多维视角下东北地区城市生态效率时空格局演变及影响因素.pdf

第 卷哈尔滨师范大学自然科学学报，第 期 多维视角下东北地区城市生态效率时空格局演变及影响因素张旖琳，吴相利，程李佳（哈尔滨师范大学）【摘 要】以东北三省 个地级市作为实证研究样本，运用 模型、空间自相关、变异系数以及时空地理加权回归模型等方法，从功能区类型、依托资源类型、产业升级速率类型等视角对 年期间东北地区城市生态效率水平进行测度、空间格局特征刻画及影响因素作用分析。结果表明：研究期间生态效率总体呈小幅波动上升态势；三类功能区生态效率水平由 年非生态功能区大于森林生态功能区大于湿地生态功能区转变为 年湿地生态功能区大于森林生态功能区大于非生态功能区；五类资源型城市生态效率水平由 年石油类大于非资源型大于森工类大于煤炭类大于金属类转变为 年石油类大于森工类大于非资源型大于金属类大于煤炭类；三类产业升级速率城市生态效率水平始终为高速率大于低速率大于中等速率。研究期间生态效率高值区主要集中在北部黑龙江省和吉林省，低值区则集中在南部辽宁省；三个视角城市生态效率空间差异总体呈收敛态势。生态效率的影响因素作用强度依次为第二产业增加值占比大于外商投资企业产值 工业总产值大于人均 大于城镇化率大于环境规制指数大于科技支出占财政支出比重。森林生态功能区和非生态功能区的主导因素为第二产业增加值占比，湿地生态功能区的主导因素为城镇化率；煤炭类城市的主导因素为外商投资企业产值 工业总产值，其余资源类型城市的主导因素均为第二产业增加值占比；产业升级速率的低速率、中等速率、高速率类城市的主导因素均为第二产业增加值占比。最后根据不同视角提出针对性的建议。【关键词】城市生态效率；时空格局演变；影响因素；东北地区；多维视角【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（）收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）；国家社会科学基金项目（）；黑龙江省自然科学基金项目（）通讯作者 引言生态效率的概念由德国学者 于 年首次提出，其基本思想是以最少的资源投入和环境破坏产生最大的经济价值生态效率作为衡量人类经济发展与自然生态环境协调发展的重要指标，已经成为破解经济发展与生态环境矛盾的重要研究视角提升生态效率对实现自然与经济良性循环互动、有效建设生态文明具有重要意义东北地区作为中国北方重要的森林湿地生态功能区以及老工业基地，拥有丰富的土地、森林及矿产资源，但前期产业结构单一、过度哈尔滨师范大学自然科学学报 年 第 卷依赖资源的经济发展方式导致资源日趋枯竭，环境污染、经济转型困难等问题日益加重，致使东北地区面临经济增长与生态环境保护的双重压力因此，评估生态效率水平、识别并分析影响生态效率的主要因素已成为区域实现经济社会与资源环境协调发展的重要研究课题该文基于功能区类型、依托资源类型、产业升级速率类型等多维视角切入生态效率研究将为基于不同类型区域生态效率提升提供更具针对性的科学依据和发展指导国内学者针对生态效率研究主要从研究方法、研究内容、研究空间 个方面展开生态效率的评价方法包括主观赋权法和客观赋权法，主观赋权法具有一定的偏颇和误差，客观赋权法包括数据包络分析模型、模型等数据包络分析模型是国内生态效率评价最常用的模型之一，包括传统 模型、模型、指数 等模型；研究内容主要集中在生态效率水平评价、生态效率的时空格局与影响因素分析 研究空间涵盖了省份、城市群、特殊区域等多空间尺度对生态效率的评价既有生态效率研究多为单一视角分析生态效率水平、空间格局及影响因素，多维视角分析生态效率的文献还少见，现有文献更侧重于分析影响因素对生态效率的平均作用强度，影响因素作用强度的空间异质性研究少见该文从功能区类型、依托资源类型、产业升级速率类型等多维视角利用 模型对 年东北地区城市生态效率进行测度，并选取、年 个时间点借助 软件对总体空间格局进行分析，采用空间自相关分析揭示生态效率的关联特征，利用变异系数对多维视角城市生态效率空间差异进行分析，运用 模型探究影响因素作用强度，并基于多维视角提出经济与生态保护协调发展的对策建议 指标体系构建与研究方法 研究区域该文研究区域为东北地区，范围包括黑龙江省、吉林省、辽宁省的 个地级市（因数据不全研究剔除了区域内的延边朝鲜族自治州和大兴安岭地区）东北地区具有得天独厚的生态本底和丰富的自然资源，从功能区类型、依托资源类型、产业升级速率类型等多维视角研究该区域生态效率有利于深化对自然生态本底保护认识和促进经济绿色生态化发展 指标体系构建与数据来源该研究以投入产出理论为基础，参考相关文献并结合 模型指标选取的一般性原则，以东北地区 个地级市为研究对象，选取了 个投入与产出指标，构建东北地区生态效率评价指标体系（见表）表 城市生态效率评价指标体系指标体系一级指标二级指标单位投入资本城市固定资本存量万元劳动年末单位从业人员万人土地城市建设用地面积用水供水总量万 能源全社会用电量万 产出期望产出地区生产总值万 非期望产出工业废水排放量万 工业二氧化硫排放量工业烟粉尘排放量第 期多维视角下东北地区城市生态效率时空格局演变及影响因素 投入指标方面，将资本、土地、劳动力要素作为核心要素，选取年末单位从业人员作为劳动投入，城市建设用地面积作为土地投入，城市固定资本存量数据根据永续盘存法 计算得到，再选取供水总量和全社会用电量作为水资源和能源投入产出指标方面，选取地区生产总值作为期望产出，为消除价格因素影响，根据国内生产总值指数折算为以 年为基期的实际值选取工业“三废”排放量（工业废水排放量、工业二氧化硫排放量、工业烟粉尘排放量）综合反映非期望产出该文研究数据主要来源于中国城市统计年鉴、中国城市建设统计年鉴、相关省份统计年鉴、数据库以及各地市国民经济社会发展统计公报 研究方法 模型该文采用 改进的 模型进行测算，能够对效率值大于 的决策单元进行有效划分，从而更好评价东北地区的生态效率 具体公式为：，（，），（）（，）|（）式中，为城市的生态效率值；表示资本、土地、劳动力、水资源、能源投入，表示期望产出和非期望产出；、分别表示投入和产出指标个数；为生产时期；、分别表示投入、产出的决策单元；、分别表示投入和产出对应的松弛变量；为权重向量产业升级速率模型该文采用产业结构的年均变动值测算城市的产业升级速率，并将其作为产业升级视角的等级标准依据进一步深化城市生态效率研究 公式为：（）（）式中，为基期产业 的占比；为报告期产业 的占比；为产业部门数；为间隔年数变异系数分析法该文采用变异系数反映东北地区城市生态效率的差异程度，公式为：（）（）式中，为变异系数；为生态效率均值；为城市总数；为各城市生态效率水平时空地理加权回归模型该文采用 模型分析不同时空维度各城市影响因子的回归系数以找出各城市生态效率的主要影响因子 公式为：（，）（，）；，（）式中，为城市 的生态效率值，为城市个数，为城市 的解释变量个数；（，）为城市 的时空坐标；（，）表示城市 的第 个解释变量的回归系数；为残差东北地区城市生态效率时间演变特征总体时序特征总体上看（见表），东北地区生态效率呈小幅上升态势，由 年的 增长至，增长了 从省域尺度上看，研究期间吉林省、黑龙江省生态效率均值相对于区域均值（）高出 和，辽宁省则低于区域均值 黑龙江省生态效率均值，与吉林省相差不大但高于辽宁省，且 年较 年增长，上升幅度最大辽宁省始终处于区域均值之下，但总体呈上升态势，升幅为前期资源要素驱动、经济发展滞缓、环境保护与建设相对投入不够等致使辽宁省成为东北地区生态效率最低的省份哈尔滨师范大学自然科学学报 年 第 卷从市域尺度上看，年东北地区城市生态效率均值大于 的城市有 个，生态效率均值小于 的城市有 个，是效率值大于 城市的 倍，表明研究期间东北地区城市生态效率仍处于低水平 生态效率均值最高的为绥化市，其数值高于区域均值、年城市间生态效率最大差值分别为、，差值虽呈缩小态势但差距仍然较大区域内有个城市生态效率有所下降应引起重视，吉林省更是半数以上城市都呈下降态势，增强环保意识及加大力度控制环境污染以减少经济发展产生的非期望产出提高生态效率还要付出多方面的努力表 区域城市生态效率评价结果地区年份均值差值地区年份均值差值沈阳市 通化市 大连市 白山市鞍山市松原市抚顺市白城市本溪市吉林省 丹东市哈尔滨市锦州市齐齐哈尔市营口市鸡西市阜新市鹤岗市 辽阳市双鸭山市盘锦市 大庆市铁岭市 伊春市朝阳市佳木斯市葫芦岛市七台河市辽宁省牡丹江市长春市 黑河市 吉林市 绥化市 四平市 黑龙江省辽源市 最大差值 注：灰色底纹表示东北三省生态效率值 依据表中生态效率值分析个时间点不同水平、个时间段不同变化幅度的城市数量变化将东北地区的生态效率值（）划分为 个等级：为高效率，为较高效率，为较低效率，为低效率；对生态效率变化率数值（）以 为间隔将其相等间隔划分，见表 从生态效率水平上看（见表），低效率、较低效率、较高效率、高效率的城市数量分别由 年、演化为 年、总体呈向高效率提升的趋势，但低效率和较低效率地区占比高达，未来需要产业结构升级化，使产业变“清”与“轻”以减少环境污染，推进区域可持续发展从生态效率变化率上看，研究期间低速正增长及低速负增长的城市数量占比高达，表明城市生态效率的变化幅度较小分阶段看，前一个阶段正增长的城市数量为 个，为后一阶段的 倍，其中高速正增长的城市数量为 个；后一个阶段负增长的城市数量为 个，为前一个阶段的 倍，且主要集中于低速负增长第 期多维视角下东北地区城市生态效率时空格局演变及影响因素表 分时间节点分时段生态效率水平及变化率的城市数量分布个生态效率水平等级生态效率变化率等级 低效率（）中速负增长（）较低效率（）低速负增长（）较高效率（）低速正增长（）高效率（）中速正增长（）高速正增长（）多维视角时序特征分维视角类型划分以东北地区生态本底和资源类型优势以及产业结构的突出特征为依据，该文共筛选出 个与城市生态效率密切关联的视角进行多维视角的展开研究，分别为功能区类型、依托资源类型、产业升级速率类型视角（见表）表 分维视角类型划分视角类型所属城市功能区类型森林生态功能区黑河市、伊春市、哈尔滨市、牡丹江市、白山市、本溪市、丹东市、抚顺市湿地生态功能区佳木斯市、鸡西市非生态功能区鹤岗市、七台河市、双鸭山市、齐齐哈尔市、绥化市、大庆市、长春市、四平市、吉林市、辽源市、松原市、通化市、白城市、沈阳市、大连市、鞍山市、锦州市、辽阳市、铁岭市、营口市、朝阳市、阜新市、盘锦市、葫芦岛市依托资源类型煤炭类鸡西市、鹤岗市、双鸭山市、七台河市、辽源市、抚顺市、阜新市石油类大庆市、松原市、盘锦市森工类伊春市、牡丹江市、黑河市、吉林市、白山市金属类通化市、本溪市、鞍山市、葫芦岛市非资源型哈尔滨市、齐齐哈尔市、佳木斯市、绥化市、长春市、四平市、白城市、沈阳市、大连市、丹东市、锦州市、辽阳市、营口市、铁岭市、朝阳市产业升级速率类型低速率黑河市、鸡西市、齐齐哈尔市、绥化市、牡丹江市、鹤岗市、佳木斯市、长春市、吉林市、抚顺市、葫芦岛市、鞍山市、大连市、营口市、阜新市中等速率伊春市、七台河市、哈尔滨市、双鸭山市、通化市、白城市、四平市、铁岭市、锦州市、朝阳市、本溪市、辽阳市、沈阳市、盘锦市、丹东市高速率大庆市、辽源市、白山市、松原市哈尔滨师范大学自然科学学报 年 第 卷分维时序特征分析（）功能区类型视角总体上看（如图 所示），三类功能区生态效率水平由 年非生态功能区大于森林生态功能区大于湿地生态功能区转变为 年湿地生态功能区大于森林生态功能区大于非生态功能区，且最大差值呈缩小态势湿地生态功能区生态效率上升幅度最大，升幅为，归因于 年位于湿地生态功能区的佳木斯市生态效率显著上升，较 年增长 倍，使得该功能区总体水平明显提高佳木斯市积极推进节能减排，工业三废治理效果显著，大力发展循环经济，提高资源利用率，进而提高期望产出，生态效率实现倍增非生态功能区生态效率呈波动下降趋势，年较 年下降，功能区内低效率和较低效率城市数量占比超过，需提高经济发展适应能力、加大环境保护力度、降低非期望产出以提升经济与生态环境的协调水平（）依托资源类型视角总体上看（如图 所示），类资源型城市生态效率水平由 年石油类大于非资源型大于森工类大于煤炭类大于金属类转变为 年石油类大于森工类大于非资源型大于金属类大于煤炭类，且最大差值呈缩小态势研究期间石油类和非资源型城市生态效率位于区域均值之上，金属类和煤炭类城市生态效率则低于区域均值石油类城市生态效率处于最高水平但呈下降趋势，降幅为这类城市虽依赖优势资源提高经济效益，形成“高投入，高产出”的发展模式，但大量能源消耗以及资源型产业带来的经济红利逐渐消失使生态效率有所下降，对生态可持续发展产生一定影响煤炭类城市处于最低水平，且降幅为，鹤岗市生态效率下降明显，降幅为 非资源型城市生态效率则呈微弱上升态势，年生态效率为，较 年上升，且低效率城市数量由 年的 个骤减至 年的 个（）产业升级速率类型视角该文采用产业升级速率模型（式）测算各城市产业升级速率，再利用自然断裂点法将区域内城市划分为高速率、中等速率、低速率 类，进一步揭示产业升级状况对生态效率的影响总体上看（如图 所示），类产业升级速率城市生态效率水平始终为高速率大于低速率大于中等速率，且最大差值呈增大态势高速率类城市生态效率图 年多维视角城市生态效率第 期多维视角下东北地区城市生态效率时空格局演变及影响因素位于区域均值之上，中等速率类城市生态效率则低于区域均值高速率类城市生态效率始终处于最高水平且升幅为 中国重要的石油石化生产基地大庆市提高石油资源精深加工能力以推动油城产业转型、提高经济效益、减少污染排放实现生态效率高水平发展中等速率类城市生态效率处于最低值，且降幅为，该类型内较低效率与低效率城市数量占比高达，提高中等速率城市的转型速度以减少非期望产出实现产业绿色化发展任重道远东北地区城市生态效率空间格局演变城市生态效率空间格局分析为了直观体现区域内城市生态效率的空间差异，依据生态效率水平的划分标准，进行生态效率空间格局分析（如图 所示）总体上看，东北地区生态效率高值区与低值区空间差异较为显著，高值区主要集中在北部黑龙江省和吉林省，低值区则主要集中在南部辽宁省哈尔滨市、大庆市、绥化市、松原市、大连市始终处于高效率水平，成为东北地区的生态效率高地佳木斯市、牡丹江市、白山市升幅较大，生态效率由较低效率跃升至高效率佳木斯市完善和提升服务业的功能和水平，旅游业的繁荣发展提高经济效益，减少工业产生的污染排放，生态效率大幅上升白山市、牡丹江市自停伐后，推动林场优势产业发展，利用得天独厚的矿泉和木材资源形成绿色化产业格局，兼顾环境保护的同时增加经济效益以提升生态效率分维视角城市空间差异分析采用公式（）计算生态效率的总体变异系数以及不同类型城市的变异系数并分析其空间差异总体变异系数呈下降趋势，年较 年降低，区域生态效率空间差异呈收敛态势，各城市趋向均衡发展从功能区类型视角上看，生态效率变异系数由 年森林生态功能区大于非生态功能区大于湿地生态功能区转变为 年非生态功能区大于森林生态功能区大于湿地生态功能区，总体呈收敛态势 森林生态功能区变异系数降幅最大，研究期间降低了；从依托资源类型视角上看，生态效率变异系数由 年森工类大于非资源型大于煤炭类大于金属类大于石油类转变为 年金属类大于非资源型大于森工类大于石油类大于煤炭类，总体呈收敛态势森工类城市变异系数降幅最大为；从产业升级速率类型视角上看，生态效率变异系数始终为低速率大于中等速率大于高速率，种类型城市变异系数均呈先下降后上升的收敛态势且总体降幅分别为、图 区域城市生态效率空间分异哈尔滨师范大学自然科学学报 年 第 卷东北地区城市生态效率影响因素分析为了进一步分析各个因素对区域内城市生态效率的影响程度，采用 模型，将、年生态效率值作为因变量，人均、第二产业增加值占比、环境规制指数、城镇化率、科技支出占财政支出比重、外商投资企业产值 工业总产值作为解释变量，表征经济发展水平、产业结构、环境规制、城镇化水平、科技水平、对外开放水平对于生态效率的影响总体作用分析该文借助 的 插件，运用公式（）计算影响因素对不同城市的回归系数，并计算其中位数与平均值（见表）表 模型变量回归系数统计分析变量名称中位数平均值总体人均 第二产业增加值占比 环境规制指数 城镇化率 科技支出占财政支出比重外商投资企业产值 工业总产值 从总体上看（见表），生态效率的影响因素作用强度依次为第二产业增加值占比大于外商投资企业产值 工业总产值大于人均 大于城镇化率大于环境规制指数大于科技支出占财政支出比重第二产业增加值占比是影响生态效率的负向主导因素，个时间点影响强度呈负向减弱态势，降幅为；外商投资企业产值 工业总产值对生态效率呈正向影响，且影响强度排名第，外商投资规模扩大提供就业机会和清洁生产技术，通过技术溢出效应带动邻近企业绿色化发展以改善生态环境并提高经济效益，加速生态效率提升；人均 对生态效率呈正向影响，且作用强度排名第 并呈显著增强态势，增幅为人均 提高带来环境治理投入增加、高素质劳动力、高要求环境质量以促进生态效率提升 分维视角作用分析为了进一步分析影响因素对不同视角不同类型城市的平均作用强度，将 个时间点 类功能区、类依托资源型城市、类产业升级速率城市的影响因素回归系数进行平均，得到各类型城市不同影响因素作用强度从功能区类型视角上看，森林生态功能区和非生态功能区的主导因素为第二产业增加值占比，且森林生态功能区影响强度较高于非生态功能区，影响强度均值为；湿地生态功能区的主导因素则为城镇化率从依托资源类型视角上看，煤炭类城市的主导因素为外商投资企业产值 工业总产值，影响强度均值为；其余资源类型城市的主导因素为第二产业增加值占比，影响强度均值在 之间，石油类城市影响程度相对较低从产业升级速率类型视角上看，低速率、中等速率、高速率类城市的主导因素均为第二产业增加值占比，平均影响强度分别为、结论与建议（）研究期间生态效率总体呈小幅波动上第 期多维视角下东北地区城市生态效率时空格局演变及影响因素升态势；类功能区生态效率水平由 年非生态功能区大于森林生态功能区大于湿地生态功能区转变为 年湿地生态功能区大于森林生态功能区大于非生态功能区；类资源型城市生态效率水平由 年石油类大于非资源型大于森工类大于煤炭类大于金属类转变为 年石油类大于森工类大于非资源型大于金属类大于煤炭类；类产业升级速率城市生态效率水平始终为高速率大于低速率大于中等速率（）研究期间生态效率高值区主要集中在北部黑龙江省和吉林省，低值区则集中在南部辽宁省 个视角城市生态效率空间差异总体呈收敛态势（）生态效率的影响因素作用强度依次为第二产业增加值占比大于外商投资企业产值 工业总产值大于人均 大于城镇化率大于环境规制指数大于科技支出占财政支出比重森林生态功能区和非生态功能区的主导因素为第二产业增加值占比，湿地生态功能区的主导因素为城镇化率；煤炭类城市的主导因素为外商投资企业产值 工业总产值，其余资源类型城市的主导因素均为第二产业增加值占比；产业升级速率的低速率、中等速率、高速率类城市的主导因素均为第二产业增加值占比鉴于东北地区城市生态效率水平较低，需对不同视角内城市制定针对性政策第，对于功能区类型视角的城市，严守生态保护红线，促进生态资源资本化第，对于依托资源类型视角的城市，发展循环经济，缓解经济下行与生态环境的压力第，对于产业升级速率类型视角的城市，加快产业结构调整，推进经济与生态环境协调发展参 考 文 献 ，（）：石健，黄颖利 东北地区生态资本效率时空差异与影响因素 应用生态学报，（）：任宇飞，方创琳 京津冀城市群县域尺度生态效率评价及空间格局分析 地理科学进展，（）：田鹏，汪浩瀚，李加林，等 东海海岸带县域城市生态效率评价及影响因素 地理研究，（）：狄乾斌，梁倩颖 中国海洋生态效率时空分异及其与海洋产业结构响应关系识别 地理科学，（）：李成宇，张士强，张伟 中国省际工业生态效率空间分布及影响因素研究 地理科学，（）：汪艳涛，张娅娅 生态效率区域差异及其与产业结构升级交互空间溢出效应 地理科学，（）：阎晓，涂建军 黄河流域资源型城市生态效率时空演变及驱动因素 自然资源学报，（）：张仁杰，董会忠 基于省级尺度的中国工业生态效率的时空演变及影响因素 经济地理，（）：，张军，吴桂英，张吉鹏 中国省际物质资本存量估算：经济研究，（）：，（）：黄天能，许进龙，谢凌凌 资源枯竭城市产业结构转型升级水平测度及其影响因素 基于 座地级市的面板数据 自然资源学报，（）：黄和平，李亚丽，王智鹏 基于 模型的中国省域城市工业用地生态效率时空演变及影响因素研究生态学报，（）：卢新海，李佳，刘超，等 中国城市土地绿色利用效率驱动因素及空间分异 地理科学，（）：哈尔滨师范大学自然科学学报 年 第 卷 ，（）：，：，；，；，：；（责任编辑：李家云）