魏 偉,石培基,*, 魏曉旭, 周俊菊, 頡斌斌

1 西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,蘭州 730070 2 蘭州城市學(xué)院城市經(jīng)濟(jì)與旅游文化學(xué)院,蘭州 730070

可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為中國當(dāng)今社會的共識,而可持續(xù)發(fā)展的基本內(nèi)涵就是社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展已被公認(rèn)為處理經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)間關(guān)系的最佳選擇,也是保證實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的必由之路[1]。而對經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的定量評價,可為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供相關(guān)的理論依據(jù),這有利于根據(jù)協(xié)調(diào)度的變化及時采取措施進(jìn)行調(diào)控,為社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展提供保障。

1 數(shù)據(jù)及研究方法

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)源

本文以縣級單元作為研究全國區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境差異及其空間格局的基本單元,行政區(qū)劃按2008年進(jìn)行歸并統(tǒng)一,將其轉(zhuǎn)化為矢量行政邊界,基本單元包括縣、自治縣、縣級市和市轄區(qū)。此外,由于全國4個地級市不設(shè)市轄區(qū)(甘肅省嘉峪關(guān)市、海南省三亞市、廣東省中山市、廣東省東莞市),便于分析和制圖,將四個市納入基本研究單元,這樣研究區(qū)基本單元共為2853個,研究時段為1980年、1990年、2000年和2010共4個時段。

本研究數(shù)據(jù)為2853個基本單元4個時段的GDP和人均GDP數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來源于《CNKI中國經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫》、《中國地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展報告》、《中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、各省份統(tǒng)計(jì)年鑒、部分省份與地級市年鑒以及部分市、縣、區(qū)的國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報。中國4個時段土地利用數(shù)據(jù),主要來源于中科院資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫1∶10萬土地利用圖,包括1980、1995和2000年的全國1km格網(wǎng)數(shù)據(jù)庫,每個格網(wǎng)帶有耕地、林地、園地、草地、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地、工礦用地、交通用地、未利用地等的土地類型代碼和面積比例。2010年土地利用數(shù)據(jù)來源于歐空局全球陸地覆蓋數(shù)據(jù)(ESA GlobCover),分辨率為300m,數(shù)據(jù)格式為TIF。GlobCover全球陸地覆蓋數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)來自Envisat衛(wèi)星,由MERIS(Medium Resolution Imaging Spectrometer)傳感器拍攝完成。數(shù)據(jù)生成過程中,主要選取了MERIS傳感器在2009年1月1日至12月31日期間所接收的較高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù),來進(jìn)行圖像合成。

1.2 數(shù)據(jù)處理

1.2.1 生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)處理

本研究利用中國陸地不同時段的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)測算,計(jì)算時將四期數(shù)據(jù)均重采樣為1km×1km柵格數(shù)據(jù),其中在1980、1995和2000年數(shù)據(jù)中將25種類型統(tǒng)一歸并為一級類。將2010年數(shù)據(jù)中23類土地類型根據(jù)《中國土地資源分類系統(tǒng)》歸并為一級類。上述四期土地利用類型均合并為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地六大類,用于計(jì)算中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。數(shù)據(jù)投影統(tǒng)一為Krasovsky1940_Lambert Conformal Conic。

1.2.2 經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)處理

在收集GDP數(shù)據(jù)時,2000年和2010年數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)庫和年鑒直接查詢獲得。1980年GDP數(shù)據(jù)中有984個縣區(qū)由于缺乏統(tǒng)計(jì),采用兩種方法推算求得：①對于有人均GDP的縣區(qū),采用人口數(shù)據(jù)和人均GDP相乘得到結(jié)果；②對于有經(jīng)濟(jì)增長率數(shù)據(jù)的縣區(qū),采用增長率進(jìn)行推算。以上推算數(shù)據(jù)經(jīng)過驗(yàn)證,精度滿足本次研究的需要,限于篇幅,不在贅述,請參考相關(guān)文獻(xiàn)[17]。為便于和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值柵格數(shù)據(jù)相匹配進(jìn)行協(xié)調(diào)度空間格局變化研究,將四期縣級單元GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化處理：在ArcGIS 10.1中利用表面建模工具(Spling)進(jìn)行柵格化；再對柵格化后的數(shù)據(jù)利用自然分類法(Natural Breaks (Jenks))進(jìn)行分類制圖。

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計(jì)算方法

目前國內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量和價值量的評估方法很多,但都難以得出讓公眾和學(xué)術(shù)界普遍接受的結(jié)果,相比之下Costanza等[18]確定的生態(tài)系統(tǒng)功能基準(zhǔn)單價和謝高地等[19]確定的生態(tài)系統(tǒng)功能基準(zhǔn)單價在當(dāng)前國內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估中運(yùn)用最為廣泛。本研究借鑒Costanza和謝高地等提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計(jì)算模式,公式為：

(1)

式中：ESV為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Aj為j類生態(tài)系統(tǒng)面積；Eij為j類生態(tài)系統(tǒng)的i類生態(tài)系統(tǒng)功能基準(zhǔn)單價。謝高地等人[19]在Costanza等提出的評價模型的基礎(chǔ)上,對國內(nèi)500位生態(tài)學(xué)者進(jìn)行問卷調(diào)查,制定了“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值當(dāng)量因子表”。該方法是針對全國平均狀況,能夠從宏觀尺度上表征中國陸地生態(tài)系統(tǒng)價值情況,因此適合全國尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究。本研究結(jié)合氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)等功能,在參考中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值當(dāng)量因子表的基礎(chǔ)上結(jié)合研究實(shí)際[19],對部分當(dāng)量做了適當(dāng)調(diào)整,得到陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量(表1)。

1.3.2 經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展評價方法

目前,經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),二者系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度是一個相對指標(biāo)。我國學(xué)者王振波[9]、蘇飛[20]和喬標(biāo)等人[21]在構(gòu)建環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度時利用了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與GDP比值。本研究在分析生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展及其內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了年度經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)(YEEH)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)度變化指數(shù)(EEHC)。YEEH是指研究時段節(jié)點(diǎn)上單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值 (ESVea)與單位面GDP(GDPea)之比。這種比值是一個參考值,用以表征當(dāng)年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與固有環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系[22]。EEHC定義為究期內(nèi)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化率(ESVpr)與單位面積GDP(GDPpr)變化率之比。這種比值關(guān)系能更好地反映環(huán)境變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中二者相互影響、相互制約或推動的程度。YEEH和EEHC相關(guān)公式如下：

表1 中國陸地不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表/(元 hm2 a-1)

(2)

(3)

(4)

(5)

式中,ESVea和GDPea分別指研究時間點(diǎn)上單位面積上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(萬元/hm2)和單位面積GDP(萬元/hm2)；ESVpi、ESVpj分別為不同時段始、末年份生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(萬元/hm2)；GDPpi、GDPpj分別為不同時段始、末年份的單位面積GDP(萬元/hm2)。

公式(2)中,根據(jù)二者比值大小按照經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級制圖；在(3)存在4種可能情況：(1)如果 4)>0且(5)>0,則(2)>0,經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)狀態(tài),這說明環(huán)境與經(jīng)濟(jì)達(dá)到了可持續(xù)發(fā)展,并朝良性方向發(fā)展。(2)如果(4)>0且(5)<0,則(3)<0,生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于非協(xié)調(diào)狀態(tài),某些區(qū)域由于自然植被長勢良好或人為干預(yù)使得生態(tài)環(huán)境不斷好轉(zhuǎn),但這些區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,制約了生態(tài)環(huán)境自我修復(fù),自我改善能力。(3)如果(4)<0且(5)>0,則(3)<0,生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于非協(xié)調(diào)狀態(tài),某些區(qū)域由于一味追求GDP增長,進(jìn)而忽視生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè),導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速,而生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化；(4)如果(4)<0且(5)<0,則(3)>0,這說明區(qū)域在研究期的初始階段在發(fā)展經(jīng)濟(jì)時已經(jīng)嚴(yán)重破壞了生態(tài),區(qū)域?yàn)樘岣哒麄€環(huán)境對社會經(jīng)濟(jì)的支撐能力,不得不進(jìn)行生態(tài)保育,提高生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,經(jīng)濟(jì)發(fā)展明顯地受到生態(tài)環(huán)境的制約。由于中國經(jīng)濟(jì)1980年以來處于快速增長狀態(tài),且在四個時段GDP統(tǒng)計(jì)值均為增長,故在公式(5)<0的情況不予考慮。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的劃分

在研究過程中,根據(jù)YEEH比值不同,按照如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類：01.8(高度惡化區(qū))。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,將中國陸地YEEH柵格結(jié)果劃分為五大類,分別分析各類分區(qū)時空分布格局和變化規(guī)律。

根據(jù)EEHC計(jì)算結(jié)果和演變特征,對EEHC進(jìn)行以下判斷和劃分：①EEHC≥1表示該時段ESV的增長速度不低于GDP增長速度,經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)狀態(tài)。此狀態(tài)表示研究區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)之間是一種和諧、相互促進(jìn)的自然狀態(tài),或者是自然生態(tài)環(huán)境惡劣,經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后,但經(jīng)過自然或人為修復(fù),達(dá)到了二者協(xié)調(diào)的狀態(tài)；②0≤EEHC<1表示研究區(qū)GDP的增長速度稍高于ESV增長,經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境仍處于協(xié)調(diào)狀態(tài),但經(jīng)濟(jì)增長可能正在承受越來越大的生態(tài)環(huán)境壓力；EEHC值越小表示環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)水平越低；③-1≤EEHC<0表示中國陸地ESV負(fù)增長,經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響,生態(tài)經(jīng)濟(jì)關(guān)系進(jìn)入不協(xié)調(diào)狀態(tài),經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生沖突；④EEHC<-1表示陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降低明顯,生態(tài)環(huán)境發(fā)生惡化,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)產(chǎn)生沖突,經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)展嚴(yán)重不協(xié)調(diào)。由于EEHC表現(xiàn)為研究時段內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境演變態(tài)勢,因此根據(jù)EEHC1980—1990、EEHC1990—2000、EEHC2010—2000和EEHC2010—1980的4個時段的計(jì)算結(jié)果,根據(jù)上述判斷結(jié)果將其劃分為：持續(xù)惡化區(qū)(EEHC<-1)、初始惡化區(qū)(-1≤EEHC<0)、協(xié)調(diào)穩(wěn)定區(qū)(0≤EEHC<0.6或EEHC≥1.2)、初始協(xié)調(diào)區(qū)(0.6≤EEHC< 1)和持續(xù)協(xié)調(diào)區(qū)(1≤EEHC<1.2)5個分區(qū),以上YEEH和EEHC均在GIS中聚類和制圖。

1.3.4 空間統(tǒng)計(jì)方法

(6)

2 結(jié)果與分析

2.1 中國陸地各研究時段經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的縣(區(qū))域單元變化

經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(表2),1980年時段共有935個縣(區(qū))處于惡化區(qū)內(nèi),其中有352個處于高度惡化區(qū),占全國總縣(區(qū))數(shù)的12.33%,有1020個縣(區(qū))處于協(xié)調(diào)區(qū)內(nèi),但處于高度協(xié)調(diào)區(qū)的只有259個,僅占全國總縣(區(qū))數(shù)的9.07%；到1990年處于惡化區(qū)和協(xié)調(diào)區(qū)的縣(區(qū))個數(shù)差距不大,其中處于高度惡化區(qū)內(nèi)的個數(shù)占全國縣(區(qū))數(shù)的12.05%,處于高度協(xié)調(diào)區(qū)內(nèi)的個數(shù)占全國縣(區(qū))數(shù)的9.81%；從2000年開始,這一情況開始有所變化,其中處于惡化區(qū)的總縣(區(qū))數(shù)為852個,比1980年和1990年分別減少83個和59個,其中處于高度協(xié)調(diào)區(qū)內(nèi)的個數(shù)占全國縣(區(qū))數(shù)的10.44%,處于高度協(xié)調(diào)區(qū)內(nèi)的個數(shù)占全國縣(區(qū))數(shù)的10.23%；到2010年,高度協(xié)調(diào)區(qū)內(nèi)的縣(區(qū))數(shù)進(jìn)一步增加,而處于惡化區(qū)的縣(區(qū))數(shù)減少明顯,其中處于高度惡化區(qū)和惡化區(qū)的縣(區(qū))數(shù)分別為239和476,遠(yuǎn)低于1980年的352個、583個和1990年的344個、567個,處于協(xié)調(diào)區(qū)內(nèi)的縣(區(qū))數(shù)也達(dá)到了1314個,占全國總縣(區(qū))數(shù)的46.05%,這種情況說明中國陸地經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度在整體趨勢上有所好轉(zhuǎn),并且在2000年以后協(xié)調(diào)發(fā)展程度明顯提高。

表2 中國陸地不同研究時段YEEH類別及縣(區(qū))數(shù)目統(tǒng)計(jì)

2.2 研究時段年度經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度變化特征

圖1 中國陸地年度經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)度空間演變(1980—2010)Fig.1 The spatial changes of YEEH in China from 1980 to 2010

根據(jù)公式(2)計(jì)算出研究年度經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度,它能體現(xiàn)單位面積上ESV和GDP的協(xié)調(diào)情況,如果該年度ESV值較大,GDP值亦較大,則表明該地區(qū)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時其生態(tài)系統(tǒng)價值量也較好。通過比較結(jié)果發(fā)現(xiàn),從1980年到2000年(圖1),除黑龍江和內(nèi)蒙古東北部處于協(xié)調(diào)區(qū)和高度協(xié)調(diào)區(qū)外,中國陸地中北部廣大地域YEEH主要處于高度惡化和惡化區(qū),1980年到1990年北方地區(qū)保持這種趨勢不變,到2000年高度惡化區(qū)和惡化區(qū)區(qū)域有所減少,其中內(nèi)蒙古中部、陜西北部和山西中部區(qū)域由高度惡化區(qū)轉(zhuǎn)為惡化區(qū)域,黑龍江東部和吉林由惡化區(qū)轉(zhuǎn)為惡化協(xié)調(diào)過渡區(qū)(圖1),表明1980年至2000年這些地區(qū)GDP與ESV在經(jīng)濟(jì)發(fā)展時,生態(tài)環(huán)境也有改善。2010年與前3個時段相比,YEEH空間分布集聚效應(yīng)明顯,主要表現(xiàn)在高度惡化區(qū)、惡化區(qū)和高度協(xié)調(diào)區(qū)在分布圖上輪廓和層次較為分明(圖1)。具體來看,新疆北部、內(nèi)蒙古西部和京津地區(qū)、山東、江蘇等省處于高度惡化區(qū)內(nèi),面積占中國陸地總面積的22.12%,新疆南部、青海西部、內(nèi)蒙古東北部、河北南部、河南、湖北和安徽處于惡化區(qū),面積越占中國陸地總面積的27.98%,東北黑龍江和吉林東部、陜西和山西中西部以及江西等地主要分布于惡化協(xié)調(diào)過渡區(qū),面積占中國陸地總面積的19.24%；而協(xié)調(diào)區(qū)和高度協(xié)調(diào)區(qū)主要分布在西藏全境、青海西南部、四川東中部、云南和貴州及廣西西部,這些地區(qū)面積共3.1×106km2,占中國陸地總面積的32.3%。通過4個不同時段的YEEH對比發(fā)現(xiàn),中國陸地西南部和東北部處于協(xié)調(diào)區(qū),而新疆、甘肅西部、內(nèi)蒙古、山西、河北、山東和河南主要處于惡化區(qū),由此可見,中國廣大西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值較高,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,尤其在2000年以后經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度有提高的趨勢,與此同時部分東中部省份在發(fā)力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能沒有得到最大發(fā)揮,其協(xié)調(diào)度有所下降。

從YEEH各分區(qū)面積百分比分布來看(表3),惡化區(qū)在1980、1990、2000和2010年分別占陸地總面積的58.43%、56.31%、51.12%和50.25%,惡化協(xié)調(diào)過渡區(qū)分別占陸地總面積百分比分別為12%、12.04%、14.2%和16.34%,而協(xié)調(diào)區(qū)則占總面積的百分比分比為31%、32%、35%和44%。惡化區(qū)面積減少協(xié)調(diào)區(qū)1.61×106km2,協(xié)調(diào)區(qū)面積增加1.36×106km2。說明中國過去30多年間YEEH分布有較大變化,惡化區(qū)逐漸減少,而協(xié)調(diào)區(qū)有較大幅度的提升。

表3 中國陸地YEEH分區(qū)統(tǒng)計(jì)情況

2.3 中國陸地EEHC空間演變格局

為進(jìn)一步研究中國陸地GDP和ESV同時發(fā)展變化的過程中其協(xié)調(diào)度的空間變化,根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)將EEHC繪制成圖,由圖2可知,1980—1990時段,中國陸地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度較低,新疆以西、西藏大部、四川中西部和浙江及江西部分地區(qū)處于持續(xù)惡化區(qū),其中新疆、西藏和四川西部在此期間由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢,使得EEHC普遍較低,而浙江等東部部分區(qū)域由于過分注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展,使經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度超越生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值演變速度,造成EEHC同樣下降。新疆東部、甘肅西部、青海省和內(nèi)蒙古西部處于初始協(xié)調(diào)區(qū),初始惡化區(qū)和持續(xù)協(xié)調(diào)區(qū)分布較少,協(xié)調(diào)穩(wěn)定區(qū)所占比例最大,主要分布在中東部地區(qū)；1990—2000時段,持續(xù)惡化區(qū)域大幅減少,持續(xù)協(xié)調(diào)區(qū)開始增長,新疆東部、甘肅西部和內(nèi)蒙古西部及青海中西部由1980—1990時段的初始協(xié)調(diào)區(qū)變?yōu)槌跏紣夯瘏^(qū),四川和西藏大部由持續(xù)惡化區(qū)域變?yōu)槌跏紣夯瘏^(qū)和協(xié)調(diào)穩(wěn)定區(qū)；與此相反,內(nèi)蒙古東部、黑龍江西部和京津地區(qū)、山東、河南等地則由1980—1990時段的協(xié)調(diào)穩(wěn)定區(qū)變?yōu)槌跏紣夯瘏^(qū),表明這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境開始受到較大擾動,引起GDP和ESV二者變化率進(jìn)一步拉大。2000—2010時段,EEHC由明顯改善,惡化區(qū)和初始惡化區(qū)均有較大幅度減少,初始協(xié)調(diào)區(qū)和持續(xù)協(xié)調(diào)區(qū)開始增加。其中新疆西部、青海、西藏、四川、云南、貴州和東北黑龍江部分地區(qū)處于初始協(xié)調(diào)區(qū)和持續(xù)協(xié)調(diào)區(qū),而新疆東中部、甘肅西部、內(nèi)蒙古西部和東部、山西、陜西、河北、河南等地處于協(xié)調(diào)穩(wěn)定區(qū),只有內(nèi)蒙古中部和江蘇南部等小部分地區(qū)處于持續(xù)惡化區(qū)；由此可見,從1980—1990、1990—2000和2000—2010 3個時段中,EEHC呈現(xiàn)整體轉(zhuǎn)好,局部波動的現(xiàn)象,表明中國陸地在這此時段中出現(xiàn)了頻繁經(jīng)濟(jì)和生態(tài)活動?？v觀整個研究時段也發(fā)現(xiàn),1980—2010時段EEHC有較大改變,其中西藏、青海、內(nèi)蒙古北部、云南、貴州和黑龍江部分地區(qū)處于持續(xù)協(xié)調(diào)區(qū),面積約2.67×106km2,占中國陸地總面積的27.8%,內(nèi)蒙古東北部、黑龍江北部、甘肅和陜西南部、四川、貴州北部等地處于初始協(xié)調(diào)區(qū),面積約0.39×106km2,占中國陸地總面積的4.1%,新疆東部、甘肅西部、青海西北部、內(nèi)蒙古西部和東部、遼寧、河北、河南和山東西部處于協(xié)調(diào)穩(wěn)定區(qū),面積約1.75×106km2,占中國陸地總面積的18.2%,內(nèi)蒙古中部、山東東部、浙江大部、廣東等區(qū)域處于初始惡化區(qū),面積約3.09×106km2,占中國陸地總面積的32.2%,而長三角大部分地區(qū)則處于持續(xù)惡化區(qū),1.71×106km2,占中國陸地總面積的17.8%。研究表明,中國陸地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境目前正在逐步走向好轉(zhuǎn),尚未出現(xiàn)大面積的協(xié)調(diào)度喪失情況,說明中國政府2000年開始的退耕還林還草工程和近年的生態(tài)建設(shè)工程建設(shè)的效益開始顯現(xiàn)。但目前中國經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境惡化區(qū)面積遠(yuǎn)大于協(xié)調(diào)區(qū),且在地域分布上并不均衡,部分區(qū)域出現(xiàn)了兩極分化現(xiàn)象。

為更明顯地表現(xiàn)中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境二者變化情況,在ArcGIS10.1中提取中國各省份的EEHC均值,并將相鄰兩個時段EEHC相減,比較各省不同時段EEHC增減變化情況(圖3),1980—1990年間,中國西、中和東部地區(qū)均有增有減,其中西部地區(qū)減小最為明顯,減小的省份有4個,減小值均超過0.1,中部地區(qū)EEHC減小的由2個,值在0.13以下,東部地區(qū)EEHC減小的由4個；東北地區(qū)EEHC值具有增大,但增幅不大。1990—2000年間,西部地區(qū)EEHC增減小的也是4個,但內(nèi)蒙古由增大變?yōu)闇p小,且幅度最大,西藏則有減小變?yōu)樵龃?；中部地區(qū)EEHC減小的也是2個,但河南由增大變?yōu)闇p小,幅度超多1.5；江西由減小變?yōu)樵龃?增大幅度也最大(0.61—1.33),東部地區(qū)EEHC減小省份最多,達(dá)到了6個,分別為北京、天津、河北、山東、上海和浙江。東北地區(qū)EEHC增大,且增幅進(jìn)一步擴(kuò)大。2000—2010年間,西部地區(qū)除新疆、寧夏和內(nèi)蒙古由減小外,其余省份均增大,且減小幅度在降低,中度地區(qū)EEHC均減小,其中河南減小幅度最大,東部地區(qū)除港澳臺外,區(qū)域省份也均減小,山東減小幅度最大,東北省份EEHC開始減小,吉林和遼寧減小幅度均在0.6左右；從四個研究時段整體來看,西部地區(qū)大多省份EEHC均增大,且增大趨勢明顯,增大幅度也較大,而中部地區(qū)大多數(shù)省份由不同程度減小,減小幅度在0—1.88之間；東部省份EEHC減小數(shù)量最多(8個),而且減小幅度也最大,尤以京津冀地區(qū)最為明顯；東北地區(qū)EEHC有贈有減,但整體上變化不明顯。從EEHC不同時間段的變化情況來看,中國陸地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度逐漸好轉(zhuǎn),呈現(xiàn)出東北好于西部,西部好于中、東部的空間格局,這也從另一方面驗(yàn)證了中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度正在好轉(zhuǎn)的趨勢。

2.4 中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度空間演變模式

圖4 中國陸地EEHC研究單元熱點(diǎn)、冷點(diǎn)地區(qū)分布(1980—2010)Fig.4 Getis-Ord values distribution of the EEHC in China from 1980 to 2010

從空間統(tǒng)計(jì)分析圖(圖4)中可以清晰地看到,中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展空間統(tǒng)計(jì)值形成7類,并且在GiZScore>2.58時形成“熱點(diǎn)”,在GiZScore<-2.58時形成“冷點(diǎn)”,總體呈現(xiàn)“熱點(diǎn)”高度聚集分布模式,從1980—1990時段GiZScore空間分布圖可以看出,1980年中國陸地經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度空間分布態(tài)勢整體較為均勻,雖有高值聚集區(qū),但只有少數(shù)區(qū)域分布,且主要分布在青海西南部和西藏南部及東北部；而少量低于均值聚集區(qū)主要分布在西藏東部和四川西部,兩部分冷點(diǎn)區(qū)域相連。1990—2000時段內(nèi),未見低于均值聚集區(qū),但高于均值聚集區(qū)較大面積出現(xiàn),主要分布在西藏西南部和東部、內(nèi)蒙古東北部、及云南西部,說明這些區(qū)域是EEHC波動變化的主要區(qū)域；2000—2010時段內(nèi),低于均值區(qū)的冷點(diǎn)有廣泛分布,中國東北部和南部地區(qū)有少量分布,而高于均值區(qū)的熱點(diǎn)地區(qū)進(jìn)一步聚集,開始聚集分布在西藏中東部、青海南部和新疆西部邊境地區(qū),而說明這些地區(qū)是EEHC波動起伏的主要地區(qū)。從1980—2010整個時段來看,熱點(diǎn)區(qū)域主要分布在新疆西部、西藏中東部、青海南部和內(nèi)蒙古東北部,且聚集效應(yīng)明顯,增加幅度也較大,而四川、湖南、廣東、江蘇、安徽和上海等地低于均值的冷點(diǎn)聚集特征也較為明顯。以上現(xiàn)象說明中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的空間分布狀態(tài)從1980年的低于均值聚集模式發(fā)展變化到2010年的高—低兩種聚集模式共同分布,并且顯示出熱點(diǎn)高度聚集,而冷點(diǎn)低度聚集的特征,這進(jìn)一步說明中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展模式向高和低兩個極端發(fā)展,并且在中國西南和東南兩個區(qū)域同時波動變化。

3 討論

3.1 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性

由于目前國內(nèi)關(guān)于經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展研究主要局限于一些特定區(qū)域或特定評價單元[25- 26],而從全國尺度對其總的協(xié)調(diào)發(fā)展情況進(jìn)行的評價缺少研究,因此,本文尚無法針對最終的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展度結(jié)果進(jìn)行比較,僅從影響結(jié)果的GDP和ESV這兩個方面進(jìn)行對比,而GDP主要通過中國官方發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得,其準(zhǔn)確性被認(rèn)為達(dá)到研究的要求。因此,本人主要對ESV結(jié)果進(jìn)行了對比,在中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值方面,本研究得出中國陸地1980年、1990、2000年和2010年總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別為6.591萬億元、6.575萬億元、6.749萬億元和6.958萬億元。這與石垚等人[27]計(jì)算的1999年全國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值6.817萬億元,2008年6.568萬億元基本一致,與潘耀忠等人[28]2004年通過生態(tài)資產(chǎn)遙感定量測量分析的結(jié)果6.44萬億元,與陳仲新等人[29]2000年計(jì)算的5.61萬億元基本接近但略偏高。原因是：一是本文是在基于土地利用/覆蓋的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型劃分基礎(chǔ)上,總結(jié)并歸納出各類型土地面積所代表的不同陸地生態(tài)系統(tǒng)類型、各種服務(wù)功能價值的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),即單位面積陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值系數(shù)而計(jì)算的結(jié)果,而潘耀忠和陳仲新等人主要以中國植被數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行核算,因此所得到的全國土地類型與面積可能存在一定差別；其次,由于潘耀忠與陳仲新等人的研究結(jié)果是基于20世紀(jì)80年代和90年代初的中國植被遙感影像數(shù)據(jù)的估算而獲得,在數(shù)據(jù)資料和時間節(jié)點(diǎn)上與本研究有一定差別；在中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間分布方面,本文得出中國陸地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布特點(diǎn)為中東部地區(qū)較高,西部地區(qū)較低,這與畢曉麗[30]和何浩[31]等人的研究結(jié)果一致。從中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)服務(wù)價值增量或變化情況來看,本文得出中國陸地1980至2010年間ESV呈增長趨勢,年均增長2.04%,單位面積ESV西部地區(qū)增長速度快于東中部地區(qū),這與冉圣宏等人[32]的研究結(jié)果也基本一致。

3.2 中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)展演變動因

經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)展是人類活動與自然環(huán)境共同作用,共同影響下的結(jié)果,自然環(huán)境決定著特定區(qū)域生態(tài)環(huán)境與人類生存狀況,人類活動與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展反過來可以哺育或破壞生態(tài)環(huán)境的原本面貌。從中國陸地EEHC總體變化特征來看,中國陸地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度逐漸好轉(zhuǎn),且西部地區(qū)好于東部地區(qū),這反映出我國的社會經(jīng)濟(jì)活動與自然生態(tài)環(huán)境關(guān)系之間總體上還是向著更可持續(xù)的方向在發(fā)展。從1980—2000年間,中國陸地EEHC局部好轉(zhuǎn),整體惡化,主要因?yàn)槲覈鴱?978年實(shí)行改革開放,經(jīng)過3年調(diào)整期,自1980年開始經(jīng)濟(jì)增長開始顯現(xiàn),工業(yè)振興與城市擴(kuò)張并舉,生態(tài)修復(fù)與土地退化并存,造成中國社會在“聚精會神搞建設(shè),一心一意謀發(fā)展”的同時忽視了生態(tài)文明建設(shè),造成中國社會生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能增長量小于GDP增長量,從而導(dǎo)致EEHC有整體下降趨勢；但從2000年開始,國家層面開始意識到生態(tài)建設(shè)的重要性,因此開始大力進(jìn)行生態(tài)建設(shè)與生態(tài)修復(fù)工程,開展了退耕還林還草工程、生態(tài)修復(fù)工程、生態(tài)屏障建設(shè)工程和水土流失治理等工程,這些措施的綜合效應(yīng),使我國生態(tài)環(huán)境有所改善,林地、草地面積擴(kuò)大,在保證了ESV增量的同時,社會經(jīng)濟(jì)也得到更好的發(fā)展,因此使得2010年的EEHC明顯好于前三個研究時段。

3.3 研究結(jié)果的不確定性

考慮到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)程度具有復(fù)雜性、綜合性和不明確性等特點(diǎn),而目前的評價技術(shù)和實(shí)踐尚不能做到全面、科學(xué)和準(zhǔn)確評價。因此,本研究也只是在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,對中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)展的整體協(xié)調(diào)情況作一些簡單評價,而在更加科學(xué)的估算方法上仍存在一些不足,主要表現(xiàn)在以下兩個方面：(1)利用土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的一種方式時,存在兩個問題,即尺度和分類。不同分辨率下的土地覆蓋類型是不同的,不同的分類體系表現(xiàn)出的土地覆蓋類型也不同,當(dāng)一種土地覆蓋不能達(dá)到影像數(shù)據(jù)單位空間分辨率所代表的像元時,它在分類時由于有混合像元存在使得精度上有大打折扣,因此在未來的研究中,不論是基于遙感影像數(shù)據(jù)的直接提取還是修正,都有必要增加其有效的空間分辨率,以保證數(shù)據(jù)精度。(2)本文針對空間和時間因素基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的協(xié)調(diào)度做了探討,并以GDP和ESV作為考量重點(diǎn),因此這種思路與方法有待于進(jìn)一步驗(yàn)證其客觀性,相關(guān)概念、研究方法和等級劃分等方面也仍有待研究。

4 結(jié)論

(1)中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展度逐漸好轉(zhuǎn),中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境二者之間尚未出現(xiàn)大面積的協(xié)調(diào)度喪失情況,反映出當(dāng)面社會經(jīng)濟(jì)活動與自然生態(tài)環(huán)境關(guān)系之間總體上還是向著可持續(xù)的方向在發(fā)展。但另一方面,目前中國經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度(EEHC)的惡化區(qū)域面積大于協(xié)調(diào)區(qū)面積,且二者在地域分布上并不均衡,部分區(qū)域出現(xiàn)了兩極分化現(xiàn)象,這些問題值得關(guān)注。

(2)中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的空間分布狀態(tài)從1980年的低于均值聚集模式發(fā)展變化到2010年的高—低兩種聚集模式共同分布,顯示出熱點(diǎn)高度聚集,冷點(diǎn)低度聚集的特征,這進(jìn)一步說明中國陸地經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展模式向高和向低兩個方向發(fā)展,并且在中國西南和東南兩個區(qū)域同時波動變化。

(3)從以上結(jié)論可看出,目前中國陸地經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)度整體上趨于好轉(zhuǎn),但在區(qū)域分布上空間差異較為明顯,西部地區(qū)在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時需大力發(fā)展經(jīng)濟(jì),而東中部地區(qū)則需在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時注重生態(tài)保持與修復(fù),中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)工作依然任重而道遠(yuǎn)。

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