曹茂林

（揚(yáng)州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇揚(yáng)州225007）

生態(tài)承載力指不同尺度區(qū)域在一定時(shí)期內(nèi)，在確保資源合理開(kāi)發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)，以及區(qū)域間保持一定物質(zhì)交流規(guī)模的條件下，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)能夠承載的人口社會(huì)規(guī)模及其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)方式和總量的能力。生態(tài)承載力是聯(lián)系人類(lèi)活動(dòng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的紐帶，反映了人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)程度，決定著一個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的速度和規(guī)模，具有客觀性、多尺度和自相關(guān)等特點(diǎn)［1］。生態(tài)承載力研究涉及對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、相互作用及反饋等過(guò)程的定量描述和狀態(tài)評(píng)價(jià)。

揚(yáng)州市地處華東經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，人口、資源、環(huán)境壓力較為突出。為促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程，中德兩國(guó)政府在揚(yáng)州市開(kāi)展了“生態(tài)城市規(guī)劃與管理”合作試點(diǎn)，以期為中國(guó)的生態(tài)城市建設(shè)提供示范。近年來(lái)，揚(yáng)州的經(jīng)濟(jì)保持了良好的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，總量壯大，速度加快，2010年全市人均GDP達(dá)到4.98萬(wàn)元／人，在江蘇13個(gè)省轄市中位列第7位，在“長(zhǎng)三角”22個(gè)城市中位列第13位，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展處于本地區(qū)中等水平。分析研究揚(yáng)州市的生態(tài)承載力狀況，不僅是揚(yáng)州生態(tài)城市建設(shè)的需要，而且對(duì)于本地區(qū)其他城市的可持續(xù)發(fā)展研究具有較好的借鑒意義。

1 狀態(tài)空間法模型

生態(tài)承載力研究的方法目前尚處于探索階段，主要有種群數(shù)量的Logistic法、資源供需平衡法、指標(biāo)體系法和系統(tǒng)模型法。狀態(tài)空間法是歐氏幾何空間應(yīng)用于定量描述系統(tǒng)狀態(tài)的一種有效方法，已經(jīng)成為目前最主要的指標(biāo)體系計(jì)算方法，通常由表示系統(tǒng)各要素狀態(tài)向量的三維狀態(tài)空間軸組成，區(qū)域生態(tài)承載力的大小可用狀態(tài)空間的原點(diǎn)同系統(tǒng)狀態(tài)點(diǎn)所構(gòu)成的矢量模來(lái)表示：

式中wi就是xi軸的權(quán)。

由于現(xiàn)實(shí)的生態(tài)承載力狀況與狀態(tài)空間中理想的生態(tài)承載力并不完全吻合，通常會(huì)有一定的偏差，從而導(dǎo)致區(qū)域承載狀況出現(xiàn)超載、滿載或可載3種情況。區(qū)域承載狀況的計(jì)算公式為：

式中：RCS為現(xiàn)實(shí)的區(qū)域承載狀況；θ為現(xiàn)實(shí)的區(qū)域承載狀況矢量與資源環(huán)境承載體組合狀態(tài)下的區(qū)域生態(tài)承載力矢量之間的夾角。

根據(jù)狀態(tài)空間模型分析，超載時(shí)的區(qū)域承載狀況矢量的模必然大于區(qū)域承載力矢量的模；反之，可載時(shí)區(qū)域承載狀況矢量的模則小于區(qū)域承載力矢量的模［2］。據(jù)此可對(duì)夾角θ的符號(hào)及現(xiàn)實(shí)的區(qū)域承載狀況與承載力的關(guān)系用下式判別：

2 指標(biāo)體系及理想值的確定

使用狀態(tài)空間法度量某個(gè)區(qū)域的生態(tài)承載狀況，必須構(gòu)建1套能有效反映區(qū)域系統(tǒng)狀態(tài)的指標(biāo)體系。一般將影響生態(tài)承載力的指標(biāo)分為壓力類(lèi)指標(biāo)和承壓類(lèi)指標(biāo)，在兼顧指標(biāo)的完備性和數(shù)據(jù)可得性的前提下，構(gòu)建的生態(tài)承載力指標(biāo)體系如表1所示。

確定各項(xiàng)指標(biāo)理想狀態(tài)的值大多采用問(wèn)卷調(diào)查法，征求專家意見(jiàn)，或者利用現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。考慮到揚(yáng)州建設(shè)生態(tài)城市的目標(biāo)定位，以國(guó)家生態(tài)市建設(shè)指標(biāo)、《揚(yáng)州生態(tài)市建設(shè)規(guī)劃（2000－2020）》遠(yuǎn)景目標(biāo)值和江蘇省平均值（壓力類(lèi)和承壓類(lèi)指標(biāo)分別向下、上浮動(dòng)20%）的次序選取理想值?，F(xiàn)狀值為2010年數(shù)據(jù)，依據(jù)揚(yáng)州統(tǒng)計(jì)年鑒整理。

3 賦權(quán)及數(shù)據(jù)規(guī)范化

在多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中，確定指標(biāo)權(quán)重的方法分主觀賦權(quán)和客觀賦權(quán)。主觀賦權(quán)根據(jù)評(píng)價(jià)者對(duì)各指標(biāo)的重視程度決定權(quán)重，客觀賦權(quán)根據(jù)各指標(biāo)的聯(lián)系程度或指標(biāo)所提供的信息量決定權(quán)重。采用的層次分析法（AHP）就是一種常用的主觀賦權(quán)方法。AHP法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)70年代提出的一種多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的決策分析法，適用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，目標(biāo)較多且不宜量化的決策問(wèn)題［3］。

表1 生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

A層 B層 C層 計(jì)量單位 理想值 現(xiàn)狀值 權(quán)重資源環(huán)境要素承壓類(lèi)指標(biāo)i14：人均水資源量 立方米／人 584.9② 528.8 0.086 6 i15：人均耕地面積 畝／人 1.073② 0.963 0.047 0 i16：城鎮(zhèn)人均公共綠地面積 平方米／人 11③ 19.83 0.004 9 i17：環(huán)境保護(hù)投資占GDP的比重 % 3.5③ 3.53 0.016 1 i18：城市污水集中處理率 % 85③ 87.5 0.012 6 i19：城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理率 % 90③ 96.82 0.007 7 i20：工業(yè)固體廢物處置利用率 % 90③ 99.89 0.007 9 i21：森林覆蓋率 % 15③ 18.31 0.020 4 i22：受保護(hù)地區(qū)占國(guó)土面積比例 % 17③ 20.2 0.028 1 i23：人均糧食產(chǎn)量 千克／人 493.3② 625.3 0.038 8 i24：農(nóng)民年人均純收入 元／人 8 000③潛力要素9 462 0.007 6 i25：城鎮(zhèn)居民年可支配收入 元／人 27 533② 21 766 0.005 6 i26：人均GDP 萬(wàn)元／人 5.8① 4.98 0.020 3 i27：第三產(chǎn)業(yè)占GDP比例 % 40③ 37.6 0.013 7 i28：人均實(shí)際利用外資 美元／人 434.5② 560.2 0.027 9 i29：高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)產(chǎn)值的比重 % 39.6② 37.9 0.052 9 i30：每萬(wàn)名從業(yè)人員中R＆D人員 人／萬(wàn)人 421.3② 245.5 0.036 8 i31：每萬(wàn)人擁有醫(yī)生數(shù) 人／萬(wàn)人 19.7② 17.2 0.004 0 i32：高速公路密度 公里／百平方公里 4.75②4.04 0.011 1注：①源自《揚(yáng)州生態(tài)市建設(shè)規(guī)劃（2000－2020）》；②江蘇省平均值源自《2011年江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒》（北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2011.8），調(diào)整20%作為理想值；③源自《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)（修訂稿）》。

AHP法要求按層次結(jié)構(gòu)自上而下逐層建立判斷矩陣。例如，對(duì)B層次的“經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)要素”及其隸屬的10項(xiàng)指標(biāo)i01，i02，…，i10，進(jìn)行重要性的兩兩比較，所得到的判斷矩陣如表2。

表2 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)要素10項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重判斷矩陣

根據(jù)矩陣?yán)碚摚袛嗑仃嚨淖畲蠓橇闾卣鞲鶎?duì)應(yīng)的特征向量分量即為權(quán)重，采用方根法可計(jì)算矩陣特征向量的值，見(jiàn)表3。

其他要素所屬指標(biāo)的權(quán)重亦采用相似的方法確定，不再贅述。全部層級(jí)的權(quán)重系數(shù)確定后，各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重可逐層傳遞得出，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

為消除不同指標(biāo)量綱和數(shù)量級(jí)差對(duì)于評(píng)價(jià)的影響，需要對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。其中的負(fù)值或零需先作平移，以使數(shù)據(jù)有效。增長(zhǎng)類(lèi)指標(biāo)（如：i01，i02，…，i12）低于理想值有利，采用下式進(jìn)行規(guī)范化處理：

式中xi為規(guī)范化處理后的數(shù)值，Bi為指標(biāo)i的原始數(shù)據(jù)，B′i指標(biāo)i的理想值。而制約類(lèi)指標(biāo)（如：i13，i14，…，i32）高于理想值有利，則采用下式進(jìn)行規(guī)范化處理：

表3 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)要素10項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

4 結(jié)果與討論

4.1 揚(yáng)州市生態(tài)承載現(xiàn)狀接近飽和，經(jīng)濟(jì)迫切需要轉(zhuǎn)型

各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)過(guò)規(guī)范化處理后，理想狀態(tài)時(shí)生態(tài)承載力RCC＝1。2010年揚(yáng)州市生態(tài)承載現(xiàn)狀為：

揚(yáng)州市RCS＜RCC，生態(tài)承載能力處于可載狀態(tài)，但已接近滿載，進(jìn)一步承載的空間有限。在13項(xiàng)壓力指標(biāo)中，貢獻(xiàn)最大的依次是人口密度、萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值廢氣排放量、二氧化硫排放強(qiáng)度，3項(xiàng)指標(biāo)的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)40%。這與揚(yáng)州市地處中國(guó)人口密集區(qū)，產(chǎn)業(yè)以制造業(yè)為主導(dǎo)和以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)。資源環(huán)境要素評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，揚(yáng)州市加大生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提高污染物處置能力，為增強(qiáng)生態(tài)承載能力奠定了基礎(chǔ)。但產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍中研發(fā)人員比例不高，將削弱揚(yáng)州市轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，實(shí)現(xiàn)資源驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型的努力。從改善區(qū)域生態(tài)承載狀況的角度看，揚(yáng)州市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)應(yīng)是在促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的基礎(chǔ)上，大力提升自主創(chuàng)新能力，發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，不斷降低資源能源消耗，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重。

4.2 科學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)體系是狀態(tài)空間法的關(guān)鍵

1套理想的指標(biāo)體系應(yīng)滿足3個(gè)條件：①指標(biāo)具有可比性，即指標(biāo)是根據(jù)統(tǒng)一的原則和標(biāo)準(zhǔn)選取的；②指標(biāo)表達(dá)形式簡(jiǎn)單，信息量充分；③指標(biāo)之間應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，減少信息重疊。指標(biāo)篩選須遵循科學(xué)性、可操作性、必要性和完備性的原則，對(duì)已有指標(biāo)如生態(tài)縣（市、?。┙ㄔO(shè)指標(biāo)、生態(tài)規(guī)劃指標(biāo)、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿υu(píng)價(jià)指標(biāo)等可加以應(yīng)用。

4.3 確定理想狀態(tài)的參比值是狀態(tài)空間法的難點(diǎn)

狀態(tài)空間法模型將現(xiàn)狀值與理想值的比較作為系統(tǒng)參數(shù)，因此，確定不同時(shí)期不同區(qū)域承載力的理想值是工作的難點(diǎn)，也是保證計(jì)算結(jié)果精確性的重點(diǎn)。由于各個(gè)地區(qū)發(fā)展階段不同、環(huán)境稟賦差異，很難確定一個(gè)普遍適用的理想值。通常可采用問(wèn)卷調(diào)查，借鑒國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參照可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)維護(hù)得好的鄰近區(qū)域等的方法確定理想值。對(duì)部分難以確定理想值的指標(biāo)，采取將省內(nèi)均值適當(dāng)調(diào)整后作為理想值的辦法不失為一種現(xiàn)實(shí)的選擇。

［1］ 王開(kāi)運(yùn).生態(tài)承載力復(fù)合模型系統(tǒng)與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2007：6－10.

［2］ 毛漢英，余丹林.區(qū)域承載力定量研究方法探討［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2001，16（4）：549－555.

［3］ 王以彭，李結(jié)松，劉元立.層次分析法在確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)中的應(yīng)用［J］.第一軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，19（4）：377－379.