湖南省人-地-水系统耦合协调度时空演进与影响因素_方宁.pdf

湖南省人地水系统耦合协调度时空演进与影响因素方 宁，杨东旭，向延平，张 茜（湖南女子学院 社会发展与管理学院，长沙；浙江旅游职业学院 工商管理系，杭州；南京晓庄学院 旅游与社会管理学院，南京）摘要：通过构建人地水系统的评价指标体系，运用综合评价模型、耦合协调模型、系统 模型分析湖南省人地水系统的综合发展指数、耦合协调度及其影响因素。结果表明：（）年湖南省人地水系统综合发展指数呈上升趋势，但子系统增速各异，人系统增速最快，地系统增速最慢。（）人水、人地、水地的二元系统中，人水系统耦合协调度增速最快，发展为高度协调，人地、水地二元系统为中级协调；人地水三元系统从勉强协调发展为中级协调，各地耦合协调度均有提高，系统间的依托关系逐渐增强。（）在影响因素中，产业结构升级、政府调控能力、科技投入和农村治理投入具有显著正向促进作用。关 键 词：人地水系统；综合发展指数；耦合协调度；系统 模型；湖南省中图分类号：文献标志码：文章编号：-（）-：-收稿日期：；修回日期：基金项目：湖南省教育厅科研课题优秀青年项目（）；国家社会科学基金项目（）作者简介：方宁（），女，湖南平江县人，讲师，硕士，主要从事区域经济学研究，（）。通信作者：张茜（），女，湖南永州市人，副教授，博士，主要从事区域经济与旅游研究，（）。引言 生态环境是人类生存最为基础的条件，是人类社会可持续发展的重要基础。我国高度重视资源对经济社会发展的重要作用，把资源问题作为生态环境保护的源头问题。土地与水资源作为人类赖以生存的重要资源，是区域社会与经济和谐发展的重要保障。我国土地和水资源的绝对数量大，但人均占有量少，在经济高速发展与资源高速消耗的背景下，水土资源约束趋紧，且污染问题严重。目前学术界对水、地资源系统分别展开了丰富的研究，但是单一资源的管理策略难以有效应对复杂的资源短缺和生态环境问题。因此，如何协调人地水系统的复杂关系，推进多资源的协同管理，对实现地区绿色发展与高质量发展具有重要意义。人地水系统耦合协调研究旨在探究人类发展、土地资源和水资源 个系统之间的动态关系，最早的研究可追溯到 世纪马尔萨斯人口理论。学术界对人、地、水关系的研究成果丰富，但多集中在两两系统之间的研究。第一，在人系统与土地资源的关系上，聚焦于人口城镇化或经济发展与土地利用、土地承载力、土地生态安全 之间的耦合协调关系研究，研究表明人地系统之间关系显著，产业结构、政府决策、城镇化率、环境规制是耦合协调度的主要影响因素。第二，在人系统与水资源的关系上，学者们从江河流域，、省域、市域不同尺度进行耦合关系研究，郝林钢等、王永良等的研究揭示出经济发展与水资源利用、水环境之间存在耦合关系。第三，在地、水资源关系上，周鹏等以山地地区为研究对象，探究水土要素相互作用关系，并提出气候、人口、是其主要影响因素。朱丽娟等对我国城市土地和水资源利用效率的耦合协调度进行测评，发现整体处于一般耦合协调阶段。随着研究的深入，研究范围由“二元系统”向“多元系统”拓展。刘波等对长江经济带“人水地”系统耦合协调水平进行多维度时空格局刻画。何理等构建了匹配度计算模型，对我国农业“水土人”资源进行了时空匹配格局研究。现有成果为后续研究提供了有价值的参考，但仍存在拓展空间：一是研究视角上，多聚焦于人口或经济发展与资源系统之间的耦合关系，鲜有研究综合人口、经济与民生视角开展；二是在研究内容上，多集中于两个系统的耦合关系分析，对多元系统间的集成耦合研究较少。基于此，本研究以湖南省为例，以推进民生福祉的高质量发展目标为导向，多层次、多要素构建人地水系统评价体系，基于二元、三元层面对人地水系统进行一对一、一对多的集成耦合关系研究，藉由刻画时空分异特征、寻求影响因素、揭示作用机制的手段探究人地水系统的耦合协调机理。研究区概况湖南省是我国典型的中部省份，位于长江中游地区，包括 个地级市和 个自治州，总面积 万。年全省人口 万人，水资源总量 亿 。全省土地资源总量丰富，但耕地面积较少。随着人口数量的增加与土地利用布局的改变，人均土地面积与耕地面积出现下降趋势，部分地区过度开采与环境污染造成水土流失、水土污染问题较为突出，。湖 第 卷 第 期 年 月地域研究与开发 南作为国家主体功能区的水生态示范区之一，其水土资源系统对长江中下游生态环境有着重要影响。近年来，湖南省委、省政府高度关注生态环境问题，年提出“建设绿色湖南”的明确要求，绿色湖南的建设拉开帷幕。基于此，本研究选取 年面板数据，分析湖南人地水系统的综合发展水平，评价系统间的耦合协调情况，探究影响因素及其作用机制，为湖南省人地水系统的协调发展提出建议，对建设绿色湖南、促进高质量发展具有重要意义，也对长江中下游其他省份绿色发展和高质量发展具有参考价值。研究设计 评价指标体系将评价指标体系分为目标层、要素层和指标层，目标层包括人、地、水 个子系统（表）。人系统指人类发展的综合情况，以往研究多聚焦于城镇化率或经济发展水平。但我国已进入高质量发展阶段，地区发展不再是简单的经济发展过程，更是促进人的全面发展、增加人类福祉的过程。因此，本研究以促进民生福祉的高质量发展目标为导向，将人系统分为人口发展、经济发展和民生福祉 个要素层。同时，基于资源承载力的相关研究，从资源禀赋、利用效率、污染与治理 个维度构建水系统、地系统评价体系。根据科学性、系统性、可操作性原则，选取评价指标共 个。研究方法 综合评价模型。对各指标值进行同向化和无量纲化处理，基于熵值法确定指标权重，采用综合评价模型测度人地水系统的发展水平，具体计算方法参见翁钢民等的研究。耦合协调度模型。“耦合”表示两个及以上的系统之间相互作用关系，多元系统耦合协调模型参考张扬等的研究。本研究将人、地、水系统视为同等重要，二元系统耦合分析中，权重系数均取值为；三元系统耦合分析中，权重系数均取值为。借鉴现有研究成果，将耦合协调度划分为 个水平：（，为濒临失调，（，为勉强协调，（，为初级协调，（，为中级协调，（，为高度协调。系统 模型。为探索影响因素，运用静态面板模型最小二乘法（）、面板固定效应（）、随机效应（）模型和动态面板模型系统 模型进行估计，结果表明系统 模型为最优选。具体公式为：，。式中：，为 地区 时期人地水系统耦合协调度；为常数项；，为滞后期耦合协调度；，为待估系数；，分别为 地区 时期的固定资产投资、产业结构升级、政府调控能力、科技投入、对外开放度和农村治理投入；，为随机干扰项。表 湖南省人地水系统评价指标体系 目标层要素层指标层方向人系统人口发展经济发展民生福祉总人口（万人）正城镇化率（）正人均地区生产总值（元 人）正 增长率（）正二、三产业产值占 比例（）正农村居民人均可支配收入（万元）正城镇居民人均可支配收入（万元）正万有拥有卫生技术人员数（人）正城镇登记失业人数（人）逆每万人在校大学生率（）正地系统土地资源禀赋土地资源利用效率土地资源污染与治理有效灌溉面积（）正人均耕地面积（人）正人均土地资源数量（人）正公园绿地面积（）正单位面积建设用地产出（万元）正单位面积农用地产出（万元）正地均（万元）正单位面积耕地化肥施用量（）逆单位面积耕地农药施用量（）逆工业固体废弃物处理率（）正水系统水资源禀赋水资源利用效率水资源污染与治理年均降水量（亿）正人均水资源量（人）正产水系数正总供水量（万）正人均用水量（人）逆万元 用水量（万元）逆万元工业增加值用水量（万元）逆污水处理率（）正人均污水排放量（人）逆工业废水排放总量（）逆 数据来源选取 年湖南省 个地市州的数据作为测算对象，数据来源于 年湖南统计年鉴湖南农村统计年鉴中国城市统计年鉴 和 年湖南省水资源公报，另有部分数据来源于湖南省各地市州国民经济与社会发展公报。研究结果 人地水系统综合发展指数时空演进 时序演进特征。基于熵值法和综合评价模型，计算 年湖南省人地水系统综合发展指数（图）。人地水系统综合发展指数呈较稳定的上升趋势。发展指数增幅最大的是人系统，其次是水系统，地系统的增幅最小。年人系统发展指数呈逐年递增趋势，人口发展、经济发展、民生福祉均表现良好，说明人口、经济、民生三方面发展较为均衡。地系统发展指数在 年呈波动性变化态势，年呈缓慢上升趋势，总体增幅较小，主要原因是单位面积农业用地产出较低，湖南是劳动力输出大省，农业生产出现老龄化趋势，存在地方土地粗放式经营和撂荒等现象，导致农业用地利用效率不高。水系统发展指 第 期方 宁，等：湖南省人地水系统耦合协调度时空演进与影响因素图 湖南省人地水综合发展指数 数呈 波 动 性 上 升 趋 势，年 逐 步 上 升，但 年回落到，年又有所上升，发展不平稳，原因是受年降水量影响，波动较为频繁。空间格局演进特征。计算得出 年、年、年湖南省各市州人、地、水系统综合发展指数（图）。从空间格局来看，各市州的发展趋势与发展水平存在明显差异。人系统方面，各市州均从低发展水平提升到较高发展水平，其中增长幅度较大的是湘西土家族苗族自治州（简称为湘西州）、衡阳、长沙与怀化，整体上发展水平较高，地区间发展不均衡。地系统方面，各市州出现波动性发展，发展趋势也各不相同，年 个市州综合发展指数稍有提升，娄底、湘西州的地系统指数略有下降，整体上变化幅度不大，至 年除常德以外，其他市州发展水平较低。水系统方面，各地增长态势各异，其中增长幅度较大的是常德、娄底，增长幅度较小的是湘潭，岳阳、湘西州两地出现下降趋势。图 年湖南省各市州人、地、水系统综合发展指数 ，人地水系统耦合协调度时空演进运用耦合协调度模型测算湖南省人水、人地、水地二元系统和人地水三元系统的耦合协调度（图）。图 年湖南省人地水系统耦合协调度 二元系统耦合协调度分析。二元系统是多元耦合系统中最基本的单元，多元系统的研究应先从二元系统入手。由图 可知，年人水、人地、水地 个二元系统的耦合协调度均有提升。其中人水系统的增幅最大，人地系统次之，水地系统的增幅最小。年人水、人地系统的耦合协调度低于水地系统，年人地系统、水地系统耦合协调度低于人水系统，说明近年来湖南省人地之间、水地之间的矛盾均较为突出。三元系统耦合协调度时空演化分析。如图 所示，湖南省人地水三元系统从 年的勉强协调发展为 年的中级协调。表 为各市州人地水系统耦合协调度指数。从时序来看，可分为 个阶段：年，人地水系统的耦合协调度发展较快，从勉强协调发展到初级协调。年湖南省发展进入“十二五”时期，经济结构得以调整，经济水平快速发展，这为系统间的协调带来积极影响，至 年所有市州的耦合协调度都得以提升，地区差距缩小。年，人地水系统的耦合协调度出现波动性回落，从初级协调回落至勉强协调。粗放式经济发展过程中水土资源的流失、浪费和污染问题日益突显，地、水系统发展指数下跌，与人系统发展形成反差，耦合协调度出现回落。年，人地水系统耦合协调度开始上升，由初级协调向中级协调逐步提升。随着中部地区战略环评工作的推进、新环保法的正式施行、水质较好湖泊生态环境保护总体规划的出台等一系列环保举措的开展，湖南省水土资源污染问题和利用效率得以改善，同时，湖南省经济增势明显，扶贫开发已见成效，耦合协调发展态势良好。图 为 年、年、年湖南省人地水系统耦合协调度的空间演化过程。从空间上看，各市地域研究与开发第 卷表 年湖南省各市州人地水系统耦合协调度 市州 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年长沙 株洲 湘潭 衡阳 邵阳 岳阳 常德 张家界 益阳 郴州 永州 怀化 娄底 湘西州 图 湖南省人地水系统耦合协调度空间分布 州之间耦合协调度差异不大，均处于比较平稳的上升趋势。年湖南省各市州分布在濒临失调和勉强协调两个维度，湘东、湘中地区工业化程度较高，资源的粗放式利用问题比较突出，因此，耦合协调度较低。年所有地区的发展水平均衡，均处于初级协调状态。年各市州分布在中级协调和高度协调两个维度，地区间的耦合协调度差异有所扩大。年间耦合协调度增幅较大的是常德、衡阳、怀化、长沙，增幅较小的是岳阳、湘西州和湘潭。人地水系统耦合协调度影响因素 变量与模型的选取。影响人地水耦合协调发展的因素有多种，综合分析现有研究，以耦合协调度