胡志仁，龔建周*，李天翔，孫家仁

1.廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655

生態(tài)安全是指一個(gè)國家、地區(qū)或人類社會(huì)生存和發(fā)展所需的生態(tài)環(huán)境處于不受或少受破壞與威脅的狀態(tài)，是一個(gè)復(fù)合生態(tài)安全系統(tǒng)（Rogers，1997；肖榮波等，2004），也是城市可持續(xù)和穩(wěn)定發(fā)展的重要保證和條件。近年來，快速的城市化及人口的急劇膨脹，導(dǎo)致城市生態(tài)安全形勢嚴(yán)峻，生態(tài)環(huán)境問題突出，故對于城市生態(tài)安全的研究越來越受到研究學(xué)者們的重視（崔勝輝等，2005）。生態(tài)安全評價(jià)是生態(tài)安全研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，已成為該領(lǐng)域研究的重中之重。

目前，國內(nèi)外對生態(tài)安全的研究已取得了一些成果（歐定華等，2015；高楊等，2010）。在研究對象方面，主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和快速城市化地區(qū)的某一特定城市（張利等，2015；龔建周等，2008），而對城市和區(qū)域發(fā)展的高級形式和主體形態(tài)的城市群研究較少；在研究方法方面，由于生態(tài)環(huán)境問題的復(fù)雜性、區(qū)域性與認(rèn)識上的局限性，生態(tài)安全評價(jià)基礎(chǔ)的指標(biāo)體系與研究方法尚未統(tǒng)一（肖榮波等，2004；Alcamo et al.，2001），主要有綜合評價(jià)法（Uehara，2013）、生態(tài)足跡法（楊海平等，2017）、屬性識別（張美竹等，2015）、模糊數(shù)學(xué)（鄧茂等，2017）、物元模型（劉婷婷等，2017）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（李楊等，2017）和投影尋蹤（高楊等，2010）等多種方法；在研究內(nèi)容方面，對城市生態(tài)安全時(shí)空動(dòng)態(tài)變化、發(fā)展趨勢及預(yù)測預(yù)警的研究尚顯薄弱（周健等，2011）。隨著 3S技術(shù)應(yīng)用的日益成熟，借助RS和GIS手段，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)、Land-Use and Land-Cover Change（LUCC）理論對城市生態(tài)安全進(jìn)行研究的趨勢呈不斷加強(qiáng)趨勢（虞繼進(jìn)等，2013）。

針對城市群尺度生態(tài)安全研究較為缺乏以及研究時(shí)序不長且缺乏其過程和動(dòng)態(tài)分析的研究現(xiàn)狀，本文以珠三角城市群區(qū)域?yàn)檠芯繉ο?，建立了一?層次、9因素、15個(gè)具體指標(biāo)的城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，綜合評價(jià)1978—2015年的生態(tài)安全狀況并構(gòu)建了生態(tài)安全預(yù)測模型，以了解和掌握珠三角城市群生態(tài)安全的狀況、趨勢及空間分異，為地區(qū)生態(tài)安全維護(hù)與管理決策提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

珠江三角洲（簡稱“珠三角”）城市群是指分布在珠江三角洲或泛珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)的主要城市，行政區(qū)劃上包括廣州、深圳、珠海、中山、東莞、佛山、江門7市和肇慶市的端州區(qū)、鼎湖區(qū)、高要市、四會(huì)市及惠州市的惠城區(qū)、惠陽區(qū)、惠東縣、博羅縣，總面積約為41000 km2。珠三角位于廣東省中南部、珠江下游，處于 111°59.7'～115°25.3'E、21°17.6'～ 23°55.9'N（圖 1）。大部分地區(qū)位于北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，熱量充足，雨熱同期，多年平均降雨量1800～2200 mm，降水集中在4—9月，具有降雨量大、暴雨多等特點(diǎn)。四季分布較均勻，多年平均氣溫約為 21.4～22.4 ℃。珠江三角洲內(nèi)有五分之一的面積為星羅棋布的丘陵、臺(tái)地、殘丘，海岸線長達(dá)1059 km，島嶼眾多。珠江分八大口出海，形成所謂“三江匯合，八口分流”的獨(dú)特地貌特征（高楊等，2010）。地帶性土壤主要為發(fā)育于砂巖、頁巖和花崗巖母質(zhì)上的赤紅壤和紅壤。

珠三角城市群區(qū)域是中國經(jīng)濟(jì)活力最強(qiáng)、城市化率最高、人口最為密集的地區(qū)之一。改革開放以來，該地區(qū)人口不斷增加，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市用地規(guī)模擴(kuò)大，耕地、能源、礦產(chǎn)等資源短缺，水污染、大氣污染、固體廢棄物污染、土壤重金屬污染嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境問題突出，已制約著城市群的可持續(xù)發(fā)展。如何進(jìn)一步探討該區(qū)域生態(tài)安全，以建立完善的生態(tài)監(jiān)管機(jī)制，保障區(qū)域生態(tài)安全，是當(dāng)前亟需解決的問題。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所選用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來源于 1978—2015年（時(shí)間跨度為37年）珠江三角洲9個(gè)城市的《城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《社會(huì)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)年鑒》、《工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《經(jīng)濟(jì)普查年鑒》及《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。其中，中山市、佛山市和江門市的人均糧食產(chǎn)量、工業(yè)廢水排放量及年末常用耕地面積數(shù)據(jù)來源于 2003—2009年《長江和珠江三角洲及港澳特別行政區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》與2010—2016年《珠江三角洲城市群年鑒》；深圳市和東莞市的一般工業(yè)固體廢棄物綜合利用率以及醫(yī)院床位數(shù)數(shù)據(jù)來源于 2001—2016年《統(tǒng)計(jì)信息年鑒》。

2 生態(tài)安全評價(jià)方法與預(yù)測模型構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系

基于常用的經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）共同提出的環(huán)境指標(biāo)PSR 概念模型，即壓力（pressure）-狀態(tài)（state）-響應(yīng)（response）模型（Tong，2000），依據(jù)生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則（李佩武等，2009），參考國內(nèi)外有關(guān)生態(tài)安全評價(jià)的各種方法（楊海平等，2017；鄧茂等，2017；劉婷婷等，2017；李楊等，2017；張美竹等，2015；Uehara，2013；Allen，1995），著眼于城市化過程對城市資源環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的重要影響，借鑒已有研究成果（Uehara，2013；龔建周等，2006；崔勝輝等，2005；Alcamo et al.，2001），結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn)同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)的可獲得性，篩選出能夠反映城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展等方面的指標(biāo)，構(gòu)建包含評價(jià)目標(biāo)、項(xiàng)目、因素及指標(biāo)的城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，該體系包括3個(gè)項(xiàng)目層、9個(gè)因素層共15個(gè)指標(biāo)（表1）。

圖1 研究區(qū)位置及所轄行政區(qū)劃圖Fig.1 Location of study area and its administrative districts map

表1 城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系Table1 Assessment indicators system for urban ecological security

2.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值求算

為消除指標(biāo)數(shù)據(jù)量綱影響，采用極差方法（秦壽康，2003）13-14對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理，即用指標(biāo)實(shí)際值減去最小值，除以最大值和最小值的差，最后乘以100，使標(biāo)準(zhǔn)值的值域?yàn)閇0,1]。其中，由于原始指標(biāo)數(shù)據(jù)對生態(tài)安全的影響又分為正、負(fù)效應(yīng)。正效應(yīng)指標(biāo)是指對總評價(jià)值起正向作用的指標(biāo)，其值越大，貢獻(xiàn)越大；相反，負(fù)效應(yīng)指標(biāo)是指起負(fù)向作用的指標(biāo)，其值越大，貢獻(xiàn)則越小。參考（秦壽康，2003）9-10，本文確定人均糧食產(chǎn)量和年末常用耕地面積等共9個(gè)指標(biāo)為正效應(yīng)指標(biāo)，工業(yè)廢水排放量和全市年末戶籍總?cè)丝跀?shù)等6個(gè)指標(biāo)為負(fù)效應(yīng)指標(biāo)。其中，由于年降雨量對生態(tài)系統(tǒng)的影響可能存在正負(fù)效應(yīng)，降雨量偏多可能會(huì)造成洪澇災(zāi)害，降雨量不充足又可能會(huì)造成旱災(zāi)。因此，考慮該指標(biāo)對生態(tài)安全評價(jià)的影響時(shí)，先對區(qū)域歷年降雨量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)珠三角地區(qū)多年平均降雨量基本都在 1800～2200 mm，雨量較穩(wěn)定，故將其歸為正效應(yīng)指標(biāo)。在此范圍內(nèi)，可認(rèn)為年降雨量越大，越有利于改善城市徑流水質(zhì)和資源環(huán)境狀態(tài)。

針對兩類指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化方法如下（秦壽康，2003）9-10：

（1）正效應(yīng)指標(biāo)

設(shè)共確定評價(jià)指標(biāo)k個(gè)，當(dāng)前p個(gè)指標(biāo)呈正效應(yīng)時(shí)，記第i個(gè)評價(jià)對象第j項(xiàng)指標(biāo)為xij，則第i個(gè)評價(jià)對象第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值為：

（2）負(fù)效應(yīng)指標(biāo)

對于后(k-p)個(gè)負(fù)效應(yīng)指標(biāo)xp+1，…，xk，其第i個(gè)評價(jià)對象第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值為：

式中，xij為第i個(gè)評價(jià)對象第j項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值；Xij為該指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，范圍為0～1，0表示生態(tài)安全狀態(tài)極差，1則極好，其值越大，表明評價(jià)對象i生態(tài)安全狀態(tài)越好；n為評價(jià)對象數(shù)（樣本數(shù)）；p為正效應(yīng)評價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)；k為評價(jià)指標(biāo)總數(shù)（本研究中，k=15）。當(dāng)Xij=1，表示第i個(gè)評價(jià)對象第j項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)；相反，當(dāng)Xij=0，則達(dá)到最差狀態(tài)。

2.3 指標(biāo)權(quán)重確定及生態(tài)安全綜合評價(jià)方法

選用加權(quán)平均法進(jìn)行生態(tài)安全綜合評價(jià)，該計(jì)算方法是將各指標(biāo)值與其權(quán)重相乘，再進(jìn)行求和。其中，指標(biāo)權(quán)重賦權(quán)方法較多（李佩武等，2009；龔建周等，2006），主要分為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法、組合賦權(quán)法三類。本文采用常用的客觀賦權(quán)法中的離差權(quán)法（秦壽康，2003）13-23計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，其算法是利用每一項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差求算對應(yīng)指標(biāo)的離差權(quán)重。計(jì)算公式為：

式中，CIi為評價(jià)對象i的生態(tài)安全綜合評價(jià)值；wj為評價(jià)指標(biāo)j的離差權(quán)重；σj為評價(jià)指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)差。CIi越大，說明生態(tài)安全水平越高；反之，則越低。

根據(jù)式（4）求得珠三角城市群生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)權(quán)重（表2）。由表2可知，珠三角城市群生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)的權(quán)重分配比例為0.264、0.348和0.388，權(quán)重?cái)?shù)值相差不大，表明壓力、狀態(tài)和響應(yīng) 3個(gè)子系統(tǒng)對于珠三角城市群生態(tài)安全評價(jià)具有相近的重要性。這也說明維護(hù)珠三角城市群生態(tài)安全需要注重協(xié)調(diào)這3個(gè)項(xiàng)目層方面，并特別強(qiáng)調(diào)規(guī)范和調(diào)整人類活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境的作用與影響。

從各指標(biāo)權(quán)重分配看（表 2），權(quán)重排名前四位的是一般工業(yè)固體廢棄物綜合利用率（x11）、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入（x10）、人均 GDP（x13）和人均糧食產(chǎn)量（x1），分別為13.1%、12.6%、9.3%和9.3%，說明這些指標(biāo)在珠三角城市群生態(tài)安全中占有十分重要的地位。一般而言，工業(yè)固體廢棄物利用率增大，資源開采量則減少，城市資源環(huán)境壓力得以緩解；居民人均可支配收入、人均 GDP增大，人民生活水平和質(zhì)量也得以改善；而人均糧食產(chǎn)量關(guān)系著國計(jì)民生，直接影響城市糧食資源安全，對城市生態(tài)安全具有重要影響。

其次是年降雨量（x7）和人口自然增長率（x4），權(quán)重分別為8.4%和7.8%。表明這些生態(tài)系統(tǒng)壓力和狀態(tài)指標(biāo)也是城市生態(tài)安全的重要影響因素。如年降雨量影響城市徑流水質(zhì)變化和資源環(huán)境狀態(tài)；人口自然增長率反映人口發(fā)展速度和制定人口計(jì)劃的重要指標(biāo)，城市人口數(shù)量增加，會(huì)給資源環(huán)境帶來壓力。

最小的是工業(yè)廢水排放量（x2）、全市年末戶籍總?cè)丝跀?shù)（x3）和全社會(huì)客運(yùn)量（x8），分別為2.1%、3.1%和 3.9%，表明這些指標(biāo)對珠三角城市群生態(tài)安全的影響相對較小。近年來，廣東省全面貫徹落實(shí)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，積極推動(dòng)珠三角區(qū)域工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、建設(shè)污水集中處理設(shè)施、監(jiān)控工業(yè)污染排放、加強(qiáng)流域污水治理，使得珠三角地區(qū)污染工業(yè)減少、工業(yè)廢水排放量下降、達(dá)標(biāo)率提高，故工業(yè)廢水排放量對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響程度相對較小。據(jù)環(huán)境保護(hù)部公示的工業(yè)集聚區(qū)水污染防治任務(wù)完成情況顯示，截至 2016年年底，珠三角地區(qū)51家工業(yè)區(qū)中，只有1家未按規(guī)定建成污水集中處理設(shè)施。因此，基于離差權(quán)法確定的工業(yè)廢水排放量指標(biāo)的權(quán)重較小。

2.4 評價(jià)等級確定

在咨詢專家意見的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外學(xué)者的研究成果（Abuduwaili et al.，2008；李佩武等，2009）將城市生態(tài)安全評價(jià)結(jié)果分為 5個(gè)等級，包括極不安全、不安全、臨界安全、較安全和理想安全（表3）。

2.5 生態(tài)安全預(yù)測

基于已計(jì)算的1978—2015年生態(tài)安全評價(jià)值，構(gòu)建各市生態(tài)安全年動(dòng)態(tài)變化回歸方程，對珠三角城市群生態(tài)安全水平進(jìn)行預(yù)測。參考相關(guān)文獻(xiàn)，判定R2≥0.75為極顯著相關(guān)，0.55≤R2＜0.75為顯著相關(guān)，R2＜0.55為弱相關(guān)（布仁倉等，2005；龔建周等，2007）。

3 研究結(jié)果

3.1 城市群生態(tài)安全評價(jià)與動(dòng)態(tài)

從珠三角城市群生態(tài)安全變化趨勢圖（圖 2）可以看出，惠州、江門、肇慶3個(gè)城市的生態(tài)安全總體變化趨勢不明顯，主要在較安全的等級內(nèi)變化。但是，生態(tài)安全狀態(tài)很不穩(wěn)定，呈現(xiàn)出較大的波峰波谷。如在 2006—2011年間，惠州市內(nèi)生態(tài)安全由0.76降為0.43；之后2年間，又升至0.64。原因是在 2011年之前，惠州的總?cè)丝跀?shù)、人口密度和人口自然增長率不斷增加，加大了人文社會(huì)壓力，另外，工業(yè)廢水排放量增多、固體廢棄物利用率降低以及年降雨量的減少，也增加了資源環(huán)境壓力；之后的2年間，政府加大了對耕地的保護(hù)，耕地面積和人均糧食產(chǎn)量得到較大提高，同時(shí)，通過大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)、加大全社會(huì)固定資產(chǎn)投資和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高地區(qū)生產(chǎn)總值、人均 GDP和人均可支配收入，來增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)與人文社會(huì)響應(yīng)。

表2 生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table2 Index weights for ecological security assessment

表3 城市生態(tài)安全分級標(biāo)準(zhǔn)Table3 Criterion of urban ecological security

圖2 珠三角城市群生態(tài)安全變化趨勢Fig.2 Ecological security levels changing trend of pearl river delta urban agglomeration

廣州、深圳、珠海3市的生態(tài)安全總體上呈分段下降趨勢。下降幅度較大的時(shí)段是 2005—2015年，其值由0.62降至0.39，生態(tài)安全狀況從較安全下降到不安全等級。主要原因是廣州、深圳、珠海作為珠三角三大核心城市，在“十一五”和“十二五”規(guī)劃期間，經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展，城市化水平不斷提高，城市擴(kuò)張加快，導(dǎo)致耕地面積和糧食產(chǎn)量大幅度減少，工業(yè)廢水、生活污水逐漸增多，生態(tài)安全狀況變差；而2005年以前的近27年時(shí)間里，降幅相對較小，評價(jià)值基本在 0.6～0.7之間。這 3個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)相對較為穩(wěn)定，生態(tài)安全狀況無明顯變化。各階段內(nèi)，生態(tài)安全又呈現(xiàn)出不規(guī)則的起伏波動(dòng)特點(diǎn)，如 1994年的珠海市，其生態(tài)安全評價(jià)值達(dá)0.72，原因在于政府加大了對環(huán)保的整治力度，特別是在環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境規(guī)劃方面，城市生態(tài)環(huán)境狀況良好，處于較安全等級，在1994年度全省城市環(huán)境綜合整治定量考核中，珠海市以總成績87.75分獲得第一名（珠海市志，1995），這印證了上述結(jié)果。深圳生態(tài)安全評價(jià)值在 2011年、2012年和2015年均達(dá)低值，分別為0.42、0.39和0.44，處于不安全狀態(tài)，主要是因?yàn)樯钲谧鳛橹袊痪€城市，其總?cè)丝跀?shù)增多、人口密度加大及人口自然增長率上升，導(dǎo)致人文社會(huì)壓力增強(qiáng)，據(jù)廣東省統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《“十二五”時(shí)期廣東人口發(fā)展?fàn)顩r分析》顯示，深圳人口密度已超過上海，成為全國人口密度最高的超大城市。而廣州則以 2008年（其評價(jià)值為0.56）和2012年（其評價(jià)值為0.47）為臨界點(diǎn)，在 2013—2015年間處于不安全狀態(tài)，資源與環(huán)境壓力對其影響較大。

其他城市或區(qū)域的生態(tài)安全仍然呈明顯下降趨勢，其中，降幅相對較小的區(qū)域有中山、東莞、佛山以及整個(gè)珠三角，主要在0.5～0.65之間變化，基本屬于較安全等級。從 1987年開始，東莞與珠三角整體的生態(tài)安全變化趨勢、波動(dòng)幅度與方向都十分相似，說明東莞的生態(tài)安全在一定程度上反映出珠三角平均生態(tài)環(huán)境狀況。原因是東莞作為全球最大的制造業(yè)基地之一，有“世界工廠”之稱，它的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，能有力體現(xiàn)出珠三角城市群區(qū)域外向型經(jīng)濟(jì)的明顯特征，在珠三角城市群發(fā)展過程中，承擔(dān)重要的角色，其地位和作用突出。1996年和2011年東莞出現(xiàn)生態(tài)安全低谷，其值分別0.53和0.47，原因在于其工業(yè)廢水排放量加大、固體廢棄物利用率降低，環(huán)境污染治理力度不夠。

評價(jià)結(jié)果顯示，珠三角城市群生態(tài)安全水平以較安全等級為主，整體上區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較為完善，抵御外界干擾的能力較強(qiáng)。生態(tài)安全評價(jià)值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如由表4可知，各市生態(tài)安全都處于較安全狀態(tài)，其中，深圳和惠州的生態(tài)安全變幅相對較大，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別達(dá)0.078和0.077。

3.2 不同子系統(tǒng)對生態(tài)安全的貢獻(xiàn)與動(dòng)態(tài)

從生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)3個(gè)子系統(tǒng)分別計(jì)算生態(tài)安全綜合值，并繪制曲線（圖3）。

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)壓力

一是，深圳、中山、珠海和東莞生態(tài)系統(tǒng)壓力曲線下降趨勢較明顯，表明其生態(tài)系統(tǒng)的壓力增大。究其原因發(fā)現(xiàn)，深圳、中山、珠海和東莞全市年末戶籍總?cè)丝跀?shù)逐步增加，戶籍人口密度不斷加大，根據(jù)《“十二五”時(shí)期廣東人口發(fā)展?fàn)顩r分析》，珠三角人口密度不斷增大，從每平方千米1026人上升到1073人，廣州、佛山、中山和東莞4市人口密度繼續(xù)高于北京和天津，人口壓力巨大；工業(yè)廢水排放量增多，人均耕地面積及人均糧食產(chǎn)量大幅度下降等，造成其資源、環(huán)境、人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的壓力不斷增強(qiáng)。

二是，廣州與佛山相對穩(wěn)定，系統(tǒng)壓力變化不大。廣州作為珠三角核心城市，逐漸對產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，工業(yè)廢水排放量明顯下降（莊大昌等，2013），大批高污染、高能耗的工業(yè)企業(yè)也先后遷至周邊地區(qū)，使得生態(tài)環(huán)境壓力趨于平穩(wěn)。關(guān)于佛山市應(yīng)對金融危機(jī)創(chuàng)新發(fā)展模式的調(diào)研報(bào)告顯示：近年來，佛山也積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、城市轉(zhuǎn)型和環(huán)境再造，社會(huì)經(jīng)濟(jì)保持平穩(wěn)較快發(fā)展，城市形態(tài)不斷優(yōu)化，生態(tài)文明建設(shè)成效顯著。

表4 生態(tài)安全評價(jià)結(jié)果Table4 Results of ecological security assessment

圖3 生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)安全級別變化趨勢Fig.3 Ecological security levels changing trend of pressure and state and response

三是，江門、肇慶和惠州壓力總體有所上升、偶有較大波動(dòng)。江門、肇慶和惠州雖還面臨較大資源環(huán)境和人文社會(huì)壓力，但地方政府已認(rèn)識到生態(tài)環(huán)境的重要性并采取相應(yīng)行動(dòng)來治理環(huán)境污染、修復(fù)生態(tài)；這種有利與不利因素的相互影響，使其壓力呈現(xiàn)上升和下降交錯(cuò)的波動(dòng)態(tài)勢。

其中，東莞、惠州和肇慶分別在2007年、1979年和1990年出現(xiàn)最低值，為0.08、0.11和0.13，主要原因是 2007年東莞的工業(yè)廢水排放量為91260萬噸，為歷年來最高值，生態(tài)環(huán)境處于較大壓力狀態(tài)；而惠州和肇慶的人口自然增長率分別在1979年與 1990年達(dá)歷年來最高值，為 20.81%和20.37%，直接影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對資源環(huán)境造成了巨大的壓力。

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3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)

珠三角各市生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)值都呈現(xiàn)較大幅度波動(dòng)的明顯下降趨勢，表明珠三角生態(tài)安全趨于差化。東莞、珠海、佛山、惠州、江門和肇慶于2011年達(dá)最低值，分別為0.09、0.10、0.12、0.15、0.17和 0.17；廣州和中山則于 2015年達(dá)最低值，分別為0.07和0.10；深圳的最低值出現(xiàn)在2012年，為0.06。

究其原因，主要在于城市建設(shè)用地增加，耕地面積減少，人均糧食產(chǎn)量下降。例如：佛山和東莞的人均耕地面積從1978年的0.102 hm2和0.071 hm2分別下降到2015年的0.009 hm2和0.019 hm2，且兩者的人均耕地面積分別于1988—2015年和1985—2015年跌至國際公認(rèn)的0.053 hm2的警戒線以下，區(qū)域耕地資源與糧食安全受到嚴(yán)重威脅。全社會(huì)客運(yùn)量的增加，加大了交通運(yùn)輸壓力，也帶來嚴(yán)重的交通污染。近年來，該地區(qū)降水變率增大且不穩(wěn)定，加劇了氣象災(zāi)害的多發(fā)性，特別是臺(tái)風(fēng)、暴雨和干旱次數(shù)的增多，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，對區(qū)域生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重危害。

3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)

各市生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)曲線波動(dòng)情況差異較大，如惠州、江門和肇慶波動(dòng)較明顯，廣州則相對較為穩(wěn)定，但總體均呈上揚(yáng)趨勢。這表明在生態(tài)文明和美麗廣東建設(shè)中，雖然各城市有別，但是廣東省及各級政府已逐漸重視生態(tài)安全，并采取積極促進(jìn)生態(tài)安全的措施。這與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相吻合，佛山的一般工業(yè)固體廢棄物綜合利用率從1978年的17.88%提升到2015年的99.5%，增加了81.62個(gè)百分點(diǎn)；深圳、珠海、惠州、廣州、中山、江門、東莞和肇慶則分別增加 81.37、76.88、63.9、59.85、58.39、56.89、54.9和45.83個(gè)百分點(diǎn)，反映了38年間，政府逐步加大對環(huán)境保護(hù)和污染治理的投入，且成果顯著。2015年，廣州、深圳、東莞、珠海、江門、中山、惠州、佛山和肇慶第三產(chǎn)業(yè)占 GDP比重分別達(dá)到67.1%、58.8%、53.1%、48.1%、43.8%、43.55%、40.2%、37.8%和 35.1%，第三產(chǎn)業(yè)占 GDP比重不斷上升，特別在“十一五”和“十二五”規(guī)劃期間得到較大提高，表明各市產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)得到一定的優(yōu)化升級。

3.3 城市生態(tài)安全預(yù)測分析及結(jié)果檢驗(yàn)

對數(shù)據(jù)進(jìn)行探查性預(yù)分析，發(fā)現(xiàn)珠三角、廣州和佛山的R2值分別為0.995、0.899和0.780，表明其生態(tài)安全值與時(shí)間之間呈極顯著相關(guān)；深圳、中山和珠海的R2值分別為0.733、0.650和0.588，為顯著相關(guān)；江門、東莞、惠州和肇慶的R2值都小于0.55，呈弱相關(guān)，說明這4個(gè)城市生態(tài)安全值預(yù)測性不強(qiáng)，不宜參與構(gòu)建預(yù)測模型。假設(shè)各種條件不變，采用回歸分析方法構(gòu)建預(yù)測模型，具體的預(yù)測模型如表5所示。由表5可知，未來廣州、深圳、珠海、中山、佛山及珠三角生態(tài)安全水平都有一定程度下降，并有向不安全等級發(fā)展的趨勢。在這 7年間，珠三角城市群處于較安全到臨界安全等級，珠?；咎幱谂R界安全等級，廣州處于臨界安全到不安全等級，中山、佛山和深圳總體上處于不安全等級。珠三角城市群生態(tài)安全面臨的威脅將越來越嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)加大對該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與監(jiān)管。

表5 生態(tài)安全預(yù)測模型及預(yù)測值Table5 The predictive values of ecological security assessment and the models

4 討論

生態(tài)安全評價(jià)涉及資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和人文社會(huì)等各方面，由于受數(shù)據(jù)的可獲得性和研究手段的限制，本研究所建立的評價(jià)指標(biāo)體系難免存在偏差或不全，如本研究的資源壓力指標(biāo)僅包括廢水排放量，沒有考慮固廢和廢氣排放量，而只能用響應(yīng)指標(biāo)中的一般工業(yè)固體廢棄物綜合利用率和醫(yī)院床位數(shù)來間接表征，故本研究對珠三角城市群生態(tài)安全的評價(jià)結(jié)果存在一定誤差。如：由廣東省 2008年環(huán)境質(zhì)量公報(bào)獲得的可吸入顆粒物數(shù)據(jù)可知，廣州年均質(zhì)量濃度比深圳高 8 μg?m-3，鄭卓云等（2011）、廖志恒等（2015）用模型預(yù)測的結(jié)果也表明，這兩個(gè)城市的可吸入顆粒物年均值懸殊高達(dá)15 μg?m-3，但本文圖 2顯示廣州市 2008年生態(tài)安全的評價(jià)值略高于深圳，廢氣排放量指標(biāo)缺失是導(dǎo)致該結(jié)果的重要原因。盡管如此，從整個(gè)研究時(shí)段來看，深圳生態(tài)安全狀態(tài)仍然略優(yōu)于廣州，這與（龔建周等，2006）進(jìn)行城市生態(tài)安全評價(jià)及態(tài)勢研究結(jié)果不一致。為此，本文從長時(shí)間序列上對珠三角城市群 37年以來的生態(tài)安全進(jìn)行了評價(jià)和分析，及對未來7年的生態(tài)安全進(jìn)行了預(yù)測。

珠三角各城市生態(tài)系統(tǒng)的子系統(tǒng)承受的壓力、做出的響應(yīng)以及呈現(xiàn)的狀態(tài)各具特色。如：深圳、中山、珠海和東莞生態(tài)系統(tǒng)壓力增大，廣州與佛山相對穩(wěn)定，而江門、肇慶和惠州壓力減小；生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)波動(dòng)最為明顯的城市有惠州、江門和肇慶，廣州則相對較為穩(wěn)定。目前，各地方政府已認(rèn)識到生態(tài)環(huán)境的重要性并采取相應(yīng)措施，其成效表現(xiàn)不一。如：自《珠三角地區(qū)生態(tài)安全體系一體化規(guī)劃（2014—2020年）》和《珠三角國家森林城市群建設(shè)規(guī)劃（2016—2025年）》實(shí)施以來，廣州、東莞、珠海、惠州和肇慶已成功創(chuàng)建國家森林城市，深圳成功創(chuàng)建國家綠色低碳城市，中山創(chuàng)建國家生態(tài)文明建設(shè)示范市，佛山實(shí)施建設(shè) 55個(gè)生態(tài)公園，江門積極開展“環(huán)境執(zhí)法百日整治行動(dòng)”。生態(tài)安全預(yù)測結(jié)果仍然顯示，2016—2022年珠三角城市群生態(tài)安全預(yù)測值不斷下降，生態(tài)安全狀況向著不安全的方向發(fā)展，因此在未來城市化過程中，應(yīng)因地制宜地采取措施，逆轉(zhuǎn)珠三角生態(tài)安全下滑趨勢，促進(jìn)城市群朝著可持續(xù)方向發(fā)展。

李璇瓊等（2013）研究指出，采用點(diǎn)狀的柵格評價(jià)單元來研究區(qū)域生態(tài)安全，將會(huì)提高評價(jià)結(jié)果的空間精度。遺憾的是由于數(shù)據(jù)獲取限制，本研究評價(jià)單元仍以市為單元，若能夠進(jìn)一步獲取縣、鎮(zhèn)、鄉(xiāng)甚至更小的行政單元的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，或者能夠基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采取精度可靠的空間插值方法，將市縣級統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)插值到更精細(xì)空間評價(jià)單元，進(jìn)行更細(xì)致的生態(tài)安全評價(jià)工作，研究結(jié)果將會(huì)更具指導(dǎo)和借鑒意義。

5 結(jié)論

基于 PSR模型構(gòu)建城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，定量評價(jià) 1978—2015年珠三角城市群生態(tài)安全，并對未來城市生態(tài)安全進(jìn)行回歸模型預(yù)測。得出以下主要結(jié)論：

珠三角城市群生態(tài)安全呈現(xiàn)出東、西和中部的分異，中部明顯低于東、西部。僅惠州、江門、肇慶3個(gè)城市的生態(tài)安全總體趨勢不明顯，主要在較安全的等級內(nèi)變化。其余城市（區(qū)域）的生態(tài)安全都明顯下滑，較嚴(yán)重的是廣州、深圳和珠海市，處于較安全向不安全等級變化；其余各市（區(qū)域）都由較安全向臨界安全變化。城市生態(tài)系統(tǒng)各子系統(tǒng)對生態(tài)安全貢獻(xiàn)以及生態(tài)安全預(yù)測結(jié)果揭示，未來珠三角各城市的生態(tài)安全均呈下滑之勢，需因地制宜地采取措施，以促進(jìn)該地區(qū)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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