黃河流域生態(tài)服務(wù)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)空演化研究

秦明星，楊翠翠，徐立帥，郭青霞，丁 一，張亞軍

山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，晉中 030801

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記多次實(shí)地考察黃河流域生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展情況，強(qiáng)調(diào)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是重大國家戰(zhàn)略，要抓大保護(hù)和協(xié)同推進(jìn)治理。在中共中央政治局就新形勢下加強(qiáng)我國生態(tài)文明建設(shè)的集體學(xué)習(xí)中，習(xí)總書記再次強(qiáng)調(diào)：生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是辯證統(tǒng)一、相輔相成的，建設(shè)生態(tài)文明、推動綠色低碳循環(huán)發(fā)展，不僅可以滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要，而且可以推動實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量、更有效率、更加公平、更可持續(xù)、更為安全的發(fā)展，走出一條生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。黃河流域作為我國重要的生態(tài)功能區(qū)，也是黨和政府關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)安全方面的作用舉足輕重。近年來隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，高強(qiáng)度的人為干擾導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境日漸惡化、生態(tài)承載能力逐漸減弱（魏樂等，2022）。因此，如何有效推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，成為現(xiàn)階段區(qū)域發(fā)展的首要任務(wù)，探討經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境間的關(guān)系具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

近年來，隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)越來越受關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者從多個(gè)層面深入了對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究（謝高地等，2008；Costanza et al，2014）。從研究角度和區(qū)域來看，目前主要集中于對重要流域、省市級行政區(qū)劃、城市群等區(qū)域展開生態(tài)與經(jīng)濟(jì)、人口、城鎮(zhèn)化等的研究，如：基于能值方法核算黃河流域各地市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及空間變化，為黃河流域高質(zhì)量發(fā)展提供生態(tài)服務(wù)基礎(chǔ)性評價(jià)（劉耕源等，2020）；基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng)弱及穩(wěn)定性做出評價(jià)，為流域國土空間優(yōu)化布局及自然資源管理提供決策依據(jù)（王堯等，2020）；以黃河流域陜甘寧地區(qū)為例，對黃河流域土地利用變化下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演化及響應(yīng)做出分析，為流域經(jīng)濟(jì)調(diào)控及生態(tài)補(bǔ)償提出相關(guān)政策建議（孫夢華等，2021）；以錢塘江流域?yàn)檠芯繉ο螅C合土地利用數(shù)據(jù)與夜間燈光數(shù)據(jù)，探究其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的關(guān)系（王迪和謝慧明，2021）；通過構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展一致性模型，分析黃河流域生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)關(guān)系的時(shí)空演變特征（韓夢濤等，2021）；以經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展為背景，運(yùn)用空間網(wǎng)絡(luò)分析法研究黃河流域生態(tài)與經(jīng)濟(jì)空間關(guān)聯(lián)關(guān)系，并為該地區(qū)未來發(fā)展提出科學(xué)建議（石濤，2020）；從縣域尺度上測算陜西省生態(tài)服務(wù)價(jià)值，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)構(gòu)建協(xié)調(diào)度指數(shù)來衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的動態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制（朱玉鑫和姚順波，2021）；基于我國縣域GDP數(shù)據(jù)和土地利用格網(wǎng)數(shù)據(jù)，對我國整體生態(tài)與經(jīng)濟(jì)狀況展開研究，發(fā)現(xiàn)陸地經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的空間協(xié)調(diào)度逐漸增高，但其空間分布差異較大（魏偉等，2018）；探討氣候、經(jīng)濟(jì)、土地利用等因素對粵港澳大灣區(qū)城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，發(fā)現(xiàn)氣溫和經(jīng)濟(jì)密度對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有顯著影響（劉志濤等，2021）。從研究方法和模型來看，多采用耦合協(xié)調(diào)度模型（薛明皋等，2018；趙育恒和曾晨，2019）、地理探測器（梁彥慶等，2020）、協(xié)調(diào)函數(shù)法（黃鑫等，2018）、協(xié)調(diào)度指數(shù)（吳建寨等，2007）、GM(1,1)灰色模型（劉國鋒等，2021）等。

綜合已有研究發(fā)現(xiàn)：對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性研究仍需不斷完善，在高質(zhì)量發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)大背景下，進(jìn)一步分析黃河流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀可為生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展提供政策參考。因此，本文以黃河流域9省區(qū)為研究單元，在謝高地等（2008）提出的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表基礎(chǔ)上，制定出符合轄區(qū)實(shí)際情況的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表，測算各研究時(shí)期黃河流域區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ecosystem service value，以下簡稱ESV），表征其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化，同時(shí)借助經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)，綜合分析黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)演變特征；引入空間統(tǒng)計(jì)方法中的Getis-Ord指數(shù)，探究區(qū)域生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系及空間分布模式，揭示流域生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間存在的協(xié)同問題，為未來制定流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策及實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究區(qū)域概況

黃河流域（96° — 119°E，32° — 42°N）西起巴顏喀拉山，東臨渤海，南至秦嶺，北抵陰山，總面積79.6萬km2（高吉喜等，2020）。自西到東橫跨四個(gè)地貌單元 —— 青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原和黃淮海平原（圖1）。流域內(nèi)地貌差異較大，不同地區(qū)氣候差異顯著。由于人類活動的干擾，存在生態(tài)系統(tǒng)退化、水土流失、水體污染等問題（張金良等，2022）。2021年12月中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》明確指出：黃河流域最大的問題是生態(tài)脆弱，最大的弱項(xiàng)是民生發(fā)展不足；受地理?xiàng)l件等制約，沿黃各省區(qū)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系度歷來不高，區(qū)域分工協(xié)作意識不強(qiáng)，高效協(xié)同發(fā)展機(jī)制尚不完善。未來黃河流域要不斷提高經(jīng)濟(jì)水平，同時(shí)將全面形成生態(tài)文明制度體系，嚴(yán)格落實(shí)生態(tài)保護(hù)機(jī)制，努力實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

圖1 黃河流域位置及海拔圖Fig. 1 Geographic location and DEM of the Yellow River Basin

1.2 研究方法

1.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的測算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測算包含確定單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)、統(tǒng)計(jì)各類土地利用類型面積、測算研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值三方面的內(nèi)容。

確定單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值通過貨幣的形式來估算生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)值。謝高地等（2008）在總結(jié)Costanza et al（2014）對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合調(diào)研資料修訂出適合我國國情的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表。但由于該表反映的是全國背景下的生態(tài)價(jià)值當(dāng)量，對于特定研究地區(qū)還需采取一定形式的修正。常見修訂方法包括生物量系數(shù)調(diào)整法（曹躍群等，2020）、生態(tài)區(qū)劃調(diào)整法（趙永華等，2011）、單位面積糧食經(jīng)濟(jì)價(jià)值法（唐秀美等，2016；羅海平等，2017）。本研究參考朱玉鑫和姚順波（2021）的修正方法，基于單位面積糧食經(jīng)濟(jì)價(jià)值法，以我國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量為基礎(chǔ)，結(jié)合黃河流域糧食平均價(jià)格及糧食單位面積產(chǎn)量，測算研究期間黃河流域單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（ecological service value coefficient，以下簡稱VC）（表1），計(jì)算公式如下：

表1 黃河流域不同土地利用類型單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)Tab. 1 Ecosystem service value coefficients per unit area of different land use types in the Yellow River Basin

式中：VCi為土地利用類型i對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，P為黃河流域糧食平均價(jià)格（元 · kg-1），Q為黃河流域糧食單位面積產(chǎn)量（kg · hm-2），當(dāng)量如表2所示。

表2 我國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量Tab. 2 Equivalent value per unit area of ecosystem in China

參照土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)，確定各土地利用類型面積，將黃河流域各研究期土地利用類型統(tǒng)一歸并為耕地、林地、草地、濕地、水域、建設(shè)用地和未利用地七大類。

測算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV），公式如下：

式中：ESV代表生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元）；LUCi指土地利用類型i的面積（hm2）；VCi指土地利用類型i對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（元 · hm-2）；n代表研究區(qū)土地利用類型數(shù)量。

式中：ESVt1、ESVt2分別表示t1、t2時(shí)刻某研究單元生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元 · hm-2）；RESV（rate of ecosystem service value）代表單元生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化率。

1.2.2 經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展評價(jià)

基于Song and Deng（2017）研究結(jié)果，本研究通過構(gòu)建經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)度指數(shù)（economic and ecological index，以下簡稱EEI）和經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)度變化指數(shù)（change of economic and ecological index，以下簡稱CEEI）分析黃河流域生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間關(guān)系。其中EEI通過測算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）與GDP的比值來衡量研究時(shí)期經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的協(xié)調(diào)關(guān)系（公式(4)）。CEEI則是研究期內(nèi)ESV變化率與GDP變化率之比，這種比值關(guān)系能夠直觀反映生態(tài)環(huán)境變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中二者的動態(tài)協(xié)調(diào)程度（公式(5)）。測算公式如下：

式(5)中：ESVpi和ESVpj分別表示研究時(shí)段始、末年份的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（億元）；GDPpi、GDPpj分別表示研究時(shí)段始、末年份的GDP值（億元）。

參考我國經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)度的劃分規(guī)律等相關(guān)研究成果（魏偉等，2018），對EEI進(jìn)行劃分：0≤EEI＜0.3為高度沖突區(qū)；0.3≤EEI＜0.6為低度沖突區(qū)；0.6≤EEI＜0.9為協(xié)調(diào)區(qū)；0.9≤EEI＜1.2為高度協(xié)調(diào)區(qū)；1.2≤EEI＜1.5為協(xié)調(diào)區(qū)；1.5≤EEI＜1.8為低度沖突區(qū)；EEI≥1.8為高度沖突區(qū)。EEI可以揭示經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，0≤EEI＜0.3表示與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相比較，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，其步調(diào)很不一致，設(shè)置為高度沖突區(qū)；當(dāng)EEI≥1.8表明生態(tài)環(huán)境保護(hù)較好，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較緩，兩者出現(xiàn)步調(diào)不匹配情況，所以也設(shè)置為高度沖突區(qū)。

公式(5)存在四種情況：（1）當(dāng)ESV變化率與GDP變化率均大于0時(shí)，經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)呈協(xié)調(diào)狀態(tài)，表明研究區(qū)域在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)較好地保護(hù)了自然環(huán)境；（2）當(dāng)ESV變化率小于0，而GDP變化率大于0時(shí)，經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)呈非協(xié)調(diào)狀態(tài)，表明該時(shí)期研究區(qū)在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，忽視了生態(tài)環(huán)境修復(fù)與保護(hù)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境在高強(qiáng)度人類干擾狀況下不斷惡化；（3）當(dāng)ESV變化率大于0，而GDP變化率小于0時(shí)，經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)呈非協(xié)調(diào)狀態(tài)，表明該研究區(qū)自然資源豐富，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，但區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，人民生活水平落后；（4）當(dāng)ESV變化率與GDP變化率均小于0時(shí)，經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)呈極度不協(xié)調(diào)狀態(tài)，說明研究區(qū)域在前期發(fā)展經(jīng)濟(jì)時(shí)嚴(yán)重干擾生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致其幾乎失去自我調(diào)節(jié)能力而極度惡化，不得不大范圍地展開生態(tài)修復(fù)，以提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，同時(shí)，受生態(tài)環(huán)境影響，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到極大制約。本研究按如下標(biāo)準(zhǔn)將各研究期間CEEI值進(jìn)行劃分：（1）1≤CEEI＜1.2（高度協(xié)調(diào)區(qū)），即該研究時(shí)段黃河流域ESV的增長速度高于GDP增長速度，經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)呈高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，此狀態(tài)表明研究區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)持續(xù)和諧發(fā)展，或是已較好地修復(fù)前期經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的破壞，使得二者再次達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)；（2）0.6≤CEEI＜1（中度協(xié)調(diào)區(qū)）、0≤CEEI＜0.6或CEEI≥1.2（低度協(xié)調(diào)區(qū)）， 即研究區(qū)GDP的增長速度高于ESV增長速度或ESV增長速度略高于GDP增長速度，此時(shí)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境仍處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，但高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展正給生態(tài)環(huán)境帶來壓力，CEEI值越小表明生態(tài)環(huán)境壓力越大，經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)水平越低；（3）CEEI＜0（沖突區(qū)），即研究區(qū)ESV負(fù)增長，表明較大力度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害，生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，必須及時(shí)采取生態(tài)修復(fù)措施來改善生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。

1.2.3 空間統(tǒng)計(jì)分析

CEEI作為評價(jià)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)關(guān)系的關(guān)鍵指標(biāo)，其在不同時(shí)空的演化規(guī)律可采用空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來分析（Chen et al，2019）?？臻g自相關(guān)分析中的局部空間關(guān)聯(lián)指數(shù)用來表征某空間單元屬性值與其周圍單元之間的空間異質(zhì)性程度，從而揭示該空間單元值是否與其周圍單元取值情況有關(guān)（趙鴻雁等，2018），常見的局部空間分析指標(biāo)有局部Moran’sI指數(shù)和局部Geary系數(shù)。本研究通過Getis-Ord指數(shù)測定黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度的冷點(diǎn)和熱點(diǎn)地區(qū)，揭示其空間局部關(guān)系，從而探究經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度之間可能存在的空間分布關(guān)系，公式如下：

式中：Xi為地區(qū)單元i的觀測值；Wij為空間權(quán)重矩陣，空間相鄰為1，不相鄰為0。若值顯示為正，表明i地區(qū)周圍的值相對較高，屬于熱點(diǎn)地區(qū)；反之則為冷點(diǎn)地區(qū)。

1.3 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)矢量范圍來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/），采用的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2000 — 2020年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》和黃河流域各省統(tǒng)計(jì)年鑒等（http://www.tjcn.org/tjgb/）；各期土地利用類型數(shù)據(jù)（包括2000年、2005年、2010年、2015年、2020年）來源于中國科學(xué)院數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)（https://data.casearth.cn/），數(shù)據(jù)制作均經(jīng)過人工目視解譯各期Landsat TM/ETM遙感影像，下載的土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)分辨率為30 m。為便于統(tǒng)計(jì)，將各研究時(shí)期土地利用數(shù)據(jù)統(tǒng)一歸并為一級類，包括耕地、林地、草地、濕地、水域、建設(shè)用地和未利用地七類。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化分析

2000 — 2020年黃河流域全域生態(tài)服務(wù)價(jià)值持續(xù)增長。從時(shí)間維度來看，由2000年的7020.74億元增長到2020年的25598.24億元，生態(tài)狀況持續(xù)好轉(zhuǎn)。其中2000 — 2015年增長速度較快，2015 — 2020年又逐漸放緩。究其原因，是由于近半個(gè)世紀(jì)以來，黃河總體降水偏少，流域內(nèi)沒有出現(xiàn)大的洪水災(zāi)害，水土流失明顯減弱。近十幾年來，黃河流域甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等上游區(qū)域局部陣雨較多，且降水頻次提升，給黃河流域帶來了較好的生態(tài)提升時(shí)機(jī)。其次，自2002年起國家大力提倡“退耕還林還草”，政府補(bǔ)貼增加，并隨著流域內(nèi)城市化推進(jìn)，農(nóng)村居民進(jìn)城務(wù)工導(dǎo)致土地承載人口數(shù)量減少，這些都促進(jìn)了荒山綠化、植被恢復(fù)和生態(tài)提升。

從空間維度來看（圖2），ESV高值主要分布在黃河流域上游和中游，低值分布逐漸由中游變化到下游的河南省、山東省等省區(qū)，2000 — 2020年上游青海省、中游內(nèi)蒙古自治區(qū)、陜西省等省區(qū)ESV明顯升高。

圖2 2000 — 2020年黃河流域生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布Fig. 2 Spatial distribution of ESV in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

從2000 — 2020年RESV值的動態(tài)變化來看（圖3），2000 — 2005年，黃河流域RESV值介于0.5 — 1.0，全域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值明顯提升。2005 — 2010年吳忠市、鄭州市RESV值介于0 — 0.5，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度比上一時(shí)期減少。2010 — 2015年黃河流域全域RESV值介于0 — 0.5，該期間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體提高，但上升幅度明顯下降。2015 — 2020年黃河流域生態(tài)服務(wù)波動較大，上游青海省和甘肅省、中游陜西省等地的部分市區(qū)RESV呈負(fù)值，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低，中游內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省等地區(qū)生態(tài)服務(wù)較為穩(wěn)定，上游部分地帶出現(xiàn)RESV值大于1的現(xiàn)象，表明該期間部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值成倍增加。2000 — 2020年整個(gè)研究時(shí)期黃河流域生態(tài)服務(wù)價(jià)值明顯提升，尤其內(nèi)蒙古自治區(qū)、四川省、青海省等地RESV值超過1，但也有部分市區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低。

圖3 2000 — 2020年黃河流域地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化情況Fig. 3 Spatial distribution of RESV in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動態(tài)變化原因分析

由于采用不同的土地利用分類系統(tǒng)，對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評價(jià)存在較大的差異，例如：趙志剛等（2017）采用耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地六類土地利用分類對鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)加以分析，而曹躍群等（2020）在原有六類生態(tài)系統(tǒng)中添加了濕地和園地生態(tài)系統(tǒng)，相應(yīng)減少了水域和草地的面積，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)價(jià)值有較大差異。本研究采用七類土地利用分類系統(tǒng)，得出2000年、2005年、2010年、2015年、2020年黃河流域ESV分別為7020.74億元、11563.53億元、17909.13億元、24106.31億元、25598.24億元，該變化與研究期間各類土地利用面積變化顯著相關(guān)。

黃河流域ESV逐年遞增的趨勢，與何欣等（2021）研究結(jié)果相似。從整體來看，黃河流域2000 — 2020年土地利用結(jié)構(gòu)及面積變化較大（表3），其中，變化最大的是未利用地和草地，尤其在2000 — 2005年，未利用地大幅減少，減幅達(dá)96.43萬hm2；草地面積波動較大，總體由2000年的3785.63萬hm2增加到2020年的3842.84萬hm2，其 中2000 — 2005年 和2010 —2015年均在增加，2005 — 2010年和2015 — 2020年則均在減少。這與黃河流域中北部內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)、山西省等區(qū)域深度踐行我國碳達(dá)峰、碳中和行動方略，加大資源型省份生態(tài)治理有著密切的關(guān)系（于貴瑞等，2022）。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程進(jìn)一步推進(jìn)，2000 — 2020年建設(shè)用地持續(xù)增加，人為擾動對生態(tài)造成很大影響。到2020年建設(shè)用地面積增加到189.43萬hm2。耕地呈“V”字形變化，2000 — 2010年持續(xù)減少，2010 — 2020年急轉(zhuǎn)回升。這與國家制定的保護(hù)耕地和糧食安全的基本方針有著直接關(guān)系，區(qū)域建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等占用耕地較多，隨后加大耕地后備資源整理和補(bǔ)充，從占補(bǔ)平衡角度而言，耕地補(bǔ)充明顯（劉蒙罷等，2022）。從省域?qū)用鎭砜矗▓D4），研究期內(nèi)，處于生態(tài)嚴(yán)重脆弱區(qū)的青海省草地減少幅度最大，與張重等（2022）對青海省天然草地退化研究結(jié)果相符；耕地減少較多的是河南省和山東省，而山西省和寧夏回族自治區(qū)耕地面積呈上升趨勢。僅從變化趨勢認(rèn)知，耕地面積是上升的，但從糧食產(chǎn)區(qū)劃分而言，河南省和山東省屬于糧食主產(chǎn)區(qū)，而山西省和寧夏回族自治區(qū)為產(chǎn)銷平衡區(qū)，快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已對耕地保護(hù)造成影響，需要更好地協(xié)調(diào)糧食主產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地保護(hù)的關(guān)系（蘆風(fēng)英等，2022）。

圖4 2000 — 2020年黃河流域各省土地利用面積變化Fig. 4 Land use area of different provinces in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

表3 2000 — 2020年黃河流域土地利用面積變化Tab. 3 Land use change in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

2.3 生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)的變化特征分析

EEI直觀反映研究區(qū)ESV和GDP的協(xié)調(diào)關(guān)系，若ESV值和GDP值均較大，表明該地區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)水平較高，較好地落實(shí)了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

對比五個(gè)時(shí)段的EEI發(fā)現(xiàn)：黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟(jì)增長的承載力較弱。如圖5所示：2000 — 2020年黃河流域EEI空間分布有較大變化，且高度沖突區(qū)逐漸集中于青海省、河南省、內(nèi)蒙古自治區(qū)西部、山東省等地區(qū)。具體來看，2000年黃河流域生態(tài)與經(jīng)濟(jì)整體協(xié)調(diào)度低，高度沖突區(qū)集中于黃河流域西部地區(qū)，只有金昌市、吳忠市、晉中市、長治市等少數(shù)地區(qū)處于協(xié)調(diào)狀態(tài)。2005年高度沖突區(qū)有所減少且協(xié)調(diào)區(qū)增多，尤其中部的鄂爾多斯市、榆林市、吳忠市等地區(qū)由沖突轉(zhuǎn)為協(xié)調(diào)。與2005年相比，2010年黃河流域西部EEI空間分布變化較小，高度沖突區(qū)仍分布于青海省、四川省、甘肅省等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和山東省、河南省等人類干擾密度較高的地區(qū)。2015年EEI空間分布逐漸穩(wěn)定，且呈集聚態(tài)勢。2020年黃河流域東南部地區(qū)經(jīng)濟(jì)聚集程度仍高于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)聚集，西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集聚遠(yuǎn)高于經(jīng)濟(jì)集聚，導(dǎo)致該類地區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)水平低，該時(shí)期整體協(xié)調(diào)水平不高。

圖5 2000 — 2020年黃河流域經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)空間演變Fig. 5 Spatial evolution of EEI in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

黃河流域作為我國重要的能源富集區(qū)，其工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著先天的優(yōu)勢。然而，隨著環(huán)境逐步惡化，國家對流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展越來越重視。為進(jìn)一步表征黃河流域ESV與GDP協(xié)調(diào)度的空間演變關(guān)系，根據(jù)公式(5)測算經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)度變化指數(shù)（CEEI），結(jié)果如圖6所示。

圖6 2000 — 2020年黃河流域經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)度變化空間演變Fig. 6 Spatial evolution of CEEI in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

由圖6可知：研究期內(nèi)，黃河流域整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度呈波動狀態(tài)。2000 — 2005年，黃河流域尚未出現(xiàn)沖突區(qū)域，整體協(xié)調(diào)度較高，果洛市、黃南市、吳忠市等地區(qū)呈高度協(xié)調(diào)狀態(tài)。表明隨著區(qū)域環(huán)保制度不斷完善和生態(tài)建設(shè)，整體生態(tài)環(huán)境保護(hù)較好，此時(shí)資源開發(fā)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢。2005 — 2010年黃河流域全域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度降低，近90%的地區(qū)處于低度協(xié)調(diào)狀態(tài)，表明該時(shí)期的流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展大幅推進(jìn)，黃河流域工業(yè)發(fā)展與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)突出，為黃河生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力（于博等，2019）。隨著環(huán)境制約加大，人民經(jīng)濟(jì)水平提升，流域部分區(qū)域發(fā)展模式由第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，2010 — 2015年，協(xié)調(diào)趨勢明顯，中度、高度協(xié)調(diào)區(qū)域明顯增多，有逐漸趨于協(xié)調(diào)的趨勢，發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)加大了生態(tài)環(huán)境保護(hù)。2015 — 2020年，出現(xiàn)大面積沖突區(qū)域，此期間，黃河流域各省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式呈粗放型，生態(tài)環(huán)境水平直線下降，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指數(shù)和生態(tài)環(huán)境指數(shù)嚴(yán)重不協(xié)調(diào)。此分析結(jié)果與陸大道和孫東琪（2019）基于熵權(quán)法對黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)水平評價(jià)研究的結(jié)果一致。根據(jù)已有研究結(jié)果，目前黃河流域整體經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)程度低，僅有部分市、區(qū)處于高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，且在地域分布上并不均衡，部分區(qū)域出現(xiàn)了兩極分化現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)黃河流域經(jīng)濟(jì)增長和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，亟需建立健全兩者耦合協(xié)同機(jī)制（任保平和杜宇翔，2021），推動黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

2.4 生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度空間演變模式

在黃河流域ESV與GDP協(xié)調(diào)度的空間演變關(guān)系（CEEI）基礎(chǔ)上，基于空間統(tǒng)計(jì)分析深入表征黃河流域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展特征。利用Geoda-1.18軟件計(jì)算分析黃河流域2000年、2005年、2010年、2015年、2020年五期經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)度的全局空間自相關(guān)Moran’sI指數(shù)（表4），得到2000年、2005年、2010年、2015年、2020年協(xié)調(diào)度指數(shù)全局空間自相關(guān)Moran’sI值分別為0.0791、0.0812、0.0754、0.0684和0.0651；Z得分分別為2.3578、2.2869、2.2329、1.9556和2.1823，P值均小于等于0.05。表明黃河流域環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度具有顯著的空間正相關(guān)性，存在明顯的空間集聚特征，且環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度的空間集聚性呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。

表4 黃河流域協(xié)調(diào)度指數(shù)全局空間自相關(guān)檢驗(yàn)表Tab. 4 Significance test of global Moran’s I of coordination degree index in the Yellow River Basin

利用ArcGIS軟件對黃河流域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)變化指數(shù)進(jìn)行熱點(diǎn)分析，并將空間統(tǒng)計(jì)值形成五類，用“Z得分”指示統(tǒng)計(jì)顯著性，Z值為正的位置表示高值的聚類，Z值為負(fù)的位置表示低值的聚類。在“Z得分”＞1.4時(shí)形成“熱點(diǎn)”，在“Z得分”＜ -1.4時(shí)形成“冷點(diǎn)”，研究區(qū)總體呈現(xiàn)“熱點(diǎn)”高度聚集分布模式（圖7）。

圖7 2000 — 2020黃河流域經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)冷點(diǎn)、熱點(diǎn)地區(qū)分布Fig. 7 Distribution of cold and hot spots of economic and ecological coordination in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

根據(jù)圖7可知：2000 — 2005年，黃河流域上游經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度空間分布態(tài)勢較為均勻，中游山西省出現(xiàn)高值集聚區(qū)。由于第二產(chǎn)業(yè)比重偏大，生態(tài)法制約束不足，私挖濫采隨處可見，山西省的能礦經(jīng)濟(jì)此時(shí)段飛速發(fā)展，成為經(jīng)濟(jì)和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展熱點(diǎn)區(qū)（劉海霞和任棟棟，2021）。2005 — 2010年，高于均值的熱點(diǎn)地區(qū)分布在黃河流域上游蘭州地區(qū)，低于均值區(qū)的冷點(diǎn)分布于內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)，這些地區(qū)是CEEI波動起伏的主要地區(qū)。資源開發(fā)帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，該時(shí)期內(nèi)蒙古自治區(qū)的資源開發(fā)超過了山西省，成為全國煤炭供應(yīng)大省。2010 — 2015年，低于均值的冷點(diǎn)區(qū)向上游西南部省份轉(zhuǎn)移，主要分布于甘肅地區(qū)，高于均值的熱點(diǎn)地區(qū)分布在黃河流域中上游以北的地區(qū)，呈集聚態(tài)勢。隨著“兩山”理論的提出，以資源環(huán)境承載能力為基礎(chǔ)的生態(tài)文明建設(shè)成為主旋律，黃河流域綠色發(fā)展不斷趨好（郭付友等，2021）。2015 — 2020年，低于均值的冷點(diǎn)區(qū)轉(zhuǎn)到黃河流域上游地區(qū)，其余地區(qū)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度空間分布態(tài)勢較為均勻。

3 結(jié)論

（1）從時(shí)間維度來看，2000 — 2020年黃河流域全域生態(tài)服務(wù)價(jià)值（ESV）持續(xù)增長，由2000年的7020.74億元增長到2020年的25598.24億元；從空間維度來看，ESV整體高值主要分布在黃河流域上游地區(qū)，低值分布逐漸由中游地區(qū)變化到下游河南省、山東省等省區(qū)，2000 — 2020年上游青海省、內(nèi)蒙古自治區(qū)及中游陜西省等省區(qū)ESV明顯升高。

（2）黃河流域整體經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境沖突區(qū)面積遠(yuǎn)大于協(xié)調(diào)區(qū)，其中沖突區(qū)面積與協(xié)調(diào)區(qū)面積比達(dá)到83∶17，且在地域分布上并不均衡，高度沖突區(qū)逐漸集中于上游青海省、四川省、甘肅省等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和下游河南省、山東省等人類干擾密度較高的地區(qū)。

（3）研究期內(nèi)，黃河流域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展空間分布聚集效應(yīng)明顯，且高于均值的熱點(diǎn)地區(qū)空間分布逐漸由黃河流域下游地區(qū)轉(zhuǎn)到黃河流域上游地區(qū)，黃河流域上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展空間分布狀態(tài)從2000年的均勻分布模式變化到2020年的聚集模式，而下游地區(qū)分布模式趨于均勻。

（4）黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)不同年份協(xié)調(diào)性在空間上存在較大差異。其原因主要為經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式過于粗放，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)存在“一刀切”現(xiàn)象，沒有結(jié)合區(qū)位優(yōu)勢發(fā)展經(jīng)濟(jì)與保護(hù)生態(tài)環(huán)境。就黃河流域上流而言，生態(tài)環(huán)境本底脆弱，要以遏制生態(tài)退化為核心發(fā)展思路，加快恢復(fù)重要生態(tài)系統(tǒng)，強(qiáng)化水源涵養(yǎng)等功能。對黃河流域中游要實(shí)行保護(hù)性開發(fā)，構(gòu)建“生態(tài)-經(jīng)濟(jì)”融合發(fā)展模式，在陜西關(guān)中城市群和山西中部城市群影響下，抓住契機(jī)加速發(fā)展經(jīng)濟(jì)。于此同時(shí)，雙管齊下，保護(hù)區(qū)域水土保持功能，加大水土流失綜合治理力度。針對黃河流域下游，持續(xù)發(fā)揮經(jīng)濟(jì)發(fā)展龍頭作用，聯(lián)動整個(gè)流域經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。黃河流域內(nèi)不同區(qū)域資源稟賦與生態(tài)環(huán)境差異較大，要因地制宜，找出適合不同區(qū)域發(fā)展的路徑，綜合推動黃河流域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展。

4 展望

本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用了生態(tài)服務(wù)價(jià)值時(shí)空分異的研究方法，相比于傳統(tǒng)靜態(tài)分析更具有科學(xué)性和實(shí)踐性，研究結(jié)果可直觀反映黃河流域生態(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及二者間的協(xié)調(diào)關(guān)系，為定量化評估黃河流域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)系做出有益探索。同時(shí)，也為全域未來土地利用配置、經(jīng)濟(jì)管理政策修訂以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、降低生態(tài)環(huán)境干擾程度、加強(qiáng)生態(tài)治理與保護(hù)等提供理論參考。在估算方法上仍存在一些不足，如針對空間和時(shí)間因素對黃河流域經(jīng)濟(jì)生態(tài)協(xié)調(diào)狀況進(jìn)行探究，僅以GDP和ESV作為衡量的關(guān)鍵要素，尚需深入探討多角度、多元化核算思

路和方法。