本文从政治、经济、社会、文化及生态“五位一体”的区域系统出发,应用物理学随机力与种群生态学种群成长理论构建系统发展的非线性方程,得出了一个螺旋式上升的区域系统协同发展的高级演进曲线,并划分了区域PESCE系统演进的五个阶段:初级发展阶段、快速增长阶段、波动调整阶段、恢复增长阶段和趋于协同阶段,分析各个阶段的相应演化特征,为研究我国省域区域PESCE系统非线性演化提供了理论基础。在非线性演进方程的基础上,建立涵盖区域政治、经济、社会、文化、生态的指标体系,利用Topsis法与五边形蛛网结构对我国各个省(市、区)的协同发展能力进行测度,利用R/S分析法对2002-2011年各省(市、区)PESCE系统的序参量进行甄别,同时确定阀值来判别我国各个省(市、区)区域系统目前所处的发展阶段。研究结果表明:第一、我国各省(市、区)2002-2011年协同发展能力排序变化不大,排序规律与各省(市、区)所处发展阶段基本相符。但东中西部发展的不平衡性仍然存在。第二、我国大部分省(市、区)在近十年内发挥其自身优势,通过主导的序参量子系统的发展带动整个区域的协同,但河北、山西两地的生态子系统作为序参量的反持续性作用明显。第三、我国各个省(市、区)2002-2011年发展基本符合模型所拟合曲线的趋势,其中北京、上海和广东三省市进入了趋于协同阶段,青海、甘肃、贵州和宁夏四省尚处于初级发展阶段。针对得出的结论。本文提出以下政策建议:第一、建立科学有效的考评机制,坚持统筹各类区域规划。第二、设立不同类型的区域协同发展综合配套改革试验区,推进良性互动机制的形成。第三、创新区域协同发展空间组织战略,建立多层次综合决策机制。