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鉴于当前城市群产业发展与生态环境之间的矛盾逐渐加剧，本文在国内外城市群产业发展和生态环境相互关系研究进展与评价的基础上，建立了城市群产业发展与生态环境耦合研究的基本框架。在此框架下，较为系统地探讨了城市群产业发展与生态环境的耦合因素、耦合机理及变化规律，构建和选择了城市群产业发展与生态环境耦合状态测度和预测模型，提出了城市群产业发展与生态环境耦合模式。并以武汉城市群为典型案例，分析了1997-2006年武汉城市群产业发展与生态环境的交互影响，测度并分析了产业发展与生态环境耦合状态及时空变化过程，验证了城市群产业发展与生态环境耦合规律，预测了2006-2020年产业发展与生态环境耦合状态，最后提出了武汉城市群产业发展与生态环境耦合模式与措施。主要研究结论为：
(1)目前国内外城市群产业发展与生态环境相互关系研究较为薄弱。研究主要集中在城市群产业发展对生态环境的影响机制探讨、城市群产业发展与生态环境理论关系验证、城市群产业发展的生态环境要素响应、城市群资源环境承载力测算以及城市群产业与生态环境协调发展研究等方面。尚未形成针对城市群区域的独立的理论和方法体系，研究缺乏系统性，理论基础薄弱，研究方法应用有限。今后应加强城市群产业发展与生态环境耦合理论研究，加强多科学的融合发展，革新研究方法和技术手段，并不断拓展研究领域，加强综合性应用研究。
(2)揭示了城市群产业发展与生态环境耦合机理和“U”型变化规律。城市群产业发展与生态环境耦合因素包括产业类型、产业规模、产业结构、产业布局、资源、生态环境、技术进步、政策制度、环保投资和市场机制。相同或不同层次的影响因子相互作用、相互反馈，最终影响城市群产业系统和生态环境系统耦合协调发展状态和方向。伴随产业成长和工业化进程演进，在中观和宏观层面城市群产业发展与生态环境的耦合关系均表现出“U”型变化规律。
(3)定量分析了1997-2006年武汉城市群产业发展与生态环境的交互影响，包括工业产值与工业用水量、工业用水效率、水资源压力系数、工业用地、能源消耗、能源消耗强度、三废排放、环境压力指数等之间的关系分析。相关分析表明武汉城市群产业发展和水土资源消耗、水土资源使用效率、能源消耗、三废排放、生态环境压力等均存在着较为明显的交互作用关系，产业的快速发展造成了城市群资源消耗和生态环境破坏。
(4)采用耦合度模型定量测度了武汉城市群产业发展与生态环境的耦合状态。从时间变化来看，1997-2006年武汉城市群工业与生态环境的耦合度总体表现出缓慢上升的变化趋势；从空间格局来看，2006年武汉城市群各城市工业行业与生态环境的耦合发展程度不高，耦合度主要分布于轻度失调发展类、濒临失调发展类和勉强协调发展类；武汉市工业行业发展与生态环境的祸合程度最高，有半数以上的行业与生态环境的耦合类型属于初级协调和中级协调发展类，其余城市工业行业与生态环境的耦合度大部分属于轻度失调发展类、濒临失调发展类和勉强协调发展类。大部分城市的黑色金属采选业、纺织服装业、石油加工业、化学工业、冶金及压延业、电力生产供应业等资源密集型行业与生态环境的耦合关系属于环境滞后型，而食品工业、家具制造业、造纸印刷及文教业、橡塑制品业、机械及金属加工业、交通运输设备制造业和通信及电子设备制造业与生态环境协调发展类型主要为经济滞后型；随着产业成长阶段的向前演进和工业化进程的推进，武汉城市群产业发展与生态环境耦合度变化曲线符合“U”型变化规律。
(5)采用灰色预测模型分析了2006-2020年武汉城市群产业发展与生态环境的耦合状态。结果表明，若按目前的发展态势，未来武汉城市群产业与生态环境耦合协调发展水平将不断提高。2020年武汉城市群内部各城市工业行业与生态环境耦合度均不同程度提高；武汉市工业行业与生态环境的耦合程度最高，全部行业均属于初级协调发展类、中级协调发展类、良好协调发展和优质协调发展类，其余城市则主要集中在勉强协调发展类、初级协调发展类、中级协调发展类和良好协调发展类；属于初级协调发展类、中级协调发展类、良好协调发展类、优质协调发展类等较高级别耦合类型的行业，多属于环境滞后型，而属于中度矛盾发展类、轻度失调发展类、濒临失调发展类和勉强协调发展类等级别较低耦合类型的行业，多属于经济滞后型；2020年大部分工业行业耦合度曲线变化不大；城市群工业发展与生态环境耦合度随工业化进程推进由拮抗发展阶段向磨合发展阶段过渡。
(6)提出了城市群产业与生态环境耦合发展的六大基本模式。包括以生态环境保护为基础的适度发展模式，以生态产业为主的产业—生态环境协调发展模式，以技术密集型产业为主的资源节约型发展模式，以清洁产业为主的环境友好型发展模式，以环保产业为主的生态保育型发展模式和以节能减排产业为主的低碳型发展模式。武汉城市群产业与生态环境的耦合发展要构建绿色支柱产业体系，依托资源环境承载力实施产业空间布局，考察综合优势明确产业分工协作体系，整合资源建立生态化产业集群，提高资源加工深度，延伸产业链条，并加快高新技术产业和环保产业发展步伐。