基于Dagum基尼系数的生态安全区域差异及收敛度研究——以淮河生态经济带安徽段为例

何 刚,王莹莹,阮 君,赵杨秋

(安徽理工大学 经济与管理学院,安徽 淮南 232001)

生态安全是国家安全体系的重要基石，是实现可持续发展的基础和保障。在发展区域经济的同时，自然环境与资源压力加大引发许多生态环境问题[1]。2017年习近平总书记在十九大报告中指出“坚持人与自然和谐共生，坚持节约资源保护环境的基本国策”，把生态环境保护和生态文明建设提升到国家战略高度。因此，区域生态安全问题受到广泛的关注。区域生态安全问题对实现区域高质量可持续发展至关重要，而不同区域生态安全水平受自然禀赋、生态环境、社会经济发展状况的异质性等众多因素影响[2]，如何科学、有效地测度区域生态安全水平，识别区域差异的来源并提出针对性改善生态环境的对策建议，实现区域高质量协同发展，已经成为学术界研究的重点课题。

国内外学者针对生态安全的研究成果逐年丰富，目前，国外针对生态安全的研究主要集中在生态风险分析[3]、生态系统健康评价[4]、生态安全监测等[5-6]方面。研究方法主要有生态足迹法，该方法是由加拿大经济学家William E Rees于1992年提出的。国内相关研究主要从区域生态安全水平综合测度[7]、土地生态安全评价[8]、水资源安全评价[9]、城市生态安全评价[10]、森林生态安全评价[11]、生态安全预警[12]以及研究方法、指标体系构建等方面进行了大量的研究。在研究方法与模型方面，代表性方法有熵权综合评价法、物元分析法、人工神经网络法、生态足迹法、景观生态格局法。魏黎灵等[13]运用改良后的生态足迹法从区域生态足迹、生态承载力、生态赤字、生态压力指数4个方面对闽三角城市群的生态安全水平进行评价。杨晓俊等[14]基于生态足迹模型构建了生态压力指数标准，并结合空间叠加分析法分析了西安市市区生态游憩空间的分布现状。雷勋平等[15]从土地利用绩效角度测度区域土地生态安全状况，从土地利用绩效、生态绩效、经济绩效、社会绩效4个方面构建评价指标，运用熵权TOPSIS模型进行评价。

关于区域生态安全的空间差异研究，学者在评价生态安全水平的基础上，进一步研究区域间生态安全状况差异以及相邻区域间可能存在的空间相关性、空间集聚性和空间溢出性等空间特征。王千等[16]基于空间格局分析技术，结合生态能值理论测度了河北省耕地生态安全状况，并分析其县域空间集聚格局差异特征。严超等[17]构建土地生态安全评价体系，对黔江区陆地生态安全状况进行评价，探究黔江地区土地生态安全是否存在明显的空间差异。张利国等[18]引入DAGUM基尼系数分解法对湖北省耕地多功能空间差异特征进行研究，结果显示耕地生产功能分布与国民经济贡献功能分布呈现出相反空间格局的规律。

鉴于此，本文可能存在的边际贡献在于：一方面，本文以经济、环境发展较不平衡的淮河生态经济带安徽段为研究对象，与以往研究的省域，城市相比，在一定程度上弥补了以带状经济区域研究的不足。另一方面，以往研究多聚焦生态安全水平的评价与测度，而本文在对淮河生态经济带生态安全水平测度的基础上，运用Dagum基尼系数分解法追溯淮河生态经济带安徽段生态安全区域差异的源头，并且利用变异系数对淮河生态经济带安徽段生态安全差异发展的收敛性进行检验。

1 研究区概况

淮河是我国的第三大河，淮河流域地处我国华中河南与华东地区苏皖，位于东经111°55′—121°20′，北纬30°55′—36°20′，是我国传统的粮食基地之一，流域内矿产资源丰富，区位优势明显，是国家级重要交通走廊。流域经济以经济带为框架和支撑，这种特殊空间的经济发展形式对区域实现可持续发展具有重要意义。因此，以经济带模式发展区域经济受到了学术界的广泛关注。迄今，我国提出的带状经济区建设主要依据自然环境，交通基础设施、文化传承等。在此背景下，以经济带模式进行淮河流域的区域经济统筹发展得到苏皖豫等省政府的积极响应，并达成了将淮河生态经济带建设成我国扩大内需的重要战略支点的共识。2018年10月18日，《国务院关于淮河生态经济带发展规划的批复》发布标志着淮河生态经济带建设上升到国家区域发展战略，为淮河流域县市的发展提供了新的发展机遇。然而流域经济的快速发展，自然资源的开采与消耗，给淮河生态经济带造成了巨大的生态压力，合理科学地测度经济带的生态安全状况，及时发现关键性因素，对建设区域生态文明和实现可持续发展至关重要。2010—2018年，淮河生态经济带安徽段各市经济发展与生态环境协调水平不尽相同，区域生态安全差异影响区域高质量发展。因此研究安徽段生态安全水平动态变化趋势，挖掘区域生态安全水平的地区差异、差异源头以及收敛特征，有利于实现区域内生态环境与经济的协同发展。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文以淮河经济带安徽段为研究对象，主要数据来源于市级面板数据、2011—2019年《安徽省统计年鉴》、部分数据来源于安徽省各市统计公报、《中国统计年鉴》等相关统计资料。

2.2 生态安全水平综合评价方法

2.2.1 构建指标体系 建立科学的经济带生态安全评价指标体系有利于全面诊断研究区现实存在的生态安全问题。目前关于生态安全评价指标体系的研究成果已相当丰富。研究常见的概念模型主要包括PSR模型、DPSIR模型以及将生态安全视作一个复合系统，从“社会—经济—自然”层面构建生态安全评价指标体系模型。本文借鉴已有的研究成果并结合安徽段社会、经济、自然发展状况，从生态负荷、生态保护、生态功能、生态经济4个方面构建淮河生态经济带安徽段生态安全评价指标体系。复合系统的作用机理是人类活动作用于自然环境，增加了生态系统的生态负荷，导致经济带生态环境发生了一定程度的变化，具体表现为经济带自然环境污染和生态系统承载力低下；为了阻止生态环境的持续恶化，人类社会采取了一系列的响应即制定相关环境保护措施；因为人类及时采取的生态保护措施，生态安全得到稳定和维持的效果，经济带经济由此有望实现高质量可持续发展。具体评价指标见表1。

表1 淮河生态经济带安徽段生态安全评价指标体系

2.2.2 评价方法 鉴于现有的生态安全评价研究成果，本文采用基于熵权法的综合评价模型对2010—2018年淮河生态经济带安徽段的生态安全状况进行测度。在评价过程中，各评价指标的赋权方法影响评价效果。目前研究中使用频率较高的主要有两类评价方法：客观赋权法和主观赋权法，本文采用客观赋权法中的熵权法。该方法主要的优点在于有效避免主观因素影响，保证评价结果的科学性；熵权法的原理是利用各指标数据中包含的数据信息来确定其权重，保证指标权重的真实性与合理性。具体计算步骤如下：

(1)数据标准化。由于各指标原始数据的量纲不同，无法直接进行比较计算，故本文采用极差法对其进行标准化处理。

(1)

式中:xij为第i个评价对象的第j项指标的原始数据；m为评价对象个数。

(2)计算第i个评价对象的第j项指标的比重。

(2)

(3)计算指标熵值。

(3)

(4)计算熵值逆向化。

hj=1-ej

(4)

(5)计算指标的权重。

(5)

按照上述步骤，各评价指标的权重结果见表1。

(6)综合指数确定。根据上述构建评价指标的标准化数据以及熵权法求得的指标权重，根据综合线性加权法，求得安徽段2010—2018年生态安全水平综合指数。

(6)

式中:E为淮河生态经济带安徽段生态安全水平综合指数。

2.3 区域差异分解

本文采用1997年由相关学者提出的Dagum基尼系数分解法[19-20]对2010—2018年淮河生态经济带安徽段生态安全水平的区域差异进行分解。根据Dagum基尼系数分解法，总体基尼系数的计算公式如下：

(7)

G=Gw+Gnb+Gt

(8)

区域内差异贡献的计算公式为：

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

将djh定义为分区域间的生态安全差值,即j分区和h分区中满足yji-yhr>0条件的所有样本值之和的数学期望；pjh定义为超变一矩阵,表示j,h分区中所有yhr-yji>0样本值之和的数学期望;Fj，Fh分别为j，h分区的累积密度分布函数。

(15)

(16)

2.4 收敛性检验

收敛理论是新古典增长模型中基于资本边际报酬递减和规模报酬不变条件下得出的推论，本义是指“有限的极限”。后引申至经济学中用于研究国家或地区间经济差距动态变化趋势，根据Barro等[21]研究，收敛包括σ收敛和β收敛两种收敛情况。σ收敛指不同分区内生态安全水平差异的离散程度随着时间推移而逐渐降低。β收敛分为绝对收敛和条件收敛，绝对收敛指的是不同分区内的生态安全水平随时间推移达到相同的水平；条件收敛指的是不同分区内的生态安全水平随着时间推移向各自不同的相对稳定的水平趋近。根据本文的研究对象数量及范围有限，本文对其进行σ收敛性检验。

检验σ收敛常用的方法是变异系数法[22]，即通过计算指标数据的标准差与平均数的比值来衡量观测数值的差异化程度，可以表示为：

(17)

3 结果与分析

3.1 淮河生态经济带安徽段生态安全水平分析

基于熵权综合评价模型与生态安全评价指标体系，测度淮河生态经济带安徽段生态安全综合指数(表2)，并对淮河生态经济带安徽段生态安全状况进行空间分析(图1)。研究区生态安全水平在空间上存在明显的差异，呈现出东南高于西北的分布规律，2010—2018年安徽段生态安全综合指数呈逐年波动上升趋势，其中2010—2013年六安市生态安全综合指数呈短暂下降趋势，与安徽段整体生态安全水平的变化趋势不同。总的来说，2010—2018年，淮河生态经济带安徽段生态安全水平显著提高。具体分析，淮河生态经济带安徽段生态安全水平呈现以下特点：(1)各市生态安全综合指数年均增长率差异较大，其中年均增长率最大为淮南11.3%，最小为蚌埠5.1%，其余地市分别为淮北年均增长率9.6%，亳州8.9%，宿州8.1%，阜阳11.1%，滁州7.1%，六安5.7%，综合得出安徽段各地市生态安全水平发展速度存在区域差异。这表明淮河生态经济带安徽段生态安全协同发展水平有待提高。(2)各地市生态安全水平综合指数差异明显。研究期初安徽段8市的生态安全综合指数分别为0.168，0.190，0.219，0.366，0.226，0.197，0.337，0.405，研究期末8市的生态安全水平显著提高，生态安全综合指数依次为0.349，0.377，0.407，0.545，0.525，0.465，0.581，0.633。蚌埠、滁州、六安3市的生态安全水平一直处于较高水平，2010年3市生态安全综合指数依次为0.366，0.337，0.405，到2018年末3市的生态安全综合指数已经达到了0.545，0.581，0.633。位居8市生态安全水平的前3位。(3)以淮河为界分区的区域间生态安全水平变化趋势存在明显差异，淮河以南城市与淮河以北城市相比，生态安全呈更快更好的发展趋势。

表2 2010-2018年淮河生态经济带安徽段生态安全水平综合指数

3.2 淮河生态经济带生态安全区域差异及分解

本文运用Dagum基尼系数分解法对2010—2018年淮河生态经济带安徽段生态安全水平的总体差异，以及区域内差异、区域间差异进行分解，结果见图2—4。

3.2.1 淮河生态经济带安徽段生态安全水平总体差异 结合图2可知，总体基尼系数(G)由2010年0.059降低到2018年0.039，降幅为33.8%。表明研究期内淮河生态经济带安徽段生态安全水平总体差异呈下降趋势。生态安全水平总体差异变化过程呈现显著的阶段性，2010—2011年期间总体差异显著降低，总体基尼系数由2010年0.059降低到2011年0.033，降幅达44.1%。2012—2014年总体差异呈现出短暂上升趋势，总体基尼系数由0.044上涨为0.047，涨幅达6.4%。2015—2017年总体基尼系数呈先下降后上升趋势，2015年总体基尼系数为0.040，2017年总体基尼系数为0.046，升幅达15%。2018年，总体基尼系数为0.039，综合近9 a的总体基尼系数发现，淮河生态经济带安徽段的生态安全水平总体差异逐年缩小。

图2 生态安全水平的总体差异

3.2.2 安徽段内生态安全水平分区区内差异分析 由图3可知，悉淮河生态经济带安徽段淮河以北、淮河以南两个分区内的区域内差异特征。从区域内差异的变化趋势看，淮河以北区域内的内部差异总体呈波动下降趋势，从2010年的0.074降低至2018年的0.049，下降了33.78%。其中2014—2016年，区域内的生态安全水平差异出现了短暂的先上升后下降态势，3年的区域内基尼系数分别为0.055，0.061，0.054。淮河以南区域内部差异呈现出显著的阶段性变化特征，总体上呈逐年降低态势。2010年淮河以南区域内的基尼系数为0.074，2018年为0.033，降幅达55.41%。2010—2013年淮河以南区域内差异显著减小，降幅达58.5%，2014—2016年区域内差异出现逐年增加状态，表明此阶段内淮河以南区域内的生态安全水平差异逐年变大。2017—2018年，区域内差异呈现出显著下降趋势。总体淮河以北区域和淮河以南区域内的差异的变化呈逐年降低态势，这可能与淮河经济带安徽段各地级市的生态安全水平逐年上升有关。各市的生态安全水平随着区域生态文明建设的不断推进而不断上升，区域内的差异因此减小。

图3 生态安全水平的区域内差异

3.2.3 安徽段内生态安全水平的分区间差异分析 由图4可知，淮河以北、淮河以南区域间差异。从区域差异的变化趋势来看，两区域间差异随时间变化呈现波动下降态势，降幅达33%。具体来看，两区域间差异的变化存在阶段性特征。2010—2013年处于下降态势，年均下降率为8.25%。2013—2017年呈现出“倒U”型变化趋势。2013—2015年涨幅为25.36%，2015—2017年降幅为26.38%，2018年，区域间差异基尼系数为0.138，以2017年为基期涨幅为8.7%。综上所述，可知淮河生态经济带安徽段以淮河为界划分的淮河以南、淮河以北区域间的生态安全水平差异逐年减小，这表明区域协调发展正在稳步推进中，区域间差异虽然存在，但已经在减小，需要各区域积极实施有利于生态安全发展的措施，加快实现区域协同发展。

图4 生态安全水平区域间差异

3.2.4 淮河经济带安徽段生态安全状态差异的来源分析 结合表4具体计算数据可得，淮河生态经济带安徽段生态安全水平区域差异来源于区内差异和区间差异。研究期内区域内差异、区域间差异、超变密度差异的年平均贡献率分别为48.7%，46.1%，5.18%，表明了区域总体差异主要来源于区域内差异和区域间差异。其中，区域内差异贡献率呈现出波动变化趋势，总体变化较小，降幅为1.13%。说明淮河以北、淮河以南区域内生态安全水平差异明显，地区生态安全发展不平衡。区域间差异贡献率在研究期内除2011年为9.4%外，其余8 a的贡献率均在40%～60%，整体上呈波动上升趋势，涨幅为4.5%；超变密度贡献率在2%～10%，总体呈波动下降趋势，降幅为25%。

表4 淮河生态经济带安徽段生态安全水平区域差异分解

3.3 淮河生态经济带生态安全状况收敛性分析

由图5A可知，淮河以北区域的收敛系数由2010年0.143，降低至2018年的0.120，降幅为16.1%，表明淮河以北区域的生态安全水平存在σ收敛特征，这与前文分析淮河以北区域的生态安全水平区域差异逐年缩小的结果一致。由图5B可知，淮河以南区域的收敛系数由2010年0.155，降低至2018年0.094，降幅达39.35%，表明淮河以南区域生态安全水平存在σ收敛特征，研究期内淮河以南区域的生态安全区域差异随时间推移而不断减小。从两分区的变异系数的变化趋势来看，首先淮河以北区域的收敛系数随时间变化幅度小，呈现出较为平稳的变化，说明淮河以北区域的生态安全水平差异是缓慢缩小。反观淮河以南区域变异系数在研究期内的变化趋势呈现出大幅度波动现象，具有显著的阶段性变化特征。2010—2013年，σ收敛系数呈现出大幅度的降低，降幅达54.84%。2014—2016年，σ收敛系数则呈现较大幅度上涨趋势，涨幅为22.64%，总体上差异随时间减小。

图5 淮河生态经济带安徽段生态安全水平的σ收敛演变趋势

4 结论与政策建议

4.1 结 论

(1)从生态安全水平的变化趋势来看，研究期内，淮河生态经济带安徽段生态安全水平逐年提升，淮河以南区域水平较淮河以北区域水平高。综合指数淮河以南区域分别为0.323，0.432，0.478，淮河以北区域分别为0.259，0.265，0.299，0.447，0.345。淮河以南区域生态安全水平年均增长速度高于淮河以北区域。总之，淮河生态经济带安徽段生态安全水平整体呈现出逐渐提升的态势，但生态安全水平偏低，区域生态安全问题仍亟需重视和解决。

(2)从地区差异来源看，研究期内，淮河生态经济带安徽段区域总体差异呈现出逐年缩小趋势。总体基尼系数由2010年0.059降低到2018年0.039；淮河以北区域与淮河以南区域的区域间差异与区域内差异均是区域差异的来源，二者对总体差异的贡献大小大致相同，对总体区域差异的贡献率除特殊情况外均在40%以上，表明淮河生态经济带安徽段的生态安全水平发展较不平衡，以淮河为界划分的区域间差异明显，且区域内各地级市间的生态安全水平发展也处于不平衡状态。

(3)从发展的σ收敛性分析，随着经济带的生态文明建设，淮河生态经济带安徽段生态安全水平发展不平衡的问题得到了一定程度改善，各地区间的差异随时间推移逐渐缩小，存在σ收敛特征。

4.2 政策建议

首先，重视区域生态安全水平较低问题。研究表明：2010—2018年淮河生态经济带安徽段生态安全水平平均值为0.259～0.478，即生态环境与经济发展不协调问题突出。为此，从安徽段层面看，要重点加强环境污染综合治理，建设沿淮生态屏障，推进水资源保护及利用。从区域层面看，发挥滁州、六安、蚌埠等生态安全水平较高城市的辐射、引导与带动作用，加大低水平区域的生态环境保护力度，重点提升区域经济发展与生态环境的协调程度，实现区域内协同发展目标，从而在整体上提高安徽段生态安全水平。

其次，重视生态安全区域差异问题。研究发现，淮河以北、淮河以南区域生态安全差异明显，区内差异对区域差异的年均贡献率达到48.7%，为此，亟需缩小区域内生态安全差距。重点缩小淮河以北区域城市间经济发展差距，构建协调发展的城镇格局，提升中心城市功能品质、发展中小城市和小城镇、积极推进以县城为重要载体的新型城镇化建设。支持蚌埠、阜阳建设淮河生态经济带区域中心城市。加快建设阜阳区域重点城市，成为带动皖北、支撑中原城市群发展的重要增长极。淮北、宿州是典型的煤矿型城市，应加快城市产业转型升级。

最后，淮河以南、淮河以北区域应采取不同的发展策略。由于各区域自然资源、环境压力、经济发展等因素的异质性，且研究发现区域间生态安全水平差异明显，收敛情况不尽相同，为此需制定因地制宜的生态环境保护措施。淮河以北区域如蚌埠，借助已有的经济发展优势、区位优势和技术经验，加大经济与生态环境的协调发展，积极打造现代产业体系，发展低碳产业。淮河以南区域的淮南应加快煤炭资源型城市的转型，努力发展绿色高新技术产业。六安、滁州生态环境良好，应在继续保持生态环境优势的同时，培育战略性新兴产业、提升传统优势产业、大力发展现代农业实现区域经济高质量发展。

本研究存在的不足之处，首先，研究区域范围较小，仅研究了淮河生态经济带安徽段区域的生态安全水平以及安徽段区域差异，后期将扩大研究范围，将整个淮河生态经济带纳入研究范围。其次，评价指标体系构建方面，将依据不同区域发展现状进行丰富完善。在评价方法方面本文采用较为成熟的熵值法，后期研究可以采用其他评价方法测度区域生态安全水平，进而科学准确追溯区域生态安全差异源头，提出具有针对性的缩小区域生态安全差异的建议，从而促进淮河生态经济带的生态安全协同发展，实现经济带高质量可持续发展。