生态学报  2024, Vol. 44 Issue (22): 10452-10470

文章信息

姜凤珍, 李翠苓
JIANG Fengzhen, LI Cuiling
基于复杂系统视角的辽中南工业基地可持续发展评估及耦合演化机理分析
Sustainable development assessment and coupling evolution mechanism analysis of Mid-southern Liaoning industrial base based on complex system perspective
生态学报. 2024, 44(22): 10452-10470
Acta Ecologica Sinica. 2024, 44(22): 10452-10470
http://dx.doi.org/10.20103/j.stxb.202309121966

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收稿日期: 2023-09-12
网络出版日期: 2024-08-22
基于复杂系统视角的辽中南工业基地可持续发展评估及耦合演化机理分析
姜凤珍 , 李翠苓     
青岛理工大学管理工程学院, 青岛 266520
摘要: 为探索传统工业集聚城市"屡振不兴、屡振难兴"的症结, 从破解困局的可持续发展视角出发, 以辽中南工业基地为例建立综合评价指标体系对其2007-2021年的可持续发展水平进行评估, 采用基于变异系数熵权法的指标加权求和技术, 引入耦合协调度模型、障碍度模型, 并将复杂适应系统(CAS)理论嵌入分析过程, 将定量与定性研究相结合, 全面评估辽中南工业基地的可持续发展情况。研究表明: (1)辽中南工业基地可持续发展水平具有显著的阶段性, 如今正处于经济发展的回暖阶段, 但可持续性水平依然较弱。(2)经济发展是制约该地区可持续发展的短板, 环境质量为优势可持续类型, 这种现象为理解"负脱钩"或"弱脱钩"现象提供了切入点。(3)可持续发展和耦合协调度水平空间两极分化严重, 区域不平衡性显著, 自北向南呈现高-低-高的演化特征, 具有空间异质性; 耦合协调度水平有协调向好趋势, 正处于勉强协调向初级协调的过渡阶段。(4)经济实力和基础设施建设较孤立与分散是经济发展与民生福祉系统的主要障碍, 实现资源短缺与低效利用之间的动态平衡并确保自然绿地的开发适度性是促进资源与环境可持续发展的重要着力点。(5)面对城市发展进程中的复杂交互式挑战, 要将政府的适应性管理、企业的适应性变革和当地居民的主体适应性有机结合, 推动科学技术与政策调整相互促进, 进而实现可持续发展的良性循环。
关键词: 可持续发展目标    耦合协调    复杂适应系统    可持续性评价    辽中南工业基地    
Sustainable development assessment and coupling evolution mechanism analysis of Mid-southern Liaoning industrial base based on complex system perspective
JIANG Fengzhen , LI Cuiling     
Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China
Abstract: In order to explore the crux of the traditional industrial agglomeration city, this paper starts from the perspective of solving the predicament of sustainable development, taking Mid-southern Liaoning industrial base as an example, a comprehensive evaluation index system is established to assess its sustainable development level from 2007 to 2021, and the weighted summation technique of indicators based on the entropy weighting method of coefficient of variation is adopted to introduce the coupled coordination degree model and the obstacle degree model, and the theory of complex adaptive system (CAS) is embedded in the analytical process, combining quantitative and qualitative research to comprehensively assess the sustainable development of Mid-southern Liaoning industrial base. The study shows that: (1) The level of sustainable development of Mid-southern Liaoning industrial base has a significant stage, and now it is in the stage of rebound of economic development, but the level of sustainability is still weak. (2) Economic development is a shortcoming that constrains sustainable development in the region, and environmental quality is a dominant sustainable type. This phenomenon provides an entry point for understanding the phenomenon of "negative decoupling" or "weak decoupling". (3) The level of sustainable development and coupled coordination degree has serious spatial polarization and significant regional imbalance, showing a high-low-high evolution characteristic from north to south, with spatial heterogeneity; the level of coupled coordination degree has a tendency to be coordinated to a better level, and is in the transition stage from barely coordinated to primary coordinated. (4) Economic strength is the main factor limiting economic development; infrastructure development has a greater impact on people's livelihood and well-being systems; realizing a dynamic balance between resource scarcity and inefficient use of resources is the focus of efforts to promote sustainable development of resources; and overexploitation of natural green spaces has increased pressure on the ecological quality of the region. (5) In the face of the complex and interactive challenges in the process of urban development, it is necessary to organically combine the adaptive management of the government, the adaptive change of enterprises and the adaptability of local residents, and to promote the mutual reinforcement of science and technology and policy adjustments, so as to realize the virtuous circle of sustainable development. This paper regards the urban sustainable development system as a typical socio-ecological complex adaptive system, and analyzes the mechanism of the coupled evolution of sustainable development in such traditional industrial agglomerations as Mid-southern Liaoning, which provides a new way of thinking about the adaptive governance of sustainable development in urban agglomerations.
Key Words: sustainable development goals    coupling coordination    complex adaptive system    sustainability evaluation    central and southern Liaoning industrial base    

党的二十大报告强调了建设中国式现代化的本质要求是促进人与自然和谐共生, 并将推进经济高质量发展作为全面建设社会主义现代化国家的首要任务, 为了实现这一目标, 形成“双循环”的新发展格局, 必须积极推动经济社会的可持续发展, 这是完整、准确、全面贯彻新发展理念的实践路径[1]。1987年, 世界环境与发展委员会首次将可持续发展定义为:“既满足当代人需求同时不损害后代人利益的发展[2]。”后续研究将可持续发展的定义逐渐扩展为确保公平和可持续地利用资源以实现经济、社会和生态环境三个领域的均衡发展, 并注重代际公平[3]。可持续发展一方面强调自然资源和生态环境对经济社会发展的长期承载力, 另一方面强调经济社会发展对资源和环境起到的重要反作用, 是建立在资源环境基础上体现人类社会长期发展的战略[4]。由此可见, 如何实现经济发展、社会进步与资源环境开发利用之间的协调发展与动态平衡是在加快构建新发展格局背景下, 落实中国可持续发展战略、推动高质量发展亟待解决的重大问题。

目前国内外对区域可持续发展问题研究主要集中于构建不同维度的指标体系, 综合不同的研究方法和模型对可持续发展水平进行评估, 主要分为以下三方面[5]:一是建立指标体系进行综合评价。刘炳胜等[6]构建了涵盖经济、生态、社会、创新的评价体系对湖州市这一生态城市的可持续发展路径进行研究;周霞等[7]从城市韧性角度基于改进的PSR框架建立指标体系, 为促进京津冀城市群可持续发展水平提供参考;Xu等[8]运用熵权TOPSIS法从住房交通、土地利用、城乡关系、环境影响和资源消耗等角度评价了长三角城市群的可持续发展状况。二是运用资源环境承载核算方法进行评估。Geng等[9]采用生态足迹法对比中国沈阳和日本川崎两个工业城市, 若生态足迹过大将会给可持续发展水平带来挑战;王大伟等[10]从能值分析的角度研究长三角城市群生态—经济—社会系统的可持续发展态势, 在所有系统的结构、组织和功能都取决于可用能源转化的基础上, 将各种社会、经济资本转化为以太阳能焦耳为单位进行度量。三是从机理分析的角度解析可持续发展, 主要利用弹性思维和复杂系统与网络进行分析。范冬萍[11]梳理了社会生态系统的复杂性特征, 得出从复杂性科学视角研究城市可持续性是一条新出路;Shi等[12]基于复杂适应系统(CAS)理论, 从系统环境、要素和结构三方面构建了复杂城市系统的框架, 探索城市系统弹性评估方法;张平等[13]基于城市复杂系统视角构建多尺度城市可持续管理框架, 为理解社会—生态系统结构及子系统间交互反馈关系提供了支撑。已有成果对日后开展城市可持续发展研究具有重要指导价值, 但仍存在需要深究的问题:第一, 评价指标体系法是一直以来的研究热点, 但该方法大多将系统内的联系割裂开来, 难以发现系统内在运行机理, 对系统组织间的关联和发展机制的研究较少[5], 而城市是一个耦合社会与自然的复杂地域系统[14], 从复杂性视角剖析可持续发展机理问题的研究尚不全面和深入;第二, 研究区域多集中于经济较发达地区[1519], 较少关注经济发展缓慢但有良好发展潜力的城市或区域。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出支持老工业基地制造业竞争优势重构, 建设产业转型升级示范区, 促进老工业城市开拓创新, 实现经济发展与环境保护的双赢;二十大报告中指出建设现代化产业体系, 要坚持把发展经济的着力点放在实体经济上, 推进新型工业化, 加快建设制造强国。辽中南工业基地作为我国最重要的经济区和重工业基地之一, 是“十四五”时期高质量振兴的关键地区[20], 而以其为代表的传统工业集聚地区的发展往往伴随着产业结构不合理、创新能力不足、矿产资源濒临枯竭、生态环境污染等问题, 发展的不可持续性日益凸显[21]

因此, 本文从传统工业集聚城市“屡振不兴、屡振难兴”的症结及破解困局的可持续发展视角出发, 将评价指标体系法与可持续发展机理解析法相结合, 评估辽中南工业基地8个城市2007—2021年的可持续发展及耦合协调度水平, 分析影响可持续发展水平的障碍因素, 借助CAS理论探究城市发展中子系统间的交互作用及动态互馈过程, 探索工业集聚地区可持续发展瓶颈的解决路径, 找寻基于可持续发展理论和实践的新时期东北振兴新路径新思路, 以期为辽中南工业基地的发展建设和系统协同演化提供参考。

1 研究区概况与辽中南工业基地可持续发展评价理论及框架 1.1 研究区概况

辽中南工业基地位于渤海湾北环和黄海的西北岸(图 1), 海岸线长2100km, 面积约118501km2, 冬季寒冷干燥, 人口约3500万, 区内主要包括沈阳、大连、鞍山、抚顺、本溪、锦州、辽阳、营口等工业城市, 具备较为完善的工业体系和产业链, 近年来因资源消耗速度过快, 同时受产业结构老化、科创能力不足和资源短缺等因素的限制, 其经济发展在全国的地位持续下降, 资源环境、经济结构、社会民生等影响可持续发展的问题也日益凸显[22], 为促使东北地区振兴规划有序推进, 亟需引导经济、民生、资源、环境协调可持续发展。

图 1 辽中南工业基地概况图 Fig. 1 General map of Mid-southern Liaoning Industrial Base
1.2 辽中南工业基地的可持续发展目标

2015年联合国可持续发展峰会通过的《变革我们的世界:2030年可持续发展议程》提出了17项一级目标及169项具体指标(SDGs, Sustainable Development Goals), 在借鉴已有成果的基础上[2326], 结合传统工业集聚地区的特点和需求[2728], 总结出传统工业集聚地区发展瓶颈与SDGs匹配分析表(表 1), 为建立辽中南工业基地可持续发展评价框架提供依据。

表 1 传统工业集聚地区可持续发展瓶颈与SDGs匹配分析 Table 1 Analysis of sustainable development bottlenecks and SDGs matching in traditional industrial agglomeration areas
可持续发展主要瓶颈[3]
Major bottlenecks for sustainable development
可持续发展目标(SDGs)
Sustainable Development Goals
经济Economy 核心城市辐射带动力减弱, 缺乏竞争力龙头企业, 市场缺乏活力 8经济增长;9工业、创新和基础设施
产业同构, 资源配置效率不高 8经济增长;
创新能力不足, 经济发展内生动力不强 1教育支出消除贫困;9工业、创新和基础设施
经济总量偏低, 产能过剩问题 8经济增长;11可持续城区
民生Society 城市规划和建设滞后 9工业、创新和基础设施;11可持续城区
高校竞争力弱且待遇偏低, 人才流失严重 8经济增长和体面工作;10减少不平等
资源Resource 水资源短缺 6供水服务;11可持续城区
矿产资源过度消耗, 濒临枯竭 12可持续消费与生产
能源依赖与碳排放 7可持续能源
城市扩张与土地资源有限 11可持续城区;15土地保护
人才资源优势不足 4优质教育;9工业、创新和基础设施
环境Environment 大气污染严重 11可持续城区;12可持续消费与生产;13空气质量与气候
工业废物污染严重 6环境卫生;11可持续城区;12可持续消费与生产
生态破坏和生物多样性损失 15陆地生态系统保护与恢复
SDGs: 可持续发展目标  Sustainable development goals
1.3 行星边界框架及“甜甜圈”发展模型在辽中南工业基地可持续发展评价中的应用探索

2009年Rockström研究团队提出行星边界概念, 聚焦地球的九项关键生物物理过程及临界阈值[2930], 但未考虑人类活动在社会经济领域对地球系统的影响[31]。2012年Raworth等在此基础上提出“甜甜圈”理论[32], 综合生物物理和社会经济过程, 将区域/国家的可持续发展视作一个包含三个区域, 两个边界的可视化模型(图 2)。该理论指出, 城市工业化进程伴随着环境污染、资源匮乏等问题, 一些“耗费资源损害环境的技术”使部分城市走向“甜甜圈”外边界(生态天花板)以外;处于成长初期的城市生态状况良好、资源储备丰富, 但工业化程度欠佳、经济社会发展有限, 处于内边界(社会经济基础地板)以内;一些向“节约资源保护环境的技术”升级方向不断进步的城市正在走向内外边界之间的中间圈, 实现可持续发展。在传统工业集聚地区, 经济增长导致环境污染和自然资源消耗, 无限增长的经济社会系统逐渐逼近非增长的有限生态系统承载力的极限[33], 因此, 社会经济发展要处于自然资源的承载阈值以内。综上, 辽中南工业基地的可持续发展评估应考虑代表人类行为的各项经济社会活动和象征生态约束承载力的资源环境的双重影响。

图 2 “甜甜圈”发展模型下的生物物理系统与社会经济系统 Fig. 2 Biophysical system and socio-economic system under the "donut" development model
1.4 复杂适应系统(CAS)理论在辽中南工业基地可持续发展评价框架中的应用

人类是城市可持续发展系统最重要的主体, 具备主动性和适应性, 通过管理决策平衡各方发展, 各方主体相互影响反过来又作用于人类行为, 不断产生各主体没有的新功能, 可持续发展系统便具有了复杂系统的一个重要特征—涌现性, 结合“个体主动性造就系统复杂性的观点”[34], 城市可持续发展系统是复杂系统, 可借助CAS理论构建辽中南工业基地可持续发展概念模型(图 3), 结合传统工业集聚地区可持续发展的主要瓶颈构建可持续发展评价框架(图 4), 其中经济发展和民生福祉系统象征“甜甜圈”模型中人类进行的各项经济社会活动;资源利用和环境质量系统象征模型中生态环境的承载力。为避免环境质量评估过程的片面, 采用“压力—状态—响应”(PSR)模型构建该系统的领域层[35], P指工业生产等人类活动造成的污染物排放情况, 是直接影响因子;S指城市目前的生态环境状况;R指城市针对当下环境压力做出的治理措施。四系统协调可持续发展模式图如图 5所示。

图 3 辽中南工业基地可持续发展系统概念模型 Fig. 3 Conceptual model of sustainable development system for Mid-southern Liaoning Industrial Base

图 4 辽中南工业基地可持续发展评价框架 Fig. 4 Evaluation framework for sustainable development of Mid-southern Liaoning Industrial Base

图 5 辽中南工业基地四系统协调可持续发展模式图 Fig. 5 Model map of coordinated and sustainable development of four systems of Mid-southern Liaoning Industrial Base
2 辽中南工业基地可持续发展评估技术体系 2.1 基于SDGs的辽中南工业基地可持续发展指标体系构建

文章依据权威性、通用性、可靠性、可比性和可操作性等原则, 基于SDGs评估指标库、国内SDGs本土化指标集及城市可持续发展研究成果[3638], 剔除重复及无可靠数据的指标, 并采用多重共线性检验[39]的定量分析方法避免指标重复选入, 最终围绕经济、民生、资源、环境4个子系统构建了包含13个领域和46个指标的辽中南工业基地可持续发展评价指标体系(表 2)。

表 2 辽中南工业基地可持续发展评价指标体系 Table 2 Evaluation index system of sustainable development of industrial base in middle and south Liaoning
系统
System
领域
Field
具体指标
Indicator
单位
Unit
属性
Property
对应可持续发展目标
Sustainable development goals
经济发展A 科技创新A1 科技支出占公共财政支出的比例A11 % + 目标9:创新
Economic 创新创业指数A12 + 目标9:创新
development 人才资源A2 高等教育指数A21 + 目标4:学校教育
经济实力A3 人均地区生产总值A31 元/人 + 目标8:经济增长
地区生产总值年增长率A32 % + 目标8:经济增长
社会消费品零售总额占GDP比重A33 % + 目标8:经济增长
人均社会消费品零售额A34 元/人 + 目标8:经济增长
全社会固定资产投资增速A35 % + 目标8:经济增长
人均固定资产投资总额A36 元/人 + 目标8:经济增长
人均利用外资A37 美元/人 + 目标17:开放程度
实际可利用外资增长率A38 % + 目标17:开放程度
对外贸易依存度A39 % + 目标17:开放程度
产业结构A4 第三产业从业人员所占比例A41 % + 目标9:可持续工业化
第二产业产值占地区生产总值的比重A42 % + 目标9:可持续工业化
第三产业产值占地区生产总值的比重A43 % + 目标9:可持续工业化
民生福祉B 生活质量B1 每万人拥有的公共汽车数量B11 辆/万人 + 目标11:可持续城区
People′s well-being 教育支出占公共财政支出的比例B12 % + 目标1:消除贫困
城镇居民人均可支配收入B13 元/人 + 目标8:经济增长
城乡居民人均可支配收入比B14 - 目标10:减少不平等
每万人拥有的医院病床数B15 张/万人 + 目标3:健康生活
每万人口拥有执业(助理)医生数B16 + 目标3:健康生活
基础设施建设B2 人均图书数量B21 册/人 + 目标4:公民教育
人均城市道路面积B22 m2/人 + 目标9:抵御灾害能力的基础设施建设
人均供气量B23 m2/人 + 目标7:可持续现代能源
社会稳定B3 城镇登记失业率B31 % - 目标8:就业问题的解决
基尼系数B32 - 目标10:减少不平等
失业保险参保人数B33 + 目标1:消除贫困
人口发展B4 人口自然增长率B41 % - 目标4:公民教育
资源利用C 资源持续保障C1 人均用电量C11 kW h/人 + 目标7:可持续现代能源
Resource utilization 供水总量C12 万t + 目标6:可持续供水服务
资源高效利用C2 人均综合能耗C21 t标准煤/人 - 目标7:可持续现代能源
万元GDP能耗下降率C22 % + 目标12:可持续生产模式
能源产出率C23 万元/t标准煤 + 目标7:可持续现代能源
环境质量D 环境污染D1 二氧化碳排放量D11 万t - 目标13:空气质量
Environmental 万元GDP二氧化碳排放量D12 t/万元 - 目标12:可持续生产模式
quality 工业废水排放量D13 万t - 目标12:可持续生产模式
工业二氧化硫排放量D14 t - 目标12:可持续生产模式
工业烟(粉)尘排放量D15 t - 目标12:可持续生产模式
生态状态D2 人均绿地面积D21 m2/人 + 目标11:可持续城区
公园绿地面积D22 hm2 + 目标11:可持续城区
建成区绿化覆盖率D23 % + 目标11:可持续城区
城市空气质量优良天数比率D24 % + 目标13:空气质量
环境治理D3 一般工业固体废物综合利用率D31 % + 目标11:可持续城区
污水处理厂集中处理率D32 % + 目标6:环境卫生
生活垃圾无害化处理率D33 % + 目标6:环境卫生
万元GDP二氧化碳排放降低率D34 % + 目标12:可持续生产模式
2.2 数据来源

相关数据来源于沈阳、大连、鞍山、抚顺、本溪、锦州、辽阳和营口等市的统计年鉴及统计公报(2008—2022)以及较权威的统计资料数据库, 对于个别年份缺失数据根据历年数据特点采用多重插补法、线性插值法及趋势外推等方法补全。

2.3 基于变异系数熵权法的加权求和综合评价技术

为使评价结果更加准确可靠, 将熵权法和变异系数法相结合计算指标权重。采用改进的离差标准化法消除量纲不同带来的影响[18], 对标准化后的数据运用熵权法计算指标权重w1j[40];变异系数是一个衡量体系内部差异性的量值[41], 若某项指标在所有被评价对象上观测值的变异程度越大, 说明该指标在被评价城市发展时达到平均水平的难度越大, 权重也越大。运用变异系数法得到各指标权重w2j[42];根据拉格朗日乘子法[42], 优化最小信息熵模型的目标函数, 得到变异系数熵权法组合权重wj;借鉴林树高等[43]的研究, 采用加权求和法计算辽中南工业基地的可持续发展水平:

(1)
(2)

式中, fsystem(x)表示子系统的可持续发展水平, k为各系统的指标个数, wj为各系统的指标权重, x′ijt为指标标准化值;f(x)为辽中南工业基地可持续发展综合发展水平;α, β, φ, γ为待定系数, 表示子系统对可持续发展水平的重要程度, 由于四个系统协同发展对可持续发展水平同等重要[44], 因此取α=β=φ=γ=0.25。借鉴Xu等[8]的研究及传统工业集聚城市发展现状, 结合辽中南工业基地各城市可持续发展得分, 将可持续水平分为5个等级(表 3)。

表 3 可持续发展水平分级标准 Table 3 Sustainable development level classification standards
分数Score 0<F<0.2 0.2≤F<0.4 0.4≤F<0.6 0.6≤F<0.8 0.8≤F<1
等级Grading 较弱 中等 较强
F:可持续发展水平  Sustainable development level
2.4 耦合协调度模型

城市本身的可持续发展不仅与其内在各个系统的发展有关, 还与城市各子系统之间的发展是否协调密切相关[45], 综合水平并不能体现系统之间的协调程度, 所以本文引入耦合协调度模型[43, 46]来探讨系统间的协调发展属性, 具体公式如下:

(3)
(4)

式中, feco(x), fsoc(x), fres(x), fenv(x)表示经济、民生、资源和环境子系统的可持续发展水平值, f(x)为辽中南工业基地可持续发展综合水平值;C为耦合度(0≤C≤1), C越大, 子系统间的相互作用程度越高;D为耦合协调度, D越大, 子系统间的协同一致发展程度越大。借鉴相关研究[43, 4748], 将耦合协调度类型进行如下划分(表 4)。

表 4 耦合协调度等级及对应特征划分 Table 4 Classification of coupling coordination degree and corresponding characteristics
划分依据Classification basis 0≤D<0.1 0.1≤D<0.2 0.2≤D<0.3 0.3≤D<0.4 0.4≤D<0.5 0.5≤D<0.6 0.6≤D<0.7 0.7≤D<0.8 0.8≤D<0.9 0.9≤D<1
协调发展类型Coordinated development type 失调衰退类型 过渡类型 协调发展类型
协调发展度类型Coordinated development degree type 极度失调衰退型 严重失调衰退型 中度失调衰退型 轻度失调衰退型 濒临失调衰退型 勉强协调发展型 初级协调发展型 中级协调发展型 良好协调发展型 优质协调发展型
D:耦合协调度  Coupling coordination degree
2.5 障碍度分析模型

耦合协调分析可以为辽中南工业基地之后的可持续发展提供借鉴, 但更重要的是找出影响可持续发展和协调性的障碍因子, 使分析更具针对性。文章运用障碍因子识别法对障碍因素进行测算识别[4950], 分别得到各系统、各领域及各指标对可持续发展水平的障碍度。

3 结果分析 3.1 辽中南工业基地可持续发展水平时空演变 3.1.1 时间序列分析

(1) 不同城市可持续发展综合评价结果(图 6)。辽中南工业基地可持续发展水平15年间“先升后降再升”, 整体处于较弱水平:自2003年东北地区老工业基地振兴战略实施以来, 可持续发展水平在“十一五”到“十二五”前期(2007—2013年)有较明显改善, 在“十二五”后期(2013—2016年)逐渐下滑, 虽然“十三五”期间(2016—2021年)小幅上升, 但当前水平仍不理想;各个城市的可持续发展状况分为2个梯队:沈阳和大连作为中心城市呈波动上升趋势, 处于较强和中等可持续阶段, 对区内发展起引领作用, 呈现双中心格局, 位于第一梯队;第二梯队包括其余6个城市, 整体波动不大, 在经历缓慢上涨—短暂下降—小幅回升三个阶段后, 仍处于较弱可持续发展阶段。(2)不同维度可持续发展综合评价结果(图 7)。15年间辽中南工业基地只有环境质量系统达到中等水平, 其余三系统表现较弱, 民生福祉与环境质量系统呈上升趋势, 而经济发展与资源利用系统自2013年下滑, 三年后略有回升, 整体情况不容乐观, 变动过程符合研究期内该地区的经济社会发展特征, 切合实际。

图 6 2007—2021年辽中南工业基地各城市可持续发展水平得分变化图 Fig. 6 Change map of the scores of sustainable development of cities in the central and southern Liaoning industrial base from 2007 to 2021

图 7 不同维度可持续发展综合评价结果 Fig. 7 Results of comprehensive evaluation of sustainable development in different dimensions

(3) 综合时序视角下的阶段性特征与政策联动分析(图 8)。辽中南工业基地可持续发展水平变化具有显著阶段性:①稳步上升阶段(2007—2013年), 处于社会经济复苏期和资源环境质量整体提升期, 国家振兴战略和相关政策文件的颁布以及各方共同努力使得东北振兴取得明显成效和阶段性成果。通过全面推进工业结构优化升级, 国有经济战略性调整及建立资源开发补偿机制和衰退产业援助机制, 经济发展和资源利用系统的得分分别从0.25、0.33提升至到0.34、0.39;加强基础设施建设、实施天然林资源保护、加快矿区环境修复和污染治理等措施使民生福祉和环境质量系统的得分从0.19、0.41增长至0.29、0.49。②衰退阶段(2013—2016年), 经济发展处于瓶颈期, 下行压力增大, 经济增长新动力不足和旧动力减弱的结构性矛盾凸显, 经济发展、资源利用和环境质量系统的得分从0.34、0.39、0.49分别下降到0.25、0.31、0.46;扩大就业增加居民收入、积极发展公共教育、健全社会保障体系等改善民生工作的贯彻落实, 民生福祉系统得分从0.29增长至0.32。③回升阶段(2016—2021年), 经济回暖, 党的十八大以来, 党中央、国务院高度重视东北振兴工作, 制定相关规划并建立自由贸易试验区, 深入实施创新驱动战略, 加快新旧动能转换, 落实就业优先政策以改善民生, 截止到2019年经济发展、民生福祉、环境质量系统得分从0.25、0.32、0.46上升到0.28、0.40、0.51。2020年以来, 受新冠肺炎疫情影响, 经济发展停滞不前, 延迟复工带来的劳动力不足使得产业链短期内受到巨大冲击, 各系统可持续发展进入停滞阶段, 由此可见可持续发展水平受经济发展驱动。2021年辽宁省发布《数字辽宁发展规划2.0》, 旨在“十四五”期间提升企业数字化能力, 推动产业转型升级, 促进产业、市场和经济社会循环, 实现高质量发展。

图 8 2007—2021年辽中南工业基地可持续发展水平变化趋势 Fig. 8 The change trend of sustainable development level of industrial base in central and southern Liaoning from 2007 to 2021
3.1.2 空间格局分析

根据各系统可持续发展评价值绘制各时期可持续发展水平格局图(图 9), 辽中南工业基地可持续发展水平空间变化显著, 两极分化严重, 区域不平衡性突出。(1)经济可持续发展水平逐步提升, 但整体经济水平不高, 得分介于0.127—0.686之间, 在2013年达到峰值后略有下降, 沈阳和大连发展最为突出, 但仅为中等水平, 呈现出“双核”特征, 这与其区位和交通优势密切相关, 其他城市如锦州、鞍山、营口较弱, 辽阳、抚顺、本溪则为弱可持续水平, 经济发展已成为制约辽中南工业基地可持续发展的短板。究其原因, 首先严寒气候导致采暖成本居高不下, 低温问题极大限制了地区生活、生产和投资;其次是人才流失与不足问题, 高学历人才外流和人口增速减缓都给经济带来挑战;最后是经济结构问题, 经济结构是衡量地区经济发展质量和水平的重要因素, 辽中南地区传统产业占比高, 战略性新兴产业不足, 经济发展驱动力要从过去的土地资源、劳动力等廉价要素投入转向科技创新投入。(2)民生可持续发展得分介于0.112—0.625之间, 整体水平良好, 沈阳和大连可持续水平较强, 其余城市中等。15年来居民生活质量不断提升, 城镇人均可支配收入逐年递增, 城乡居民收入差距缩小, 这表明自十八大提出“城乡发展一体化”与十九大提出“城乡融合发展”以来, 城乡发展均衡性问题得到改善;新一轮东北振兴工作加强了民生保障力度, 城镇登记失业率下降, 养老保险支付总体稳定, 公共服务水平持续提升。(3)资源可持续发展得分介于0.175—0.650之间, 沈阳、大连、锦州、辽阳、本溪等地水平稳定, 抚顺市和营口市增长较弱, 鞍山市下降, 整体水平无明显提高, 问题依然严峻。首先是水资源, 辽中南地区以工业城市为主, 对水资源的依赖性更高, 但水资源支撑能力较差使得区域发展与水资源极不匹配[51], 2020年大连市因超采浅层地下水造成海水入侵被评为地下水资源超载城市[52]。随着工业化进程加快, 作为国家重化工工业基地, 其水资源需求量增多, 利用过程中浪费、污染与利用率低等问题凸显, 水供给服务的供需平衡逐年恶化, 威胁着生活、生产用水安全, 如何平衡水资源的短缺、污染与低效利用及肆意浪费是目前亟待解决的问题。再者能源问题, 矿产资源不可再生, 长期大量开采势必导致原有的优势资源逐渐枯竭, 使部分城市陷入资源型城市转型的困境, 因产煤而闻名的抚顺市近年来由于煤炭资源枯竭和产业转型等问题逐渐衰落。(4)环境可持续发展得分介于0.302—0.790之间, 以较强及中等可持续水平为主, 是各城市的优势可持续类型, 15年来整体呈较高的上升趋势。党的十八大以来, 随着“五位一体”总体战略布局的提出, 我国强调绿色环保节能, 不再以牺牲环境换取经济增长, 各项生态环境保护政策不断推进, 治理力度不断加强, 辽中南地区的环境治理效果逐步改善。

图 9 2007—2021年可持续发展水平空间格局 Fig. 9 Spatial pattern of sustainable development level from 2007 to 2021
3.2 辽中南工业基地可持续发展系统耦合协调度变化分析 3.2.1 耦合协调度变化特征

研究期内耦合协调度水平经历了勉强协调—初级协调—勉强协调三个阶段(图 10), 与可持续发展水平变化相契合。在不同时点(图 11), 2007年各系统发展不同步导致耦合协调度较低, 其中沈阳和大连处于初级协调发展阶段, 鞍山市处于勉强协调发展阶段, 其余城市则处于濒临失调衰退阶段;2013年子系统间相互促进作用增强, 冲突持续减弱, 增长状态保持一致, 耦合协调度大幅提高, 沈阳和大连达到中极协调发展阶段, 其余城市增长到勉强协调发展阶段, 各系统发展提升速度加快, 彼此之间存在勉强促进关系;2016年可持续发展水平衰退, 耦合协调度水平也降低, 鞍山、本溪、营口、辽阳等地回到濒临失调状态;2021年随着《东北振兴“十三五”规划》的贯彻落实与《东北全面振兴“十四五”实施方案》的提出, 辽中南地区焕发出新的活力, 四系统协调发展水平逐步提升, 沈阳和大连仍处于中极协调状态, 其余城市则回归勉强协调阶段。总体而言, 协调度水平有向好趋势但整体水平尚不高。

图 10 2007—2021年各城市子系统耦合协调度变化图 Fig. 10 Variation map of coupling coordination degree of each urban subsystem from 2007 to 2021

图 11 辽中南工业基地各城市子系统耦合协调度变化特征 Fig. 11 Variation characteristics of coupling coordination degree of each city in the middle and south Liaoning industrial base
3.2.2 耦合协调度空间格局

15年间辽中南工业基地四系统空间单元呈现“中间低, 两头高”的耦合协调度特征(图 12), 凸显了地区内部的不均衡发展趋势。中部地区由“濒临失调”向“勉强协调”演化, 由于区位因素和经济水平的限制, 环境质量系统占主导地位, 其他系统发展水平相对较弱, 系统之间相互促进和作用关系不够密切;在两端耦合协调度高值区, 沈阳与大连从“初级协调”发展到“中极协调”, “双核”城市凭借运输枢纽、重工业和区位优势等, 可持续发展水平较高, 系统发展水平相对同步, 耦合协调度水平较高。

图 12 2007—2021年辽中南工业基地耦合协调等级空间格局 Fig. 12 Spatial pattern of coupling coordination level of industrial base in Central and southern Liaoning from 2007 to 2021
3.2.3 基于复杂适应系统视角的可持续发展系统耦合演化机理分析

经济、民生、资源和环境系统间的良性互动促进系统间高水平的耦合匹配, 继而推动系统间的协同演进, 增强经济—民生系统对资源—环境系统的外部适应性, 四系统耦合演化内在机理如图 13所示。

图 13 可持续发展子系统耦合演化机理分析图 Fig. 13 Analysis diagram of coupling evolution mechanism of sustainable development subsystem

(1) 辽中南工业基地可持续发展系统具有自组织适应性, 政府“自上而下”的适应性管理、企业的适应性变革和当地居民“自下而上”的主体适应性构成了其外部表征。适应性管理是指透过外部扰动不断动态调整的过程[53], 工业基地相关政府根据可持续发展系统的变化不断调整治理规范、制度和标准[54];适应性变革是指企业对环境变化作出合适的反应[55], 例如大连宝捷化工积极响应《中共中央国务院关于促进民营经济发展壮大的意见》, 与大连理工大学共同研发特色精细化工产品, 打造产研创新共同体, 通过科技创新促进可持续发展;随着地区不断推进产业体系优化与产业结构调整, 沈阳、大连等城市由之前的“二、三、一”产业结构转变为“三、二、一”产业结构[56], 在各种扰动和压力的交互作用下, 当地居民改变了依赖第二产业维持生计的路径, 从依靠工业尤其是制造业转向第三产业服务业、电信、互联网行业进行生计资本积累, 第三产业从业人员比例不断提升。

(2) 辽中南工业基地可持续发展系统耦合交互具有复杂性。各系统间互相依赖与影响, 形成一个多维的交互网络, 所以经济—民生—资源—环境是一个相互作用的复杂系统, 根据复杂适应系统“适应性造就复杂性”, 可持续发展系统耦合交互具有复杂性。辽中南工业基地耦合协调系统的空间复杂性来自于不同主体间的交互与协作[5758], 系统通过不同主体(政府、企业和当地居民)和不同资源(资金、人力、技术和劳动等)的参与, 形成复杂的多维交互关系网, 在不同的互动途径基础上实现点—线—面状的结构跨越, 在更大程度上实现四个系统不同层面的协同演进与发展[59]

(3) 在外部扰动下可持续发展系统耦合交互具有涌现性。这意味着政府—企业—当地居民在外部扰动的影响下, 能从经济、民生、资源、环境等多个维度进行跨边界、跨层级的适应性交互, 伴随资本、科技、制度、文化等力量相交织, 在可持续发展复杂耦合系统中生成新功能、新结构、新运作模式, 从图 13中体现为近几年来可持续发展水平的提升, 耦合协调度不断增强, 区域发展更加协调。

(4) 一个系统必须对其他系统的动态变化具有敏感性, 系统可持续发展需保持同频共振。随着数字化时代的到来, 技术的更新迭代将加速该地区产业结构的转型升级, 为实现可持续发展系统高水平的耦合协调, 各系统需对彼此的动态变化保持敏感;系统间并非是一方决定另一方, 而是四系统相互影响, 互利共生, 只有实现同频共振才能高度协调。

3.3 障碍度分析

随着各项保障和改善民生政策的贯彻落实, 民生福祉系统的障碍度不断下降, 经济发展系统已成为目前辽中南工业基地实现高水平可持续发展的主要制约因素(图 14)。

图 14 辽中南工业基地各系统对可持续发展水平障碍度 Fig. 14 The level of obstacles to sustainable development of each system in the industrial base of central and southern Liaoning Province

四系统各领域障碍度见图 15。经济发展系统中经济实力的提升需要更多关注, 15年间地区生产总值增长率、全社会固定资产投资增速及实际可利用外资增长率水平并没有较大改善;民生福祉方面基础设施建设是主要障碍, 与京津冀、长江三角洲等工业基地相比, 辽中南地区基础设施建设相对滞后、孤立和分散, 缺乏新形式的城际轨道交通及全面的城际环境管理制度[60], 是日后改善民生福祉的主要着力点;资源持续保障是又一重要障碍领域, 研究期内资源高效利用对资源利用系统的障碍度逐渐降低, 表明地区不断重视资源利用效率并已取得初步进展, 但资源持续保障障碍度始终高于资源高效利用, 伴随资源的开发利用, 总储量不断降低, 尤其是水资源短缺和不可再生矿产资源的减少;环境质量系统的主要障碍领域为生态状态, 从指标障碍度得分来看, 辽中南地区日后应加强对自然绿地的重视程度, 提高土地利用率, 减少城市建设对生态绿地的侵占。

图 15 四系统各领域障碍度 Fig. 15 Four system barriers in various fields

对影响辽中南工业基地15年可持续发展水平的障碍因子按出现频次进行统计, 得到障碍度排名前十的指标出现频次图(图 16)。科技支出占公共财政支出的比例在近七年来障碍度不断升高, 科技创新已成为制约辽中南工业基地发展规划的又一阻碍;供水总量障碍度偏高和辽中南地区水资源匮乏相吻合, 另外公园绿地面积、人均图书数量、失业保险参保人数、高等教育指数、人均利用外资也是长期以来限制高水平可持续发展的主要阻碍, 未来辽中南地区应着重加强对这些指标的重视程度, 提高其表现。

图 16 2007—2021年辽中南工业基地障碍度排名前十的指标出现频次图 Fig. 16 The index frequency chart of the top ten industrial bases in central and southern Liaoning Province from 2007 to 2021
4 结论与建议

(1) 可持续发展水平在经历了复苏期和瓶颈期后, 如今正处于经济发展回暖期, 但仍为较弱可持续发展, 情况仍不理想;经济增长疲弱而环境质量较好的局面为理解东北地区经济较长时间失速失能导致污染排放总量出现“负脱钩”或“弱脱钩”现象提供了切入点, 这些现象在一定程度上是积极的, 它表明在经济增长放缓的背景下, 辽中南地区在环境保护方面取得了一定的成果, 但持续的经济疲软也可能带来一系列负面影响, 如就业压力、收入差距扩大等社会问题。(2)可持续发展水平和耦合协调度水平空间两极分化严重, 以沈阳和大连为核心呈现出“双核”特征, 区域不平衡性显著, 自北向南呈现高—低—高的演化特点, 具有空间异质性。地区耦合协调度水平有协调向好趋势, 但整体水平仍处于勉强协调阶段。(3)经济实力是限制经济发展的主要障碍领域;基础设施建设相对孤立和分散对民生福祉的影响较大;在资源短缺的情况下实现高效利用是促进资源可持续发展的着力点;对自然绿地的过度开发使得生态质量压力加大。(4)经济、民生、资源和环境四个系统的相互作用塑造了复杂的耦合发展体系, 需要建立良好的平衡关系以实现可持续发展;城市可持续发展系统在外部扰动和内部适应的交互作用下不断演变发展, 作为主导者和核心行动者, 政府的适应性管理至关重要, 然而一些“政府包干式”社会模式容易导致政府监管不力和管理不善[6162]。因此, 需要在保持政府权威的同时, 引入多元主体, 政府、社区、企业和社会组织等各方共同参与, 通过合理规划、科学管理和环境保护建立协作共管机制推动各系统的协同发展, 提高管理效率, 实现城市可持续发展。

研究结论表明, 辽中南工业基地经济状况虽回暖, 但整体可持续发展水平仍较弱, 其发展也表现出显著不均衡性, 基于此, 本文对辽中南地区的可持续发展提出如下建议。(1)构建生态绿洲, 平衡社会经济发展与资源环境之间的关系。在经济发展中采用绿色技术改善生态环境, 减轻资源环境压力;国家生态文明建设的开展要求工业基地基于绿色发展理念, 构建生态环境修复工程及环境治理保障体系, 推进绿色政务、实施绿色生产并倡导绿色出行;以保障生态环境平衡为前提, 重点治理生态绿地侵占过高和资源低效利用等问题, 结合发展现状制定未来可持续发展的方向及目标, 并依托一体化平台建设实现多城市联合治理, 促进绿色发展。(2)优化产业结构, 提升本土企业竞争力, 增强整体经济实力。综合各城市资源、市场和技术, 以优势产业为基础推动形成具备辐射带动作用的项目, 不断延伸产业链, 形成具有突出竞争优势的产业集群。例如, 利用工业优势在原有工业基础上优化产业布局, 培育领军企业, 打造有国际影响力的石化和冶金材料产业基地;聚焦基础化工和新材料产业, 淘汰落后产能, 培育新兴产业;以旅游业为切入点, 加强冰雪旅游宣传力度, 拓展交通网络, 打造辽宁特色新兴产业集群, 推动第三产业发展。(3)利用“科技+人才”双引擎作用, 发挥“双核”联动优势, 优化空间功能。为解决经济滞后问题, 需深入实施创新驱动战略, 加大科技创新力度, 深化产学研合作关系, 积极引入国内外优秀人才和资源, 提高安家费、人才津贴和创业津贴来吸引人才、投资和创业;借鉴长三角区域经济社会一体化治理模式和绿色发展先进经验, 加强统筹规划, 发挥沈阳和大连“双核”城市的辐射带动作用, 建立城市群合作机制, 促进资源要素高效集聚解决区域发展不平衡问题;构建以沈阳和大连为主的交通网络, 加强城市间合作, 形成产业优势互补的发展模式, 缓解核心城市土地资源压力, 缩小发展差距。(4)建立政策长效机制与协作共管机制, 全面助力辽中南工业基地可持续发展。自东北振兴战略提出以来, 多数相关政策仅推动区域短期发展, 未形成长期效应, 主要在于政策实施过程中存在不确定风险, 地方政府畏难怕错, 缺乏实践积极性。为此, 可建立先试先行的帮扶包容机制, 奖励成效显著地区, 支持有困难的地方政府, 实行兜底保障机制, 减少试错成本;同时建立包括经济、民生、资源及环境多元化的动态考核评价标准, 加强公众监督, 保障政策贯彻执行并形成长效机制。

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