新安江-千岛湖生态补偿试验区乡村人居环境质量时空分异及影响机制

董 冬，罗 毅，王丽宸，邰 宇，顾康康①

(1.安徽建筑大学建筑与规划学院，安徽 合肥 230022；2.安徽省国土空间规划与生态研究院，安徽 合肥 230022)

新安江西起安徽省黄山市休宁县，东至浙江省杭州市，是长江流域重要的水源地和生态屏障[1]。新安江水质关乎流域全局，具有重要意义。20世纪末，新安江上游城镇化和工业化进程加快，加重了流域资源环境压力，也严重影响区域人居环境质量。2012年，新安江流域生态补偿机制正式实施，这是习近平总书记亲自倡导和推动的全国首个跨省流域生态补偿试点。经过3轮试点[2]，新安江-千岛湖生态补偿试验区(简称试验区)于2020年正式开始建设。作为命运共同体，试验区通过禁止和限制上游重点生态功能区的开发，达到保障并改善下游生态安全的目的；下游地区对上游地区开展生态环境保护与修复、放弃发展机会和治理农村面源污染等方面进行价值补偿[3]。生态补偿作为一项重要的经济、社会和环境政策，已经拓展到生态环境保护与治理、经济发展、产业结构调整、村民就业与生活水平提高等领域。这些措施改变了乡村地区生态环境和生产、生活方式，进而对乡村人居环境系统产生影响。试验区是皖浙两省生态环境同治的“生态文明创建共同体”，也是协同推进乡村人居环境整治与发展的重要空间单元。笔者研究对该区域乡村人居环境质量进行综合评价，探索关键制约因素并构建反馈机制，这对优化区域乡村人居环境质量和生态补偿政策具有重要现实意义。

乡村人居环境指乡村地域内村民进行生产生活、休憩游乐和社会交往所需的物质和非物质环境[4]。人居环境质量是衡量村民生活品质和乡村区域进步的重要载体[5]，乡村人居环境评价一直是国内外学者们关注的焦点。从研究内容来看，国外研究主要集中在乡村聚落形态演替[6-7]、乡村人居环境质量[6,8]和乡村可持续发展等方面[9-11]。国内人居环境研究起源于吴良镛院士提出“人居环境科学”理论[12]，主要聚焦于相关理论体系研究[13-15]、乡村空间聚落分异[16-18]、乡村人居环境演化[19-21]和乡村环境整治与优化[22-23]等方面。其中，乡村人居环境评价研究多为对复杂乡村人居环境从单一角度进行综合评价[24-25]，鲜有从时间和空间多角度开展研究。从研究尺度来看，现有乡村人居环境质量评价研究尺度多聚焦于生态敏感区、省域、市域和县域尺度[26-28]，科学评估跨区域生态补偿试验区人居环境的研究鲜见报道。从研究方法来看，多采用层次分析法、模糊综合层次法、熵值法和结构方程模型等方法进行综合评价[29-31]，且评价指标体系特色不够突出[32]。基于此，以试验区为研究区域，选取生态补偿机制确立之前的2011年以及3轮试点收官之年(2014、2017和2019年)的相关研究数据，构建具有地域特征的评价指标体系，采用熵权TOPSIS法和时间地理加权回归模型(GTWR)相结合的方法评价乡村人居环境质量，并理清其时间演变规律、时空分异特征及影响机制，以期为区域乡村人居环境质量的优化提升和生态补偿政策的制定提供建议。

1 材料与方法

1.1 研究区概况与数据来源

新安江干流全长约为359 km。2012年以来，新安江流域生态保护补偿机制启动实施并经过3轮试点(2012—2014、2015—2017和2018—2020年)。试验区包括安徽省黄山市全境和宣城市绩溪县以及浙江省杭州市淳安县和建德市(图1)，共计10个县(区、市)。该区域属于亚热带季风性气候区，四季分明，雨水充沛。全区位于长江中下游平原，地形复杂多样，以丘陵山地为主，森林覆盖率较高，地表水系发达，河网湖泊密布。各县(区、市)在生态环境现状、人口分布情况、经济水平和基础设施完善程度等方面差距较大。

图1 新安江流域地理范围与区位

数据资料主要包括2011、2014、2017和2019年《中国县域统计年鉴》《黄山统计年鉴》《杭州统计年鉴》《宣城统计年鉴》以及《新安江流域上下游横向生态补偿试点绩效评估报告(2012—2017年)》，各市统计局、环保局、住建局和水利局等部门提供的相关数据以及相关规划、卫星影像数据和实地调研资料。

1.2 研究方法

1.2.1指标体系的构建

乡村人居环境是一项涉及经济、社会、资源和生态环境等方面的复杂系统，且内部存在着物质、能量和信息等要素的流动与交互，与乡村空间尺度上的生态空间、生产空间和生活空间的合理利用相契合[33]。生态补偿机制的实施使乡村人居环境赖以依存的社会、经济和自然环境发生较大变化。生态补偿区政府对现实环境作出响应，通过政策调控以及实施“农药替代花费工程”“绿色特色农业发展工程”“农村环境整治工程”“畜禽规模养殖工程”等“十大工程”，直接或间接改善乡村人居环境[34]。构建生态补偿试验区乡村人居环境体系时充分体现生态补偿机制的影响以及生态功能区人居环境的复杂性和主体功能。在指标选择上，参照以往研究成果[32,35]并遵循数据科学性、对比性和可获得性等原则，着重体现生态补偿机制对生态空间、生活空间和生产空间质量要素的影响，在初拟评价指标基础上，结合10位长期从事村庄规划、乡村振兴研究专家意见，构建了包含乡村生态环境(B1)、乡村生产环境(B2)和乡村生活环境(B3)3个1级指标和27个2级指标的试验区乡村人居环境质量综合评价指标体系(表1)。

表1 生态补偿试验区乡村人居环境质量评价指标体系

1.2.2熵权TOPSIS模型

(1)

(2)

式(1)～(2)中，rj为指标j原值；n为指标数。

各县(区、市)乡村人居环境与正负理想解的贴近度(Ci)计算公式为

Ci取值范围为0～1，Ci越接近1，说明乡村人居环境质量越好。

1.2.3时空地理加权回归(GTWR)模型

采用GTWR模型与熵权TOPSIS法计算的试验区乡村人居环境质量及其子系统得分进行回归分析，测度乡村人居环境质量及其影响因素的时空分异规律。GTWR模型是以地理加权回归模型为基础，将时间维度数据纳入其中构成的时空三维分析模型[37]，计算公式为

(3)

式(3)中，yi为乡村人居环境质量综合评价得分，i=1，2，…，n；ui、vi和ti分别为点i的经度、纬度和时间；β0(ui，vi，ti)为截距项；βj(ui，vi，ti)为影响因素j在点i上的回归系数；xij为影响因素j在点i上的值；εi为随机误差。

2 结果与分析

2.1 乡村人居环境质量时间演变特征分析

根据人居环境质量评价指标体系和权重，采用熵权TOPSIS法和GTWR模型进行综合评价计算，绘制2011、2014、2017和2019年试验区乡村人居环境质量以及乡村生态环境、乡村生产环境和乡村生活环境3个子系统平均值和标准偏差的变化趋势(图2)。图2显示，随着新安江流域生态补偿机制制度的演进，乡村人居环境综合质量呈不断上升态势，但各子系统得分变化趋势差异较大。乡村生态和乡村生活环境得分由生态补偿机制实施前的0.485和0.478分别上升到0.573和0.499，而乡村生长环境呈现下降趋势。各县(区、市)乡村人居环境综合质量和生态环境质量的标准偏差不断增加。通过3轮新安江流域生态补偿试点，全面推进了新安江流域各县(区、市)经济、社会、产业的发展。虽然试验区各县(区、市)之间乡村人居环境质量差距在不断扩大，但试验区乡村人居环境质量总体上不断提升。

图2 2011—2019年新安江-千岛湖生态补偿试验区乡村人居环境质量变化

新安江生态补偿机制通过3轮9年试点，各县(区、市)乡村人居环境质量总体上趋于向好，但在不同试点阶段间存在一定波动(图3)，2011—2019年各县(区、市)乡村人居环境质量增幅在前5位的分别为祁门县(12.69%)、建德市(12.67%)、徽州区(7.91%)、休宁县(7.48%)和淳安县(7.14%)，这些地区均位于新安江-千岛湖源头和腹地。

图3 各县(区、市)乡村人居环境综合质量比较

第1轮试点(2012—2014年)期间，除屯溪区乡村人居环境综合质量有所下降外，其他县(区、市)综合质量得分均有不同程度增加。其中，淳安县和建德市增幅最明显。这是由于随着上下游补偿协议的签订，生态环境修复与保护投入增加，乡村人居环境综合质量逐渐提升。而屯溪区为黄山市主城区，受生态补偿机制的影响较小。

第2轮试点(2015—2017年)期间，新安江流域生态补偿机制逐步完善，生态保护成效明显，生态效益迅速转化为经济效益与社会效益，休宁县、徽州区和黟县乡村人居环境综合质量大幅提升。绩溪县和歙县经济基础相对薄弱，基础设施处于相对落后水平，在第2轮生态补偿试点期间，绩溪县和歙县因加强生态环境保护而导致自身发展机会成本增加，所以绩溪县和歙县乡村人居环境总体质量反而有所下降，得分分别下降0.01和0.02。受第2轮中央财政资金退坡的影响，淳安县乡村人居环境总体质量下降明显。第3轮试点(2018—2020年)期间，皖浙两省实施横向生态补偿2+2亿元，研究区乡村人居环境综合质量出现明显波动，其中，祁门县、淳安县和建德市上升明显，上升幅度分别为9.42%、5.10%和6.96%，而黟县出现一定幅度下降，降幅达3.85%。

2.2 乡村人居环境质量空间分布特征分析

为进一步揭示试验区乡村人居环境质量空间分布特征，采用ArcGIS 10.2软件自然断点法将2011—2019年研究区各县(区、市)乡村人居环境及其子系统评价结果分为高、较高、中等、较低和低水平5个等级，并将分类结果进行可视化表达(图4)。

图4显示，从乡村人居环境综合质量空间分布来看，试验区乡村人居环境及其子系统得分的空间分布较为分散，具有一定梯度性，在整体上呈现东西高、中间低的空间分布特征，形成以淳安县和建德市为核心的乡村人居环境质量高水平集聚区，休宁县-黄山区南北连片分布的较高水平区，屯溪区和祁门县属于中等水平区，黟县属于较低水平区，歙县和绩溪县属于低水平区。从所属行政区来看，各地级市乡村人居环境质量由高到低依次为杭州市(建德市和淳安县)、黄山市(黄山区、休宁县、屯溪区、祁门县、黟县、徽州区和歙县)和宣城市(绩溪县)。

从各子系统空间分布来看，乡村人居环境高、较高和中等水平集聚区与乡村生态环境高、较高和中水平集聚区基本吻合〔图4(a)～(b)〕，说明乡村生态环境是影响乡村人居环境质量的主要因素。从乡村生态环境子系统空间分布来看，黄山区依托黄山风景名胜区等优势生态资源，乡村生态环境质量属于高水平区。休宁县、淳安县和建德市乡村生态环境质量属于较高水平区。生态补偿政策的实施极大改善了上游地区生态环境，缓解了下游地区环境保护和生态修复压力，乡村生态环境质量水平较高。从乡村生产环境子系统空间分布来看，淳安县乡村生产环境质量属于高水平区。淳安县近年来将矿泉水加工、农副产品生产与加工同电子商务相结合；同时，围绕千岛湖风景区大力发展旅游产业，探索生态经济化、经济生态化的有效路径。绩溪县和祁门县生态本底优良，但经济基础薄弱，生态补偿政策限制了污染型工矿产业的发展，发展条件受到约束，乡村生产环境水平较低。从乡村生活环境子系统空间分布来看，建德市、黄山区、淳安县、歙县和休宁县乡村生活环境质量在中等水平之上。其中，建德市和淳安县经济较为发达且生态文明建设起步早，生活保障及基础设施较为完善；黄山区和休宁县由于政府补贴较多及乡村人居环境整治力度大，乡村生活环境质量较高。

图4 2011—2019年乡村人居环境质量及其子系统空间分布

2.3 乡村人居环境时空演变的影响机制分析

2.3.1影响因素的选择与检验

乡村人居环境时空演变受到众多因素综合影响，尤其是新安江生态补偿机制对乡村人居环境的影响机制尚不明晰。为探索生态补偿机制背景下各因素对乡村人居环境质量差异的影响，基于乡村生态、生产和生活因素3个方面选择生态补偿、生态环境、乡村人口、经济、基础设施和公共服务设施等方面因素，通过相关性检验和复共线性检验(表2)，最终筛选出14个指标。乡村生态因素包括生态补偿指数(X1)、新安江流域水质(X2)、化肥施用强度(X3)和农药施用强度(X4)；乡村生产因素包括乡村从业人员比例(X5)、乡村人均农林牧渔业总产值(X6)、单位GDP能耗(X7)、乡村旅游业收入比例(X8)和农业用电量比例(X9)；乡村生活因素包括乡村人口占比(X10)、乡村人均可支配收入(X11)、乡村医疗设施水平(X12)、乡村通讯设施水平(X13)和乡村低保人数比例(X14)。

表2显示，14个因素P值均<0.05，且方差膨胀因子值(VIF)均小于4，远小于7.5，表明各解释变量之间多重共线性现象较弱，可以进行回归分析[36]。时间加权回归(TWR)模型、地理加权回归(GWR)模型和时空地理加权回归(GTWR)模型分别侧重于时间作用、空间作用和时空共同作用，因此各模型拟合结果存在差异。由表3可知，各模型解释力由强到弱依次为GTWR、GWR、TWR和全局普通线性回归(Globe-OLS)模型。其中，GTWR模型R2及调整R2均为0.98，回归模型拟合度高；GTWR模型AICc和RSS值最小，观测数据解释力最强；GTWR模型Bandwidth值也最小，模型平滑程度最高。因此，综合考虑了时空共同作用的GTWR模型为该研究最优选择。

表2 影响因素相关性检验和复共线性检验结果

表3 Globe-OLS、TWR、GWR和GTWR模型回归属性对比

2.3.2影响因子空间分异分析

采用GTWR模型得到2011、2014、2017和2019年研究区乡村人居环境影响参数估计结果，仅对2019年各影响因素参数估计值空间分异(表4)进行分析。其中，生态补偿指数(X1)、新安江流域水质(X2)、乡村人均农林牧渔业总产值(X6)、乡村人均可支配收入(X11)、乡村医疗设施水平(X12)和乡村低保人数比例(X14)是主要影响因素。

表4 乡村人居环境质量各影响因素参数估计值

从乡村生态因素来看，生态补偿指数和新安江流域水质均为正值，说明新安江生态补偿政策的实施明显改善了新安江流域水质和生态环境质量，进而促进乡村人居环境质量提升。化肥和农药施用强度均为负值，但数值较小，说明化肥和农药会在一定程度上破坏生态环境，从而影响乡村人居环境质量提升。从乡村生产因素来看，除单位GDP能耗外，乡村从业人员比例、乡村人均农林牧渔业总产值、乡村旅游业收入比例和农业用电量比例均为正值，可以促进乡村人居环境质量提升。其中，乡村人均农林牧渔业总产值和农业用电量比例影响较大，说明该区域大力发展生态农业、绿色农业可以促进经济发展，进而促进乡村人居环境质量提升。从乡村生活因素来看，乡村低保人数比例是明显短板，乡村人口占比、乡村人均可支配收入、乡村医疗设施水平和乡村通讯设施水平均为正值，其中，医疗卫生水平和通讯水平改善可以显著提升乡村人居环境质量。

2.3.3影响因子时序波动分析

为进一步分析影响乡村人居环境质量各影响因素参数估计值的时序波动，对2011、2014、2017和2019年各变量对乡村人居环境质量影响参数的平均值进行分析(图5)。从乡村生态因素(X1～X4)来看，随着新安江流域生态补偿机制的推进，生态文明建设水平也逐渐提高，生态补偿指数影响参数值正向提升，由2011年的9.25提升至2019年的10.43。

X1为生态补偿指数，X2为新安江流域水质，X3为化肥施用强度，X4为农药施用强度，X5为乡村从业人员比例，X6为乡村人均农林牧渔业总产值，X7为单位GDP能耗，X8为乡村旅游业收入比例，X9为农业用电量比例，X10为乡村人口占比，X11为乡村人均可支配收入，X12为乡村医疗设施水平，X13为乡村通讯设施水平，X14为乡村低保人数比例。

化肥和农药施用强度对乡村人居环境质量的抑制效果逐年提升，在生态环境持续向好的情况下，破坏生态环境的行为会明显影响乡村人居环境的提升。从乡村生产因素(X5～X9)来看，随着生态文明建设与供给侧改革的推进，由依靠增加生产投入来扩大生产规模的粗放型经济增长方式转变为依靠科技创新和高素质劳动者来增数提质的集约型经济增长方式。因此，单位GDP能耗的影响由正效应转为负效应，2011年波峰值为0.02，而2019年波谷值为-0.77，总跨度达0.79。2011—2019年农业用电量的影响由负效应转为正效应，这说明随着皖浙两省之间合作的深入，新理念、新技术和新设备在农业领域投入使用。农业用电量增加反映生态农业、绿色农业和现代化农业投入增加，促进了农村经济发展，进而促进乡村人居环境提升。其他影响因素均为正效应，且参数估计值呈现下降趋势。从乡村生活因素(X10～X14)来看，2011—2019年乡村人口占比的影响由负效应转为正效应，2011年波谷值为-0.41，2019年波峰值为0.21，总跨度为0.62。研究区城乡二元结构明显，城乡之间差距大。近年来，随着生态补偿机制、精准扶贫和乡村振兴等政策的提出，村民逐渐成为乡村建设与治理改善的主体，这可以促进乡村经济水平和人居环境的提升。乡村人均可支配收入和乡村低保人数比例的影响呈下降趋势，乡村医疗设施水平和乡村通讯设施水平的影响呈上升趋势。

2.3.4乡村人居环境演变影响机制分析

试验区乡村人居环境质量时空分异的形成是一个不断发展且复杂多变的过程。经过3轮试点，研究区乡村人居环境赖以依存的生态、社会、经济和生活环境均发生较大变化。地方政府通过政策调控、生态治理等措施，直接或间接改善了乡村人居环境。皖浙两省通过构建纵横结合的补偿机制，形成了共谋共治共建共享的联动格局。在生态补偿机制的影响下，乡村人居环境发展对补偿制度、政策及项目的依赖性不断增强。生态、生产和生活环境受生态补偿政策影响发生改变，进而导致人居环境的空间差异进一步扩大。乡村生态因素是试验区乡村人居环境质量时空分异的主导因素，也是其形成与演化的“基石”，乡村生产因素是试验区乡村人居环境质量时空分异的内在驱动因素，村民对于美好乡村生活向往与现实环境的差距是提升乡村人居环境质量的直接驱动因素(图6)。各方面因素的相互影响、相互作用，形成了试验区乡村人居环境质量时空分布基本格局。

图6 新安江-千岛湖生态补偿试验区乡村人居环境质量时空分异影响机制

农户空间行为是影响乡村人居环境的外在表现，在不同程度上影响了乡村人居环境演化。生态补偿机制实施之前，农户对生态环境保护的认知不足，日常行为对人居环境质量存在一定程度的破坏，人居环境质量发展较慢。随着生态补偿机制的不断推进，农户空间行为在政策的约束和引导下不断发生转型调整。农村生产、生活和生态空间格局趋于优化，乡村人居环境质量不断提高。随着新安江-千岛湖生态补偿制度进入长效阶段，准确把握试验区乡村人居环境的影响机制，落实生态补偿政策对农户空间行为的引导与规范，有利于进一步共建生态文明共同体和一体化发展格局，共同促进生态补偿试验区人居环境快速发展。

3 讨论

笔者从生态、生产和生活3个维度构建指标体系对试验区乡村人居环境进行评价，探讨试验区乡村人居环境时空演变过程，但在以下2个方面研究尚不充分：(1)研究区域范围尚未完全明确。笔者研究区域为新安江流域10个县(区、市)，而政府部门尚未完全确定新安江-千岛湖生态补偿试验区边界，其中，黄山区、休宁县、黟县、祁门县、绩溪县和建德市的部分地区属于试验区。但该研究使用上述6个县(区)全域的行政范围和统计数据进行制图表达和分析。(2)乡村人居环境各要素之间的交互影响机制分析尚不充分。虽然笔者采用时空地理加权回归模型对乡村人居环境影响要素及影响机制进行分析，但受限于指标数量及统计数据缺失等原因，未能充分研究各要素之间的交互影响。如何分析各影响要素对乡村人居环境的交互作用，进而从更深层次揭示乡村人居环境发展对影响因素的响应机制，是今后研究的重点方向。

4 结论与建议

4.1 结论

采用熵权TOPSIS法和时空地理加权回归模型对2011—2019年新安江-千岛湖生态补偿试验区所在10个县(区、市)乡村人居环境质量进行时空分异及影响机制研究。得出以下结论：

(1)试验区乡村人居环境质量的时间演变特征。2011—2019年试验区乡村人居环境综合得分以及乡村生态环境和乡村生活环境得分分别由生态补偿机制实施前2011年的1.454、0.485和0.478上升到2019年的1.541、0.573和0.499，试验区乡村人居环境及其子系统质量总体呈上升趋势。

(2)乡村人居环境的空间分布特征。从乡村人居环境质量空间分布来看，试验区乡村人居环境及其子系统质量空间分布较为分散，具有一定梯度性，在整体上呈现东西高、中部低的空间分布特征。形成了以淳安县和建德市为核心的乡村人居环境质量高水平区集聚区，休宁县-黄山区南北连片分布的较高水平区，屯溪区和祁门县属于中等水平区，黟县属于较低水平区，歙县和绩溪县属于低水平区。从所属行政区来看，各地级市乡村人居环境质量由高到低依次为杭州市(建德市和淳安县)、黄山市(黄山区、休宁县、屯溪区、祁门县、黟县、徽州区和歙县)和宣城市(绩溪县)。

(3)乡村人居环境质量影响因子分析。乡村人居环境时空演变受到多重因素的综合影响，生态环境因素是主导因素，生产和生活因素是内在驱动因素，政策因素是外部直接因素。3大因素相互影响形成了试验区乡村人居环境质量时空分异格局。其中，生态补偿指数、新安江流域水质、乡村人均农林牧渔业总产值、乡村人均可支配收入、乡村医疗设施水平和乡村低保人数比例6个因素是研究期内驱动试验区乡村人居环境质量上升的主要影响因子，且影响力随着时间推移呈上升趋势。

4.2 建议

(1)贯彻落实新安江流域生态补偿制度，优化乡村生态环境。新安江流域生态补偿机制不仅给流域各县(区、市)带来了生态、生产和生活等方面效益，同时也是生态文明建设的积极探索和有效实践。随着生态补偿政策3轮试点的顺利完成，研究区乡村人居环境质量不断提升。仅依靠新安江上游限制经济发展和开展生态修复，不利于全流域的统筹和谐及可持续发展。应继续贯彻落实新安江流域生态补偿制度，充分考虑新安江上游地区生态环境保护成本、治理成本和经济发展成本，提高生态补偿资金标准。应落实“清单制”管理模式，提高相关验收标准，建立相关监督检查机制，以提高乡村生态环境质量，从而促进试验区乡村人居环境质量提高。

(2)大力发展生态经济，改善乡村生产环境。应充分利用黄山风景区、徽州传统村落和千岛湖等优势自然资源及底蕴深厚的徽州文化，发展生态旅游业和生态产业等多种经营模式。充分挖掘水源地绿色发展新动能，更好地把生态效益转化为经济效益和社会效益。积极引入民间组织、资本、技术和服务，在农业生产中减少农药化肥等污染物使用量，构建绿色农业生产体系，优化乡村生产环境质量，从而促进试验区乡村人居环境质量提高。

(3)完善乡村基础建设，提高乡村生活环境。各地经济水平、发展模式、人口分布和历史文化都不同，应结合当地现状，将乡村人居环境整治行动与乡村经济发展水平相适应。在新安江流域上游经济相对薄弱的地区，政府应加大生态补偿资金投入，加强基础设施和乡村居民生活保障设施建设；而在经济条件较好的地区，应推动供给侧改革，加快经济结构转型升级，大力提高乡村生活环境质量，促进生态补偿试验区人居环境快速发展。