王光跃，刘 超，孙建辉

中部地区科技创新与绿色发展的耦合协调研究——基于2011—2020年的面板数据

王光跃1，刘 超1，孙建辉2

（1．安徽商贸职业技术学院，安徽 芜湖 241002；2．南京航天航空大学，江苏 南京 210016）

以中部六省为研究区域，运用熵值赋权法、耦合协调度模型与障碍度模型，测度2011—2020年各省的科技创新及绿色发展综合水平，以及二者的耦合度、协调度与障碍度。实证结果表明：（1）研究区域的科技创新与绿色发展水平不断增长，但存在一定的空间差异性，两系统在“十三五”期间的增幅均低于“十二五”期间；（2）近年来两个系统间处于高水平耦合阶段，但整体表现为中级协调，反映了中部六省在践行创新与绿色的协调发展中尚有较大的进步空间；（3）在科技创新方面，多数地区的财政支出比例、技术市场成交合同额、专利授权数制约了两个系统的协调发展；在绿色发展方面，各地区的主要障碍因子迥异。基于实证结论，提出了相应的建议措施。

中部六省； 科技创新； 绿色发展； 耦合协调度； 障碍度

一、问题的提出

绿色发展是现今世界经济发展的重要课题，也是助力我国实现碳达峰及碳中和战略目标的必由之路。当前，我国经济发展由追求速度向提质增效过渡，但一些地区与行业仍然存在高污染、高能耗的粗放型发展方式，亟待构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的绿色发展新模式。要想实现绿色发展，其关键是依靠科技创新的正向效用，就是要运用科学技术升级改造传统产业，重塑企业的生产组织流程与商业模式，减少对资源的浪费与生态的破坏，同时应用科技元素赋能居住、出行、消费等，形成绿色生活方式；反过来，绿色发展通过引导技术创新方向，搭建创新平台，提供创新知识资源，推动了科技的进步。综上所述，科技创新是绿色发展的动力与保障，绿色发展是科技创新的重要导向之一，二者之间关联作用紧密。

关于科技创新与绿色发展的关系，在国外较早地引起了学者的关注，经济学家Grossman提出了环境库兹涅茨曲线，认为高效率的技术创新可以降低单位产出的要素投入，有利于提升资源使用效率和降低对环境的污染[1]；也有学者认为，技术创新对绿色发展存在着时间与空间维度的差异，比如，Omri研究发现：低收入国家技术创新对绿色发展的促进作用显著低于发达国家[2]。国内对科技创新与绿色发展的单一方面研究成果非常丰富，但对两者作用关系的研究还较少，从研究范围来看，学者们从全国[3-4]、城市群[5-6]或者省域[7]等不同尺度开展了实证研究；从研究方法来看，主要运用了耦合协调模型[3-5][7]、DEA-SBM模型[3][6]、PVAR模型[4]、障碍度模型[5]等。段永平测算了我国30多个省的绿色创新与绿色发展效率，研究发现两者存在明显的互动关系，东部地区的两个系统的水平领先，但协调发展水平仍然不高[3]。朱冬元研究了长江经济带科技创新驱动绿色发展效率，发现科技创新资本及其成果对绿色发展效率有显著的促进作用和空间溢出效应，而科技创新人才影响相对较小[6]。李大鹏研究了湖南14个市州的科技创新与绿色发展水平及其耦合协调关系，发现协调水平在空间上呈现出高值中心向外围递减的分布特征[7]。

总结来看，目前鲜见对中部地区科技创新与绿色发展关系的定量研究。中部地区包括湖南、湖北、江西、山西、安徽和河南等六个省份，地理区位优势突出，是全国重要的“一中心四区”，发挥着承东启西、呼应南北的重要枢纽作用。2020年，中部地区依靠10.7%的国土面积承载了25.81%的全国人口，创造了全国21.87%的GDP，反映了中部地区在推动我国经济社会高质量发展中担负着重要的使命。2021年4月，国务院颁布《关于新时代推动中部地区高质量发展的意见》，重新强调了中部地区崛起的战略，指出了中部地区存在创新能力尚待增强、生态绿色发展格局尚待巩固、发展不平衡不充分等问题，确立了创新能力建设取得明显成效、绿色发展深入推进等宏观目标。鉴于此，本研究基于2011—2020年的面板数据，测度中部六省的科技创新与绿色发展水平的综合指数，分析其时空变化，并运用耦合协调模型，分析该区域两个复杂系统的耦合协调程度，以期为推进该区域落实创新驱动发展战略、提升绿色发展水平并对协调二者的关系提供决策借鉴。

二、研究设计

（一）指标体系构建

在充分研究科技创新与绿色发展内涵的基础上，借鉴既有研究文献的成果[5][7-8]，并遵循指标的代表性、数据的可获得性、体系的科学性等原则，对两系统的指标进行筛选，构建评价指标体系。

科技创新系统由3个准则层构成：创新投入、创新产出及创新储备，3个准则层总计包含有7个评价指标；绿色发展系统由5个准则层构成：经济发展、环境质量、环境治理、资源利用及绿色生活，5个准则层总计包含有14个评价指标，详见表1。

由于各项指标的衡量单位不同，无法进行综合测度，因此，需要消除各指标间的量纲差异，本文采用极差标准化法对各指标进行无量纲处理，这对变量最终的实证结果无影响。

为确保数据的严谨性，各指标的原始数据来源于2012—2021年《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国城乡建设统计年鉴》等，个别无法获得的数据采用插值法补齐。

（二）研究方法

1．数据标准化处理

正向指标：

负向指标：

式中Xij表示某指标的原始数值，Min xj、Max xj分别表示该指标在历年各区域中的最小值和最大值，Zij为Xij标准化处理后的数值。

2．熵值赋权

为测度科技创新与绿色发展的综合指数，需要对各指标进行赋权。为排除人为主观的影响，本文采用客观赋权法——熵值赋权法确定权重系数。根据熵权法理论，熵是系统无序程度的度量，若某个指标的离散程度越小，说明该指标的信息熵越大，该指标提供的信息量也就越小，那么权重也就越小，反之亦然。限于篇幅，具体计算过程省略。

表1 科技创新—绿色发展水平的指标体系

3．综合发展水平测定模型

基于标准化处理的数据，结合前述所计算的指标权重，利用线性加权法测算科技创新与绿色发展两系统的综合发展水平，其计算公式如下：

其中：Wj表示指标的权重。

4．耦合协调度评价模型

耦合是指两个或两个以上的系统之间相互作用、彼此影响的现象[3]。在实证研究中，通常用耦合度来衡量系统之间耦合关系的高低，耦合度越低，反映系统结构发展趋于无序、不稳定，反之亦然。建立中部地区科技创新f(x)与绿色发展g(x)两系统的耦合度模型，如下：

上式中，C为两系统的耦合度，C∈[0,1]。不过，假如两个系统的数值均较低但较接近，得到的耦合度较高，不能反映系统之间的整体功效，因而，需要建立协调度模型，所计算的协调度反映两个系统和谐一致且良好发展的程度。

上式中，T为两个系统的综合评价值，D为两者的协调度。α，β表示相应函数的调整系数，鉴于科技创新与绿色发展两个系统具有同等的地位，故α、β皆取值为0.5。

参考学者段永峰[3]、赵敏[9]的研究，对耦合度、协调度的等级及其评定标准划分如表2所示：

表2 耦合度与协调度等级划分标准

5．障碍度模型

为识别影响两个系统协调度的障碍因子，有的放矢推进各地区两个系统的协调发展，借鉴尚世英[5]、尹鹏[10]的研究成果，建立障碍度模型如下：

上式中，Hj表示某评价指标对协调程度的障碍度，Zij即前述标准化后的数据，则1-Zij表示某指标的偏离度，即该指标数值距最优目标值的差值，该模型反映，某评价指标的障碍值与该指标的偏离度与权重相关。

三、实证结果与分析

（一）综合发展水平评价分析

1．科技创新综合水平

详见图1，从时间维度上来看，2011年—2020年中部六省的科技创新各项指标波动上升，测度的综合发展水平不断升高，多数省份“十三五”期末相对期初的增长幅度低于“十二五”的增长幅度。样本期内，随着创新投入各项指标的不断上涨，创新产出水平不断提升，在2011年，中部六省的人均规模以上工业企业R&D人员全时当量、经费、每万人专利申请数分别为9.15、260.71、4.89，而2020年上述三项指标值分别为18.19、835.62、22.46，涨幅分别达98.77%、220.52%、359.21%；样本期内，中部六省创新储备的指标值变化幅度相对较小，2020年相对2011年涨幅仅为40.53%。

图1 2011—2020年中部六省科技创新综合发展水平

从空间维度上来看，“十二五”期间，湖北省科技创新水平相对领先，江西省较低，山西、湖南、河南的综合数值较接近；“十三五”期间，湖北省得益于高校众多，科研产出丰硕，且构建了涵盖基础研究、应用研究、成果转化等科研创新平台体系，其科技创新水平在六省中持续保持领先；江西省制定了《“十三五”科技创新升级规划》，大力实施创新驱动的“5511”工程，综合水平发展较快，而在此期间山西省发展相对缓慢；截至2020年，中部六省的科技创新发展水平由高到低依次为湖北、安徽、江西、湖南、河南、山西。“十二五”期间样本的综合水平标准差为0.0821，“十三五”期间的标准差为0.131，反映了科技创新水平的区域差异有扩大趋势。

2．绿色发展综合水平

详见图2，从时间维度上来看，2011年—2020年中部六省的绿色发展综合水平持续上升，不过，大多省份在“十二五”期间的综合水平上升幅度大于“十三五”期间。样本期内，各省份不断推进供给侧结构性改革，压实节能减排的目标责任，研究区域的经济发展、环境质量与资源利用方面多项指标上升（下降）幅度较大。具体来看，六省的每万元GDP工业废水、二氧化硫及氨氧化物排放量均值由2011年的4.9622吨、0.0056吨、0.0060吨，下降至2020年的1.0013吨、0.0004吨、0.0014吨，降幅皆超过75%，单位GDP能耗均值由2011年的0.8974吨标准煤/万元，下降至2020年的0.4973吨标准煤/万元，降幅近45%，取得了较明显的成效。

图2 2011—2020年中部六省绿色发展综合水平

从空间维度上来看，“十二五”期间，安徽省的绿色发展水平相对较高，山西省较低，其他四省较接近；“十三五”期间，山西省绿色发展水平保持了较快增长，但各项指标数值偏低致使其综合水平滞后于其他五省。“十二五”期间样本的绿色发展水平标准差为0.0865，“十三五”期间的标准差为0.0707，反映了绿色发展的空间不平衡性有所降低。截至2020年，除山西省外，中部地区五省绿色发展水平较为接近，细化来看，各省在各准则层的发展水平有所差异，如表3所示。

表3 2020年中部六省绿色发展分项相对排名

（二）耦合协调度分析

1．耦合度

在样本期内，中部六省耦合度不断上升，其中安徽、山西、湖北、湖南一直处于高水平耦合等级，河南省与江西省的耦合等级由2011年的磨合耦合演变为2020年的高水平耦合，说明研究区域的科技创新提供了绿色发展的动力支撑，而绿色发展反过来也促进了科技进步，两个系统之间呈现较强的相互作用、彼此关联的特征，详见表4。

2．协调度

在样本期内，中部六省的科技创新与绿色发展的协调度不断攀升，这主要归因于两个系统综合发展水平的增长。到“十三五”期末，六省的协调区间范围包括：初级协调、中级协调与良好协调，湖北省协调度相对较高，山西省较低，仅为0.644，区域的平均协调度为0.733，属中级协调范围。分区域来看，山西、河南的协调度由2011年的轻度失调过渡到2020年的初级协调，江西、湖南由轻度失调过渡到中级协调，安徽由濒临失调过渡到中级协调，湖北由濒临失调过渡到中级协调。参考部分学者的研究[11]，根据2020年两个系统综合指数的相对大小k（k=f(x)/g(x)）与协调度，将中部六省的科技创新—绿色发展的类型进行划分，如表5所示。

表4 中部六省科技创新与绿色发展的耦合度与协调度

表5 基于耦合协调发展度的中部六省科技创新—绿色发展的类型

3．障碍度

根据障碍度测算模型，计算各指标对科技创新与绿色发展协调关系的障碍度，进行大小排序，筛选出前三位显著性的障碍因子，如表6所示。

（1）在科技创新方面。排名靠前的障碍因子出现频率较高的是：人均技术市场成交合同额、每万人专利授权数、科技支出占财政支出的比例，平均障碍度分别为0.219、0.178、0.173，三者之和高达0.57。除前述三个障碍因子普遍影响外，各省还存在一定的差异，其中，安徽省在创新储备方面较为薄弱，江西省的工业企业R&D经费投入还有待提升。

（2）在绿色发展方面。排名靠前的障碍因子出现频率较高的是：人均地区生产总值、城市人均日生活用水量、每万元GDP工业废水排放量、人均公园绿地面积、工业固体废物综合利用率，平均障碍度分别为0.108、0.112、0.103、0.09、0.103，五者之和达0.516。障碍因子存在较大的区域差异，山西省的障碍度较高的因子集中于资源利用、环境质量、环境治理方面，安徽省与河南省集中于经济发展与绿色生活方面，湖北省集中在绿色生活与环境质量方面，湖南省集中于环境治理与绿色生活方面，江西省集中在经济发展与环境治理方面。

表6 影响中部六省科技创新—绿色发展协调关系的障碍因素

四、结论与建议

（一）主要结论

本文通过构建科技创新—绿色发展的综合评价指标体系，借助熵值赋权法、耦合协调度模型与障碍度模型开展定量研究，综合测度了中部六省科技创新、绿色发展的时空变化及二者的耦合协调关系，并分析了约束两系统协调关系的障碍因子，研究发现：

1．在样本期内，研究区域的科技创新水平不断增长，但区域差异性有所扩大；中部六省的绿色发展水平也不在不断提升，但空间的不均衡性在缩小，反映了中部地区乃至全国在节能减排方面作出的建设性贡献。

2．在样本期内，研究区域的科技创新与绿色发展多处于高水平耦合状态，协调水平不断上升。但近年的协调度均值属中级协调范围，包括良好协调1个（占比16.67%）、中级协调3个（占50%）、初级协调2个（占33.33%），反映了中部地区两个系统之间相互作用程度虽然较高，但良性一致的发展程度一般，距离优质协调还有较大差距。

3．障碍度模型分析结果显示：科技创新方面的主要障碍因子包括：人均技术市场成交合同额、每万人专利授权数、科技支出占财政支出的比例，反映中部地区多数省份需要加强财政支持科技发展的力度，提高创新的有效产出水平。在绿色发展方面，除普遍存在绿色生活准则层的障碍因子外，各地区的障碍因子差异较大，反映各地应该因地制宜，差异化把握绿色发展的着力点。

（二）建议

1．加大科技要素的投入、成果的转化与区域共享力度。中部地区多数省份的科技创新滞后于绿色发展水平，需要结合各省的定位与资源禀赋推进科技创新。一是要发挥财政资金对科技创新的引领与保障作用，2020年“江浙沪”的科技支出占财政支出约为4%—5%，而同期中部六省平均不到3%，因此，该区域要加大财政经费投入科研的比例，尤其是要投入到绿色科技产业的发展中；二是要围绕地方绿色产业、新兴产业及传统产业的转型升级需求做好科技创新，并采取体制机制，加快科研成果的孵化落地应用；三是积极建立中部地区科技创新同盟与交易市场联盟，促进创新的人才、信息、技术等要素在区域间的流动与共享，发挥区域间科技创新的协同效应，缩减区域科技发展的差距。

2．多维并举，坚定生产、生活与生态的绿色发展。一是在绿色生产方面，落实中部地区制造业重大技术升级改造工程，积极承接东部沿海地区转移的产业，扶植发展本地区的低碳环保产业，坚定产业能耗进一步降低、污染排放进一步减少的长期目标；二是在绿色生活方面，关键要培育居民形成自然、环保、节俭的绿色生活理念，引导科技创新服务于绿色交通、绿色住宅与绿色消费；三是在绿色生态方面，要进一步完善环境基础设施，加大智能化监测体系与高效化排污治理系统的建设，并健全管制性制度、财政税收与补贴制度等生态环境保护的制度体系[12]，做好区域生态的共保联治。

[1] GROSSMAN G M. Environmental impacts of a North American free trade agreement [M]. Washington D.C.:National Bureau of Economic Research,1991:314.

[2] Omri A. Technological innovation and sustainable development:Does the stage of development matter?[J]. Environmental Impact Assessment Review,2020,83(7):1-10.

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[5] 尚英仕，刘曙光．中国东部沿海三大城市群的科技创新与绿色发展耦合协调关系[J]．科技管理研究，2021，41（14）：46-55．

[6] 朱冬元，孙浩然，纪磊．长江经济带科技创新驱动绿色发展效率研究[J]．湖北农业科学，2020，59（22）：209-215．

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Research on Coupling Coordination Between Science and Technology Innovation and Green Development in Central China:Based on Panel Data From 2011 to 2020

Wang Guangyue1,Liu chao1,Sun Jianhui2

( 1.Anhui Business College, Wuhu 241002, Anhui, China;2.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106,Jiangsu, China )

Taking six provinces in central China as the research area, this paper uses entropy weighting method,coupling coordination degree model and obstacle model to measure the comprehensive level of scientific and technological innovation and green development of each province from 2011 to 2020, as well as their coupling degree,coordination degree and obstacle degree.The empirical results show that:(1) The level of scientific and technological innovation and green development in the study area keeps growing, but there is a certain spatial difference. The growth rate of the two systems in the 13th Five-Year Plan period is lower than that in the 12th Five-Year Plan period;(2) In recent years, the coupling degree between the two systems is in the high level coupling interval, but their coordination level is intermediate coordination, which reflects that there is still a large space for progress in the coordinated development of innovation and green in the six provinces in central China;(3) In terms of scientific and technological innovation, the coordinated development of the two systems in most regions is restricted by the proportion of financial expenditure, the amount of technology market contracts, and the number of patent grants. In terms of green development, the main obstacles in six central provinces are different.Based on the empirical conclusion, the corresponding suggestions are put forward.

six central provinces, scientific and technological innovation, green development, coupling coordination, obstacle degree

F127

A

1673-9639 (2022) 03-0120-09

2022-03-21

2022年安徽商贸职业技术学院校级人文社科重点项目“中部地区科技创新与绿色发展的时空分异与多尺度耦合协调研究”（2022KZR05）;2020年度安徽省高校人文社会科学重点研究项目“安徽省城镇化与资源环境压力脱钩关系的变动过程、格局与机理”（SK2020A0827）。

王光跃（1982-），男，安徽宿州人，硕士，讲师，研究方向：绿色营销，区域经济学。

刘 超（1987-），男，安徽桐城人，硕士，讲师，研究方向：新型城镇化，房地产经营。

孙建辉（1983-），男，山东栖霞人，博士，助教，研究方向：区域经济学。

（责任编辑 陈书慧）（责任校对 陈 俭）（英文编辑 田兴斌）