劉希朝，李效順※，陳 鑫，張馭航，李光亮，沈春竹

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展與鄉(xiāng)村振興研究中心，徐州 221116；2.自然資源部海岸帶開發(fā)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095；3.清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系，北京 100084）

0 引言

改革開放以來(lái)，中國(guó)城鎮(zhèn)化率由1978 年的17.90%提高到2021 年的64.72%，以年均1%的增長(zhǎng)速度在全球范圍內(nèi)領(lǐng)先，城市建成區(qū)面積由1981 年的0.70 萬(wàn)km2擴(kuò)張至2020 年的6.07 萬(wàn)km2，增長(zhǎng)了近9 倍且提前突破規(guī)劃指標(biāo)[1]?？焖俪擎?zhèn)化在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，引發(fā)了耕地資源緊張、空間沖突升級(jí)、生態(tài)環(huán)境惡化及生態(tài)服務(wù)功能降低等一系列問(wèn)題[2-3]，阻礙了城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量的提升，給區(qū)域可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)壓力與挑戰(zhàn)。隨著國(guó)家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的實(shí)施和生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，研究城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互關(guān)系，推進(jìn)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)階段及未來(lái)研究的重點(diǎn)。

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間存在密不可分的聯(lián)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同視角，運(yùn)用不同的方法開展了大量的研究。國(guó)外學(xué)者較早提出環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線、格蘭杰因果檢驗(yàn)、脫鉤理論等研究環(huán)境問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系[4-6]，國(guó)內(nèi)學(xué)者借鑒、改進(jìn)后，主要將其應(yīng)用于研究碳排放、能源利用、環(huán)境污染等與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系[7-9]。然而上述3 個(gè)模型側(cè)重于兩者之間的單向影響，因此，物理學(xué)中的“耦合”概念被引入資源環(huán)境領(lǐng)域，學(xué)者們展開了對(duì)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合的機(jī)理研究，提出了耦合魔方、耦合圈等理論模型[10-12]。在實(shí)證研究方面，耦合協(xié)調(diào)度模型廣泛應(yīng)用于全國(guó)、省域、流域、城市群、城市等各尺度，學(xué)者們多通過(guò)單一代表性指標(biāo)或構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[2,13-16]；在城市內(nèi)部，學(xué)者們多以土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)構(gòu)建城鎮(zhèn)化水平指數(shù)、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，分析兩者之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[3,17-18]。

總體而言，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的相關(guān)研究較為豐富，在研究?jī)?nèi)容方面，多數(shù)采用單一或多個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)分析兩者的關(guān)系，在研究方法方面，多數(shù)運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度等計(jì)量模型分析兩者之間的關(guān)系，缺少?gòu)目臻g格局視角分析兩者在空間上的沖突狀況，并且綜合數(shù)值耦合和空間沖突的研究文獻(xiàn)較少。鑒于此，本文融合指標(biāo)數(shù)值和空間格局兩個(gè)視角，分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互關(guān)系，提出差異化的發(fā)展建議，以期為區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展提供定量參考和決策依據(jù)。

1 研究框架與方法

1.1 研究框架

城鎮(zhèn)化是一系列因素演化和轉(zhuǎn)型的過(guò)程，不僅通過(guò)人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化，其發(fā)展也需要生態(tài)環(huán)境本底條件的支撐，如資源承載能力、生態(tài)服務(wù)能力等，因此城鎮(zhèn)化與區(qū)域生態(tài)環(huán)境呈“動(dòng)態(tài)權(quán)衡”發(fā)展態(tài)勢(shì)。生態(tài)環(huán)境涵蓋水、土、氣等諸多自然要素，自然資源開發(fā)利用的壓力會(huì)對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程產(chǎn)生制約作用，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與改善也需要合理的城市發(fā)展和建設(shè)作為支撐，因此生態(tài)環(huán)境對(duì)城鎮(zhèn)化具有“制約調(diào)整”等影響。整體來(lái)看，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境既有各自系統(tǒng)的演化規(guī)律，兩個(gè)系統(tǒng)之間又互相影響和支撐。促進(jìn)兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展，將城市空間建設(shè)在適宜的生態(tài)環(huán)境空間上是實(shí)現(xiàn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的前提。因此，本文構(gòu)建了如圖1 所示的研究框架。

圖1 研究框架Fig.1 Research framework

如圖1 所示，本文首先從指標(biāo)數(shù)值耦合視角切入，構(gòu)建“人口-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”三位一體的綜合城鎮(zhèn)化評(píng)價(jià)體系和“壓力-承載-保護(hù)”互饋?lái)憫?yīng)的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)選取指標(biāo)和確定權(quán)重測(cè)算綜合城鎮(zhèn)化水平及生態(tài)環(huán)境水平，進(jìn)而運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型測(cè)算城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度并劃分耦合協(xié)調(diào)類型。其次，從空間格局沖突視角切入，綜合水源涵養(yǎng)、土壤保持和生物多樣性3 種生態(tài)服務(wù)功能，評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性并劃分等級(jí)，同時(shí)提取城鎮(zhèn)建設(shè)用地并分析其空間布局特征，進(jìn)而通過(guò)空間疊加，得到建設(shè)用地在各等級(jí)中的占比情況，通過(guò)構(gòu)建空間沖突強(qiáng)度指數(shù)，診斷城鎮(zhèn)建設(shè)用地與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性的空間沖突情況并劃分沖突等級(jí)。最后，融合雙視角分析結(jié)果，提出不同區(qū)域城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的差異化建議。

1.2 研究區(qū)概況

江蘇省地處中國(guó)大陸東部沿海地區(qū)，介于東經(jīng)116°18′～121°57′，北緯30°45′～35°20′之間，面積約10.72 萬(wàn)km2，下轄13 個(gè)地級(jí)市（圖2）。2022 年地區(qū)生產(chǎn)總值122 875.60 億元，比上年增長(zhǎng)2.80%，城鎮(zhèn)化率達(dá)到74.40%，近10 a 提升了14.18%，且始終比全國(guó)平均水平高出10%～15%。在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)，該地區(qū)也面臨著生態(tài)環(huán)境惡化、土地利用結(jié)構(gòu)不合理、建設(shè)占用生態(tài)用地等困境，尤其在同一政策環(huán)境下，江蘇省區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)問(wèn)題突出，蘇北、蘇中和蘇南發(fā)展差異明顯：2021 年，蘇南、蘇中、蘇北城鎮(zhèn)化率分別為82.60%、70.60%和64.80%，蘇南生產(chǎn)總值（66 647.91億元）、工（企）業(yè)單位數(shù)量（32 139 個(gè)）大于蘇中和蘇北之和，蘇北的農(nóng)作物播種面積和糧食產(chǎn)量是蘇南的5 倍以上。江蘇省的發(fā)展是全國(guó)地區(qū)發(fā)展的縮影，也是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、長(zhǎng)三角城市群發(fā)展的重要支點(diǎn)，因此選擇江蘇省作為研究區(qū)，探索城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系并提出發(fā)展建議，能夠?yàn)槠渌麉^(qū)域提供參考借鑒。

圖2 研究區(qū)位置Fig.2 Location of study area

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

考慮數(shù)據(jù)可獲得性和研究可行性，本文將研究時(shí)段定為2000—2020 年，所用的數(shù)據(jù)包括：2000、2010 和2020 年土地利用數(shù)據(jù)、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)、NDVI數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)（年降水量、年平均氣溫），均為柵格數(shù)據(jù)（分辨率1 km），DEM 數(shù)據(jù)（分辨率90 m），以上數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/）；土壤屬性數(shù)據(jù)來(lái)源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)（HWSD）的中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集（v1.1），分辨率1 km；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒》《江蘇省國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、江蘇省13 個(gè)地級(jí)市的統(tǒng)計(jì)年鑒和統(tǒng)計(jì)公報(bào)以及住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部、各地級(jí)市統(tǒng)計(jì)局、環(huán)保局等網(wǎng)站的信息。

運(yùn)用ENVI 對(duì)2000、2010 和2020 年的土地利用柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，3 期影像的綜合精度達(dá)91%以上，根據(jù)中國(guó)多時(shí)期土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集（CNLUCC）的分類系統(tǒng)，在ArcGIS 中提取城鎮(zhèn)建設(shè)用地，并轉(zhuǎn)為矢量數(shù)據(jù)，以便分析城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣?。在ArcGIS 中將DEM 數(shù)據(jù)重采樣為1 km 分辨率，運(yùn)用分析工具中的坡度分析，提取坡度信息。在中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集中，根據(jù)研究需要，主要獲取土壤屬性字段“T_USDA_TEX”用于計(jì)算土壤滲流因子，“T_SAND” “T_SILT” “T_CLAY”和“T_OC”用于計(jì)算土壤可蝕性因子。

1.4 研究方法

1.4.1 指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重計(jì)算

通過(guò)檢索有關(guān)城鎮(zhèn)化、城鎮(zhèn)發(fā)展、區(qū)域發(fā)展、土地利用、生態(tài)環(huán)境等相關(guān)文獻(xiàn)，篩選影響較大和出現(xiàn)頻率較高的指標(biāo)，再結(jié)合江蘇省實(shí)際發(fā)展情況，參考具體研究成果[2,13-14,19-20]，本文從人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3 個(gè)維度選取能夠表征城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的10 個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)綜合城鎮(zhèn)化水平，從壓力、承載和保護(hù) 3 個(gè)維度選取能夠表征自然條件和人為作用下生態(tài)環(huán)境狀況的10 個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境水平。為消除量綱的影響，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法處理，并采用熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重（表1）。

表1 綜合城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)環(huán)境水平評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系Table 1 Index system for comprehensive urbanization level and ecological environment level evaluation

1.4.2 耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算模型

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度的計(jì)算式如下所示[21-22]：

式中A、B分別代表該區(qū)域城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的得分（A、B通過(guò)表1 的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系計(jì)算得到），C為耦合度。但耦合度只代表各系統(tǒng)相互影響程度的強(qiáng)弱，并不能反映各系統(tǒng)之間是否是優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)。所以利用式（2）和式（3）計(jì)算城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)程度[19,21-22]。

式中L為耦合協(xié)調(diào)水平的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，α、β分別為城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境的權(quán)重，D為耦合協(xié)調(diào)度。城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境對(duì)城市發(fā)展起同等重要的作用[2,10,13]，所以α=β=0.5。

運(yùn)用相對(duì)發(fā)展指數(shù)（M）可以進(jìn)一步厘清城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的內(nèi)在聯(lián)系[22-23]，計(jì)算式如下：

基于耦合協(xié)調(diào)度D和相對(duì)發(fā)展指數(shù)M的測(cè)算結(jié)果，借鑒物理學(xué)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，參考已有研究[20-23]，將城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)情況劃分為5 個(gè)一級(jí)類，15 個(gè)二級(jí)類（表2）。

表2 城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)類型Table 2 Types of coupling and coordination between urbanization and ecological environment

1.4.3 生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性評(píng)價(jià)

參考相關(guān)研究[15,24-28]，鑒于江蘇省自然本底特征與生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，考慮到數(shù)據(jù)獲取的有限性，本文選取具有代表性、能體現(xiàn)地區(qū)差異的水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性3 種生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)模型參考《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》和《資源環(huán)境承載能力和國(guó)土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)技術(shù)指南（試行）》為生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性等級(jí)劃分的依據(jù)。

1）水源涵養(yǎng)

水源涵養(yǎng)功能以水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)表示[27-29]，通過(guò)柵格計(jì)算器計(jì)算，計(jì)算式如下：

式中Wc為水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)，N為植被凈初級(jí)生產(chǎn)力（g/(m2·a)），F(xiàn)sic為土壤滲流因子，F(xiàn)pre為年平均降水量因子，S為坡度因子，均為無(wú)量綱因子[27-29]。

2）土壤保持

土壤保持功能采用改進(jìn)的土壤流失方程計(jì)算[15,28,30-31]，通過(guò)柵格計(jì)算器計(jì)算，計(jì)算式如下：

式中Ap為土壤保持量，R為降雨侵蝕力因子，K為土壤可蝕性因子，SL為坡長(zhǎng)因子，CV為植被覆蓋因子，P為水土保持措施因子，上述均為無(wú)量綱因子[30-31]。

3）生物多樣性維護(hù)

生物多樣性維護(hù)功能以生物多樣性維護(hù)能力指數(shù)表示[27-28]，通過(guò)柵格計(jì)算器計(jì)算，計(jì)算式如下：

式中Sbio為生物多樣性維護(hù)能力指數(shù)，F(xiàn)tem為年平均氣溫因子，F(xiàn)dem為高程因子，均為無(wú)量綱因子[27-28]。

4）綜合服務(wù)重要性

將上述3 類評(píng)價(jià)結(jié)果等權(quán)疊加得到綜合服務(wù)重要性，將其作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性等級(jí)劃分的依據(jù)，結(jié)合自然斷點(diǎn)法與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，將生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性劃分為低、較低、中等和高4 個(gè)等級(jí)[25-28]。由于該方法運(yùn)用NPP 指標(biāo)，未考慮河流、湖泊等水源地，因此將水源地作為高等級(jí)區(qū)域進(jìn)行疊加[28]。

1.4.4 建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)

建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)（E）能夠反映建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的快慢[18,32]，計(jì)算式如下：

式中Ua為研究期初城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積，km2，Ub為研究期末城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積，km2，U為研究區(qū)總面積，km2，ΔT為研究時(shí)段，a。

1.4.5 空間沖突強(qiáng)度指數(shù)

參考有關(guān)空間沖突的研究[33-35]，本文通過(guò)定義“空間沖突強(qiáng)度指數(shù)”（IC）分析研究區(qū)建設(shè)用地與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性的空間格局沖突，計(jì)算式如下：

式中Si為分布在第i級(jí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性等級(jí)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地的面積（i表示低、較低、中等和高4 個(gè)等級(jí)），km2，Sc為城鎮(zhèn)建設(shè)用地總面積，km2。Fi表示城鎮(zhèn)建設(shè)用地與第i級(jí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性等級(jí)的沖突程度，生態(tài)環(huán)境保護(hù)等級(jí)越高，沖突程度越大，F(xiàn)i值越大。因此，對(duì)4 個(gè)等級(jí)進(jìn)行賦值（低—1，較低—2，中等—3，高—4），并做歸一化處理。IC值越大，表明建設(shè)用地分布在生態(tài)環(huán)境保護(hù)等級(jí)越高區(qū)域的規(guī)模越大，即城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的空間沖突越嚴(yán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境指標(biāo)數(shù)值耦合分析

2.1.1 綜合城鎮(zhèn)化水平測(cè)算

2000—2020 年江蘇省綜合城鎮(zhèn)化水平不斷提升（表3），各地級(jí)市城鎮(zhèn)化水平差異擴(kuò)大，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)部發(fā)展不均衡性增強(qiáng)。2000 和2010 年南京城鎮(zhèn)化水平最高，2020 年無(wú)錫城鎮(zhèn)化水平最高；2000 年宿遷城鎮(zhèn)化水平最低，2010 和2020 年連云港城鎮(zhèn)化水平最低；至2020 年，江蘇省城鎮(zhèn)化水平呈現(xiàn)南京、無(wú)錫和蘇州“領(lǐng)跑”的特征。

表3 2000—2020 年綜合城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)環(huán)境水平評(píng)價(jià)得分Table 3 Evaluation scores for comprehensive urbanization level and ecological environment level during 2000-2020

市域變化對(duì)比可知，蘇南、蘇中南通和泰州以及蘇北宿遷，城鎮(zhèn)化水平呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，其中無(wú)錫和蘇州增加值最大，分別增加了0.30 和0.29；蘇中揚(yáng)州、蘇北徐州、淮安和鹽城，城鎮(zhèn)化水平波動(dòng)變化，但變化程度均較小。連云港的城鎮(zhèn)化水平出現(xiàn)了明顯的下滑，通過(guò)指標(biāo)探究發(fā)現(xiàn)主要由人均社會(huì)固定資產(chǎn)、人均醫(yī)院數(shù)量下降，城鎮(zhèn)失業(yè)登記率上升引起。

從空間分布來(lái)看，城鎮(zhèn)化水平呈現(xiàn)“南高北低”的分布特征，從大到小依次為蘇南、蘇中、蘇北，且由全局自相關(guān)可知，2000、2010 和2020 年市域城鎮(zhèn)化水平的Moran’ I 分別為0.40、0.44 和0.50，均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01），進(jìn)一步驗(yàn)證了江蘇省城鎮(zhèn)化水平的空間聚集性趨于增強(qiáng)。

2.1.2 生態(tài)環(huán)境水平測(cè)算

2000—2020 年江蘇省整體生態(tài)環(huán)境水平不斷提升（表3），各地級(jí)市生態(tài)環(huán)境水平差異縮小。2000、2010 和2020 年生態(tài)環(huán)境水平高值分別出現(xiàn)在南京、鎮(zhèn)江和南通；最低值出現(xiàn)在蘇州。

市域變化對(duì)比可知，大部分城市的生態(tài)環(huán)境水平呈上升趨勢(shì)：蘇南（除南京）、蘇中、蘇北徐州、淮安和鹽城的生態(tài)環(huán)境水平呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，其中，南通的上升幅度最大，由2000 年的0.33 增長(zhǎng)到2020 年的0.76；蘇北連云港和宿遷的生態(tài)環(huán)境水平先上升后下降，整體上升。而南京的生態(tài)環(huán)境水平整體下降，通過(guò)指標(biāo)探究發(fā)現(xiàn)，主要由2010 和2020 年人均水資源和人均耕地面積大幅度減少導(dǎo)致。

從空間分布來(lái)看，生態(tài)環(huán)境水平較為平均，未出現(xiàn)梯度分級(jí)現(xiàn)象，且由全局自相關(guān)可知，2000、2010 和2020 年市域生態(tài)環(huán)境水平Moran’ I 分別為0.18、0.05 和-0.19，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（P＞0.1），進(jìn)一步驗(yàn)證了該省生態(tài)環(huán)境水平的空間聚集性減弱，趨于離散分布。

2.1.3 耦合協(xié)調(diào)度測(cè)算及類型劃分

整體來(lái)看，2000—2020 年江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度不斷提升（圖3），反映出自2000 年以來(lái)江蘇省城鎮(zhèn)化水平提升的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境也在逐步改善。2000 和2010 年南京耦合協(xié)調(diào)度最高，2020 年無(wú)錫耦合協(xié)調(diào)度最高；2000 年宿遷耦合協(xié)調(diào)度最低，2010 和 2020 年連云港耦合協(xié)調(diào)度最低。

圖3 江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度Fig.3 Coupling and coordination degree between urbanization and ecological environment in Jiangsu Province

市域變化對(duì)比可知，除連云港外，其余12 市的耦合協(xié)調(diào)度均上升，其中南通上升幅度最大，由2000 年的0.58 上升至2020 年的0.78，由基本協(xié)調(diào)升至高度協(xié)調(diào)等級(jí)；南京、鎮(zhèn)江一直處于高度協(xié)調(diào)等級(jí)，無(wú)錫、蘇州、常州和揚(yáng)州均由中度協(xié)調(diào)升至高度協(xié)調(diào)等級(jí)，泰州和徐州分別由輕度失調(diào)和基本協(xié)調(diào)升至中度協(xié)調(diào)等級(jí)；宿遷、淮安和鹽城分別由中/輕度失調(diào)升至基本協(xié)調(diào)等級(jí)。

從空間分布來(lái)看，江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)“南高北低”空間梯度分級(jí)現(xiàn)象。且由全局自相關(guān)可知2000、2010 和2020 年市域耦合協(xié)調(diào)度的Moran’ I 分別為0.39、0.44 和0.45，均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01），進(jìn)一步驗(yàn)證了江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間聚集性趨于增強(qiáng)。

根據(jù)相對(duì)發(fā)展指數(shù)判斷城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的內(nèi)在聯(lián)系（表4），從類型劃分和變化特征來(lái)看，蘇南、蘇中、蘇北的差異明顯。

表4 江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)類型Table 4 Types of coupling and coordination between urbanization and ecological environment in Jiangsu Province

除鎮(zhèn)江外，蘇南各市由“高/中度協(xié)調(diào)—生態(tài)環(huán)境滯后”轉(zhuǎn)變?yōu)椤案叨葏f(xié)調(diào)—生態(tài)環(huán)境滯后”，此區(qū)域的城鎮(zhèn)化發(fā)展遙遙領(lǐng)先，生態(tài)環(huán)境水平的提升滯后于城鎮(zhèn)化；鎮(zhèn)江則表現(xiàn)為“高度協(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”，由于其位于南京和常州之間，受到兩市虹吸效應(yīng)影響，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受阻，城鎮(zhèn)化水平低于蘇南其余4 市。

蘇中的南通和揚(yáng)州分別由“基本/中度協(xié)調(diào)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤案叨葏f(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”，南通注重生態(tài)保護(hù)，尤其在水氣土污染治理方面取得較大成效，且受到上海的輻射作用，大量的資金和產(chǎn)業(yè)流通，在一定程度上提升了城鎮(zhèn)化水平；揚(yáng)州是大運(yùn)河的原點(diǎn)，生態(tài)本底條件較好，伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平雖有提升但仍滯后于生態(tài)環(huán)境水平。泰州由“輕度失調(diào)—城鎮(zhèn)化受阻”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸卸葏f(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”，泰州建市較晚，于1996 年由揚(yáng)州劃出，城鎮(zhèn)化水平落后，但后期通過(guò)發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平逐漸提升，基礎(chǔ)設(shè)施、綠地等內(nèi)部要素獲得同步發(fā)展，但仍存在高新技術(shù)缺乏、人才流失等問(wèn)題。

蘇北的徐州由“基本協(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸卸葏f(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”，徐州地理位置優(yōu)越，水資源豐富，在蘇北5 市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一直處于領(lǐng)先地位，且作為資源枯竭型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展的代表，在采煤塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)和治理方面取得了較大成績(jī)，由以高耗能高污染的煤炭產(chǎn)業(yè)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨I(yè)機(jī)械等制造業(yè)為主，生態(tài)環(huán)境逐步改善，但相較蘇南各市，缺少高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支撐，在人口和經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化方面仍有較大提升空間；淮安、鹽城和宿遷由“中/輕度失調(diào)—城鎮(zhèn)化受阻”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎緟f(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”，3 市以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主，耕地資源和水資源豐富，生態(tài)本底條件較好，且工業(yè)發(fā)展較為薄弱，污染物排放較少，因此生態(tài)環(huán)境水平強(qiáng)于城鎮(zhèn)化水平；連云港則由“輕度失調(diào)—城鎮(zhèn)化受阻”倒退至“中度失調(diào)—城鎮(zhèn)化受阻”，主要原因是連云港的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型較慢，社會(huì)發(fā)展資金投入較少，且受到上海港、舟山港、青島港的制約，并沒(méi)有發(fā)揮出港口優(yōu)勢(shì)，與其余各市的差距逐漸拉大。

至2020 年，蘇南整體呈現(xiàn)“高度協(xié)調(diào)—生態(tài)環(huán)境滯后”特征，蘇中整體呈現(xiàn)“高/中度協(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”特征，蘇北整體呈現(xiàn)“基本協(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”特征，由此可見，蘇南和蘇中耦合協(xié)調(diào)水平較高，且蘇南城鎮(zhèn)化水平的提升快于生態(tài)環(huán)境水平的改善。

2.2 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境空間格局沖突診斷

2.2.1 城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣?/p>

2000—2020 年，江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，總面積由2000 年的2 803.66 km2增至 2020 年的8 513.35 km2，增幅達(dá)203.65%，擴(kuò)張強(qiáng)度為0.28。2010—2020 年的擴(kuò)張強(qiáng)度遠(yuǎn)大于2000—2010 年；2000—2010 年，各城市的擴(kuò)張強(qiáng)度均小于0.35，60%以上城市的擴(kuò)張強(qiáng)度小于0.10；2010—2020 年，60%以上城市的擴(kuò)張強(qiáng)度大于0.35。表明隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度加快，各市之間的差距略有緩解但依然較大。

市域變化對(duì)比可知，蘇州擴(kuò)張強(qiáng)度最大，城鎮(zhèn)建設(shè)用地由2000 年的461.17 km2擴(kuò)張到2020 年的1 702.15 km2，擴(kuò)張強(qiáng)度為0.72，其次是無(wú)錫，由2000 年的289.80 km2擴(kuò)張到2020 年的861.30 km2，擴(kuò)張強(qiáng)度為0.62，這與“后蘇南模型”興起，政府撤縣設(shè)區(qū)等區(qū)劃合并政策、開發(fā)區(qū)建設(shè)和配套公共設(shè)施建設(shè)有關(guān)；而鹽城、淮安、連云港的擴(kuò)張強(qiáng)度較小，分別為0.11、0.15 和0.16，說(shuō)明其城鎮(zhèn)建設(shè)仍處于發(fā)展期。與蘇南各市相比，蘇中和蘇北各市在2010 年之后才步入發(fā)展快車道。從空間分布來(lái)看（圖4），城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度呈現(xiàn)“南高北低”空間分布特征，由于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的輻射作用，沿江城市的建設(shè)用地快速擴(kuò)張，涌現(xiàn)沿長(zhǎng)江發(fā)展的都市區(qū)。且由全局自相關(guān)可知2000—2020 年擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)的Moran’ I 為0.27，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01），說(shuō)明城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張空間聚集性明顯，進(jìn)一步驗(yàn)證了城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的空間分異性。

圖4 江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地及其擴(kuò)張強(qiáng)度的空間格局Fig.4 Spatial pattern of urban construction land and its expansion intensity in Jiangsu Province

2.2.2 生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性格局

通過(guò)疊加水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性3 種生態(tài)功能評(píng)價(jià)結(jié)果及水源地，得到江蘇省生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性的評(píng)價(jià)結(jié)果（圖5），通過(guò)統(tǒng)計(jì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性各等級(jí)面積可知，低等級(jí)區(qū)面積占比先增后減，其余等級(jí)區(qū)面積占比先減后增，整體變幅較小。

圖5 江蘇省生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性空間格局Fig.5 Spatial pattern of the importance of ecological environment protection in Jiangsu Province

高等級(jí)區(qū)約占總面積的26%～28%，在蘇南、蘇中、蘇北均有分布：蘇北的連云港南部、徐州東南部與宿遷東北部交界處、宿遷北部與淮安西南部，大規(guī)模集中在駱馬湖、洪澤湖等水體以及低丘陵區(qū)域；蘇中的揚(yáng)州北部、泰州北部，大規(guī)模集中在高郵湖、里下河湖泊群等水體以及里下河低洼平原區(qū)域；蘇南的蘇州西南部和無(wú)錫南部，大規(guī)模集中在太湖區(qū)域。這些區(qū)域在水源涵養(yǎng)、土壤保持和生物多樣性維持中發(fā)揮重要作用，需要重點(diǎn)保護(hù)。中等和較低區(qū)約占總面積的57%～63%，主要分布在低丘陵區(qū)域（以林、草地為主）以及耕地連片區(qū)。低等級(jí)區(qū)占比最小，但相對(duì)變幅較大，其主要分布在各市的城區(qū)及附近區(qū)域，該區(qū)域人口密度大、建設(shè)用地聚集，幾乎不發(fā)揮水源涵養(yǎng)以及土壤保持功能，生物多樣性功能較低。

2.2.3 空間沖突強(qiáng)度分析

通過(guò)空間疊加分析，可得到城鎮(zhèn)建設(shè)用地在生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性各等級(jí)中的分布情況，進(jìn)而計(jì)算得到各市空間沖突強(qiáng)度指數(shù)，結(jié)合自然斷點(diǎn)法及經(jīng)驗(yàn)知識(shí)將其劃分高（＞0.165）、較高（0.150～0.165）、較低（0.135～0.149）、低（＜0.135）4 個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高，說(shuō)明城鎮(zhèn)建設(shè)用地分布在生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性越高等級(jí)區(qū)域的面積越多，即城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的空間沖突強(qiáng)度越大。

江蘇省整體空間沖突強(qiáng)度呈先下降后上升的趨勢(shì)，平均值由0.154 增加至0.160，沖突強(qiáng)度高和較高的地級(jí)市數(shù)量增加。如表5 所示，2000 年各市空間沖突強(qiáng)度介于（0.129～0.206）之間，沖突強(qiáng)度高的城市全部位于蘇北（徐州、連云港和宿遷）。2010 年各市空間沖突強(qiáng)度介于（0.117～0.166）之間，除淮安外，其余12 市的空間沖突強(qiáng)度均呈現(xiàn)不同程度的下降，大部分處于較高和較低等級(jí)，表明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境空間沖突有所減緩。結(jié)合2000—2010 年的城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣骱蜕鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)重要性空間格局特征可知，在這一時(shí)間段內(nèi)，城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度較小，且生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性低等級(jí)區(qū)面積略有增加，高等級(jí)區(qū)和較高等級(jí)區(qū)略有減小，因此空間沖突有所減緩。2020 年各市空間沖突強(qiáng)度介于（0.126～0.196）之間，除鎮(zhèn)江略有下降外，其余12 市均上升，大部分處于高和較高等級(jí)，表明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的沖突進(jìn)一步加劇。在2010—2020 年這一時(shí)間段內(nèi)，城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度明顯增加，且生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性低等級(jí)區(qū)大幅度減小，導(dǎo)致城鎮(zhèn)建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張過(guò)渡占用更高等級(jí)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)空間，因此空間沖突加劇。

表5 江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境空間沖突強(qiáng)度指數(shù)和等級(jí)Table 5 Intensity index and level of spatial conflict between urbanization and ecological environment in Jiangsu Province

對(duì)蘇南、蘇中和蘇北三大區(qū)域進(jìn)一步分析可知，蘇北的空間沖突強(qiáng)度一直較高，原因是建設(shè)用地持續(xù)擴(kuò)張但利用方式粗放、低效，且生態(tài)保護(hù)規(guī)劃存在不足，缺乏管控；蘇中的空間沖突強(qiáng)度變化最大，原因是為追趕蘇南發(fā)展，在追求城市發(fā)展建設(shè)的同時(shí)忽視了建設(shè)適宜性，占用了較多的生態(tài)空間；蘇南在平衡建設(shè)用地?cái)U(kuò)張與生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面相對(duì)較好。至2020 年蘇中和蘇北的空間沖突強(qiáng)度遠(yuǎn)大于蘇南地區(qū)。

在ArcGIS 中的地統(tǒng)計(jì)分析模塊，選擇趨勢(shì)分析功能，擬合江蘇省沖突強(qiáng)度在東西方向和南北方向的曲線，進(jìn)一步判斷其空間差異情況，可以得到：2000 年，沖突強(qiáng)度在東西方向上由西向東呈下降趨勢(shì)，在南北方向由北到南呈下降趨勢(shì)；2010 年，東西方向的差距擴(kuò)大，由西向東呈“拋物線”趨勢(shì)下降，同時(shí)南北方向的差距擴(kuò)大，保持由北到南的下降趨勢(shì)，但中部區(qū)域有所提升；2020 年，東西方向的差距縮小，整體趨勢(shì)未變，中北部區(qū)域沖突強(qiáng)度上升導(dǎo)致南北方向的差距進(jìn)一步擴(kuò)大。綜上，2000—2020 年江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境空間沖突強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)西部大于東部（即內(nèi)陸大于沿海），北部大于南部的趨勢(shì)。

2.3 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)策

數(shù)值耦合結(jié)果可以反映城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)環(huán)境水平的耦合協(xié)調(diào)情況，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度的高低和耦合協(xié)調(diào)類型，可以從指標(biāo)視角提出發(fā)展建議?？臻g沖突結(jié)果可以反映城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的空間布局沖突，根據(jù)空間沖突指數(shù)的高低，可以從空間規(guī)劃與管制視角提出發(fā)展建議。根據(jù)上述分析結(jié)果可知，江蘇省各市的情況不同，城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境的數(shù)值耦合情況與空間沖突情況并不完全一致。因此，本文融合兩個(gè)視角的研究結(jié)果，以2020 年各市的情況為基礎(chǔ)，提出差別化建議（表6），為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

3 結(jié)論

本文構(gòu)建了基于指標(biāo)數(shù)值耦合和空間格局沖突雙視角的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系分析框架，以江蘇省為例開展實(shí)證研究，研究結(jié)論如下：

1）水平測(cè)度結(jié)果表明：2000—2020 年，江蘇省綜合城鎮(zhèn)化水平提升，其中蘇州和無(wú)錫提升幅度最大，空間上呈現(xiàn)“南高北低”的分布特征。整體生態(tài)環(huán)境水平提升，其中南通的提升幅度最大，生態(tài)環(huán)境的空間分布不聚集。

2）數(shù)值耦合測(cè)算發(fā)現(xiàn)：城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度提升，空間上呈現(xiàn)“南高北低”的分布特征，蘇南表現(xiàn)為“高度協(xié)調(diào)—生態(tài)環(huán)境滯后”，蘇中和蘇北徐州表現(xiàn)為“中/高度協(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后”，蘇北表現(xiàn)為“失調(diào)/基本協(xié)調(diào)—城鎮(zhèn)化滯后（受阻）”。

3）空間格局識(shí)別顯示：2000—2020 年江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?jiān)龇_(dá)203.65%，蘇州擴(kuò)張強(qiáng)度最大，鹽城最小，空間上涌現(xiàn)沿長(zhǎng)江發(fā)展的都市區(qū)。生態(tài)環(huán)境保護(hù)重要性較低和中等等級(jí)的比例較大，高等級(jí)區(qū)集中在洪澤湖、太湖等水體、低洼平原以及低丘陵區(qū)域。

4）空間沖突診斷表明：城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境空間沖突強(qiáng)度呈先下降后上升的趨勢(shì)，平均值由0.154 增加至0.160，沖突強(qiáng)度高和較高的市域數(shù)量增加，沖突強(qiáng)度呈現(xiàn)西部大于東部、北部大于南部的布局特征。

基于以上研究結(jié)論，為促進(jìn)區(qū)域城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)環(huán)境水平協(xié)調(diào)發(fā)展，并將高質(zhì)量的城鎮(zhèn)化建立在適宜的生態(tài)環(huán)境條件上，本文提出以下建議：蘇南在保持城鎮(zhèn)化穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)針對(duì)工業(yè)排放、生活污染等短板指標(biāo)，改善生態(tài)環(huán)境水平，其中南京、鎮(zhèn)江空間沖突顯著，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。蘇中和蘇北的城鎮(zhèn)化水平有較大提升空間，增加資金投入、技術(shù)支撐和人才支持，同時(shí)發(fā)揮資源本底優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升生態(tài)環(huán)境水平，其中揚(yáng)州、泰州、徐州、連云港、宿遷的空間沖突顯著，應(yīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)變、合理規(guī)劃建設(shè)用地?cái)U(kuò)張方向，嚴(yán)格劃定三區(qū)三線，加強(qiáng)空間管控，其余城市可穩(wěn)步引導(dǎo)建設(shè)用地適度擴(kuò)張。

本文的研究結(jié)果及建議可以為江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供定量參考和決策依據(jù)，同時(shí)彌補(bǔ)了從指標(biāo)層面研究?jī)烧哧P(guān)系的不足，融合指標(biāo)數(shù)值和空間格局雙重視角更有助于提出符合省情的差別化協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)策。但本文也存在一定不足，一是指標(biāo)權(quán)重的確定依賴樣本數(shù)據(jù)導(dǎo)致測(cè)度結(jié)果會(huì)有一定的誤差，二是從底層邏輯層面探究?jī)烧呓换C(jī)制的研究深度不足，下一步可運(yùn)用時(shí)間序列的自然資源本底數(shù)據(jù)探索城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境交互耦合影響機(jī)制。