內蒙古沿黃地區經濟發展-生態環境-水資源耦合協調研究

胡醒木子

(南京大學 地理與海洋科學學院,南京 210023)

0 引言

自2019年黃河流域生態保護與高質量發展上升為國家戰略以來,環境科學、資源利用、經濟體制、農業經濟等學科領域的學者們立足于綠色發展、生態安全與保護、流域治理、區域協同發展等主題,對黃河流域生態保護與高質量發展的內涵進行了深化,并探討其理論機理與實施路徑[1-4]。2022年6月生態環境部等正式印發《黃河流域生態環境保護規劃》,細化了生態環境保護任務,錨定了“經濟社會發展格局、城鎮空間布局、產業結構與流域資源環境承載能力相適應”的以水而定策略[5]。黃河流域的治理思路已轉變為以水承載能力為約束,將生態保護作為前提,優化配置資源與產業供需,實現黃河流域經濟社會協同發展。黃河流域地域廣、人口多、生態環境多樣、發展任務繁重,盡管當前已有較多流域經濟和生態耦合協調機制方面的研究,但將水資源要素作為耦合協調重要組成部分的研究相對較少,針對內蒙古沿黃地區的研究也較為少見。因此,本研究聚焦黃河流域上游的內蒙古沿黃地區這一生態環境壓力突出[6]、水土保持責任重大、地區經濟相對滯后的典型區域,充分考察區情與政策,提出自治區層面的城市差異化發展、區域協同發展和體制機制支撐等建議。

近年來,經濟、資源、生態等復合系統的耦合協調研究常見于區域可持續發展研究中[7-10]。在黃河流域,常以上中下游、城市群等為研究對象,描述生態系統、水資源、土地利用、植被、碳排放等要素的時空演變特征,并分析不同要素系統之間的相互作用關系[11-16]。L.Luo等評價了黃河流域低碳發展和生態環境系統的耦合協調程度,認為黃河流域城市可持續發展程度不均衡且相對落后[17];趙建吉等的研究表明,黃河流域城鎮化與生態環境呈拮抗關系,內蒙古沿黃地區生態環境相對滯后于新型城鎮化發展[18];任保平等評價了黃河流域經濟增長、產業發展和生態環境三系統水平,發現三者發展平穩但嚴重失調[19];王兆華等發現內蒙古經濟-能源-水耦合協調發展程度相對于流域內其他省份偏低,且由于能源結構調整而下降明顯[20]?？偟膩碚f,黃河流域存在經濟發展與生態環境發展不協調、水資源短缺和污染問題制約經濟發展、產業基礎完善但資源依賴性強以及地區間經濟發展差異大等亟需解決的問題。

已有研究在設計黃河流域區域高質量發展路徑時缺少水資源要素制約視角,并且對于耦合協調系統的評價方式未能體現人類活動的重要推動作用。前人主要以頂層設計的視角研究黃河全流域或上中下游的廣大地區,未能對不同行政單元情況進行深入分析,難以指導各地區的發展實踐。因此,本研究運用環境可持續發展評價研究中反響較好的壓力-狀態-響應(PSR)模型[21],構建科學完善的經濟發展-生態保護-水資源耦合系統,以內蒙古沿黃地區為典型研究對象,分析復合系統特征與耦合協調程度,提出有針對性、可參考性的區域協同發展建議。

1 研究區域、數據來源與研究方法

1.1 研究區域

黃河流域內蒙古段長843.5 km,內蒙古沿黃流域面積15.2萬km2,占黃河流域總面積的19.1%,地處黃河流域第二級階梯、黃河“幾”字灣北部。該區段包含了河套平原、鄂爾多斯高原、黃土高原等地貌單元,有著黃河流域最為復雜多樣的氣象、水文、泥沙現象。既是北方農牧交錯生態脆弱區的重要組成部分[22],也是北方防沙帶和黃土高原生態屏障兩大國家重點生態功能區的重要組成部分[23],市場化水平低于黃河流域下游地區和全國平均水平[24]。研究區域包括呼和浩特市、包頭市、烏蘭察布市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市、烏海市和阿拉善盟7個市(盟)的42個縣(市、區、旗),2022年常住人口1 240萬人。區內經濟密度大、產業類型多,生產總值占內蒙古GDP的60%以上,生態保護和經濟建設協調發展難度大。

1.2 數據來源

以呼和浩特市、包頭市、烏蘭察布市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市、烏海市和阿拉善盟作為研究對象。數據主要來源于2012—2022年《內蒙古統計年鑒》,2011—2021年《中國城市建設統計年鑒》《內蒙古自治區水資源公報》《內蒙古自治區水土保持公報》及各市(盟)國民經濟和社會發展統計公報,土地利用數據來源于國土調查成果共享應用服務平臺。缺失數據使用線性插值法補缺。

1.3 研究方法

1.3.1 PSR評價模型

壓力-狀態-響應(pressure-state-response,PSR)模型是20世紀80年代發展起來的環境問題評價框架體系。在流域經濟發展-生態環境-水資源綜合系統中,居民為生存和發展而產生經濟社會活動,干擾生態環境、消耗水資源,并排放廢棄物,改變了資源存量和環境質量,又通過資金、政策等行為對這些資源環境變化做出反應。研究區復合系統的PSR機理如圖1所示。

圖1 內蒙古沿黃地區經濟發展-生態環境-水資源復合系統PSR模型

1.3.2 評價指標體系

依據PSR模型構建思路,按照科學性、代表性和數據可得性原則,選取36項指標構建流域經濟發展-生態環境-水資源系統評價體系(表1)。

1.3.3 耦合協調度計算

選取熵權法即指標變異程度計算3個子系統內部的指標權重。采用三系統耦合協調度計算模型[25]對系統之間的協調狀況進行評價,考慮到耦合度在取值范圍和效度[26]等方面的劣勢,選擇耦合協調度以更好地顯示三系統的耦合協調程度。本研究認為經濟發展、生態環境和水資源對黃河流域協調發展具有同等重要的作用。因此,三系統綜合協調指數為經濟發展指數、生態環境指數和水資源指數的平均值。耦合協調度的評價等級劃分(表2)參考相關研究[27]。

2 結果與分析

2.1 經濟發展-生態環境-水資源系統評價

2.1.1 研究區整體水平評價

根據評價指標體系,計算7個市(盟)2011—2021年經濟發展、生態環境和水資源3個子系統評價指數,將各市(盟)評價結果的平均值作為研究區整體水平,評價結果見圖2。

經濟發展綜合指數變化趨勢在2011—2016年呈上升趨勢,2017年經濟發展波動較大,直接原因是2017年內蒙古經濟統計數據針對多地存在的財政收入虛增空轉、過度舉債的情況采取了“擠水分”措施,使得經濟發展狀態得分出現突降,而此趨勢延續至2020年,說明研究區產業結構優化迫切。經濟響應得分從2011年的0.089 1持續上升至2021年的0.119 2,說明政府持續為經濟結構轉型做出努力。

表1 內蒙古沿黃地區 經濟發展-生態環境-水資源評價指標體系

表2 耦合協調度等級分類

生態環境指數在0.374 4～0.418 1間呈先增后降態勢。其中,生態環境壓力得分由0.087 1逐漸上升至最高0.108 5,表明研究區的生產生活行為對生態環境的脅迫持續增加;生態環境狀態得分則在0.171 9～0.181 3波動,說明區域生態退化趨勢有所遏制。生態環境響應得分2017—2021年波動較大,表明研究區環境治理投入不穩定,受財政、政策等影響較大。

水資源指數在0.269 5～0.365 0波動,呈上升趨勢。水資源壓力得分為0.079 9～0.101 2,社會發展的用水需求變化不大;水資源狀態得分在0.118 3～0.179 3波動幅度大,受到年際降水量和氣候要素的直接影響;水資源響應得分從0.071 2攀升至0.127 9,是水土流失治理和污水處理再利用工作的成效,也是推動研究區水資源綜合指數提升的根本原因。

圖2 2011—2021年內蒙古沿黃地區 經濟發展、生態環境和水資源系統變化情況

2.1.2 各市(盟)評價水平時空特征

各市(盟)2011—2021年子系統得分如圖3所示。黃河流域內蒙古段經濟發展指數呈明顯的區域差異,鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市一直領先于其他市(盟),發展趨勢相似,是區域經濟發展的增長極。阿拉善盟、巴彥淖爾市、烏海市和烏蘭察布市經濟發展指數相近且較低,11年間有緩慢提升。PSR模型顯示各市(盟)面臨的經濟發展壓力狀況不同,其中鄂爾多斯市、包頭市壓力突出,但各市(盟)經濟發展響應得分呈一致上升趨勢,推動了研究區整體經濟發展?？傮w來看,研究區內各市(盟)經濟發展水平有所提升但區域差異并未得到有效改善。

黃河流域內蒙古段生態環境指數受自然稟賦約束均不高,多年平均值由大至小依次為呼和浩特市、包頭市、烏蘭察布市、鄂爾多斯市、烏海市、巴彥淖爾市、阿拉善盟,在空間上表現為西低東高。偏離區域平均值較多的是阿拉善盟,但隨時間變化呈明顯上升趨勢,烏海市則呈明顯下降趨勢,其他市(盟)生態環境指數并未隨時間推移有明顯改善或惡化。根據PSR模型發現,阿拉善盟生態環境壓力和響應變化不明顯,而生態環境狀態上升明顯,說明阿拉善盟的環境質量明顯改善。烏海市在研究時段內生態環境壓力有輕微上升,生態環境響應卻下降明顯,導致了生態環境狀態的下降。

黃河流域內蒙古段各市(盟)水資源指數平均值由大至小依次為鄂爾多斯市、呼和浩特市、烏蘭察布市、阿拉善盟、包頭市、巴彥淖爾市、烏海市,在空間上表現為北低南高的特征,各市(盟)水資源指數波動明顯,且區域間差異也較大。根據PSR模型分析各市(盟)水資源結構,發現鄂爾多斯市水資源指數較高,主要貢獻來自水資源狀態得分,也因此受到自然因素的影響波動較大;呼和浩特市水資源狀態得分僅為中等水平,但在2016—2020年水資源響應得分十分突出,推進了水資源系統得分明顯提高;巴彥淖爾市水資源狀態得分也處于中等水平,但水資源壓力高于其他市(盟),水資源響應卻落后于其他市(盟),導致水資源得分低;烏海市由于面積小,水資源狀態得分低,同時人口產業密集,水資源壓力近年來上升明顯,水資源響應不足,使得水資源得分低于其他市(盟)。

圖3 2011—2021年研究區各市(盟)經濟發展、生態環境、水資源指數及耦合協調度變化

2.2 經濟發展-生態環境-水資源系統耦合協調水平

2.2.1 耦合協調度

研究區平均耦合協調度有緩慢上升,經歷了勉強協調(2011—2015年)到初級協調(2016—2021年)的發展過程,表明內蒙古沿黃城市總體上進入了可接受的協調發展階段(圖3)。鄂爾多斯市、呼和浩特市、包頭市的耦合協調水平高于區域平均水平,其中鄂爾多斯市的三系統耦合協調水平最高,處于中級協調階段;呼和浩特市由初級協調(2021—2016年)上升至中級協調階段(2017—2019年)又下滑至初級協調(2020—2021年);包頭市穩定處于初級協調階段且有上升趨勢。烏蘭察布市2011—2022年處于勉強協調階段,巴彥淖爾市和阿拉善盟分別于2012年和2016年由瀕臨失調上升至勉強協調階段。烏海市則主要在瀕臨失調階段波動。

通過子系統得分情況進一步分析各市(盟)經濟發展、生態環境和水資源的相對發展情況(表3),得出研究區平均發展水平為水資源滯后型。耦合協調度較高的鄂爾多斯市、呼和浩特市和包頭市分別存在生態環境滯后、經濟發展滯后和水資源滯后的問題,其中,鄂爾多斯市的畜牧和糧食生產力高,水土流失敏感性強,防風固沙等生態治理工作需要繼續推進;呼和浩特市水資源占有量豐富,生態脅迫較其他市(盟)小,在區域內人口集聚性較強,依然有較大的發展潛力;包頭市存在重工業污廢水入河量大、耗水量多等問題,制約了水資源與經濟、生態的協調發展。烏蘭察布市受限于產業結構、創新能力等因素,屬經濟發展滯后型。阿拉善盟由于近年來的生態治理投入,生態環境得分有所提升,但受人口、自然等因素的制約,屬于經濟發展滯后型。烏海市存在工業園區用水量高、地下水開采量大的水資源問題。巴彥淖爾市為河套灌區,農灌水資源利用效率較低,水資源發展滯后。

表3 2011—2021年內蒙古沿黃地區 經濟發展-生態環境-水資源相對發展情況

根據2011—2021年經濟發展水平、生態環境水平、水資源水平和三系統耦合協調度的多年平均值識別區域主要問題。當子系統測度值小于等于“均值-標準差”,或耦合協調度小于等于0.60時,則判定為各區域存在的主要問題。(1)經濟發展低水平型:烏蘭察布市;(2)生態環境低水平型:阿拉善盟;(3)水資源低水平型:烏海市、巴彥淖爾市;(4)經濟發展滯后型:呼和浩特市;(5)生態環境滯后型:鄂爾多斯市;(6)水資源滯后型:包頭市。

2.2.2 耦合協調水平驅動因素分析

將復合系統耦合協調度作為被解釋變量,選取資源利用水平、資源稟賦影響、經濟發展水平、工業化水平、政府環保投入、鄉村振興投入和對外開放水平作為解釋變量(表4),基于2011—2021年面板數據,構建內蒙古沿黃地區耦合協調發展驅動因素的計量模型:

Yit=α0+β1X1it+β2X2it+β3X3it+β4X4it+β5X5it+β6X6it+u+v+εit。

式中:i表示各市(盟);t表示年份;Y為耦合協調度;X為解釋變量;u為地區固定效應;v為時間固定效應;α0為常數項;β1,β2,β3,β4,β5,β6為系數;ε為誤差項。

表4 回歸模型變量

使用LLC檢驗對面板數據進行單位根檢驗,各變量p值均小于0.001,顯著拒絕面板數據存在單位根的檢驗,即變量都是平穩的。使用KAO法進行協整性檢驗,結果在1%的顯著水平上拒絕了原假設,即變量之間的長期協整關系存在,允許進行回歸分析。采用Hausman檢驗選取回歸模型,結果p值為0,表明在1%的顯著水平上拒絕了原假設。因此,選取固定效應模型進行回歸分析,回歸結果如表5所示。

回歸結果表明,資源稟賦影響(X2)和工業化水平(X3)對耦合協調具有顯著正向作用,而政府環保投入(X4)則對耦合協調具有顯著負向作用,資源利用水平(X1)、鄉村振興投入(X5)和對外開放水平(X6)的影響并不顯著。由此可見,資源稟賦和工業化發展能為內蒙古沿黃地區耦合協調發展提供有力支撐,通過科學調配和節約利用資源,加快產業結構轉型,內蒙古沿黃地區能夠得到更充分的發展。政府環保投入與本地環境問題緊密相連,政府環保投入增長將導致顯著負向影響,說明環境保護還處于治理階段而非優化階段。鄉村振興投入和對外發展水平不顯著,表明還需要進一步激活市場活力和發展“三農”事業,為高質量發展提供外源和內源動力。

3 結論與建議

3.1 結論

(1)內蒙古沿黃地區經濟發展-生態環境-水資源子系統發展空間不均衡性明顯,呼包鄂為經濟集中增長極,其他市(盟)經濟發展指數較低且變化緩慢,生態環境指數表現為西低東高,水資源指數表現為北低南高且波動較大。

(2)內蒙古沿黃地區復合系統耦合協調度呈上升趨勢,經歷了勉強協調(2011—2015年)到初級協調(2016—2021年)的發展過程。鄂爾多斯市、呼和浩特市、包頭市的耦合協調水平高于區域平均水平。

(3)資源稟賦和工業化水平對耦合協調具有顯著正向作用,政府環保投入則有顯著負向作用,并識別出經濟發展低水平型、生態環境低水平型、水資源低水平型、經濟發展滯后型、生態環境滯后型、水資源滯后型共6類問題區域。

3.2 建議

提出內蒙古沿黃地區“在城市層面減小沖突、在城市間協同發展和在頂層設計上統籌支撐”的治理思路,助力內蒙古沿黃地區在黃河流域國家戰略背景下實現生態保護與高質量發展。

在區域層面,協同規劃、共治共享,創新頂層體制機制。一是強化省市縣三級聯動機制,自治區在決策上發揮統籌協調作用的同時,通過監督反饋機制確保執行效果,保障區域合作效能。二是城市群合作機制,在金融、民生、產業、基建、園區、環保和旅游等領域推進“一體化”,主動爭取國家政策和資金支持。三是支持建立以企業為主體的產業、技術、人才聯盟,建設一批有建設性、帶動性的合作項目,提高產業外溢規模和效果。

在市(盟)間,以水為綱、綠色導向,產業鏈協同發展。流域由于地理空間因素具有很強的整體性和關聯性,往往強調互利共贏的協同發展。萊茵河流域城市群、長江流域城市群等在生態統籌規劃和產業協同發展上已經取得了積極的經驗,這對于黃河流域城市群實現以水為綱、綠色導向的高質量發展具有參考意義。首先,統籌修復流域生態系統。在生態環境協作治理方面,堅定不移地遵循生態環境保護優先原則,協同共建連接黃河兩岸生態源地的生態廊道,優化生態網絡結構;推進各類重點工程,提升流域水源涵養、防風固沙和生物多樣性維護功能;共建完善黃河流域碳交易市場、水權交易市場、水污染聯防聯控和生態產品品牌。其次,提升工業化與生態環境、水資源的協調性。以生態要素、水指標為依托進行國土空間格局的科學規劃,優化沿黃城市人口、產業布局;參考萊茵河流域的工業化發展歷史,遏制重污染、高消耗的工業生產方式,布局綠色適水產業。第三,銜接城市間產業經濟規劃。內蒙古沿黃地區要圍繞現代化產業鏈,建立產業聯動模式,追求錯位發展、合理分工,共同打造對外產業優勢;在當前的傳統制造業基礎上開展局部革新,以先行區、試驗區為中心發揮輻射效應;在城市交界地帶建立合作基地,發揮資源、信息、勞動力比較優勢,激活區域合作共贏的開放氛圍。

在市(盟)層面,識別問題、聚焦沖突,發揮比較優勢。對不同類型問題城市因地制宜。經濟發展低水平型的烏蘭察布市應加強新型基礎設施建設,促進呼包鄂烏資源要素與人口的區域流動,參與到黃河幾字彎都市圈互聯互通;通過宏觀調控產業集群,回避同質產業“內卷”。生態環境低水平型的阿拉善盟應加強生態示范區建設,以產業求保護、求發展,具體措施包括修復遺留礦山、積極推動沙產業實踐等。水資源低水平型的烏海市、巴彥淖爾市應深化用水制度改革,強化“以水四定”政策工具;同時發揮節水潛力,實現工農產業生產效率提升。巴彥淖爾市首要任務是提高灌區水資源利用效率,并通過對外開放打造現代化加工產業園,實現農業高質量發展。烏海市需要治理由于礦山開采、化工冶煉等高污染工業帶來的水環境影響,堅持當前經濟轉型發展方向。經濟發展滯后型的呼和浩特市可借助優勢積極探索實現碳中和目標戰略對接模式,建設優勢產業鏈,創新綠色能源項目,實現綠色發展新增長,提升城市競爭力,成為流域內具有吸引力的增長極。生態環境滯后型的鄂爾多斯市應增加科技研發投入,為地區產業轉型提供創新動力;堅持產業發展與生態保護協調一致,重塑城市可持續發展風貌。水資源滯后型的包頭市應培育可持續性接替產業,實現綠色轉型發展。