吳國棟,高俊國,2*,劉大海

(1.國家海洋局第一海洋研究所,山東青島266061;2.中國海洋大學工程學院,山東青島266100)

山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域承載力評價

吳國棟1,高俊國1,2*,劉大海1

(1.國家海洋局第一海洋研究所,山東青島266061;2.中國海洋大學工程學院,山東青島266100)

為研究山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海城承載力狀況,構建了山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域承載力評價指標體系,包括3類具體評價指標:壓力類指標、狀態(tài)類指標和區(qū)際交流指標。根據(jù)山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)2007—2014年統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算出各項評價指標。采用均方差分析法確定評價指標權重,結合歸一化處理后的指標數(shù)據(jù),計算海域承載力評價指數(shù)值。對承載力評價指數(shù)值分析,結果表明:山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)壓力指數(shù)總體呈下降趨勢,承載力指數(shù)總體呈上升趨勢,承壓比總體呈上升趨勢,海域整體承載力狀況呈向好趨勢。根據(jù)評價指數(shù)分析結果,對提升山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域承載力提出了幾點對策:控制人口增長,促進海洋科技進步;優(yōu)化海洋產(chǎn)業(yè)結構,促進海洋經(jīng)濟轉(zhuǎn)型;加強海洋環(huán)境保護,加大環(huán)保投資力度。

山東半島藍色經(jīng)濟區(qū);海域承載力;評價體系;壓力指數(shù);狀態(tài)指數(shù)

山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)(以下簡稱“藍區(qū)”)是中國第一個以海洋經(jīng)濟為主題的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略地區(qū)。2011-01-04,國務院批復《山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》,標志著山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)建設正式上升為國家戰(zhàn)略。藍區(qū)規(guī)劃范圍包括山東省全部海域和青島、東營、煙臺、濰坊、威海、日照六市及濱州市的無棣、沾化兩個沿?？h所屬陸域,海域面積15.95萬km2,陸域面積6.4萬km2[1]。藍區(qū)以建設具有國際先進水平的海洋經(jīng)濟改革示范區(qū)和我國東部沿海地區(qū)重要的經(jīng)濟增長極為目標。

隨著海洋經(jīng)濟的發(fā)展,海洋資源和環(huán)境的壓力越來越大,資源短缺、環(huán)境污染、土地鹽堿化、風暴潮災害、旱澇災害、水土流失、海水侵蝕、濕地退化等問題日益突出。這些問題已成為限制海洋經(jīng)濟發(fā)展的重要因素[2]。為此,亟待開展海域承載力研究,并制定協(xié)調(diào)地區(qū)資源環(huán)境與人類社會經(jīng)濟活動的對策,以確保地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

本文從海域承載力入手,結合藍區(qū)資源環(huán)境開發(fā)現(xiàn)狀,對區(qū)內(nèi)海域承載力進行量化分析,為合理利用海洋資源,促進地區(qū)經(jīng)濟健康持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 海域承載力及內(nèi)涵

聯(lián)合國教科文組織對資源領域的承載力定義為:“在可預見期內(nèi),在保證與其社會文化準則相等的物質(zhì)生活條件下,利用當?shù)刭Y源和其他自然資源以及智力、技術等能夠養(yǎng)活的人口數(shù)量”。海域承載力實際上是海洋對人類活動的最大支持程度,指一定時期內(nèi),以海洋資源的可持續(xù)利用、海洋生態(tài)環(huán)境不被破壞為原則,在符合現(xiàn)階段社會文化準則的物質(zhì)生活水平的前提下,通過海洋的自我調(diào)節(jié)、自我維持,海洋能夠支持人口、

(王佳實 編輯)環(huán)境和經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的能力或限度[3]。

本文所研究的海域承載力指海洋人地系統(tǒng)對社會經(jīng)濟的承載能力,其內(nèi)涵主要有兩個方面:一是指海域承載力所能支持的經(jīng)濟社會的發(fā)展水平,這是海域承載力的壓力部分;二是指海洋人地系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力和穩(wěn)定能力,包括海洋資源供給能力和海洋環(huán)境容量,這是海域承載力的承壓部分。海域承載力主要通過以下幾個方面來表征:海洋資源供給能力、海洋環(huán)境容量、海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度?？沙掷m(xù)發(fā)展是海域承載力研究的目標和基礎,即保證海洋開發(fā)強度在海域承載力范圍內(nèi),確保經(jīng)濟、資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展[4]。

2 海域承載力評價指標體系的建立

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取藍區(qū)范圍內(nèi)的青島、煙臺、日照、威海、濰坊、東營、濱州七個市作為研究區(qū)域,采集了反映山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展和海洋環(huán)境資源開發(fā)的數(shù)據(jù),統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來自《中國海洋統(tǒng)計年鑒》(2008—2015年)、《山東省統(tǒng)計年鑒》(2008—2015年)和《中國統(tǒng)計年鑒》(2008—2015年)。因當年統(tǒng)計年鑒均為上一年數(shù)據(jù),故本文的研究時段為2007—2014年。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 評價指標體系的建立

海域是一個包含多個子系統(tǒng)的復雜人地系統(tǒng)。本文從海洋人地系統(tǒng)的承載體和受載體出發(fā),構建評價指標體系。評價指標體系主要考慮以下幾個方面:社會經(jīng)濟活動、海洋資源、環(huán)境容量。指標選取主要考慮承載體和受載體的互動反饋、潛力、互相替代等特點。本文構建的藍區(qū)海域承載力評價指標體系,包括3類具體評價指標:壓力類指標、狀態(tài)類指標和區(qū)際交流指標。其中,壓力類指標主要反映區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展給資源環(huán)境帶來的壓力,如海洋生產(chǎn)總值增長率、人口自然增長率、人均電力消費量、萬元GDP工業(yè)廢水排放總量等;狀態(tài)類指標主要反映資源狀況、環(huán)境質(zhì)量和海洋科技發(fā)展,如人均濕地面積、人均海洋原油產(chǎn)量、沿海城市工業(yè)廢水處理率、海洋科研機構經(jīng)費收入占GDP比重等;區(qū)際交流指標主要反映海域間的人流、物流狀況,包括海洋貨物周轉(zhuǎn)量和海洋客運周轉(zhuǎn)量[5]。

2.2.2 指標原始數(shù)據(jù)歸一化

為消除各評價指標量綱和度量單位差異的影響,規(guī)范指標原始數(shù)據(jù),本文將數(shù)據(jù)歸一化處理,統(tǒng)一變化范圍,處理后的各指標值見表1,歸一化處理公式為

式中,Sir為2007—2014年全部原始指標中第r個指標的指標數(shù)據(jù);Srmax,Srmin分別為2007—2014年全部原始指標中第r個指標的最大值和最小值;pir為第r個指標歸一化處理后的指標值。

2.2.3 評價指標權重的確定

為將山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域承載力量化,需要確定評價指標權重,確定評價指標權重的方法一般有主成分分析法、均方差分析法、層次分析法[6]。本文采用均方差分析法確定指標權重,求每個指標的樣本方差,然后根據(jù)在m個指標中的方差占比確定指標權重,指標權重見表2,方法公式步驟如下:

式中,σr為第r個指標的樣本方差;

式中,wr為第r個指標的權重,m為指標數(shù)量。

表1 歸一化后的山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)評價指標值(2007-2014年)Table 1 The normalized evaluation index values of the Shandong Peninsula Blue Economic Zone(2007 to 2014)

表2 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域承載力評價指標權重Table 2 The evaluation index weights of the sea area carrying capacity of the Shandong Peninsula Blue Economic Zone

3 海域承載力的量化

確定指標權重之后,利用歸一化處理后的指標值和指標權重計算評價指數(shù)K,分別根據(jù)壓力指標值、狀態(tài)指標值和區(qū)際交流指標值計算壓力指數(shù)、承載力指數(shù)和區(qū)域交際指數(shù)(圖1和圖2,表3),統(tǒng)一計算公式為

式中,wr為指標權重,pir為歸一化處理后的指標值。

圖1 2007-2014年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)評價指標值Fig.1 The evaluation index values of the Shandong Peninsula Blue Economic Zone from 2007 to 2014

圖2 2007-2014年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)承壓比Fig.2 Ratios of the carrying capacity to the pressure of the Shandong Peninsula Blue Economic Zone from 2007 to 2014

表3 2007-2014年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)評價指數(shù)Table 3 The evaluation index data of the Shandong Peninsula Blue Economic Zone from 2007 to 2014

4 承載力量化結果分析

4.1 壓力指數(shù)分析

從壓力指數(shù)來看,2007—2009年呈下降趨勢,從0.260 081下降到0.157 389,主要原因是海洋生產(chǎn)總值增長率、人口自然增長率、人均用水量、萬元GDP工業(yè)廢水直排入海量、沿海城市萬元GDP工業(yè)廢水排放總量、沿海城市萬元GDP電耗等指標的下降。其中,對指數(shù)下降貢獻較大的指標是海洋生產(chǎn)總值增長率和萬元GDP工業(yè)廢水直排入海量,反映出2007—2009年海洋經(jīng)濟增長趨緩。

2010年壓力指數(shù)水平較高,較2009年顯著上升,主要是因為海洋生產(chǎn)總值增長率、沿海城市人均生產(chǎn)總值增長率、海洋生產(chǎn)總值占GDP的比重、海洋經(jīng)濟密度、人口密度、人口自然增長率、人均電力消費量等指標顯著上升。其中,海洋生產(chǎn)總值增長率和沿海城市人均生產(chǎn)總值增長率貢獻最大,反映出2010年海洋經(jīng)濟發(fā)展較快,造成的海域壓力明顯增大。

2011年開始壓力指數(shù)又開始下降,這主要是因為海洋生產(chǎn)總值增長率、沿海城市人均生產(chǎn)總值增長率、萬元GDP工業(yè)廢水直排入海量、沿海城市萬元GDP工業(yè)廢水排放總量、沿海城市萬元GDP能耗、沿海城市萬元GDP電耗等指標的下降。其中,對壓力指數(shù)下降貢獻比較大的指標是海洋生產(chǎn)總值增長率、沿海城市萬元GDP能耗和沿海城市萬元GDP電耗,反映出2011年之后資源利用效率得到提高。

綜合來看,除去2010年壓力指數(shù)較前年上升明顯外,其他年份基本呈下降趨勢。其中,2007年、2008年和2010年壓力指數(shù)高于平均值。對壓力指數(shù)下降貢獻比較大的主要是能耗、環(huán)保等相關指標,對壓力指數(shù)上升貢獻比較大的主要是海洋經(jīng)濟、人口等相關指標?？傮w來說,2007—2014年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海洋經(jīng)濟發(fā)展較快,相應帶來的資源消耗和環(huán)境污染也逐漸增多,經(jīng)濟、人口的增長給海域帶來的壓力不斷增大,而隨著海洋產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化與調(diào)整,能耗和環(huán)保等評價指標逐漸好轉(zhuǎn),使海域壓力得到緩解。

4.2 承載力指數(shù)分析

從承載力指數(shù)來看,基本呈上升趨勢。2007—2009年,承載力指數(shù)增長速度較快,主要是由于人均海洋水產(chǎn)資源量、人均海洋鹽業(yè)資源量、人均海洋原油產(chǎn)量、人均海洋礦業(yè)產(chǎn)量、海洋科研機構科技課題數(shù)量、海洋科技活動人員等指標的上升。

2010年和2011年,承載力指數(shù)增長速度較慢,主要是人均海洋鹽業(yè)資源量和人均海洋天然氣產(chǎn)量兩個指標出現(xiàn)了下降。

2012年,承載力指數(shù)增長速度較快,主要是由于人均海洋水產(chǎn)資源量、人均海洋原油產(chǎn)量、海洋科研機構科技課題數(shù)量、海洋科技活動人員、海洋科研機構經(jīng)費收入占GDP比重、沿海城市工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、沿海城市工業(yè)廢水處理率等指標增長速度較快。

2013年和2014年,承載力指數(shù)保持穩(wěn)定增長,主要得益于人均海洋水產(chǎn)資源量、人均海洋原油產(chǎn)量和人均海洋礦業(yè)產(chǎn)量等指標的增長。

綜合來看,2012年、2013年和2014年承載力指數(shù)高于平均值。其中,對承載力指數(shù)增長貢獻比較大的指標有人均海洋水產(chǎn)資源量、人均海洋原油產(chǎn)量、人均海洋礦業(yè)產(chǎn)量、海洋科研機構科技課題數(shù)量、海洋科技活動人員、海洋科研機構經(jīng)費收入占GDP比重。這些指標在2007—2014年保持穩(wěn)定增長趨勢?？梢钥吹? 2007—2014年,藍區(qū)海洋水產(chǎn)、海洋原油、海洋礦業(yè)等資源開發(fā)保持較快增長,海洋科技保持穩(wěn)定發(fā)展。

4.3 區(qū)域交際指數(shù)和承壓比分析

從區(qū)域交際指數(shù)來看,總體變化不明顯,對海域承載力變化影響較小。2011年區(qū)域交際指數(shù)最高,之后到2013年,區(qū)域交際指數(shù)下降。

從海域承載力和壓力的比值(即承壓比)來看,總體保持上升趨勢。2007年承壓比最低,2013年承壓比最高,年均增長率達到19.2%。其中,2010年和2014年承壓比出現(xiàn)下降,主要是2010年和2014年海洋經(jīng)濟和人口增長速度較快,導致壓力指數(shù)增長幅度較大,而承載力指數(shù)增幅不明顯,使承壓比減小。2009年承壓比較2008年增長速度很快,主要是由于2009年壓力指數(shù)下降幅度明顯,承載力指數(shù)增長較快,其中貢獻比較大的指標有海洋生產(chǎn)總值增長率、沿海城市人均生產(chǎn)總值增長率和人均海洋鹽業(yè)資源量。總體上看,藍區(qū)承壓比呈上升趨勢,反映出經(jīng)濟區(qū)海域承載狀況在逐漸好轉(zhuǎn)。

5 提高海域承載力的對策措施

從海域承載力的量化結果來看,藍區(qū)正向海域承載力壓力指數(shù)減小,承載力狀況好轉(zhuǎn)的可持續(xù)方向發(fā)展,但承載力還有較大提升空間。綜合藍區(qū)壓力指數(shù)、承載指數(shù)、區(qū)域交際指數(shù)和承壓比來看,提高藍區(qū)海域承載力的途徑和對策主要有以下幾個方面:

1)控制人口增長,促進海洋科技進步

海域承載力是指海域所能承載的人口和經(jīng)濟規(guī)模。2014年,藍區(qū)沿海城市人口達到3 446.78萬。從人均土地面積、人均水資源量、人均海洋原油產(chǎn)量等人均類指標來看,人均資源量偏少,并且隨著人口的增長,人均資源量有減少的趨勢。為了減小海域壓力,改善海域壓力狀況,必須嚴格控制人口增長,提升人均資源量。

海洋科技發(fā)展對海域發(fā)展?jié)摿τ兄匾苿幼饔谩＜訌姾Ｑ罂萍佳邪l(fā),提高海洋科技成果轉(zhuǎn)化率和海洋科技產(chǎn)業(yè)化程度,是提升山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域承載力的關鍵途徑。2014年,藍區(qū)海洋科研機構科技課題達到1 633個,海洋科技活動人員達到3 337人,海洋科研機構經(jīng)費收入達到381.8億元。從這些指標來看,藍區(qū)整體海洋科技水平較高,海洋高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快。但與世界先進水平相比,還存在較大差距。海洋科技發(fā)展還存在很大上升空間。因此,要圍繞當前海洋開發(fā)存在的主要問題,重點解決海洋資源開發(fā)的關鍵技術,增強海洋資源供給能力,重點發(fā)展海洋高端服務業(yè)、海洋生物產(chǎn)業(yè)、海洋信息產(chǎn)業(yè)等高新技術產(chǎn)業(yè)。此外,還要大力發(fā)展海洋科技教育,培養(yǎng)海洋科技人才,增強海洋科技儲備力量,提升海洋發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2)優(yōu)化海洋產(chǎn)業(yè)結構,促進海洋經(jīng)濟轉(zhuǎn)型

海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度跟海域承載狀況息息相關,海洋第三產(chǎn)業(yè)比重對海域承載力有較高的貢獻率。截至2014年,藍區(qū)海洋第三產(chǎn)業(yè)比例達到47.9%,首次超過海洋第二產(chǎn)業(yè),但比例仍然較低,與世界先進水平還存在較大差距。低層次的海洋產(chǎn)業(yè)限制了海洋經(jīng)濟質(zhì)量的提升,也削弱了海域的承載能力,并且粗放式海洋經(jīng)濟對資源和環(huán)境的消耗過大,增大了海域的承載壓力。因此,優(yōu)化海洋三產(chǎn)比例,大力發(fā)展海洋服務業(yè)和高科技化產(chǎn)業(yè),提升第三產(chǎn)業(yè)比重,對提高海洋經(jīng)濟質(zhì)量和支撐能力具有重要意義。

3)加強海洋環(huán)境保護,加大環(huán)保投資力度

海洋環(huán)境容量是海域承載力重要指標,加強海洋環(huán)境保護對改善海域承載狀況有重要意義。2014年藍區(qū)萬元GDP工業(yè)廢水排放量為0.157 t,沿海城市工業(yè)固體廢棄物綜合利用率為92.13%。從這些指標來看,山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)資源利用效率和環(huán)境保護還有一定提升空間。

近年來,藍區(qū)所鄰近的渤海和黃海海域水質(zhì)得到好轉(zhuǎn),但第四類水質(zhì)海域面積和劣于第四類水質(zhì)海域面積仍然較大,海域水質(zhì)還有較大改善空間。在海洋經(jīng)濟發(fā)展的同時,要切實加強海洋環(huán)境的保護,實行生態(tài)補償制度,根據(jù)不同行業(yè)和地區(qū)制定污染物排放標準,嚴格執(zhí)行排污總量控制,減少工業(yè)廢水直排入海量,重點防范海洋石油污染、海洋化工污染和船舶污染。此外,進行海域綜合管理,加大環(huán)境治理力度和環(huán)保投資,推廣污水回用和海洋循環(huán)經(jīng)濟,提高工業(yè)廢水處理率和工業(yè)固體廢棄物利用率。

6 結 論

采用包含壓力、狀態(tài)和區(qū)際交流指標的海域承載力評價指標體系對藍區(qū)海域承載力進行了量化分析。研究表明,2007—2014年藍區(qū)壓力指數(shù)總體呈下降趨勢,承載力指數(shù)總體呈上升趨勢,承壓比總體呈上升趨勢,海域整體承載力狀況呈向好趨勢。但從目前來看,海域承載力還有較大提升空間。建議控制藍區(qū)人口增長,促進海洋科技進步,優(yōu)化海洋產(chǎn)業(yè)結構,加強海洋環(huán)境保護,不斷提高藍區(qū)海域承載力。

參考文獻:

[1]LIU L Q.Research on evaluation of resources and environmental carrying capacity in Shandong Peninsula Blue Economic Zone[D].Beijing:China University of Geosciences,2013.劉麗群.山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)資源環(huán)境承載力評價研究[D].北京:中國地質(zhì)大學,2013.

[2]LI Y F,SONG X X,LI H,et al.An integrated methodology for assessment of marine eco-environment status in the Blue Economic Zone of Shandong Peninsula of China[J].Research of Environmental Sciences,2014,27(5):560-566.李延峰,宋秀賢,李虎,等.山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)海域生態(tài)環(huán)境綜合評價[J].環(huán)境科學研究,2014,27(5):560-566.

[3]HAN Z L,DI Q B,LIU K.Research on the theories and assessment method of carrying capacity of marine region[J].Areal Research and Development,2006,25(1):1-5.韓增林,狄乾斌,劉鍇.海域承載力的理論與評價方法[J].地域研究與開發(fā),2006,25(1):1-5.

[4]DI Q B,HAN Z L.Discussion on the quantification of the carrying capacity of marine region——Taking the marine region of Liaoning for example[J].Marine Science Bulletin,2005,24(1):47-55.狄乾斌,韓增林.海域承載力的定量化探討——以遼寧海域為例[J].海洋通報,2005,24(1):47-55.

[5]ZHANG X L,ZHANG Z H,SU W X.Comprehensive assessment of ecological carrying capacity of the Yellow River Delta[J].Journal of Safety and Environment,2015,15(6):364-369.張緒良,張朝暉,蘇蔚瀟.黃河三角洲海岸帶生態(tài)承載力綜合評價[J].安全與環(huán)境學報,2015,15(6):364-369.

[6]DI Q B,HAN Z L.Discussion of the assessment indicators system of sustainable development of marine economy[J].Areal Research and Development,2009,28(3):117-121.狄乾斌,韓增林.海洋經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展評價指標體系探討[J].地域研究與開發(fā),2009,28(3): 117-121.

Evaluation of Carrying Capacity of Marine Space in the Shandong Peninsula Blue Economic Zone

WU Guo-dong1,GAO Jun-guo1,2,LIU Da-hai1
(1.The First Institute of Oceanography,SOA,Qingdao 266061,China; 2.College of Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)

An evaluation index system is established for the carrying capacity of marine space in the Shandong Peninsula Blue Economic Zone,which consists of three types of specific evaluation indexes,i.e.the pressure index,the state index and the inter-regional communication index.All these indexes are calculated based on the statistic data obtained in the SPBEZ from 2007 to 2014.The weights of the evaluation indexes are fixed by Mean Square Difference Analysis and the exponential quantity of the sea area carrying capacity are calculated by combining the index values obtained after normalization processing.The analysis of the exponential quantity indicates that the pressure index of the SPBEZ tends generally to decline and the carrying capacity index shows an uprising tendency in general.The ratio of the carrying capacity to the pressure is generally uprising and the overall carrying capacity of the sea area tends to become better.According to the analysis of the evaluation indexes,several countermeasures are put forward for enhancing the carrying capacity of the sea area in the SPBEZ,which include to control the speed of population growth,to promote the marine science and technology progress,to optimize the marine industrial structure,to promote marine economy transformation,to enforce the protection of marine environment and to increase investment in environmental protection efforts.

Shandong Peninsula Blue Economic Zone;sea area carrying capacity;evaluation system;pressure index;state index

March 6,2017

P76

A

1002-3682(2017)02-0063-08

10.3969/j.issn.1002-3682.2017.02.008

2017-03-06

海洋公益性行業(yè)科研專項——基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋功能區(qū)劃關鍵技術研究與應用(201505001)和近岸海域空間整治效果與開發(fā)存量評估關鍵技術研究與應用(201405025)

吳國棟(1992-),男,碩士研究生,主要從事海洋災害方面研究.E-mail:15610517690@163.com

*通訊作者:高俊國(1976-),男,副研究員,碩士,主要從事海洋工程與海洋環(huán)境相互作用、海域海島管理技術與應用和海洋災害等方面研究.E-mail:gaojunguo@fio.org.cn