]以熵值赋权法和耦合协调度模型为基础，研究中国31个省区域经济增长与环境耦合协调发展程度。江红莉[14]借助系统科学理论建立区域经济与生态环境之间的协调耦合度模型，对江苏省区域经济与生态环境耦合协调发展进行分析。

谢海燕[15]以生态与产业融合发展为核心，探索经济发展与生态环境协调发展对北京生态涵养区的重要意义。李云燕[16]对北京市生态涵养区的生态服务价值进行了动态估算，并分析了生态服务价值的变动及其影响因素。杨春系[17]统分析了北京生态涵养区生态空间品质提升、生态价值实现、减量实施的路径以及城乡发展关系等方面面临的主要问题和挑战。

本研究以生态经济价值理论、耦合协调发展理论作为理论基础，根据科学性、区域性等原则构建耦合研究评价指标体系，为评价生态涵养区乡镇产业和生态保护奠定理论基础。有利于完善北京生态涵养区产业发展和生态保护的政策法规，有助于促进北京生态涵养区产业与生态耦合发展，为北京生态涵养区日后发展提供建议。

1 研究区概况

生态涵养区是北京生态资源保护地也是产业结构优化调整的重要区域。党的十八大以来，生态涵养区根据城市功能分区要求，大力治理生态环境，在生态保护方面获得良好成绩。通过开展百万亩造林绿化、京津风沙源治理、永定河综合治理以及生态整治等重点工程，推进河长制等具体举措，不断修复生态环境治理，涵养区的环境质量明显改善。2017年可入肺颗粒物的平均年浓度在50 μg/m³以上，低于全市平均水平；森林覆盖率达到53.25%，比全市高10.25%；人均公园绿地面积25.9 m2，比全市高60%，绿色发展基础良好。2018年，涵养区植被覆盖度达到2000年以来的峰值，正常偏好的植被生态质量面积比例高达93.2%，与2013—2015年相比，区域生态质量明显提高。其中门头沟区、怀柔区、延庆区占据植被生态质量好转的前三名。

生态涵养区加快产业结构调整步伐，为保护生态环境，涵养区转移了大批对生态产生影响的产业，严格把控淘汰资源耗费型产业。2012—2017年生产总值稳定增长，年均增长8.5%，三次产业结构由7.8:46.2:46优化为3.9:43.2:52.9，产业协调度不断优化。坚持生态友好型产业定位，优化都市型现代农业布局。特色林果业、绿色养殖业等绿色产业迅速发展，休闲农业、休闲旅游、民俗旅游经济发展势头强劲。

2 耦合与耦合协调度模型构建及判别标准

2.1 评价指标体系构成

产业和生态的耦合度研究需要两者的关联度，结合北京生态涵养区乡镇产业和生态保护基本情况，将乡镇产业和生态保护分别设为子系统，从产业的产值、产业的现代化水平、农业资源环境角度选取16个指标，构建北京生态涵养区乡镇产业与生态保护耦合度研究的评价体系。

2.2 评价方法

2.2.1 综合评价指数

（1）数据标准化处理。对所取得的数据进行极差标准化处理，公式如式(1)所示。

式中，Y*表示数据标准化处理，X0表示原数据。

（2）利用熵信息的概念确定权重，表示第j个属性下第i个方案Ai的贡献度，公式如式(2)所示。

（3）计算熵值。用Ej来表示所有方案对属性Xj的贡献总量，公式如式(3)所示。

式中，常数K=1/ln(m)，这样则可以保证 0≤Ej≤1，即Ej最大为1。由式中可以看出，当某个属性的数据贡献度趋于一致时，Ej趋向于1；当全相等时属性的权重为零。

（4）计算信息的效用价值。公式如式(4)所示。

（5）计算各属性权重W。公式如式(5)所示。

（6）计算综合评价值。公式如式(6)～(7)所示。

式中，SIn为乡镇产业综合评价值和SEco为生态保护综合评价值，以上各式中n为指标数，m为乡镇数。

2.2.2 耦合度模型 耦合度这一概念起源于物理学领域，用于测量2个子系统之间的相互作用。乡镇产业与生态保护的耦合度是指两大系统之间的相互影响程度和各要素之间的相互影响程度。耦合度模型可以用来判断两个系统之间的相互作用程度。

定义生态区乡镇产业系统S(1,Z)和农业生态环境系统S(2,Z)的耦合度为C，公式如式(8)所示。

2.2.3 耦合协调度模型 耦合度只能描述系统之间的耦合强度关系，不能反映两系统间的耦合协调程度，引入耦合协调发展模型。使用耦合协调模型衡量两系统耦合协调度的大小，设定系统S(1,Z)和系统S(2,Z)的耦合协调函数为D，公式如式(9)所示。

式中，T为生态涵养区乡镇产业与生态保护指标的综合评价指数，T=αS(1,Z)+βS(2,Z)，α和β为待定系数。本文研究的是生态涵养区，生态指数更为重要，所以设α=0.4，β=0.6。协调发展度模型综合了生态涵养区两系统间的耦合度C及所处的发展水平T。

2.3 权重的确定

根据上述熵值法确定指标权重如表1所示。

表1 指标权重

2.4 耦合协调度判别标准

结合实际情况，将涵养区协调程度分为3个区间，分别是严重不协调区间、协调过度区间和协调发展区间，又对各区间数值进行仔细分类，共分为9种类型（表2）。

表2 耦合协调度判别标准

3 产业发展与生态保护耦合发展评价

3.1 耦合发展水平

以空间序列的角度选取北京生态涵养区的乡镇进行研究，选取生态涵养区37个乡镇产业及生态子系统相关指标，按照上述公式对数据进行标准化处理，采用熵值法计算产业和生态的指标权重，从而得到各自的综合评价值S(1,Z)和S(2,Z)，进而得到生态涵养区的耦合度C及耦合协调度D。基于耦合协调度模型定量研究得到2018年北京生态涵养区乡镇产业与生态保护之间的耦合关系，结论如表3所示。

表3 耦合协调发展情况

3.2 耦合度及耦合协调度评价

通过耦合模型计算得出乡镇产业和生态保护的耦合得分数值均较高。除密云的不老屯镇、门头沟的雁翅镇。怀柔的九渡河镇、延庆的永宁镇和香营乡外，其余各乡镇耦合度均超过了0.98，大榆树镇的耦合度数值甚至达到1。可见，37个乡镇的耦合程度都很高，差异性不明显。但不能仅凭耦合度数值来评价该乡镇产业和生态发展好坏，因为有些乡镇产业和生态综合评价值均低，但呈现出耦合度数值高的情况，此处引入耦合协调度的概念来解决此问题。生态涵养区耦合协调度数值主要集中在协调过渡区间，其中平谷区峪口镇、王辛庄镇乡镇产业与生态保护的耦合协调程度最好，数值达到了0.8和0.84，属于协调发展阶段；密云区不老屯镇、太师屯镇、大城子镇，门头沟区雁翅镇、怀柔区宝山镇，延庆区刘斌堡乡、永宁镇、千家店镇、旧县镇、香营乡虽然耦合度数值很高，但耦合协调程度相对较低，属于勉强协调发展阶段。延庆区大榆树镇虽然耦合度程为1，但是耦合协调程度处于一般水平，延庆区的耦合协调发展程度整体落后于其它行政区。整体情况来看，涵养各区耦合协调程度存在一定差异。

3.3 产业与生态空间差异

为了更加直观的看到生态涵养区乡镇与生态耦合协调度的空间分布状态，运用ArcGIS绘制图1进行空间差异评价，从图中可以粉色代表协调发展区间所占比例很少，仅包括平谷区峪口镇和王辛庄镇，两个乡镇的空间距离较近，进一步说明了研究结果具有可靠性，蓝色代表协调过渡期间，大部分乡镇都处在这个区间内，说明生态涵养区乡镇产业和生态保护的耦合协调程度还处在发展过程中，未来仍有较大的发展空间。

图1 耦合协调程度分布

从图2可以看出，有3个乡镇属于中级协调发展区间，分别是平谷区峪口镇、王辛庄镇及密云东邵渠镇。初级协调发展和勉强协调发展基本各占一半，从整个涵养区耦合协调水平来看，房山区西南部、门头沟大部分乡镇、怀柔区北部乡镇、密云区部分乡镇属于初级协调发展乡镇。延庆区东北部刘斌堡乡、千家店镇、旧县镇、永宁镇和香营乡，门头沟区西南部雁翅镇，怀柔区西北部宝山镇，密云区东北部不老屯镇、大城子镇和太师屯镇耦合协调发展程度均较低，属于勉强协调发展区域。

图2 耦合协调类型分布

从图3可以看出，中级-产业滞后型的乡镇只有平谷峪口镇，中级-生态滞后型的2个乡镇分别是密云的东邵渠镇和平谷的王辛庄镇，初级-产业滞后型的乡镇比较多且各行政区均有分布，初级-生态滞后型的乡镇主要集中在房山区西南、密云区东北及延庆区中部，初级-同步发展的乡镇只有延庆区大榆树镇，说明该镇的乡镇产业和生态保护耦合发展程度较好，勉强-生态滞后型的乡镇数量较多，主要分布在延庆区西北部和密云区东北部。

图3 耦合发展类型分布

4 结论与建议

4.1 结论

通过定量研究方法，得出结论，37个乡镇的耦合度数值均较高，差异性不明显。生态涵养区自然资源禀赋，生态环境质量良好，其中超过85%的乡镇耦合度都在0.98以上，说明各涵养区乡镇产业与生态环境联系紧密，结合程度高，但仍然存在诸多亟待改善的环境发展问题，生态环境仍然脆弱。从耦合协调度发展类型来看，37个乡镇的耦合协调程度未来仍有较大发展空间，全涵养区耦合协调度数值主要集中在协调过渡区间，生态和产业的协调发展还在探索阶段，整体情况来看，延庆区的耦合协调发展程度落后于其它行政区，生态涵养各区的耦合协调程度存在一定差异。

4.2 对策建议

针对耦合程度较低的地区，要调整并完善现有基础设施建设和公共服务建设的配套政策，逐步向生态保护区倾斜。提升生态涵养区基础设施建设的补助水平。加大“人才京郊行”支持力度，鼓励各类人才向耦合协调发展程度低的乡镇流动。尤其鼓励农业专业人才走进基层乡镇，建立长效的人才引进制度，加大财政资金投入力度，提高科技成果的转化能力；实行有针对性的农业岗位培养机制。针对耦合程度较高的地区要坚持山水林是生命共同体的理论，强化新理念、推进新技术应用，进一步提高生态涵养防护的科技程度。巩固生态保育，构造浅山区生态屏障。优化生态涵养区经济和生态发展布局，推动人与自然和谐相处的生态新格局，严守生态保障红线，促进产业转型升级，严格产业的准入门槛，合理控制城镇开发边界，促进生态和农业产业协调发展。利用先进的手段提高生态涵养的保护程度，提高防护效率，节省成本，引导生态农业高端化、功能多样化发展。