張少然, 李玲,2, 陳帥奇 , 李興明, 王珂

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,河南 鄭州 450046;2.河南省土地整治與生態(tài)重建工程技術(shù)中心,河南 鄭州 450002)

新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分,碳排放的減少是推動新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵[1]。城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展造成流動人口規(guī)模和建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)大,對區(qū)域碳排放和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響。2022年1月國務(wù)院印發(fā)《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》,旨在助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。方案明確指出到2025年,全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綠色轉(zhuǎn)型取得顯著成就[2]。因此,如何協(xié)調(diào)新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放的關(guān)系,成為推動區(qū)域綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。

目前,關(guān)于新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放之間的研究多集中于兩兩系統(tǒng)之間。在新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境方面,HOWARD[3]通過壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型,研究城鎮(zhèn)化中人類活動對環(huán)境的影響;KAHN等[4]通過環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)證明新型城鎮(zhèn)化中人均收入與生態(tài)環(huán)境存在倒“U”型關(guān)系;趙建吉等[5]通過構(gòu)建二元的耦合協(xié)調(diào)模型,對黃河流域新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合的影響因素進(jìn)行研究;邵佳等[6]構(gòu)建二元耦合協(xié)調(diào)度模型,對湖南武陵山片區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展的時空格局和影響因素進(jìn)行分析。在新型城鎮(zhèn)化和碳排放方面,TUCKER[7]通過碳排放量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù),分析人均碳排放量和人均GDP之間的關(guān)系;張紅麗等[8]通過區(qū)域投入產(chǎn)出模型分析經(jīng)濟(jì)活動中隱含的碳排放轉(zhuǎn)移特點(diǎn);張騰飛等[9]認(rèn)為,中國城鎮(zhèn)化水平與碳排放之間存在倒“U”型曲線關(guān)系;孫昌龍等[10]研究表明在城鎮(zhèn)化后期階段,城鎮(zhèn)化抑制碳排放的作用增強(qiáng),但不同階段城鎮(zhèn)化對碳排放的驅(qū)動作用始終占據(jù)主導(dǎo)地位;李碩碩等[11]構(gòu)造生態(tài)安全距離空間權(quán)重矩陣,分析新型城鎮(zhèn)化對碳排放強(qiáng)度的空間溢出效應(yīng)和衰減特征。在研究尺度上,大多是基于國家、省市和部分縣域等[12-18]不同尺度的研究,但以城市群為主體的研究較少。

城鎮(zhèn)化水平的發(fā)展,一方面對人口聚集、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)揮積極作用;另一方面,發(fā)展過程中帶來資源過度消耗、碳排放量增多和生態(tài)環(huán)境負(fù)荷加重等一系列問題。新型城鎮(zhèn)化堅持以人為核心的綠色可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo),可以有效規(guī)避不當(dāng)發(fā)展帶來的一系列問題。新型城鎮(zhèn)化發(fā)展主要體現(xiàn)在人口、經(jīng)濟(jì)、社會3個維度,經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化的發(fā)展能夠?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和降低碳排放量提供資金和技術(shù)支持;社會城鎮(zhèn)化的發(fā)展可以加強(qiáng)公園和城市綠化等基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè),從而減少碳排放量,提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放三者之間既相互促進(jìn),又相互制約。通過對三者關(guān)系的研究,對于實(shí)現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化與低碳環(huán)保的雙贏局面以及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本研究以鄭州都市圈為研究區(qū)域,構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放評價指標(biāo)體系,測算2005年、2010年、2015年、2020年鄭州大都市圈新型城鎮(zhèn)化指數(shù)、生態(tài)環(huán)境指數(shù)、碳排放指數(shù)對其三元耦合協(xié)調(diào)分析,探求其演變特征的時空變異,以期為鄭州大都市圈綠色高質(zhì)量發(fā)展提供建議。

1 研究區(qū)域概況

《河南省新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2021—2035年)》中,鄭州都市圈由“1+4”擴(kuò)展為“1+8”。鄭州都市圈由原本的鄭州、開封、新鄉(xiāng)、許昌、焦作5個城市,又加入了洛陽、平頂山、漯河、濟(jì)源4個城市。2021年河南省政府工作報告提出,高水平規(guī)劃建設(shè)鄭州都市圈,使其成為中部地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。中國城市群進(jìn)入都市圈競相發(fā)展的新階段。都市圈逐漸成為新型城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)和區(qū)域協(xié)同發(fā)展的主要模式。鄭州都市圈的面積、人口、經(jīng)濟(jì)總量是中西部地區(qū)最高的地區(qū),鄭州都市圈的發(fā)展有利于統(tǒng)籌和整合資源要素,對全省尤其是西部、南部起到更大的帶動作用,加速中部地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展,在全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局中爭取更高的定位和影響力。因此對于鄭州都市圈的研究具有重要意義。

鄭州都市圈位于中國中部,黃河中下游地區(qū),都市圈行政區(qū)域面積約為31 100 km2,占全省18%;人口有4 676萬人,占全省人口47%;GDP約為32 823萬元,占全省60%,城鎮(zhèn)化率是74.6%。該地區(qū)位于中國第二級及第三級地貌交接過渡地帶,地勢西高東低。隸屬于北溫帶季風(fēng)氣候,植被類型主要為耕地、林地和草地。該區(qū)域隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,碳排放量不斷增加。該區(qū)域地跨黃河、淮河與海河三大流域,黃河、南水北調(diào)中線工程在鄭州形成十字交叉,西北部南太行和西南部嵩山—浮戲山生態(tài)屏障功能顯著,區(qū)域周邊太行山國家級獼猴自然保護(hù)區(qū)、云臺山國家森林公園等生態(tài)功能區(qū)分布廣泛,具有較好的生態(tài)建設(shè)與保護(hù)基礎(chǔ),但是仍然面臨森林面積總量仍然偏小,分布不均;黃河沿線地區(qū)生態(tài)功能有待提升,天然生態(tài)環(huán)境資源匱乏、空氣環(huán)境治理壓力較大等問題。

2 材料與方法

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1.1 新型城鎮(zhèn)化指標(biāo)構(gòu)建 考慮指標(biāo)選取的科學(xué)性,可取性原則的基礎(chǔ)上,參考現(xiàn)有的指標(biāo)體系[19-21]。本研究從人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化3個方面選取指標(biāo)體系(表1)。人口城鎮(zhèn)化選取了城鎮(zhèn)人口比例、二三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比例、普通高等院校在校生數(shù)。城鎮(zhèn)人口比例可用于判斷城鎮(zhèn)化的發(fā)展水平。二三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比例和普通高等院校在校生人數(shù)可以反映出一個地區(qū)的現(xiàn)代化水平和人才儲備情況。經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化選取人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人均地區(qū)財政收入、人均社會消費(fèi)品零售總額、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比例、二三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比例。這些指標(biāo)可以反映該地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,也能夠看出該地區(qū)發(fā)展?jié)摿ΑＩ鐣擎?zhèn)化選取了人均科技支出、人均教育支出、R&D支出(全社會研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi))占GDP比例、城市每萬人床位數(shù)、人均財政醫(yī)療支出、每萬人擁有公共廁所數(shù)、城市人均道路面積、每萬人擁有汽車數(shù)量。人均科技支出、人均教育支出、R&D支出占GDP比例可以反映區(qū)域教育水平;城市每萬人床位數(shù)、人均財政醫(yī)療支出可以反映出區(qū)域醫(yī)療水平;每萬人擁有公共廁所數(shù)、城市人均道路面積、每萬人擁有汽車數(shù)量可以反映出區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施情況。與之前的單一人口城鎮(zhèn)化相比較,還考慮了教育水平、醫(yī)療水平、基礎(chǔ)設(shè)施等方面,更全面衡量新型城鎮(zhèn)化水平。數(shù)據(jù)來源為《河南省統(tǒng)計年鑒》及各地市統(tǒng)計年鑒。

表1 新型城鎮(zhèn)化指標(biāo)

2.1.2 生態(tài)環(huán)境指標(biāo)構(gòu)建 生態(tài)環(huán)境[22-23]從生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境稟賦及生態(tài)環(huán)境保護(hù)3個方面,選取了9個指標(biāo)(表2)。生態(tài)環(huán)境壓力選擇工業(yè)SO2排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、工業(yè)廢水排放量、生活垃圾清運(yùn)量,可以反映在新型城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中生態(tài)系統(tǒng)所面臨的壓力和問題。生態(tài)環(huán)境稟賦選擇建成區(qū)綠化覆蓋率、人工造林面積、人均公園綠地面積,可以反映新型城鎮(zhèn)化過程中地區(qū)的環(huán)境情況和環(huán)境改善情況。生態(tài)環(huán)境保護(hù)選擇污水處理率、生活垃圾無害化處理率,可以反映區(qū)域環(huán)境污染后人為做出改善措施的效果。數(shù)據(jù)來源為《河南省統(tǒng)計年鑒》及各地市統(tǒng)計年鑒。

表2 生態(tài)環(huán)境指標(biāo)

2.1.3 碳排放指標(biāo)構(gòu)建 碳排放指標(biāo)選取碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量、碳排放密度(表3)。這些指標(biāo)是衡量國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)與環(huán)境關(guān)系的重要指標(biāo),也可以全面反映出區(qū)域碳排放現(xiàn)狀。

表3 碳排放指標(biāo)

碳排放量計算包括直接碳排放測算和間接碳排放測算[24-25]。前者主要指土地利用引起的碳排放,后者主要是各土地利用類型上承載的全部人為碳排放。根據(jù)各類土地類型的不同特點(diǎn),耕地、林地、草地、水域、未利用地采用直接碳排放測算;建設(shè)用地因?yàn)槿祟惢顒訌?fù)雜,所以采取能源消耗碳排放測算法,通過人類生產(chǎn)生活中的能源消耗來反映建設(shè)用地碳排放總量。

2.2 碳排放量計算方法

2.2.1 直接碳排放系數(shù)計算法 耕地、林地、草地、水域、未利用地的碳排放估算,采取直接碳排放系數(shù)法。根據(jù)其他學(xué)者研究,并結(jié)合研究區(qū)域特點(diǎn)確定各土地利用類型的碳排放系數(shù)[24-25],耕地碳排放系數(shù)為0.459 5 t·hm-2·a-1,林地碳排放系數(shù)為-0.612 5 t·hm-2·a-1,草地碳排放系數(shù)為-0.022 t·hm-2·a-1,水域碳排放系數(shù)為-0.025 3 t·hm-2·a-1,未利用地碳排放系數(shù)為-0.000 5 t·hm-2·a-1。直接碳排放計算公式為:

Yk=∑yi=∑Ei×αi

(1)

式中:Yk為直接碳排放量;yi為不同土地利用類型產(chǎn)生的碳排放量;Ei為各土地利用類型面積;αi為各土地利用類型的碳排放(吸收)系數(shù)。

2.2.2 間接碳排放量估算法 建設(shè)用地的碳排放通過生產(chǎn)生活中能源消耗產(chǎn)生的CO2來表征。本研究選取原煤、焦炭、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣和電力,計算時將各種能源消耗量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤量(表4)。能源碳排放系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)煤換算系數(shù)參考《IPCC 國家溫室氣體清單指南》。建設(shè)用地碳排放計算公式為:

表4 能源消耗的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)

Yt∑yti=∑Ti·βi·ωi

(2)

式中:Yt為建設(shè)用地碳排放量;yti為各種能源的碳排放量;Ti為各種能源的消耗量;βi為各種能源的折煤系數(shù);ωi為各種能源的碳排放系數(shù)。

2.3 耦合協(xié)調(diào)度計算方法

2.3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理 采用極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,目的是消除因指標(biāo)量綱和單位不同造成的差異影響。標(biāo)準(zhǔn)化公式為:

(3)

(4)

2.3.2 確定指標(biāo)權(quán)重 本研究選取熵值法[26],由客觀原始數(shù)據(jù)確定新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放指標(biāo)權(quán)重,客觀反映新型城鎮(zhèn)化指標(biāo)、生態(tài)環(huán)境和碳排放指標(biāo)的實(shí)際情況。權(quán)重所得結(jié)果見表1、表2和表3。

2.3.3 三元指數(shù)計算 三元指數(shù)計算采用加權(quán)法,計算公式如下:

ZXi=∑ωjXij

(5)

式中:ZXi是新型城鎮(zhèn)化第i年的評價指數(shù);ωj是第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重;Xij是第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。生態(tài)環(huán)境指數(shù)和碳排放指數(shù)計算同上。

2.3.4 耦合協(xié)調(diào)度計算 耦合協(xié)調(diào)度模型[27]用于研究多個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系方面應(yīng)用廣泛。本研究通過耦合協(xié)調(diào)度模型來計算各系統(tǒng)間是否保持著良性互動和發(fā)展。本研究構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放之間的耦合協(xié)調(diào)度模型,計算公式如下:

(6)

Z=αZx+βZy+σZz

(7)

(8)

式中:D是協(xié)調(diào)度,表示新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放整體協(xié)調(diào)效應(yīng);C為耦合度;C∈(0,1),C越大說明系統(tǒng)間的相關(guān)程度越高,C越小說明系統(tǒng)間的相關(guān)程度差。α、β和σ是三系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù),經(jīng)過綜合考量認(rèn)為三系統(tǒng)同樣重要,分別賦值為1/3,Z為三元指數(shù)值。耦合協(xié)調(diào)度等級劃分見表5。

表5 耦合協(xié)調(diào)度度量標(biāo)準(zhǔn)及類型

3 結(jié)果與分析

3.1 鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化指數(shù)分析

從空間上看,鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化指數(shù)是以鄭州為中心,西北部發(fā)展水平較高,東南部發(fā)展水平較低(表6)。

表6 鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化指數(shù)分析

2005—2020年新型城鎮(zhèn)化指數(shù)最高的是鄭州市(圖1)。鄭州市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.210上升至0.937,均差是0.543。由此可見,鄭州市在2005—2020年新型城鎮(zhèn)化發(fā)展處于快速發(fā)展期,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)中科技支出、教育支出和地區(qū)財政收入增長速率較快。河南省中心化趨勢明顯,資源、人口等向鄭州市聚集,使得鄭州市發(fā)展迅速。除了鄭州外,2005—2020年增長速率在最快的是濟(jì)源市。濟(jì)源市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.129上升至0.560,均差是0.337。濟(jì)源市科技支出、教育支出和地區(qū)生產(chǎn)總值增長速率較快;因?yàn)闈?jì)源市人口較少,有完整的工業(yè)體系,使得地區(qū)生產(chǎn)總值較高。均差最小的是平頂山市。平頂山市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.057上升至0.295,其指數(shù)增長速率卻低于區(qū)域發(fā)展平均速率;平頂山市城鎮(zhèn)化發(fā)展中增長速率最慢的是R&D支出占GDP比重,平頂山市2010年之前抓住了煤炭快速發(fā)展時期,經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速,但隨著煤炭行業(yè)的回落,使得平頂山缺乏發(fā)展動力,經(jīng)濟(jì)在一段時間內(nèi)發(fā)展緩慢,教育科研投入相對較少。變異系數(shù)最大的是開封市。開封市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.031上升至0.371。開封市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)中城鎮(zhèn)人口比重、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人均地區(qū)財政收入、人均社會消費(fèi)品零售總額、人均科技支出、人均教育支出、R & D支出占GDP比重、普通高等院校在校生數(shù)、城市每萬人床位數(shù)、人均財政醫(yī)療支出和每萬人擁有汽車數(shù)量的增長速率均低于平均增長速率;因?yàn)殚_封市距離鄭州較近,資源和人口被鄭州市分散,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展緩慢。

圖1 鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化指數(shù)的變化

3.2 鄭州都市圈生態(tài)環(huán)境指數(shù)分析

由圖2可知,2005—2020年鄭州都市圈生態(tài)環(huán)境指數(shù)由0.559上升至0.769,生態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)波動增長狀態(tài),2010—2015年生態(tài)環(huán)境指數(shù)增長處于緩慢增長階段,2015—2020年生態(tài)環(huán)境指數(shù)處于高速增長階段。

圖2 鄭州都市圈生態(tài)環(huán)境指數(shù)的變化

-

生態(tài)環(huán)境指數(shù)最高的是許昌市,生態(tài)環(huán)境指數(shù)為0.829,均差為0.166(表7)。許昌市生態(tài)指數(shù)各方面均高于區(qū)域平均值,整體發(fā)展較為均衡。生態(tài)環(huán)境指數(shù)最低的是鄭州市,生態(tài)指數(shù)0.712,均差0.214;鄭州市第二、三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,雖然2005—2020年鄭州市污染物排放量逐年降低,但其污染物排放量依然位于研究區(qū)前列,所以生態(tài)環(huán)境指數(shù)相對較低。生態(tài)環(huán)境指數(shù)增長速率最快的是開封市,均差0.369,開封市是旅游城市,二產(chǎn)業(yè)所占比例較低,三產(chǎn)業(yè)所占比例較高,使得工業(yè)SO2排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、工業(yè)廢水排放量低于區(qū)域平均值;因此開封市生態(tài)環(huán)境指數(shù)增長較快。均差和變異系數(shù)最小的是焦作市,生態(tài)環(huán)境指數(shù)是0.728,均差0.128,變異系數(shù)8%。焦作市是礦產(chǎn)資源型城市,之前的不合理利用使得整體生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)差,雖然公園綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率、污水處理率等正向指標(biāo)處于增長狀態(tài),但是增長速率較慢,所以焦作市生態(tài)環(huán)境指數(shù)增長相對緩慢。

表7 鄭州都市圈生態(tài)環(huán)境指數(shù)分析

3.3 鄭州都市圈碳排放分析

從碳排放量來看,2005—2020年鄭州都市圈碳排放總量呈下降態(tài)勢,由1.98×106萬t下降至2.7×105萬t(表8)。碳排放下降量最大的是2005—2010年,下降7.9×105萬t,下降速率是40.3%。2015—2020年碳排放量下降速率最快,下降速率是60.8%。鄭州市碳排放總量明顯高于其他8個市,總體來看鄭州市碳排放量呈現(xiàn)下降趨勢。進(jìn)一步分析鄭州市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可知,鄭州市第二產(chǎn)業(yè)所占比例較大,使得能源消耗量大,造成碳排放量較多。2010—2015年鄭州市碳排放量下降速率最快,因?yàn)閲@“十二五”節(jié)能降耗的目標(biāo)持續(xù)控制增量和消減存量,提升了能源的使用效率,因而全市的碳排放量也顯著降低。根據(jù)鄭州都市圈2005—2020年碳排放量變化可知,2005—2010年鄭州市都市圈處于高碳排放階段,該階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展較弱,能源利用率較低,碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量和碳排放密度較高;2010—2015年處于持續(xù)減排階段,該階段經(jīng)濟(jì)增長速率較快,綠色發(fā)展深入人心,節(jié)能減排力度加大,使得碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量和碳排放密度持續(xù)降低;2015—2020年處于優(yōu)化減排階段,該階段經(jīng)濟(jì)增速放緩,經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量較高,能源使用更加安全、高效、清潔,碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量和碳排放密度處于較好階段。

表8 鄭州都市圈碳排放量、碳排放指數(shù)、碳排放強(qiáng)度結(jié)果

從碳排放指數(shù)來看,2005—2020年鄭州都市圈碳排放指數(shù)由0.552上升至0.949。碳排放強(qiáng)度由41.53 t·萬元-1下降至0.774 t·萬元-1;人均碳排放量由54.74 t·人-1下降至5.30 t·人-1;碳排放密度由3.969 萬t·km-2下降至0.517 萬t·km-2。由此可見,鄭州大都市圈積極貫徹黨中央決策,全面完善節(jié)能政策體系,調(diào)整能源戰(zhàn)略,倡導(dǎo)低碳減排。從分區(qū)上看,2020年碳排放指數(shù)最高的是新鄉(xiāng)市,碳排放指數(shù)是0.980,碳排放強(qiáng)度下降速率是98.4%,人均碳排放量下降速率90.5%,碳排放密度下降速率是89.31%,下降速率均高于研究區(qū)下降平均速率,所以新鄉(xiāng)市碳排放指數(shù)最高。碳排放指數(shù)最低的是鄭州市,碳排放指數(shù)市0.891,雖然鄭州碳排放指標(biāo)下降速率均高于研究區(qū)平均值,但是鄭州人口較多,各指標(biāo)基數(shù)大,所以碳排放指數(shù)最低。碳排放指數(shù)增長速率最快的是焦作市,由0.038上升至0.966,焦作市碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量和碳排放密度下降速率都是研究區(qū)最快的,碳排放強(qiáng)度由88.04 t·萬元-1下降至0.470 t·萬元-1;人均碳排放量由116.33 t·人-1下降至2.84 t·人-1;碳排放密度由9.716 萬t·km-2下降至0.246 萬t·km-2。

3.4 鄭州都市圈耦合協(xié)調(diào)度分析

從整體上看,鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化—生態(tài)環(huán)境—碳排放三元耦合協(xié)調(diào)度由2005年的0.523上升至2020年的0.631,總體呈現(xiàn)波動增長狀態(tài)(圖3)。這表明近些年生態(tài)環(huán)境有所改善,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型初見成效,這與國家近些年提出的低碳減排政策和綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策密不可分。根據(jù)三元耦合協(xié)調(diào)度的變化情況可知,鄭州都市圈三元耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)是先增加,再減少,然后再增加。鄭州都市圈2005—2010年,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.085上升至0.196,生態(tài)環(huán)境指數(shù)由0.559上升至0.642,碳排放指數(shù)由0.552上升至0.811,所以2005—2010年三元耦合協(xié)調(diào)度處于上升狀態(tài)。2010—2015年新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.196上升至0.321,生態(tài)環(huán)境指數(shù)由0.642上升至0.649,碳排放指數(shù)由0.811上升至0.871,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)的增長速率遠(yuǎn)高于生態(tài)環(huán)境指數(shù)和碳排放指數(shù)的增速,使得三元耦合協(xié)調(diào)呈現(xiàn)下降趨勢。2015—2020年,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.321上升至0.478,生態(tài)環(huán)境指數(shù)由0.649上升至0.769,碳排放指數(shù)由0.871上升至0.949,生態(tài)環(huán)境指數(shù)和碳排放指數(shù)增速提高,使得三元耦合協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)增長趨勢。上述實(shí)證表明,鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放三元耦合協(xié)調(diào)關(guān)系處于優(yōu)化態(tài)勢,但是,仍然沒有實(shí)現(xiàn)由失調(diào)向協(xié)調(diào)的跨越,還有較大發(fā)揮空間,且各地市區(qū)域發(fā)展差異較大。

圖3 新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度圖

由圖4可知,鄭州都市圈三元耦合關(guān)系呈東西部高,南北部較低的狀態(tài)。具體表現(xiàn)為2005年有平頂山市、開封市和焦作市3個失調(diào)區(qū)域;鄭州市和新鄉(xiāng)市2個勉強(qiáng)協(xié)調(diào)區(qū)域;洛陽市、許昌市、漯河市和濟(jì)源市4個初級協(xié)調(diào)區(qū)域。2005—2010年,耦合協(xié)調(diào)度提高的有洛陽市、平頂山市、新鄉(xiāng)市和濟(jì)源市;耦合協(xié)調(diào)度降低的有鄭州市;其他市域等級沒有改變。2010—2015年耦合協(xié)調(diào)度提高的有鄭州市、開封市和漯河市,耦合協(xié)調(diào)度降低的有平頂山市、許昌市和濟(jì)源市。2020年鄭州都市圈三元耦合協(xié)調(diào)度均進(jìn)入過渡或協(xié)調(diào)階段。2020年有5個勉強(qiáng)協(xié)調(diào)區(qū)域、1個初級協(xié)調(diào)區(qū)域、2個中級協(xié)調(diào)區(qū)域和1個良好協(xié)調(diào)區(qū)域。

圖4 鄭州都市圈耦合協(xié)調(diào)度變化圖

以濟(jì)源市、洛陽市為核心的西部地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度高于其他城市,這2個城市新型城鎮(zhèn)化水平較高,碳排放低,生態(tài)環(huán)境較好,耦合協(xié)調(diào)優(yōu)勢正在突顯;這是因?yàn)闈?jì)源市和洛陽市重視生態(tài)環(huán)境,平衡生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。南北中部地區(qū)的焦作市、新鄉(xiāng)市、鄭州市、平頂山市和漯河市三元耦合協(xié)調(diào)度均在勉強(qiáng)協(xié)調(diào)等級;鄭州市生態(tài)環(huán)境指數(shù)和碳排放指數(shù)均低于區(qū)域平均值,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)為區(qū)域最高,使得區(qū)域發(fā)展不平衡。焦作市和新鄉(xiāng)市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)和生態(tài)環(huán)境指數(shù)均低于區(qū)域平均值。平頂山市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)、生態(tài)環(huán)境指數(shù)和碳排放指數(shù)均低于區(qū)域平均值。這是因?yàn)閱我环矫娴陌l(fā)展使得發(fā)展失衡,焦作市、漯河市、新鄉(xiāng)市和平頂山市第一產(chǎn)業(yè)比重高,第二產(chǎn)業(yè)大而不精,第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后,區(qū)域內(nèi)的高污染高耗能產(chǎn)業(yè)依然存在使得耦合協(xié)調(diào)等級不高。2005—2020年,只有漯河市三元耦合協(xié)調(diào)度有所降低,漯河市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)在不斷增加,但是增長速率低于研究區(qū)域平均值,碳排放指數(shù)是不斷降低。東部的開封市和許昌市耦合協(xié)調(diào)度高于中部地區(qū)。開封市是三元耦合協(xié)調(diào)度增長最快的城市,三元耦合協(xié)調(diào)度由0.209上升到0.681。開封市新型城鎮(zhèn)化指數(shù)、生態(tài)環(huán)境指數(shù)及碳排放指數(shù)均處于增長狀態(tài),所以三元耦合協(xié)調(diào)度較好。許昌市雖然新型城鎮(zhèn)化指數(shù)略低于區(qū)域平均值,但生態(tài)環(huán)境指數(shù)是區(qū)域最大值,碳排放指數(shù)高于區(qū)域平均值,所以許昌市三元耦合協(xié)調(diào)度較好。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本研究通過構(gòu)建城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放綜合指標(biāo)體系,利用熵值法進(jìn)行權(quán)重賦值,采用耦合協(xié)調(diào)度模型對鄭州都市圈9個市域單元新型城鎮(zhèn)化指數(shù)、生態(tài)環(huán)境指數(shù)和碳排放指數(shù)3個子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行時空分析。

2005—2020年,鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化水平是以鄭州為中心,西北部發(fā)展水平較高,東南部發(fā)展水平較低。鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.089上升到0.478。增長速率最快的是科技支出和教育支出。新型城鎮(zhèn)化指數(shù)最高的是鄭州市,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.210上升至0.937,均差是0.543。增長速率在最快的是濟(jì)源市,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.129上升至0.560,均差是0.337。均差最小的是平頂山市,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.057上升至0.295。變異系數(shù)最大的是開封市,新型城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.031上升至0.371。

2005—2020年鄭州都市圈生態(tài)環(huán)境指數(shù)由0.559上升至0.769,生態(tài)環(huán)境指數(shù)呈現(xiàn)波動增長狀態(tài)。生態(tài)環(huán)境指數(shù)最大的是許昌市,生態(tài)環(huán)境指數(shù)為0.829,均差為0.166。生態(tài)環(huán)境指數(shù)均差和變異系數(shù)最大的是開封市,開封市生態(tài)環(huán)境指數(shù)0.824,均差0.369,變異系數(shù)是26%。

從碳排放量來看,2005—2020年鄭州都市圈碳排放總量呈下降態(tài)勢,由1.98×106萬t下降至2.7×105萬t。鄭州都市圈碳排放指數(shù)由0.552上升至0.949。碳排放強(qiáng)度由41.53 t·萬元-1下降至0.774 t·萬元-1;人均碳排放量由54.74 t·人-1下降至5.30 t·人-1;碳排放密度由3.969 萬t·km-2下降至0.517 萬t·km-2。

鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放三元耦合協(xié)調(diào)度由2005年的0.523上升至2020年的0.631,總體呈現(xiàn)波動增長狀態(tài)。鄭州都市圈三元耦合關(guān)系呈東西部高,南北部較低的狀態(tài)。鄭州都市圈新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、碳排放三元耦合協(xié)調(diào)關(guān)系處于優(yōu)化態(tài)勢,但是,仍然沒有實(shí)現(xiàn)由失調(diào)向協(xié)調(diào)的跨越,還有較大發(fā)揮空間,且各地市區(qū)域發(fā)展差異較大。

與之前城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境、城鎮(zhèn)化和碳排放的研究相比,單一變量不能夠全面反映區(qū)域現(xiàn)狀,本研究新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放都選取多個變量,新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放評價指標(biāo)體系能夠全面地反映區(qū)域發(fā)展情況。與之前研究的兩者關(guān)系相比較,三者關(guān)系的研究有利于推動中國碳排放目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),為中國綠色發(fā)展提供一定的理論借鑒。

4.2 建議

本研究認(rèn)為,要提升新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境和碳排放耦合水平,縮小各地區(qū)差距,不同區(qū)域需要根據(jù)自身情況,從實(shí)際出發(fā)制定適合自身發(fā)展的科學(xué)政策。鄭州市具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力,新型城鎮(zhèn)化水平較高,發(fā)揮人口、資源優(yōu)勢,用科技創(chuàng)新推動生態(tài)環(huán)境保護(hù)和低碳發(fā)展。鄭州市應(yīng)發(fā)揮帶頭作用,利用自身優(yōu)勢,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,找到合適的經(jīng)濟(jì)發(fā)展點(diǎn),帶動其他城市共同發(fā)展。洛陽市應(yīng)該利用自身自然景觀和開封市應(yīng)利用自身人文景觀打造旅游特色城市,同時注重產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)。平頂山市、漯河市、焦作市和濟(jì)源市是重工業(yè)發(fā)展城市,應(yīng)該注重控制能源消耗和環(huán)境污染排放,降低碳排放強(qiáng)度;另一方面,注意城市生態(tài)環(huán)境保護(hù),提高城市綠化率和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。各地區(qū)在發(fā)展過程中要注重新型城鎮(zhèn)化發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和碳排放協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。