呂添貴,邱蓉,趙巧,李銳,陳安瑩,肖佳

(1.江西財(cái)經(jīng)大學(xué)財(cái)稅與公共管理學(xué)院,南昌 330013;2.江西省科技事務(wù)中心,南昌 330046)

城市群作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體,構(gòu)建其生態(tài)安全屏障是實(shí)現(xiàn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。隨著中國城市化與工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn),土地利用覆被變化所產(chǎn)生的城市污水排放、空氣污染、水土流失等問題,對(duì)區(qū)域生態(tài)資源環(huán)境產(chǎn)生巨大壓力,導(dǎo)致城市群生態(tài)安全問題日漸突出[1-2]。為應(yīng)對(duì)城市群區(qū)域生態(tài)安全,中央政府先后推動(dòng)城市群生態(tài)綠色一體化生態(tài)文明建設(shè),以響應(yīng)城市群與生態(tài)環(huán)境間協(xié)同發(fā)展關(guān)系[3-4]。為此,如何科學(xué)合理評(píng)價(jià)城市群生態(tài)安全狀態(tài),已成為城市群生態(tài)安全屏障建設(shè)的研究熱點(diǎn)之一。

圍繞生態(tài)安全評(píng)價(jià)主題,學(xué)者們從不同角度開展諸多探討。在概念內(nèi)涵上,強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整程度[5];在研究尺度上,以國域、省市域、流域生態(tài)以及特定景觀生態(tài)系統(tǒng)為研究范圍;在研究視角上,由單一要素向“自然環(huán)境-社會(huì)經(jīng)濟(jì)”為整體要素轉(zhuǎn)變;在理論分析框架層面,包含PSR,SPSIR,DPSIR等體現(xiàn)因果關(guān)系的模型[6]。由于生態(tài)環(huán)境問題的空間關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性與差異性,有關(guān)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與測(cè)算方法尚未統(tǒng)一,主要有綜合評(píng)價(jià)法、生態(tài)足跡法和景觀格局分析法等[7-8];在時(shí)空格局研究上,多采用探索性時(shí)空數(shù)據(jù)分析方法實(shí)現(xiàn)時(shí)間與空間的良性耦合[9];在影響因素方面,主要聚焦遺傳算法投影尋蹤模型、障礙度模型、OLS 模型及GWR 模型等[6,10]。綜上,已有研究為確定區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)尺度、理論框架和研究方法等提供了理論借鑒,為后續(xù)研究奠定良好基礎(chǔ)。近年來,生態(tài)安全研究主題逐漸深化,研究單元由宏觀轉(zhuǎn)為中觀和微觀,多聚焦于區(qū)域生態(tài)安全的時(shí)空格局,而對(duì)區(qū)域發(fā)展至成熟階段的空間組織形式的城市群研究相對(duì)較少;在理論框架方面,由于缺少因果鏈條之間協(xié)調(diào)管理部分,而使整體系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性較低。長(zhǎng)江中游城市群作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分,在區(qū)域發(fā)展格局中扮演重要作用,亟需解決生態(tài)價(jià)值高和生態(tài)問題頻發(fā)之間的矛盾[11]。鑒于此,本研究以長(zhǎng)江中游城市群31個(gè)市級(jí)行政單元為研究對(duì)象,基于DPSIRM 模型構(gòu)建長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系并揭示其時(shí)空演化格局,采用障礙度模型識(shí)別其生態(tài)安全障礙因素和提出相應(yīng)提升路徑,旨在為其他城市群與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展提供借鑒參考。

1 研究區(qū)概況與研究框架

1.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江中游城市群位于北緯26°03′—32°38′,東經(jīng)110°45′—118°21′,是以環(huán)鄱陽湖城市群、環(huán)長(zhǎng)株潭城市群、武漢城市圈為主體形成的中部地區(qū)特大城市群,跨江西、湖南、湖北三省,共包括31個(gè)城市,國土面積約32.6萬km2。作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分,其戰(zhàn)略定位是成為具有重要影響力的生態(tài)型城市群,研究區(qū)域涵蓋“一江兩湖”,區(qū)域濕地資源和動(dòng)植物資源豐富,也是重要的生態(tài)安全屏障區(qū)。然而,作為贛鄂湘三省的人口聚集區(qū)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū),近年來伴隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化迅速發(fā)展,由于重化工業(yè)污染的過度排放和資源低效粗放利用導(dǎo)致了水土流失等系列環(huán)境問題。而這些已成為遏制長(zhǎng)江中游城市群經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。欣喜的是,2022年國家發(fā)改委公布《長(zhǎng)江中游城市群發(fā)展“十四五”實(shí)施方案》,提出生態(tài)優(yōu)先和綠色發(fā)展原則,強(qiáng)調(diào)推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型,共同筑牢區(qū)域生態(tài)安全屏障[12]。為此,如何評(píng)價(jià)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全時(shí)空演變特征并診斷其影響因素,并將豐富生態(tài)價(jià)值轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì),已成為構(gòu)建其生態(tài)安全格局的必然選擇。

1.2 研究框架

在“十四五”時(shí)期,從國家層面推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和全面綠色轉(zhuǎn)型,為長(zhǎng)江中游城市群發(fā)展帶來戰(zhàn)略機(jī)遇。而“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)-管理”(driving force-pressure-state-impact-responsemanagement,DPSIRM)模型,強(qiáng)調(diào)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境各系統(tǒng)間“因果”聯(lián)系,適用于水資源安全、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康和人居環(huán)境安全等,契合生態(tài)安全治理特征[13-14]。由于傳統(tǒng)上DPSIR模型中將社會(huì)預(yù)防、適應(yīng)或改善措施均納入為響應(yīng)模塊,無法充分凸顯政府在改善保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性。而在DPSIRM 模型中將政府采取的干預(yù)和恢復(fù)措施,單獨(dú)作為管理模塊鏈條因果關(guān)系,能夠更加突出自然環(huán)境、資源與人類活動(dòng)的耦合協(xié)同作用,保障管理區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康和系統(tǒng)完整性[15]。為此,本研究將生態(tài)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)因素(D)分為人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展三部分。其中,在驅(qū)動(dòng)力作用下,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)資源壓力和生態(tài)環(huán)境壓力(P),而在壓力作用下導(dǎo)致植被覆蓋、水質(zhì)污染和土地利用等生態(tài)狀態(tài)改變(S),進(jìn)而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)人類安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步方面造成影響(I)。此外,為應(yīng)對(duì)生態(tài)安全狀態(tài)變化以及生態(tài)系統(tǒng)的改變影響,需要在經(jīng)濟(jì)對(duì)策和技術(shù)治理方面做出響應(yīng)(R),在此基礎(chǔ)上,基于組織制度建設(shè)和生態(tài)修復(fù)政策對(duì)其進(jìn)行綜合治理(M)。鑒于此,基于DPSIRM 模型形成了長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全循環(huán)模式。

2 指標(biāo)選取與研究方法

2.1 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

2.1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取 在參考生態(tài)安全評(píng)價(jià)已有研究基礎(chǔ)上[16-17],結(jié)合長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀特征,基于DPSIRM 模型的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,綜合考慮科學(xué)性和數(shù)據(jù)可獲性,共選取評(píng)價(jià)因子(表1)。

表1 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)因子及其權(quán)重Table 1 Ecological safety assessment factors and their weights for urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

(1)驅(qū)動(dòng)力因子。體現(xiàn)為人口社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同作用區(qū)域生態(tài)安全水平。其中人口密度表征人口驅(qū)動(dòng);城鎮(zhèn)化率表征社會(huì)驅(qū)動(dòng);第二產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重表征經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng),反映經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主轉(zhuǎn)向以工業(yè)經(jīng)濟(jì)為支撐的程度[18]。

(2)壓力因子。體現(xiàn)為人類行為活動(dòng)作用于生態(tài)環(huán)境壓力,體現(xiàn)為生態(tài)資源壓力和生態(tài)環(huán)境壓力。其中,人均水資源量、單位GDP能耗表征對(duì)生態(tài)資源產(chǎn)生供給與需求矛盾壓力;工業(yè)二氧化碳排放量和單位耕地面積化肥使用量,表征人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境污染壓力。

(3)狀態(tài)因子。體現(xiàn)為植被覆蓋、土質(zhì)污染和土地利用層面的區(qū)域資源環(huán)境狀態(tài)。其中,森林覆蓋率表征生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋狀態(tài);城市污水排放量表征生產(chǎn)生活對(duì)水質(zhì)造成污染狀態(tài);城市建設(shè)用地面積比重表征人類社會(huì)土地利用狀態(tài)。

(4)影響因子。體現(xiàn)區(qū)域生態(tài)安全水平產(chǎn)生的影響分為對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會(huì)進(jìn)步影響。其中人均GDP表征在生活水平方面的經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響;第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP指數(shù)表征在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面影響;綠地與廣場(chǎng)用地面積表征在用地安排的社會(huì)空間進(jìn)步影響。

(5)響應(yīng)因子。體現(xiàn)為區(qū)域生態(tài)安全受到威脅的應(yīng)對(duì)措施,包含經(jīng)濟(jì)對(duì)策和技術(shù)治理兩部分。其中固定資產(chǎn)投資促進(jìn)資源利用和產(chǎn)出效率的可持續(xù)提升,表征經(jīng)濟(jì)對(duì)策方面響應(yīng)措施;污水處理率和生活垃圾無害處理率,表征技術(shù)治理方面的響應(yīng)措施。

(6)管理因子。表征政府為了減少人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)造成的破壞,而主動(dòng)采取的干預(yù)和恢復(fù)措施,包含制度建設(shè)和生態(tài)修復(fù)兩方面。其中。地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出間接促進(jìn)資源利用效率的提升,表征生態(tài)環(huán)境保護(hù)的制度建設(shè);水土流失治理面積和建成區(qū)綠化覆蓋度,體現(xiàn)政府推動(dòng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)治理,表征減小人類行為影響的生態(tài)修復(fù)過程。

2.1.2 數(shù)據(jù)來源 本研究使用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和水資源數(shù)據(jù)主要來源于湖北省、湖南省和江西省三省的《統(tǒng)計(jì)年鑒(2007—2021 年)》《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒(2007—2021年)》[19]、三省各地市《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2007—2021 年)》《水資源公報(bào)(2007—2021年)》等。此外,部分缺失數(shù)據(jù)采用綜合評(píng)估,根據(jù)相鄰年份的數(shù)據(jù)計(jì)算獲取。同時(shí)基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和可獲性,對(duì)于長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)的撫州市、吉安市的部分縣(區(qū)),采用撫州市和吉安市全域數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)口徑。

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜體系,故本研究采用組合賦權(quán)法,結(jié)合主客觀方法共同確定指標(biāo)權(quán)重,可更科學(xué)地評(píng)價(jià)其生態(tài)安全水平[20]。其中,運(yùn)用層次分析法進(jìn)行生態(tài)安全主觀解析,并判斷各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重。而生態(tài)安全客觀賦權(quán)方法則采用熵權(quán)法,修正主觀認(rèn)知的不準(zhǔn)確性,依據(jù)各指標(biāo)信息熵的多少更客觀地反映各個(gè)指標(biāo)在評(píng)價(jià)中的重要性,以此確定權(quán)重大小[21]?；谥骺陀^賦權(quán)方法同等重要,通過平均加權(quán)計(jì)算得出最終綜合權(quán)重(表1)。

(1)數(shù)據(jù)極差標(biāo)準(zhǔn)化處理。本文對(duì)研究區(qū)的n個(gè)市m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的原始矩陣X運(yùn)用極差標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行處理,公式如下:

正向指標(biāo):

負(fù)向指標(biāo):

由此得到標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)rij,并構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R={rij)m×n。

(2)定義熵以及熵權(quán)。本文將第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)定義熵Pi定義為:

其中,當(dāng)fij=0,則fijlnfij=0,

即可確定第i個(gè)指標(biāo)的定義熵權(quán)Wi為:

(3)組合賦值法確定生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值和指標(biāo)層的組合權(quán)重進(jìn)行加權(quán)求和,計(jì)算得出長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)值,其計(jì)算公式為:

式中:E為綜合評(píng)價(jià)值;rij為第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值;Nj為第j個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重;n為指標(biāo)個(gè)數(shù),本文取n=19。

2.2.2 生態(tài)安全劃分標(biāo)準(zhǔn) 參考借鑒生態(tài)安全劃分標(biāo)準(zhǔn)[22-23],并結(jié)合長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全實(shí)際狀況,采用等距法將研究區(qū)生態(tài)安全評(píng)價(jià)值劃分為5個(gè)等級(jí),即為不安全(Ⅰ)、較不安全(Ⅱ)、臨界安全(Ⅲ)、基本安全(Ⅳ)和安全(Ⅴ),其中,生態(tài)安全評(píng)價(jià)值越接近于1,表示該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能越好,即生態(tài)安全水平越高;反之越接近于0,則表示越差(表2)。

表2 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)Table 2 Ecological security assessment levels of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze river

2.2.3 空間自相關(guān) 探索性空間數(shù)據(jù)分析是揭示不同區(qū)域數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性和規(guī)律性的數(shù)據(jù)分析方法。其中,全局自相關(guān)分析能反映區(qū)域內(nèi)研究對(duì)象的總聯(lián)系程度和空間關(guān)聯(lián)格局,通過Moran′sI指數(shù)反映該變量樣本在區(qū)域空間內(nèi)的時(shí)空演變規(guī)律,計(jì)算公式為:

局部空間自相關(guān)分析能表現(xiàn)某研究單元與鄰近空間地域單元空間特征的相關(guān)程度,反映其局部區(qū)域空間集聚特征。公式如下:

式中:Z為研究區(qū)域空間單元屬性值的標(biāo)準(zhǔn)處理形式。指數(shù)值為正表示研究單元i與其相鄰空間單元屬性值之間空間差異性小;反之,則表示存在較大差異。

2.2.4 障礙因素診斷模型 通過障礙度模型對(duì)各因素進(jìn)行診斷分析,主要依據(jù)因子貢獻(xiàn)度(Mi),指標(biāo)偏離度(Si)和障礙度(Ni)3個(gè)指標(biāo)確定障礙度大小并進(jìn)行排序。在此基礎(chǔ)上,比較各因子的主次關(guān)系,以及對(duì)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全狀況提升的阻礙程度,尋找制約研究區(qū)生態(tài)安全的主要障礙因素,并提出生態(tài)應(yīng)對(duì)策略[24-25]。

式中:Ni為指標(biāo)障礙度;Mi為指標(biāo)貢獻(xiàn)度,值為第i項(xiàng)指標(biāo)綜合權(quán)重;Si為指標(biāo)偏離度;Xi為第i項(xiàng)指標(biāo)歸一化值,其中Si=1-Xi。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)安全時(shí)空演變

3.1.1 生態(tài)安全時(shí)序變化特征 由表3可知,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全得分從2006年的0.353 5增長(zhǎng)到了2020年的0.519 8,年均增長(zhǎng)0.011 9,均值呈穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)。其中,2011—2017年,生態(tài)安全評(píng)價(jià)值增加最快,年平均增加值達(dá)到0.014 2。然而,江西省10市在2011年,湖南省8市在2013年、2018年出現(xiàn)小幅降低并未出現(xiàn)持續(xù)下降狀態(tài)。相應(yīng)的是,2006—2020年長(zhǎng)江中游城市群31個(gè)城市生態(tài)安全等級(jí)均實(shí)現(xiàn)了從較不安全(Ⅱ)等級(jí)到臨界安全(Ⅲ)等級(jí)的提升。從2006年僅有撫州、吉安、宜春和宜春,共4個(gè)城市達(dá)到臨界安全(Ⅲ)等級(jí),提升到在2020年有九江、吉安、上饒、武漢、宜昌和長(zhǎng)沙,共6個(gè)市達(dá)到了生態(tài)安全評(píng)價(jià)值0.6 以上,即達(dá)到基本安全(Ⅳ)等級(jí)。其中長(zhǎng)沙市在2016年最先達(dá)到基本安全(Ⅳ)等級(jí),且成為研究期內(nèi)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)值最高的城市。

表3 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)值(2006-2020年)Table 3 Ecological safety assessment value of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River(2006-2020)

3.1.2 生態(tài)安全空間變化特征 為了更加直觀展示長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平時(shí)空動(dòng)態(tài)演化過程,選取2006年、2013年和2020年為典型年份,分析長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平空間分布格局(圖1)。

圖1 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平典型年份空間分布格局Fig.1 Spatial distribution pattern of ecological security level of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

由圖1可知,研究區(qū)內(nèi)部各地市在生態(tài)安全空間上存在差異,其中,江西省10市的總體生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)高于湖北13市和湖南8市?？傮w而言,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平較低,其中多處于臨界安全等級(jí)(Ⅲ),距離整體達(dá)到基本安全等級(jí)(Ⅳ)狀態(tài)仍有較大差距,還需較長(zhǎng)時(shí)間提升至安全狀態(tài)等級(jí)(Ⅳ)。

(1)在2006年,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全等級(jí)普遍為較不安全等級(jí)(Ⅱ),僅有江西省宜春市、撫州市、吉安市和湖北省的宜昌市為臨界安全等級(jí)(Ⅲ)。究其原因,2006年正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化高速發(fā)展時(shí)期,忽視了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中帶來的生態(tài)污染和破壞,暴露出來一系列生態(tài)安全相關(guān)的問題。表明生態(tài)安全水平普遍不高,有較大提升空間。

(2)在2013年,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全等級(jí)大多轉(zhuǎn)為臨界安全等級(jí)(Ⅲ),仍有江西省的鷹潭市、湖北省的荊州市、天門市、潛江市、仙桃市、孝感市、鄂州市、黃石市和湖南省的湘潭市為較不安全等級(jí)(Ⅱ)。究其原因,面對(duì)資源約束趨緊和生態(tài)系統(tǒng)退化日益嚴(yán)峻形勢(shì),江西省、湖北省和湖南省積極響應(yīng)“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策,形成了長(zhǎng)株潭城市群循環(huán)經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū)、武漢都市圈和鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)等綠色發(fā)展綠色循環(huán)低碳戰(zhàn)略,有效提升了區(qū)域生態(tài)安全水平。

(3)在2020年,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全等級(jí)為臨界安全等級(jí)(Ⅲ),已無地市為較不安全等級(jí)(Ⅱ),其中有江西省的九江市、上饒市、吉安市和湖北省的武漢市、宜昌市和湖南省的長(zhǎng)沙市已經(jīng)上升為基本安全等級(jí)(Ⅳ)。究其原因,武漢市和長(zhǎng)沙市作為省會(huì)城市,固定資產(chǎn)投資額和地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出相對(duì)其他城市較高,且單位GDP 能耗受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移升級(jí)影響逐年降低,使之生態(tài)安全水平得到進(jìn)一步提升。

3.2 生態(tài)安全空間相關(guān)性

為進(jìn)一步揭示長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平空間關(guān)聯(lián)性,借助Geoda軟件,運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法,對(duì)研究區(qū)生態(tài)安全水平進(jìn)行全局自相關(guān)分析和局部自相關(guān)分析。

3.2.1 全局自相關(guān)分析 基于Geoda軟件進(jìn)行全局自相關(guān)分析,測(cè)度全局空間相關(guān)系數(shù)Global Moran′sI(表4)。結(jié)果表明,Global Moran′sI指數(shù)值介于0.035～0.214波動(dòng)變化,且大多通過1%的顯著性檢驗(yàn),表明長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平存在空間自相關(guān)性,但呈“隨機(jī)—聚集”兩種狀態(tài)變化。2020年Moran′sI值呈降低趨勢(shì),是15 a內(nèi)的最低值,空間相關(guān)性與之前相比有所減弱。究其原因,2020年是污染防治關(guān)鍵年份,區(qū)域內(nèi)多個(gè)城市生態(tài)安全水平進(jìn)一步提升,縮小了與生態(tài)安全高值區(qū)的差距,尚未形成顯著正相關(guān),表明生態(tài)安全高值區(qū)的輻射帶動(dòng)作用仍需加強(qiáng)。

表4 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平Global Moran's I 指數(shù)Table 4 Global Moran's I index of ecological security level of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

3.2.2 局部自相關(guān)分析 由于Moran′sI指數(shù)無法揭示長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平的局部空間自相關(guān)特征,引入Local Moran值來研究長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平的局部空間自相關(guān)分布格局。為此,選擇2006年、2013年和2020年典型年份進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析,得到長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平的LISA 集聚圖(圖2)。

圖2 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平LISAFig.2 LISA chart of ecological security level of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

(1)整體特征。長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)水平具有空間集聚效應(yīng),其中,高—高聚集區(qū)(HH)大多位于江西省域中部,這些區(qū)域城市降水充沛,擁有豐富的水資源和森林覆蓋率高,自然保護(hù)區(qū)眾多且經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低,能夠產(chǎn)生正向空間溢出效應(yīng)。低—低聚集區(qū)(LL)則位于湖北省的中部地區(qū),該類型地區(qū)自然環(huán)境條件較差,主要體現(xiàn)在年均降水較少且森林覆蓋率較低,但人口密度大,尤其是環(huán)境友好型發(fā)展驅(qū)動(dòng)力相對(duì)匱乏。而武漢和周邊城市多為高—低集聚區(qū)(HL),萍鄉(xiāng)市和新余市常為低—高聚集區(qū)(LH),表明空間上存在兩極分化現(xiàn)象。究其原因,武漢市作為湖北省會(huì)城市,經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較雄厚和科技實(shí)力相對(duì)領(lǐng)先,以此積極推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),以及支持集約節(jié)能減排工作的進(jìn)行;而萍鄉(xiāng)和新余市存在礦山開采破壞的歷史生態(tài)問題,且受社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件制約,生態(tài)整治和修復(fù)工作滯后。而湖南省域生態(tài)安全水平集聚效應(yīng)一直呈不顯著特征,表明其他地區(qū)的空間帶動(dòng)效應(yīng)作用不明顯。

(2)局部特征。在2006年,江西省的撫州市、鷹潭市和湖北省的襄陽市為高—高聚集區(qū)(H H)。其中撫州和鷹潭市靠近武夷山脈,森林覆蓋率較高;襄陽市則位于長(zhǎng)江最大支流漢江中游,水資源充沛和河流、庫塘眾多;該類型區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)普遍較好,有較強(qiáng)環(huán)境凈化能力。除了自然因素先天優(yōu)勢(shì),該區(qū)域地市政府不斷加大生態(tài)文明建設(shè)力度,建立了流域水生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制和重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)財(cái)政轉(zhuǎn)移支付制度,同時(shí)將降污減排和節(jié)能降耗完成情況納入到地方發(fā)展綜合評(píng)價(jià)體系,這些因素共同促進(jìn)了區(qū)域生態(tài)安全水平達(dá)到區(qū)域較高水平且具有良好擴(kuò)散效應(yīng),持續(xù)帶動(dòng)周邊區(qū)域提升生態(tài)安全狀態(tài)。而相應(yīng)的是,湖北省的武漢市和仙桃市為低—低聚集區(qū)(LL)。

在2013年,高—高聚集區(qū)(HH)城市減少為江西省的宜春市。低—低聚集區(qū)(LL)增加為湖北省的4個(gè)城市,包括荊門市、潛江市、仙桃市和天門市。究其原因,該類型受到傳統(tǒng)的資源開發(fā)模式影響,如荊門市粗放開發(fā)挖掘石料資源,使生態(tài)受到了較大影響。此外,隨著武漢市污染產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移承接,但未獲得合理的生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償。而武漢市則逐漸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型升級(jí),由低—低聚集區(qū)(LL)轉(zhuǎn)變?yōu)楦摺途奂瘏^(qū)(HL)?？梢?從粗放低效發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧s綠色是區(qū)域生態(tài)安全水平提升重要方向。

在2020年,江西省撫州市由不顯著再次成為高—高聚集區(qū)(HH)。南昌市由低—高聚集區(qū)(LH)轉(zhuǎn)為高—高聚集區(qū)(HH)。究其原因,作為江西省省會(huì)城市,南昌市工業(yè)水平相對(duì)較高,尤其體現(xiàn)在工業(yè)二氧化碳排放量和城市污水排放量指標(biāo)上,與周邊城市生態(tài)安全水平存在明顯空間差異,通過采用循環(huán)利用技術(shù)以及和提升環(huán)境污染治理力度,如降低單位GDP能耗、提高建成區(qū)綠化覆蓋度等舉措,極大提升了區(qū)域生態(tài)安全水平,低—高集聚現(xiàn)象消失,轉(zhuǎn)而成為高—高聚集區(qū)(H H)。低—低聚集區(qū)(LL)仍為湖北省四市。

3.3 生態(tài)安全障礙度診斷

3.3.1 因素層障礙度診斷 由表5可知,2006—2020年長(zhǎng)江中游城市群的驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)和管理障礙度均值分為8.46%,18.17%,6.37%,22.09%,17.80%,27.11%。由此可知,研究區(qū)生態(tài)安全因素層指標(biāo)障礙度的綜合排序?yàn)?管理因素＞影響因素＞壓力因素＞響應(yīng)因素＞驅(qū)動(dòng)力因素＞狀態(tài)因素。研究期間,6個(gè)子系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平障礙度存在差異變化。其中驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)障礙度持續(xù)上升;響應(yīng)子系統(tǒng)障礙度則呈連續(xù)下降趨勢(shì),從2006年21.14%下降至2020年的15.66%;而壓力子系統(tǒng)、影響子系統(tǒng)和管理子系統(tǒng)障礙度有小幅上下波動(dòng),但總體變化相對(duì)平穩(wěn)。

表5 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全因素層障礙度演變(2006-2020年)Table 5 Evolution of ecological security factor layer barriers in urban agglomerations in the middle reaches of Yangtze River(2006-2020)

3.3.2 指標(biāo)層障礙度診斷 為進(jìn)一步分析指標(biāo)層的影響程度,選擇2006年、2013年、2020年作為典型年份,對(duì)指標(biāo)層各因素障礙度進(jìn)行大小排序(表6)。由結(jié)果可知,固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源量、地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出、綠地與廣場(chǎng)用地面積、水土流失治理面積、人均GDP 以及城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積比重是影響長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全的主要障礙因素。其中,一是固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源障礙度一直位列前列;其次,地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出和水土流失治理面積障礙度居高不下;三是綠地與廣場(chǎng)用地面積和人均GDP障礙度排名較靠前。研究發(fā)現(xiàn)固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源量和地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出將穩(wěn)定成為影響長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全的首要因素。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),固定資產(chǎn)投資額比重表明投資力度不足對(duì)生態(tài)安全水平起抑制作用,未來應(yīng)加大投入環(huán)境治理和保護(hù)力度;其次,人均水資源表示水資源的豐寡對(duì)其生態(tài)環(huán)境具有顯著影響;人均GDP障礙度連續(xù)下降,表明生活水平方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響有所改善,綠地與廣場(chǎng)用地面積障礙度排序靠前,表示在國土空間規(guī)劃布局方面的社會(huì)空間進(jìn)步影響仍有較大改善空間。

表6 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)障礙度及其排序Table 6 Obstacles and ranking of ecological security assessment indicators for urban agglomeration in middle reaches of Yangtze River

3.4 長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平提升路徑

結(jié)合研究區(qū)生態(tài)安全障礙度診斷結(jié)果及其發(fā)展趨勢(shì),要提升長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平,優(yōu)化其空間格局,未來還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)對(duì)策響應(yīng)、生態(tài)資源有效利用以及生態(tài)制度建設(shè)管理方面加以完善。

3.4.1 強(qiáng)化固定資產(chǎn)投資引領(lǐng)響應(yīng),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí) 固定資產(chǎn)投資額比重是抑制長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平提升的首要障礙因素,一方面支持景德鎮(zhèn)市、鄂州市、益陽市等固定資產(chǎn)投入較低城市發(fā)展,可以維持因折舊和技術(shù)落后而淘汰的生產(chǎn)力,另一方面重視長(zhǎng)沙制造業(yè)、武漢空間數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)和南昌VR 數(shù)字產(chǎn)業(yè)等城市自身的特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè),尤其是實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)業(yè)的融入,以固定資產(chǎn)投資促循環(huán)、低碳和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展,直接提高未來社會(huì)財(cái)富的創(chuàng)造潛力,進(jìn)而提升區(qū)域生態(tài)安全產(chǎn)出水平。

3.4.2 重視水資源綜合開發(fā)利用,提升全要素資源環(huán)境績(jī)效 長(zhǎng)江中游城市群匯集多個(gè)水系,將生態(tài)價(jià)值與生態(tài)安全緊密結(jié)合是促進(jìn)區(qū)域城市群生態(tài)安全水平的有效路徑。一是基于洞庭湖、鄱陽湖以及東湖等水資源本底,節(jié)約集約利用資源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高資源環(huán)境承載能力;二是降低區(qū)域城鎮(zhèn)化與工業(yè)降低污染物排放,結(jié)合亞熱帶季風(fēng)氣候下降水年際變化特征,在武漢市、長(zhǎng)沙市和南昌市著力打造長(zhǎng)江中游城市群濕地、山林等生態(tài)資源共同體,以帶動(dòng)全域?qū)崿F(xiàn)山水林田湖草沙高效利用。

3.4.3 提高生態(tài)安全預(yù)算支出,推進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)公眾參與治理 長(zhǎng)江中游城市群的萍鄉(xiāng)市、衡陽市、婁底市等地區(qū)生態(tài)安全管理水平受到地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出和水土流失治理面積等因素綜合影響。一是積極發(fā)揮長(zhǎng)江中游地方政府生態(tài)安全監(jiān)管職能,在水土流失問題嚴(yán)重地區(qū)加大長(zhǎng)江中游生態(tài)治理項(xiàng)目投入,并且強(qiáng)化污染整治力度;二是加大以生態(tài)文明為核心的生態(tài)安全教育宣傳支出,提升公眾生態(tài)文明意識(shí),形成綠色生產(chǎn)生活方式,實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明治理的公眾參與。

4 結(jié)論

(1)2006—2020 年,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平從2006年0.353 5增長(zhǎng)到2020年0.519 8,年均增0.011 9,生態(tài)安全評(píng)價(jià)水平呈穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì),其生態(tài)安全等級(jí)實(shí)現(xiàn)了從較不安全(Ⅱ)等級(jí)到臨界安全(Ⅲ)等級(jí)的提升。但區(qū)域內(nèi)地市生態(tài)安全等級(jí)差距明顯,多處于臨界安全等級(jí)(Ⅱ),距離全面達(dá)到基本安全等級(jí)(Ⅲ)狀態(tài)仍有較大差距。

(2)從空間演變規(guī)律來看,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全水平存正空間自相關(guān)性,Global Moran′sI指數(shù)值介于0.035～0.214,且大多通過1%的顯著性檢驗(yàn)。高—高聚集區(qū)(HH)大多位于江西省域的中部,而低—低聚集區(qū)(LL)都位于湖北省的中部地區(qū)。

(3)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全的障礙因素綜合排序?yàn)楣芾硪蛩兀居绊懸蛩兀緣毫σ蛩兀卷憫?yīng)因素＞驅(qū)動(dòng)力因素＞狀態(tài)因素。其中,生態(tài)安全水平受到固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源量、地方財(cái)政一般預(yù)算內(nèi)教育支出、綠地與廣場(chǎng)用地面積、水土流失治理面積、人均GDP和城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積綜合影響。

(4)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)安全應(yīng)從固定資產(chǎn)投資引領(lǐng)響應(yīng)、生態(tài)資源合理有效利用以及推進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)公眾參與治理方面加以完善,以構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全屏障。