中国三大城市群生态环境质量...——基于胡焕庸线的生态涵义_尚秀丽.pdf

生态与低碳【文章编号】10063862(2023)0100721072城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 2023中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义尚秀丽(南开大学 经济学院，天津，300071)【摘要】利用重点城市数据验证了基于“胡焕庸线”测算的生态承载力，构建并测算了中国沿海三大城市群生态环境质量指标，确定了合意生态环境质量指标值，进而对三大城市群可承载的人口经济规模阈值、生态效率目标等问题进行分析。研究发现:(1)生态承载力呈现为珠三角长三角京津冀，生态环境质量指标值及发展潜力也大致呈此趋势。(2)京津冀城市群多数城市人口经济规模已超过当前生态效率水平下可承载的规模阈值，尚未达到阈值的城市主要集中于长三角和珠三角。(3)人口经济规模和生态效率均大致呈中心城市高、其余城市低的分布格局。未来应针对各城市群制定差异化的发展战略，基于城市群内各城市的人口经济规模和生态效率状况，确定其发展取向。【关键词】生态承载力;生态环境质量;生态效率;人口经济规模;发展取向【中图分类号】F062.2【文献标识码】A基金项目:国家社会科学基金重点项目“推动绿色发展促进人与自然和谐共生的政策取向研究”(21AZD058)0引言伴随人口规模的持续增长和经济社会的快速发展，环境污染、生态系统退化逐渐使社会各界意识到生态环境与人类社会经济发展之间存在的相互矛盾又相互依存的关系1。实际上，环境污染、生态系统退化问题归根结底是由于人类社会经济活动对生态环境造成的负荷(即生态负载)超出了各地生态承载力可承载的范围。我国作为最大的发展中国家，改革开放以来，获得巨大经济效益的同时，人类社会经济活动对生态环境的利用已接近、或已超过生态承载力阈值，环境污染、生态破坏等问题突出，经济的可持续发展受到约束。生态承载力作为可持续发展的重要内容，其反映了特定时间、特定生态系统对人类社会系统可持续发展的一种供容能力，及其可维持的社会经济活动规模和具有一定生活水平的人口数量，是连接经济系统、社会系统和环境系统的纽带，也是协调彼此联系又彼此独立的人口、经济和环境这一矛盾统一体的关键，为协调经济发展和环境保护提供理论依据14。正因如此，生态环境对我国经济社会发展的承载能力成为政府的重大议题，“十四五”规划中明确提出，要立足资源环境承载能力，发挥各地比较优势，构建国土空间开发保护新格局。这意味着科学衡量各地生态承载力，研判各地经济发展是否已经超过当地生态承载力限度，进而研究发展取向成为我国重要的课题。国内外学者围绕生态承载力进行了大量的研究，主要集中于探讨生态承载力的内涵、指标体系构建以及对研究对象的定量评价等方面58。进入新世纪以来，以实现“环境经济社会”相协调为目标的生态承载力研究逐渐成为研究热点1，并针对生态承载力的不同研究对象、要素评价等，构建了单一要素评价体系或涉及环境、资源、经济、社会等诸多方面的综合评价体系910。基于研究对象和评价体系，相关研究方法主要采用生态足迹法、能值分析法、以及基于主成分分析法和状态空间法等的综合评价方法等911。但是，目前，关于生态承载力的基础研究对推动我国绿色发展和生态文明建设的支撑力度不够，经济发展关键阈值的设定问题也亟待解决。实际上，生态承载力作为衡量人类社会经济发展与生态环境协调程度的重要工具，其从本质上回答了人类社会经济发展和生态环境如何协调的根尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义生态与低碳城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 202373本问题，人类社会经济活动造成的生态负载超越生态承载力可承载范围，往往导致生态环境质量下降1 12。因此，生态环境质量一定程度上反映了经济社会活动与生态承载力的协调与否，是区域和城市实现绿色发展和可持续发展目标的关键要素和基本底色。那么，如何基于现实条件测算符合中国实际情况的生态承载力?生态承载力与生态环境质量之间的关系如何?基于生态承载力与生态环境质量的关系，如何对生态环境质量阈值、人口经济发展规模阈值(也即生态负载阈值)进行测算并确定各地发展取向?城市群作为当前中国经济发展的重要引擎，其是实现绿色发展和提升经济发展可持续性的关键所在。而京津冀、长三角和珠三角城市群是当前中国的龙头城市群，其经济发展与环境保护是否协调以及未来的发展取向，对中国的可持续发展至关重要。基于此，本文将以京津冀、长三角和珠三角城市群作为主要研究对象，对比分析各地的生态承载力、生态环境质量以及发展取向问题。本文的边际贡献主要体现为根据生态承载力、生态环境质量以及生态负载剖析生态环境要素与社会经济发展之间的相互作用力，确定各城市的发展取向问题。首先，基于胡焕庸线的生态涵义计算生态承载力，并利用重点城市数据验证其科学性;其次，构建生态环境质量表征指标，以我国东部沿海三大城市群城市的实际环境质量与生态环境质量指标测算值进行对比，验证指标的科学性，进一步确定生态环境质量指标阈值，即合意生态环境质量指标值;最后，基于生态承载力和合意生态环境质量，分析各城市群中城市的生态环境盈余情况、可承载的人口经济规模阈值以及生态效率目标等，以确定其发展取向。1生态承载力、生态环境质量指标的测算与验证中国国土范围内生态环境禀赋、社会经济发展状况、环境质量存在显著的差异性，结合中国现实的自然条件和经济社会分布状况，以不同区域为评价对象，探索各地生态承载力及其区域差异性，考虑社会经济发展对生态系统的反馈，进而对环境质量产生的影响，并以此指导社会经济发展取向和发展布局，应是研究生态承载力和社会经济发展取向的重要方向。因此，本部分将基于胡焕庸线的生态涵义计算生态承载力，以京津冀、长三角和珠三角城市群为主要研究对象，研究社会经济发展产生的生态负载对生态环境造成何种影响，构建生态环境质量指标，确定合意的生态环境质量指标阈值。1.1基于胡焕庸线引申的生态承载力测度方法的科学性1935 年，地理学家胡焕庸在 地理学报 发表的论文，提出连接黑龙江瑷珲至云南腾冲的直线(学术界称之为“胡焕庸线”)，将全国分为:面积约占全国总面积百分之三十六，人口约占全国总人口百分之九十六的东南地区;面积约占全国总面积百分之六十四，人口约占全国总人口百分之四的西北地区13。长期以来，这一分布规律仅有小幅度波动，分布格局基本稳定14。胡焕庸线两侧人口分布存在差异的同时，随距离胡焕庸线垂直距离的增加其环境变化也存在较大差异。胡焕庸线两侧地理特征存在明显差异，西北部多为沙漠、草原和高原等生态脆弱的区域，东南部多为平原、丘陵和森林等生态较好的区域，而胡焕庸线穿过的区域多为农牧交错地、高原等生态环境相对脆弱的地区1416。同时，胡焕庸线与我国年降水量 400等值线基本吻合，气候降水差异导致两侧生态环境条件存在明显差异。因而，沿胡焕庸线实际形成了生态环境的过渡带，其对生态承载力测度具有理论价值。钟茂初17 依据近年来，我国环境污染较为严重的城市所在区域多距离胡焕庸线较近的特征事实，基于胡焕庸线引申出生态承载力梯度假说，即沿胡焕庸线垂直方向，我国生态承载力存在由东南方向向西北方向梯度递减的规律，并在后续研究中对假说做了进一步研究1819。基于研究目的，本文将依据钟茂初17 基于胡焕庸线生态涵义引申出的生态承载力测算方法计算生态承载力，并以此为基础分析各城市的发展取向。具体计算方法为:依据经纬度数据计算城市中心到胡焕庸线的垂直距离(Li)，将生态承载力函数构建为 Li的函数，即 ei=A/(BLi)2，其中 A 和 B为参数，e 为城市单位面积生态承载力;则胡焕庸线东南区域(D1)和西北区域(D2)的承载力分别为 E=D1A/(BLi)2d 和 W=D2A/(BLi)2d，依据胡焕庸线东南区域与西北区域人口比例大体稳定为94 620，即两区域生态承载力比值 E/W 大体为 94生态与低碳尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义74城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 2023 6，可得 B=1887km，因此，中国城市生态承载力 ei=A/(1887Li)2;将最接近中国人口重心和经济重心的武汉市的生态承载力设置为 1，即得各城市生态承载力的相对值。使用生态承载力进行分析之前，有必要依据本文研究内容对基于生态承载力梯度假说测算的承载力的科学性进行验证。1.1.1模型建立与变量选取已有研究表明，城市生态承载力是特定时间城市生态系统所能支撑的社会经济规模和人口数量，其表征着城市生态系统的自我维持和自我调节能力，是城市环境质量的基础，是城市实现可持续发展必须遵从的前置性约束，其越高，城市抵御污染和破坏的能力就越强;而社会经济活动对生态系统形成负载，过度的负载将降低城市环境质量1，19。换言之，生态负载越高，环境质量越差;生态负载不变时，生态承载力越高，则环境质量越高。基于此，本文构建计量模型，在控制人口和经济规模等生态负载的基础上，通过考察生态承载力对环境质量的影响，验证基于“胡焕庸线”引申的生态承载力的科学性。如果生态承载力的系数表明生态承载力越高，环境质量越好，即表明基于胡焕庸线引申的生态承载力具有科学性。模型构建如下:envit=0+1eit+1Xit+2Zit+it(1)其中，env 为环境质量，e 为生态承载力，X 为表征生态负载的变量，Z 为影响城市环境质量的其他控制变量，和 为回归系数，下标 i 和 t 分别表示城市和年份，为随机扰动项。环境质量(env):采用环境空气质量进行表征。依据 环境空气质量标准(GB30951996)，自 1997年 6 月起，环保重点城市陆续分批开展空气质量监测与数据公布工作，到 2001 年，全国仅有 47 个环保重点城市公布空气污染指数(API)，2004 年公布数据的城市增加至 84 个，到 2011 年公布数据的城市增加至 120 个。但是，依据环境空气质量标准(GB30952012)，自 2013 年开始分期实行新标准，官方公布空气质量指数(AQI)代替 API 指数。API和 AQI 在统计口径上存在明显差异，且自官方发布AQI 数据起，API 数据停止更新。目前，使用空气质量数据的研究中，多单独使用新标准实施之前的API 或新标准实施后的 AQI 作为研究对象2122。考虑到本文研究内容以及现实意义，采用 2013 2019 年发布的 AQI 作为环境质量的代理变量，其越高，说明环境质量越差。数据源于中国生态环境部数据中心。生态负载(X):城市的社会经济活动形成了城市生态负载，本文采用城市经济发展规模(gdp)和人口密度(p)表征城市的生态负载。控制变量(Z):产业结构(S)和技术水平(T)不同，相同的产出规模对环境的影响存在差异，因此，应作为控制变量加入回归模型。其中，产业结构以二产占比进行表征，技术水平以科学研究、技术服务和地质勘查业从业人员数进行表征。数据来源于中国城市统计年鉴 和各城市统计公报。1.1.2模型估计结果因本模型中存在不随时间发生变化的变量 e，普通的固定效应模型会导致生态承载力系数丢失。基于此，本文以人口密度(p)和经济规模作为生态负载的代理变量，采用固定效应向量分解模型(FEVD)23 进行实证检验。为保证回归结果的稳健性，一方面，分别采用城市单位面积经济规模(gdp1)和城市经济规模(gdp2)作为经济规模的代理变量进行实证回归;另一方面，采用最大似然估计(MLE)对回归结果的稳健性进行检验。回归结果见表 1。在验证回归中，不论采用何种回归模型、何种经济变量，生态承载力与城市空气质量指数 AQI 之间均呈现显著的负相关关系，即在其他条件不变的情况下，生态承载力越高，城市空气质量越好。因此，可以说明基于城市中心到胡焕庸线的垂直距离计算所得的城市生态承载力具有科学性。在控制了生态承载力、产业结构和技术水平的基础上，经济规模和人口密度的系数显著为正，说明在其他条件不变的情况下，经济规模的扩大和人口集聚程度的提升带来的生态负荷将造成环境质量的下降。由上可知，基于胡焕庸线引申的生态承载力越高，城市空气质量越好，而生态负载与城市空气质量呈负相关关系，与已有研究结论一致。因此，城市生态承载力可以由基于城市中心距离胡焕庸线垂直距离计算所得的生态承载力进行表征。尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义生态与低碳城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 202375表 1验证生态承载力科学性的回归结果变量(1)(2)FEVDMLEFEVDMLEe0.0690 (0.0037)0.0671 (0.0064)0.0687 (0.0036)0.0677 (0.0062)gdp13.2518 (0.9049)1.9767(0.0049)gdp25.3063 (0.8902)5.2105 (1.4507)p0.0190 (0.0030)0.0294 (0.0040)0.0202 (0.0023)0.0165 (0.0037)S0.8449(0.0676)1.3755 (0.0986)0.8712 (0.0629)1.3429 (0.0925)T51.8171(54.0242)33.4779(80.6709)24.1212(55.8274)42.2043(82.2603)C19.9611 (5.0272)5.2063(8.1075)44.7024 (13.5696)62.8805(22.1020)N1749174917491749-squared0.28220.2913注:、*分别表示 1%、5%、10%的统计水平上显著，括号内的值为标准误。资料来源:作者计算所得1.2生态环境质量指标的表征及其验证为进一步分析生态环境质量如何由生态承载力和生态负载决定，如何确定合意的生态环境质量阈值，接下来将构建生态环境质量指标，并对其进行验证。1.2.1指标的构建由已有研究和上述实证分析可知，城市生态环境质量，一方面取决于由生态环境系统决定的生态承载力，在生态负载相同的情况下，生态承载力越高的城市，该城市环境质量越高，生态承载力决定了城市的生态环境“禀赋”;另一方面取决于城市生态负载，生态负载越高，该城市的环境质量越低，生态负载决定了对生态环境“禀赋”的使用情况。钟茂初17 依据理论与现实情况，将生态环境质量指标定义为 Qit=ei2/gitPit，其中，Qit为城市 i 的生态环境质量，Pit、git分别为该城市的人口密度、经济密度。但此种方式是静态的定义，未考虑到在不同地区、或者同一地区不同时期，由社会经济活动创造同一规模的经济体量时，因技术水平、产业结构等的不同，其对生态系统造成的负荷的差异性。生态负载应尽可能体现经济社会活动对生态环境系统的“消耗”，实际上，经济活动造成的实际生态负载由经济活动规模和经济活动的生态效率所决定，同一经济活动规模，生态效率越高，则经济活动导致的生态负载越小;反之，则反。基于此，依据生态承载力、生态负载与生态环境质量的逻辑关系，理论上将城市生态环境质量指标定义为:Qit=eiPit/seit(2)其中，Qit为生态环境质量指标，Pit为该城市的人口密度;seit为生态效率，利用超效率 SBM 模型将劳动、资本与工业废水、工业二氧化硫和工业烟(粉)排放量视作投入要素，将地区生产总值视作产出进行计算，所需数据来源于中国城市统计年鉴。本文采用经生态效率调整后的人口密度作为生态负载的衡量指标，这是因为:首先，在短期内各城市土地面积基本不变、经济系统运行平稳的情况下，人口密度实际上反映了该城市的人口和经济规模;其次，人口密度在一定程度上反映了当地的经济活动强度，通常情况下，人口密度越高，经济活动强度越大，经生态效率调节后，其可反映当地经济活动对生态系统的破坏，生态效率不变，经济活动强度越大对生态系统的破坏性越高;经济活动强度相同，生态效率越低，经济活动对生态系统的破坏性越高。依据生态承载力计算方法，将武汉市的生态环境质量设置为 1，计算得 2019 年京津冀、长三角和珠三角城市群的生态环境质量指标值，结果见表 2。使用生态环境质量指标进行分析之前，有必要依据本文研究内容对构建的生态环境质量指标的科学性进行验证。生态与低碳尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义76城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 20231.2.2生态环境质量指标测算结果的验证与分析为了验证依据胡焕庸线引申的城市生态承载力计算所得的生态环境质量指标的可靠性，接下来，我们依据两种城市实际空气质量指标对京津冀、长三角和珠三角城市群的生态环境质量指标测算结果的合理性进行验证。其一，我们将依据全国城市空气质量报告(2019 年)数据与所测算的生态环境质量指标进行比对:计算三大城市群中的各城市进入空气质量排名前 40 名和后 40 名的概率，作为表征该城市环境质量较好的实际指标和环境质量较差的实际指标。其二，依据生态环境部公布的日均 AQI 计算各城市年均 AQI 来表征实际环境质量。计算结果如表 2 所示，具体分析为:(1)生态环境质量指标值小于 1 的城市中，所有城市实际环境质量较差概率均不为 0，多高于 30%，且大部分城市超过 50%;所有实际环境质量较差概率大于等于60%的城市均位于此范围内;所有城市的 AQI 指数均高于 80。(2)生态环境质量指标值大于 4.3 的城市中，所有城市的 AQI 指数均低于 70;城市实际环境质量较好的概率均超过 33%，且大多数城市超80%;城市实际环境质量较差的概率均为 0。(3)生态环境质量指标值大于 1.4 的城市中，所有城市的AQI 指数均低于 80;实际环境质量较差的概率小于35%，且超 75%的城市为 0。通过对比发现:生态环境质量指标值小于 1 的城市，实际环境质量较差;生态环境质量指标值大于 4.3 的城市，实际环境质量较好;生态环境质量指标值大于1.4 的城市，AQI 指数均小于80，实际环境质量较差的概率均小于 35%，且大多数为 0。可见，前文计算的生态环境质量指标值与实际的城市环境质量数据基本符合，说明基于胡焕庸线生态涵义计算的生态承载力和生态环境质量表征指标可以作为相关政策决策的参考依据。表 2三大城市群城市生态承载力、生态环境质量、生态盈余率和经济发展取向城市生态承载力实际人口密度(人/km2)实际环境质量较好的概率(%)实际环境质量较差概率(%)AQI指数生态环境质量指标值生态盈余率(%)超载情况经济发展取向经济规模阈值(PHit)生态效率目标水平(seTit)京津冀城市群43.68505.5710.9051.2885.731.0631.97已超载383.091.24邯郸市50.23791.520100108.510.38264.38显著超载217.221.69邢台市47.92594.800100107.000.37274.42显著超载158.861.33石家庄市43.69696.060100104.470.31346.57严重超载155.871.71唐山市50560.92083.3389.510.9645.96已超载384.291.20保定市43.53423.67058.3396.450.53163.92显著超载160.531.04天津市48.911305.11058.3384.520.50182.10显著超载462.642.86秦皇岛市54.26403.2705071.891.0334.23已超载295.360.80衡水市49.46507.60041.6793.750.56150.82显著超载202.381.10廊坊市44.88766.55033.33100.1890.54159.06显著超载295.901.83沧州市51.47527.43025.0085.260.68106.86已超载254.971.10北京市42.431312.3716.6716.6785.490.55152.65显著超载519.453.31承德市43.0590.7241.67059.802.3741.03可适度增加153.86张家口市35.07120.2183.33058.831.528.08宜维持130.780.37长三角城市群230.10726.8324.046.7365.803.0654.24可适度增加1588.460.34无锡市215.421424.57058.3368.391.344.43宜维持1364.160.71常州市189.661083.26033.3365.901.1323.97宜维持873.840.61扬州市154.66690.188.3333.3371.081.7118.04宜维持842.050.48镇江市160.97834.248.3325.0075.491.442.69宜维持857.270.56尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义生态与低碳城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 202377续表2城市生态承载力实际人口密度(人/km2)实际环境质量较好的概率(%)实际环境质量较差概率(%)AQI指数生态环境质量指标值生态盈余率(%)超载情况经济发展取向经济规模阈值(PHit)生态效率目标水平(seTit)南京市149.671290.42016.6770.411.410.74宜维持1300.020.92滁州市133.59306.828.3316.6777.524.0465.34可适度增加885.32泰州市165.52800.9825.0016.6772.021.421.55宜维持813.620.52杭州市277.74614.7308.3362.663.3858.59可适度增加1484.33南通市214.70693.7241.678.3364.412.9051.65可适度增加1434.64合肥市123.90715.510074.951.442.79宜维持736.020.62铜陵市157.22548.460073.841.496.14宜维持584.330.37马鞍山市153.58583.110072.931.453.17宜维持602.170.41芜湖市161.00629.250072.571.8624.83宜维持837.130.42安庆市150.08348.870067.202.2938.81可适度增加570.18池州市157.18176.818.33067.044.0365.25可适度增加508.73绍兴市324.43610.8216.67069.713.1355.24可适度增加1364.74苏州市236.551241.7716.67066.021.421.30宜维持1258.080.56湖州市236.35525.7725.00067.992.1935.98可适度增加821.27盐城市145.19425.7833.33066.383.3357.94可适度增加1012.34宣城市183.97216.1133.33065.844.6469.80可适度增加715.63嘉兴市279.681136.6333.33060.101.474.81宜维持1194.010.44上海市295.013829.2741.67058.771.410.52宜维持3849.201.39金华市339.03513.9850056.173.0153.24可适度增加1106.81宁波市428.65870.2175.00052.273.0454.00可适度增加1891.67台州市627.82611.94100049.537.2280.60可适度增加3154.7舟山市491.89806.03100041.704.3367.67可适度增加2493.08珠三角城市群361.171173.0865.742.7850.324.7570.53可适度增加3980.030.35广州市329.472058.915016.6752.152.1534.92可适度增加3163.52东莞市387.043440.85508.3354.201.1126.13宜维持2722.570.95佛山市326.092148.1350054.032.0832.82可适度增加3197.58肇庆市274.94281.1858.33052.084.7270.32可适度增加947.24中山市401.391894.6258.33048.851.442.59宜维持1945.020.51江门市361.39487.1466.67053.733.9064.12可适度增加1357.59惠州市458.62430.0783.33047.715.5074.54可适度增加1689.18珠海市455.081165.7383.33044.663.8463.52可适度增加3195.26深圳市487.656729.4991.67045.531.8323.30宜维持8774.141.48注:分城市群以城市“实际环境质量较差概率(%)”为主要关键词降序、“实际环境质量较好的概率(%)”为次要关键词升序进行排序。资料来源:作者自制2发展取向分析:人口经济规模和生态效率2.1三大城市群生态承载力和生态环境质量指标的区域特征各城市实际环境质量与生态环境质量指标值吻合较好，表明了本研究结果的可靠性。接下来将对三大城市群的生态承载力和生态环境质量指标进行具体分析:从城市群整体来看，京津冀城市群总体生态承载力为 43.68，城市群中所有城市的生态承载力均在 50 左右且大部分低于 50;城市群总体生态环境质量指标值为 1.06，大多数城市低于 1。长三角城生态与低碳尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义78城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 2023市群的生态承载力和生态环境质量指标值明显优于京津冀地区:城市群总体生态承载力为 230.10，城市生态承载力均高于 120;城市群总体生态环境质量指标值为 3.06，所有城市生态环境质量指标值均高于 1.1。珠三角城市群生态承载力和生态环境质量指标值同样显著优于京津冀地区:城市群总体生态承载力为 361.17，城市生态承载力均位于 270490 之间;城市群总体生态环境质量指标值为 4.75，所有城市生态环境质量指标值均高于 1.1。总体上，生态承载力呈现为珠三角城市群长三角城市群京津冀城市群，生态环境质量指标值也大致呈现为珠三角城市群长三角城市群京津冀城市群。从城市群内部来看，京津冀城市群生态承载力差异最小(标准差为 5.05)，也具有差异最小的生态环境质量指标值(标准差为 0.58)，除张家口市和承德市以外，其余城市生态环境质量指标均低于 1.4，呈现北部城市生态环境质量好于南部城市的现象。长三角城市群生态承载力差异最大(标准差为122.57)，生态环境质量差异(1.44)在三大城市群中居中:除常州市和无锡市以外，其余城市生态环境质量均高于 1.4;江苏省所有城市生态环境质量指标值均在 1.123.33 之间;浙江省所有城市生态环境质量指标值均在 1.407.22 之间;安徽省所有城市生态环境质量指标值均在 1.444.64 之间，整体上生态环境质量呈现南部城市好于北部城市的趋势。珠三角城市群生态承载力差异在三大城市群中居中(标准差为 71.01)，但生态环境质量指标差异(标准差为 1.57)最大，除东莞(1.11)以外，城市生态环境质量指标值均位于 1.405.50 之间。2.2城市群及内部各城市发展取向分析合意的生态环境质量目标下的生态负载可作为评判城市经济发展是否与环境相协调的标准，即城市社会经济发展造成的环境损害低于合意标准，才能保证经济发展过程中生态环境的优良。依据前文的分析可知，生态环境质量指标值大于 1.4 的城市，实际环境质量较差的概率均小于 35%，且大多数为 0，因此，可将生态环境质量指标值 1.4 确定为合意的生态环境质量目标。基于(2)式，在合意的生态环境质量目标约束下，各城市在当前生态效率水平下，合意的人口经济规模(也即人口经济规模阈值)可表示为:PHit=ei secitQHit(3)其中，QHit为合意生态环境质量指标值，此时，PHit为相应的生态承载力 ei下，保持当前生态效率水平 secit不变时，实现合意的生态环境质量目标时的最大经济活动强度。以此，来判定为确保合意的环境质量水平，各城市在保持当前生态效率水平时，城市经济活动的最大强度。基于此，借鉴钟茂初17 的方法，将各城市的生态赤字或生态盈余率定义为:Sit=(1 PitPHit)100%(4)其中，Pit为实际人口密度。Si大于 0，则表明该城市具有生态盈余;Si接近 0，则表明该城市社会经济活动强度较为合理;Si小于 0，则表明该城存在生态赤字。根据城市人口经济实际规模以及计算所得的生态盈余率结果，本文按照生态盈余率水平的不同，将城市归为以下 4 种类型:(1)Si150%，将该城市认定为“人口经济规模显著超载”的城市;(2)150%Si30%，将该城市认定为“人口经济规模已超载”的城市;(4)30%Si30%，将该城市认定为“人口经济规模宜维持”的城市;(5)Si30%，将该城市认定为“人口经济规模可适度增加”的城市。同时，基于式(2)，在合意的生态环境质量目标约束下，对于经济发展已经超载的城市，在保持现有人口经济规模的条件下，为达到合意的生态环境质量目标，其生态效率目标水平(seTit)可表示为:seTit=QHitei/Pit(5)生态盈余率、超载情况、合意人口经济规模以及生态效率目标水平计算结果如表 2 所示。整体来看，京津冀城市群的人口经济规模已经超载，长三角城市群和珠三角城市群处于可适度增加人口经济规模的状态;可适度增加人口经济规模的城市共有 20个，主要集中在长三角城市群，比例为 65%，珠三角城市群占比 30%;从城市群内部可适度增加人口经济规模的城市占比来看，珠三角城市群比例最高，为 66.67%，长三角城市群比例次之，为 50%，京津冀城市群比例最低，为 7.69%。从城市群内部来分析其发展取向，在生态承载力范围内且能够保证合意生态环境质量目标的条件下，其中，京津冀城市群可适度增加人口经济规尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义生态与低碳城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 202379模的仅有承德市，须维持人口经济规模的仅有张家口市，其他城市均属于人口经济规模超载的城市;张家口市和承德市本身生态效率水平较低，其可致力于提升本地生态效率，进一步提升本地承载人口经济规模的空间;超载的城市中，北京市和天津市本身生态效率水平相对较高，若保持现有的人口经济规模，为实现合意生态环境质量目标，生态效率目标水平远高于现有所有城市中最高的生态效率水平，因此，北京市和天津市应重点控制人口经济规模;秦皇岛市生态效率目标水平相对较低，其应主要致力于提升本地生态效率，以此进入宜维持人口经济规模的行列;其他超载城市实际生态效率水平与生态效率目标水平相差较大，且生态效率目标水平相对较高，其应短期内适当控制规模，同时提升本地生态效率。长三角城市群城市均处于可适度增加人口经济规模和宜维持人口经济规模的行列;宜维持现有人口经济规模的城市中，除上海市的实际生态效率水平相对较高，应重点维持其人口经济规模以外，其他城市生态效率目标水平均低于1，此部分城市可通过提升生态效率水平转变为可适度增加人口经济规模的城市，以宜维持规模的嘉兴市为例，若其生态效率提升至 0.63 及以上，其生态盈余率将高于 30%，即可转化为可适度增加规模的城市，因此，从长远来看，其应主要致力于提升生态效率水平;可适度增加规模的城市当前实际生态效率水平均低于 0.75，且 46.15%的城市低于 0.50，此部分城市可进一步扩大规模，同时应进一步提升生态效率水平以获取更高的发展空间。珠三角城市群中，东莞市、深圳市和中山市处于宜维持规模的行列，其他城市均处于可适度增加人口经济规模的行列;宜维持人口经济规模的城市中，深圳实际生态效率水平较高，其重点应是维持现有规模，而东莞和中山实际生态效率水平相对低，与嘉兴相似，其应致力于提升生态效率水平，以在长期获取更大的发展空间;可适度增加规模的城市中，肇庆、惠州和江门的实际生态效率水平均低于 0.4，在适度扩大其规模的同时，应提升其生态效率水平，以期在长期获取更高的发展空间。虽然三大城市群内部各城市人口经济规模和生态效率各不相同，但总体上，三大城市群均大致呈现中心城市(北京市、天津市、上海市、广州市、深圳市)人口经济规模和生态效率相对高、其余城市相对低的分布格局。综合上述分析，为保证社会经济发展在生态承载力范围内且能够保证合意生态环境质量目标，对于处于超载状态的城市，若其生态效率目标水平远高于现有所有城市中最高的生态效率水平，在提升生态效率的同时，短期内应控制人口经济规模，通过调整产业结构等方式在长期实现适度削减规模是其必然的选择(如北京市);若实际生态效率水平与生态效率目标水平相差较大，短期内应控制人口经济规模，在长期需不断提升生态效率以提升该城市对人口经济的承载规模(如邯郸市、保定市);若实际生态效率水平与生态效率目标水平相差不大，则其应当致力于提升生态效率以转化为宜维持规模的状态(如秦皇岛市)。对于处于宜维持规模状态的城市，若其实际生态效率水平相对较高，则维持经济规模是其必然选择(如上海市、深圳市);若其实际生态效率水平与生态效率目标水平相差较小，且两者均相对较低，则其应当致力于提升生态效率以转化为可适度增加规模的城市(如嘉兴市、东莞市)。对于可适度增加规模的城市，若其实际生态效率水平偏低，则其在扩大人口经济规模的同时，应致力于提升生态效率，以期在长期，在保证合意的生态环境质量目标条件下，可以承载更高的人口经济规模(如金华市、惠州市)。3政策启示与研究展望中国幅员辽阔，区域之间、城市群之间生态承载力差异显著，为保证良好的生态环境质量，在制定区域发展战略、城市群发展规划时，必须将生态承载力视作影响长期可持续发展的重要因素并给予足够的关注。城市群建设时应充分认识到城市群内城市本身的生态承载力、人口经济规模是否超载的实际情况，制定合乎现实条件的发展规划。应充分认识到利用中心城市(北京市、天津市、上海市、广州市、深圳市)强大的规模效应和外溢效应引领城市群发展的过程中，因不同引领城市本身的生态承载力差距较大，应制定差异化的发展规划:应充分认识到北京市和天津市生态承载力低且已处于超载状态，同时其实际生态效率和目标生态效率水平均相对较高的事实，不能单靠扩大规模来实现引领和辐射作用，将重点放在控制其人口经济规模的过程中，提高其在效率方面的引领和辐射作用是其必然的选择;上海市和深圳市具有较高的生态承生态与低碳尚秀丽中国三大城市群生态环境质量与发展取向研究 基于胡焕庸线的生态涵义80城市发展研究 30 卷 2023 年 1 期 Urban Development Studies Vol30 No1 2023载力且处于宜维持的状态，同时两市的实际效率水平均较高，维持当前人口经济规模过程中以其较高的生态效率水平对周边起到效率方面的引领和辐射作用是其必然的选择;广州市具有较高的生态承载力且处于可适度增加人口经济规模的状态，其可通过扩大规模来实现引领和辐射作用。“十四五”规划中多次提到了城市群的发展，强调了要“优化城市群内部空间结构，构筑生态和安全屏障”，突出强调了要“以中心城市和城市群等经济发展优势区域为重点，增强经济和人口承载能力，带动全国经济效率整体提升”。规划