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      基于PSR模型的玉溪市生態(tài)安全評價

      2017-12-29 04:25:14孫雨露李正升
      關(guān)鍵詞:玉溪市指標(biāo)生態(tài)

      孫雨露 ,李正升 ,李 虹,婁 陽

      (云南師范大學(xué)a.旅游與地理科學(xué)學(xué)院;b.華文學(xué)院,云南 昆明 650500;)

      基于PSR模型的玉溪市生態(tài)安全評價

      孫雨露a,李正升b,李 虹a,婁 陽a

      (云南師范大學(xué)a.旅游與地理科學(xué)學(xué)院;b.華文學(xué)院,云南 昆明 650500;)

      隨著區(qū)域經(jīng)濟增長,生態(tài)安全對區(qū)域發(fā)展的重要作用受到了人類社會的密切關(guān)注.基于PSR模型構(gòu)建了生態(tài)安全評價指標(biāo)體系,利用熵權(quán)法和生態(tài)安全度的綜合評價模型測算玉溪市2006-2015年的生態(tài)安全值并評價其生態(tài)安全狀態(tài).結(jié)果表明:2006-2008年,生態(tài)安全綜合指數(shù)在0.4126-0.5962之間,處于一般安全狀態(tài);2010-2013年,生態(tài)安全綜合指數(shù)在0.6730-0.7738之間,上升到較安全狀態(tài);2014-2015年,生態(tài)安全綜合指數(shù)在0.4585-0.5463之間,回落至一般安全狀態(tài).玉溪市生態(tài)安全狀態(tài)經(jīng)歷了由壞到好再演變?yōu)閴牡淖儎舆^程.說明玉溪市生態(tài)安全投入效果減弱,生態(tài)環(huán)境面臨惡化風(fēng)險.應(yīng)加大生態(tài)安全投入力度,重視潛在的不安全因素,轉(zhuǎn)變生態(tài)治理路徑,以應(yīng)對生態(tài)環(huán)境壓力反彈.評價結(jié)果與玉溪市近10年來的實際發(fā)展情況相吻合,具有一定科學(xué)指導(dǎo)意義.

      PSR模型;生態(tài)安全評價;玉溪市

      面對生態(tài)環(huán)境劇變引發(fā)的大量環(huán)境災(zāi)難,人類應(yīng)通過適應(yīng)環(huán)境變化并對其改造以求得自身安全發(fā)展,逐漸成為共識.生態(tài)安全概念在此背景下應(yīng)運而生,生態(tài)安全由聯(lián)合國環(huán)境特別委員會[1]在《我們共同的未來》中首次提出,但國內(nèi)外學(xué)者對生態(tài)安全的定義各有不同.Katrina S.Rogers(1997)認為生態(tài)安全是指自然環(huán)境在滿足人類各種需要的同時,而不使自身環(huán)境的自然存在量減少的一種狀態(tài).Kim[2](1998)認為生態(tài)安全的定義是由生態(tài)威脅、生態(tài)風(fēng)險等概念演變而來,是維持人類、社會、政權(quán)和全球共同體的一個必要條件,而人類是造成生態(tài)威脅的主要責(zé)任者.曲格平[3]是國內(nèi)最早闡述并普及生態(tài)安全的官員和學(xué)者,他從生態(tài)環(huán)境退化以及由環(huán)境破壞而導(dǎo)致環(huán)境難民的產(chǎn)生兩個方面闡述了生態(tài)安全的內(nèi)容.肖篤寧[4]等認為生態(tài)安全是人類在生產(chǎn)生活等方面不受生態(tài)環(huán)境破壞影響的保障程度,并指出其關(guān)鍵是保障生態(tài)系統(tǒng)的完整性與穩(wěn)定性以及生態(tài)服務(wù)功能的可持續(xù)性;施曉清[5]等從生態(tài)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)和其服務(wù)功能出發(fā),認為生態(tài)安全是維持人類社會經(jīng)濟發(fā)展的一種生態(tài)系統(tǒng)狀況.

      雖然國內(nèi)外學(xué)者對生態(tài)安全的定義存在分歧,但對生態(tài)安全研究內(nèi)容及評價方法一致.生態(tài)安全集中反映了人與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系[6-7],其研究著力點主要在生態(tài)風(fēng)險和生態(tài)脆弱性兩個方面,在歷經(jīng)長期的探究過程后,生態(tài)安全評價體系最后確定了通過一系列社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境狀況的指標(biāo)進行度量,來全面地反映“社會-經(jīng)濟-生態(tài)”復(fù)合系統(tǒng)的運行狀況,促進實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化[8-9].

      玉溪市是滇中城市群重要組成部分之一,資源稟賦條件較好,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理,綜合競爭力強.隨著城市化進程的加快,人地關(guān)系矛盾不斷凸顯,生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)惡化,水質(zhì)惡化、水土流失、濕地減少等一系列生態(tài)安全問題頻發(fā).文章以玉溪市為研究對象,利用熵權(quán)法和生態(tài)安全度的綜合評價模型測算玉溪市2006-2015年的生態(tài)安全值并評價其生態(tài)安全現(xiàn)狀.以期掌握生態(tài)安全狀況,為玉溪市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)規(guī)劃依據(jù),謀求生態(tài)安全新路徑,為增強滇中城市群競爭力提供空間載體.

      1 研究區(qū)概況

      玉溪市位于 23°19′N~24°53′N,101°16′E~103°09′E之間,云貴高原西緣,滇中地區(qū),國土面積15285km2.地勢由東南向西北傾斜,平均海拔1500~1800m,山區(qū)面積占90.6%.屬中亞熱帶濕潤冷冬高原季風(fēng)氣候,年均溫17.4~23.8℃,年均降水量670~2412毫米,立體氣候的特征典型.境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富,優(yōu)質(zhì)烤煙種植條件優(yōu)良,煙草與礦采產(chǎn)業(yè)是支柱產(chǎn)業(yè).截止2015年底,常住人口236.2萬人,完成GDP1244.5億元(不含紅塔集團,完成GDP823.5億元),三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為10.2:55.0:34.8.2015年全市完成固定資產(chǎn)投資667.6億元,實際利用外資2603萬美元,建成區(qū)綠化覆蓋率達37.1%,規(guī)模以上工業(yè)能源消費量為699.2萬標(biāo)準煤,城鎮(zhèn)與農(nóng)村常住居民人均可支配收入分別達 29631、10977元.

      2 生態(tài)安全評價方法

      2.1 數(shù)據(jù)來源

      本文所用數(shù)據(jù)均來自《玉溪市統(tǒng)計年鑒》(2006-2015年)、玉溪市2006—2015年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報及《云南省統(tǒng)計年鑒》(2006-2015年).

      2.2 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

      壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response,P-S-R)模型用來進行生態(tài)安全評價,由OECD與UNEP兩大組織于20世紀80年代末共同提出,該模型已廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境保護、土地可持續(xù)利用評價、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)體系研究等領(lǐng)域[10-13].該模型立足于人類與環(huán)境的相互滲透、相互響應(yīng),將環(huán)境問題表述為3個相互區(qū)別但又緊密聯(lián)系的指標(biāo)類型,即壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo),從總體上解答了“what、why、how”三個可持續(xù)性的基本問題.其中,壓力指標(biāo)反映了生態(tài)環(huán)境承受的人類帶來的壓力和負荷;狀態(tài)指標(biāo)反映了在壓力狀態(tài)下生態(tài)環(huán)境做出的反應(yīng),并通過資源環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)等方面表現(xiàn)相應(yīng)的狀況;響應(yīng)指標(biāo)反映了人類采取的應(yīng)對措施,以恢復(fù)生態(tài)環(huán)境或防止生態(tài)環(huán)境退化.

      2.3 指標(biāo)標(biāo)準化

      由于收集到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)具有自身的量綱、數(shù)量級和指標(biāo)類型,各指標(biāo)以及指標(biāo)內(nèi)部之間無法直接進行比較和運算,因此在評價時首先要把不同量綱和類型的指標(biāo)值轉(zhuǎn)化為可處理的量化值,對數(shù)據(jù)進行標(biāo)準化處理[14-16].評價某城市m年的n個指標(biāo)的生態(tài)安全狀況,其原始指標(biāo)矩陣為:

      本文根據(jù)某項指標(biāo)對生態(tài)安全的利弊,采用相應(yīng)的正負向指標(biāo)計算公式進行標(biāo)準化處理.計算公式具體如下:

      式中:xij和yij分別為第i年和第j年指標(biāo)的原值和標(biāo)準化后的數(shù)值;max(xj)和 min(xj)分別為第 j指標(biāo)的最大值和最小值.當(dāng)yij=1時,表示該指標(biāo)所代表的項目達到了最佳狀態(tài);當(dāng)yij=0時,表示該指標(biāo)所代表的項目達到了最差狀態(tài).

      2.4 指標(biāo)權(quán)重確定

      評價指標(biāo)的差異對評價對象的貢獻程度不同,因此需要對各指標(biāo)的貢獻度進行評價,即指標(biāo)權(quán)重的確定.本文采用客觀賦權(quán)法中的熵權(quán)法[17-19]進行各項指標(biāo)權(quán)重的確定.熵權(quán)法主要根據(jù)不同指標(biāo)提供信息量的差異大小來確定權(quán)重大小,能夠充分挖掘不同指標(biāo)自身所蘊涵的信息,從而得到客觀準確的指標(biāo)權(quán)重.若某項指標(biāo)的指標(biāo)值間差異越大,表明該指標(biāo)在綜合評價中的作用越大,若差異為零,則不起作用.缺點是有時部分指標(biāo)的指標(biāo)值差距過小,無法反映出專家的知識經(jīng)驗及決策者意見.

      第j項指標(biāo)的熵值ej公式為:

      式(3)中,k>0,且與樣本數(shù)多少有關(guān),k=1/lnm,0≤ej≤1;yij為標(biāo)準化后的指標(biāo)數(shù)據(jù),若 yij為0,則用0.00001代替計算;

      第j項指標(biāo)的權(quán)重wj公式為:

      式(4)中,dj=1-ej,表示指標(biāo) xj的差異系數(shù).

      評價指標(biāo)的選取是否得當(dāng),直接關(guān)系到評價結(jié)果的科學(xué)性.本文在生態(tài)安全研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合玉溪市的實際情況和社會經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r,根據(jù)指標(biāo)選取的針對性、完整性和代表性原則,采用頻度統(tǒng)計、理論分析和專家咨詢等方法,以生態(tài)安全度(ESI)為總目標(biāo),分別以生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)、人文社會響應(yīng)為準則層,以各項具體指標(biāo)為指標(biāo)層,從三個不同層次選取了40個指標(biāo),從而系統(tǒng)客觀地評價玉溪市安全的現(xiàn)狀,以便為政府相關(guān)部門的科學(xué)決策提供依據(jù).具體內(nèi)容如表1所示:

      2.5 生態(tài)安全度的計算

      生態(tài)安全度[20](Ecological Security Index,ESI)是在確定各指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上,用來評價生態(tài)安全狀況的一個綜合評價模型.根據(jù)生態(tài)安全評估的指標(biāo)數(shù)據(jù),可以計算出該區(qū)域的生態(tài)安全度的數(shù)值,此數(shù)值介于0~1之間,數(shù)值越高,表明該區(qū)域的生態(tài)安全狀況越好,反之越差.具體評價模型如下:

      式(6)中,表示生態(tài)安全綜合評價指數(shù);yij為該指標(biāo)的標(biāo)準化值;wj為指標(biāo)j的權(quán)重.

      2.6 生態(tài)安全等級的劃分

      在進行區(qū)域生態(tài)安全的綜合評價中,除了進行生態(tài)安全度的定量計算外,還應(yīng)對綜合評價的結(jié)果進行定性描述,因此需要根據(jù)該區(qū)域的實際情況對生態(tài)安全的狀況進行不同級別的劃分.本文在參考大量相關(guān)研究成果[21-24]的基礎(chǔ)上,結(jié)合玉溪市社會經(jīng)濟發(fā)展的實際情況,將其劃分為不安全、較不安全、一般安全、較安全和高度安全五個等級(表2).

      表2 生態(tài)安全等級劃分及具體特征

      3 結(jié)果分析

      根據(jù)玉溪市生態(tài)安全評價的指標(biāo)體系,采用熵權(quán)法計算得出各指標(biāo)的權(quán)重大?。ū?).根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重大小,采用生態(tài)安全綜合評價模型,計算得出玉溪市不同年份的生態(tài)安全度,并參考生態(tài)安全的等級劃分(表2),得出不同年份的生態(tài)安全狀況(表 5).

      表32006 —2015年玉溪市生態(tài)安全值及評價等級

      圖12006 —2015玉溪市生態(tài)安全水平動態(tài)變化

      從總體看,玉溪市2004—2013年的生態(tài)安全綜合指數(shù)變化呈倒U型,從2006年的0.5565變動為2015年的0.5463,表明玉溪市的生態(tài)安全水平整體變化不大,處于一般安全狀態(tài).

      分階段看,2006—2007年,生態(tài)安全綜合指數(shù)由0.5565降至0.4126,玉溪市的生態(tài)安全狀況處于一般安全狀態(tài),表明其生態(tài)服務(wù)功能退化,生態(tài)問題趨于顯著;2007-2010年間,玉溪市的生態(tài)安全值增長87.56%,生態(tài)安全指數(shù)上升到較安全狀態(tài),表明其生態(tài)系統(tǒng)能維持基本的功能,生態(tài)環(huán)境受到了一定的破壞.雖然玉溪市采取的措施如節(jié)能減排、增加科教費用支出、提高綠化面積等在一定程度上推動了整體生態(tài)安全值的增長,但仍然存在著許多不安全因素,制約著生態(tài)安全水平的進一步提高;2010-2014年間,生態(tài)安全值逐年下降,生態(tài)安全指數(shù)由較安全轉(zhuǎn)為一般安全;2014-2015年間,生態(tài)安全值開始回升,但仍處于一般安全狀態(tài).

      玉溪市生態(tài)環(huán)境壓力值呈波動下降趨勢,由2004年的0.4438降至2014年的0.0928,降幅達79.08%,特別是2013-2014年間,下降趨勢尤為明顯,降幅為70.1%.這表明社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,社會保障體系不斷完善,城鄉(xiāng)居民生活條件逐漸改善及資源利用效率的提高一定程度上緩解了“三廢”排放和人口增長帶來的生態(tài)環(huán)境壓力,主要表現(xiàn)在城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的逐年增加,由2006年的9526元上升到2015年的29631元,增幅高達221.05%,年均增長2010.5元此外,人口自然增長率下降、城鎮(zhèn)化率提高等也在一定程度上緩解了生態(tài)環(huán)境壓力.

      玉溪市生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值長期在0.1-0.2間運行,總體變化小,且略有下降趨勢.由2006年的0.1034上升到2015年的0.1691,變動0.0657.這表明面對日益增加的資源環(huán)境壓力,生態(tài)系統(tǒng)做出了積極的反應(yīng),主要得益于農(nóng)民家庭恩格爾系數(shù)的大幅下降、非煙人均GDP、人均低保資金及單位面積糧食產(chǎn)量的提高、及建成區(qū)綠地率的增加.其中,農(nóng)民家庭恩格爾系數(shù)由2006年44.97%降至2015年27.4%;非煙人均GDP增長207.25%;單位面積糧食產(chǎn)量增長了3.54%;人均低保資金提高888.52%;建成區(qū)綠地率增加42.03%.

      玉溪市的人文社會響應(yīng)值總體呈上升趨勢,由2006年0.5658上升到2015年的0.7441.這表明玉溪市面對日益嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題,采取了積極有效的對策,以防止生態(tài)環(huán)境的進一步惡化,并著力于恢復(fù)已經(jīng)遭到破壞的部分生態(tài)環(huán)境.這主要得益于城市污水處理率、生活垃圾無害化處理率及工業(yè)固體廢物處置率的提高,同時固定資產(chǎn)投資、地方財政支出逐年增加及普通高校在校人數(shù)的增長以及政府對科學(xué)技術(shù)投入經(jīng)費的增加也發(fā)揮了重要作用.

      分別用生態(tài)環(huán)境壓力值、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值、人文社會響應(yīng)值與生態(tài)安全綜合值進行擬合(圖2):

      圖2 壓力、狀態(tài)、響應(yīng)值與生態(tài)安全值的擬合分析

      從圖2中可以看出,擬合效果最好的是人文社會響應(yīng)值與生態(tài)安全綜合值的擬合,曲線模型為y=0.66766x+0.12477(R2=0.76603). 這表明從2006-2015年這10年間,隨著玉溪市社會經(jīng)濟的發(fā)展,雖然生產(chǎn)生活活動給生態(tài)環(huán)境帶來壓力和負荷日趨增大,但人文社會響應(yīng)程度強烈,說明玉溪市采取的生態(tài)環(huán)境改善措施成效顯著.

      4 結(jié)論與討論

      4.1 結(jié)論

      本文基于PSR模型,選取了玉溪市社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀況的40個評價指標(biāo),利用正負向指標(biāo)計算公式對各項指標(biāo)進行標(biāo)準化處理,采用熵權(quán)法計算各指標(biāo)的權(quán)重,運用生態(tài)安全度的綜合評價模型,最終得出玉溪市2006—2015年的生態(tài)安全值.

      (1)玉溪市2004—2013年的生態(tài)安全值總體呈倒U型波動變化趨勢,生態(tài)安全狀態(tài)由一般安全狀態(tài)逐步上升到較安全狀態(tài),后期回落至一般安全狀態(tài).但隨著資源環(huán)境承載壓力的增大,城市化進程的加快,玉溪市仍然存在著許多不安全因素,影響著整個城市生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定,制約著生態(tài)安全水平進一步提高,特別是近年來工業(yè)“三廢”和能耗總量的大幅提高給生態(tài)安全建設(shè)帶來更大阻力.

      (2)利用生態(tài)環(huán)境壓力值、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值、人文社會響應(yīng)值與生態(tài)安全綜合值進行擬合,可以看出人文社會響應(yīng)值與生態(tài)安全綜合值的擬合效果最好,表明玉溪市采取的一系列措施對提高整個城市的生態(tài)安全水平起了積極的促進作用,對整個生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定產(chǎn)生了非常重要的作用.縱觀玉溪市2006—2015年的生態(tài)環(huán)境變化狀況,可以看出雖然生態(tài)環(huán)境壓力值、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值和人文社會響應(yīng)值都在不斷增長,但其增長速率在不同的時間段是不一樣的,它們相互作用共同影響著玉溪市生態(tài)安全值的變化.2004年之前,生態(tài)環(huán)境壓力值一直高于生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值,隨著人文社會響應(yīng)值不斷增長,生態(tài)環(huán)境壓力值隨之不斷下降,其最終在2014年低于狀態(tài)值,表明玉溪市采取的應(yīng)對生態(tài)環(huán)境所面臨的壓力的措施產(chǎn)生了非常重要的作用,形成了較安全的生態(tài)狀態(tài),與之前擬合的結(jié)果相符.2015年,人文社會響應(yīng)值回落至0.6453,生態(tài)環(huán)境壓力值反超狀態(tài)值,生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值緩慢下降.這表明后期生態(tài)環(huán)境狀態(tài)值的變化開始滯后于人文社會響應(yīng)值的變化,生態(tài)安全投入效果開始減弱.

      綜上,在考察期內(nèi),玉溪市生態(tài)安全經(jīng)歷了一般安全-較安全-一般安全的變化過程.玉溪市生態(tài)安全響應(yīng)度開始下滑,生態(tài)安全投入效果減弱,生態(tài)環(huán)境面臨惡化風(fēng)險.應(yīng)加大生態(tài)安全投入力度以應(yīng)對生態(tài)環(huán)境壓力反彈,重視潛在的不安全因素,掌握區(qū)域資源環(huán)境承載力階段性數(shù)據(jù),科學(xué)規(guī)劃經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展目標(biāo),謀求生態(tài)安全新路徑,提高區(qū)域發(fā)展競爭力,以更好融入滇中城市群建設(shè).

      4.2 討論

      由于指標(biāo)權(quán)重確定方法固有的缺陷和不足,因此最終得到的生態(tài)安全值可能與玉溪市的實際生態(tài)環(huán)境狀況存在一定的偏差.而且生態(tài)安全本身就是一個復(fù)雜的系統(tǒng),會隨著社會、經(jīng)濟、資源、環(huán)境等的不斷變化而變化,需進行長時間的觀測和研究,從而提高評價結(jié)果的客觀性和合理性.因此,未來對玉溪市生態(tài)安全的評價中,可以進一步完善評價指標(biāo)體系的構(gòu)建,改進指標(biāo)權(quán)重的計算方法,采用多種方法進行檢驗,盡可能地減少誤差,使評價結(jié)果與本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀相一致,從而為區(qū)域發(fā)展科學(xué)決策提供更大的參考價值.

      [1]World Environment and Development Commissions.Our commonfuture.Changchun:Jilin People Press,1997.

      [2]Patricia M.Mische.Ecological Security&the UN System:Past,Present and Future,1998.

      [3]曲格平.關(guān)注生態(tài)安全之一:生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)成為國家安全的熱門話題[J].環(huán)境保護,2002,(05):3-5.

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      X 826

      A

      1672-2094(2017)05-0034-07

      2017-06-20

      孫雨露(1994-),男,湖北咸寧人,云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院碩士研究生.研究方向:區(qū)域資源環(huán)境開發(fā).

      李正升(1979-),男,云南龍陵人,云南師范大學(xué)華文學(xué)院副教授,博士.研究方向:環(huán)境經(jīng)濟理論與政策.

      張隆輝

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