安徽省区域物流圈生态环境承载力评价研究

郑志伟 何 刚

(安徽理工大学 经济与管理学院,安徽 淮南 232001)

0 引 言

习近平总书记在党的二十大报告中总结近十年生态文明建设成就时指出,我国生态环境保护发生历史性转折和全局性变化,提倡走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。国务院针对大气、水、土壤等污染问题,颁布生态环境保护防治相关法律及制度,实施污染防治行动计划,提高污染的治理力度和监管的执法尺度。2021年,《安徽省国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中指出,安徽省发展不平衡不充分问题仍然突出,科技成果转化效率与工业“四基”水平均不适应高质量发展要求,中心城市和城市群竞争力总体不强,生态环保和社会治理存在弱项等。物流业作为复合型产业,是现代经济发展中的重要组成部分之一,在日常生产、生活中物流活动会产生燃料消耗、废气排放和包装物污染等一系列污染行为。区域物流圈作为地区现代化经济体系的重要支撑,建设区域物流圈能够全面提升物流规模化、组织化、网络化水平,提高物流企业进行物流活动的效率。因此,构建区域物流圈的生态环境承载力预警系统有利于促进区域经济发展,同时降低物流活动对生态环境产生的负面效应。

1 文献综述

承载力的研究最早源于马尔萨斯提出生态环境的有限性对人类规模发展的影响理论。1920年Hawden与Palmer[1]将承载力的概念应用到生态环境领域,开启了承载力在生态环境领域研究的先河。随着我国城镇化进程加快,大量农村人口涌向城市及发达地区,一系列生态环境问题频繁出现[2]97-112,促使环境科学领域的相关学者使用“环境承载力”概念[3]233-244对生态环境方面存在的突出问题进行研究,同时也为环境承载力概念的提出与实证研究提供了基础平台[4]17-24。

现有的文献主要集中在物流活动对生态环境的影响、物流与经济的关系以及物流产业的绿色转型等。对环境承载力的研究有综合指数法[5]2378-2388、层次分析法、熵权TOPSIS评价法[6]209-215及T-S模糊神经网络模型[7]1-14等方法。评价理论在经济学领域的应用已相对成熟,主要评价方法有:景气指数法、基于概率模式分类法、判别分析法、自回归滑动模型(ARMA)和Logistic回归分析法等[8]52-55。研究对象包括流域、城市、省份、旅游景区[9]58-64等。张蕾[10]93-95提出绿色低碳技术是实现我国物流业可持续发展的主要途径。李宇鹏[11]145-148从社会责任视角探究物流对环境绩效的影响,发现电商企业实行绿色物流制能够有效促进环境绩效的提升,社会责任在绿色物流和环境绩效间起中介作用。目前关于区域物流圈生态环境承载力评价系统的研究较为匮乏,而区域物流圈生态环境系统影响因素涉及范围较广阔,单一分析生态环境承载力的方法难以反映区域物流圈环境系统对物流行业活动的承载强度,并且现有的研究较少从时空的维度关注定性与定量的动态变化。

基于此,本研究以安徽省为研究对象,构建以ELS为概念模型的环境-物流-社会评价指标体系,通过计算生态环境承载力评价指数,并对安徽省物流圈生态环境承载力的强度进行时空测度与分析评价。采用3σ控制图法确定承载力状态,基于BP神经网络建立评价系统模型,预测未来生态环境承载力变化趋势。以期应用于类似的物流圈及城市群,为现代物流圈绿色发展和环境监管提供理论参考。

2 研究区域、指标体系构建及处理

2.1 研究区域概况

安徽省位于淮河流域中下游,是长三角地区与中部地区的枢纽地带。该省经济发展迅速,2020年全省物流相关行业增加值达5 487.5亿元,较2015年翻了一倍,社会物流总额达70 213亿元,年均增长5.2%。各类市场主体快速成长,A级物流企业232家,较2015年增加113家,其中5A级物流企业5家。冷链物流高速发展,冷库容量达280万吨,快递业务量跃升至22亿件。安徽省高铁运营总里程居全国前列,航道通航总里程达5 777公里,公路总里程位居长三角前列。拥有合肥、芜马、阜阳、蚌埠及安庆5大物流枢纽,规划打造“一圈五区”的总体发展布局。2021年,安徽省第三产业增加值21 985.4亿元,增长8.7%,交通运输、仓储和邮政业增长8.2%。2022年3月安徽省政府在《安徽省“十四五”物流业发展规划》提出加大商贸和物流设施的节能改造力度,发展绿色物流,降低生态环境污染。

2.2 评价指标体系构建

物流活动与社会生活、经济发展紧密相关,涉及社会、经济、环境等诸多要素。因此,本研究从环境、物流、社会3个维度对生态环境承载力进行评价。采取国际、国内公认值法、相对值确定法、借鉴值法来选取评价指标[12]24-29,区域物流圈生态环境承载力评价系统指标体系见表1。

表1 区域物流圈生态环境承载力评价系统指标体系

研究数据来源于2011—2021年各年《安徽省统计年鉴》、各地级市统计年鉴、《中国城市统计年鉴》,个别缺失数据采用线性插值法补充。

2.3 评价指标数据处理

为避免对评价结果产生不合理影响,对指标数据采用极值法进行标准化处理,见(1)式:

(1)

其中x′ijm为标准化后的指标数据,区间为[0,1],xijm为第i个因子类型的第j个评价因子的第m个指标数据,maxxijm为指标最大值、minxijm为指标最小值。为保证评价结果的客观性,采用变异系数法[13]66-71确定评价指标权重,被评价对象指标变异程度越大,重要程度越高,赋予较大的权重,反之赋予较小的权重。采用加权平均法计算生态环境承载力评价指数,见(2)式:

(2)

其中F为生态环境承载力评价指数,wi为因子类型各评价子系统的权重,wij为第i个因子类型层第j个评价因子的权重,h为评价因子的个数,xijm为第i个因子类型的第j个评价因子的第m个指标的标准化值,wijm为对应权重,n为指标因子包含的指标个数。

2.4 警限划分

区域物流圈生态环境承载力评价体系建立的目的是通过计算生态环境承载力评价指数,根据对评价指数的分析作出承载强度判断。因此必须确定承载力阈值以及评价区间的设定标准。控制图法是比较分析各复合指标数据的评价期望值与标准差的偏离程度,判断结果相对客观,采用控制图法(3σ法)确定评价区间,3σ基于正态分布原理,σ为标准差,进行评价5级分类,生态环境承载力评价程度标准见表2,表2中评价状态解释如下。

表2 生态环境承载力评价程度标准

超载区:生态环境功能和结构受到严重破坏,生态环境承载力弱。

弱载区:忽视经济发展对生态环境负面影响,物流活动与生态环境关系失衡。

成长区:处在一个转变阶段,物流基础设施建设完善和生态环境逐步改善。

适载区:物流产业升级转型完成,与生态环境之间向良性协调的方向发展。

健康区:生态环境能够承受日常物流活动造成的压力,注重监测与预防。

3 生态环境承载力指数时序分析

3.1 生态环境承载力综合指数分析

安徽省生态环境承载力综合指数变化曲线见图1。通过图1可以看出,生态环境承载力综合指数呈现上升的趋势,生态环境承载力评价指数从2011年的0.266 4增加到2021年的0.860 8,保持直线上升,呈现弱载区—成长区—适载区的发展轨迹,但其增长率呈现出先增长再下降的趋势。2018—2019年生态环境承载力综合指数增长率为30%,最为显著;2019—2021年增长率开始下降,在10个百分点范围内上下波动。主要原因是安徽省沿江近海、南北贯通的地理位置,民营物流企业突起,集团或企业内部专业物流规模和服务范围扩大导致因子类型层中物流产业因子增长幅度较大,带动整体综合指数的上升。

图1 安徽省生态环境承载力综合指数变化曲线

从图1可以看到,生态环境承载力综合指数变化出现3个阶段。2011—2015年处在低速发展的阶段,在弱载区和成长区交互的状态,造成这种情况的原因有2个方面,一方面是生态环境的治理处于初级阶段,安徽省部分城市以发展工业化促进城镇化转型而忽略了其对环境的负面影响,另一方面是这个时间段处在物流产业的初始发展阶段,供应链构建的不完善不科学等问题使物流业取得较低经济效益。2016—2019年处于高速发展阶段,生态环境承载力指数增长率连续3年高于10个百分点,处在快速成长阶段。电子商务的成熟、直播带货的兴起以及物流产业基础设施趋于完善使该阶段的物流产业发展迅速。2019—2021年属于物流圈环境承载力明显增强的阶段,评价状态处于适载区,说明安徽省的生态环境质量得到有效改善。

3.2 生态环境承载力子系统评价指数分析

2011—2021安徽省生态环境承载力子系统评价结果见表3。

表3 2011—2021安徽省生态环境承载力子系统评价结果

安徽省生态环境子系统承载力指数变化曲线见图2。

图2 安徽省生态环境子系统承载力指数变化曲线

从表3、图2可以看到安徽省环境承载力评价状态在2011—2021年始终处在弱载区,早期经济的快速发展,对环境产生了不可逆的危害,资源的严重消耗和环境的过度污染超出了环境的承载能力。其中空气质量下降,废弃物污染等原因导致环境承载力始终处于较低的状态。物流承载力评价指数呈现上升的趋势,其中物流产业的快递、运输、仓储及邮政业生产总值在物流产业系统中占比较大,对物流产业承载力影响较大。2011—2017年评价状态为弱载区,说明安徽省物流活动的高能耗高排放对生态环境产生负面影响。传统物流高排放高污染的模式依然存在现代物流业中,其运输方式以公路为主,物流效率低,包装物的浪费, 加剧了环境的压力。2018—2021年评价

状态为成长区,说明安徽省物流产业已进入升级转型阶段,传统物流模式逐渐向现代化物流转变,物流行业的绿色发展得到更多关注,基础设施日趋完善,物流活动效率得到了明显的提升,物流产业的转型升级已取得初步成效。社会承载力作为区域经济的关键环节,也是生态环境承载力最基础的保障,社会承载力评价指数总体呈现缓慢增长趋势,2011年—2018年处于弱载区评价状态。电子商务的发展提高了人们生活的消费水平和购物需求,促进物流行业的发展,社会承载力不断加强。2018—2019年增长明显,评价状态从弱载区过渡到成长区,2019—2021年该阶段居民生活的基础保障体系完善,社会承载力增强,物流业发展对该区域的社会发展产生积极正向作用。

3.3 评价的BP神经网模型分析

3.3.1 BP神经网络评价预测模型

BP神经网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络,主要包含信号的正向传播和误差的反向传播2个过程[14]2005-2017。为了保证输出样本的精确性,数据样本在正向和反向2个方面,通过无数次传播、反复修正,当输出样本和最终输出样本之间的误差达到预定范围时完成学习过程。为了更加直观地分析及预测安徽省区域物流圈未来生态环境承载力的发展趋势,并做出合理的评价判断,采用MATLAB软件,依据上述建立的BP神经网络评价模型对安徽省生态环境承载力评价指数进行评价分析,得出预测结果,安徽省区域物流圈生态环境承载力评价指数变化预测趋势见图3,安徽省2021—2025年生态环境承载力评价指数评价预测结果表4。

图3 安徽省区域物流圈生态环境承载力评价指数变化预测趋势

表4 安徽省2021—2025年生态环境承载力评价指数评价预测结果

3.3.2 评价预测结果与分析

根据图3和表4所示,安徽省生态环境承载力评价指数从2011年至今呈现直线上升趋势。

2011—2015年增长比较平缓,2016—2021年增长趋势较快,2022—2025年生态环境将会处在一个成熟的发展状态,主要以经济的高质量发展为主。2011—2015年评价状态从弱载区过渡到成长区,是由于政府高度重视现代物流业的发展,对物流活动由传统模式向现代化模式过渡起到了实质性的推动作用,对物流产业评价子系统的发展产生正向影响。在该阶段,安徽省物流业现代化发展取得了初步成效,建成公、铁、水、航空运输并存的综合运输体系,与我国16个省市联网形成物流公共信息平台。2016—2021年安徽省生态环境承载力评价状态由成长区过渡到适载区,警度由中警向轻警良好改变。从政策方面看,该阶段作为安徽省“十三五”物流业发展的规划期,转型升级成为物流业现代化发展关键。地域方面,将芜湖和马鞍山等城市纳入合肥都市圈,借助地域优势纳入长三角城市群一体化发展。产业方面,安徽省物流业在上阶段良好发展的基础上,显著改善基础设施条件和提高服务能力,形成多层次共存互补、多种所有制、多种服务模式及多种类型企业共同发展的格局。2022—2025年评价状态将在健康区和适载区边缘波动,2021—2025年作为安徽省“十四五”物流业发展规划期,该阶段受到疫情的冲击影响,医疗设备和防护用品的突发性需求体现了应急物流体系的重要性,物流产业的布局逐步完善。物流产业的高质量发展及增强物流活动能力成为发展规划期的最终目标。

4 生态环境承载力评价指数空间分析

为了比较安徽省区域物流圈生态环境承载力评价状况的空间分异,基于其时序演变情况,将2011、2014、2017、2020年设为区域物流圈生态环境承载力评价变化的重要时间节点。2011、2014、2017和2020年生态环境承载力评价指数在16个地级市层面的空间分布空间发生如下变化:

2011年安徽省16个地级市的生态环境承载力均是弱载区评价状态,造成该状况的原因是受到区域经济发展水平的制约,由于安徽省部分城市地方政府和企业对现代物流的认识不够深入,物流基础设施建设不完善以及物流资源布局分散等原因,制约了该区域现代物流业发展。2014年合肥市评价状态达到成长区,其余15个地级市保持在弱载区的评价状态阶段。由于合肥市的地理优势与经济优势,其物流行业的发展较为迅速。合肥市2014—2017年物流业处于基础设施建设阶段,将物流产业绿色发展的理念引入战略规划,是从传统物流模式向现代物流转变的关键阶段。在长三角一体化发展国家战略深入实施背景下,2020年合肥市评价状态过渡到适载区阶段,说明生态环境已有很大的改善,芜湖市、亳州市、宿州市、阜阳市、蚌埠市、滁州市、六安市及安庆市已经上升到成长区的评价状态,说明8市的物流基础建设已经处于初步完善阶段,促进了区域高质量发展。安徽省其余7市由于地理、经济、交通等原因依然处于弱载区的评价状态,淮北、淮南及马鞍山等矿业城市由于早期的过渡开采,环境污染与能源的高度消耗对生态环境造成的影响难以在短时期内改变,黄山、池州及宣城等城市地理位置和交通基础设施制约该地区物流业的绿色发展。

5 结论及建议

5.1 研究结论

(1)整体来看,安徽省生态环境承载力综合指数表现出增长趋势,生态环境子系统均处于增长状态,但各子系统指数增长幅度差异明显。其中物流子系统指数增长幅度明显大于环境子系统指数和社会子系统指数,社会系统指数变化幅度次之,环境系统变化幅度较小。

(2)通过对生态环境承载力各子系统的发展进行分析,物流、社会子系统都达到成长区阶段,但环境子系统评价状态始终处在弱载区。物流、社会与环境3个子系统发展不平衡,物流产业和社会经济在快速发展的同时忽略了对环境的胁迫效应。

(3)区域的非均衡特征明显,中部地区的承载力水平高,北部地区次之,南部地区较低。以合肥市的快速发展带动周围城市逐步提高,多数城市承载力处在稳步提高阶段,不同城市的生态环境承载力存在空间差异,并且呈现扩大的趋势,呈现省会城市独头发展,沿江河城市次之,南部地区因地势、人口等原因导致物流运输业较为落后。

5.2 建议

(1)根据物流产业的快速发展特征,提供基础设施、通信技术等方面的支持,合理运用资源,加强与大数据的融合,构筑低能耗、低污染为基础的物流产业发展体系。

(2)加强对物流企业的监管,把握物流企业与生态环境的协调效应,引导物流产业根据社会环境的需求向现代化物流有效过渡,根据城市发展状况和区域生态特色,逐步提升产业水平。

(3)注重新技术的应用和环境质量的监测,改变传统的交通运输业发展方式,提升物流产业现代化水平,推动城市自身产业经济结构的调整和升级。加强相邻城市联系,低协调城市借鉴高协调城市发展经验,实现物流产业与生态环境的协调发展。