数字经济发展对黄河流域生态韧性的影响效应研究_郭力.pdf
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1、决 策 与 信 息(总557期)(总557期)2023(5)决策与信息 Decision&Information一、引言城市生态韧性是城市生态系统应对工业化进程中资源消耗、环境污染、生态恶化等冲击时表现出的抵抗力、适应力和恢复能力。生态韧性强调城市要形成抵御生态风险灾害的自然屏障和缓冲潜能,能够基于自净能力、环保技术、政策规制等快速修复生态缺陷。黄河流域是我国北方重要的生态屏障,横跨东中西部,生态脆弱区分布广,脆弱生态类型多,属于生态韧性构建难度较大、也较为重要的地区之一。近年来,沿黄各城市在快速扩张中普遍面临水资源短缺、水土流失、土壤植被破坏、空气质量下降等问题,生态系统应对外力冲数字经济发
2、展对黄河流域生态韧性的影响效应研究郭力 李欣烨(河南工业大学 经济贸易学院,河南 郑州 450001)收稿日期 2023-02-22基金项目 本文系2022年度河南省高等学校哲学社会科学应用研究重大项目“河南加快构建现代化城镇体系的路径研究”(编号:2022-YYZD-05)、2019年度河南省高校科技创新人才支持计划(人文社科类)(编号:2019-cx-019)成果。作者简介 郭力(1982-),男,河南驻马店人,经济学博士,河南工业大学经济贸易学院副教授,硕士生导师,主要从事区域经济与生态经济研究;李欣烨(1998-),男,河南驻马店人,河南工业大学经济贸易学院硕士研究生。摘要 近年来,沿
3、黄各城市在快速扩张中普遍面临水资源短缺、水土流失、土壤植被破坏、空气质量下降等问题,生态韧性趋弱。借助数字经济发展机遇以提升沿黄城市的生态韧性,是推进黄河流域生态保护和高质量发展的重要途径。从生态系统抵抗力、适应力、恢复力三方面构建指标体系,研究2006-2017年沿黄46个城市的生态韧性演变特征,运用面板模型、时空地理加权模型分析表明:样本期内沿黄城市生态韧性总体呈波动上升趋势,下游中游上游,下游城市的生态适应力、恢复力较高,但是生态抵抗力低于中上游;生态韧性大小在空间分布上呈“低-低”或“高-高”韧性区集聚特征,以省会城市为高韧性区向周边递减;数字经济发展能显著提升沿黄城市的生态适应力和恢
4、复力,但对抵抗力有抑制作用,各因素影响生态韧性的作用强度和方向存在异质性。基于此,实现黄河流域城市高质量发展,首先,要完善信息技术基础设施建设,推动数字经济快速发展。通过实施数字技术向制造业、能源化工业赋能渗透,提高产业资源利用效率,推广数字技术在环境监测中的应用。其次,要加强省会城市对周围城市的带动,严防生态韧性风险连锁反应。三是沿黄城市尤其是中上游城市在吸引外商投资时要警惕产业“污染转移”问题,限制严重损害城市生态韧性的企业。四是沿黄城市只有加快高质量发展才能真正获得保障生态韧性的底蕴和底气。关键词 数字经济;生态韧性;区域协调发展;黄河流域;城市治理;时空演变;生态文明建设中图分类号 X
5、22;F299.27文献标识码 A文章编号 1002-8129(2023)05-0086-11862023年第5期郭力 等:数字经济发展对黄河流域生态韧性的影响效应研究击的抵抗力和恢复力趋弱。黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要明确提出,要大力推进数字信息等新基建,提高工业互联网、人工智能、大数据对传统产业的渗透率。数字经济可以通过信息数据的互联互通为产业内协作分工创造条件,提高资源的利用效率以及节能减排,进而促进生态韧性提升1。在新发展阶段,数字经济成为解决沿黄城市产业结构偏重、自然资源依赖、环境非适应等问题,提升城市生态韧性的重要途径。本文通过分析沿黄城市生态韧性的演变特征,定量评估数字经
6、济发展对生态韧性的影响效应机理,并提出提升生态韧性的对策建议,有利于全面推进黄河流域生态保护和高质量发展。二、文献综述城市韧性是指城市对当前环境改变的适应与调节力,以及应对外部冲击时的抵抗和恢复力,主要包括城市经济韧性、社会韧性、生态韧性、制度韧性等多个维度2 3。Holling(1996)首次将韧性概念应用到生态学领域,提出生态韧性是生态系统恢复平衡的速度、应对危机的能力,以及新环境适应力。生态韧性作为城市韧性的重要部分,近年来受到越来越多学者的关注。从城市生态韧性的衡量方式来看,张小飞等(2011)等从自然灾害、环境污染、生态退化角度,构建了城市综合生态风险的评估框架4。王少剑等(2021
7、)将城市生态韧性分解为抗冲击能力、自适应能力及冲击后恢复力,并将珠三角地区的城市化水平与生态韧性进行耦合协调,发现随着城市化水平总体的提升,生态韧性水平持续降低,认为城镇化过程中城市生态系统亟需提高其韧性5。陶洁怡等(2022)从韧性的基本特征(抵抗力、适应力和恢复力)出发,使用熵值法构建生态韧性指标6,发现研究期内长三角城市生态韧性抵抗力呈现波动下降,而适应力和恢复力呈现波动上升趋势。数字经济在狭义上被视作一种产业经济形态,在广义上被视作一种经济行为7,能够打破传统生产要素的制约,催生新业态、新模式,如平台经济、共享经济等8-9,有利于节约生产资源、促进产业结构升级、提高技术研发水平,因此对
8、环境保护和治理有促进作用。当前对数字经济发展水平的测度主要从多指标综合评级着手(巫瑞等,2022;于世海等,2022)10-11。在对数字经济与生态环境关系的研究中,刘新智等(2021)运用耦合协调模型实证检验了数字经济发展对城市绿色转型的提高效果12,发现相较于生态空间转型的影响,对生产空间和生活空间的转型影响效应更突出。邓荣荣等(2022)利用空间计量模型研究了数字经济发展对不同污染物的降低效果,及其差异性和空间溢出效应13,认为数字经济的发展对工业二氧化硫排放量的降低效应最明显,对 PM2.5 浓度的降低效应最小,且对东部地区污染减排效应更强。缪陆军等(2022)实证探究数字经济发展对碳
9、排放的影响,发现数字经济发展对碳排放的非线性影响具有空间效应,但产生的空间溢出效应较弱,数字经济发展对碳排放的影响呈倒 U 型关系14。综上,当前对于数字经济发展改善污染防治、碳减排等具体生态效应的研究较多,但是关于其对生态系统韧性的异质性影响效应研究较少,尤其缺少面向黄河流域城市的实证分析,本文在这方面的研究具有边际贡献。三、研究设计(一)变量选取1.被解释变量。城市生态韧性(UER,UrbanEcological Resilience)主要根据沿黄城市的水土、大气、人居环境等核心生态问题,借鉴陶洁怡等(2022)研究成果,分别从生态抵抗力、适应力以及恢复力3个方面选取17个指标。首先以极差
10、标准化法对原始数据进行标准化和正向化处理:正向指标:ij=ij-min(ij)max(ij)-min(ij)负向指标:ij=max(ij)-ijmax(ij)-min(ij)87决 策 与 信 息(总557期)然后运用熵值法对指标进行赋权,综合计算城市生态韧性,具体结果见表1。2.核 心 解 释 变 量。数 字 经 济 Dig(Digitaleconomy)发展水平衡量借鉴陈小辉等(2021)、于世海等(2022)相关研究,从数字基础设施、数字资源利用、数字化人才和数字产业 4 个视角纳入 10 个二级指标,运用熵权法对指标进行赋权并得出综合得分,见表2。3.控制变量(1)制造业集聚(Aggl
11、)。由该城市制造业从业人员占全国比重除以该区域所有产业从业人员占全国比重计算得出。制造业大规模集聚会加剧对黄河流域煤炭等资源的过度消耗,可能会降低城市生态韧性。(2)技术进步(LnTech)。采用专利申请数来表征技术进步(辛玲等,2021)15。高新技术开发运用能够使传统产业转变为低污染、低能耗、高效益产业,实现能源与资源的节约,对城市生态韧性带来正的影响。但技术进步也可能会强化资源开采密度,造成生态环境破坏,因此技术进步的影响可能存在区域差异。(3)产业结构(IND)。采用第二产业产值占GDP的比重来衡量产业结构。由于环境污染主要来源于工业活动的排放物,预计以第二产业为主(表2)城市数字经济
12、发展水平评价指标体系数字治理(表1)城市生态韧性评价指标体系882023年第5期的产业结构会破坏城市生态系统抵抗力,降低城市生态韧性。(4)富裕程度(PGDP)。以人均GDP来衡量城市富裕程度。城市越富裕越有条件有效减少污染物排放和加强污染治理,对城市生态韧性产生积极影响。但是也有学者认为城市人均GDP与环境污染之间存在非线性关系。(5)人口密度(POP)。以单位面积常住人口数量衡量。人口高度集聚会导致城市通勤成本上升,造成空气污染。但是人口集聚也能够通过降低生产成本,推动节能减排,进而提高城市生态韧性,因此具体效应有待验证。(6)对外开放度(FDI)。以外商直接投资表征城市对外开放度。外商直
13、接投资带来的国际产业链转移具有“污染避难所假说”和“污染光环假说”等学术争论,黄河流域各城市引入外商投资的生态韧性效应可能具有异质性。(二)数据来源与描述统计本文数据来源于 中国城市统计年鉴 中国环境统计年鉴、EPS数据平台以及各地级市年鉴,研究样本为黄河流域 46 个地级市,时间跨度为2006-2017年。对缺失值数据通过插值法补全;为避免异常值影响,对数据进行缩尾处理;对技术进步、富裕程度、人口集聚、对外开放程度等变量采取对数化处理。四、沿黄城市生态韧性的时空演变特征(一)动态演变特征从总体来看,2006-2017年沿黄城市生态韧性总体呈波动上升趋势,其中下游城市的生态韧性均值最高,中游城
14、市次之,上游城市最低,省会城市和上游地区城市生态韧性增长率速度较快。如图 1 所示,根据生态韧性增长率将其分为四个类型:低速上升型(增幅00.25)的城市有16座,包括漯河、泰安、兰州等,占比 34.8%;波动中速上升型(0.250.5)的城市有21座,包括平顶山、宝鸡、西安等,占比45.7%;波动较高速上升型(0.50.75)的城市有 7 座,包括太原、郑州、呼和浩特等,占比15.2%;波动高速上升型(增幅大于0.75)的城市有2座,为鄂尔多斯和晋中,占比 4.3%。前两个阶段主要集中在中下游地区,后两个阶段的城市主要集中在上游城市尤其是省会城市。从 3个分指标来看,下游城市的生态适应力、恢
15、复力相对较高,但是抵抗力低于中上游城市。一方面,下游城市居民的环保意识相对较高,环境规制力度刚性,污染治理能力较强,有利于保持城市生态适应力和恢复力。下游城市的人口分布更加集聚,交通拥堵、建设用地高强度开放、废弃物集中排放导致城市生态承载压力增大,因此下游生态抵抗力低于中上游。另一方面,中上游是我国煤炭、能化产业集聚区,资源开发带来水污染、空气污染等,影响生态适应力。(二)空间分布格局为了比较分析沿黄各城市生态韧性的空间分布特征,以 2017年作为代表年份绘制生态韧性空间分布图,并根据自然断点法将其划分为低韧性区、较低韧性区、一般韧性区、较高韧性区、高韧性(表3)变量描述性统计郭力 等:数字经
16、济发展对黄河流域生态韧性的影响效应研究89决 策 与 信 息(总557期)(图1)黄河流域城市生态韧性及分指标的动态演变(图2)沿黄城市生态韧性的空间分布格局数字治理902023年第5期区五种类型,如图2所示。省会城市基本处于韧性高值区,且以省会城市为中心向周边城市递减,空间上呈“低-低”或“高-高”韧性区集聚。高韧性区主要分布在下游区域,低韧性区主要集中在中上游,原因可能在于中上游城市生态环境脆弱,土地荒漠化、大规模煤炭开采、水资源短缺污染等。下游城市凭借相对发达的经济水平,资源利用效率、平均污染排放强度、产业结构高级化等拥有较高的生态韧性。尤其以清洁能源、计算机、金融、高新技术产业以及服务
17、业为主的城市能够更有效提高城市生态系统的抵抗力、恢复力。五、实证分析(一)面板数据模型分析模型(1)-(4)分别为各变量对城市生态韧性以及生态抵抗力、适应力、恢复力的影响效应。Hausman检验均在1%的水平上建议采用固定效应模型,如表4。1.数字经济发展对沿黄城市生态韧性的影响效应分析。从表4可以看出,数字经济发展总体上对城市生态韧性具有显著提升效果,主要是通过提高生态“适应力”和“恢复力”而起作用,但是却降低了城市生态系统“抵抗力”。第一,模型(2)显示数字经济发展对城市生态抵抗力存在显著的负向影响。原因主要在于数字经济使对自然资源的获取更加容易,刺激了能源需求增长产生的回弹效应,进而引起
18、环境污染和生态系统抵抗力下降。生产电子媒体设备需要资源开采、维持数字传播产生数据可能增加能源需求以及媒介废弃物的毒性等,数字传播同样可能对环境造成损害16。因此,过度重视产业末端环节的数字化转型,可能会进一步赋能数字技术对自然资源信息获取和掠夺应用能力17。第二,模型(3)表明数字经济发展对生态适应力具有较高的促进效应。究其原因,一是数字经济发展有效提升了沿黄城市对各类污染物、废弃物的无害化处理能力和净化能力。例如数字技术能够对城市供水设施老化提出报警,及时维修以(表4)2006-2017年黄河流域城市生态韧性模型回归结果郭力 等:数字经济发展对黄河流域生态韧性的影响效应研究91决 策 与 信
19、 息(总557期)做到节水节电增效。数字化助力城市生活垃圾处理流程更规范、操作更环保,提高生活垃圾回收利用率、无害化利用率,降低环境污染。二是数字经济能够提高制造业资源利用效率,使用先进技术提高工业废弃物的综合利用效率,新技术创新使清洁技术替代高耗能技术,改善高城市空气质量,进而提高城市生态适应力。例如白银市作为资源型城市忽视了大中型化工冶炼企业的技术改造,导致以SO2为主的城市空气污染、以重金属为主的水污染、以废渣堆放为主的土壤和粉尘污染等问题突出18。三是数字经济广泛应用会催生新的商业模式,促进劳动、资本密集型产业向技术、数字密集型产业升级,以产业结构高级化助力城市生态适应力提升。第三,根
20、据模型(4),数字经济的发展能够显著提高城市生态恢复力。一是数字经济发展能够提高公众环保意识,提高公众对生态环境的监督水平,为政府强化环境规制提供有利条件,最终提高城市生态系统的恢复力。二是数字技术利用能够对沿黄空气质量、河流水质、污染物排放、土壤环境等数据进行实时动态监测,并推动生态资产数据库的发展,对生态环境进行评估,为政府提供相应的数据支持实行生态价值补偿,分别根据上中下游制定相应的环境保护政策,提升黄河流域城市生态系统恢复力。2.控制变量的影响效应分析。第一,从模型(1)(4)来看,制造业集聚对城市生态韧性具有负向影响,且主要通过降低生态抵抗力起作用。原因:一是黄河流域尤其是中上游城市
21、拥有丰富的煤炭资源,这会吸引大量资源型企业、重工业在特定区域高度集聚,进而带来环境污染;二是资源型城市的高强度开采往往造成资源挤占、结构僵化等负效应19;三是制造业集聚的技术外溢效应降低企业研发创新的积极性,不利于污染治理。第二,技术进步对城市生态抵抗力有抑制作用,但对总体生态韧性有积极作用。原因在于绿色技术进步能够促进黄河流域工业向技术密集型和环境型升级,提供技术支持降低污染排放和提高资源利用率,有利于解决水资源短缺、水土流失、植被破坏等问题,提升城市生态韧性。第三,产业结构通过抑制生态恢复力进而降低了生态韧性。说明黄河流域依赖工业为主导的产业结构决定了其能耗、物耗水平和污染物排放强度较高,
22、不利于生态恢复;二是工业开发普遍导致了环境问题会阻碍产业的发展,而产业发展受阻又不利于改善生态环境,进而产生不可持续的非良性循环的发展方式。第四,富裕程度对城市生态适应力和总体生态韧性有促进作用。说明富裕程度主要是通过优化生态“适应力”来提升生态韧性的。证明了经济发展水平越高的城市,越有财政实力完善污染治理基础设施和技术条件,达到提升生态韧性的目的。第五,外商直接投资对生态韧性的不利影响主要来自于生态抵抗力。这说明沿黄城市引入外资产业的主体可能多是高污染、高排放、高消耗型低端产业,产业层次不高,在一定程度上也印证了“污染转移”假说。(二)时空地理加权回归模型分析时空地理加权回归(GTWR)模型
23、是在地理加权回归(GWR)的基础上引入时间因子,既突破了样本量的限制,又考虑了时间与空间非平稳性,能(表5)GTWR参数统计结果数字治理922023年第5期有效估计因子参数20。利用 GTWR 模型对数字经济发展的生态韧性影响效应进行空间异质性分析,剔除人口规模(POP)以减轻模型的多重共线性,对各项指标进行方差膨胀因子(VIF)检验。根据检验结果如表 5,最终选取 6 个指标进行分析,GTWR模型的拟合优度和显著性等检验均要优于OLS估计。主要基于 ArcGIS10.8 软件估计 GTWR 模型。采用 Huang(2010)等21制作的 GTWR插件,带宽采用AICc优化设置,时空距离参数比
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