伍博煒, 王 遠(yuǎn),4,*, 王 強, 伍世代, 詹智成, 蔣培培

1 福建師范大學(xué)地理研究所, 福州 350007 2 福建師范大學(xué)濕潤亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點實驗室, 福州 350007 3 福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 福州 350007 4 南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院, 污染控制與資源化研究國家重點實驗室, 南京 210023 5 福建師范大學(xué)旅游學(xué)院, 福州 350108 6 根特大學(xué)地理學(xué)院, 比利時根特 9000

可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)是實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào)[1],當(dāng)前全國整體生態(tài)環(huán)境惡化趨勢基本得到控制,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)向好趨勢,如何加強生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)同效應(yīng),已成為社會關(guān)注的重點[2]。為此,黨的十九大報告提出“我國經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)從高速發(fā)展階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段”,積極推進生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展相協(xié)調(diào)不僅是國家生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)[3],更是建設(shè)美麗中國的重要舉措。

生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的耦合關(guān)系已成為重要研究領(lǐng)域。近年來,國外學(xué)者將環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)[4—5]和壓力狀態(tài)響應(yīng)模型(PSR)[6]應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的耦合關(guān)系的研究；研究區(qū)域以工業(yè)區(qū)、村、城市等小尺度單元為主[7—8]。國內(nèi)學(xué)者基于生態(tài)、經(jīng)濟、資源及社會等不同視角[9—10],構(gòu)建定量評價為主的理論和模型方法[11],如采用綜合指標(biāo)評價法[12],生態(tài)足跡法[13],能值分析法[14]和物質(zhì)流分析法[15]等方法開展研究。評價指標(biāo)選取也逐漸從單一指標(biāo)演變成復(fù)合型指標(biāo)[16]。研究區(qū)域涉及全國[1]、重點區(qū)域[17—18]、省域[19]、城市群[20—21]和流域[22]等尺度范圍,但缺乏縣域為單元的省域?qū)嵶C研究。研究內(nèi)容多以耦合關(guān)系時空分布、演化特征為主,而對耦合關(guān)系的空間演變機制研究尚待深入[23—24]。

綜上所述,本文以福建省縣域(區(qū)或地級市為1個縣域單元,金門縣由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺乏,研究暫不考慮)為基礎(chǔ)單元,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值表征生態(tài)環(huán)境情況[25],結(jié)合高質(zhì)量發(fā)展指標(biāo)體系構(gòu)建生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系機制研究框架；運用空間馬爾科夫鏈分析福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系的時空演變機制,最后,通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)—地理加權(quán)回歸組合模型揭示高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境驅(qū)動機制的時空分異,為福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的決策建議與規(guī)劃提供理論支撐。

1 生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合機制

生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展是互為因果、相互作用的關(guān)系,已有成果對二者之間的作用機理實證研究不足,僅有的理論機制探索尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論[26—27]。此外,空間異質(zhì)性也會影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的相互作用機理[28]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(Ecosystem Services Values,ESV)是生態(tài)環(huán)境的重要表征之一,是反映國土空間的生態(tài)環(huán)境與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展相互影響關(guān)系的主要方法[29]；黨的十八屆五中全會第二次全體會議上提出了“五大發(fā)展理念(創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享)”,其作為高質(zhì)量發(fā)展的理論支撐,發(fā)展目標(biāo)統(tǒng)籌兼顧了生態(tài)保護優(yōu)先和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展[23](圖1)。

圖1 生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系機制Fig.1 Framework of coupling mechanism between eco-environment and high-quality development

“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”已成為可持續(xù)發(fā)展的共識。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高有利于支撐高質(zhì)量發(fā)展[10—12],具體表現(xiàn)為：(1)提高自然資源集約利用水平,為生態(tài)環(huán)境保護提供新途徑,為高質(zhì)量發(fā)展提供新理念；提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,加大技術(shù)創(chuàng)新和政策扶持,合理配置資源型生產(chǎn)要素,有利于提高高質(zhì)量發(fā)展水平。(2)加快生態(tài)資產(chǎn)評估,以綠色發(fā)展為理念,開展生態(tài)環(huán)境的價值評估,通過生態(tài)補償?shù)姆绞綄⑸鷳B(tài)資源轉(zhuǎn)化為生態(tài)資產(chǎn),因地制宜地把“綠水青山”的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為“金山銀山”的經(jīng)濟優(yōu)勢,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。(3)維持生態(tài)環(huán)境平衡,有助于提高生態(tài)系統(tǒng)的資源保障功能,促進自然資源的可持續(xù)利用,為高質(zhì)量發(fā)展提供必要的生產(chǎn)要素。(4)良好的生態(tài)環(huán)境是天然的文化娛樂源泉,通過開展生態(tài)體驗、生態(tài)教育和生態(tài)認(rèn)知等生態(tài)旅游方式促進高質(zhì)量發(fā)展水平提高,并對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高給予經(jīng)濟支持。

經(jīng)濟可持續(xù)增長是保證生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高的基礎(chǔ),高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高具有驅(qū)動作用[12],具體表現(xiàn)為：(1)高質(zhì)量發(fā)展是經(jīng)濟發(fā)展特定階段的產(chǎn)物,高質(zhì)量發(fā)展倒逼環(huán)境保護政策實施,以環(huán)境保護政策約束經(jīng)濟無序發(fā)展,有利于提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。(2)高質(zhì)量發(fā)展為全域全要素的生態(tài)環(huán)境保護修復(fù)提供經(jīng)濟基礎(chǔ),當(dāng)生態(tài)保護修復(fù)的資金充足時,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量才會得到提高。(3)高質(zhì)量發(fā)展有助于產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排,全面整合優(yōu)化資源要素配置,促進產(chǎn)業(yè)從規(guī)模擴張到結(jié)構(gòu)優(yōu)化,從要素驅(qū)動到創(chuàng)新驅(qū)動,從源頭減少污染排放,降低對生態(tài)環(huán)境的影響。(4)高質(zhì)量發(fā)展帶來日益增長的生態(tài)服務(wù)需求,有利于增強民眾環(huán)保意識。

此外,進一步評估高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響對促進人與自然關(guān)系協(xié)調(diào)具有重要的理論與現(xiàn)實意義。其邏輯內(nèi)涵具體表現(xiàn)為：創(chuàng)新發(fā)展側(cè)重提高發(fā)展驅(qū)動力,減少發(fā)展帶來的負(fù)面環(huán)境影響；協(xié)調(diào)發(fā)展側(cè)重解決地區(qū)發(fā)展不均衡問題,提高地區(qū)發(fā)展的整體效能以降低對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的破壞；綠色發(fā)展重點研究人與生態(tài)和諧發(fā)展的問題,通過降低資源消耗和污染排放,減少發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的破壞；開放發(fā)展通過放寬市場準(zhǔn)入、提高外資負(fù)面清單管理制度等手段加快相關(guān)領(lǐng)域改革步伐,促進經(jīng)濟發(fā)展向綠色轉(zhuǎn)型；共享發(fā)展有利于促進教育、醫(yī)療和交通等公共服務(wù)設(shè)施的合理配置,在提高民眾科學(xué)文化和健康素質(zhì)同時減少了相關(guān)公共資源的過度浪費。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 研究區(qū)概況

福建省位于中國東南沿海,陸域面積12.4萬km2,海域面積13.6萬km2；毗鄰長三角城市群與粵港澳大灣區(qū),與臺灣省隔海相望,是海上絲綢之路的起點；2020年GDP總量為43903.89億元,位列全國第七,城鎮(zhèn)化率達69.5%,整體呈現(xiàn)沿海內(nèi)陸不均衡發(fā)展的特征； 2014年成為全國首個生態(tài)文明先行示范區(qū),生態(tài)環(huán)境本底優(yōu)越,2020年森林覆蓋率達66.8%,居全國首位(圖2)。因此,研究福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系對全國具有較好的示范意義。

圖2 福建省行政區(qū)分布圖Fig.2 Distribution map of administrative regions in Fujian Province

2.2 數(shù)據(jù)來源

(1)土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)。本文以2005、2010、2015和2020年四期土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/),土地利用分類體系為二級類,主要用于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算。

(2)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來源于《福建省統(tǒng)計年鑒(2006—2020年)》、《福建省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2005—2020年)》、《福建省水資源公報(2005—2019年)》和各市縣統(tǒng)計局統(tǒng)計資料。部分2020年缺失的統(tǒng)計數(shù)據(jù),本文通過2010—2019年變化趨勢推導(dǎo)得出。

2.3 研究方法

2.3.1生態(tài)環(huán)境指數(shù)

本文以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值表征生態(tài)環(huán)境情況,采用謝高地等[30—31]修訂的單位面積價值當(dāng)量因子靜態(tài)評估方法,核算福建省縣域陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,并通過標(biāo)準(zhǔn)化得到縣域生態(tài)環(huán)境指數(shù)(ESVI)。

(1)標(biāo)準(zhǔn)ESV單量因子修正

1個標(biāo)準(zhǔn)ESV單量因子是1hm2福建省平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟價值,計算公式為：

(1)

式中,E為1個標(biāo)準(zhǔn)單位ESV當(dāng)量因子的價值(元/hm2)；Sa為不同糧食作物播種面積占總糧食作物播種面積比(%),Fa為不同糧食作物單位面積平均利潤(元/hm2),t表示年份時間,根據(jù)《福建省統(tǒng)計年鑒(2006—2020年)》和《全國農(nóng)產(chǎn)品收益資料匯編(2006—2020年)》,確定稻谷、玉米、馬鈴薯、甘薯和大豆為福建省主要糧食作物。為消除不同年份糧食價格受通貨膨脹和物價波動的影響,本文引入福建省居民消費價格指數(shù),將各年份糧食平均價格統(tǒng)一調(diào)整至2020年的價格水平,計算得出2005年、2010年、2015年和2020年福建省1個標(biāo)準(zhǔn)單位ESV當(dāng)量因子的價值分別為5137.02元/hm2、6962.68元/hm2、3167.58元/hm2和1669.6元/hm2。

(2)不同土地利用類型單位面積ESV系數(shù)的修正

根據(jù)福建省國土空間變化特征,參照謝高地等[30—32]改進的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值當(dāng)量,計算福建省不同國土空間類型的ESV,計算公式為:

ESVk=Lk×Sk×E,k=1,2,3,…i

(2)

式中,ESVk為不同國土空間類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(元),Lk為不同國土空間類型當(dāng)量,Sk為國土空間類型面積(hm2),E為1個標(biāo)準(zhǔn)單位ESV當(dāng)量因子的價值(元/hm2),k為國土空間類型,其中建設(shè)用地當(dāng)量為0,詳情見表1。

表1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量

2.3.2高質(zhì)量發(fā)展評價指標(biāo)體系

本文以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大新發(fā)展理念表征高質(zhì)量發(fā)展?fàn)顩r[23],參考城市體檢[33]和《市縣國土空間開發(fā)保護現(xiàn)狀評估技術(shù)指南(試行)》等評價體系,綜合構(gòu)建福建省縣域高質(zhì)量發(fā)展評價指標(biāo)體系(表2)。(1)創(chuàng)新發(fā)展：創(chuàng)新是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的驅(qū)動力,以R&D經(jīng)費占GDP比重,R&D人員數(shù)量等來代表創(chuàng)新投入,以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化來代表創(chuàng)新產(chǎn)出；(2)協(xié)調(diào)發(fā)展：著重統(tǒng)籌城鄉(xiāng)、海陸、各行業(yè)產(chǎn)業(yè)等方面協(xié)調(diào)發(fā)展,以人均GDP、城鄉(xiāng)收入差距等代表協(xié)調(diào)發(fā)展；(3)綠色發(fā)展：著重強調(diào)發(fā)展過程的“可持續(xù)性”,用萬元GDP用水量、萬元GDP建設(shè)用地消耗和能源消費強度等來衡量；(4)開放發(fā)展：充分體現(xiàn)國內(nèi)國外雙循環(huán)的新發(fā)展格局,以社會消費品零售總額代表國內(nèi)循環(huán),以進出口總額和實際利用外資代表國際循環(huán)；(5)共享發(fā)展：從教育、醫(yī)療、交通等角度重點考慮經(jīng)濟發(fā)展過程的區(qū)域公平共享性,教育支出占比、醫(yī)療機構(gòu)床位數(shù)和公路通車?yán)锍虨榇碇笜?biāo)。

R&D：研究與試驗發(fā)展 Research and development；GDP：國內(nèi)生產(chǎn)總值 Gross domestic product

熵值法作為客觀反映指標(biāo)信息熵值的效用價值,能夠有效減少主觀因素的干擾,因此本文采用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重,具體如下：

首先,采用極值標(biāo)準(zhǔn)化方法對研究指標(biāo)進行無量綱化處理,計算公式為：

(3)

(4)

式中,ycd為c城市第d項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值,xmax和xmin分別為第d項指標(biāo)的最大值和最小值。其次,算出d指標(biāo)的信息熵ed,最終確定d指標(biāo)的權(quán)重,計算公式為：

(5)

(6)

(7)

式中,ed為信息熵；z為縣域的數(shù)量；pcd為第d項指標(biāo)下第c個縣域占該指標(biāo)的比重,Wd為第n項指標(biāo)權(quán)重。

2.3.3耦合協(xié)調(diào)度模型

本文通過耦合協(xié)調(diào)度模型研究生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的耦合關(guān)系,計算公式為：

(8)

T=αESVI+βHQDI

(9)

(10)

式中,C為耦合度,反映生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展之間的相互作用,但無法反映二者的綜合發(fā)展水平；T為協(xié)調(diào)度指數(shù),反映生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的綜合發(fā)展水平；α和β分別表示生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的重要性,本文綜合考慮主體功能定位對福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)的影響[34—35],以不同地區(qū)的主體功能類型劃分生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的重要性,詳情如下表3。D為耦合協(xié)調(diào)度,耦合協(xié)調(diào)度可以更綜合評價兩個系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r,D值越大表示兩系統(tǒng)之間是相互優(yōu)化的關(guān)系,D值越小表示兩系統(tǒng)之間相互制約的關(guān)系。借鑒相關(guān)研究成果[10—12],將耦合協(xié)調(diào)度劃分為4類(表4)。

表3 生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的重要性

2.3.4空間馬爾科夫鏈

空間馬爾科夫鏈結(jié)合“空間滯后”概念,是揭示研究對象空間演變形式與過程的有效工具[36—37]?？臻g馬爾科夫鏈通過構(gòu)建區(qū)域空間權(quán)重矩陣,將傳統(tǒng)馬爾科夫鏈概率轉(zhuǎn)移矩陣m×n分解為Q種空間滯后類型的m×n概率轉(zhuǎn)移矩陣?？臻g滯后類型由空間單元的空間滯后值確定,空間滯后值是該空間單元鄰居區(qū)域?qū)傩灾档目臻g加權(quán)平均值。計算公式為：

(11)

式中,Oij表示研究時期內(nèi),t時段i類型在t+1時段轉(zhuǎn)變?yōu)閖類型的數(shù)量,Oi是整個時期內(nèi)i類型的數(shù)量,Pij(Q)為轉(zhuǎn)移概率。為了驗證不同縣域的生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系演變是否存在顯著的空間相關(guān)性,需要進行假設(shè)檢驗,即假設(shè)是二者耦合關(guān)系演變是相互獨立的,與鄰域空間屬性無關(guān)。檢驗?zāi)Ｐ蜑榭ǚ綑z驗,公式為：

表4 耦合協(xié)調(diào)度類型

(12)

式中,u為生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系類型數(shù)量,即u=4,pij為傳統(tǒng)馬爾科夫演變概率,Pij(Q)、Oij(Q)分別為空間滯后類型為Q的空間馬爾科夫演變概率和對應(yīng)的地區(qū)個數(shù)；S服從自由度為u(u-1)2的卡方分布。

2.3.5BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)—地理加權(quán)回歸組合模型

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的非線性關(guān)系模型,具有較強的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)性,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般由輸入、隱含和輸出層組成；平均影響值(MIV)是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價變量重要性的最優(yōu)指標(biāo)之一,其符號代表正負(fù)相關(guān)性,絕對值代表對結(jié)果的影響程度[38—39]。良好的生態(tài)環(huán)境離不開高質(zhì)量發(fā)展的驅(qū)動作用,本文運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型揭示2005—2020年不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響。

由于生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展的相互影響關(guān)系較為復(fù)雜,利用統(tǒng)計分析模型容易忽略了縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)間的空間非平穩(wěn)性與異質(zhì)性的現(xiàn)實特點。地理加權(quán)回歸模型(Geographically Weighted Regression,GWR)是一種變化后的線性回歸模型,它對一般線性回歸模型進行了擴展,GWR模型將研究對象的空間位置納入線性回歸模型之中,為不同單元中的各個研究要素構(gòu)建了獨立的方程,具有強大的局部分析能力[40—41]。

Yi=β0(ui,vi)+∑kβk(ui,vi)Xik+εii=1,2,3……n

(13)

式中,i為研究要素,(ui,vi)為研究要素i的坐標(biāo),βk(ui,vi)為第i個研究要素的第k個回歸系數(shù),εi為第i個研究要素的隨機誤差。本文通過GWR模型研究2005—2020年空間背景下福建省高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境指數(shù)的影響,將不同維度高質(zhì)量發(fā)展變化量作為GWR模型的自變量,生態(tài)環(huán)境指數(shù)變化量作為GWR模型的因變量,R2為0.5839,擬合效果好。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)時空變化

3.1.1生態(tài)環(huán)境指數(shù)時空變化

2005—2020年,福建省生態(tài)環(huán)境指數(shù)均值為0.35左右,縣域生態(tài)環(huán)境整體較穩(wěn)定,總體呈“沿海低,內(nèi)陸高”的空間分布格局(圖3)。生態(tài)環(huán)境指數(shù)高水平地區(qū)位于“南平—三明—龍巖城鎮(zhèn)聚合軸”,南平和龍巖各縣生態(tài)環(huán)境指數(shù)趨于高水平集聚,建甌、尤溪、建陽等7個縣域生態(tài)環(huán)境指數(shù)極高,生態(tài)本底優(yōu)越。生態(tài)環(huán)境指數(shù)低水平地區(qū)位于“濱海都市區(qū)”,主要集中在福州和廈漳泉大都市區(qū),臺江、倉山、荔城等11個縣域生態(tài)環(huán)境指數(shù)極低。究其原因在于,“濱海都市區(qū)”是省內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展的主體,建設(shè)用地快速擴張,從而一定程度上降低了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[42—43]。

圖3 生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)時空分布Fig.3 Spatio-temporal distribution of eco-environment and high-quality development index

3.1.2高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)時空變化

2005—2020年,全省高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)呈先降低后上升的趨勢,從2005年0.25降低至0.15(2010年)再上升至0.20(2020年),空間上呈“沿海高,內(nèi)陸低”分布格局(圖3)。高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)集聚區(qū)位于福州和廈漳泉大都市區(qū),兩大都市區(qū)作為福建省區(qū)域發(fā)展增長動力源,率先實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟增長,高質(zhì)量發(fā)展水平較高[24]。2005—2010年全省共有80個縣域高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)降低,主要原因是全球金融危機爆發(fā),福建省重點產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級剛起步,高質(zhì)量發(fā)展水平出現(xiàn)短暫的降低。2010年后,閩南地區(qū)和閩北地區(qū)出現(xiàn)較大的差異性。其中,“廈門—龍巖腹地拓展軸”和“泉州—莆田—三明腹地拓展軸”高質(zhì)量發(fā)展整體呈上升趨勢,由此可見,廈漳泉都市區(qū)帶動閩東南地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展明顯；而“福州—武夷山腹地拓展軸”高質(zhì)量發(fā)展的空間差異化特征逐步明顯,福州都市區(qū)的輻射帶動效應(yīng)有待增強,2020年光澤、松溪和政和縣的高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)位于全省后三位。

3.2 生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系時空演變分析

3.2.1時空分異特征

從時序變化看(圖4),2005—2020年福建省縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度總體呈先降低后上升的變化趨勢。2005年全省協(xié)調(diào)發(fā)展型縣域47個,衰退失調(diào)型6個(鼓樓、臺江、思明、湖里、鯉城和龍文)；2010年全省81個縣域出現(xiàn)不同程度的下降,協(xié)調(diào)發(fā)展型僅有20個,衰退失調(diào)型增至17個；2010—2020年,全省74個縣域耦合協(xié)調(diào)度均呈現(xiàn)上升趨勢,協(xié)調(diào)發(fā)展型增至33個,衰退失調(diào)型減至6個(鼓樓、臺江、湖里、鯉城、龍文和東山)。究其原因在于,2005—2010年,福建省經(jīng)濟發(fā)展處于轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,工業(yè)化與城鎮(zhèn)化建設(shè)加速,導(dǎo)致建設(shè)用地盲目擴張,從而生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所下降。2010年后,福建省將生態(tài)文明建設(shè)納入發(fā)展戰(zhàn)略體系,在一定程度上加速了地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展模式由粗放轉(zhuǎn)向高效集約、綠色低碳的轉(zhuǎn)變,生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)調(diào)發(fā)展,生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展二者間出現(xiàn)協(xié)同作用。

從空間分布看(圖4),2005—2020年全省以協(xié)調(diào)發(fā)展型為主,耦合協(xié)調(diào)度呈“沿海低、內(nèi)陸高”的分布特征,這與各地區(qū)生態(tài)本底和經(jīng)濟社會發(fā)展水平有關(guān),福州和廈漳泉大都市區(qū)是福建省經(jīng)濟建設(shè)的核心,高質(zhì)量發(fā)展水平高于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出以都市區(qū)核心區(qū)向外圍遞增的圈層式格局。2010年后,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級,都市區(qū)邊緣縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高,都市區(qū)邊緣生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)向共同發(fā)展、相互協(xié)調(diào)的特征。內(nèi)陸地區(qū)整體協(xié)調(diào),但普遍存在高質(zhì)量發(fā)展滯后的情況,主要因為內(nèi)陸地區(qū)以重點生態(tài)功能區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品區(qū)為主,經(jīng)濟發(fā)展起步晚,綠色發(fā)展是實現(xiàn)內(nèi)陸地區(qū)生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展相協(xié)調(diào)的重要途徑。

3.2.2時空演變機制分析

本文運用傳統(tǒng)馬爾科夫鏈揭示2005—2020年福建省各縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系時序演變的趨勢,結(jié)果表明(表5)：(1)對角線上數(shù)值上均比非對角線數(shù)值大,說明耦合協(xié)調(diào)類型保持不變的概率在70.28%以上,各縣域固有的生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展模式對耦合協(xié)調(diào)類型轉(zhuǎn)移的影響很大,存在空間差異。(2)縣域耦合協(xié)調(diào)類型存在向更高水平或更低水平轉(zhuǎn)移的概率,縣域僅能向上轉(zhuǎn)移1級,向下可以跨越轉(zhuǎn)移,表明生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展協(xié)調(diào)發(fā)展演變是一種循序漸進、相對穩(wěn)定的過程,無法實現(xiàn)跨越轉(zhuǎn)移,但一味注重經(jīng)濟發(fā)展忽視生態(tài)保護重要性會造成生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系發(fā)生跨越性衰退。(3)耦合協(xié)調(diào)類型整體向上比向下轉(zhuǎn)移概率高,體現(xiàn)福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系演變具有協(xié)同發(fā)展的趨勢。(4)協(xié)調(diào)發(fā)展型有27.84%概率轉(zhuǎn)移至初級協(xié)調(diào),說明維持生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展核心是實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展前提下確保生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不下降。(5)衰退失調(diào)和瀕臨協(xié)調(diào)型保持不變的概率比初級協(xié)調(diào)型高,提高衰退失調(diào)和瀕臨協(xié)調(diào)型的生態(tài)環(huán)境和高質(zhì)量發(fā)展水平將是未來福建省的重點研究方向。基于上述背景,研究2005—2020年不同維度高質(zhì)量發(fā)展水平變化對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動作用,能因地制宜地制定區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略,有利于促進福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展二者之間的耦合關(guān)系向協(xié)調(diào)發(fā)展演變。

表5 傳統(tǒng)馬爾可夫轉(zhuǎn)移概率矩陣

傳統(tǒng)馬爾科夫鏈忽略了空間相鄰區(qū)域相互作用的影響,本文基于空間相鄰矩陣構(gòu)建空間馬爾科夫鏈分析相鄰縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系空間演變特征?？ǚ綑z驗在p<0.01的水平上顯著,未調(diào)整自由度的情況下,S=94.11>χ2=49.64,說明2005—2020年縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系空間演變特征是相互獨立的假設(shè)不成立,并認(rèn)為鄰域空間顯著影響縣域耦合關(guān)系。具體如下(表6)：(1)當(dāng)鄰域為初級協(xié)調(diào)型時,生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系向協(xié)調(diào)發(fā)展演變概率比鄰域為瀕臨失調(diào)型高(25.93%>25.00%,19.44%>17.39%),向失調(diào)發(fā)展演變概率降低(14.29%<20.00%,13.89%<17.39%)；(2)鄰域為衰退失調(diào)型,縣域改善生態(tài)環(huán)境和高質(zhì)量發(fā)展的耦合關(guān)系后,仍有向瀕臨失調(diào)演變的概率(33.33%)；(3)鄰域為協(xié)調(diào)發(fā)展時,縣域若不能維持生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系的協(xié)調(diào)發(fā)展,耦合關(guān)系仍有向失調(diào)發(fā)展演變的概率。

表6 空間馬爾可夫轉(zhuǎn)移概率矩陣

本文進一步通過ArcGIS繪制耦合關(guān)系空間演變分布圖(圖5),分析空間異質(zhì)性對生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系的影響,結(jié)果表明：2005—2020年,研究時間段耦合協(xié)調(diào)類型共計48個縣發(fā)生了類型轉(zhuǎn)移,其中1個縣域向協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)移,24個縣域向失調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)移,23個縣域波動不變；自身穩(wěn)定、鄰域向下轉(zhuǎn)移的縣域占多數(shù)(47個)?？臻g異質(zhì)性顯著影響生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系的時空演變,鄰域耦合關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展增強了區(qū)域空間協(xié)同演變趨勢,即存在向協(xié)調(diào)發(fā)展演變的空間集聚現(xiàn)象,說明自身生態(tài)環(huán)境或高質(zhì)量發(fā)展水平上升,能夠輻射帶動周邊縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展水平上升；鄰域耦合關(guān)系失調(diào)發(fā)展增強了空間制約作用,即存在向失調(diào)發(fā)展演變的空間集聚趨勢更明顯,說明縣域耦合協(xié)調(diào)度低會影響周邊縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量或高質(zhì)量發(fā)展水平的提高。耦合關(guān)系演變存在相鄰耦合協(xié)調(diào)類型之間來回波動,這些縣域都具備進入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展的潛力,若要穩(wěn)定的進入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展就應(yīng)當(dāng)堅持可持續(xù)發(fā)展,而不是單純的追求經(jīng)濟增長速度。此外,生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系還存在單一極化現(xiàn)象,即二者之一占有絕對優(yōu)勢,這種現(xiàn)象主要因為縣域在國土空間開發(fā)保護格局和主體功能定位上具有不同側(cè)重[44]。綜上所述,空間異質(zhì)性對生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系具有相互協(xié)同和制約的作用,為此,在研究不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動作用時,也應(yīng)考慮其空間異質(zhì)性的影響,這將對福建省全域?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)具有重要意義。

圖5 福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系時空演變Fig.5 Spatio-temporal evolution of the coupling relationship between eco-environment and high-quality development in Fujian Province

3.3 高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的驅(qū)動機制分析

運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型揭示福建省不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的驅(qū)動作用,結(jié)果表明(圖6)：2005—2020年,不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響以協(xié)調(diào)發(fā)展演變?yōu)榫G色發(fā)展為主,表明福建省作為國家生態(tài)文明試驗區(qū),深入貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,綠色發(fā)展逐漸成為提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵驅(qū)動因素。具體來講,2005年,協(xié)調(diào)發(fā)展影響程度最大(0.290),創(chuàng)新發(fā)展影響程度最小(0.106),該階段是福建省加快城鄉(xiāng)、山海地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要階段,協(xié)調(diào)發(fā)展對福建省高質(zhì)量發(fā)展的促進作用明顯；2010—2020年,綠色發(fā)展影響程度最大,主要因為全球金融危機后福建省加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)型,以環(huán)境保護政策約束經(jīng)濟粗放發(fā)展,自然資源集約利用水平的提高,能源消費總量、強度的降低是提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要抓手。

圖6 高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響Fig.6 The influence of high-quality development on eco-environment

為進一步研究不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響的空間異質(zhì)性,本文通過GWR模型進行驅(qū)動力分析,不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響的回歸系數(shù)均為正,總體呈“圈層式”的空間分布特征,說明福建省不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響均具有正向促進作用,回歸系數(shù)越大,正向促進作用越強,且具有顯著的空間異質(zhì)性(圖6)。具體如下：(1)創(chuàng)新發(fā)展回歸系數(shù)呈“沿海向內(nèi)陸地區(qū)遞增”的分布特征,說明內(nèi)陸地區(qū)創(chuàng)新發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的正向促進作用更顯著,顯著性逐漸向沿海地區(qū)降低；究其原因在于,沿海與內(nèi)陸地區(qū)發(fā)展不均衡導(dǎo)致,福建省沿海地區(qū)創(chuàng)新型企業(yè)分布密集,創(chuàng)新貢獻突出,內(nèi)陸地區(qū)相比之下企業(yè)創(chuàng)新水平較低[43],因此提高內(nèi)陸地區(qū)創(chuàng)新發(fā)展水平對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高更重要；(2)協(xié)調(diào)發(fā)展回歸系數(shù)呈“閩東南向閩中遞增”的分布特征,說明協(xié)調(diào)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的正向促進作用呈現(xiàn)閩東南向閩中地區(qū)逐漸增強的趨勢；由此可見,廈漳泉都市區(qū)作為閩東南地區(qū)的發(fā)展核心,福建省經(jīng)濟主要增長極,協(xié)調(diào)發(fā)展水平高,相比之下閩中地區(qū)人均GDP、城鄉(xiāng)發(fā)展水平和工業(yè)化水平等較落后[42],促進各方面的協(xié)調(diào)發(fā)展對閩中生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響更顯著。(3)綠色發(fā)展回歸系數(shù)最大,呈“閩西北向閩東南遞減”的分布特征,說明綠色發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的正向促進作用最顯著,顯著性由閩西北逐漸向閩東南降低；主要因為閩西北地區(qū)的縣域主體功能區(qū)多以重點生態(tài)功能區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)為主,經(jīng)濟發(fā)展模式較粗放導(dǎo)致資源利用水平、經(jīng)濟效益和土地利用效率等多方面相比之下處于較低水平[44],堅持生態(tài)優(yōu)先的綠色發(fā)展路徑對閩西北生態(tài)環(huán)境影響更重要。(4)開放發(fā)展回歸系數(shù)呈“內(nèi)陸向沿海遞減”的分布特征,說明開放發(fā)展對內(nèi)陸地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高的顯著性更強；究其根本在于,沿海相比內(nèi)陸地區(qū)的開放水平更發(fā)達,外商投資較多,對外貿(mào)易頻繁,沿海地區(qū)應(yīng)該借助交通優(yōu)勢推動與內(nèi)陸地區(qū)的經(jīng)濟聯(lián)動[45],促進福建省整體開放發(fā)展水平的提高,加快綠色經(jīng)濟發(fā)展,降低發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。(5)共享發(fā)展回歸系數(shù)呈“閩南向閩北遞減”的分布特征,說明共享發(fā)展對生態(tài)環(huán)境正向促進作用的顯著性由閩南逐漸向閩北地區(qū)降低；主要因為閩南相比閩北地區(qū)人口更密集,教育、醫(yī)療等方面公共資源需求緊張,需要加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投入、提高公共服務(wù)水平、保障民眾生活質(zhì)量,同時還需兼顧閩北經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的公共需求,實現(xiàn)全域全要素公共資源的合理配置,減少資源浪費,最終達到提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目的。綜上所述,考慮高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響的空間異質(zhì)性,為區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系相協(xié)調(diào)相促進的目標(biāo)提供重要依據(jù)。

4 結(jié)論

研究生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系時空演變及驅(qū)動機制不僅可為福建省國家生態(tài)文明試驗區(qū)建設(shè)探索提供實證依據(jù),同時也對我國加快構(gòu)建生態(tài)文明體系具有重要的研究意義。研究結(jié)論如下：

(1)2005—2020年福建省生態(tài)環(huán)境指數(shù)整體穩(wěn)定,高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)先降低后上升的趨勢；在空間分布上,生態(tài)環(huán)境指數(shù)呈現(xiàn)“沿海低,內(nèi)陸高”的特征,而高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)則呈現(xiàn)“沿海高,內(nèi)陸低”的特征,二者空間錯位分布格局明顯。在都市區(qū)層面,福州和廈漳泉都市區(qū)作為福建省區(qū)域發(fā)展增長極,生態(tài)環(huán)境指數(shù)趨于低水平集聚,而高質(zhì)量發(fā)展指數(shù)趨于高水平集聚；廈漳泉都市區(qū)帶動閩東南地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展明顯,福州都市區(qū)的輻射帶動效應(yīng)有待增強。

(2)2005—2020年福建省縣域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度呈先降低后上升的變化趨勢,呈現(xiàn) “沿海低、內(nèi)陸高”的空間格局。福建省生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合關(guān)系的空間異質(zhì)性要求不同區(qū)域采取差異化、循序建議的政策改善措施實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展,避免過度極化現(xiàn)象。對于耦合協(xié)調(diào)度較低的沿海地區(qū),要以環(huán)境保護政策為指向,注重自然資源的可持續(xù)利用,實施全域全要素生態(tài)保護與修復(fù),夯實生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,促進經(jīng)濟發(fā)展提質(zhì)增效。對于耦合協(xié)調(diào)度較高的內(nèi)陸地區(qū),要堅持綠色發(fā)展,夯實生態(tài)本底,因地制宜地把“綠水青山”的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為“金山銀山”的經(jīng)濟優(yōu)勢,提高高質(zhì)量發(fā)展水平。

(3)福建省高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的驅(qū)動機制影響以協(xié)調(diào)發(fā)展和綠色發(fā)展為主,2010年后綠色發(fā)展逐漸成為提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵驅(qū)動因素,不同維度高質(zhì)量發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響具有顯著的空間異質(zhì)性。因此,以五大發(fā)展理念為指引,統(tǒng)籌推進高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展,有利于促進區(qū)域生態(tài)環(huán)境與高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào),讓“高質(zhì)量發(fā)展”從“源頭”推進“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高”。