师 博 ,范丹娜
(1.西北大学 经济管理学院,陕西 西安 710127;2.西北大学 中国西部经济发展研究院,陕西 西安 710127)
流域经济是特殊的区域经济,包括自然形成的生态系统和人类社会活动形成的经济系统,是以生态保护为基底、水资源开发利用为核心、水陆交通为纽带,通过调配整合区域内各资源组织生产、分配、交换、消费等经济活动的经济带。黄河流域是中华儿女的母亲河,流经9个省区、329个市县,更是中国经济发展和生态环境保护的主系统。2019年以来,习近平总书记两次参与黄河流域生态保护和高质量发展座谈会,指出要坚持“两山”理念,扎实推进黄河流域环境保护工作,实现高质量发展。毫无疑问,黄河流域的高质量发展作为国家重大战略,重点在于经济发展与环境保护的协同发展、绿色发展[1],让黄河成为造福人民的幸福河。
已有学者关注到黄河流域高质量发展的指标体系构建[2]、指数的测度及时空演变趋势[3-6],指出流域整体高质量发展水平提升且区域间发展不平衡。生态环境方面,因各地区资源禀赋及发展战略不同,流域内部已出现很多生态脆弱区。具体表现为水量不稳定且含沙量大,上游过度采矿、过度开垦,湿地面积少、水源涵养功能弱化,下游泥沙淤积,易造成洪涝,生态环境不能良好地支撑经济发展。同时,黄河流域水资源面临着短缺与污染并存的挑战,水资源短缺成为最大矛盾。流域内人均水资源占有量仅为全国平均水平的27%,水资源利用效率低下,且由于重化工业企业的大量集聚,劣Ⅴ类水高达12.4%,高于全国平均水平6.7%,水污染问题突出[7]。学者们已从水资源的承载力测度[8]、利用演变格局[9]、匹配状况[10]等角度研究黄河流域特殊的资源约束问题。水资源保护是黄河流域生态保护的核心,应着手各地区河流和生态环境特点,以水为纽带促进黄河流域环境保护与经济发展携头并进,实现可持续发展[11]。加强生态环境治理已经成为新形势下黄河流域经济高质量发展的重要推动力。
围绕黄河流域环境方面尤其是水资源的研究颇多,独特的生态资源给经济系统提供了产业支撑,但其生态环境承载力是有限的,超出阈值会成为经济发展的负担。有关经济与环境关系的研究由来已久,Panayotou在前人研究的基础上[12]首次提出环境库兹涅茨曲线(EKC),表明环境质量与收入水平呈倒U型关系。EKC曲线强调收入水平带动环境质量变化,却忽视了生态环境对收入水平的推动机制。而黄河流域需同时关注经济与环境的双向互动关系,研究二者的发展步调和协调程度,进而发挥正向累进效应使经济与环境系统向更高层次协调发展,这类研究主要使用协调发展模型[13-15]。但由于不同学者构建的指标体系和测度方法不同,很难实现对比研究。
大量学者运用注重指标变异性的熵权法或侧重变量相关性的主成分分析法,本文采用的CRITIC法则更全面地关注到样本间的冲突性和对比性,更为准确客观。基于创新成为第一动力、协调成为内生特点、绿色成为普遍形态、开放成为必由之路、共享成为共同目的的高质量发展背景下,我们在分析黄河流域经济发展和环境保护作用机理的基础上,测度2004—2018年黄河流域76个地级以上城市经济发展与环境保护的协调发展水平,采用Dagum基尼系数法、核密度估计考察其区域分化状态与动态演进。
在遵循科学性、客观性、系统性、全面性等原则的基础上,分别构建衡量黄河流域城市经济系统和环境系统的多维指标。其中经济系统从经济发展的数量和质量两个维度考虑,环境系统考虑到黄河流域特殊的生态资源即水资源约束,流域内水资源短缺与环境污染现象并存,水资源保护是黄河流域环境保护的核心,因此从固体、液体和气体污染以及水资源利用率四个维度考量。
经济发展系统的二级指标分两个,以实际人均GDP表示经济发展的数量,计算方法以2004年为基期并剔除价格波动因素。用全要素生产率描绘经济发展的质量,使用基于超越对数生产函数的随机前沿模型(SFA)进行测算[16]。
环境保护的成果用环境污染程度表征,二者之间负相关。为使负向指标正向化,用实际GDP与各类环境污染指标的比值表示单位污染产出,比值越大表明每单位污染带来的收益越高,即环境保护成果越突出。固体污染指标采用工业固体废弃物,液体污染指标选取用工业废水排放量,气体污染指标用二氧化硫排放量衡量。黄河流域的水资源保护与水资源利用率相关,故用万元GDP水耗率表示。同样的,该指标用实际GDP与供水量比值代表。
以上指标及数据来源于2003—2019年《中国城市统计年鉴》《中国区域经济统计年鉴》和CEIC数据库。
黄河流域横跨地理范围广,结合地区发展特征和其与黄河流域的关系,选取76个城市数据分析研究,并根据地理范围将其分为上、中、下游城市(见表1)。
表1 黄河流域上、中、下游城市地级市划分
1. TOPSIS-CRITIC法 CRITIC法是综合考虑指标对比性和冲突性的一种客观赋权法。 对比性用对比强度衡量并以标准差的形式表现, 某项指标的标准差越大, 相应的其对比强度越强。 指标冲突性用相关系数的大小和方向衡量, 指标间的正相关性越强, 其冲突性越弱。 TOPSIS法基于指标数据与最优方案与最劣方案之间的距离进行测算, 观测对象越接近理想程度则该观测对象越优, 反之亦然。TOSIS-CRITIC法综合考虑到指标的对比性和相关性, 能较为全面合理地反映经济系统和生态系统的发展情况。
(1) 数据标准化。因各指标的量纲和数量级不同,不便于比较,故采用极差标准化法对数据进行无量纲化处理,本文均为正向指标,令:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
2.协调发展模型 黄河流域经济发展与环境保护之间协调发展关系体现在三个层面:第一,在物质层面上,黄河流域城市经济的增长离不开区域内环境资源在一定数量和质量上的物质承载,良好的生态环境资源能支撑和保障经济发展。同时,经济效益的增强会促使黄河流域城市产业结构变化,尤其使第三产业占比逐渐提升,有利于由粗放型增长转向集约式增长方式且减少了环境污染。此外,近年来在创新驱动发展的目标引领下,企业在不同程度上取得技术进步,对各类资源的利用率提升,使得流域内经济增长对环境造成的负外部性进一步减少。第二,在意识层面上,经济持续增长创造了相关的就业岗位,人民生活的美好愿景已由低层次的吃饱穿暖转向更高层次的物质精神需求,公众逐渐意识到绿水青山就是金山银山,这种环境诉求会倒逼经济发展兼顾数量与质量,促进二者协调发展。第三,在制度层面上,我国已由高速发展转向高质量发展阶段,遵循创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。黄河流域城市具有独特的自然资源禀赋,中央至地方政府由上而下的制度设计加大了环境保护行为,同时群众对政府部门自下而上的环境呼吁进一步会加强相关制度建设[17]。本文借鉴耦合协调发展模型,设计黄河流域经济发展与生态保护协调发展模型。
结合耦合协调模型相关理论,参考多系统耦合度模型为:
(8)
则本文两系统的协调发展模型为:
(9)
其中Ct表示黄河流域城市第t年经济增长与环境保护的协调发展水平,且Ct⊆[0,1]。进一步构建协调发展模型为:
(10)
(11)
3.Dagum基尼系数法 Dagum基尼系数法,从子样本的分布状况入手,将总体基尼系数G分为区域内部差异Gw、地区间差异Gnb和超变密度Gl三部分。其中超变密度通过识别子群体间交叉重叠现象划分对总体基尼系数差距影响的贡献,突破了传统基尼系数法的局限性,在非均衡的空间问题上优势突出[18]。具体步骤如下:
(1) 计算第t年黄河流域城市经济发展与环境保护的整体差异Gt
(12)
μh≤…≤μe≤…≤μk
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
4.Kernel密度估计法 Kernel密度估计是一种从样本本身出发的非参数检验方法,对相关数据分布依赖较弱,本文选用高斯核函数展现t年各区域经济发展与环境保护协调发展程度的分布情况。连续的密度曲线图能直观展现样本分布形态及动态演进过程。核函数如下:
(24)
结合上述研究设计,图1表明2004—2018年黄河流域城市经济发展与生态环境保护协调发展水平整体在小幅波动中经历了两个阶段,2004—2013年的增长期和2014—2018年的调整期,整体处于勉强协调阶段。其中协调发展水平由2004年的0.52变为2007年的0.54,此阶段变化范围小,增长较为稳定。2007年党的十七大提出建设生态文明社会并首次将环境友好型、人与自然和谐型社会写入党章。对环境保护的制度设计和此阶段黄河流域城市经济的高速增长拉动协调发展水平稳健攀升。2012年党的十八大报告从人与自然关系的角度提出尊重、顺应、保护自然的理念。由于黄河流域经济经历了长期高速发展阶段并逐渐向高质量发展转型,经济增速放缓致协调发展水平逐渐进入调整期。同时,政策效应具有一定的滞后性,调整期自2014年显现,表现为协调发展水平稳定的上下波动,但其仍处于勉强协调发展阶段。为更深层地研究流域内部城市协调发展水平的变动情况,将其分为上、中、下游分区域研究。
从图1和附表1得出,黄河流域分区域的协调发展水平走势和整体情况基本一致。上游和中游同时经历了从2004—2008年濒临失调阶段向2008—2018年勉强协调的转变。其中上游整体协调发展水平最小为2004年的0.45,最大为2016年的0.55,中游城市整体协调发展水平最小和最大分别为2004年的0.43和2013年的0.56,跨越了不同协调发展水平等级类型。同时,除2013年外上游城市各年份协调发展水平均大于或等于中游城市,均值方面略高于中游的0.01。下游城市整体的协调发展水平始终保持在初级协调阶段,均值为0.64,明显高于上、中游城市。
进一步,将上、中、下游细分为具体的城市层面,选取2018年各城市的协调发展水平研究流域内城市间差异。如附表2所示,流域内没有极度失调、严重失调或中度失调型城市,仅有吕梁市、榆林市和银川市3个城市属于轻度失调的衰退发展期,共占比3.95%;大同市、阳泉市等占比28.94%的22个城市处于濒临失调过渡期;43.94%的城市如太原市、赤峰市等29个城市位于勉强协调的过渡阶段;呼和浩特市、乌海市等15座城市,共占比19.74%处于初级协调的发展阶段;7.89%的城市如包头、济南等6个城市属于中级协调的发展期;仅青岛一个城市经济发展与环境保护良好协调。整体来看,黄河流域各城市经济发展与环境保护的协调发展水平符合正态分布。在协调发展模式层面,大多数城市经济发展综合指数低于环境保护综合指数,环境资源承载目前经济体量富裕较大,经济发展有大幅提升空间,也有少部分城市经济发展综合指数领先,如呼伦贝尔市、烟台市等;在城市差异层面,青岛市经济发展良好且兼顾环境保护系统,以0.83的协调发展水平领先,榆林市因经济发展综合指数过低致协调发展水平为0.32,在流域内暂时落后;在协调发展水平增量层面,2004—2018年共有44个城市(占比57.89%)提升,32个城市(占比42.11%)下降。其中,有32座城市协调发展水平提升幅度小于0.1,8个城市提升幅度介于0.1—0.2之间,4座城市大于0.2;30个城市衰退幅度小于0.1,仅有2座城市衰退幅度位于0.1—0.2之间。总体上,协调发展水平变动幅度小于0.1的62个城市占比81.58%,这意味着大多数城市等级变动范围都在相邻区间,循序渐进式稳健增长。同时,仅有少部分城市跳跃升级、跨区间变动,这部分城市初始时经济增长与环境保护的协调发展水平较低,协调发展等级转变较容易。在一定程度上表明,黄河流域城市经济发展与环境保护的耦合协调逐步由低水平协调向高水平转换,整体发展稳中向好。
尽管2004—2008年黄河流域经济增长和环境保护协调发展水平总体有所提升,但流域内经济与环境系统的发展步调和增幅有所差异,造成了城市间发展不平衡。为深入挖掘黄河流域城市经济增长与环境保护协调发展水平的变动模式,从经济和环境系统的相对发展度出发,探究两系统发展程度与协调发展水平的变动关系。借鉴唐晓华等学者的研究方法[18]将城市层面的协调发展发展类型分为以下四类:持续领先型、演化趋同型、双向互动波动型、单方驱动主导型。
协调发展水平持续领先型城市指经济增长和环境保护齐头并进,协调发展水平持续领先、始终保持高质量发展模式的城市,如青岛市、淄博市、烟台市,这几个城市2004—2018年间稳健保持在中级协调和良好协调区间内,经济发展和环境保护差异较小。如图2所示,青岛市是“一带一路”重要节点城市和国际性港口城市,地理区位优势明显且制造业发达,轻工业尤其是电子、电器类行业发展迅猛。同时青岛的文旅发展成熟,人口持续流入且第三产业在总体GDP中占比过半。以上优势为创新型发展注入活力,为产业结构转型升级提供了有力保障。青岛市自然资源丰富,近年来经济结构的升级促进了环境质量优化,协调发展水平持续领先。
协调发展水平演化趋同型城市指经济发展或环境保护单边落后,着力提升短板使二者逐步靠近,进而使协调发展水平整体提升。如图3,2004年运城市经济发展依赖于传统农业及低附加值的制造业,经济发展综合指数仅为0.13,落后于环境保护指数的0.35。随着农业由传统棉粮逐渐向现代化林果经济过渡,旅游资源的合理开发及第三产业的崛起,运城的经济发展与环境保护齐头并进,二者逐渐趋同。虽然经济快速发展过程中会挤压环境保护的部分成效,但随着经济结构进一步优化、资源利用率不断提升和技术创新,EKC曲线会更早跨过拐点,使二者在更高水平协调发展、演化趋同。
双向互动波动型城市指经济发展和环境保护共同发展、良性互动,同时驱动整体协调发展水平提升的城市,如呼和浩特市、赤峰市等。图4所示呼和浩特市协调发展历程,2004—2018年间,经济发展与环境保护指数同时在波动中小幅增长。其纺织业、乳品业、电力工业等支柱产业规模化程度高,但传统工业企业创新难度大、第三产业带动能力较弱,故经济发展较平缓。同时,纺织业、乳品业等轻工业对该地区环境资源依赖较强,呼和浩特充沛的自然资源支撑着该地区经济发展,经济与环境的双向互动使协调发展水平在波动中小幅上升。
单方驱动主导型城市指整体的协调发展水平优化提升主要由经济增长或环境保护单方贡献,其可分为经济发展主导型和环境保护主导型,代表城市分别为日照市和渭南市等。日照市地理区位优势明显,是我国重要的港口型城市,承接钢材、煤炭、石油化工等工业原材料的加工、运输,其经济发展领先于环境保护,主要由经济引擎推动整体协调发展水平的提升。图5的渭南市在全国处于相对不发达的西北地区,地理区位存在短板且人才吸引力不足导致创新乏力,经济发展水平滞后于环境保护。渭南市经济规模较小、工业发展落后于农业,经济发展对协调发展水平推动作用不强,故加强环境保护,发挥其生态资源优势更有助于提升协调发展水平。
上述表明,黄河流域上、中游城市经济发展和环境保护的协调发展水平总体低于下游城市,为进一步研究流域内城市协调发展水平差异来源及各自贡献度,采用Dagum基尼系数法衡量2004—2018年间黄河流域城市发展差异。
1.总体差异 如表2所示,2004—2018年黄河流域城市经济发展和环境保护的协调发展水平基尼系数由0.144 8波动下降至0.107 9,存在一定的收敛现象。考察期内黄河流域城市总体基尼系数波动历经“平稳—下降—平稳”三个阶段,2004—2008年的平稳期流域内城市总体差距最大,年均值为0.133 3,2009年呈现明显收敛态势直至2012年达到最低点0.079 5,下降期内黄河流域城市总体基尼系数年均值为0.092 9;2014年起回归平稳波动趋势,第三阶段总体基尼系数年均值为0.092 6,明显低于2004—2008年平稳期的年均值。同时,所有年份中黄河流域城市总体差异贡献率由大到小排序均为区域间差异、区域内差异、超变密度,这表明总体差异来源主要来自区域间差异。进一步从时间维度分析,2004—2018年区域内差异以较小幅度平稳波动,均值为26.79%,从占比和变动幅度来看对总体基尼系数变动影响不大。区域间差异贡献率变动趋势在波动中大致分为“下降—平稳—下降”三个阶段,第一阶段持续下降,第二阶段在第一阶段下降基础上保持稳定,第三阶段则先短暂回升后下降。同时,区域间差异贡献率与超变密度贡献率变动趋势完全相反,二者此消彼长、反方向变动。2004—2008年区域间差异贡献率呈现明显下降态势,与此同时,超变密度贡献率上升;第二阶段即2009—2012年,区域间差异贡献率平稳波动,但相比上阶段贡献率其平均值低了6.13%,同时超变密度贡献率在第二阶段的2011年出现最大值22.46%;第三阶段,区域间差异贡献率至2013年重新回升后,2013—2018年间在波动中下降,超变密度贡献率与之恰好相反。超变密度用于辨别区域间交叉重叠现象,这在一定程度上说明,2004—2012年间黄河流域个别城市经济发展与环境保护的协调发展水平发展领先于其余城市,存在极化现象,“领头羊”效应至区域间整体差距缩小。2013年之后环境资源保护制度逐渐完善,经济由高速增长阶段迈入高质量发展阶段,“领头羊”城市协调发展水平增速放缓并在经济和环境系统产生外溢效应、涓滴效应带动周边地区发展,此阶段区域间差异主要来自净差异,基尼系数变动平稳,但2018年黄河流域总体基尼系数又出现扩大趋势。
表2 2004—2018年黄河流域经济发展与环境保护协调发展水平的总体差异来源及其贡献
2.区域内和区域间差异 从区域内差异看,表3中2004—2018年黄河流域城市经济增长与环境保护协调发展水平基尼系数均值由大到小排序依次为上游、中游、下游。这表明研究期内黄河流域下游城市协调发展水平整体差距较小,均值为0.076 3;中游城市总体差距次之,均值为0.082 8;上游城市总体基尼系数均值为0.095 6,经济发展与环境保护协调发展水平最不均衡。分析城市层面,下游城市除鹤壁市在2010年以前和2014年协调发展水平位于0.4—0.5的濒临失调阶段外,其余29个城市在研究期内协调发展水平均大于0.5,刻画了协调发展水平高值集聚的空间格局。这类城市对人才等创新要素的吸引力强,如济南、青岛、郑州等城市长期人口净流入,促进了产学研深度合作与创新成果的不断转化,协调发展水平高值集聚的空间关系向外扩展,带动周边城市发展。上游和中游部分城市无地理优势且经济基础薄弱,如西宁、平凉等城市,因而基尼系数差距较大。进一步从时间维度分析,2004—2010年间黄河流域上游和下游城市总体基尼系数趋于稳定,2011年之后上、下游城市差距在波动中收敛,2018年上游城市差距呈现缩小趋势。中游城市在2004—2008年间经济发展与环境保护协调发展水平的基尼系数较稳定,2009—2013年城市差距缩小,基尼系数呈现下降势头,自2014年基尼系数在波动中回升,存在极化趋势。
表3 2004—2018年黄河流域经济发展与环境保护协调发展水平的区域差异
从区域间差异看,2004—2018年间黄河流域经济发展与环境保护协调发展水平的基尼系数平均值差异最大为中、下游,数值为0.128 9,差异最小的中、上游数值为0.092 5,这主要由上述分析的下游城市整体发展较中、上游均衡所致。从时间维度分析,2004—2008年各区域间差异均在波动中小幅下降,其中上、下游和中、下游波动明显,中、上游波动幅度较小,与图1所示各区域协调发展水平相对变化趋势的研究结果一致。2009年各区域组间差异大幅下降,后至2017年呈现收敛趋势,但2018年开始转折,组间差异呈现扩大趋势。
选取2004年、2008年、2012年、2015年和2018年协调发展水平数据,采用Kernel密度估计法观测黄河流域整体及各地区经济发展与环境保护的协调发展水平演进趋势。如图6所示,黄河流域整体和各地区核密度图具有以下演进特征:黄河流域整体和上、中、下游协调发展水平的核密度图均有先右移后左移的趋势,2008年之前右移幅度不明显,2008—2012年间右移幅度较大,2012年之后向左小幅移动。这表明黄河流域整体和各区域城市经济发展与环境保护的协调发展水平先上升后小幅回落,但回落后仍高于2004年初始水平,与上文图1研究一致。从分布态势分析,全样本和各地区的波峰高度在不同时间节点均经历了“低—高—低”的变化,波峰宽度变化趋势为“宽峰—窄峰—宽峰”,这表明黄河流域整体和各地区协调发展水平的区域内绝对差异先逐年缩小后又扩大。从时空变化分析,2018年区域间绝对差异小于2004年,下游比中、上游区域内绝对差异小。
进一步发现,黄河流域全样本和各地区主峰在不同时间点小幅上升后小幅回落,存在极化现象,且上游和中游极化现象较明显,下游存在轻微极化。2004年不存在多峰现象,随着时间推移,流域内整体和分地区城市出现不同类型的多峰。其中,流域整体多峰现象微弱,上游城市自2008年起多峰现象明显,中游和下游城市在2012年核密度图中展现出显著的多峰形态,2018年黄河流域整体和各区域多峰现象基本消失。这表明黄河流域各地区协调发展水平极化现象有所收敛,极化类型由单极极化转向轻微多极极化。
本文采用TOPSIS-CRITIC法测度2004—2018年黄河流域城市经济发展与环境保护的协调发展水平,运用协调发展机理将各城市发展模式划分为四种类型,进而用Dagum基尼系数分解流域整体和上、中、下游城市的协调发展水平发展差异,最后用Kernel密度图分析其动态演进趋势,主要结论如下。
第一,黄河流域经济发展与环境保护协调发展水平整体在波动中上升,具体分为两个阶段,即2004—2013年增长期和2014—2018年调整期,整体协调发展水平处于勉强协调阶段,仍有上升空间,大部分城市经济发展综合指数落后于环境保护综合指数。分区域研究显示,下游城市协调发展水平处于初级协调阶段,高于上、中游城市。第二,在协调发展水平增长模式方面,黄河流域城市分为四种类型:协调发展水平持续领先型、演化趋同型、双向互动波动型和单方驱动主导型。第三,Dagum基尼系数法结果表明,黄河流域经济发展与环境保护的协调发展水平差异整体上有所收敛,差异主要来源于区域间差异。在区域内差异层面,黄河流域下游基尼系数均值最小,中游和上游次之。第四,Kernel密度图显示,黄河流域整体和上、中、下游波峰均有“大幅右移—小幅左移”的演变趋势,对应协调发展水平的增长期和调整期。流域整体和各区域存在先增大后有所收敛的极化现象,上游和中游极化较明显且逐步转变为轻微的多极极化,下游极化现象不明显。
为合理地缩小黄河流域城市经济发展与环境保护协调发展水平的差距,减少其分化演变态势,本文提出以下建议:
首先,深入挖掘各地区经济发展与环境保护协调发展水平的潜在价值。目前黄河流域只有7个城市处于中级协调以上的阶段,大部分城市的协调发展水平还具有较大的发展潜力,要深入贯彻创新驱动发展理念,促进黄河流域城市绿色、协调发展。其次,立足各地区发展优势,从保护黄河流域水资源出发统筹规划流域整体向高水平协调发展水平升级。具体而言,下游城市经济发展与环境保护的协调发展水平领先于中、上游城市,要加大要素的跨区域流动,使持续领先型城市充分发挥其溢出效应和正向累进效应,以城市群的形态带动周边城市协同发展,最终促进黄河流域城市向高水平趋同;演化趋同类城市大多是经济发展综合指数逐渐追赶生态保护综合指数,在向双向互动波动型城市演化的进程中,要进一步加强经济建设促进高质量发展,以此提升整体协调发展水平;单方驱动主导型城市大部分是环境保护综合指数领先,各地区需用创新给经济引擎注入持久动力。最后,政府不仅要在产业支撑、发展要素集聚等物质层面提升整体的协调发展水平,更要在制度层面因地制宜的制定相关政策,深入贯彻新发展理念、强化公民环保意识,共同构建黄河流域城市经济发展和环境保护在高水平协调发展的蓝图。