任祁榮, 于恩逸

1 甘肅省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院, 蘭州 730000 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085

社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展一直是可持續(xù)發(fā)展中的重要議題與熱點(diǎn)[1-2],協(xié)調(diào)發(fā)展要求區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然生態(tài)環(huán)境狀況能夠相互促進(jìn)[3],實(shí)現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)的共同發(fā)展過程[4]。近年來,在社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境之間相互關(guān)系的研究方面,已逐漸從定性分析向定量的趨勢評價(jià)準(zhǔn)備[5],并基于不同的概念模型和不同的研究視角,提出了大量的關(guān)于生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、耦合關(guān)系的評價(jià)模型[6-7]。如PSR模型從“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”的角度分析區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動與生態(tài)環(huán)境之間的相互關(guān)系[8],庫茲涅茨計(jì)量模型通過對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)之間的關(guān)系模擬是否存在倒“U”假說來判定不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合狀態(tài)[9-10],基于傳統(tǒng)系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建的社會經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)動力學(xué)模型從系統(tǒng)動力學(xué)模擬的角度分析區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合動力過程[11],還有學(xué)者基于耦合理論建立區(qū)域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)的耦合度模型分析經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)關(guān)鍵因子的協(xié)調(diào)程度[12-13]。在研究尺度與研究區(qū)域方面,國內(nèi)在重點(diǎn)城市群城市化、社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合關(guān)系有大量的研究成果[14-16],方創(chuàng)琳等對中國城市群的交互耦合效應(yīng)進(jìn)行了全面分析[17]。

當(dāng)前對于社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的研究多面向城市或城市群,以城市化的過程為主要方面,探索城市化進(jìn)程中社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量間的耦合協(xié)調(diào)過程?？紤]到我國政策體系中省域政策的重要性[18],本研究選擇中國西北內(nèi)陸省份甘肅為研究案例,采用靜態(tài)耦合協(xié)調(diào)度模型與動態(tài)耦合過程分析相結(jié)合的方法,研究中國西部典型區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度以及演變規(guī)律,并重點(diǎn)討論社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化趨勢的動態(tài)耦合過程,為甘肅省生態(tài)環(huán)境保護(hù)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)的政策體系提供可靠的理論支撐。

1 研究方法

1.1 綜合評價(jià)指數(shù)

綜合評價(jià)指數(shù)的計(jì)算采用對綜合指標(biāo)體系內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)值的加權(quán)平均。本研究中,首先采用熵值法對指標(biāo)體系的權(quán)重進(jìn)行客觀賦值,通過計(jì)算指標(biāo)項(xiàng)信息量獲得指標(biāo)的信息熵,確定各指標(biāo)權(quán)重,信息熵是對系統(tǒng)無序程度的度量方式[19],若系統(tǒng)該指標(biāo)的變化程度越大,那么其信息熵就越小,該指標(biāo)提供的信息量就越大。因此,根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)指標(biāo)值的變異程度,可以得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。

(1)標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值[20],

(1)

其中,n為評價(jià)樣本的總數(shù)。

(2)計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)的信息熵值,

(2)

其中,若fij=0時(shí),則假設(shè)fijlnfij=0,且假設(shè)k=1/lnn,因此有0

(3)計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)的基于信息熵的權(quán)重

(3)

進(jìn)而,利用指標(biāo)去那種與指標(biāo)量化值計(jì)算自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù),其計(jì)算公式為：

(4)

其中,f(x)是自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù),f(y)是社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù)。

1.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

1.2.1耦合度

耦合度用于分析兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)或運(yùn)動形態(tài)之間通過相互作用進(jìn)而產(chǎn)生影響的現(xiàn)象和程度。本研究中,耦合度即為甘肅省社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合程度,反映甘肅省社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系[21]。計(jì)算公式如下：

(5)

其中,C是系統(tǒng)耦合度,C∈[0,1],f(x)是自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù),f(y)是社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù),f(x)和f(y)都基于綜合評估模型計(jì)算。

本研究中,C=0時(shí),系統(tǒng)耦合度最小,認(rèn)為甘肅省生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)要素間無關(guān)聯(lián),整個(gè)系統(tǒng)朝無序狀態(tài)發(fā)展。考慮到甘肅省與陜西省安塞的地域及發(fā)展特征存在一定的相似性,本研究中系統(tǒng)耦合度的分級參考文章《陜北安塞縣生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展》中耦合度的分級標(biāo)準(zhǔn)[23]。C∈(0,0.35]時(shí),社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于較低水平,生態(tài)環(huán)境承載力強(qiáng),為弱耦合；C∈(0.35,0.65]時(shí),社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高,生態(tài)環(huán)境承載力下降,為中度耦合；C∈(0.65,0.85]時(shí),社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境承載力水平互相靠近,為較強(qiáng)耦合；C∈(0.85,1)時(shí),社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境承載力水平彼此接近,為極強(qiáng)耦合；C=1時(shí),社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)達(dá)到良性共振,耦合度最高,系統(tǒng)整體向有序發(fā)展。

1.2.2綜合發(fā)展指數(shù)

綜合發(fā)展指數(shù)反映的是甘肅省社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的綜合水平,由自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合評價(jià)指數(shù)f(x)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價(jià)指數(shù)f(y)加權(quán)而來。計(jì)算公式如下：

T=αf(x)+βf(y)

(6)

其中,T為系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù),α和β分別是自然生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指數(shù)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價(jià)指數(shù)在評價(jià)指標(biāo)體系中的權(quán)重。

1.2.3耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)

耦合度雖然能定量分析各子系統(tǒng)間的相互影響程度并預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展秩序,但是不能反映研究系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平,難以測度研究系統(tǒng)的整體功效[22]。因此,必須構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型來評判各子系統(tǒng)的優(yōu)劣等級,避免出現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)水平都比較低,但耦合度高的情況。計(jì)算公式如下：

(7)

其中,D為耦合協(xié)調(diào)度,D∈[0,1],在一定的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境狀況下,生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)水平的復(fù)合效益越大,則說明系統(tǒng)整體的發(fā)展更加協(xié)調(diào),因而,D越接近1說明系統(tǒng)整體的耦合協(xié)調(diào)程度越高,反之說明系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)程度低。

結(jié)合已有研究文獻(xiàn)綜述[23],考慮耦合協(xié)調(diào)度與其系統(tǒng)綜合評價(jià)指數(shù)的特征,綜合反映甘肅省社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)類型特征(如表1)。

表1 甘肅省社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)類型特征

進(jìn)一步的,深入分析系統(tǒng)綜合評價(jià)指數(shù)的特征,耦合協(xié)調(diào)度類型可被分為三類,當(dāng)f(x)>f(y)時(shí),耦合協(xié)調(diào)度類型為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后型；當(dāng)f(x)

1.3 指標(biāo)體系與數(shù)據(jù)

甘肅省生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合指標(biāo)體系主要由自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)構(gòu)成,指標(biāo)選取綜合考慮其代表性、客觀性以及對社會發(fā)展的描述貼近程度、可比性等原則,結(jié)合甘肅省社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與生態(tài)環(huán)境實(shí)際特征,參考已有相關(guān)研究成果[24-26],構(gòu)建能夠綜合反映甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的綜合評價(jià)指標(biāo)體系(如表2)。其中自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)包括自然資源供給、自然生態(tài)條件、生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境脅迫、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等一級指標(biāo),具體選擇年均降水量、年平均氣溫、人均可用水資源量、植被覆蓋度、建成區(qū)綠化率等16個(gè)指標(biāo)；社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)、社會發(fā)展指數(shù)、城市生活指數(shù)等一級指標(biāo),具體選擇地區(qū)生態(tài)總值、人均財(cái)政收入、社會固定資產(chǎn)投資額等11個(gè)指標(biāo)。各指標(biāo)的權(quán)重福祉,采用熵權(quán)法進(jìn)行確定,并經(jīng)過加權(quán)求和獲得甘肅省自然生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合指標(biāo)值。

表2 綜合指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

甘肅地處我國西北部內(nèi)陸地區(qū),位于黃河上游,黃土高原、內(nèi)蒙古高原和青藏高原的交匯地帶[27]。區(qū)域內(nèi)氣候類型復(fù)雜,全年降水量少,境內(nèi)植被覆蓋度低,水資源條件差。甘肅自然生態(tài)環(huán)境多樣,脆弱生態(tài)區(qū)眾多,水土流失和土地荒漠化程度較高,生態(tài)環(huán)境條件惡劣。在社會經(jīng)濟(jì)方面,經(jīng)濟(jì)水平整體較低,貧困率高,發(fā)展難度高。隨著甘肅社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)和人口呈現(xiàn)向城市大規(guī)模聚集的趨勢,生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日趨凸顯,甘肅在生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)耦合發(fā)展研究方面具有代表性意義。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究以2007—2017年為研究時(shí)段,數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2018)》、《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2018)》、《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2018)》、《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2018)》、甘肅省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2008—2018)等國家和地方公開發(fā)布的統(tǒng)計(jì)資料,污染物排放數(shù)據(jù)主要來自于第二次全國污染物普查,個(gè)別缺失數(shù)據(jù)采用移動平均進(jìn)行模擬。數(shù)據(jù)歸一化采用極差變換法對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化。

3 結(jié)果

3.1 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)演變特征

3.1.1自然生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)

由圖1可知,甘肅省的自然環(huán)境質(zhì)量指數(shù)在2007—2017年間呈先波動下降后逐步上升的變化趨勢,2012—2014年間急劇下降,說明該時(shí)期內(nèi)生態(tài)環(huán)境整體面臨的壓力加大。后在2015年情況得到較大改善,此后,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷向好。

圖1 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境指數(shù)變化趨勢Fig.1 The tendency of natural ecological environment index in 2007 to 2017

自然環(huán)境質(zhì)量系統(tǒng)分類指標(biāo)中,生態(tài)環(huán)境壓力的波動趨勢與自然環(huán)境質(zhì)量波動趨勢基本一致,所占指標(biāo)權(quán)重在自然環(huán)境質(zhì)量系統(tǒng)中最高為0.2,這在一定程度上反映出廢水和廢氣的排放以及耗能與耕地面積的增加是影響甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要因素,即生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的突然升高主要是由于期間污染排放量顯著增加。由此說明,甘肅省在經(jīng)過了一次較大的自然環(huán)境波動后,加強(qiáng)了對自然環(huán)境的保護(hù)并取得顯著的環(huán)境污染治理成效。

3.1.2社會經(jīng)濟(jì)綜合指數(shù)

由圖2可知,甘肅省社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平自然環(huán)境系統(tǒng)的綜合水平在2007—2017年間整體呈現(xiàn)上升趨勢,由2007年的0.189上升到2017年的0.320,但自2014 年來增速有所放緩呈現(xiàn)出小幅波動。由此說明10年間,隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升,人民生活質(zhì)量不斷提高,2014年后經(jīng)濟(jì)增速有所放緩。

圖2 甘肅省社會經(jīng)濟(jì)綜合指數(shù)變化趨勢Fig.2 The tendency of social-economic index in 2007 to 2017

在社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分類指標(biāo)中,三個(gè)子系統(tǒng)的權(quán)重相對平均。其中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)、社會發(fā)展指數(shù)上升速度較快,帶動了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市生活指數(shù)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合指數(shù)整體波動情況較為一致。

3.2 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度

為了更好的分析甘肅省自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合指數(shù)的變化情況及評判經(jīng)濟(jì)增長、生態(tài)環(huán)境交互耦合的協(xié)調(diào)程度。將二者看作兩個(gè)系統(tǒng),借助耦合和協(xié)調(diào)的理論模型,利用公式計(jì)算得到自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合度C以及耦和協(xié)調(diào)度D,結(jié)果見表3。

由耦合度可知,2007—2017年,甘肅省的社會經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的發(fā)展?fàn)顟B(tài)從失調(diào)階段逐步過渡到協(xié)調(diào)階段,說明這一耦合過程正從磨合階段向著高水平有序狀態(tài)穩(wěn)固發(fā)展。

由表3和圖3可知,2007—2017年甘肅省社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度水平處在0.37—0.54 之間,整體在向好的方向轉(zhuǎn)變,經(jīng)歷了從輕度失調(diào)到瀕臨失調(diào)再到勉強(qiáng)失調(diào)的過程,拐點(diǎn)分別為2010年、2015 年。說明10年間,甘肅省生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性有所改善。此外,對比城市化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合指數(shù)得出協(xié)調(diào)類型,可知除2014—2015年間為城市化滯后型,其余皆為生態(tài)環(huán)境滯后型。由此反映出甘肅省在十年間甘肅省自然生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量是制約甘肅省城市化與自然生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的因素,整體的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展是處于粗放型階段,以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展經(jīng)濟(jì)。具體表現(xiàn)為：

表3 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)結(jié)果

圖3 甘肅省耦合協(xié)調(diào)度演變過程及類別 Fig.3 Trends of coupling coordination and category in Gansu Province

(1)2007—2010年,輕度失調(diào),這一階段協(xié)調(diào)指數(shù)處于輕微波動但幅度不大。這是由于此階段正是甘肅省以粗放型發(fā)展模式依靠工業(yè)化帶動城市化的快速發(fā)展,人口增加、耕地面積減少、工業(yè)“三廢”的大量排放,使得污染物排放的速度大于其生態(tài)環(huán)境自身的溶解能力等,加之期間甘肅水資源貧乏、干旱少雨、植被稀疏、水蝕風(fēng)蝕活躍,生態(tài)環(huán)境本底脆弱,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差,環(huán)境承載力有限,很大程度上限制了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)2011—2015年,瀕臨協(xié)調(diào),這一階段協(xié)調(diào)指數(shù)先快速上升后很長一段時(shí)間穩(wěn)定于0.5左右。這一時(shí)期地方政府將生態(tài)環(huán)境建設(shè)納入城市協(xié)調(diào)發(fā)展的體系中,對城市布局進(jìn)行合理規(guī)劃,擴(kuò)大綠地面積,提高生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力,有效調(diào)節(jié)了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系,反映出城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展由粗放逐漸向集約、綠色循環(huán)模式漸趨形成,生態(tài)環(huán)境逐漸修復(fù)；

(3)2016—2017年,勉強(qiáng)失調(diào),這一階段協(xié)調(diào)指緩慢上升。表明甘肅自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與治理取得一定成效,自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)已經(jīng)有轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢,且經(jīng)濟(jì)對于環(huán)境修復(fù)支撐作用逐漸增強(qiáng),二者之間出現(xiàn)良性耦合。

4 討論

4.1 基于剪刀差分析的甘肅省自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長速率的耦合過程

甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程具有不一致的變化趨勢,為更好地理解生態(tài)環(huán)境變化與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程的差異,本研究采用剪刀差分析方法對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化速率構(gòu)建切線夾角[28],分析其相互之間的變化差異。計(jì)算方法為：

(8)

9)

其中,f′(x)是自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對年份的變化趨勢,f′(y)是社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對年份的變化趨勢,θ是f(x)和f(y)兩條曲線在給定時(shí)刻的兩切線夾角,θ越小說明f(x)和f(y)變化趨勢之間的差異越小。

由表4和圖4可以看出,甘肅省自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)變化速率的剪刀差的演變過程可以分為三個(gè)階段:

表4 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長速率及剪刀差

圖4 自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的剪刀差演變過程 Fig.4 Trends of scissors differential between natural eco-environmental system and social-economic system

1)2008—2010年,剪刀差角度由8.3709°上升到9.8538°,該時(shí)段自然環(huán)境指數(shù)與社會經(jīng)濟(jì)指數(shù)均較為平穩(wěn)。該時(shí)期反映了甘肅省自然生態(tài)環(huán)境狀況與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的差異較大,互相無明顯的限制。

2)2011—2015年,剪刀差角度迅速下降到1.1007°,可知自然環(huán)境指數(shù)與社會經(jīng)濟(jì)指數(shù)的差距在迅速下降。該時(shí)期生態(tài)環(huán)境狀況相對較好,而社會經(jīng)濟(jì)水平相對落后, 但自然生態(tài)環(huán)境的變化速率整體呈現(xiàn)負(fù)增長,而社會經(jīng)濟(jì)指數(shù)增速則有所提升。說明該時(shí)期社會經(jīng)濟(jì)對生態(tài)環(huán)境的壓力正在逐步加重,正在以損害生態(tài)支撐能力為代價(jià)的來發(fā)展經(jīng)濟(jì)。

3)2016—2017年,剪刀差角度上升到5.3065°,由此說明該時(shí)段甘肅省社會經(jīng)濟(jì)繼續(xù)快速發(fā)展,生態(tài)支撐能力有所回升,印證了甘肅省政府對生態(tài)環(huán)境加以重視,生態(tài)環(huán)境得到了保護(hù)。

4.2 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程的動態(tài)耦合分析

考慮甘肅省自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的交互脅迫關(guān)系,討論各子系統(tǒng)受自身和另一個(gè)子系統(tǒng)影響下的演化狀態(tài),通過分析自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變化速率與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)變化速率在二維平面上構(gòu)成的投影軌跡的夾角φ,作為耦合模型角度來判斷[29],系統(tǒng)間的周期性動態(tài)耦合過程。

(10)

甘肅省社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的耦合度處于剪刀差耦合度模型的第I區(qū),其角度范圍在-90°<φ< 45°間波動,說明近10年甘肅省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)從不受生態(tài)環(huán)境約束,轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗s束狀(如圖5)。具體可分為兩種：

圖5 甘肅省自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的剪刀差Fig.5 The scissors of the natural ecological environment and the social and economic development in Gansu Province

(1)當(dāng)-90°<φ≤0°時(shí),系統(tǒng)處于低級協(xié)調(diào)共生階段。2008—2009,2011,2014—2015,2017。該階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,且基本不受生態(tài)環(huán)境的限制和約束,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響也幾乎為零。

(2)當(dāng)0°<φ≤45°時(shí),系統(tǒng)處于初級協(xié)調(diào)發(fā)展階段。2009—2011,2012—2014,2015—2016。V(x)

兩種狀態(tài)呈現(xiàn)交替出現(xiàn),周期大約為2-3年,這主要是由于兩系統(tǒng)變化的速率不同,自然生態(tài)環(huán)境對城市化的響應(yīng)較為明顯,具有一定的滯后性。

具體而言從增長速率來看具體可以分為兩個(gè)階段：

(1)自然生態(tài)環(huán)境的發(fā)展速度小于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度：2007—2014年

(2)自然生態(tài)環(huán)境的發(fā)展速度大于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度：2015—2017年

初期經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,且基本不受生態(tài)環(huán)境的限制和約束,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響也幾乎為零。但是甘肅省社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度相對于生態(tài)環(huán)境發(fā)展速度越來越快,經(jīng)濟(jì)雖然得到了長足的發(fā)展,但其對環(huán)境的依賴和消耗也越來越嚴(yán)重,使得生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的支撐能力愈發(fā)不足,從而制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度需要放緩。由此也就解釋了自然生態(tài)環(huán)境的滯后性,說明了為什么兩種狀態(tài)呈現(xiàn)交替出現(xiàn)。

自然生態(tài)環(huán)境的增速自2015年開始轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂谏鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展速度,由此表明甘肅省政府已經(jīng)意識到經(jīng)濟(jì)發(fā)展對環(huán)境的影響并展開了一定的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和自然環(huán)境保護(hù),初步的效果在這一年開始顯現(xiàn)。

5 結(jié)論

本研究對甘肅省的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)之間的耦合協(xié)調(diào)狀況開展分析,采用自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度評估模型對甘肅省2007—2017年間的耦合協(xié)調(diào)程度進(jìn)行計(jì)算,并分別基于剪刀差和耦合模型分析甘肅省自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動態(tài)耦合過程。2007—2017年間,甘肅省自然環(huán)境質(zhì)量指數(shù)波動下降后逐步上升,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平水平整體呈上升趨勢,自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度在輕度失調(diào)到勉強(qiáng)失調(diào)之間,耦合協(xié)調(diào)度波動增加。2015年以來,隨著自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升,甘肅省社會經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)環(huán)境直接的協(xié)調(diào)過程已逐漸呈現(xiàn)效果,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響與相互促進(jìn)作用開始顯現(xiàn)。