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2024 , Vol. 39 >Issue 9: 2140 - 2154

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20240908

Regular Articles

The adaptability of "water-energy-food" system and urban green transformation in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone

  • MU Ya-qing , 1, 2 ,
  • WU Yi-jin 1, 2 ,
  • TIAN Pei , 1, 2 ,
  • WANG Yong-qiang 3 ,
  • JIN Gui 4
Expand
  • 1. Key Laboratory for Geographical Process Analysis & Simulation Hubei Province, Wuhan 430079, China
  • 2. College of Urban and Environmental Sciences, Central China Normal University, Wuhan 430079, China
  • 3. Water Resources Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China
  • 4. School of Economics and Management, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

Received date: 2023-09-25

  Revised date: 2024-04-24

  Online published: 2024-09-04

Fold

Abstract

Evaluating the adaptability of the resource system to the green development of the city is the key to judging the health of the city. By constructing the evaluation system of "system pressure index, the distance between good and bad solutions (TOPSIS) and decoupling elasticity model (Tapio)", we quantitatively calculate and analyze the decoupling degree (S) between the pressure of WEF system and the quality of green transformation of cities in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone from 2012 to 2021, and determine the appropriateness of its resource system and green transformation. The decoupling degree (S) of the "water-energy-food" system (WEF) pressure and the quality of urban green transformation in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone from 2012 to 2021 is quantitatively calculated and analyzed as a driving force, and the appropriateness of the resource system and green transformation is judged. The study finds that: (1) The WEF system pressure in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone fluctuates greatly. (2) The quality of green transition in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone shows a significant linear upward trend from 2012 to 2021. (3) The WEF system pressure and the quality of green transformation in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone have not yet formed a suitable relationship, Hubei province has reached a preliminary decoupling state, and the health degree of green development of the three provinces is as follows: Hubei>Hunan>Jiangxi. Therefore, Hubei should play a leading role in radiation, so as to build a green industry and energy chain, strengthen green technology innovation, and give full play to the comparative advantages of each province.

Key words： "water-energy-food" system; green transformation; system pressure index; Tapio

Cite this article

MU Ya-qing , WU Yi-jin , TIAN Pei , WANG Yong-qiang , JIN Gui . The adaptability of "water-energy-food" system and urban green transformation in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2024 , 39(9) : 2140 -2154 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20240908

“水—能源—粮食”（WEF）纽带系统具有协同效应和权衡取舍，对区域发展起着制约作用[1,2]。快速城镇化带来的自然资源脆弱性增加及其供应枯竭风险[3,4]，使城市健康发展面临严峻挑战。2023年7月，习近平总书记在“全国生态环境保护大会”上强调，“我国生态环境保护结构性、根源性、趋势性压力尚未根本缓解。我国经济社会发展已进入加快绿色化、低碳化的高质量发展阶段，生态文明建设仍处于压力叠加、负重前行的关键期”。绿色发展是经济发展和环境治理的新动力[5]，在全球生态负债加剧及“双碳”目标背景下[6,7]，社会发展亟需以城市为主体实现全面绿色低碳转型[8]。绿色转型不应仅追求经济、社会、文化发展，更应注重资源消耗的降低，力争实现发展与资源消耗的脱钩[9⇓⇓-12]。因此，判断城市发展健康程度的关键是评价资源系统与城市综合发展适配程度，聚焦到WEF系统压力与城市绿色转型质量是否能够长期稳定于脱钩状态。
当前，从WEF系统压力与城市绿色转型质量脱钩程度角度探究城市绿色发展健康程度的成果鲜见报道，相关研究主要聚焦于评价适配性、计算WEF系统压力及定量评价绿色转型质量等方面。WEF系统评价包括构建模型，如投入—产出模型、生命周期评价（LCA）、至前沿最远距离函数模型（SBM）—网络数据包络分析（DEA）方法、耦合协调度等[13⇓⇓-16]，或是构建评价指标体系[17]，但以上模型方法需要指标较多，且难以忽略资源禀赋、经济社会状态的区域差异性。绿色转型评价的相关研究成果主要集中于构建多维指标体系进行综合指数评价[18⇓-20]，主要方法为熵权-TOPSIS、耦合协调度模型、SBM-GML（Global Malmquist-Luenberger）指数，或通过两项指标间Tapio脱钩关系进行分析[21]。城市绿色转型质量具有全面性、动态性及层次性特点，故本文采取构建评价体系进而运用熵权—TOPSIS方法。脱钩关系的研究方法主要有经济合作与发展组织（OECD）脱钩指数、IPAT（Environmental Impact, Population, Affluence, Technology）方程脱钩指数及Tapio弹性分析等。Tapio脱钩模型在地理与生态、资源与环境领域应用较为广泛[22⇓⇓-25]，且能够打破时间限制，在脱钩类型划分上较优[26]，故采用Tapio脱钩模型计算适配度较为合理。
长江中游经济区是维护上游生态安全和保障下游生态环境质量的关键，是中国重要的生态安全屏障，也是实行城市绿色转型的重点区域，但其因受到高强度开发及人为扰动，生态问题陆续显露[27]，提升该区域生态效率十分紧迫与必要[28]。故探究该区域的资源系统与绿色转型质量的适配关系具有典型性和代表性，可为中国其他城市绿色健康发展提供参考。综上所述，本文从WEF系统压力与绿色转型质量适配关系出发，选取利于长江中游经济区进行统一动态比较的系统压力指数评价WEF系统压力[1,29,30]，构建“系统压力指数—TOPSIS-Tapio”评价体系，探究长江中游经济区绿色转型路径的科学性与健康程度，对长江中游经济区的合理规划及探索适合中国城市绿色转型之路具有重要意义。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 WEF系统压力评价方法

考虑长江中游经济区三省间资源、经济、社会等存在差异性，运用能够进行统一比较且反映WEF系统能源供需动态变化的WEF系统压力指数，将WEF系统压力分解为水资源系统压力、能源系统压力、粮食系统压力三部分[1,29,30]，具体计算公式为：
W E F s p i = W S P i × E S P i × F S P i 3
W S P i = W C i / W P i
E S P i = E C i / E P i
F S P i = F C i / F P i
式中：WEFspi代表WEF系统压力整体水平；WSPi代表水资源系统压力；WCi为用水总量（亿m3）；WPi为当地水资源总量（亿m3），为当地地表水资源与地下水资源之和再减去二者重复计算部分，不含调入的水资源量；ESPi为能源系统压力；ECi为能源消耗量（万tce）；EPi为能源生产量（万tce），能源指标统一折算为标准煤；FSPi为粮食系统压力；FCi为粮食消耗量（万t）；FPi为当地粮食生产总量（万t），利用人均粮食产量计算得出当年粮食生产总量。

1.1.2 绿色转型质量评价体系

（1）评价体系构建
“城市绿色转型”内涵的界定尚未形成共识，本文将其界定为城市以可持续发展为目标，实现经济、社会、人文与生态效益的平衡提升，最终达到城市发展与能源消耗压力稳定脱钩，实现人与自然和谐发展的动态过程[9,31]。指标体系构建主要考虑城市绿色转型的“动态性”“阶段性”“全面性”及城市发展的“一体性”。设置表现层与潜力层为一级准则层，表现层包括经济生产、人民生活及生态环境的绿色化，潜力层包括科技及政府支撑；参考相关成果[32⇓-34]，构建城市绿色转型质量评价指标体系（表1）。
表1 城市绿色转型质量评价指标体系

Table 1 Evaluation index system of urban green transformation quality

目标层 一级准则层 二级准
则层		 指标层 代号 性质 描述

长江中游经济区绿色转型质量评价体系
 绿色
转型
表现层		 经济生产绿色化 GDP总量/万亿元
第三产业贡献率/%
旅游总收入增速/%
单位产值煤炭消费量/(t/亿元)
单位GDP建设用地使用面积/(m2/元)
风力、太阳能发电/亿kW·h
万元地区生产总值用水量/m3
文化产业从业人员人数比上年增加/人
单位产值工业废水排放量/(万t/亿元)
工业废气中二氧化硫排放/万t
单位耕地面积化肥使用量/(万t/千hm2)
单位耕地面积农药使用量/(万t/千hm2)
单位GDP电耗/(kW·h/万元)		 GEP1
GEP2
GEP3
GEP4
GEP5
GEP6
GEP7
GEP8
GEP9
GEP10
GEP11
GEP12
GEP13		 正
正
正
负
负
正
负
正
负
负
负
负
负		 绿色经济生产能力
产业结构绿色化
生态资源转化旅游资源
生产低碳性
生产用地效率
绿色新能源生产力
生产节水效率
文化产业发展吸引力
工业生产净水性
工业生产尾气净化
土地资源可持续性
生产污染强度
生产低耗性
人民生活绿色化 居民人均收入/元
人均水资源量/(m3/人)
人均粮食产量/(kg/人）
人均耕地面积/亩（1亩≈667 m2）
人口抚养系数
消费支出中教育文化娱乐所占比例/%
城乡可支配收入比/%
单位人口医疗卫生机构床位数/(张/每万人)
平均预期寿命/岁
人均道路占有率/(m2/人)
每万人拥有群众文化设施建筑面积/(m2/人)
城镇化率/%
普通高中生师比		 GPL1
GPL2
GPL3
GPL4
GPL5
GPL6
GPL7
GPL8
GPL9
GPL10
GPL11
GPL12
GPL13		 正
正
正
正
负
正
负
正
正
正
正
正
负		 居民绿色生产水平
用水保障
粮食保障
粮食潜在压力
居民生活压力
高质量精神生活水平
居民生活水平均衡性
居民医疗保障
人口健康状况
居民出行便捷度
居民享受文化健康程度
生活城市环境发展水平
居民享受教育资源程度
生态环境绿色化 生活垃圾无害化处理率/%
城市污水处理率/%
区域环境噪声等效声级平均值/分贝
除涝面积/千hm2
造林面积/万hm2
城市空气质量优良天数比率/%
地表水水质优良率(达到或好于Ⅲ类水)/%
地下水资源量/亿m3
二氧化碳排放量/t
森林覆盖率/%
生态环境用水占比/%
城市人均绿地面积/(m2/人)		 GEE1
GEE2
GEE3
GEE4
GEE5
GEE6
GEE7
GEE8
GEE9
GEE10
GEE11
GEE12		 正
正
负
正
正
正
正
正
负
正
正
正		 生活环境清洁度
城市水环境污染处理
声环境质量
生态灾害压力
绿化及生态治理程度
空气环境质量
地表水环境安全
后备水资源压力
低碳关键指标
绿化及碳汇能力
生态重视度及用水效率
居民人均享受绿化程度
绿色
转型
潜力层		 科技及政府支撑 城镇环境基础设施建设投资/亿元
R&D 经费支出/万元
R&D 项目数/项
发明专利授权数/项
国家级保护区个数/个
城镇单位水利、环境和公共设施管理业就业
人数占比/%
教育支出占公共支出比/%
高等学校在校研究生数/人
高技术产业R&D经费内部支出中政府资金占比/%
环境保护支出占比/%
技术市场成交额/万元
规模以上工业企业新产品开发项目数/项		 TGS1
TGS2
TGS3
TGS4
TGS5
TGS6

TGS7
TGS8
TGS9
TGS10
TGS11
TGS12		 正
正
正
正
正
正

正
正
正
正
正
正		 政府城市环境重视度
新技术研发经费投入
科研研发成果
全民科技创新程度
政府生态捕捉及重视度
环境及公共设施建设人
力投入
政府教育重视程度
科研力量
政府产业创新重视度
环境保护资金保障
区域科技创新能力
工业创新成果
（2）城市绿色转型质量评价方法
① 绿色转型质量综合指数
构建n×m的xij矩阵，其中n代表参与计算的年份数，m代表指标数，i代表年份，j代表指标，数据标准化处理并平移，对正负向指标（Kij）采取极差标准化方法[35,36]：
对于正向指标：
K i j = x i j - m i n x j m a x x j - m i n x j
对于负向指标：
K i j = m a x x j - x i j m a x x j - m i n x j
对数据矩阵（Gij）进行平移：
G i j = K i j + 0.0001
计算各指标占比（Pij）、熵值（Ej）、熵权系数（gj）、权重（Wj）：
P i j = G i j ∑ i = 1 n G i j ( i = 1 ,   2 ,   ⋯ ,   n ;   j = 1 ,   2 ,   ⋯ ,   m )
E j = - 1 l n n ∑ i = 1 n P i j l n P i j
g j = 1 - E j
W j = g j ∑ j = 1 m g j
运用TOPSIS模型计算贴近度GTQ，GTQ值越接近1代表绿色转型质量与理想解越接近，即绿色转型质量越高。
② 偏最小二乘回归
偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）是对多元线性回归建模的一种改进，在自变量具有相关性下仍能进行建模的优势，同时对数据量要求较低[37,38]。本文基于PLSR模型，探究影响长江中游经济区绿色转型质量的主要驱动力及其机制。

1.1.3 WEF压力与绿色转型质量脱钩

基于WEF系统压力指数及绿色转型质量贴近度GTQ，利用Tapio弹性模型进一步探究两者间的关系，构建脱钩指数公式如下：
S x = Δ W E F s p Δ G T Q = ( W E F s p i - W E F s p i - 1 ) / W E F s p i - 1 ( G T Q i - G T Q i - 1 ) / G T Q i - 1
式中：Sx为第（i-1）年到第i年的脱钩指数；ΔWEFsp为WEF系统压力的变化速率；ΔGTQ为绿色转型质量指数变化速率；WEFspi-1、WEFspi为起始年对应WEF系统压力指数；GTQi-1、GTQi为起始年对应绿色转型质量指数。
对绿色转型质量及WEF系统压力脱钩指数以0、0.8、1.2为界，划分8种脱钩类型及三种基础状态[22,39]，并划分适配等级，见表2。如强脱钩对应适配最高等级8级，随着城市绿色转型质量的提升，资源系统压力下降，代表该城市目前WEF系统压力与绿色转型质量实现了绝对脱钩，为绿色发展理想状态；强负脱钩为最低适配等级1级指随着资源的消耗，绿色转型质量反而下降，为最不理想的绿色发展状态。
表2 WEF系统压力与绿色转型质量脱钩状态评判标准

Table 2 Evaluation standard of decoupling state between WEF system pressure and green transformation quality

脱钩基础状态 WEF系统压力指数 城市绿色转型质量 脱钩指数 脱钩程度 适配等级
负脱钩 ΔWEFsp>0 ΔGTQ<0 S<0 强负脱钩 1
ΔWEFsp<0 ΔGTQ<0 0<S<0.8 弱负脱钩 2
ΔWEFsp>0 ΔGTQ>0 S>1.2 扩张性负脱钩 3
连接 ΔWEFsp<0 ΔGTQ<0 0.8<S<1.2 衰退性连接 4
ΔWEFsp>0 ΔGTQ>0 0.8<S<1.2 扩张性连接 5
脱钩 ΔWEFsp<0 ΔGTQ<0 S>1.2 衰退性脱钩 6
ΔWEFsp>0 ΔGTQ>0 0<S<0.8 弱脱钩 7
ΔWEFsp<0 ΔGTQ>0 S<0 强脱钩 8

1.2 研究区概况

长江中游经济区是湖北、湖南、江西三省构成的全域概念，是长江经济带重要组成部分[40]，其连接四个主要经济区，是构建新发展格局的重要基点[41,42]。长江中游经济区以平原与低山丘陵为主，占据黄金水道优势，淡水资源丰富，生物多样性高，水、土、光、热资源匹配较好，拥有丰富的自然和文化资源[42]。

1.3 数据来源

本文数据包括2012—2021年WEF系统压力及绿色转型质量评价指标数据，主要通过《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国农村统计年鉴》、国家及相关省份的统计年鉴、《生态环境统计公报》等获取。

2 结果分析

2.1 长江中游经济区WEF系统压力发展特征

基于湖北、湖南、江西及长江中游经济区作WEF系统压力点线图（图1），长江中游经济区WEF系统压力从2012年的0.49上升到2021年的0.69，压力增长显著。研究时段内曲线变化波动较大且变化明显，根据变化趋势可将长江中游经济区WEFsp变化分为三个阶段：2012—2013年呈上升状态，2013—2016年WEFsp呈现小幅波动，2016—2021年长江中游经济区整体WEFsp变化处于明显波动阶段，呈现“N”字型。
图1 湖北、湖南、江西及长江中游经济区WEF系统压力点线图

Fig. 1 Hubei, Hunan, Jiangxi and the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone WEF system pressure point line chart

三省与中游经济区整体压力变化趋势较为一致，但各省间WEF系统压力变化仍具有显著差异性。2012—2013年三省WEFsp均上升，上升速度为江西>湖南>长江中游经济区>湖北。2013—2016年湖北WEFsp由0.62下降至0.50，江西及长江中游经济区下降分别下降0.030及0.038，而湖南上升0.033。2016—2021年，三省压力大小排序发生明显变化：2016—2018年三省WEFsp显著上升，上升幅度为江西>长江中游经济区>湖南>湖北。湖北及湖南2018—2020年WEFsp剧烈下降，湖南2020—2021年回升至2018年压力水平附近，湖北2021年升至2012年压力值附近，江西2018—2019年剧烈下降，2019—2021年上升至峰值附近。湖北初期压力为三省最大，但十年间WEF系统压力波动下降至三省最低，资源利用效益得到进一步提升，是相对理想的发展状态。湖南初期虽然压力较小，但呈现明显上升趋势，江西则相对平稳，压力处于三省中等位置。长江中游经济区十年间变化较为剧烈，波动性较强，其WEF系统受降水量、人口变动、产业调整等自然与社会因素影响较大，尚未具有足够的自我调控与平衡能力。

2.2 长江中游经济区绿色转型质量发展特征分析

长江中游经济区及所属三省的绿色转型质量整体均呈上升趋势（图2），但三省间存在一定差异性：（1）湖北十年间变化可分为2012—2013年及2014—2021年两个阶段，第一阶段发展缓慢，2014—2021年呈逐年快速上升趋势，主要得益于湖北重视质量效益型集约增长发展，强化生态文明体制创新、绿色产业发展，做到生态、经济社会、文化、民生等协调发展。（2）湖南除2015年下降外其余年份均明显增长，2020年绿色转型质量增速剧烈上升。2015年出现下降主要因为粮食产量、人均耕地面积及规模以上工业企业新产品开发项目数明显下降。2020年湖南将重点转向基础设施、文化设施建设，投资方向转入高技术研发，使其创新能力上升。（3）江西以2013年与2017年为界线划分为三个阶段。其中2013年主要受水资源限制及公共支出中教育占比减少影响，2017年因该年居民人均收入及人均绿地面积的降低增速减缓，同时受水资源影响较大，水资源的波动性对江西绿色转型限制性较为明显。
图2 2012—2021年湖北、湖南、江西及长江中游经济区绿色转型质量及线性拟合柱状点线图

Fig. 2 The green transformation quality and linear fitting histogram of Hubei, Hunan, Jiangxi and the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone from 2012 to 2021

对湖北、湖南、江西三省及长江中游经济区绿色转型质量贴近度进行线性拟合，结果为显著线性上升趋势，斜率依次为0.057、0.045、0.041及0.047，绿色转型质量整体提升速度：湖北>长江中游经济区>湖南>江西。湖北十年间绿色转型质量均呈现上升，湖南及江西仅存在一年下降波动。长江中游经济区三省自2016年绿色转型质量稳步增长，由前期波动状态趋向稳步提升，探索出了适合其发展的绿色转型之路。总体而言三省绿色转型实施效果显著，长江中游经济区绿色发展格局初步形成。

2.3 长江中游经济区WEF系统压力与绿色转型质量脱钩特征分析

对2012—2021年共分9个阶段，计算长江中游经济区及湖北、湖南、江西三省WEF系统压力（WEFsp）与绿色转型质量（GTQ）脱钩指数S（表3）。
表3 湖北、湖南、江西三省2013—2021年WEF系统压力与绿色转型质量脱钩指数

Table 3 Decoupling index of WEF system pressure and green transformation quality in Hubei, Hunan and Jiangxi provinces from 2013 to 2021

年份 湖北 湖南 江西 长江中游经济区
脱钩状态 适配等级 脱钩状态 适配等级 脱钩状态 适配等级 脱钩状态 适配等级
2013 扩张性负脱钩 3 扩张性连接 5 强负脱钩 1 扩张负脱钩 3
2014 强脱钩 8 强脱钩 8 强脱钩 8 强脱钩 8
2015 强脱钩 8 强负脱钩 1 强脱钩 8 弱脱钩 7
2016 强脱钩 8 强脱钩 8 扩张负脱钩 3 强脱钩 8
2017 弱脱钩 7 弱脱钩 7 扩张负脱钩 3 扩张负脱钩 3
2018 扩张链接 5 扩张负脱钩 3 扩张负脱钩 3 扩张负脱钩 3
2019 强脱钩 8 强脱钩 8 强脱钩 8 强脱钩 8
2020 强脱钩 8 强脱钩 8 扩张负脱钩 3 弱脱钩 7
2021 扩张负脱钩 3 扩张性连接 5 弱脱钩 7 扩张负脱钩 3
从经济区整体来看，脱钩状态大致呈现扩张负脱钩—强脱钩—弱脱钩—扩张负脱钩交替变化模式。2013—2016年长江中游经济区由扩张负脱钩状态变为脱钩状态，能源压力减少而绿色转型质量提升，为最理想的状态。2017—2020年同样由扩张负脱钩转向脱钩，2021年降为扩张负脱钩，波动性及周期性较大。强脱钩时脱钩指数S绝对值介于0~1.5之间，脱钩指数较小，而扩张负脱钩阶段脱钩指数S介于1.3~6.7之间，数值较大。总体来看长江中游经济区2012—2021年脱钩状态变化较为强烈，呈现极端—极端的波动形式，此阶段长江中游经济区还未能实现WEF系统压力与绿色转型质量相适配，绿色发展健康状态较不理想。以等级与年份为轴做中轴散点图（图3），经济区三省之间脱钩状态存在明显差异。
图3 2013—2021年长江中游经济区WEF系统压力与绿色转型质量脱钩等级中轴散点图

Fig. 3 The scatter diagram of the decoupling level of WEF system pressure and green transformation quality in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone from 2013 to 2021

湖北脱钩等级除2013年及2021年外，其余均分布在第一及第二象限，对应其脱钩等级为4级以上，即扩张性连接与脱钩状态，且多属于脱钩状态。2012年武汉获批为全国绿色低碳转型的样本城市，2012—2013年处于绿色低碳之路探索初期，适配度较低；之后湖北率先进行科技成果“三权改革”及生态红线划定试点，走在中国城市绿色转型前沿。到2020年湖北绿色转型与其资源系统已基本处于平衡状态，2021年波动至扩张负脱钩。总体来看，湖北的城市发展质量基本与资源系统压力初步脱钩，WEF系统运行与绿色转型较为适配。湖南与江西脱钩等级处于脱钩与连接、负脱钩交替进行的状态，波动性较大。江西与湖南均有一年达到了强负脱钩状态，2015年湖南由强脱钩变至强负脱钩，受能源系统压力加快上升及绿色转型质量明显下降的双重影响。应对挑战湖南全面推进资源节约集约和高效利用，并出台了全国首个省级生态文明体制改革实施方案，之后资源与绿色转型适配度有了大幅回升。江西转型前期受益于水、山绿色生态优势效果显著，2016—2020年受制于绿色效益转换发展效益程度，多处于负脱钩阶段。湖南除2015年与2018年，其余年份均位于一、二象限，江西仅四年位于一、二象限，且多为扩张负脱钩与强脱钩间的剧烈变化，相比而言湖南绿色转型与其自身资源系统适配优于江西。长江中游三省WEF系统压力与城市绿色转型质量适配程度为：湖北>湖南>江西。

2.4 长江中游经济区WEF系统压力与绿色转型质量脱钩优化探究

WEF系统压力内部结构及绿色转型驱动因子能够反映城市运行过程中面临的核心问题，分析两者十年间变化及原因。
（1）2012—2021年长江中游经济区WEF系统压力内部变化
对2021—2021年湖北、湖南、江西三省WEF子系统压力占比绘制雷达图，见图4。2012—2021年长江中游经济区WEF系统压力的主导系统为能源子系统，占比达75%以上，且能源系统压力占比逐年增加。这与城市化进程及人口数量的增加密不可分，居民生活及城市发展所需能耗较多[1,43]，能耗刚性需求的大幅增加加剧了长江中游经济区能源系统压力，提高能源利用效率是解决长江中游经济区可持续发展的瓶颈问题之一。湖南ESP从2012年的1.6大幅上升至5.4，江西省从2.8上升至7.4，而湖北ESP波动范围较小，处在1.9~2.8之间，三省中湖北能源压力显著性较不明显。湖北作为制造业大省，能源系统压力占WEF系统压力低于其他两省，主要原因是湖北发挥科教资源富集优势，大力推动高新技术产业，以“数字湖北”赋能推动高质量发展持续推进绿色制造，发展新能源、绿色建材、低碳冶金等优势产业。把握城市资源禀赋优势，并开拓因地制宜绿色发展道路是能源系统结构优化的关键因素。长江中游经济区WSP较低且整体呈现波动中降低趋势，水资源系统压力总体偏低主要得益于长江中游经济区采取的一系列政策与行动，水污染防治行动计划、饮用水源地保护区管理制度、长江保护修复攻坚战行动计划等顺利实施。三个系统相比，FSP最为稳定，且数值较低。原因为农业生产技术较为完善，具有存储与调控农业用水能力，粮食产能稳定。但2020年及2021年长江中游经济区粮食系统压力有增长趋势，且城市的不断扩张会导致耕地的大量流失[44]，粮食生产能力需进一步提升以保证后续供给。
图4 2012—2021年湖北、湖南、江西WEF子系统压力占比雷达图

Fig. 4 Radar chart of pressure proportion of WEF subsystems in Hubei, Hunan, and Jiangxi from 2012 to 2021

（2）2012—2021年长江中游经济区绿色转型质量驱动因素
在构建长江中游经济区评价指标体系评价绿色转型质量基础上，利用WEF压力指数构建偏最小二乘回归（PLSR）模型，绿色转型质量（Y1、Y2、Y3、Y4）作为因变量。根据绿色转型质量变化特征与分析，参考其他学者相关研究，从十个方面探究绿色转型质量驱动因素，如表4所示。
表4 长江中游经济区绿色转型质量驱动因素选取与说明

Table 4 Selection and description of the driving factors of green transformation quality in the middle reaches of the Yangtze River Economic Zone

评价目标 度量指标（自变量） 代号
对外贸易程度 当年实际使用外商投资金额占GDP的比例/% X1
创新能力 技术市场成交额/万元 X2
资源压力 WEF压力指数 X3
能源绿色转型 风力、太阳能发电量/亿kW·h X4
城市发展水平 城镇化率/% X5
政府环保重视度 环境保护支出占比/% X6
产业转型政府投入 高技术产业R&D经费情况内部支出中政府资金占比/% X7
居民精神追求 消费支出中教育文化娱乐所占比例/% X8
经济生产水平 GDP总量/万亿元 X9
生态水环境质量 地表水水质优良率/% X10
（1）X1：直接反映长江中游经济区对外贸易市场额度，评价对外开放度。
（2）X2：区域创新能力是城市绿色转型的推动力，反映绿色转型活力。
（3）X3：应用前文计算结果，评价城市运行资源压力。
（4）X4：由前文可知，能源为长江中游经济区转型的障碍因素，新能源开发量是转型关键。
（5）X5：城镇化是现代化建设的必然，城市绿色转型同样需考虑城镇化水平。
（6）X6：度量政府对生态环保事业及工程重视度。
（7）X7：高新技术产业是长江中游经济区优势所在，度量企业创新是否有足够资金保障。
（8）X8：城市发展根本为人民生活，精神层次追求越高城市发展综合质量越高。
（9）X9：衡量长江中游城市群绿色转型过程中经济生产能力。
（10）X10：长江中游经济区依托水发展，农业生产、渔业养殖、航运等受水质影响较大。
长江中游经济区VIP值>1的变量是城镇化率（X5）、风力、太阳能发电量（X4）、GDP总量（X9）、技术市场成交额（X2），为影响长江中游经济区绿色转型质量的重要驱动力，能够更好地解释绿色转型质量，根据回归系数（表5），主要驱动力均为正向指标。可见，长江中游经济区城市化进程及经济发展迅速对其绿色转型质量的提升起到了正向促进作用。同时长江中游经济区把握住了绿色低碳转型的核心新旧动能转换，大力发展风力、太阳能发电等新能源产业，发挥科技教育中心优势，利用创新生产升级技术、能源转换技术、资源循环利用技术等，构建绿色能源链，提升了新能源竞争力。城镇化率、风力、太阳能发电量、GDP总量、技术市场成交额为三省共有绿色转型正向主要驱动因素，与长江中游经济区整体驱动力相同，作为经济区共同体具有一定的发展共性。除此之外，湖北地表水水质优良率（X10）、湖南与江西的WEF压力指数（X3）为负向主要驱动指标，湖北水质的提升效率及质量无法与其绿色转型速率相同步，湖南与江西WEF系统压力十年间是显著负向驱动力，资源的过度消耗加速城市发展压力，导致城市运行质量降低。资源压力对湖北驱动因素不明显，表明绿色资源结构较优，与前文WEF系统压力内部计算结果相对应。
表5 长江中游经济区偏最小二乘回归模型回归系数

Table 5 Regression coefficient of partial least squares regression model in the middle reaches of Yangtze River Economic Zone

因变量 自变量回归系数
常数 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10
Y1 0.474 -0.001 0.033 -0.014 0.050 0.041 -0.001 0.008 0.011 0.046 -0.003
Y2 0.442 -0.001 0.039 -0.005 0.042 0.030 -0.015 0.023 -0.014 0.028 -0.005
Y3 0.456 0.019 0.054 -0.041 0.002 0.060 0.014 -0.001 -0.002 0.041 0.003
Y4 0.457 -0.072 0.016 -0.006 0.024 0.125 0.017 0 -0.013 0.009 -0.002
除WEF系统压力内部变化原因及驱动力定量分析外，长江中游经济区绿色转型质量不断提升还包括其他关键因素。如湖北实施的“加快建设美丽湖北、率先实现绿色崛起”发展战略，推进“绿满荆楚”“双十”工程等生态治理活动，政策前沿性加速了其绿色转型速度。湖南创设性将长株潭城市群用来探索两型社会改革建设，创新性探索出独属于湖南的绿色转型之路。江西重视体制与机制创新，构建以“河长制”为代表的生态文明体系。长江中游经济区三省作为发展整体，重点实施生态环境共保联治，以长江为绿色发展基点，基本形成“共抓大保护”格局，构建长江绿色发展生态发展廊道，使长江中游经济区成为中国绿色转型中坚力量。长江中游经济区及其三省的绿色转型之路，可为中国其他城市转型提供参考。

3 结论与讨论

3.1 结论

通过构建“系统压力指数—TOPSIS-Tapio”评价方法，对长江中游经济区近十年（2012—2021年）WEF系统压力与绿色转型质量进行定量评价，并探究其城市健康发展与可持续发展程度，主要得出以下结论：
（1）长江中游经济区及其三省WEF系统压力变化波动较大，可分为三个阶段：2012—2013年小幅上升阶段，2013—2016年小幅波动阶段，2016—2021年“N”型明显波动阶段。
（2）长江中游经济区2012—2021年绿色转型质量呈现显著线性上升趋势，由前期波动状态趋向稳步提升状态。湖北逐年上升，湖南2015年和江西存在一次下降。
（3）长江中游经济区整体脱钩状态大致呈现扩张负脱钩—强脱钩—弱脱钩—扩张负脱钩交替波动变化模式，暂未实现WEF系统压力与绿色转型质量的稳定脱钩状态。湖北达到初步适配状态，三个省份发展健康程度排序为：湖北>湖南>江西。
（4）长江中游经济区WEF系统压力主导为能源系统，且占比呈上升趋势；长江中游经济区绿色转型主要驱动力为城镇化率、风力、太阳能发电量、GDP总量、技术市场成交额。

3.2 讨论

基于研究结果，对长江中游经济区的发展提出以下政策建议：
（1）发挥经济区一体化优势，激发湖北龙头作用。湖北WEFsp、GTQ及S指数在经济区三省占据优势地位，应着重构建经济区集聚体，以湖北为绿色转型中心与增长极，开展新技术与研发成果交流共享，加强跨区域合作，共建生态补偿机制，加强经济区各部门沟通、协同与权衡[45]，经济上开展绿色经济项目与投资，统一规划经济区产业发展与绿色升级，打破地理、行政壁垒，发挥经济区集聚优势。（2）共建绿色产业、能源链，推进低碳要素流动。湖北、湖南、江西三省WEFsp结构中能源子系统占据明显主导地位，能源对外依赖度高，且PLSR模型结果三省城镇化率、风力、太阳能发电量为重要驱动因素。故今后应把握能源转型的关键点新旧动能转换，以耗水较少的地热、太阳能和水力发电等技术为突破口[46]，推动完善能源体系低碳、绿色、高效化。同时发挥三省资源互补优势构建经济区水、电、光、碳能量链，环保产业、清洁能源生产产业生产链，汇聚优质资源减少流动中资源损耗及成本，维持供需动态平衡，保持市场活力。（3）加大城市绿色技术创新力度，转向低碳绿色生产体系。PLSR模型结果显示区域创新能力及经济生产水平是重要驱动因素，应积极推动绿色技术创新，将数字技术力量汇入产业发展，发展信息技术、新能源技术、新材料技术等，缩小三省及省内绿色发展差距[47]。政府应加大技术创新扶持力度，同时积极吸引科研人才与新兴企业，构建激励机制，引导企业转型向低碳、高技术产业。（4）发挥各省比较优势，弥补发展短板。结合各省资源禀赋，因地制宜科学谋划，推进绿色转型质量与方向的提升。湖北应注重科研教育的创新优势，构建优势低碳化现代产业体系，完善治理体系。湖南与江西受WEF资源系统压力影响较大，应把握山、水资源优势，将生态资源优势转为发展优势，发展绿色农业、生态旅游业等。
本文不足之处在于：受制于评价指标数据的三省统一性，仅选取十年作为研究时间段；从新视角探究WEF压力与城市绿色转型质量脱钩关系，公开发表的相关成果较少，因而研究结论与类似研究成果对比讨论偏少。后续需深入探索WEF系统与绿色转型脱钩机制，进一步完善WEF系统与城市绿色转型适配性的研究方法。

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