黄河流域水生态文明建设水平的时空格局及空间收敛性

张俊,冯越珺,尤赟

(安徽财经大学 经济学院,安徽 蚌埠 233030)

黄河流域生态文明建设关乎国家生态安全总体规划布局,是实现中华民族永续发展的关键。自黄河流域生态保护和高质量发展被确立为重大国家战略以来,流域治理始终贯彻生态优先、节约集约、绿色发展的理念,生态文明建设水平得到根本性和转折性的改变。然而,由于黄河流域地理位置的限制、自然资源禀赋的不足以及用水效能较低等问题,流域内水资源利用超载、空间格局失衡且供需不均,水污染复合型和结构型特征明显,水生态系统退化严重等问题并未得到很大改善[1-3],水生态文明建设工作的持续推进显得尤为紧要和迫切。党的二十大报告指出,要统筹水资源、水环境、水生态治理,推动重要江河湖库生态保护治理,健全现代环境治理体系。《黄河流域水资源治理节约集约利用实施方案》《黄河流域生态环境保护规划》《黄河生态保护治理攻坚战行动方案》等系列政策法规强调,要加强黄河流域水资源节约集约利用,全面改善水生态环境,确保生态系统健康稳定。加强黄河流域水生态文明建设是顺应时代发展的必然选择,是实现人与自然和谐共生的必由之路。黄河流域各城市水生态文明建设现状如何?各城市之间的水生态文明建设水平是否存在空间关联和空间溢出效应?各城市之间水生态文明建设水平的差异是否存在扩大或收敛趋势?其影响因素是哪些?这些问题的回答,对于客观评价黄河流域水生态文明的现状特征以及协同推进水生态文明建设具有重要的理论价值和政策价值。

一、文献综述

在水生态文明建设水平的指标体系构建及测度方面,现有研究综合水生态文明建设系统的社会属性和自然属性,将水生态文明建设系统要素归结为水安全、水生态、水环境、水节约、水管理、水文化6类[4],在此基础上部分学者考虑到水工程、水经济、水景观、水节约等维度[5-9],对水生态文明建设系统要素进行替换或补充。部分研究采用生态系统健康评价常用的PSR模型以及DPSIRM模型构建水生态文明建设评价指标体系[10-12]。邓宗兵等以水资源管理制度为核心,从水资源总量控制、水利用效率控制、水环境综合治理、水管理制度实施4个维度构建水生态文明建设的测度体系[13];宋晓娜等依据水生态文明建设质量内涵,从用水量控制、水效率提升、水安全保障、水生态恢复、水环境改善、水制度导向6个维度综合考察水生态文明建设水平[14]。基于科学的综合评价指标体系,现有文献通常采用熵值法对各项指标进行客观赋权计算得分[11-13],也有研究采用熵值法确定各项指标权重后,结合物元模型综合评价水生态文明建设水平[10]。少数研究基于投影寻踪评价模型对水生态文明建设情况进行等级评价[6]。为弥补单一赋权方法的不足,有学者采用主观和客观相结合的“纵横向”拉开档次法[14]、AHP法[15]以及AHP法和熵值法的融合赋权[8-9],还有学者通过对比归纳主观赋权法与熵值法的评价结果,考察不同方法在水生态文明建设水平评价的实践情况[16]。

在水生态文明建设水平的时空格局方面,就全国东中西部划分而言,东部和西部地区水生态文明建设水平相较中部和东北地区存在明显优势,各省(区市)水生态文明建设水平均有所提高且存在显著差异[13]。就全国城市群划分而言,长三角城市群与长江中游城市群的水生态文明建设水平高于成渝城市群[16],且长三角水生态文明建设质量城市群极化现象显著[14]。就不同流域层面而言,有研究发现长江经济带水生态文明建设水平呈明显上升趋势且区域异质性特征较为显著[11-12],也有研究发现汉江流域中下游水生态文明建设较上游领先[9]。

在水生态文明建设水平的敛散特征及影响因素方面,自有学者考察收敛特征以来[17-18],将生态文明纳入收敛模型的研究引起部分学者的关注,但鲜有关于水生态文明建设水平区域间差异呈何种趋势及其影响因素的研究。有研究发现,全国生态文明发展水平存在收敛趋势[19-20],赵俊伟等发现,全国各省(区市)农业生态文明发展水平均具有显著的收敛性和趋同性[21],邓宗兵等考察中国八大综合经济区生态文明发展的收敛性,发现不同经济区的驱动因素和收敛情况各不相同[22]。也有研究发现,全国及东中西部地区水生态文明发展水平均存在收敛且收敛速度存在差异[23],经济发展水平、人口密度、人力资本和技术进步等因素对水生态文明发展水平的收敛有显著影响。

现有文献对水生态文明建设的研究较为丰富,但仍有扩展的空间。本研究在三个方面存在边际贡献。一是从研究对象来看,以往文献大多以省域为研究单元,缺乏以黄河流域为特定区划的水生态文明建设的研究,更缺少对上中下游水生态文明建设水平的短板识别和横向差异对比。二是从研究内容看,本研究以生态文明思想为引领,优化水生态文明建设水平的评价指标体系,在评估结果的基础上更细致地探究水生态文明建设的总体特征、动态演进过程和空间关联情况,揭示其收敛特征及影响因素。三是从研究方法看,通过经济学和地理学交叉融合的跨学科方法展开研究。采用时空极差熵值法从时空双重维度尽可能缩小与实际水生态文明建设情况的测度偏差。在测度结果的基础上,选择核密度估计法揭示黄河流域水生态文明建设水平在考察期内的动态演进状况,以三维核密度图的方式更为直观地对黄河流域全流域及上中下游水生态文明建设水平随时间变动的总体情况以及区域内部存在何种差异进行说明,这是对水生态文明建设水平时空格局特征的基本描述。探索性空间数据分析法的使用目的在于讨论黄河流域水生态文明建设水平存在差异的同时是否具有地区关联性,分析水生态文明建设水平是否存在集聚效应。对黄河流域水生态文明建设水平的地区差异持续扩大抑或缩小的深入研究,则需要在传统收敛模型基础上引入空间维度,对黄河流域地级市层面水生态文明建设水平的敛散性进行实证分析,以期为黄河流域水生态文明建设提供现实依据。

二、研究设计

(一)水生态文明建设水平评价指标体系构建及测度

依据《关于加快推进水生态文明建设工作的意见》和《重点流域水生态环境保护规划》等文件精神,以《水生态文明城市建设评价导则》中提出的评价体系框架为基础,考虑到数据的合理性和可得性,在已有研究基础上,确定水安全、水节约、水环境、水生态、水监管、水文化6个维度共20项指标,构建黄河流域水生态文明建设水平评价指标体系(见表1)。

表1 水生态文明建设水平评价指标体系构建

参照张友国等的研究,采用时空极差熵值法对黄河流域水生态文明建设水平进行测度[24]。时空极差熵值法是一种综合评价方法,该种方法能够充分利用指标在时间和空间双重的信息量,科学客观地刻画不同城市黄河流域水生态文明建设水平,且随时间推移可以体现各项指标的相对重要程度。

(二)核密度估计

核密度估计法由Rosenblatt提出,是一种非参数检验方法[25]。借助该种方法揭示黄河流域及上中下游水生态文明建设水平的动态演进特征,若z1,z2,…,zi分别是第1至第i个城市单元的水生态文明建设指数且满足独立同分布条件,f(z)表示各城市单元水生态文明建设水平z的概率密度函数,即:

(1)

利用精度较高的高斯核函数对其空间不均衡分布特征及动态演进趋势进行估计,核函数表达式为:

(2)

(三)探索性空间数据分析法

1.全局莫兰指数

运用全局莫兰指数分析黄河流域水生态文明建设水平整体上的空间相关程度,计算公式为:

(3)

式中:Wi,j表示空间权重矩阵;zi,zj分别表示城市i和城市j水生态文明建设指数;I表示全局莫兰指数,I的取值范围为[-1,1],当I>0,说明具有空间正相关性,即水生态文明建设水平在空间上具有集聚效应。

2.局部莫兰指数

进一步,运用局部莫兰指数识别局部区域的空间关联情况,分析黄河流域各城市之间水生态文明建设水平的空间集聚特征,同时结合莫兰散点图和空间聚类表揭示其空间关联类型的时空转移特征,计算公式为:

(4)

式中Li为第i个城市的局部莫兰指数。

(四)收敛模型

考虑到初始条件的设定不同,β收敛可分为绝对β收敛与条件β收敛。考虑到空间效应的存在,在传统的β收敛模型基础上构建β收敛的空间计量模型,即在不考虑经济社会等因素影响的情况下,检验黄河流域及上中下游水生态文明建设水平是否能收敛至同一稳态水平,公式为:

(5)

式中:ln(zi,t+1/zi,t)表示第i个城市水生态文明建设指数在t到t+1时间段内的年增长率;α表示常数项;β表示收敛系数;ρ表示被解释变量的空间效应系数;γ表示解释变量的空间效应系数;εi,t表示随机扰动项。

条件β收敛是指在绝对β收敛的基础上引入对水生态文明建设水平具有影响的控制变量,考察黄河流域上中下游的水生态文明建设水平随时间推移是否收敛到各自的稳态水平,公式为:

(6)

式中:ln(ui,t)表示引入的控制变量,当β<0且显著时,说明模型存在空间β收敛。

另外,收敛速度可以根据收敛系数β得出,计算公式为:

v=-In(1+β)/t。

(7)

式中:v表示收敛速度;t表示时期数。

(五)数据来源

在水利部黄河水利委员会划定的自然流域范围基础上,剔除数据缺失较为严重的部分城市,最终选取黄河流域上中下游共8个省68个地级市作为研究样本,其中上游城市包括西宁市、兰州市、银川市等18个城市,中游城市包括呼和浩特市、太原市、西安市等17个城市,下游城市包括郑州市、济南市、德州市等33个城市。数据来自2011—2022年各省统计年鉴、各省水资源公报、各市统计年鉴、《城市建设统计年鉴》等资料。其中各市耕地面积、水域和湿地面积以及植物净初级生产力指标数据来自NASA网站。为剔除价格波动造成的影响,对经济类指标以2010年为基期做平减处理。部分数据通过各市国民经济和社会发展统计公报补充,其他存在缺失的数据采用线性插值法补齐。

三、黄河流域水生态文明建设水平的时空格局

(一)总体特征分析

1.黄河流域水生态文明建设水平测度结果

采用时空极差熵值法得到黄河流域主要年份水生态文明建设水平的测度结果(见表2)。就全流域而言,水生态文明建设指数由2010年的0.178 3增长至2021年的0.207 1,平均值为0.190 0,水生态文明建设水平呈现稳步上升趋势。从增长幅度看,考察期内各年份水生态文明建设指数增长幅度介于-1.16%至5.10%之间,存在不同程度的波动,平均增长幅度为1.39%。这说明黄河流域扎实推进以生态文明理念为指导的水生态文明建设,从区域到流域、从分散治理到协同治理,皆取得新成效。就区域层面而言,黄河流域下游地区水生态文明建设指数为0.220 5,显著高于全流域平均水平。上游地区和中游地区水生态文明建设指数分别为0.153 6和0.169 4,均低于全流域平均水平。黄河流域水生态文明建设水平的差异表现为:下游地区>中游地区>上游地区,上下游差异显著。从增长幅度看,黄河流域上中下游增幅均值分别为2.66%、1.87%和0.79%,与水生态文明建设指数相反,增幅的差异表现为:上游地区>中游地区>下游地区。总体来讲,黄河流域上中下游水生态文明建设指数的变动幅度与全流域趋向一致,整体均呈增长趋势。

表2 黄河流域主要年份水生态文明建设指数及增幅

2.黄河流域水生态文明建设短板分析

借鉴秦晓楠等的研究[26],将黄河流域水生态文明建设各维度指数的均值减去0.5个标准差作为界限,得到黄河流域水生态文明建设水平的短板类型(见表3)。由表3可知,从不同维度看,水安全存在短板的城市仅有安阳市,水节约存在短板的城市有西宁市、兰州市和银川市等16个城市,水生态存在短板的城市有嘉峪关市、中卫市和金昌市等7个城市,水环境存在短板的城市有张掖市、固原市和大同市等13个城市,水监管存在短板的城市有西宁市、兰州市和嘉峪关市,水文化存在短板的城市有太原市和开封市。黄河流域上中游具有明显的以能源、化工和原材料加工等传统产业为主导的结构特征,“两高一资”企业沿干支流集聚的情况未得到缓解,再生水利用率低于全国平均水平,水环境基础设施不足等问题均是造成黄河流域上中游地区在水节约、水环境等方面存在短板的原因。总体而言,位于黄河流域上游地区且具有水生态文明建设短板的城市数量较多,位于下游地区且具有短板的城市数量较少。

表3 黄河流域水生态文明建设水平的短板类型

(二)动态演进分析

根据式(1)和式(2)绘制黄河流域及上中下游水生态文明建设水平的核密度估计图(见图1),表4总结了分布动态的演进特征。

图1 黄河流域水生态文明建设水平核密度估计

表4 黄河流域水生态文明建设水平分布动态的演进特征

黄河流域全流域水生态文明建设水平核密度曲线的中心位置在2010—2018年,总体向右偏移幅度较大,2018—2021年轻微向左偏移,总体经过“右移—左移”后仍表现为向右移动,这表明黄河流域整体水生态文明建设水平呈波动式上升的趋势。从曲线的波峰看,在2010—2014年主峰的高度总体上升且宽度较小,2015—2018年主峰的高度总体上升且宽度变大,2018—2021年主峰宽度缩窄,即黄河流域全流域水生态文明建设水平的差距经历了“缩小—扩大—缩小”3个阶段。可能的原因:2010年年末,中共中央国务院发布关于加快水利改革发展的决定,要求力争通过5年到10年的努力,从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。因此,在2010—2014年间,黄河流域各城市水利设施建设齐头并进,为水生态文明建设提供基本保障,区域差距逐渐缩小。2015年以来,随着工业化和城镇化不断推进,各城市对水生态的重视和保护程度差异逐渐扩大,直到2018年,国家将生态文明首次写入宪法,同年颁布了《中华人民共和国水污染防治法》等系列政策法规,黄河流域水生态文明建设水平的地区差异又呈现缩小的趋势[27]。从核密度曲线的分布趋势看,曲线右端存在明显的拖尾现象,这表明黄河流域内存在水生态文明建设水平较高的个别城市,如河南省郑州市、山东省东营市等。从极化情况看,2010—2015年黄河流域水生态文明建设指数核密度曲线分布形态均表现为单峰,2016—2018年由单峰逐渐过渡至双峰,2019—2021年由双峰向三峰转变,即曲线分布状态经历了“单峰—双峰—三峰”3个阶段,次峰高度较低,这表明黄河流域水生态文明建设水平存在轻微的多级分化现象,进一步论证了黄河流域各城市水生态文明建设水平存在差异。

对黄河流域上中下游水生态文明建设水平的核密度曲线进一步分析,黄河流域下游地区水生态文明建设水平在考察期内存在小范围波动,但总体处于较高水平,大多数年份曲线的分布形态呈现为主峰与右侧小次峰,个别年份出现三峰,存在多极化趋势。在考察期末期,主峰高度下降且宽度增加,波峰形态逐渐“扁平化”,下游地区水生态文明建设水平的绝对差异有一定程度的扩大趋势。黄河流域上游地区水生态文明建设水平核密度曲线中心位置呈现波动式向右偏移,且各年份均存在比较明显的多峰形态,主峰高度较上游偏低,在考察期末期,主峰宽度拓宽,上游地区整体水生态文明建设水平较低且区域内各城市存在较大差异。中游地区水生态文明建设水平核密度曲线波峰高度呈下降趋势,波峰宽度呈增加趋势,大多数年份均存在多峰形态,中游地区各城市同样存在绝对差异扩大的趋势。总体来说,黄河流域下游地区水生态文明建设水平整体高于上游和中游地区,各区域内部存在差异。可能的原因:虽然河南和山东两省人口相对上中游更为密集,但是位于下游的黄河三角洲是我国暖温带最完整的湿地生态系统,且随着对水生态文明建设的重视程度不断加深,各类保护、治理政策相继出台,水生态环境得到显著改善,居民节水惜水意识不断增强,从而使下游地区水生态文明建设水平处于较高水平。不同城市受所处的水生态环境、对水生态文明建设重视程度、居民受教育程度等因素限制,黄河流域上中下游流域内各城市水生态文明建设水平均存在一定差异。

(三)探索性空间分析

1.全局空间自相关分析

根据式(3)构造地理相邻、地理距离和经济距离3种空间权重矩阵,计算出黄河流域水生态文明建设的全局莫兰指数,进一步分析黄河流域水生态文明建设水平的空间集聚特征,3种空间权重矩阵下的全局莫兰指数变动情况见图2。3种权重矩阵下全局莫兰指数存在波动且均为正,在地理相邻权重矩阵和经济距离权重矩阵下,全部年份均通过1%显著性水平上的单尾检验;在地理距离权重矩阵下,2010—2020年均通过1%显著性水平上的单尾检验,2021年通过5%显著性水平上的单尾检验。这表明黄河流域水生态文明建设水平存在显著的空间正相关性,集聚效应明显,同时说明全局莫兰指数的计算结果是稳健的。

图2 3种空间权重矩阵下全局莫兰指数的变动情况

2.局部空间自相关分析

由于全局莫兰指数通过5%显著性水平检验,故根据式(4)计算得出黄河流域各城市的水生态文明建设水平局部莫兰指数,选取2010年、2016年和2021年作为主要年份进行局部自相关分析,得出相应年份的局部莫兰散点图(见图3)。

图3 黄河流域各市水生态文明建设水平莫兰散点图

由图3可知,在考察期内第一象限(H-H)和第三象限(L-L)所聚集的城市数占全部68个城市总数的54%～57%,超半数城市落在第一、三象限,这同样证明了黄河流域水生态文明建设水平存在显著的空间正相关性,集聚特征明显。2010—2021年,城市分布逐步由分散发展为集中,其中高高集聚区(H-H)中聚集的城市大部分属于河南省和山东省,低低集聚区(L-L)中聚集的城市大部分属于甘肃省、宁夏回族自治区、陕西省和山西省等省(区市)。根据莫兰散点图列出黄河流域水生态文明的空间联系类型,其中2010年和2021年的空间关联类型见表5。

表5 2010年和2021年黄河流域水生态文明建设水平的空间联系类型

由表5可知,黄河流域大部分城市水生态文明建设水平的空间联系类型较为稳定,如嘉峪关市、南阳市等城市在2010—2021年间始终落在高高集聚区(H-H),可能得益于河南省、山东省等地区在考察期内不断健全生态环境治理体系,严格落实水资源管理制度,提升节水减排技术,优化水资源合理配置和水生态环境综合治理,特别是在“十三五”期间,部分城市开启水生态文明试点工作,更加强调水安全和水生态相关内容的重要性。同时,也存在极个别城市由高低集聚区(H-L)或低高集聚区(L-H)跃迁至高高集聚区(H-H),如西宁市、石嘴山市和包头市,这说明在考察期内,水生态文明建设水平较高的区域能够发挥一定的示范带头作用,存在辐射带动周边地区的可能,进而提升落后地区水生态文明建设水平[28]。定西市、晋中市等城市在2010—2021年间始终落在低低集聚区(L-L),这些城市大多位于黄河流域中上游,如山西省等地区。这些地区存在煤炭等高污染高能耗产业集聚的现象,且中上游地区绿色技术改造升级力度不足,工业用水结构不合理,用水效率不高,故位于水生态文明建设低低集聚区(L-L)的城市也较为稳定。特别需要注意的是,在考察期内存在河南省个别城市由高高集聚区(H-H)跃迁至低低集聚区(L-L),如驻马店市、濮阳市。可能原因:随着工业化和城镇化进程的加快,人口密度增大,部分工业企业用水排污不合理,造成对水资源的过度开发消耗和对水生态环境不可逆的破坏,因此,可能出现部分城市在考察期末期水生态文明建设水平出现倒退的情况。总而言之,黄河流域各城市水生态文明发展水平空间联系类型较为稳定,位于高高集聚区的城市所属省份(区市)范围有所扩大。

四、黄河流域水生态文明建设水平的收敛性分析

(一)绝对β收敛

考虑到存在空间效应,引入地理相邻权重矩阵,由式(5)得出黄河流域及上中下游水生态文明建设水平绝对β收敛结果(见表6)。根据Hausman检验,黄河流域全流域及上中下游均采用双向固定效应模型进行绝对β收敛分析,其中上游和中游未通过LM检验和Robust LM检验,故采用双固定的OLS模型,全域和下游经过LR检验和Wald检验最终确定为SEM模型。

表6 黄河流域水生态文明建设水平绝对β收敛检验结果

总体来看,黄河流域及上中下游水生态文明建设水平的收敛系数均在1%的显著性水平上为负,存在绝对β收敛趋势。这表明黄河流域全流域及三大流域的水生态文明建设指数随时间推移最终都收敛至同一稳态水平,即黄河流域部分水生态文明建设水平较低的城市提升较快,实现了对水生态文明建设水平较高城市一定程度上的赶超,使得水生态文明建设水平的区域差异逐步缩小。从空间回归系数看,黄河流域全流域和下游均显著为正,这表明黄河流域全流域及下游水生态文明建设水平均存在正向的空间溢出效应,进一步验证了水生态文明建设水平的差异呈缩小趋势。根据Mankiw等的研究[29],β系数的绝对值与收敛速度的变动之间存在对应关系,β系数的绝对值变动范围在0.482到0.859之间,黄河流域不同区域水生态文明建设水平的收敛速度存在差异。由式(7)得出,中游地区收敛速度最快(0.163),上游地区次之(0.087),下游地区最慢(0.055),即不同区域水生态文明建设水平以不同速度逐步收敛至各自稳态水平。

(二)条件β收敛

在绝对收敛的基础上,引入相关控制变量,依旧采用地理相邻权重矩阵构建条件收敛模型。在苏聪文等的研究基础上[23],考虑到人口密度、人力资本、经济发展水平、产业结构和城镇化水平在黄河流域不同区域的异质性,将这5个方面作为控制变量纳入模型,考察黄河流域及上中下游水生态文明建设水平是否存在条件β收敛。其中,人口密度采用每平方公里常住人口数量衡量,人力资本采用普通本专科及以上人口数占常住人口比重衡量,经济发展水平采用人均GDP衡量,产业结构采用第三产业占第二产业比重衡量,城镇化水平采用城镇人口数量占总人口数量比重衡量。变量的描述性统计结果见表7。

表7 变量的描述性统计结果

黄河流域及上中下游水生态文明建设水平条件β收敛结果见表8。其中,模型①LR和Wald检验结果:LR-error为13.55**,LR-lag为22.33***;Wald-error为12.20*,Wald-lag为16.33**。模型②F检验结果为7.189***。模型③LR和Wald检验结果:LR-error为19.39***,LR-lag为20.48***;Wald-error为20.23***,Wald-lag为21.72***。故中游地区未通过Hausman检验,采用随机效应模型,其他区域采用双向固定效应模型;上游地区未通过LM检验和Robust LM检验,采用双固定的OLS模型;经过LR检验和Wald检验后最终确定全流域和中游地区采用SDM模型,下游地区采用SLM模型。

表8 黄河流域水生态文明建设水平条件β收敛检验结果

由表8可知,引入控制变量后条件β收敛模型的收敛系数均在1%的显著性水平上为负,这说明黄河流域及上中下游各城市在考察经济社会等因素的情况下,水生态文明建设水平差距存在缩小趋势,即黄河流域及上中下游水生态文明建设指数存在条件β收敛,随着时间推移,水生态文明建设水平收敛至同一稳态水平。加入控制变量后,空间自回归系数仍然显著为正,说明在条件收敛模型下,黄河流域水生态文明建设水平也存在正向空间溢出效应。从收敛速度看,β收敛系数的绝对值变动范围在0.534到0.696之间,这表明β收敛速度在黄河流域的不同地区存在差异。其中,上游地区的收敛速度最大为0.099,其次为中游地区0.068,收敛速度最慢的为下游地区0.064。

从回归结果看,不同区域的控制变量对水生态文明指数增长率的影响方向和程度各有不同。第一,人口密度。黄河流域全流域及上中下游人口密度的系数均为正,其中全流域和中游地区的系数分别通过10%和1%的显著性检验。可能的原因:一方面,人口聚集能促进水资源高效集约利用,合理统筹规划水资源配置,从而在一定程度上提升经济社会发展与水生态文明协同发展水平[30];另一方面,人口密度大的城市文化程度较高的人口数量更多,该部分人群能够对水生态文明相关内容了解更广、知晓程度更深,有助于推动节水型社会建设。第二,人力资本。黄河流域全域及上下游地区人力资本的系数均为正,中游地区人力资本的系数为负但不显著,其中全流域的系数通过10%的显著性检验。可能的原因:人力资本水平的提升可以为水资源循环高效利用、水生态环境的保护和治理提供技术手段,为水生态文明建设提供有力支撑;同时,随着受教育程度的加深和年限的加长,公民将生态文明思想转化为大众所遵循的行为准则[29]。第三,经济发展水平。黄河流域全流域及下游地区的经济发展的系数为负,上中游地区经济发展的系数为正,且上中下游分别通过了5%、10%和1%的显著性检验。可能的原因:黄河流域全流域依然存在“生态悖论”现象,部分地区长期采用以牺牲生态环境和耗费大量的资源为代价的粗放型经济增长模式,盲目开发和掠夺式的资源利用方式不利于水生态文明的发展建设[30];相对上中游而言,经济发展水平的提高可能伴随居民的生态文明思想和理念的提升,形成良好的水文化氛围。第四,产业结构。黄河流域全流域及上中下游地区的产业结构系数未通过统计检验,其中全流域和上游的产业结构系数为负,中游和下游的产业结构系数为正。可能原因:部分地区伴随产业结构升级,虽然第三产业所占比重上升,但第二产业中传统制造业等产业的生产模式并未发生根本改变,产业结构调整依然可能会对水生态文明建设水平产生负向影响。第五,城镇化水平。黄河流域全流域及上中下游地区的城镇化水平系数未通过统计检验,其中全流域的城镇化水平系数为正,上中下游的城镇化水平系数为负。一方面,城镇化水平的提升能促进生产空间的集约高效,形成合理的产业布局结构,提升产业层次布局和资源利用效率;另一方面,城镇化水平的快速提升有可能导致资源环境承载超负荷,对水生态文明建设造成不利影响。

(三)稳健性检验

为检验收敛模型结果的稳健性,分别采用地理距离权重矩阵和经济距离权重矩阵对黄河流域及上中下游水生态文明建设水平的β收敛结果进行稳健性检验,表9报告了绝对β收敛的稳健性检验结果,表10报告了条件β收敛的稳健性检验结果。结果显示:黄河流域及上中下游水生态文明建设水平的绝对β收敛系数和条件β收敛系数均显著为负,这说明在地理距离权重矩阵和经济距离权重矩阵下,黄河流域及上中下游水生态文明发展水平同样存在收敛趋势。不同流域的收敛速度表现为:中游地区>上游地区>下游地区。在地理距离权重矩阵下全流域空间效应系数显著为正,水生态文明发展水平存在正向空间溢出效应,与前文结果一致。在经济距离权重矩阵下全流域的空间效应系数出现不显著的情况,可能的原因:水生态文明建设水平的空间溢出效应更多依赖于地理位置而非经济水平,但系数方向与前文结果一致。条件β收敛中控制变量的影响系数与前文回归结果相比,方向完全一致,影响程度相近。由此表明,绝对β收敛和条件β收敛模型具有稳健性,检验结果可信。

表9 稳健性检验1:绝对β收敛

表10 稳健性检验2:条件β收敛

表9中,模型⑤LR和Wald检验结果:LR-error为3.120*,LR-lag为3.110*;Wald-error为3.120*,Wald-lag为3.120*。模型⑧F检验结果为2.730***。

表10中,模型①LR和Wald检验结果:LR-error为15.200**,LR-lag为18.060***;Wald-error为15.340**,Wald-lag为18.310***。模型③LR和Wald检验结果为:LR-error23.110***,LR-lag为29.290***;Wald-error为24.710***,Wald-lag为32.490***。模型⑦LR和Wald检验结果:LR-error为11.790*,LR-lag为12.600**;Wald-error为12.220*,Wald-lag为13.120**。模型⑤F检验结果为15.950***;模型⑧F检验结果为3.480***。

五、结论与政策启示

基于2010—2021年黄河流域上中下游共68个地级市的面板数据,采用时空极差熵值法测度黄河流域水生态文明建设水平,通过核密度估计法及探索性空间数据分析法揭示黄河流域及上中下游的时空格局,构建σ收敛和β收敛模型对黄河流域水生态文明建设水平进行敛散性识别,得出结论如下:

第一,从水生态文明建设水平的变化趋势来看,黄河流域水生态文明建设水平逐步提升,水生态文明建设取得良好成效,但仍有较大提升空间。黄河流域水生态文明建设水平主要有水节约、水生态和水环境方面的短板,上游地区存在短板的城市数量较多,下游地区存在短板的城市数量较少。黄河流域全流域水生态文明建设水平的差距经历“缩小—扩大—缩小”3个阶段,不同区域的水生态文明建设程度存在差异,下游地区水生态文明建设水平高于中游和下游地区,上中下游及全流域均有一定程度的多级分化现象。

第二,从水生态文明建设水平的空间相关性来看,黄河流域水生态文明建设水平存在显著空间正相关性,集聚效应明显。各城市水生态文明建设水平的空间联系类型较为稳定,位于高高集聚区的城市大部分属于河南省和山东省,位于低低集聚区的城市大部分属于甘肃省、宁夏回族自治区、陕西省和山西省,位于高高集聚区的城市所属省份(区市)范围有所扩大,对周边城市的水生态文明建设起到辐射带动作用。

第三,从水生态文明建设水平的收敛趋势及影响因素看,黄河流域全流域水生态文明建设水平的相对差距缩小,存在比较明显的σ收敛趋势,中游和下游地区水生态文明建设水平的相对差距逐渐扩大,不存在σ收敛趋势。另外,黄河流域及上中下游水生态文明建设水平存在显著的绝对收敛,在加入人口密度、人力资本、经济发展水平、产业结构和城镇化水平的控制变量后水生态文明建设指数仍存在条件β收敛,水生态文明建设随时间推移收敛至各自稳态水平。就收敛速度来看,黄河流域中游地区水生态文明建设水平收敛速度最快,上游次之,下游最慢。将地理相邻空间权重矩阵更换为地理距离和经济距离空间权重矩阵后得出的结论与上述结论基本一致,收敛模型的结果是稳健的。

基于实证分析结果,综合黄河流域水生态文明建设水平的现状,提出以下政策建议:

第一,坚持“流域生命共同体”,缩小黄河流域内部水生态文明建设水平差异。当前全流域及上中下游地区水生态文明建设水平呈现稳步增长的发展趋势,但整体仍有上升空间且伴随地区极化现象。黄河流域水生态文明治理应坚持贯彻共同抓好大保护、协同推进大治理的政策方针,破解行政区之间在水生态治理方面出现的资源梗阻,弱化行政壁垒,增强各城市优势互补、协调联动、融会贯通,强化黄河流域水生态文明建设顶层设计和总体部署。适当合理规划、推动、引导绿色创新技术和生产要素从下游地区向中游和上游地区流动,通过地区间的协同联动作用和资源要素整合,提高生产生活用水效率和降污减排,实现全流域生态优美、环境宜居、产业兴旺的良好局面。

第二,推进“以点带面”,充分发挥水生态文明先行区的辐射带动作用。一方面,黄河流域水生态文明建设水平存在明显的正向空间集聚效应,应充分发挥高水平地区的先发优势和空间溢出效应,提供可借鉴的水生态文明建设治理经验以供落后地区“干中学”,实现水生态文明建设水平的后发赶超。同时,通过先进技术、相关人才、资本要素的引进,为落后地区水生态文明建设提供有效支撑,借助高水平区域核心城市的资源优势,提升自身水生态文明建设水平,加快全流域及上中下游不同区域水生态文明收敛速度。另一方面,落后地区在借鉴经验时要避免政策法规的生搬硬套,应充分结合地区的资源禀赋优势,提升自身水生态文明建设水平,缩小地区间发展差异,避免发展水平高的核心地区出现资源虹吸、“马太效应”等不利于全流域水生态文明协同发展的现象。

第三,考察各区域比较优势,差别化制定水生态文明建设规划。结合水生态文明建设水平的短板,黄河流域全流域均可考虑推行水价改革,建立阶梯式水价机制,引导居民和企业合理使用水资源。加强水资源管理和监控,设立水资源利用情况实时监测和报告的数字化系统,及时发现和解决水资源浪费问题。同时,推广节水技术和设备,如节水型家电、节水灌溉机械等,鼓励居民和企业使用节水设备。上游地区应加强生态保护区的建设和管理,重点关注黄河流域的湿地、河流等水生态系统。实行河道生态修复和河道生态保护工程,恢复和改善河道生态环境。上游地区与中游地区均存在水环境方面短板,故应加强水环境监测和治理,实施水质监测网络和水污染治理,还要加强对污水处理设施的建设和维护,提高污水处理的效率和质量。下游地区应完善水资源调度和分配相关规定,确保水资源的合理利用和供应安全,加强水库建设和管理,增加供水储备,保障水库的蓄水能力和运行效率。加强水灾风险管理和抗灾能力,建立健全水灾预警和应急响应流程,提高城市的防洪和排涝能力。针对中游地区与下游地区的水文化短板,可以扩大水文化的宣传和教育,提高公众对水资源的保护意识。开展公众参与的水文化活动,组织水文化节、水资源保护主题演讲等,提高公众对水文化的关注和参与度。另外,推广水文化教育,将水生态文明知识纳入学校的教育课程,加深学生对水生态文明建设的了解,促进水生态文明向好发展。