EN中文

Economic geography >

2024 , Vol. 44 >Issue 11: 161 - 172

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2024.11.017

Coupling Coordination Relationship Between Gross Ecosystem Product and Economic Development in Important Ecological Functional Areas：A Case Study in the Yellow River Basin

  • WEI Wei , 1 ,
  • YUAN Zaiwu 2 ,
  • WEI Xiaoxu 3 ,
  • DOU Haomin 1 ,
  • XIONG Jinkun 1
Expand
  • 1. College of Geography and Environmental Science，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，Gansu，China
  • 2. College of Earth and Environmental Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，Gansu，China
  • 3. School of Management，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，Gansu，China

Received date: 2023-04-26

  Revised date: 2024-06-17

  Online published: 2024-12-18

Fold

Abstract

This paper selected 63 prefecture-level cities in the Yellow River Basin as research area and constructed accounting system for the Gross Ecosystem Product (GEP) of Yellow River Basin in 2015 and 2020. It explored the coupling coordination relationship between GEP and regional economic development,and revealed the spatio-temporal evolution characteristics of their coupling coordination relationship at different scales. The results showed that: 1) The total GEP in the Yellow River Basin demonstrated a rapid growth trend,increasing from 9.19 trillion yuan in 2015 to 9.76 trillion yuan in 2020,the growth rate was 6.2%. This growth indicates an improved ecological quality and a significant enhancement in ecological value in the Yellow River Basin. Moreover,there were substantial differences in GEP spatial distribution among different regions,with no significant regularity. From an administrative viewpoint,the western and northern regions exhibited higher total GEP,while the overall GEP in the eastern and southern regions remained relatively low. 2) The overall coupling coordination degree between GEP and regional economic development in the Yellow River Basin displayed a natural transition and gradual change,with higher levels in the east of the Yellow River Basin and lower levels in the west of the Yellow River Basin. The spatial characteristics of relative development showcased a gradual increase from the west of the Yellow River Basin to the east of the Yellow River Basin,indicating that the comprehensive development capacity in the east of the Yellow River Basin surpassed that in the west of the Yellow River Basin thereby reflecting a stronger ability to coordinate ecological and economic development. 3) From the perspective of the coupling coordination development changes in cities of the Yellow River Basin,the differences between regions are obvious,it showed the overall characteristics of the transformation from unbalanced development to coordinated development,from the double lag of economy and ecology to the mutual development,indicating that it was gradually moving toward a path of ecological and economic coordination and sustainable development in the Yellow River Basin. It shows that China's implementation of the Yellow River Basin ecological protection and high-quality development strategy has achieved phased results. In the future,government should adhere to the principle of ecological priority and green development,strengthen the regular monitoring of the coupling coordination development of ecological environment and social economy,and apply local policies to effectively promote the ecological protection and high-quality development of the Yellow River Basin.

Key words： important ecological functional area; coupling coordination degree; relative development level; gross ecosystem product(GEP); ecological protection; high-quality development; the Yellow River Basin

Cite this article

WEI Wei , YUAN Zaiwu , WEI Xiaoxu , DOU Haomin , XIONG Jinkun . Coupling Coordination Relationship Between Gross Ecosystem Product and Economic Development in Important Ecological Functional Areas：A Case Study in the Yellow River Basin[J]. Economic geography, 2024 , 44(11) : 161 -172 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2024.11.017

生态系统作为重要的生态资源，维系着全球环境的稳定，承载着生物的多样性[1]。生态系统的健康不仅关乎生物的存续，更是社会经济可持续发展的基石。良好的生态系统可以保障生态财富的安全，进而推动社会经济的繁荣[2]。随着全球经济发展和人类活动日益频繁，导致自然资源过度消耗，部分资源近乎枯竭，造成生态系统资产显著损失，其向人类提供的生态系统服务功能也在不断减少[3]。目前对于生态系统提供的服务价值核算体系已有成熟方法可供参考，但仅对生态系统服务价值进行研究已经无法满足可持续发展的需求。因此，科学评估和准确核算区域生态系统生产价值显得十分重要。面对这一科学问题，2013年学术界首次提出了生态系统生产总值（Gross Ecosystem Product，GEP）的概念，将其定义为“特定区域和特定时期内生态系统为人类社会提供的所有生态产品和服务的总货币价值”[4]，旨在解释自然对人类社会的贡献，并定量刻画人与自然之间的关系[5]。
近年来，许多学者从不同角度、不同区域、不同方法进行GEP评估研究，使GEP理论机制不断完善、核算体系和框架不断健全，在现代社会体系中的指导作用也越来越明显。同时其理念也逐渐得到了国内外的广泛认可[6]，2021年GEP被纳入到联合国发布的最新国际统计标准《环境经济核算体系——生态系统核算》中[7]。从国内看，我国各级部门高度重视GEP的核算研究与实践应用，已于众多省、市、县开展GEP核算试点工作[5,8-10]，并尝试将其应用于生态效益评估、生态补偿、政绩考核、生态修复治理等多个领域[7,11-13]。此外，也有部分学者从不同生态系统类型如水、森林、沙漠、农田生态系统[14-17]等开展GEP核算与评估工作，还有不少学者从不同地区如长三角、赣南以及长株潭地区[18-20]，不同流域如雅鲁藏布江、湟水河流域[21-22]等多角度开展GEP核算与评估，均取得了显著成果。但受生态系统的复杂性、地理区域差异性以及评价体系和核算方法的不统一等因素限制，现阶段GEP核算结果仍然存在很大不确定性[6]。因此，在全面推进中国式现代化的进程中，如何从发展的视角综合考虑生态效益与经济社会效益，实现对生态产品价值的全面核算，正成为当前研究的热点问题。
GEP与经济发展作为区域可持续发展研究中的核心内容，是反映人类活动和生态系统关系的重要指标，二者在本质上是有机互补、交叉互动的动态协调关系[23]。在不同区域、不同经济发展阶段、不同经济发展模式下，经济增长并不必然与生态退化相伴，而是可以通过因地制宜的政策和管理策略来实现二者的良性互动。①GEP水平与经济发展模式因区域条件而异。不同区域的GEP水平受自然条件和人类活动的双重影响，空间异质性显著，导致区域经济发展模式对GEP的影响具有明显的区域差异性。资源依赖型区域可能面临着通过过度开发资源来促进经济增长的挑战；而城市化区域则需要在维持高水平经济活动的同时，寻求生态系统修复和GEP提升的途径。②GEP与经济发展协调性随经济发展阶段的提升而增强。在经济发展初期发生冲突，区域经济往往高度依赖自然资源的直接开发和利用，导致生态退化和GEP下降；在发展中期逐步向工业化和城市化转型，生态系统承受的压力加大，生态恢复缓慢，GEP进一步下降；而在发展后期，经济转向可持续发展模式，GEP逐步恢复并提升，使得GEP与经济发展实现同步提升、协调发展。③GEP和区域经济之间存在双向互动关系和反馈机制。区域经济发展的类型和强度对GEP产生直接影响，经济的发展水平通常与生产活动、资源利用和环境负荷相关联，从而导致生态系统生产总值的波动和变化[9]。同时，GEP的提高也可以对社会经济产生潜在影响。通过合理的生态系统保护和恢复，能够促进资源的有效利用，提高可持续发展能力，促进社会经济的健康增长[24]。
区域经济与生态保护发展不平衡仍是当前社会的普遍现象，生态系统服务价值的减少或失衡对生态系统的完整性和人类社会的可持续性造成了重大影响[25]。为解决生态环境与经济发展之间的矛盾，相关学者进行了大量研究去探索如何走向经济与生态协调发展的道路[26-28]。然而，目前的研究侧重于生态系统服务价值与经济[26]、能源[27]及民生福祉[28]等多领域的耦合协调分析，也有一些学者开始探讨GEP与区域经济之间的关系。例如，韩增林等从不同用地类型角度出发，阐述了生态系统与经济社会相互作用的理论机制，核算了大连市各县区的GEP价值，探讨了大连市各县域GEP与经济发展间的耦合协调关系[9]；Xie等核算了江西省各市GEP，分析了其生态系统状态的变化，探讨了生态系统与区域经济水平之间的相互作用机制[24]；Guan等采用Tapio解耦模型、空间自相关模型和LMDI分解模型，分析了湖北省GEP的时空变化以及GEP与经济增长的耦合关系及脱钩强度[29]；Hu等利用遥感影像、地理空间数据和统计公报等多源数据，对福建省2000—2020年物质产品、调节服务和文化服务的GEP值进行了量化，并分析了GEP的时空特征以及与GDP的耦合关系[30]。综上发现，现有研究大多基于省级、市级等行政管理尺度分析GEP与经济发展之间的关系，但探讨流域尺度下GEP与经济发展之间耦合协调关系的较少，尤其是黄河流域和长江流域等重要生态功能区生态价值与经济发展之间耦合协调关系的更少。因此，本文基于流域尺度，借助GIS空间分析方法，构建生态与经济发展的耦合协调模型对黄河流域63个地级行政区2015和2020年的GEP进行核算，旨在探讨不同尺度和时间序列下生态系统与经济增长之间的相互作用和动态变化关系，从而为黄河流域高标准、可持续的发展提供依据，并为其生态保护与经济繁荣提供多维度的决策支持。

1 研究区、数据与方法

1.1 研究区概况

黄河流域位于我国96.31°E~119.25°E，32.41°N~42.32°N，涵盖青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原四大地貌单元，跨越了青海、甘肃、四川、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省区，下辖63个地级及以上行政区（市、州），地域广阔。该区域人口众多，2021年底达4.2亿人，占全国总人口的30.3%；经济实力十分雄厚，GDP达24.7万亿元，占全国的25.1%[31]。然而，黄河流域的生态环境问题严峻，地形、气候、植被等方面存在明显差异。整体上看，黄河流域气候干燥，水资源匮乏，年平均降水量仅438 mm，植被覆盖率只有60.7%，土地荒漠化问题严重[26]。特别是近年来，人类活动的增加对生态环境造成了大规模干扰，土地沙化、水土流失、植被退化以及水体污染等问题日益突出[32]。在这样的背景下，保护黄河流域的生态环境，实现高质量发展成为广大民众关注的焦点，如何平衡经济发展与生态保护，是当前面临的重要课题。

1.2 数据来源

研究数据包括3种类型：基础地理数据、遥感及相关产品数据和统计数据，具体包括研究区各省区、市州的统计年鉴、水资源公报、研究区数字高程模型（DEM）数据、土地利用数据、年平均降雨量数据、蒸散发、NPP等数据等（表1）。由于水资源公报数据更新至2020年，部分地级行政区统计年鉴也只更新至2021年，为使研究时段与国民经济和发展规划时段一致，本文统一时段为2015和2020年2个年份。通过ArcGIS进行数据预处理、插值、空间化、统一坐标系等操作，再利用叠加分析，栅格计算等操作，实现耦合协调结果的空间化表达。
表1 数据类型与来源说明

Tab.1 Data type and source description

数据名称 分辨率（m） 数据来源
行政区划 - 国家基础地理信息中心（http://www.ngcc.cn/ngcc/http://www.ngcc.cn/ngcc/）
DEM 30 地理空间数据云（https://www.gscloud.cn/https://www.gscloud.cn/）
土地利用 1000 中国科学院资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/https://www.resdc.cn/）
降水量数据 1000 国家地球系统科学数据中心共享服务平台（http://www.geodata.cn/http://www.geodata.cn/）
降雨侵蚀力 1000 北京师范大学地理数据与应用分析中心（https://gda.bnu.edu.cn/）
气象数据 站点 国家气象数据中心（http://data.cma.cn/）
土壤数据 1000 中国土壤数据库（http://vdb3.soil.csdb.cn/）
植被指数NDVI 1000 中国科学院资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/https://www.resdc.cn/）
净初级生产力NPP 500 美国地质勘探局USGS（https://www.usgs.gov/）
蒸散发 1000 国家地球系统科学数据中心共享服务平台（http://www.geodata.cn/http://www.geodata.cn/）
统计数据 - 各省、市、州统计年鉴，水资源公报，社会发展公报等

1.3 研究方法

1.3.1 GEP核算方法

本文以生态系统生产总值（GEP）为基础，参考《陆地生态系统生产总值核算技术指南》，针对研究区63个地级及以上行政区，将GEP核算功能分为4个类别：产品提供、调节服务、文化服务和支持服务。其中，供给服务是指生态系统直接向人类社会提供福祉的物质产品所带来的服务价值，属于直接使用价值；调节服务是指人类社会从生态系统过程的调节效应中获得的利益，属于间接使用价值；文化服务则是指生态系统为人类提供的各种文化、旅游和精神层面的服务[33]，属于间接使用价值；而支持服务作为中间服务，通过供给服务、调节服务和文化服务间接地为人类服务，大多数支持服务并不直接对人类福祉产生效益，因此，为避免GEP值的重复计算而导致GEP被高估，支持服务在核算中予以排除[34]。根据研究区土地利用类型和植被状况，将生态系统划分为8个类型，包括森林、草地、农田、灌丛、河流湖泊、城乡聚落、湿地和荒漠。在此基础上，结合各地级行政区地理环境、气候特征，使用供给服务、调节服务和文化服务这三大类服务7项子指标对GEP进行核算（表2）。为了解决个别生态系统服务与产品缺乏单价的问题，依据前人研究[5]利用价格指数来计算当年的名义价格。
表2 GEP核算指标体系及方法说明

Tab.2 GEP accounting indicator system and method description

核算项目 功能指标 评估方法 功能量、价值量评估
供给服务 水资源、
农林牧渔		 市场价值法 V h f = ∑ i = 1 n Q f i · U i ; Q i = ∑ i = 1 n Q f i
式中：Vwr为产品供给价值（元/a）；Qfi为物质产品产量（kg/a）；Qi为第i种物质产品产量（kg/a）；Ui为第i种物质产品单价（元/kg）
调节服务 水土保持 替代成本法、
RUSLE		 V s d = λ · Q s r ρ · U r d ; Q s r = S R P - S R A = R · K · L S · ( 1 - C · P )
式中：Vsd是水土保持服务总价值（元）；λ为泥沙淤积系数，取24%[18]；Qsr为水土保持量[t/（hm2·a）]；ρ为土壤容重（t/m3）；Urd为水库清淤成本（元/m3）；SRP为潜在土壤侵蚀量[t/（hm2·a）]；SRA为实际土壤侵蚀量[t/（hm2·a）]；R为降雨侵蚀力因子[MJ·mm/（hm2·h）]；K为土壤可侵蚀因子[t·h/（MJ·mm）]；LS为地形因子（无量纲）；C为植被覆盖因子（无量纲）；P为水土保持措施因子（无量纲）
水源涵养 影子工程法、水量平衡方程 V w c = Q w r · U r c ; Q w c = ∑ i = 1 j ( R i - S i - E T i ) · A r e a i · 10 3 ; S i = R i · α
式中：Vwc是水源涵养服务总价值（元）；Qwc是水源涵养功能总（m3）；Urc表示水库建设单位库容投资（元/m3）；i表示生态系统；j表示生态系统个数；Si表示年地表径流量（mm）；Ri表示降雨量（mm）；ETi表示蒸散量（mm）；Areai表示第i类生态系统（农田、森林、草地、灌丛、湿地、河流湖泊、城乡聚落和荒漠）面积（km2）；α表示平均径流系数
固碳释氧 造林成本法、
工业制氧法		 V c o = Q c o · ( 1.62 · U c + 1.2 · U o ) ; Q c o = ∑ N P P i · S i
式中：Vco为固碳释氧总价值（元）；Qwc为固碳释氧总的功能量（t）；Si为研究区第i类生态系统类型的面积（hm2）；NPPi为第i类生态类型的NPP；Uc为市场造林固碳成本价格（t/元）；Uo为市场制造O2价格（t/元）
气候调节 替代成本法、蒸散模型 V c r = Q c r · U c r ; Q c r = E w k α + E w r · β + G P P i · A r e a i · d 3600 · α
式中：Vcr为气候调节总价值量（元）；Qcr为气候调节总功能（kW·h）；Ucr为气候调节的价格系数，取63个地级及以上行政区电价的平均值（元/kW·h）；Ewr为水面蒸发的水量（m3）；Ewk为水面蒸发所吸收的热量（kJ/kg），取在1个标准大气压下，100℃水温环境下的汽化热（2260 kJ/kg）[1]；β是加湿器将1 m3水转化为蒸汽的耗电量（kW∙h），取值为125 kW·h[9]；GPPi表示不同类型的生态系统单位面积在单位时间内蒸腾所消耗的热量，分别为2837.27、1300.95和969.83 kJ/（m2·d）[18]；Areai为不同生态系统（农田、森林、草地、灌丛、湿地、河流湖泊、城乡聚落和荒漠）的面积（m2）；d为每年空调开放天数，取值为日均温度大于26℃的天数；α为空调能效比，值取为3.08[18]
文化服务 景观旅游 V c t = ∑ V t · Y i
式中： V c t为文化服务价值（万元）；Vt是各市州旅游收入（万元）； Y i是第i种用生态系统旅游文化价值占旅游总收入比值（%），依据《入境游客抽样调查综合分析报告》中的数据，取自然景观旅游在研究区总旅游收入中的比例（24.6%）[18]

1.3.2 区域经济发展评价

经济发展水平的评价方法主要有单一指标法（如人均GDP）和综合指标法[9,24]。本文选择综合指标法（包括10个指标）来全面评估黄河流域及社会经济发展状况，涵盖经济规模、经济质效和经济结构等具体指标（表3）。本文采用熵值法通过计算指标之间的重要性，给予每个指标相应的权重，解决了指标间相关性的问题[35]。所涉及的经济指标数据来源于黄河流域各市州2015和2020年的《国民经济和社会发展统计公报》。
表3 区域经济发展指标体系及说明

Tab.3 Index system of regional economic development

准则层 经济指标名称 单位 属性 权重
经济规模
（0.525）		 GDP 亿元 正向 0.113
社会固定资产投资额 亿元 正向 0.128
地方财政收入 亿元 正向 0.134
进出口总额 亿美元 正向 0.163
经济质效
（0.340）		 人均GDP 元/人 正向 0.121
城镇居民人均年可支配收入 元/人 正向 0.031
农村居民人均年可支配收入 元/人 正向 0.093
人均社会消费品零售总额 元/人 正向 0.115
经济结构
（0.135）		 第二产业占GDP比重 % 正向 0.054
第三产业占GDP比重 % 正向 0.081

1.3.3 耦合协调度模型

耦合协调模型用于描述不同系统或要素之间的相互作用和协调程度。在区域发展和经济生态学中，它评估各种因素之间的配合影响，为理论基础和决策支持提供分析依据[36]。本文通过构建生态系统生产总值—经济发展耦合协调模型来描述经济与生态系统之间的协调作用。

1.3.4 相对发展度模型

相对发展度模型是用于评估生态系统与经济发展之间关系的一种分析工具，其目的在于比较生态系统与经济发展的水平，判断生态系统是否跟随经济发展步伐。本文引入该模型，旨在衡量区域生态系统现状相对于经济发展是超前还是滞后，以此分析生态系统在经济增长过程中是否具备足够的适应能力[37]。结合已有成果中等级划分标准[35-39]，并根据耦合协调度和相对发展度的结果划分耦合协调发展类型及标准（表4）。
E = U 1 / U 2
式中：E为相对发展度；U1、U2分别为GEP和经济发展的综合指数。
表4 GEP与经济发展的耦合协调发展类型及划分标准

Tab.4 Coupling coordination development types and classification standards between GEP and economic development

耦合协调度 相对发展度 耦合协调类型 耦合协调发展特征
0<D≤0.2 0<E≤2 严重失调 严重失调—生态滞后
2<E≤4 严重失调—两者相当
E>4 严重失调—经济滞后
0.2<D≤0.3 0<E≤2 中度失调 中度失调—生态滞后
2<E≤4 中度失调—两者相当
E>4 中度失调—经济滞后
0.3<D≤0.4 0<E≤2 轻度失调 轻度失调—生态滞后
2<E≤4 轻度失调—两者相当
E>4 轻度失调—经济滞后
0.4<D≤0.5 0<E≤2 基本协调 基本协调—生态滞后
2<E≤4 基本协调—两者相当
E>4 基本协调—经济滞后
0.5<D≤0.6 0<E≤2 中度协调 中度协调—生态滞后
2<E≤4 中度协调—两者相当
E>4 中度协调—经济滞后
0.6<D≤1.0 0<E≤2 高度协调 高度协调—生态滞后
2<E≤4 高度协调—两者相当
E>4 高度协调—经济滞后

2 结果分析

2.1 GEP时空分布特征

研究结果发现，黄河流域2015和2020年GDP分别为16.17万亿元和25.39万亿元，年均增长11.4%；而GEP核算结果分别为9.19万亿元和9.76万亿元，增长幅度为0.56万亿元，年均增长1.2%（基于2015年不变价）（表5），且GEP分别为当年区域GDP的0.57倍和0.38倍，这表明生态系统功能价值在一定程度上得到了改善，但其速度落后于经济增长的速度。从GEP单项价值看，调节服务价值占比最大，2015和2020年分别为7.41万亿元和7.61万亿元，占当年总产值的84.30%和79.02%；文化服务价值占比最小，2015和2020年分别为0.33万亿元和0.38万亿元，仅占当年总产值的3.68%和3.93%。此外，2015—2020年，供给服务价值和文化服务价值所占比例呈现双增长，而生态系统调节服务的占比有所下降。研究结果表明，黄河流域提供的物质、文化产品在满足人民日益增长的物质、精神需求的能力逐步增强。而调节服务价值作为GEP核算的重要部分，虽然其占比有所减少，但除水土保持价值以外的其余指标以及整体价值均有所增加。
表5 2015和2020年黄河流域GEP核算结果

Tab.5 GEP accounting results of the Yellow River Basin in 2015 and 2020

2015年 2020年 变化率（%）
GEP（亿元） 比例（%） GEP（亿元） 比例（%）
农林牧渔 13852.33 15.05 17151.02 17.56 22.63
水资源 606.41 0.65 579.73 0.59 -4.39
水土保持 8127.81 8.84 4132.63 4.23 -49.15
水源涵养 11936.71 12.98 15843.55 16.22 32.72
固碳释氧 4080.67 4.44 4393.98 4.50 7.67
气候调节 50003.04 54.36 51738.11 52.97 3.46
文化服务 3383.34 3.68 3833.79 3.93 13.31
合计 91990.31 97672.81 6.17
从栅格尺度看（图略），2015和2020年黄河流域GEP空间分布呈现从西部到东部逐渐提高的格局。其中，单位面积GEP高值主要分布在黄土高原南部的秦岭和黄土高原东部的太行山，可能是因为山区森林覆盖度高，水土保持、固碳释氧、气候调节能力强，调节服务价值高；单位面积GEP低值主要分布在中部的黄土高原、北部的内蒙古高原和东部的山东半岛，可能是由于黄土高原和内蒙古高原气候条件和地形地貌的影响，植被稀少，土壤容易流失，水资源相对匮乏，生态系统的恢复和调节能力受到限制，加之生态系统的脆弱性，故此GEP表现出低值；山东半岛则由于人口密集和城市化进程的加速，加大了对土地、水资源和生态环境的压力，导致生态系统的退化和破坏，虽然经济产值有所增长，但生态系统调节服务的损失过大，导致单位面积GEP的降低。而单位面积GEP中值主要分布在西部的黄河源区，可能原因是过去5年间国家和地方政府加大了对重要生态区的生态保护力度，进一步改善了黄河源区的生态环境，使得其单位面积GEP持续提高且空间范围不断扩张。
从地级行政区看（图1），流域各市州GEP空间分布差异性较为明显，总体表现为西部和北部GEP总量高，而东部和南部整体偏低的特点。从研究时段看，2015—2020年，黄河流域GEP总体呈现增长趋势，说明该地区生态系统功能价值有所提升，发展潜力逐渐释放。在各市州中，淄博、泰安、晋城等市的GEP总值较低，但单位面积的GEP相对较高，这说明这些地区整体GEP较低，但单位面积上的生态资产产出较为集中且具有较高的效益（图2）。此外，东营、银川、石嘴山等市的GEP总值和单位面积GEP则处于较低水平，意味着这些地区的生态恢复和产出能力均相对滞后。单位面积GEP反映了当地的生态系统资产产出能力，GEP总值越高，单位GEP越高，则产出能力越高，生态环境和人类发展更加协调。
图1 2015和2020年黄河流域各市州GEP空间分布

Fig.1 Spatial distribution of GEP in prefecture-level cities of Yellow River Basin in 2015 and 2020

图2 2015和2020年黄河流域各市州GEP总量和单位面积GEP统计情况

Fig.2 Statistical situation of total GEP and unit area GEP in various cities of the Yellow River Basin in 2015 and 2020

2.2 区域经济时空演变特征

从空间分布特征来看（图3），黄河流域经济发展综合评价水平空间差异明显，经济重心偏东，处于山东、河南等省份，主要表现为围绕省级行政中心向外辐射扩撒，例如西安、郑州、济南等省会城市，经济规模大、经济质效高、经济结构合理，地理区位、资金、劳动力等资源禀赋优势明显，摆脱了以牺牲生态环境来发展经济的阶段，逐渐形成了更加绿色健康、可持续的发展模式。从时间变化来看，黄河流域的经济发展水平在近年来呈现稳步提升的趋势。高水平、较高水平和一般水平的区域面积不断向外扩张，而较低水平和低水平的区域面积则逐渐减少，这是近5年来GDP、固定资产投资、地方财政收入等稳定增长的结果。同时，青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省份的经济发展整体还处于低水平等级，而且内蒙古、甘肃、青海等省份的生态消耗也十分严重。此外，山西和陕西省的主要工业结构为煤炭资源开发，现代服务业发展不足，大规模、高强度的煤炭资源开发带来了水土流失、土地沙化、土壤污染等环境问题。为了实现经济的优质转型，这2个省份需要优化产业结构，加大生态恢复措施力度，有望实现经济发展的优质转型。
图3 2015和2020年黄河流域各市州经济发展水平类型空间分布

Fig.3 Spatial distribution of economic development level in the Yellow River Basin in 2015 and 2020

2.3 二者耦合协调度分析

2.3.1 耦合协调类型

研究结果发现，黄河流域GEP与区域经济的耦合协调度整体呈现东高西低、逐渐变化的空间分布特征（图4）。从时间变化看，黄河流域GEP与区域经济的耦合协调度不断提升，生态质量和区域经济均持续提高，严重失调和中度失调区面积分别下降15.96%和3.97%，而基本协调和高度协调区面积占比逐年上升，其中高度协调区面积提升了43.91%（表6）。从空间分布看，黄河流域下游地区高度协调区不断向外扩展，中度协调区不断向高度协调区转换，整体处于协调阶段，通过推动产业结构优化升级、发展新兴产业、促进传统产业向绿色化智能化转型升级以及发展生态农业等措施，不断提高经济和生态的协调发展。相比而言，黄河流域上游地区严重失调和轻度失调区域则不断向西北方向收缩，表现出严重失调区向中度失调区、中度失调区向轻度失调区转换的趋势。总体来看，黄河流域上游地区仍处于失调水平，该区作为黄河流域重要的水源涵养区和生态屏障核心区，对整个黄河流域的高质量发展至关重要，一定要摆在突出位置，持续推进生态修复和产业经济结构调整，使其失调程度逐步降低。
图4 2015和2020年黄河流域耦合协调类型空间分布

Fig.4 Spatial distribution of coupling coordination type in the Yellow River Basin in 2015 and 2020

表6 2015和2020年黄河流域耦合协调类型面积及占比

Tab.6 Area and proportion of coupling coordination types in the Yellow River Basin in 2015 and 2020

类型 2015年 2020年 变化率
（%）
面积（万km2） 比例（%） 面积（万km2） 比例（%）
严重失调 18.11 16.14 15.22 13.56 -15.96
中度失调 37.82 33.70 36.32 32.37 -3.97
轻度失调 22.06 19.66 24.92 22.21 12.96
基本协调 13.43 11.97 13.45 11.99 0.15
中度协调 15.78 14.07 15.08 13.44 -4.44
高度协调 5.01 4.46 7.21 6.43 43.91

2.3.2 相对发展类型

研究结果表明，2015—2020年，生态滞后和经济滞后型面积不断减少，其中生态滞后区面积减少6.71万km2，经济滞后区面积减少2.73万km2，说明黄河流域GEP与区域经济相对发展程度不断趋于平衡，呈现生态与经济协同发展态势（表7）。从空间分布看，黄河流域GEP与区域经济的相对发展度整体呈现从西向东逐渐提高的特点（图5）。经济滞后区域主要位于青海省大部、甘肃省南部和内蒙古中南部，相对发展度低。相对而言，生态滞后区则主要分布在黄河流域下游地区，主要原因是该地区经济发展速度远远大于生态好转速度，从而使相对发展度急剧上升。
表7 2015和2020年黄河流域相对发展类型面积及占比

Tab.7 Area and proportion of relative development type in the Yellow River Basin in 2015 and 2020

类型 2015年 2020年 变化率
（%）
面积（万km2） 比例（%） 面积（万km2） 比例（%）
生态滞后 57.86 51.56 51.15 45.58 -11.60
两者相当 28.61 25.50 38.05 33.92 32.99
经济滞后 25.74 22.94 23.01 20.50 -10.61
图5 2015和2020年黄河流域相对发展类型空间分布

Fig.5 Spatial distribution of relative development type in the Yellow River Basin in 2015 and 2020

2.4 耦合协调发展特征

研究结果表明，黄河流域生态环境与经济社会的耦合协调发展程度大部分仍处于较低水平，但呈现逐渐好转的趋势（图6）。从空间分布看，东部地区耦合协调发展度明显高于西部地区，显示出区域间发展的不平衡性。东部地区由于经济基础较好、生态保护措施较为完善，协调发展度相对较高，而西部地区则因地理条件和经济发展水平的限制，耦合协调度相对较低。从各类型之间的转换来看（图略），主要表现为中度失调—生态滞后类型转变为中度失调—两者相当、轻度失调—两者相当、轻度失调—生态滞后，其次是中度失调—经济滞后转变为中度失调—两者相当、轻度失调—经济滞后等类型，以及基本协调—生态滞后转变为中度协调—生态滞后等类型和中度协调—生态滞后转变为高度协调—生态滞后等类型。从结果可以看出，2015年以前，黄河流域大部分市州处于经济发展初期或者中期，经济发展往往过度依赖于自然资源开发，未重视生态环境的保护，在一定程度上生态功能被破坏，导致绝大部分地区处于失调状态。但随着社会的不断发展，各地区经济产业调整和转型方面取得了一定成效，且生态补偿的法律法规、政策和实践得到同步推进，生态保护工作取得阶段性成果，使得GEP和经济发展失调程度降低。
图6 2015和2020年黄河流域耦合协调发展类型空间分布

Fig.6 Spatial distribution of coupling coordination development type in the Yellow River Basin in 2015 and 2020

从地级行政区看（图7），中原城市群和山东半岛城市群耦合协调度较高，多数城市处于中、高度协调且属于生态滞后类型，而关中城市群耦合协调略低，但生态与经济发展更为同步，更多城市处于中度协调—两者相当类型。从典型城市来看，济南、郑州、西安等城市经济发展水平高，且生态系统生产总值在流域内同样属于较高水平，属于高度协调类型，但是由于其经济体量巨大、经济发展速度迅猛，相对而言生态效益的增加小于经济发展，因此属于生态滞后类型；宝鸡、商洛、三门峡等城市属于中度协调—两者相当类型，表明关中平原的城市在经济发展与生态环境建设之间保持了较好的平衡，两者发展水平相对均衡，没有出现明显的滞后或超前现象，这主要与城市自身的资源禀赋、产业优势和经济模式密切相关；然而对于经济滞后类型城市来说，5年来除定西市的经济发展较慢状况得到了缓解之外，果洛、海南、黄南、甘南4个自治州作为重要的生态保护区，虽然生态系统质量和稳定性处于较高水平，但仍面临基础设施不足、产业结构单一、资源利用效率低等问题，其在经济发展上相对其他地区处于劣势，生态环境所提供价值与社会经济发展差距被进一步拉大，致使其从轻度失调—经济滞后转变为中度失调—经济滞后类型。在未来需要进行科学规划，积极推进特色产业的发展和旅游业的提升，充分利用其资源和区位优势，加强区域互联互通，更好地平衡经济增长与生态保护之间的关系，以实现可持续发展。
图7 2015和2020年黄河流域各市州耦合协调发展类型空间分布

Fig.7 Spatial distribution of coupling coordination development type in cities of the Yellow River Basin in 2015 and 2020

从变化趋势来看，安阳、开封从中度协调—生态滞后转变为高度协调—生态滞后类型，咸阳从基本协调—生态滞后转变为中度协调—生态滞后类型，尽管这部分城市的协调度已提升到更高阶段，但其相对发展程度变化不明显，表明这些城市经济和生态质量都有所提升，但经济发展速率远超生态价值提高的速率。此外，仍存在极少数城市的耦合协调度表现出不同程度的退化现象，如包头从轻度失调退化成中度失调、太原从中度协调退化成轻度协调以及泰安从高度协调退化成中度协调，其地理位置分别位于黄河流域的上、中、下游，各自面临着内部发展的不均衡问题，且均处于生态滞后类型。可能原因是，包头作为传统工业城市，在经济发展过程中大幅消耗了环境资源，导致生态恢复在未来仍面临巨大挑战；太原作为重工业基地，其经济增长长期依赖于高耗能产业，环境压力沉重，生态恢复缓慢；而泰安经济则侧重于旅游业和农业的发展，从而表现出其产业产值高于生态环境产值。
从耦合协调发展的地级行政区数量统计看，黄河流域63个市州呈现从失调向协调发展、经济滞后与生态滞后逐步向两者相当类型缓慢转变的态势。从耦合协调发展类型看，协调区域城市主要分布在黄河流域中下游地区，市州数量占比约为55%；失调区域主要是上游地区的市州，占比约为45%，具有明显的地域差异，反映出流域内部产业布局和资源配置的不平衡。此外，黄河流域的市州主要是中度协调和轻度失调2种类型，总占比超过50%，表明黄河流域的各市州仍具有相当大的协调发展潜力。在相对发展类型中，有约30%市州属于两者相当类型，生态与经济发展较为同步，有约52%的市州则属于生态滞后类型，表明黄河流域大部分地区虽然生态环境逐步恢复和改善，生态系统功能为人类提供的价值逐步提高，但其增长速度低于经济发展速度，二者在过去协调发展程度稍显不足，还有待进一步提升。总之，生态的保护和恢复是一项长期而复杂的任务，其成效往往不会立即显现，具有明显的“滞后性”，因此黄河流域内大部分市州在短期内生态环境的改善难以跟上经济发展的步伐，未来不仅要关注当前的经济增长指标，更要有远见地布局生态保护措施，确保可持续发展的长远目标不会因短期利益而受损。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文通过构建区域生态系统生产总值（GEP）核算体系，对2015和2020年2个时段的黄河流域生态系统生产总值（GEP）进行计算，并在此基础上探寻GEP与区域经济发展之间的耦合协调关系，揭示了不同尺度下二者耦合协调关系的时空变化特征。主要结论如下：
①从GEP数量变化看，黄河流域GEP总量整体呈现较快增长趋势，从2015年的9.19万亿元增长到2020年9.76万亿元，增长了6.2%，表明黄河流域生态质量好转，生态价值得到了显著提升。从GEP空间分布看，呈现东高西低、南高北低的特点，且GEP各区域空间分布差异性较大，规律性不显著；从地级行政区看，表现为西部和北部GEP总量高，而东部和南部整体偏低的特点。
②黄河流域GEP与区域经济的耦合协调度整体呈现东高西低、自然过渡、逐渐变化的特点；而相对发展度则整体呈现从西向东逐渐提高的空间特征，说明黄河流域东部地区综合发展能力高于西部地区，生态与经济协调发展能力更强。
③从黄河流域63个地级及以上行政区耦合协调发展变化看，各地区差异较为明显，但总体呈现从失调发展转为协调发展，从经济—生态双滞后向二者相当、共同发展转换的特点，表明黄河流域逐步走向生态与经济协调、可持续发展的道路，说明我国实施的黄河流域生态保护与高质量发展战略已取得了阶段性成果。

3.2 讨论

黄河流域总体经济状况呈现向好的趋势，但是上、中、下游存在明显的发展差异，导致生态环境与经济社会协调发展程度整体较低，主要原因在于流域内部产业结构的不合理以及资源配置的不均衡。国家“十四五”规划指出，产业竞争力提升和经济生态协调发展是实现区域协调发展战略的重要支撑。为促进黄河流域上中下游城市的生态和经济社会协调发展，必须坚持生态优先和绿色发展的原则，因地制宜采取策略。例如，加速吕梁、宝鸡等城市的资源消耗转型，从以资源开采和加工为主转向发展高端制造业和现代服务业，注重能源效率提升和绿色技术的发展，以降低能源消耗和环境污染；甘南、果洛自治州等生态保护区适度发展生态旅游，同时推进植被恢复、水土保持等生态工程，以实现生态保护与旅游开发之间的良性互动，确保旅游活动的可持续发展；而黄河流域下游城市如洛阳、泰安、东营等，则可以通过发展高新技术和现代服务业来促进产业结构升级，提高城市的经济实力和竞争力。除此之外，还应提升兰州、西安、郑州等中心城市的辐射引领作用，促进产业集聚，同时加强城市间的区域协同机制，促进城市内部融合和区域合作等。
黄河流域生态保护与高质量发展是我国战略规划中的重要组成部分，也是推动区域协调发展的重要举措。GEP的核算作为科学量化生态产品价值的基础，不仅是贯彻我国生态文明理念的必要措施，也是践行“生态文明”思想和“两山”理念的关键环节[7]。从目前研究来看，GEP核算在指标体系和评价方法方面仍存在一些问题。首先，不同学者对生态系统服务的理解不一致，核算过程中重要的生态系统服务仍有缺失或者部分服务价值高估；其次，由于自然资源资产实物的一元性和价值的多元性而导致价值量核算存在一定程度的主观性和不全面性；此外，核算结果难以重复、可比性和适用性较低等问题[6]导致其进行横向比较和纵向对比性差，限制了其在实际决策和应用中的有效性。这些重大挑战在短期内无法完全解决，未来需要研究者不断探索，统一认识，达成共识，明确核算指标原则，逐步完善模型和方法，建立系统、规范的GEP核算理论基础。
本文尽管已构建了流域GEP核算体系，探索了流域尺度上GEP的核算与空间可视化，并研究了其与区域经济发展的耦合协调关系，但仍存在一些不足。首先，对于本文提出的思路和方法，需要进一步综合考虑影响流域生态环境与社会经济发展的各类因素，如在调节价值方面，需综合考虑防风固沙、调洪蓄水、生物多样性等能力；而在文化服务价值方面，则需进一步考虑景观美学、文化传承、娱乐休闲等多方面服务。其次，需要从系统论的角度出发，积极探索新的思路和方法，以便更加科学准确地核算区域GEP，并以此为依据对生态环境与社会经济耦合协调度进行常态化监测，这将为进一步推动黄河流域的生态保护和高质量发展提供更为科学、精准的决策依据。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
白杨, 李晖, 王晓媛, 等. 云南省生态资产与生态系统生产总值核算体系研究[J]. 自然资源学报, 2017, 32(7):1100-1112.

[2]
Zheng H, Wu T, Ouyang Z Y, et al. Gross ecosystem product (GEP):Quantifying nature for environmental and economic policy innovation[J]. Ambio, 2023, 52(12):1952-1967.

[3]
Zhao N, Wang H, Zhong J Q, et al. Evaluation of the gross ecosystem product and analysis of the transformation path of “Two Mountains” in Hulunbuir City,China[J]. Land, 2023, 12(1):63.

[4]
欧阳志云, 朱春全, 杨广斌, 等. 生态系统生产总值核算:概念、核算方法与案例研究[J]. 生态学报, 2013, 33(21):6747-6761.

[5]
胡洵瑀. 新时代生态系统生产总值核算:评《生态系统生产总值(GEP)核算理论与方法》[J]. 湿地科学与管理, 2022, 18(1):73.

[6]
Hao C Z, Wu S Y, Zhang W T, et al. A critical review of Gross ecosystem product accounting in China:Status quo,problems and future directions[J]. Journal of Environmental Management, 2022,322:115995.

[7]
宋昌素, 欧阳志云. 生态产品总值(GEP)理论内涵与应用实践[J]. 人民论坛·学术前沿, 2023(18):92-95.

[8]
Fan Y, Ji J Y, Jia C G, et al. The valuation of gross ecosystem product in the three provinces in northeast of China[J]. Natural Resources Forum, 2024, 48(1):257-273.

[9]
韩增林, 赵玉青, 闫晓露, 等. 生态系统生产总值与区域经济耦合协调机制及协同发展——以大连市为例[J]. 经济地理, 2020, 40(10):1-10.

DOI

[10]
白玛卓嘎, 肖娥, 欧阳志云, 等. 基于生态系统生产总值核算的习水县生态保护成效评估[J]. 生态学报, 2020, 40(2):499-509.

[11]
尹岩, 郗凤明, 王娇月, 等. 生态系统价值在政策制度设计中的应用——以福州市为例[J]. 应用生态学报, 2021, 32(11):3815-3823.

DOI

[12]
Ouyang Z Y, Song C S, Zheng H, et al. Using gross ecosystem product (GEP) to value nature in decision making[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2020, 117(25):14593-14601.

DOI PMID

[13]
沈钰仟, 杜傲, 林子雁, 等. 赣州市山水林田湖草修复工程生态保护效益[J]. 生态学报, 2023, 43(2):650-659.

[14]
陈默, 林育青, 张建云, 等. 水生态系统生产总值核算体系及应用[J]. 水资源保护, 2023, 39(1):234-242.

[15]
王克达, 魏斌, 常璐, 等. 福州市森林生态系统生产总值(GEP)评估[J]. 沈阳农业大学学报, 2022, 53(6):759-767.

[16]
Liu Y B, Kong L Q, Jiang C Q, et al. Accounting of value of ecosystem services in the desert:An example of the Kubuqi Desert ecosystem[J]. Frontiers in Earth Science, 2024,11:1247367.

[17]
Zhang J Y, Song Y, Wang J. Spatiotemporal patterns of gross ecosystem product across China’s cropland ecosystems over the past two decades[J]. Frontiers in Earth Science, 2022,10:959329.

[18]
林瑒焱, 徐昔保. 长三角地区生态系统生产总值时空变化及重要生态保护空间识别[J]. 资源科学, 2022, 44(4):847-859.

DOI

[19]
吴之见, 杜思敏, 黄云, 等. 基于生态系统生产总值核算的生态保护成效评估——以赣南地区为例[J]. 生态学报, 2022, 42(16):6670-6683.

[20]
Zou Z Y, Wu T, Xiao Y, et al. Valuing natural capital amidst rapid urbanization:Assessing the gross ecosystem product (GEP) of China's "Chang-Zhu-Tan" megacity[J]. Environmental Research Letters, 2020, 15(12):124019.

[21]
张籍, 邹梓颖. 雅鲁藏布江流域生态产品总值(GEP)核算及其应用研究[J]. 生态经济, 2022, 38(10):167-172,227.

[22]
刘玉, 翟晓燕, 张永勇, 等. 基于水循环模拟的水生态产品价值量核算——以黄河上游湟水河流域为例[J]. 地理科学进展, 2023, 42(9):1704-1716.

DOI

[23]
Tan P Y, Hamid A R b A. Urban ecological research in Singapore and its relevance to the advancement of urban ecology and sustainability[J]. Landscape and Urban Planning, 2014,125:271-289.

[24]
Xie H L, Li Z, Xu Y. Study on the coupling and coordination relationship between gross ecosystem product (GEP) and regional economic system:A case study of Jiangxi Province[J]. Land, 2022, 11(9):1540.

[25]
Li A L, Yang Y H, Niu L D, et al. Discriminating the non-coordination between ecosystem service value and economic development and its spatial characteristics in central Yunnan urban agglomeration in the recent 30 years[J]. Frontiers in Ecology and Evolution, 2014,12:1366458.

[26]
韩叙, 柳潇明, 刘文婷, 等. 黄河流域绿色金融与经济高质量发展耦合协调时空特征及驱动因素[J]. 经济地理, 2023, 43(9):121-130.

DOI

[27]
董书霞, 郭素婷, 杨雯宇. 基于生态系统服务价值的黄河流域生态与能源—经济—环境耦合协调发展研究[J]. 科学与管理, 2024, 44(1):48-56,74.

[28]
陈昊, 巩芳, 陈都兰. 草原生态系统服务价值与牧区居民生态福祉耦合协调关系及其异质性研究[J]. 草业学报, 2023, 32(11):1-16.

DOI

[29]
Guan S, Liao Q, Wu W J, et al. Revealing the coupling relationship between the gross ecosystem product and economic growth:A case study of Hubei Province[J]. Sustainability. 2022, 14(13):7546.

[30]
Hu Q P, Lu C Y, Chen T T, et al. Evaluation and analysis of the gross ecosystem product towards the sustainable development goals:A case study of Fujian Province,China[J]. Sustainability, 2023, 15(5):3925.

[31]
王奕淇, 李国平. 基于SD模型的黄河流域生态环境与社会经济发展可持续性模拟[J]. 干旱区地理, 2022, 45(3):901-911.

DOI

[32]
刘家旗, 茹少峰. 基于生态足迹理论的黄河流域可持续发展研究[J]. 改革, 2020(9):139-148.

[33]
Daniel T C, Muhar A, Arnberger A, et al. Contributions of cultural services to the ecosystem services agenda[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109(23):8812-8819.

DOI PMID

[34]
Zhang L B, Hao C Y, Song Y, et al. Basic principles of gross ecosystem product(GEP) accounting[J]. Journal of Resources and Ecology, 2022, 13(3):501-510.

[35]
贾洪文, 樊树钢. 黄河流域绿色金融与经济高质量发展耦合协调研究[J]. 生态经济, 2023, 39(10):89-98.

[36]
周成, 冯学钢, 唐睿. 区域经济—生态环境—旅游产业耦合协调发展分析与预测——以长江经济带沿线各省市为例[J]. 经济地理, 2016, 36(3):186-193.

[37]
孙剑锋, 李世泰, 纪晓萌, 等. 山东省文化资源与旅游产业协调发展评价与优化[J]. 经济地理, 2019, 39(8):207-215.

[38]
李鸿飞, 何颖茹, 毕晓莉. 黄河流域兰州段生态环境与高质量发展耦合协调关系研究[J]. 干旱区地理, 2022, 45(4):1244-1253.

DOI

[39]
Shi T, Yang S Y, Zhang W, et al. Coupling coordination degree measurement and spatiotemporal heterogeneity between economic development and ecological environment—Empirical evidence from tropical and subtropical regions of China[J]. Journal of Cleaner Production, 2020,244:118739.

Options
Outlines

/

〈 〉