“双碳”目标下林业资源型城市经济-环境-碳排放耦合协调发展研究——以伊春市为例

彭浩帆，龙凤，葛察忠，段显明，毕粉粉

1.杭州电子科技大学管理学院

2.生态环境部环境规划院

林业资源型城市是指森林资源丰富、整体产业结构以林业为核心发展的城市，我国林业资源型城市主要有伊春市、大兴安岭、白山市等城市。随着我国经济迅速发展和产业结构调整，林业资源型城市逐渐出现原始林和成熟林比重降低、可采伐林木资源枯竭、经济转型和结构调整收效甚微导致经济低迷等问题。在建设美丽中国和碳达峰、碳中和目标下，林业资源型城市如何调整产业结构，科学高效开发利用森林资源，对实现经济社会高质量发展具有重要的现实意义。目前学者们已经对林业资源型城市如何转型的问题展开了较多研究，提出了产业链延伸与一体化、培育新兴替代产业、加强人才培养等建议[1-3]。但是关于碳减排约束下林业资源型城市如何转型的问题，研究相对较少，林业资源型城市如何进一步协调经济发展与绿色低碳之间的关系，推进节能降碳和保护环境，实现经济低碳转型和高质量发展仍然需要进一步研究探索。

近年来，随着国内外对碳达峰、碳中和（“双碳”）目标的逐渐重视，低碳发展已经成为全球共识。许多学者对经济、环境、能源、碳排放等之间的关系进行研究，主要包含3 个方面：一是关于经济-环境-能源（3E）系统的协调发展研究[4-7]，由于能源与碳排放之间的紧密关系，这种研究也间接反映了经济、环境与碳排放的关系。二是研究经济与碳排放之间关系，通过环境库兹涅茨曲线理论等肯定了碳排放与经济发展之间的联系[8-11]，或者对经济、能源和碳排放三者之间的关系展开研究[12-18]。研究表明经济、能源和碳排放之间存在双向因果关系，并且能源和碳排放是影响经济社会发展的重要因素，但这类研究缺少对环境保护问题的关注。三是研究经济、环境和碳排放的协调发展[19-23]，这类研究通过耦合协调模型、面板门槛模型、主成分分析法等方法评价某一地区经济、环境和碳排放的协调发展水平并提出相应建议，但多集中于国家和区域层面，少有对具体城市展开针对性分析，同时也少有文献结合林业资源型城市发展转型的特点，研究林业资源型城市如何实现低碳转型和高质量发展。

伊春市位于我国黑龙江省北部，是全国重点国有林区，北方最重要的生态安全屏障，素有“祖国林都”“红松故乡”的美誉，森林覆盖率在全国地级城市中最高，达到83.8%，为国家发展建设提供木材达到2.7 亿m3。但同时持续的砍伐导致伊春市陷入经济危机和资源危困，被确定为我国首批资源枯竭型城市和资源型城市经济转型试点城市。2013 年，伊春市全面停止天然林商业性采伐，向生态保护与经济发展并行的绿色发展转型。从实际发展水平上看，近10 年伊春市社会经济发展和环境保护已有所起色，但仍然面临着结构调整与绿色低碳转型的巨大压力。笔者以伊春市作为研究对象，构建经济-环境-碳排放的评价指标体系，将碳排放作为一个单独的子系统，并将林业经济等特色指标纳入到评价指标体系中，构建耦合协调度模型测度伊春市2010—2020 年经济、环境和碳排放的耦合协调发展水平，以期为林业资源型城市在“双碳”目标下实现经济、环境、碳排放协调发展，走高质量发展之路提供参考。

1 研究设计

1.1 指标体系

高质量绿色发展是以人为核心，以经济发展为导向，实现经济、生态和社会协调发展的动态可持续过程[24]，其指标体系构建通常包括经济、社会和生态环境3 个维度。本文结合“双碳”目标，选取关键指标，构建包含经济、环境和碳排放3 个子系统的耦合协调发展综合评价指标体系，其中经济和环境子系统分别反映了经济发展水平和生态环境质量，同时也能反映出人们的生活水平和质量；碳排放子系统可以体现出城市的节能减排能力和产业低碳转型压力。考虑到指标的代表性以及数据的可获得性，具体指标如表1 所示。

表1 经济-环境-碳排放系统耦合协调评价指标体系Table 1 Economic-environment-carbon emission system coupling coordination evaluation index system

经济子系统分为发展状况和发展潜力2 项一级指标，从经济发展水平和人民生活水平来反映伊春市经济发展现状，从产业结构和科技支出来反映伊春市经济发展潜力。伊春市作为一座典型的林业资源型城市，林业产业是伊春市经济的重要构成部分，林业产业状况也能反映出伊春市的经济发展潜力，因此本文将林业产业总产值纳入到发展潜力一级指标体系中。伊春市林业产业总产值包括第一产业中的林木的培育和种植、木材采运、林产品的采集，第二产业中的木材加工及木竹藤棕苇制品制造、木竹藤家具制造、林产化学产品制造，第三产业中的森林旅游业以及其他林业系统非林产业。

环境子系统分为环境质量和环境压力2 项一级指标，通过地表水达到或好于Ⅲ类水体比例、化肥农药使用量和空气质量优良天数比例描述水质量、土壤质量和空气质量。森林具有涵养水源、防止水土流失、调节气候等功能，森林覆盖率作为反映伊春市当前生态质量的指标。通过单位GDP 主要污染物排放量，反映出伊春市当前污染排放控制所面临的压力。

碳排放子系统从二氧化碳排放和能源消耗的角度反映伊春市的低碳发展水平。二氧化碳排放总量和能源消耗总量并不能完全反映地区的碳排放情况，本文结合伊春市经济水平，将单位GDP 二氧化碳排放量和单位GDP 能源消耗量作为排放强度和消耗强度纳入评价体系。另外，考虑到煤炭开发利用过程中产生的碳排放是中国碳排放的主要来源，约占全国碳排放总量的60%～70%[25]，而伊春市煤炭消费量占能源总消费量的比例在2010—2020 年由60%增至78%，远高于2020 年中国煤炭消费量占能源总消费量的比例（56.7%），能源结构过于依赖煤炭，因此将煤炭消费占比也纳入到碳排放子系统中。

伊春市2010—2020 年各指标的原始数据源自《黑龙江省统计年鉴》《伊春市统计年鉴》《伊春市环境状况公报》《伊春市生态环境统计年报》。二氧化碳排放数据来自中国碳核算数据库（www.ceads.net.cn）[26-29]。2015 年之前缺失的水环境质量数据根据2015 年的地表水达到或好于Ⅲ类水体比例数据补全。其余个别缺失数据采用插值法计算补全。

1.2 指标处理

1.2.1 数据处理

为了避免指标之间不同量纲和正负取向的干扰，首先采用极差归一化的方法对原始数据进行标准化处理。然后对标准化后的数据进行平移，消除负数和零的影响。

式中：Xij和分别为第i（i=1,2,···,n）年第j（j=1,2,···,m）项指标的原始数值和标准化处理后的数值；min(Xj) 和 max(Xj)分别为第j项指标中的最大值与最小值。

1.2.2 指标权重

熵值法消除了评价者的主观因素，是一种客观赋权法。熵值法按照指标数据的差异性来确定该指标的权重，指标数据的差异程度越大则该指标的权重越大[30]。因此，采用熵值法计算经济、环境和碳排放3 个子系统的权重以及各子系统中各项指标的权重。计算公式如下。

第i年第j项指标的比重（Pij）：

第j项指标的熵值（Ej）：

式中K=1/lnn，n为年数。0 ≤Ej≤1。

第j项指标的权重（Wj）：

式中gj为 指标熵冗余度，gj=1-Ej。

根据熵值法计算的各指标权重结果如表1 所示。

1.3 评价指数

采用加权求和的方法，计算各指标的综合评价得分指数（S j）以及各子系统的评价指数（Uk）：

式中U1、U2和U3分别为经济评价指数、环境评价指数和碳排放评价指数。

经济-环境-碳排放评价体系的综合评价指数的计算公式为：

式中α、β和γ分别为经济、环境、碳排放3 个子系统的权重系数，通过熵值法计算得出α=0.330，β=0.514，γ=0.156。

1.4 耦合协调度模型

耦合协调度模型是在进行系统间关系分析时常用的重要研究方法[31]，在使用耦合度阐释若干子系统之间相互关系的基础上，进一步使用协调发展度对整个系统进行综合评价与研究[32]。耦合度（C）表示子系统之间的相互作用、相互影响的程度。当复合系统中包含3 个子系统时，耦合度函数为：

耦合协调度（D）是基于耦合度再进一步引入协调度，反映复合系统的综合价值和整体协调程度。耦合协调度函数为：

在借鉴其他学者研究[31-32]的基础上，本文对耦合度和耦合协调度等级的划分标准如表2 所示。

表2 耦合度和耦合协调度等级划分Table 2 Classification of coupling degree and coupling coordination degree

2 实证结果分析

在经济-环境-碳排放系统耦合协调评价指标权重的基础上，测算了伊春市2010—2020 年各子系统的评级指数以及整体系统的综合评价指数、耦合度与耦合协调度。

2.1 评价指数分析

伊春市2010—2020 年经济、环境、碳排放各子系统评价指数、综合评价指数和变化趋势如图1、图2 及表3 所示。评价指数越接近于1，说明该系统的发展水平越高。

图1 伊春市2010—2020 年各子系统评价指数Fig.1 Subsystem evaluation indices of Yichun during 2010-2020

图2 伊春市2010—2020 年整体综合评价指数Fig.2 Overall comprehensive evaluation index of Yichun during 2010-2020

表3 伊春市2010—2020 年经济-环境-碳排放耦合协调关系Table 3 Coupling and coordination relationship of economic-environment-carbon emission system of Yichun during 2010-2020

与2010 年相比，2020 年伊春市经济子系统内部各项指标进步较大，人均可支配收入、R&D 经费投入、林业产业总产值增加1 倍，经济评价指数从0.000 1 增至0.969，整体上大幅度增加。2013 年底，伊春市全面停止天然林商业性采伐，拥有“林都”之称的伊春受到严重影响，2014 年人均GDP、林业总产值、R&D 经费投入均明显减少，导致经济评价指数下降。“十三五”期间经济恢复整体上升趋势，钢铁产量大幅增加，林业产业总产值尤其是林业第二产业和第三产业也从2016 年开始不断增加。整体来看，2010—2020 年伊春市经济发展迅速，经济发展潜力不断提升。

2010—2015 年伊春市环境评价指数呈先增长后下降趋势，2013 年停止天然林商业采伐之后进入产业转型调整期，对环境质量产生一定负面影响。2016—2018 年，环境评价指数持续上升，由0.487 增至0.810。在此期间，伊春市抓住习近平总书记来伊春考察以及被纳入第一批国家重点生态功能区的机会，注重生态环境保护，严格监管控制“三废”排放，单位耕地面积化肥农药使用量和废气、废水污染物排放强度大幅度减少，环境评价指数保持持续增长。2019 年，伊春市通过大力发展农业和工业来发展经济，并且对“三废”排放的控制力度减弱，导致单位耕地面积化肥农药使用量、空气质量等环境质量指标恶化，污染物排放强度下降速率减缓，环境评价指数急剧下降。从整体而言，环境评价指数由2010 年的0.299 升至2020 年的0.664，表明伊春市的生态环境质量正在改善。

2010—2015 年，“十二五”期间伊春市能源消耗量和消耗强度减少，其余各项指标有一定波动但基本保持稳定，碳排放评价指数由0.589 升至0.884。2016—2020 年，“十三五”期间伊春市碳排放评价指数大幅降低，由0.722 降至0.221。在2013 年全面停止天然林商业性采伐后，为应对经济低迷的压力，伊春市开始探索尝试经济转型和产业结构调整。“十三五”期间，伊春市发电量、钢铁产量大幅增加，经济发展依赖于高耗能产业，且伊春市能源消费结构不合理，煤炭消费占比过高，导致二氧化碳排放量和排放强度大幅增加。整体来看，2010—2020 年伊春市碳排放评价指数由0.589 降至0.221，表明节能降碳水平严重退步。

对比各子系统的评价指数发现，2010—2014 年伊春市环境和碳排放评价指数均大于经济评价指数，环境和碳排放水平优于经济发展水平，属于经济滞后型发展。2015—2017 年伊春市处于经济转型和产业结构调整的探索时期，经济和环境评价指数持续增长，但同时碳排放评价指数开始下降。2018—2020 年由于伊春市通过电力、钢铁等高耗能产业发展经济，对环境保护的力度减弱以及碳排放量和强度增加，经济评价指数高于环境评价指数，碳排放评价指数最低，转变为碳排放水平滞后型发展。

2010—2018 年，伊春市尝试经济转型初显成效，经济发展迅速且环境各项指标都有所好转，综合评价指数呈整体上升趋势。2019 年，由于伊春市产业结构调整得不合理，环境评价指数和碳排放评价指数下降，导致综合评价指数下降。总体而言，伊春市综合评价指数由2010 年的0.246 升至2020 年的0.696，其中经济发展水平基本保持进步，环境质量呈波动上升，碳排放强度逐渐升高。

2.2 耦合度和耦合协调度分析

伊春市2010—2020 年经济、环境、碳排放各子系统间的耦合度以及耦合协调度变化趋势如表3 和图3 所示。

图3 伊春市2010—2020 年耦合协调度变化Fig.3 Vatiation of coupling coordination degree of Yichun during 2010-2020

2012—2020 年经济、环境和碳排放3 个子系统的耦合度均高于0.8，最高达到0.997，基本保持高水平耦合状态。2017 年之后，子系统间的耦合度开始下降，由0.997 降至0.845，虽然仍保持高水平耦合，但是下降幅度较大。这主要是因为2017 年之后伊春市二氧化碳排放量和排放强度持续增加，煤炭消费占比过高、能源消费结构不合理导致碳排放子系统评价指数急剧下降。同时伊春市环境子系统评价指数波动较大，仅经济子系统评价指数呈现上升趋势，最终导致系统耦合度下降。

2010—2020 年经济、环境和碳排放3 个子系统的耦合协调度水平存在一定波动，整体上从2010 年的严重失调衰退阶段发展至2020 年的中级协调发展，且大致可以分为4 个阶段：

第一阶段2010—2013 年初步改善期。在这一阶段伊春市继续推进天然林资源保护工程，经济评价指数低于环境评价指数和碳排放评价指数，属于经济滞后型发展，耦合协调程度较低。但是，经济、环境和碳排放3 项子系统实现同步发展，评价指数均保持上升趋势，耦合协调度持续增长，由严重失调衰退发展至初级协调发展。

第二阶段2014—2015 年转型调整期。2013 年年底，伊春市先于国家规定全面停止天然林商业性采伐，导致2014 年伊春市经济子系统各项指标下降，经济评价指数下降。同时，由于产业转型导致伊春市污染物排放强度增加，环境评价指数也有所下降。经济水平和环境质量的下降导致耦合协调度由0.664降至0.608。2015 年，污染物排放情况没有得到改善，环境评价指数继续下降。同时经济评价指数和碳排放评价指数提高，整体耦合协调度有所上升。从整体来看，此阶段伊春市保持在初级协调发展阶段。

第三阶段2016—2018 年稳步上升期。在这一阶段，伊春市遵循习近平总书记2016 年在伊春市考察所强调的“两山理论”，经济发展与环境改善共同推进，经济评价指数与环境评价指数大幅度上升，耦合协调度水平由中级协调发展上升至良好协调发展阶段。但在这一阶段伊春市经济增长依赖于高耗能产业，发电量、钢铁产量大幅度增加，并且煤炭消费占比高，能源结构不合理，导致碳排放量和排放强度增加，碳排放评价指数于2018 年开始大幅下降，导致2018 年伊春市耦合协调度增加幅度减小。

第四阶段2019—2020 年徘徊探索期。在这一阶段，伊春市经济发展依然依赖于高耗能产业，经济水平整体上升，环境评价指数和碳排放评价指数均呈现大幅度降低，导致伊春市耦合协调水平由良好协调发展阶段回落到中级协调发展阶段。值得注意的是，2019 年7 月，伊春市制定发布了《伊春市创建国家森林城市实施方案》，旨在促进生态优势转化为产业优势，森林生态旅游、森林食品、林都北药等重点产业迸发活力，后续可能为伊春市经济发展贡献更多力量，充分发挥林业资源优势带动产业绿色发展，不断探索林业资源型城市的可持续发展之路。总体而言，该阶段经济评价指数远高于环境评价指数和碳排放评价指数，属于环境和碳排放滞后型的中级协调发展。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）2010—2020 年，伊春市经济评价指数和环境评价指数呈波动上升趋势，但碳排放评价指数大幅度下降，综合评价指数基本保持增加，伊春市发展模式由经济滞后型发展转变为碳排放水平滞后型发展。

（2）2010—2020 年，伊春市经济、环境和碳排放3 个子系统的耦合度保持高水平耦合类型，经济、环境和碳排放子系统相互关系紧密。耦合协调类型由严重失调衰退发展至良好协调发展，然后又退步到中级协调发展，整体耦合协调水平呈现波动上升趋势。

（3）作为林业资源型城市，伊春市面临艰巨的转型发展任务，尤其是2013 底实施全面停止森林商业性采伐之后，尝试进行产业结构调整，然而林业经济总量偏小，市场化程度偏低，发展缓慢，尚未对地方经济起到新的支撑作用。经济发展的压力使伊春市逐渐依赖电力、钢铁、水泥等高耗能产业，尤其是“十三五”期间，钢铁产量、发电量等大幅增加，给环境和碳减排带来巨大压力。

（4）国家为林业资源型城市经济转型提供了较好的发展机遇，但由于产业结构较为单一、资金不足、技术落后、人才短缺等因素，加之有些地方还面临着位置偏远、气候恶劣的先天短板，因此林业资源型城市在转型过程中仍然存在转型方向模糊、产业结构不合理且能效较低、林下经济开发不完全等问题。

3.2 建议

经济绿色低碳转型是一个不断探索、螺旋式上升的过程。林业资源型城市需要充分依托自身资源等优势进行结构调整，解决痛点堵点，充分衔接国家发展战略，大胆创新实践，不断总结转型中的经验问题及时优化调整策略，稳中求进，最终实现经济和环境的可持续发展。基于研究，对伊春市下一步发展提出以下建议：1）着力解决水、农业农村等突出环境问题，持续深入推进污染防治攻坚战，强化监管执法，改善污染物排放强度，全面提升环境质量。2）强化节能增效和循环经济。严格实施能源消费强度和总量“双控”制度，优化电力、钢铁等高耗能行业能效，积极推广低碳新工艺、新技术，把发展清洁低碳能源作为调整能源结构的主攻方向，大力发展非化石能源，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。3）大力发展林下经济。以数字赋能推动生态产业发展，培育壮大生态旅游、农林业、生物制药等优势领域产业集群。持续发展森林食品精深加工产业，壮大龙头企业，扩大品牌影响力。培育构建冰雪旅游、冰雪体育、冰雪文化、冰雪艺术等冰雪全产业链。4）探索创新碳汇产品价值实现机制。加快推进“兴安岭生态银行”试点建设，主动谋划开发林业碳汇项目，积极将伊春市碳汇产品在国内国际碳市场与多样路径上进行价值转换，开展碳汇质押贷款等碳金融产品创新，促进伊春碳汇产品价值实现。