区域生态文明建设与城市化耦合协调发展研究*——以福建省为例

梁 晨 曾 坚 丁锶湲

0 引言

改革开放四十多年来城市化对我国经济社会高速发展贡献突出，现阶段仍是我国发展的重要动力和支撑[1]，然而在功能主义和增长主义驱动下传统城市化模式表现出外延粗放的特点[2]，使我国为发展付出了巨大的环境代价，同时衍生了发展失衡、资源错配等诸多问题。生态文明是继工业文明以后的一种全新文明形态[3]，是人类对自身发展与自然关系深刻反思后形成的可持续理论[4]，在党的十八大以来成为国家发展理念的重大变革。新时期生态文明建设和城市化的耦合协调是实现高质量可持续发展的必由之路，但是两者耦合协调的作用机制、演进规律目前尚不明确，成为制约我国区域治理与协同发展实践的重要科学问题。

西方生态现代化语境下，国外学界对生态文明的研究聚焦于资源环境和经济社会的可持续发展[5]。相关研究对人居环境的气候适应[6]、低碳节能[7]、公共健康[8]等具体领域关注较多，而对于生态文明与城市化两大系统作用机制的研究比较匮乏。我国生态文明理论研究始于1984年[9]，其后学界对其概念[10-11]、指标[12-13]、制度[14]等进行了大量讨论。相关理论研究指出，生态文明与城市化的耦合协调是实现社会、经济和生态一体化综合发展的重要转型战略[15]，通过整体优化人口、资源与环境的配置，在结构、功能与效率上实现交互促进和协同完善[16]。然而，既有实证研究主要关注生态环境与城市化的关系[17-19]，由于生态环境系统无法涵盖经济、社会、资源属性，所以不能全面反映生态文明的内涵[11]，结论不免会有局限性。总体来看，生态文明与城市化耦合协调研究还存在三方面不足：研究维度上，理论定性研究丰富，实证定量研究不足，特别是大量研究停留在数学计量部分，对耦合协调关系的空间格局演进的关注较少；分析层次上，主要基于国家宏观尺度[20-22]，仅有少量研究深入到省域市级的中微观层面[19,23]；评价方法上，普遍缺乏对二者耦合协调机制的梳理归纳，导致用于表征生态文明建设与城市化水平的指标体系呈现初“要素拼盘”的特点，条理性和操作性都存在不足，难以反映复合系统要素间的功能结构和共轭相干关系。

福建省是21世纪海上丝绸之路核心区、海峡西岸经济区主体，也是我国生态文明先行示范区，在国家战略体系中被赋予重要经济发展职能，同时又是我国生态文明建设的示范样板。然而，近年来福建的快速城市化与经济发展随着资源的大量消耗与环境的急剧退化。由于省域沿海与内陆地区发展条件差异较大，加剧了生态文明建设与城市化的区域性失衡，对二者耦合协调的时空演进历程进行剖析具有很高的代表性，同时也对福建省经济社会可持续发展的科学决策有重要指导作用。

综上，本文以2011、2013、2015、2017与2019年福建省9市为研究对象，进行了以下工作：第一，阐明生态文明建设与城市化的耦合协调机制，基于二者共轭相干机制，提出适用于省—市研究尺度的综合评价指标体系；第二，构建生态文明建设与城市化的耦合协调与相对发展度模型，深度剖析二者耦合协调的演进阶段和系统相对发展状态；第三，进一步从空间视角解析福建省各市耦合协调的演进规律和动力机制，提出具体发展对策。

1 理论基础与评价体系

1.1 生态文明建设与城市化的内涵

生态文明建设与城市化的内核都是实现人的发展，但二者各有侧重。生态文明的本质是在保持和改善生态系统服务的前提下，为人类提供可持续的福利[11]，而城市化则是人类的生产生活方式由农业型向城市型转变的过程。前者是人与自然二元关系的再认识，侧重发展理念优化；后者是生产力提高引起的经济社会结构变革，侧重发展模式升级。生态文明建设是城市化高质量、可持续的发展导向和驱动力，城市化是生态文明实践的实际载体和路径，两者关系的本质可以抽象为资源环境与经济发展两大系统的辩证关系。在生态文明与新型城镇化语境下，环境效益、资源利用与经济增长系统的关系发生了根本性转变，从传统的外生互斥关系到新时期的深度内生融合关系。生态效益和资源永续利用既是经济发展的目标，又是其实现可持续增长的重要驱动力。

1.2 生态文明建设与城市化耦合协调机制

耦合（coupling）来源于物理学概念，指电路元件或电网络通过相互作用、相互影响、分工协作传输能量和信息的过程，后来被广泛应用于生物、生态、农学、地理学等领域。协调是指系统或要素之间和谐有序、相辅相成、健康发展的关系与趋势。从系统论的视角来看，生态文明建设与城市化之间存在互促互制的耦合协调关系，两个系统及其子系统通过复杂的关联机制共同构成了人居环境可持续系统（图1）。生态文明建设与城市化的耦合系统具有开放性、整体性、动态性和阶段性。首先，系统不断与外界进行物质、能量、信息交换，保持高度开放，并基于此进行自我完善与优化；其次，生态文明建设与城市化彼此影响、相互依赖，构成了完整的具有自组织、自适应特点的复杂适应系统（complex adaptive system）；再次，内部各个子系统长期处于互动反馈、交叉响应的非线性过程中，因此系统整体也在不断动态演变更新；最后，系统在长期演进中经历由简单到复杂、由无序到有序、由低级协调优化到高级协调共生的发展阶段。综上所述，维持生态文明建设与城市化的耦合协调演进是最终实现人居环境可持续发展的重要支撑和保障。

1.3 综合评价指标体系构建

1.3.1 生态文明评价指标体系

现有研究对生态文明建设的评价指标体系主要集中在经济、环境和社会三方面[24]，虽然基本可以涵盖生态文明的基本内涵，但是对“保持和改善生态系统服务”这一前提反映不充分，无法全面反映我国资源约束趋紧的瓶颈和生态文明建设发展趋势。2015年4月，《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》提出，“在资源开发与节约中，把节约放在优先位置，以最少的资源消耗支撑经济社会持续发展”的发展原则，强调了可持续资源开发在生态文明建设中的重要性。综上，按照可比、可量、可获、可行的原则从资源开发、经济发展、环境改善、社会和谐四方面构建生态文明建设的综合评价指标体系，共含23项具体指标（表1），通过修正熵权法确定权重。

表1 生态文明建设评价指标体系Tab.1 evaluation index system of ecological civilization construction

1.3.2 城市化水平评价指标体系

城市化是区域社会经济发展到特定阶段的表征，是人口向城镇集聚、经济结构非农化、土地空间转化以及生活方式变化四大过程的集中体现。结合相关研究[25-26]，从人口城市化、经济城市化、空间城市化与社会城市化四方面构建城市化的=综合评价指标体系，共12项具体指标（表2），采用修正熵权法赋权。

表2 城市化水平评价指标体系Tab.2 evaluation index system of urbanization

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 综合评价模型

为消除各指标量纲影响，增强数据可比性，在计算前先对各指标数据进行离差标准化，数值取值范围在[-1,1]，公式如下：

式中，Sik为原始数据Xik的标准化后数据，minXik为城市i第k项指标数据的最小值，maxXik为城市i第k项指标数据的最大值。

研究采用线性加权模型对生态文明建设与城市化水平进行评分，公式如下：

其中，城市数为n，评价指标共m个；S代表生态文明建设或城市化水平综合指数；wk为第k个评价指标的权重；Sik为城市i的第k项指标的取值。

2.1.2 修正熵权法

信息熵（information entropy）借鉴了热力学中熵的概念，被广泛用于衡量事件或变量的无序性，并对其所包含的信息进行量化来计算指标权重。熵权法可深刻反映指标自身信息效用，有效避免主观因素的影响[27]，但是缺乏指标之间的横向比较。故本文通过层次分析法独立进行主观赋权，根据最小信息熵原理将二者组合，实现权重修正[28]，计算公式如下：

其中，表示修正后指标权重；表示通过层次分析法得出的权重；表示通过熵权法求得的权重；m为指标个数。

2.1.3 耦合协调度模型

根据物理学中容量耦合（capacitive coupling）的概念与系数模型，借鉴相关研究[21,29]，得到生态文明建设与城市化的耦合度模型，公式如下：

其中，C表示生态文明建设与城市化的耦合度，越大说明二者相互作用越强，其取值区间为［0,1］；、分别为生态文明建设与城市化水平综合指数；α和β为待定系数且α+β=1，本文认为生态文明建设与城市化地位相同，故取α=β=0.5；k为调节系数，实际运用中应使k≥2，由于本研究涉及两个子系统，故取k=2。

由于耦合度只能反映系统之间相互作用和影响的强弱，无法体现生态文明建设与城市化两者协调发展水平的高低，故引入协调度计算模型[21]，公式如下：

其中，R为协调度；C为耦合度；T代表生态文明建设与城市化综合协调指数，α和β为待定系数，取值同（4）式相同，皆为0.5。

2.1.4 相对发展度模型

为了进一步辅助耦合协调发展度模型，比较生态文明建设与城市化的相对发展情况，故以相对发展度模型计算二者的相对发展度系数，公式如下：

其中，I表示相对发展度系数，E、U分别为生态文明建设与城市化水平综合指数。

2.2 耦合协调发展阶段

根据耦合协调度与相对发展度的计算结果，结合现有研究[21]，将生态文明建设与城市化的耦合协调发展划分为3个阶段、9种类型（表3）。

表3 生态文明建设与城市化耦合协调演进的阶段与类型Tab.3 phases and types of coupling coordination development between ecological civilization and urbanization

2.3 数据来源

本研究所采用数据来自2012、2014、2016、2018与2020年的《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》《福建统计年鉴》《福建省水资源公报》、各地级市相应年度的统计公报、统计年鉴、环境公报、相关部门网站。其中，由于研发经费投入占GDP比重统计数据缺失较多，故采用规上工业企业的相应数据进行替代计算。

3 耦合协调发展的时空演进

针对计算结果（表4），本文从时间维度对生态文明建设与城市化的耦合协调演进阶段和相对发展状态进行分析，从空间维度对其分布格局演变进行分析。

表4 生态文明建设与城市化耦合协调计算结果Tab.4 results of coupling coordination development evaluation between ecological civilization and urbanization

3.1 耦合协调演进阶段分析

从耦合度指标来看，2011—2017年全省平均值逐年提高，由0.824达0.897，表明宏观层面上福建省生态文明建设与城市化之间的耦合关系逐渐加强，在2019年出现小幅回落。横向比较下，漳州、南平、宁德和龙岩的系统耦合水平仍相对较低。此外，各市耦合度的逐年演进过程存在明显分异（图2）。其中，厦门、莆田、泉州和宁德的耦合度指标呈快速增长态势，泉州、南平、龙岩在波动中小幅度增长，而福州、三明的耦合度绝对值虽位于全省前列，却表现出缓慢降低的趋势。由此可见，随着生态文明建设与城市化耦合关系的改善，进入高耦合度区间后两者的耦合度增长速率逐步趋缓。此外耦合度达到高位后系统仍存在退化风险，说明人居环境可持续系统具有典型的耗散结构特征，需要持续的优化改善，不进则退。

从协调度指标来看，9年间福建省生态文明建设与城市化系统的协调性不断提升，均值由0.481到0.673。各市耦合协调结构呈现出梯度优化特点，处于拮抗阶段的城市均进入磨合阶段，大量处于磨合阶段的城市提升为协调阶段。从协调度逐年演变情况来看：2011年，仅有厦门处于协调阶段，漳州和宁德处于拮抗阶段，其余城市均处于磨合阶段，其中三明和龙岩尚处于低水平磨合阶段，地区间差异巨大；2013年，各城市的系统协调性发生了质的提升，拮抗阶段消失，除厦门外福州也进入协调阶段，形成区域两极；2015年，厦门、福州、三明和泉州四市进入协调阶段，其中厦门以0.786的水平居首位，而三明和泉州处于低水平协调阶段；2017—2019年，全域仅有漳州、南平和宁德处于磨合阶段，其余城市都达到了协调阶段。总的来说，福建各市的生态文明建设与城市化协调水平从最初的参差不齐到后期的全面提高，反映了生态文明建设与新型城镇化的实践成效。研究期内，生态文明建设与城市化的系统关联性显著提高、交互影响加强，但是两者的协调程度仍比较滞后，尚不能实现“一加一大于二”的系统增益效应，需要通过相对发展度进行深入剖析。

3.2 系统相对发展状态分析

相对发展度的测算结果可在耦合协调系统中进一步揭示生态文明建设与城市化的作用机制。根据计算结果（表4），福建省生态文明建设与城市化相对发展状态包括超前、同步、滞后三类。2011—2015年，从区域相对发展度均值来看，福建省长期处于生态文明建设超前于城市化的状态。一方面体现了福建自然优越的本底条件和扎实的生态文明建设基础，同时也揭示了区域城市化进程不能满足实际需要的问题。从2015—2019年，省域层面生态文明建设与城市化开始进入同步发展阶段。此外，福建各市生态文明建设与城市化的相对发展状态呈持续优化趋势，各市的相对发展度数值趋于收敛，极端值减少并不断向同步发展区间（0.8—1.5）集聚（图3）。

2011—2013年，区域的相对发展类型结构未发生改变，仅有厦门的生态文明建设滞后于城市化，福州、三明、泉州达到同步发展状态，其余城市均处于超前发展状态。其中2011年莆田、漳州、南平和宁德的生态文明的相对发展度达到2倍以上，表明其城市化进程严重落后。2015年，除福州、泉州和三明以外，莆田也进入了同步发展阶段。然而，漳州、南平、龙岩和宁德的城市化进程滞后问题并未显著改善。2017年，虽然同步发展类型的城市并无新增，但是其余城市生态文明建设和城市化的相对发展情况较前三个周期也发生明显改善，其中漳州和宁德的改善最为明显。2019年，厦门演变为同步发展类型，其余城市所属类型不变。总的来说，9年来相对发展度演进过程是区域山海差异的间接反映，山区城市化滞后成为制约福建省全域人居环境可持续系统协调发展的重要问题。另外，生态文明建设与城市化相对发展关系的演进有明显的跳跃性和波动性，例如2010年厦门经济特区扩容以及海湾型城市战略提出后，全市进入了高速城市化发展阶段，导致生态文明建设一度滞后于城市化进程，用了近9年时间才完成初步调整，达到二者同步状态。这也反映了在我国快速城市化背景下，生态文明建设同步推进的必要性，应坚持双管齐下，避免“生态欠账”。

3.3 耦合协调的空间格局分析

根据表4的计算结果对福建省各市生态文明建设与城市化耦合协调的空间格局演变过程进行剖析（图4）。2011年，福建全域没有城市达到协调阶段，福州、泉州与三明处于Ⅴ类，生态文明建设与城市化同步发展，但二者尚处于磨合阶段，3个城市在空间上构成了区域中部隆起带，为后期区域耦合协调空间格局演变奠定了基础。同期其他城市有Ⅶ类1个、Ⅲ类2个、Ⅵ类3个，此时区域南北两翼的城市化水平相对滞后。2013年，区域各市生态文明建设与城市化相对发展阶段并未改变，但是福州、厦门率先达到了耦合协调发展状态，其中福州达到了最理想的Ⅷ类。此外，漳州、宁德从拮抗阶段转变为磨合阶段，从Ⅲ类进化为Ⅵ类。2015年，福州、厦门、泉州和三明均达到协调阶段，福州、莆田、泉州和三明处于生态文明建设与城市化同步状态，区域初步形成“T”字型发展格局，呈沿海带动内陆、中轴辐射两翼的发展态势。2017年，福州、莆田、泉州、三明成为Ⅷ类，龙岩提升为Ⅸ类，进入协调阶段，仅有漳州、南平、宁德处于Ⅵ类。2019年，厦门成为Ⅷ类，生态文明建设与城市化耦合协调与同步发展的“T”字型空间格局进一步巩固完善并辐射周边地区。福建省南北两翼的四个城市城市化水平仍相对滞后。

总体来看，福建省各市耦合协调类型经历了复杂的重构过程（图5），从最初的“Ⅲ—Ⅴ—Ⅵ—Ⅶ”结构演变为“Ⅵ—Ⅷ—Ⅸ”结构，类型结构简化且层次提升，说明全域生态文明建设与城市化耦合协调水平有了巨大进步，在2019年形成了以Ⅷ类城市为主要组分的成熟结构。同时，福建省生态文明建设与城市化耦合协调的空间格局是一个由沿海及内陆、连点成轴、轴辐射面的规律性时空演进过程，具有明显的顺序性、传导性和全局性，是区域城镇复杂系统中城市流发挥组织作用的具体表现[30]。值得注意的是，城市化长期滞后于生态文明建设进程是福建省南北两翼城市的主要问题，也是制约系统耦合协调的关键因素，主要涉及南平、宁德、漳州、龙岩4个城市。因此，仍需重点关注生态文明建设与城市化发展区域性失衡与局部不充分的问题，一方面要利用区域发展不平衡的位势差与互补性促进城乡要素流动，另一方面，要进一步挖掘福建南北地区的资源禀赋，因地制宜制定区域发展战略，引导区域人居环境可持续系统发挥自组织与自适应功能，实现全域生态文明与城市化的深度融合与协同发展。

4 主要结论与发展建议

第一，生态文明建设与城市化通过复杂的耦合协调机制共同构成人居环境可持续系统，其演进过程表现出显著的整体性、阶段性和连锁性。2011—2019年，福建省生态文明建设与城市化的耦合协调程度持续优化，处于协调阶段的城市比重由11.2%提高到66.7%，但是由于发展禀赋不同，各市的演进路径存在明显差异。目前，福建9市生态文明建设与城市化关联已普遍达到较高水平，耦合度增长趋于平稳，但区域协调度均值在2019年仅为0.673，未来仍有较大提升空间。福建省在过去9年实现了强化生态文明建设与城市化的耦合关联性，未来一个时期的主要任务是继续促进二者协调关系的演进。

第二，福建省正处于生态文明建设同步或超前于城市化的阶段，2019年同步发展类型的城市占比已达55.6%，各市的相对发展度数值趋于收敛，不断向同步发展区间集聚。研究期内，漳州、南平、宁德的相对发展度偏高，一度达到2倍以上，表明城市化水平滞后已成为突出短板，亟待改进。此外，部分城市生态文明建设与城市化相对发展出现跳跃和波动，表明两个系统并行发展进程中存在不稳定性，所以福建各市在未来的发展中必须注意调控二者关系，维持良性的耦合协调状态。

第三，福建省生态文明建设与城市化耦合协调空间格局的演进具有顺序性、传导性和全局性特征，同时还表现出结构简化与层次优化的发展趋势，具有自组织功能。2011—2019年，福建省各市的耦合协调类型经历了复杂的重构过程，从“Ⅲ—Ⅴ—Ⅵ—Ⅶ”结构变为“Ⅵ—Ⅷ—Ⅸ”结构。2015年，福州、厦门、泉州和三明在空间上初步形成了“T”字型发展格局，其后表现为沿海带动内陆、中轴辐射两翼的联动发展规律。所以未来福建应进一步巩固区域中重要节点城市和发展廊道的作用，统筹海陆关系，发挥点线面联动的空间效应，着力对省域南北两翼区域生态文明建设与城市化的耦合协调关系进行优化。

5 结语

本文以福建省为实证，对生态文明建设与城市化的耦合协调的作用机制、定量评价体系和时空演进规律进行了初步探索。一方面，借鉴物理学耦合协调概念，构建模型对二者关系进行分析研究，定量表征了生态文明建设与城市化的耦合协调关系和演进态势，为区域可持续发展提供了一种科学的分析与反馈技术路线。考虑到该系统的开放性和复杂性，耦合协调度模型还有待进一步验证与完善。另一方面，本文提出的4个系统层23项指标的生态文明建设评价体系和4个系统层12项指标的城市化评价体系可以较好地适用于省—市尺度的评估研究工作，具有可推广性。然而，我国生态文明建设尚处于起步阶段，其内涵和体系仍在不断丰富，指标的遴选不免有局限性和主观色彩，仍需在未来继续改进。