全 文 ：第 25 卷第 11 期
2005 年 11 月
生　　态　　学　　报
A CTA ECOLO G ICA S IN ICA
V o l. 25,N o. 11
N ov. , 2005
城市化与生态环境协调发展的动态耦合
模型及其在干旱区的应用
乔　标1, 2, 方创琳13
(11 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京　100101; 21 中国科学院研究生院, 中国 北京　100039)
基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目 (40335049) ; 国家自然科学基金资助项目 (40471059)
收稿日期: 2005203206; 修订日期: 2005206216
作者简介: 乔标 (1978～ ) , 男, 安徽太和人, 博士生, 主要从事干旱区区域与城市可持续发展研究. E2m ail: qiaob. 04b@ igsnrr. ac. cn3 通讯作者 A utho r fo r co rrespondence
Foundation item: N ational N atural Science Emphases Foundation Item of Ch ina (N o. 40335049) , N ational N atural Science Foundation Item of
Ch ina (N o. 40471059)
Rece ived date: 2004203206; Accepted date: 2005206216
Biography: Q IAO B iao, Ph. D. candidate, m ain ly engaged in regional and urban sustainab le developm ent in arid area. E2m ail: qiaob. 04b@ igsnrr.
ac. cn
摘要: 在分析城市化进程与生态环境状况之间交互胁迫、动态演进关系的基础上, 借助于系统科学理论建立了城市化与生态环
境协调发展的动态耦合模型。认为整个城市化过程就是城市化的各个层面与生态环境的综合协调、交互胁迫的耦合发展过程。
在这一过程中, 城市化与生态环境协调发展系统的演化周期将经历低级协调共生、协调发展、极限发展和螺旋式上升 4 个阶段,
城市化与生态环境协调发展耦合过程的实质, 就是系统各要素相互作用、相互制约, 由低级协调共生向高级协调发展的螺旋式
上升的过程。以河西走廊为例, 对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证分析, 认为 1985～ 2003 年间,
河西走廊城市化水平不断提高, 生态环境状况曲折下降, 生态环境对城市化的响应较为明显, 但相对于城市化进程, 生态环境的
响应又有一定的滞后性。目前河西走廊处于城市化与生态环境的协调发展阶段, 然而协调耦合度的增长很快, 整个协调发展系
统即将进入极限发展阶段, 生态环境危机正在进入潜伏期。基于动态耦合模型所建立的协调耦合度, 能够较好地反映城市化与
生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。根据河西走廊耦合度的变化可知, 在城市化发展的初期, 往往是需要一定的生态破
坏为代价的, 然而随着城市化的发展, 生态环境必将随城市化而好转。因此, 正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规
律, 采取适当的城市化发展模式, 对于促进河西走廊城市化与生态环境的协调发展具有重大意义。
关键词: 城市化; 生态环境; 协调发展; 耦合度
文章编号: 100020933 (2005) 1123003207　中图分类号: F29111　文献标识码: A
The dynam ic coupl ing m odel of the harm on ious developm en t between urban iza-
t ion and eco-env ironm en t and its appl ica tion in ar id area
Q IAO B iao 1, 2, FAN G Chuang2L in13 　 (11 Institu te of Geog rap h ic S ciences and N atu ra l R esou rces R esearch , Ch inese A cad emy of
S ciences, B eij ing 100101, Ch ina; 21 G rad ua te S chool of Ch inese A cad emy of S ciences, B eij ing 100039, Ch ina). A cta Ecolog ica S in ica , 2005, 25
(11) : 3003～ 3009.
Abstract: T h rough invest igat ing the in teract ive coercing and dynam ic evo lving relat ion betw een u rban izat ion and eco2
environm en t, th is paper u t ilizes system theo ry to set up a dynam ic coup ling model fo r the harmon ious developm en t betw een
u rban izat ion and eco2environm en t. W e argue that the harmon ious developm en t system of the u rban izat ion and eco2environm en t
w ou ld go th rough fou r phases: rudim en tary sym bio tic ph rase, harmon ious developm en tal ph rase, u tmo st increasing ph rase and
sp iral type rising ph rase. T h roughou t the fou r ph rases, the elem en ts of the system w ou ld influence each o ther, coerce each
o ther, and comp lete the sp iral type rising p rocess from low 2grade sym bio sis to h igh2grade harmony together. H ex i Co rrido r,
Gansu is taken as a case study in term s of arid area. T he resu lts show that the u rban izat ion level in H ex i Co rrido r has increased
gradually from 1985 to 2003 accompan ied w ith the fluctuat ions of eco2environm en t sta te. T he response of eco2environm en t to
urban izat ion has been eviden t, bu t lagged beh ind the u rban izat ion cou rse. A t p resen t, the harmon ious developm en t system in
H ex i Co rrido r w as in its harmon ious developm en tal ph rase. How ever, the coup ling degree has increased qu ick ly and
app roached 90 yet, w h ich is signaling that the system is abou t to en ter the u tmo st increasing ph rase, and the eco logical crisis
w ill en ter the laten t period. W e have found that the coup ling degree can w ell reflect the in teract ive coercing and dynam ic
evo lving situat ion betw een u rban izat ion and eco2environm en t in H ex i Co rrido r. F rom the tempo ral change of the coup ling
degree, it can be concluded that u rban izat ion som etim es needs som e co st of the b reakages of the eco2environm en t in its in it ia l
stages, bu t as the u rban izat ion con tinues, the sta te of the eco2environm en t w ou ld m elio rate. It is crucial to recogn ize the
dynam ic coup ling law betw een u rban izat ion and eco2environm en t, and adop t the p roper mode to realize the sustainab le
developm en t of the u rban izat ion in H ex i Co rrido r.
Key words: u rban izat ion; eco2environm en t; harmon ious developm en t; coup ling degree
在我国实施西部大开发战略和城镇化战略的过程中, 推进城市化进程是河西走廊减轻生态压力、克服生态脆弱劣势和有效
利用资源的必然选择, 也是全面建设小康社会的必由之路[1 ]。然而现实的城市化与生态环境之间存在着各种矛盾与胁迫, 并且
这种现象已经引起了国内外众多学者的充分关注。国外如D ae2Sik K im 等人运用 G IS 和R S 手段来研究汉城快速城市化地区
的空间扩展特征及其生态响应[2 ]; Jeffrey D. K line 从生态学的角度, 对俄勒冈州和华盛顿西部地区城市化引起的土地利用与土
地覆被变化的生态意义进行了评价[3 ]; R u th M einzen2D ick 分析了水资源对城市发展的约束与限制作用[4 ];M ary T iffen 研究了
水资源约束下的撒哈拉沙漠以南的非洲国家城市化发展模式[5 ]; B. A. Po rtnov 通过对巴勒斯坦南部的内盖夫地区城市化进程
的研究, 认为城市化可以更有效地缓解生态环境压力[6 ]。国内如方创琳教授指出随着城市化进程的加快, 城市化作为一种重要
的形式, 正在对周围生态环境造成现实的或潜在的威胁[7 ]; 黄金川博士认为城市化与生态环境之间存在交互胁迫关系, 两者的
交互耦合规律为一双指数曲线[8 ]; 郑宇等认为城市集聚经济与水土资源生态阈值之间存在互动互馈机制, 城市化进程促使水土
资源由粗放向集约利用方式转变[9 ]; 车秀珍等人认为快速的城市化进程必将与土地、水及生态环境产生冲突, 日益紧缺的资源
条件以及发展中产生的环境问题已成为中国城市发展的制约因素, 危及城市的可持续发展[10 ]。胡廷兰等认为城市是由社会、经
济和自然 3 个子系统构成的复合生态系统, 城市的发展需要凭借城市生态支持系统的支撑[11 ]。这些研究主要是从定性的角度
来分析城市化与生态环境的协调发展关系, 如何定量地揭示干旱区城市化与生态环境间的交互胁迫机制, 对推进干旱区城市化
进程, 促进可持续发展至关重要。本文在分析城市化与生态环境相互关系的基础上, 运用系统科学理论建立了城市化与生态环
境协调发展的动态耦合模型, 并以河西走廊为例, 对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证研究。
1　干旱区城市化与生态环境的相互胁迫关系分析
城市化是一个社会、经济、文化等多种因素综合发展的过程, 不仅表现为人口向城市的集中, 农业人口向非农业人口的转
换, 还表现为城市数目的增加和城市地域范围的不断推进和扩展; 不仅表现为农业活动向非农业活动的转换、经济结构的优化
和升级, 还表现为城市生活方式、价值观念、城市文化等向农村地区的渗透、影响、扩散和传播等。基于这种认识, 再结合城市化
的表现形式和内涵, 将城市化过程归纳为 4 个层面: 人口城市化、空间城市化、经济城市化和社会城市化。人口城市化主要表现
为人口向城市的集中和农业人口向非农业人口的转换。在这一过程中, 城市化地区的人口密度不断增大, 人们的消费水平不断
提高, 资源消耗加速增长, 这使得生态环境压力大增, 人均资源占有量剧减, 但同时由于集聚效应, 又使得人均产出率大大增加。
空间城市化主要表现为城市数目的增加和城市地域范围的不断推进和扩展。在这一过程中, 城市用地不断扩大, 必然导致土地
资源的日益紧张。经济城市化主要表现为农业活动向非农业活动的转换, 以及产业结构的转变与升级。在这一过程中, 由于产业
的集聚, 能源消费结构的变化使得资源紧张, 环境压力大增, 但同时城市的经济总量得到提升, 并且也改变了城乡分离式的资源
配置模式, 为污染物集中控制和治理提供了方便和可能。社会城市化主要表现为城市生活方式、价值观念、城市文明等向农村地
区的渗透、扩散和传播。它是城市化过程的较高层次, 能够改变人们的思想和观念, 从而影响资源消耗状况与环境保护效果。此
外, 城市化还会带来光污染、噪声污染, 以及交通堵塞、住房拥挤等一系列生活环境问题。这说明城市化过程对城市化地区的生
态环境产生了一些影响, 但同时, 城市化过程的任何一个层面又都受到生态环境不同程度的限制和约束, 这种限制和约束伴随
着城市化过程的每一个阶段。如果说人口的集中、用地的扩展、结构的优化、文明的扩散等构成城市化发展过程中的发展圈, 那
么生物环境、大气环境、水环境、土壤环境等等就形成了城市化发展过程中的限制圈, 如图 1 所示。整个城市化过程就是城市化
的各个层面与生态环境综合协调、交互胁迫的发展过程, 其实质就是上述发展圈与限制圈相互作用、相互胁迫, 由低级协调共生
向高级协调发展的螺旋式上升的过程[12 ]。
2　干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型
在明确城市化与生态环境相互胁迫与演进机理的基础上, 借助于系统论中系统演化的思想来建立二者之间的动态耦合模
4003　 生　态　学　报 25 卷
型, 分析由城市化和生态环境所组成的复合系统的动态演变及耦合状态。
城市化与生态环境的变化过程都是一种非线性过程[13 ], 其演化方程可以表示为:
dx ( t)
d t = f (x 1, x 2, ⋯, x n) ; i = 1, 2, ⋯, n; f 为 x i 的非线性函数。 (1)
由于非线性系统运动的稳定性取决于一次近似系统特征根的性质[14 ] , 因此在保证运动稳定性的前提下, 将其在原点附近按泰
勒级数展开, 并略去高次项 Ε(x 1, x 2, ⋯, x n)可以得到上述非线性系统的近似表达:
dx ( t)
d t = ∑
n
i= 1
a ix i, i = 1, 2, ⋯, n (2)
根据这种思想, 可以建立城市化与生态环境变化过程的一般函数为[13 ]:
f (U ) = ∑
n
j= 1
a jx j , j = 1, 2, ⋯, n, (3)
f (R E ) = ∑
n
i= 1
biy i, i = 1, 2, ⋯, n, (4)
　　式中, x , y 为两系统的元素; a, b 为各元素的权重。
图 1　城市化与生态环境的交互胁迫关系
F ig. 1　T he alternating in tim idato ry relat ion betw een urbanization and eco2environm ent
鉴于城市化与生态环境二者间的交互胁迫关系, 可以把它们作为一个复合系统来考虑, 显然 f (R E ) 与 f (U ) 是这一复合系
统的主导部分, 按照一般系统理论[15 ] , 该复合系统的演化方程可以表示为:
A = df (R E)d t = Α1f (R E) + Α2f (U ) ,V A = dAd t (5)
B = df (U )d t = Β1f (R E) + Β2f (U ) ,V B = dBd t (6)
　　式中,A ,B 为受自身与外来影响下城市化子系统与生态环境子系统的演化状态。V A , V B 分别为二子系统在受自身与外界
条件影响下的演化速度。在整个复合系统中,A 与B 是相互影响的, 任何一个子系统的变化都将导致整个系统的变化。整个系
统的演化速度V 可以看作是V A 与V B 的函数, 所以就有V = f (V A , V B ) , 这样就可以以V A 与V B 为控制变量, 通过分析V 的变
化来研究整个系统以及两个子系统间的协调耦合关系。
由于整个系统的演化满足组合 S 型发展机制[16 ] , 可以假定城市化过程与生态环境的动态协合关系呈现周期性的变化, 这
样在每个周期内, 由于V 的变化是V A 与V B 引起的, 可以把V A 与V B 的演化轨迹投影在一个二维平面 (V A ,V B ) 中来分析V , 这
样V 的变化轨迹为坐标系中的一椭圆, 如图 2A 所示。由图可知,V 与V B 的夹角 Α满足 tgΑ= V A öV B , 则:Α= arctg (V A öV B ) (7)
　　可以把 Α称作为耦合度, 根据 Α的取值, 就可以确定整个系统的演化状态以及城市化过程与生态环境协调发展的耦合程
500311 期 乔　标等: 城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用 　
度。显然, 在一个演化周期内, 整个系统将经历低级协调共生 (É )、协调发展 (Ê )、极限发展 (Ë )、螺旋式上升 (Ì ) 4 个阶段 (图
2A )。由图 2 可知:
(1)当- 90°< Α≤0°时, 系统处于低级协调共生阶段。这一时期城市化进程缓慢, 并且基本不受生态环境的限制和约束, 城
市化对生态环境的影响也几乎为零。
(2)当 0°< Α≤90°时, 系统处于协调发展阶段, 为城市化低速发展期。城市化过程已经开始显现出对生态环境的胁迫作用,
生态环境对城市化过程的约束与限制也日渐突出, 二者之间的矛盾开始显露, 但尚不突出。
(3)当 90°< Α≤180°时, 系统处于极限发展阶段, 为城市化高速发展期。由于城市化的快速推进, 经济社会的发展对资源的
索取和环境的破坏日益加剧, 城市化过程与生态环境之间的矛盾由激化到日益突出, 并愈演愈烈, 约束城市化进程的限制圈也
相应越来越小, 资源与生态环境危机进入潜伏期。在这一阶段, 系统的演进有两个方向: 一是城市化与生态环境之间的矛盾不可
调节, 当生态环境的恶化超越极限阈值时, 整个系统解体崩溃, 出现文明的倒退。由于这种情况超越了人类心理承受的极限和社
会发展的规律, 因此只存在理论上的可能, 现实生活中一般不会发生。另一个方向是人类采取各种工程的、经济的、生物的、技术
的和法律的措施, 来缓解城市化与生态环境之间的矛盾, 力求使发展圈与限制圈之间保持一个相对最佳的距离。经过人类不断
的调节和控制, 以及整个系统内部诸要素的不断调整优化, 城市化与生态环境关系的不断磨合, 二者的协调耦合关系不断向良
性发展, 最终达到城市化与生态环境的高级协调共生, 如图 2B 所示。
(4)当- 180°< Α≤- 90°时, 系统处于螺旋式上升阶段。城市化与生态环境之间的交互胁迫关系重组, 并由相互胁迫转化为
相互促进的关系, 整个系统最终达到城市化与生态环境高级协调共生的发展状态。
图 2　城市化进程与生态环境变化的耦合发展过程
F ig. 2　T he coup ling evo lving p rocess of urban ization and eco2environm ent
4　河西走廊城市化与生态环境协调发展的耦合态势分析
411　城市化水平及生态环境综合评价指标的选取
为了准确评价城市化水平及生态环境, 在设置评价指标体系时, 按照简明科学性原则、系统整体性原则、层次性原则和可
比、可量、可行性原则, 结合河西走廊实际情况, 最后形成了由人口城市化、空间城市化、经济城市化和社会城市化等 4 个一级指
标, 非农业人口占总人口比重, 中心城镇人口规模等 10 个二级指标所构成的评价河西走廊城市化水平的指标体系; 由资源条件
要素, 生态条件要素, 生态压力要素和生态威胁要素共 4 个一级指标, 人均水资源总量, 人均耕地面积等 14 个二级指标组成的
评价河西走廊生态环境综合指数的指标体系 (见表 1)。
412　数据的量化处理及耦合演变轨迹的综合评估
对于上述指标体系中, 可由统计年鉴直接查得或通过间接计算可得的数据, 一般采用绝对数赋值, 数据主要来源于 1985～
2003 年甘肃年鉴及河西走廊各城市年鉴; 对于部分无法直接得到的数据, 则在对指标分析后, 借鉴已有的数据, 采用替代方法
近似反映来对指标赋值。为了消除数据的数量级以及量纲的不同而造成的影响, 需要对数据进行标准化处理, 我们选择极差标
准化的方法, 公式为:
A ij =
X ij - m in (x i)
m ax (x i) - m in (x i) (8)
　　式中, i 为年份; j 为指标序号; x 为指标数据。为统一指标的变化方向, 需要对一些指标进行变向处理, 变向处理的公式为:
a ij= 1- A ij , 这样处理后, 数据的数值范围在[0～ 1 ]之间。各指标的权重的赋值, 采用德尔菲法 (D elph i)来确定 (见表 1) , 经过加
6003　 生　态　学　报 25 卷
权求和, 得出河西走廊各年城市化水平与生态环境的综合指标值 (表 2)。两者的演化态势如图 3、图 4 所示。可见, 1985 年以来,
河西走廊城市化进程在曲折发展中呈现出明显升高的趋势; 生态环境状况变化波动较大, 但总体趋势为下降。在 1985～ 1990 年
间, 城市化缓慢上升, 而生态环境状况下降; 在 1990～ 1993 年间, 城市化快速发展, 而生态环境曲折波动; 在 1993～ 1998 年间,
城市化发展速度又放缓, 而生态环境先恶化后好转; 在 1999 年以后, 城市化又快速发展, 而生态环境不断恶化。以上情况说明,
河西走廊的生态环境状况对城市化的响应较为明显, 但相对于城市化进程, 生态环境的响应过程具有一定的滞后性。
表 1　河西走廊生态环境及城市化水平的综合评价指标体系及权重
Table 1　The index system and we ights of urban ization and eco-env ironmen t in Hex i Corr idor
项目
Item
一级指标
F irst grade indexes
权重
W eigh ts
二级指标
Second grade indexes
权重
W eigh ts
城市化综合
指数 T he
in tegration
value of
urban ization
人口城市化
D emograph ic urban ization
0130 非农人口占总人口比重 P ropo rtion of N onagricu ltu ral population中心城镇人口规模 Population of the cen ter city 01600140
空间城市化
Spatial u rban ization
0120 城镇密度D ensity of the tow ns交通线网密度D ensity of the traffic line
每万人拥有建成区面积D eveloped areas per 104 peop le
0143
0131
0126
经济城市化
Econom ic urban ization
0130 二、三产业增加值占 GD P 比重 P ropo rtion of the added value ofsecondary and tert iary industry among GD P人均国内生产总值 GD P per cap ita
人均工业总产值 Gro ss industrial ou tpu t value per cap ita
0142
0133
0125
社会城市化
Social urban ization
0120 人均社会消费品零售总额 To tal retail sales of consum er goods per cap ita居民消费水平Consump tion level of the residen ts per cap ita 01500150
生态环境综
合指数 T he
in tegration
value of eco2
environm ent
资源条件要素
Resource facto r
0125 人均水资源总量 To tal vo lum e of w ater per cap ita人均耕地面积Cultivated area per cap ita人均粮食作物播种面积 To tal sow n area of grain crop s per cap ita
人均有效灌溉面积 Effective irrigated area per cap ita
0135
0125
0120
0120
生态条件要素
Eco logical endowm ent
facto r
0125 建成区绿化覆盖率 Percen tage of vegetation w ith green areas人均拥有园林绿地面积 Percen tage of the area of park s, gardens and
green areas per cap ita
人均可利用水资源总量U sable vo lum e of w ater resource per cap ita
0130
0130
0140
生态压力要素 Eco logical
p ressure facto r
0125 人均水土流失面积A rea of so il ero sion per cap ita人均自然灾害受灾面积A reas covered by natural disaster per cap ita单位水资源产值 P roduction value per un it of w ater resource
亩均粮食产量 Yield of grain crop s per m u
0130
0130
0120
0120
生态威胁要素 Eco logical
m enace facto r
0125 人均工业废水排放量D ischarged vo lum e of industrial w aste w ater percap ita人均工业 SO 2 排放量D ischarged vo lum e of industrial SO 2 per cap ita
人均工业粉尘排放量D ischarged vo lum e of industrial dust per cap ita
0140
0130
0130
　　分别将二曲线进行非线性拟合, 并采用公式 (5)、(6)计算, 得到:
V A = dA öd t = - 3E - 06x 5 + 115E - 04x 4 - 010024x 3 + 010152x 2 - 010268x - 010174 (9)
V B = dB öd t = 010209x 014137 (10)
采用公式 (7)可求得 1985～ 2003 年间的V A、V B、tgΑ和 Α值, 如表 3 所示。
表 2　1985～ 2003 年河西走廊城市化与生态环境综合指标值
Table 2　The in tegration value of urban ization and eco-env ironmen t in Hex i Corr idor (1985～ 2003)
年份 Year 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
城市化综合指标 T he in tegration value of
urban ization
010272 010281 010504 010891 011203 011468 012145 013108 013992 014345
生态环境综合指标 T he in tegration value of
eco2environm ent 015623 015287 014980 014900 015024 015027 015461 014878 015014 015186
年份 Year 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
城市化综合指标 T he in tegration value of
urban ization
014886 015201 015710 016087 016645 017458 018494 019205 019877
生态环境综合指标 T he in tegration value of
eco2environm ent 015994 015188 015105 014668 014742 015296 015336 014561 014561
700311 期 乔　标等: 城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用 　
图 3　1985～ 2003 年河西走廊城市化水平动态变化曲线
F ig. 3　T he urbanization level evo lving curve of H exi Co rrido r from
1985 to 2003
图 4　1985～ 2003 年河西走廊生态环境变化曲线
F ig. 4　T he eco2environm ent evo lving curve of H exi Co rrido r from
1985 to 2003
表 3　1985～ 2003 年河西走廊城市化过程与生态环境协调发展的耦合度
Table 3　The coupl ing degree of urban ization and ecolog ica l env ironmen t chang ing in Hex i Corr idor (1985～ 2003)
年份 Year 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
V A - 010313 - 010271 - 010144 010003 01013 010217 010263 010283 0103 010346
V B 010209 010278 010329 010371 010407 010439 010467 010494 010519 010542
tgΑ - 11498 - 01975 - 01438 01008 01319 01494 01563 01573 01578 01638Α - 56130° - 44129° - 23165° 0146° 17172° 26132° 29140° 29182° 30104° 32157°
年份 Year 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
V A 010456 010665 011005 011499 012162 012993 013972 015059 016189
V B 010564 010584 010604 010623 010641 010658 010675 010691 010707
tgΑ 01809 11139 11664 21406 31373 41549 51884 71321 81754Α 38198° 48174° 59102° 67147° 73152° 77164° 80140° 82126° 831530
图 5　1985～ 2003 年河西走廊城市化与生态环境耦合演化态势
F ig. 5 　T he dynam ic coup ling situation of urban ization and eco2
environm ent in H exi Co rrido r from 1985 to 2003
413　河西走廊城市化与生态环境协调发展的耦合态势分析
为了更清楚的反映河西走廊城市化与生态环境动态耦合的演化态势, 根据表 3 绘出城市化与生态环境协调发展的动态耦
合演化曲线, 如图 5。由图可知, 1985～ 2003 年间河西走廊城市化与生态环境动态耦合的演化过程可以分为两个阶段: 在 1985
～ 1987 年间, 城市化与生态环境的协调耦合度处于第四象限, 说明整个协调发展系统处于低级协调共生区。在这一时期, 城市
化水平缓慢提升, 而生态环境状况不断下降, 二者的协调耦合状态不断恶化, 表现为 Α值几乎直线上升。在 1988～ 2003 年间, 城
市化与生态环境的协调耦合度处于第一象限, 说明整个协调发展系统处于协调发展区。在这一阶段又可以分为两个时期, 即
1988～ 1994 年协调耦合度的缓慢变化时期和 1994～ 2003 年协调耦合度的快速变化时期。由于前一阶段城市化对生态环境的
胁迫作用, 导致生态环境对城市化的反馈作用开始显现。随着生态的投入的增加, 生态环境开始好转, 因此城市化与生态环境的
协调耦合状态缓慢变化, 表现为 1988～ 1994 年间 Α值几乎不变。由于城市化与生态环境的矛盾逐渐缓和, 生态环境对城市化的
约束作用逐渐减小, 城市化开始快速发展。由于城市化的快速发
展, 城市化对生态环境的胁迫作用不断增强, 城市化与生态环境
的协调耦合状态急剧变化, 表现为 Α值的快速上升。以上情况说
明, 基于动态耦合模型所建立的协调耦合度, 能够较好地反映城
市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。对于河西走
廊来说, 目前处于城市化与生态环境的协调发展阶段, 然而协调
耦合度的增长很快, 已经逼近 90°, 表明城市化即将进入快速发
展期, 整个协调发展系统也即将进入极限发展阶段, 资源与生态
环境危机正在进入潜伏期。这也说明在城市化的初期, 往往是需
要一定的生态破坏为代价的, 然而随着城市化的发展, 生态环境
必将随城市化而好转。
5　结论
综上可知 1985～ 2003 年间, 河西走廊城市化水平不断提
8003　 生　态　学　报 25 卷
高, 生态环境状况曲折下降, 生态环境对城市化的响应较为明显, 具有一定的滞后性。目前河西走廊正处于城市化与生态环境的
协调发展阶段, 然而协调耦合度的增长很快, 已经逼近 90°, 表明整个协调发展系统也即将进入极限发展阶段, 生态环境危机正
在进入潜伏期。以上情况说明在城市化发展的初期, 往往是需要一定的生态破坏为代价的, 然而随着城市化的发展, 生态环境必
将随城市化而好转; 基于动态耦合模型所建立的协调耦合度, 能够较好地反映城市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变
情况。因此, 正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规律, 采取适当的城市化发展模式, 对于促进河西走廊城市化与生
态环境的协调发展具有重大意义。
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900311 期 乔　标等: 城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用