任彩鳳, 程艷妹, 鄭欣, 周立志

基于均方差決策法的淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)

任彩鳳, 程艷妹, 鄭欣, 周立志*

安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 安徽大學(xué)礦山環(huán)境修復(fù)與濕地生態(tài)安全協(xié)同創(chuàng)新中心, 合肥 230601

生態(tài)彈性力、承載媒體支撐力、承載對(duì)象壓力是生態(tài)承載力的三個(gè)重要要素, 分析這些要素的變化特征是評(píng)價(jià)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的有效手段。從生態(tài)承載力的三個(gè)要素著手, 構(gòu)建淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 采用均方差決策法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重, 利用多元逐步回歸分析進(jìn)行因子篩選, 定性分析2010—2016年間淮北市生態(tài)承載力變化狀況。結(jié)果表明: 淮北市在2010—2016年間, 生態(tài)彈性力具有明顯的上升趨勢(shì), 指數(shù)由2010年的0.2570升高至2016年的0.9126, 2012年以后一直處于中級(jí)到較高級(jí)的自我維持和調(diào)節(jié)狀態(tài); 承載媒體支撐力整體穩(wěn)步上升, 指數(shù)由0.2592上升到0.7212, 表明淮北市生態(tài)系統(tǒng)的支撐能力在2012年以后一直處于中級(jí)到高級(jí)的水平; 承載對(duì)象壓力指數(shù)的變化趨勢(shì)與承載對(duì)象壓力的變化趨勢(shì)相反, 表明承載對(duì)象的壓力呈先增加后減少而后又迅速增加的趨勢(shì); 生態(tài)承載力具有波動(dòng)上升趨勢(shì), 2012年后一直處于中到高的承載狀態(tài), 表明淮北市生態(tài)承載能力有良好的發(fā)展趨勢(shì), 但依賴(lài)煤炭開(kāi)采的發(fā)展模式導(dǎo)致的資源耗費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題仍然制約著“自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展, 向生態(tài)型城市轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。

生態(tài)承載力; 均方差決策法; 生態(tài)彈性力; 承載媒體支撐力; 承載對(duì)象壓力

0 前言

區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)由自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng), 其可持續(xù)發(fā)展受到人們的廣泛關(guān)注。生態(tài)承載力概念在20世紀(jì)二十年代被簡(jiǎn)單地引入生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域[1–6], 隨著人類(lèi)對(duì)自然資源和環(huán)境的破壞, 針對(duì)資源或環(huán)境的單要素承載力研究逐漸興起[7–8], 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 針對(duì)單一要素承載力研究的局限性越來(lái)越突出[9]。綜合性的生態(tài)承載力概念, 即在確保資源合理開(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)模的情況下, 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)經(jīng)濟(jì)方式總量的能力[10], 逐漸受到重視。生態(tài)承載力的內(nèi)涵包括三方面內(nèi)容: (1)生態(tài)系統(tǒng)的自我維持和調(diào)節(jié)能力, 即生態(tài)系統(tǒng)的彈性力; (2)區(qū)域內(nèi)資源與環(huán)境的可持續(xù)供給和容納能力以及社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶給承載媒體的支撐作用; (3)資源損耗、環(huán)境污染以及人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶給系統(tǒng)的壓力[10]。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)包括資源、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng), 復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展要求人類(lèi)活動(dòng)不能超出生態(tài)系統(tǒng)的承載范圍[11], 人類(lèi)社會(huì)與資源、環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[12], 生態(tài)承載力是評(píng)價(jià)區(qū)域發(fā)展是否處于可持續(xù)發(fā)展范圍的有效手段。

資源型城市是以本地區(qū)自然資源開(kāi)采、加工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的城市類(lèi)型[13–14], 其發(fā)展具有單一性和周期性。當(dāng)資源開(kāi)發(fā)進(jìn)入后期或末期時(shí)發(fā)展處于枯竭狀態(tài), 形成了資源枯竭型城市[15]。掠奪式的開(kāi)采模式導(dǎo)致資源枯竭型城市普遍面臨生態(tài)環(huán)境破壞、產(chǎn)業(yè)發(fā)展乏力、貧困人口增多等問(wèn)題, 給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大壓力, 制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

淮北市是典型的煤炭資源枯竭型城市, 生態(tài)環(huán)境的破壞影響資源、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的前景[14,16], 生態(tài)彈性力、支撐力和壓力決定了生態(tài)承載力, 是解決淮北市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的落腳點(diǎn)。前人對(duì)淮北市“自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)”復(fù)合系統(tǒng)的研究多采用生態(tài)足跡法, 對(duì)承載力進(jìn)行時(shí)間序列的定量分析[17–19], 具有生態(tài)偏向性和估算遺漏性[20–21]。本研究從生態(tài)承載力的三個(gè)要素著手, 通過(guò)構(gòu)建淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 從資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)四方面定性分析生態(tài)承載力, 彌補(bǔ)了生態(tài)足跡模型中缺失的人類(lèi)活動(dòng)對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的影響。采用均方差決策法對(duì)淮北市2010—2016年各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值, 結(jié)合均方差決策法和多元逐步回歸分析模型篩選生態(tài)承載力影響因子[14,22–27], 綜合評(píng)價(jià)各因子的影響程度, 完善生態(tài)足跡模型中人類(lèi)活動(dòng)對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的影響分析, 為淮北市可持續(xù)發(fā)展提供對(duì)策[28]。

1 研究區(qū)概況

淮北市位于安徽省北部, 因煤建市[18], 地處東經(jīng)116°23′—117°02′北緯33°16′—34°14′之間, 總面積2741 km2, 轄3個(gè)市轄區(qū)(杜集區(qū)、相山區(qū)、烈山區(qū))、一個(gè)縣(濉溪縣), 其中濉溪縣面積1987.5 km2, 市區(qū)面積753.5 km2?；幢笔惺侵袊?guó)的能源基地[18], 境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)56種, 已探明儲(chǔ)量的有16種, 其中煤炭資源最為豐富。截至2015年底, 全市土地總面積274138.81 ha, 其中耕地約占61.27%, 耕地資源較少, 土地開(kāi)發(fā)利用程度較高?；幢笔幸蛎禾块_(kāi)采每年塌陷土地約667—800 ha, 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 全市已累計(jì)塌陷土地約20666.7 ha, 其中80%為土質(zhì)良好的耕地?！痘幢苯y(tǒng)計(jì)年鑒2017》數(shù)據(jù)顯示, 2016年底全市戶(hù)籍人口216.5萬(wàn)人, 城鎮(zhèn)化率達(dá)到50.1%, 人均耕地面積為774.3 m2, 人口自然增長(zhǎng)率為8.39‰, 生產(chǎn)總值為799.0億元。人口的快速增長(zhǎng), 耕地面積的持續(xù)減少、煤炭資源的過(guò)度開(kāi)采, 破壞生態(tài)平衡、加劇環(huán)境污染, 使自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

2 研究方法

2.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

淮北市的可持續(xù)發(fā)展依托于復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)四個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)、同步發(fā)展, 因此根據(jù)生態(tài)承載力的定義和內(nèi)涵, 基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型, 本研究將生態(tài)承載力作為目標(biāo)層, 將生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調(diào)節(jié)的彈性力、復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中資源與環(huán)境的可持續(xù)供給與容納能力以及社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供的支撐力及資源消耗、環(huán)境污染以及人口對(duì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的壓力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層。根據(jù)淮北市實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的因素層: 生態(tài)彈性力, 反應(yīng)特定生態(tài)系統(tǒng)的緩沖與調(diào)節(jié)能力, 不受人類(lèi)社會(huì)影響, 是生態(tài)系統(tǒng)自身狀態(tài)決定的[12,29], 選取氣候、水文和地物覆被作為因素層; 承載媒體的支撐力, 是生態(tài)承載力狀況最直觀的反應(yīng), 選取資源供給、環(huán)境治理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步作為因素層; 承載對(duì)象的壓力, 反映發(fā)展質(zhì)量和發(fā)展中存在的問(wèn)題, 選取資源消耗、社會(huì)壓力和環(huán)境污染作為因素層。根據(jù)區(qū)域特征, 篩選具有淮北市自身發(fā)展特點(diǎn)的32個(gè)因子作為指標(biāo)層(表1)。

表1 淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011—2017年)、《淮北統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011—2017年)、《淮北市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》(2011—2017年)、《安徽省水資源公報(bào)》(2011—2017年)。其中一些數(shù)據(jù)是通過(guò)所得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái), 包括人均耕地面積、人均標(biāo)煤產(chǎn)量、人均水資源量、工業(yè)SO2去除率、科教支出占全部支出比重、城鄉(xiāng)居民人均生活用電量、2014年的單位生產(chǎn)總值能耗。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)研究中, 由于各指標(biāo)單位不同、量綱不統(tǒng)一, 指標(biāo)間缺乏可比性, 因此要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 使各指標(biāo)在同一數(shù)量級(jí)上進(jìn)行比較研究。本研究采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法, 將指標(biāo)分為屬性值越大越好的正趨向指標(biāo)、越小越有利的負(fù)趨向指標(biāo)及屬性值逼近于最優(yōu)值為好的中性指標(biāo), 將正、負(fù)及中性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為均為正值的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)[30]。具體方法如下[31–32]:

式中:Y為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值,X為指標(biāo)值,P為指標(biāo)最優(yōu)值, maxX和minX分別為指標(biāo)的最大值和最小值, 且0≤Y≤1。

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性檢驗(yàn)

利用SPSS 22.0軟件計(jì)算所選取的32個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性顯著水平, 若>0.05, 說(shuō)明兩者相關(guān)關(guān)系不顯著, 可認(rèn)為指標(biāo)間是相互獨(dú)立的, 可以進(jìn)行多元逐步回歸分析; 若<0.05, 說(shuō)明兩者存在顯著的相關(guān)關(guān)系, 此時(shí)采用字母標(biāo)記法對(duì)有相關(guān)性的各指標(biāo)進(jìn)行分析取舍[33–37]。結(jié)合相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果, 最終確定淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表3)。

2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重賦值

本研究采用均方差決策法確定各指標(biāo)權(quán)重。均方差決策法是一種客觀賦權(quán)法, 根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性值的相對(duì)離散程度來(lái)確定權(quán)重大小[38], 能有效避免人為因素引起的決策偏差以及主觀賦權(quán)法中的隨機(jī)性[39], 使評(píng)價(jià)結(jié)果更科學(xué)。具體步驟如下[31]:

按照上述步驟, 逐一計(jì)算得到指標(biāo)層、因素層、準(zhǔn)則層和目標(biāo)層權(quán)重, 最終得到綜合權(quán)重結(jié)果(表3)。準(zhǔn)則層權(quán)重大小和指標(biāo)層綜合權(quán)重大小可分別直接反應(yīng)各準(zhǔn)則和各指標(biāo)對(duì)生態(tài)承載力的影響程度, 權(quán)重大小與對(duì)生態(tài)承載力的影響程度呈正比例關(guān)系, 權(quán)重越大, 影響程度越大。

2.6 生態(tài)承載力三個(gè)要素的影響因子篩選

通過(guò)均方差決策法計(jì)算得到的準(zhǔn)則層權(quán)重和指標(biāo)綜合權(quán)重可以直觀地反映各準(zhǔn)則和各指標(biāo)對(duì)生態(tài)承載力的影響大小[29], 為了進(jìn)一步發(fā)掘淮北市生態(tài)承載力潛力, 擴(kuò)大淮北市可持續(xù)發(fā)展的空間[14], 以各準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指數(shù)為因變量, 各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果為自變量, 利用SPSS 22.0軟件對(duì)生態(tài)彈性力、承載媒體支撐力和承載對(duì)象壓力分別進(jìn)行多元回歸分析, 篩選出對(duì)其發(fā)展影響較大的因子[14,22–26], 進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.7 建立評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)指數(shù)大小進(jìn)項(xiàng)分級(jí), 參照有關(guān)研究成果, 確定評(píng)價(jià)等級(jí)以0.2為基本刻度單位, 指數(shù)越大等級(jí)越高[21,31,40], 共分5級(jí)(表2)。

3 結(jié)果

3.1 淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

運(yùn)用SPSS 22.0進(jìn)行相關(guān)性分析, 得到評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩之間的顯著性水平(值), 結(jié)果顯示: 城市污水處理率與工業(yè)SO2去除率、科教支出占全部支出比重、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、采礦業(yè)從業(yè)人員比重存在顯著的相關(guān)關(guān)系,值分別為0.039、0.047、0.048、0.031; 單位生產(chǎn)總值電耗與工業(yè)SO2去除率、采礦業(yè)從業(yè)人員比重的相關(guān)性較高,值分別為0.043、0.034; 戶(hù)籍人口總數(shù)與采礦業(yè)從業(yè)人員比重顯著相關(guān),值為0.042; 其余各指標(biāo)兩兩之間的顯著性水平均滿(mǎn)足>0.05, 可認(rèn)為這些指標(biāo)間是相互獨(dú)立的。采用字母標(biāo)記法分析具有相關(guān)性的各指標(biāo), 舍棄城市污水處理率、單位生產(chǎn)總值電耗和戶(hù)籍人口總數(shù)這3個(gè)指標(biāo), 最終選取具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的29個(gè)指標(biāo), 確定淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

表2 淮北市生態(tài)承載力綜合評(píng)價(jià)等級(jí)表

均方差決策法計(jì)算生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各層權(quán)重及綜合權(quán)重, 結(jié)果如表3所示。

準(zhǔn)則層權(quán)重大小順序如下: 承載媒體的支撐力(0.4266)>承載對(duì)象的壓力(0.3761)>生態(tài)彈性力(0.1973), 表明承載媒體的支撐力對(duì)生態(tài)承載力的影響程度最大, 承載對(duì)象的壓力的影響程度次之, 生態(tài)彈性力對(duì)其影響程度最小。從指標(biāo)層分析, 綜合權(quán)重結(jié)果分類(lèi)如表4所示。

表3 淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

表4 綜合權(quán)重歸類(lèi)結(jié)果

表3綜合權(quán)重結(jié)果可直觀地反映出各指標(biāo)對(duì)生態(tài)承載力的影響程度, 人均耕地面積和空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)天數(shù)比例對(duì)生態(tài)承載力的影響處于較高水平, 其中人均耕地面積的綜合權(quán)重為0.0476, 影響程度最大; 生態(tài)承載力的3個(gè)要素包含的10個(gè)指標(biāo)的綜合權(quán)重在0.035—0.041之間, 對(duì)生態(tài)承載力的影響程度處于中間水平, 其中綜合權(quán)重大于0.0380的有建成區(qū)綠化覆蓋率、工業(yè)固廢產(chǎn)生量這兩個(gè)指標(biāo); 生態(tài)承載力3個(gè)要素包含的17個(gè)指標(biāo)的綜合權(quán)重在0.029—0.035之間, 對(duì)生態(tài)承載力的影響程度處于相對(duì)較低水平。

3.2 三個(gè)要素的影響因子篩選

運(yùn)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行多元逐步回歸分析, 分別得到三個(gè)要素的擬合模型, 復(fù)相關(guān)系數(shù)、偏回歸系數(shù)及其t檢驗(yàn)結(jié)果如下。

生態(tài)彈性力分析得到兩個(gè)擬合模型, 模型2的擬合度較高, 其中自變量地下水資源、森林覆蓋率通過(guò)因子檢驗(yàn), 所對(duì)應(yīng)的值分別為0.002、0.039, 均小于0.05, 表明它們的回歸檢驗(yàn)均具有很高的顯著性。自變量的偏回歸系數(shù)分別為0.632、0.236, 其數(shù)值表征對(duì)生態(tài)彈性力的影響大小, 即地下水資源對(duì)生態(tài)彈性力的影響最大, 森林覆蓋率次之。

對(duì)承載媒體的支撐力分析結(jié)果顯示: 只有農(nóng)村人均可支配收入通過(guò)模型檢驗(yàn), 被選入模型1中, 模型擬合度較好。自變量對(duì)應(yīng)的值為0.001, 小于0.05, 影響顯著, 表征對(duì)承載媒體的支撐力影響最大的是農(nóng)村人均可支配收入。

表5 模型摘要

注: a. 預(yù)測(cè)值: (常數(shù)), 地下水資源; b. 預(yù)測(cè)值: (常數(shù)), 地下水資源, 森林覆蓋率; c. 預(yù)測(cè)值: (常數(shù)), 農(nóng)村人均可支配收入; d. 預(yù)測(cè)值: (常數(shù)), 危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量。

表6 系數(shù)

對(duì)承載對(duì)象的壓力進(jìn)行分析時(shí)僅提取出危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量這一個(gè)有效的自變量, 得到一個(gè)結(jié)果顯著的回歸模型。自變量對(duì)應(yīng)的值為0.002, 小于0.05, 影響顯著, 表征對(duì)承載對(duì)象的壓力影響最大的是危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量。

3.3 生態(tài)承載力及其變化趨勢(shì)

以時(shí)間為橫坐標(biāo), 生態(tài)承載力、生態(tài)彈性力、承載媒體的支撐力、承載對(duì)象壓力以及因素層各參數(shù)的權(quán)重指數(shù)為縱坐標(biāo), 得到淮北市生態(tài)承載力變化趨勢(shì)圖(圖1、圖2、圖3、圖4)。

生態(tài)彈性力指數(shù)在2010—2016年間呈波動(dòng)上升趨勢(shì), 由2010年的0.2570上升至2016年的0.9126, 在2015年指數(shù)有所下降。其中在2010—2011年指數(shù)處于低級(jí)到較低級(jí)水平, 2012年指數(shù)進(jìn)入中級(jí)水平, 隨后持續(xù)上升, 到2014年達(dá)到0.7872的高級(jí)水平, 但在2015年下降至0.5303的中級(jí)水平, 之后迅速回升, 在2016年達(dá)到0.9126的較高水平(圖1)。

圖1 淮北市生態(tài)彈性力方面變化趨勢(shì)圖

Figure 1 The change trend of ecological resilience inHuaibei City

圖2 淮北市承載媒體支撐力方面變化趨勢(shì)圖

Figure 2 The change trend ofsupporting capacity of carrying media in Huaibei City

圖3 淮北市承載對(duì)象壓力方面變化趨勢(shì)圖

Figure 3 The change trend ofpressure of carrying object in Huaibei City

Figure 4 The change trend of ecological carringcapacity in Huaibei City

承載媒體的支撐力指數(shù)整體呈平緩上升趨勢(shì), 在2010—2011年處于較低級(jí)水平, 2012—2013年指數(shù)處于中級(jí)水平, 之后持續(xù)上升, 在2014—2016年間一直處于高級(jí)水平, 并在2016年達(dá)到最大值0.7212(圖2)。

承載對(duì)象的壓力是負(fù)趨向指標(biāo), 指數(shù)越小表明承載對(duì)象的壓力越大, 生態(tài)系統(tǒng)的承載能力就越小。承載對(duì)象的壓力指數(shù)由2010年的0.7202下降到2016年的0.3620, 但在時(shí)間序列上波動(dòng)較大, 呈減少增加再減少的趨勢(shì), 表明承載對(duì)象的壓力在2010—2016年間呈先增加再減小再增加的趨勢(shì), 2016年的壓力達(dá)到最大(圖3)。

生態(tài)承載力指數(shù)整體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì), 由2010年0.4321的中級(jí)水平上升至2016年0.6239的高級(jí)水平。其中在2011年下降至0.3825的較低水平, 隨后持續(xù)上升, 于2014年達(dá)到高級(jí)水平, 2015年指數(shù)下降至中級(jí)水平, 到2016年回升至高級(jí)水平(圖4)。

4 討論

4.1 生態(tài)彈性力

淮北市生態(tài)彈性力指數(shù)在2010—2014年呈顯著上升趨勢(shì), 2015年指數(shù)迅速下降, 隨后迅速回升, 于2016年達(dá)到最大值。導(dǎo)致2015年生態(tài)彈性力指數(shù)下降的主要原因是影響氣候的年平均氣溫、年降水量指標(biāo)值和影響水文的地表水資源、地下水資源指標(biāo)值在2015年顯著下降, 森林覆蓋率和林業(yè)用地面積持續(xù)的增加, 是2015的生態(tài)彈性力指數(shù)沒(méi)有急劇下降的原因。2016年豐富的雨水天氣使年降水量、地表水資源和地下水資源得到補(bǔ)充, 使生態(tài)彈性力指數(shù)迅速回升。地下水資源對(duì)生態(tài)彈性力的影響最大, 森林覆蓋率次之, 這與濟(jì)南市、唐山市、鄂爾多斯市、北京市以及榆神礦區(qū)的研究結(jié)果相似[12,29,41–43]。水資源供需問(wèn)題是制約生態(tài)彈性力的重要因素[29,42–43]。豐富的森林資源是維持高生態(tài)彈性力的必要條件[12,29]?；幢笔猩鷳B(tài)彈性力在2012年擺脫低到較低水平, 2012—2016年間均處于中等以上水平, 尤其是2016年達(dá)到較高水平, 表明淮北市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力逐年增強(qiáng), 與同為資源型城市的唐山市以及平朔安太堡露天礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)具有明顯脆弱性的結(jié)果不同[29,44], 這是由于淮北市積極爭(zhēng)創(chuàng)全國(guó)文明城市、深入推行生態(tài)文明建設(shè), 且取得顯著成效。

4.2 承載媒體支撐力

淮北市承載媒體支撐力指數(shù)在2015年略有下降, 主要原因是環(huán)境治理指數(shù)的下降, 影響環(huán)境治理的各因素中工業(yè)SO2去除率、空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)比例在2015年明顯下降, 環(huán)境治理力度不足, 與榆神礦區(qū)的研究結(jié)果相似[42]。2010—2011年淮北市承載媒體的支撐力指數(shù)處于較低的水平, 2012—2016年支撐力指數(shù)不斷上升, 擺脫了較低水平, 于2016年達(dá)到高級(jí)水平。經(jīng)濟(jì)方面, 2010—2016年第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重由26.6%增長(zhǎng)到36.0%, 并且伴隨人均GDP的持續(xù)增長(zhǎng)[45], 表明淮北市重視調(diào)整經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 與北京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)果相似[12]、符合資源型城市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略需求[46]; 社會(huì)方面, 農(nóng)村人均可支配收入對(duì)承載媒體支撐力的貢獻(xiàn)最大, 持續(xù)增加的農(nóng)村人均可支配收入[45]、較高的科教支出比重帶動(dòng)社會(huì)進(jìn)步綜合指數(shù)的上升, 這種現(xiàn)象與唐山市、北京市的相似[12,29];資源環(huán)境方面, 資源供給能力和環(huán)境治理力度有上升趨勢(shì)但波動(dòng)劇烈, 淮北市應(yīng)摒棄“掠奪式”的開(kāi)采方式, 合理開(kāi)發(fā)自然資源, 加大環(huán)境保護(hù)力度, 協(xié)調(diào)好“自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)”的發(fā)展步伐。總體來(lái)說(shuō), 淮北市承載媒體的支撐力呈上升趨勢(shì), 為淮北市生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展提供良好的支撐作用, 但是環(huán)境治理水平不高, 對(duì)自然資源缺少合理的保護(hù), 對(duì)高素質(zhì)人才培養(yǎng)力度不夠, 這與唐山市的研究結(jié)果相似[29]。

4.3 承載對(duì)象的壓力

壓力指標(biāo)屬于負(fù)趨向指標(biāo), 壓力指數(shù)的變化趨勢(shì)與承載對(duì)象的壓力的變化趨勢(shì)相反[29]。研究期間對(duì)壓力影響程度最大的指標(biāo)是危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量, 壓力變化趨勢(shì)、影響因素分別與唐山市、榆神礦區(qū)和北京市狀況大體相似[12,29,42]。承載對(duì)象的壓力有明顯的波動(dòng), 2010—2012年, 環(huán)境污染嚴(yán)重、社會(huì)壓力持續(xù)增加導(dǎo)致承載對(duì)象的壓力有所增加; 2013—2014年壓力顯著降低, 主要原因是社會(huì)壓力的減少, 其中人口自然增長(zhǎng)率由2013年的7.38‰降至6.85‰, 城鎮(zhèn)登記失業(yè)率由4.13%降為4.01%, 采礦業(yè)從業(yè)人員比重由13.94%降到13.76%; 2015—2016年壓力又快速增加?；幢笔幸悦禾块_(kāi)采為主的產(chǎn)業(yè)模式使工業(yè)廢氣、廢水、固廢產(chǎn)生量以及危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量迅速增加, 耗費(fèi)資源的同時(shí)破壞了生態(tài)環(huán)境, 給生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了很大的壓力; 人口自然增長(zhǎng)率、城鎮(zhèn)登記失業(yè)率的增加, 表明人口、就業(yè)難等問(wèn)題給生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)很大的壓力; 第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重始終居高不下, 采礦業(yè)從業(yè)人員比重始終處在11.98%以上, 這種發(fā)展模式給資源、環(huán)境和社會(huì)帶來(lái)較大壓力。淮北市承載對(duì)象壓力整體呈增加的趨勢(shì), 2016年壓力最大, 很大程度的降低了生態(tài)系統(tǒng)的承載能力, 控制人口數(shù)量、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是促進(jìn)淮北市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。

4.4 生態(tài)承載力

淮北市生態(tài)承載力指數(shù)在研究期間呈波動(dòng)上升的趨勢(shì), 在2015年有所下降, 3要素中承載媒體支撐力對(duì)生態(tài)承載力影響程度最大, 承載對(duì)象壓力影響程度次之, 生態(tài)彈性力對(duì)淮北市生態(tài)承載力影響最小, 這一結(jié)果與唐山市相同[29]。結(jié)合綜合權(quán)重計(jì)算結(jié)果, 從指標(biāo)層分析, 生態(tài)彈性力要素中年降水量對(duì)生態(tài)承載力的影響程度處于中間水平, 僅地下水資源和森林覆蓋率通過(guò)因子篩選, 表明地下水資源、森林覆蓋率在生態(tài)承載力整體的發(fā)展中未發(fā)揮很好的作用。承載媒體支撐力要素中的人均耕地面積、空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)比例對(duì)生態(tài)承載力的影響程度處于較高水平, 表明支撐力對(duì)生態(tài)承載力大小有著決定作用, 與唐山市的研究結(jié)果一致[29]。承載對(duì)象的壓力要素中危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量通過(guò)因子篩選的同時(shí)對(duì)生態(tài)承載力的影響處于中間水平, 表明以煤炭資源開(kāi)發(fā)為主的單一發(fā)展模式導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題限制淮北市生態(tài)承載力的提高, 這一狀況與北京市、榆神礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展限制因素相似[12,41]。近年來(lái), 淮北市深入推進(jìn)生態(tài)文明城市建設(shè), 積極創(chuàng)建全國(guó)文明城市, 使復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)四方面協(xié)調(diào)一致、同步發(fā)展, 取得顯著成效, 淮北市近年來(lái)的生態(tài)承載能力有所提高, 發(fā)展趨勢(shì)較為良好。

5 結(jié)論

淮北市2010—2016年間生態(tài)承載力整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì), 生態(tài)承載能力有所提高, 發(fā)展趨勢(shì)良好; 生態(tài)承載力的3個(gè)要素中生態(tài)彈性力雖然對(duì)生態(tài)承載力的影響程度最小, 但在2012年以后處于中等及以上水平, 表明淮北市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力有所增強(qiáng); 承載媒體的支撐力是影響生態(tài)承載力大小的最主要要素, 研究期間呈上升趨勢(shì), 表明支撐力對(duì)淮北市生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展起決定作用; 承載對(duì)象的壓力對(duì)生態(tài)承載力的貢獻(xiàn)率僅次于承載媒體的支撐力, 且相差不大, 在研究期間整體呈增加趨勢(shì), 于2016年達(dá)到最大, 表明資源耗費(fèi)、環(huán)境污染和社會(huì)壓力持續(xù)給淮北市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展注入強(qiáng)阻力。在淮北市生態(tài)承載力眾多影響因子中, 決定生態(tài)承載力大小的正趨向因子主要有人均耕地面積、空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)比例、建成區(qū)綠化覆蓋率; 負(fù)趨向因子主要為工業(yè)固廢產(chǎn)生量。此外3個(gè)要素中還包含8個(gè)對(duì)生態(tài)承載力的影響程度處于中間水平的因子。長(zhǎng)期以煤炭開(kāi)采為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)給生態(tài)系統(tǒng)的資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面帶來(lái)一系列問(wèn)題, 限制了淮北市可持續(xù)發(fā)展的步伐。為了實(shí)現(xiàn)未來(lái)發(fā)展的可持續(xù)性, 淮北市必須提高水資源利用率、實(shí)施綠化提升工程、改善自然景觀, 提高生態(tài)彈性力, 以此增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力; 控制人口數(shù)量、加大教育投資、開(kāi)發(fā)新能源、合理規(guī)劃用地、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 以期通過(guò)加強(qiáng)文化建設(shè)、提升資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益來(lái)增加生態(tài)系統(tǒng)的支撐能力并降低人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)生活所帶來(lái)的壓力。

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Evaluation of ecological carrying capacity in Huaibei City based on the mean square deviation decision method

REN Caifeng, CEHNG Yanmei, ZHENG Xin, ZHOU Lizhi*

Collaborative Innovation Center for Mine Environmental Remediation and Wetland Ecological Security, School of Resource and Environment Engineering, Anhui University, Hefei 230601, China

Ecological resilience, supporting capacity of carrying media and pressure of carrying object are three important elements of ecological carrying capacity, and analyzing the characteristics of these elements is an effective means to evaluate the status of regional sustainable development. Based on the three elements of ecological carrying capacity, an evaluation index system of ecological carrying capacity of Huaibei City was constructed. Method of mean square deviation decision was used to weight the evaluation index, and multiple stepwise regression analysis was used to screen the factors. At last, the change of ecological carrying capacity situation of Huaibei City from 2010 to 2016 was qualitatively analyzed.The results showed that the ecological resilience of Huaibei City was increased significantly from 2010 to 2016, the index increased from 0.2570 in 2010 to 0.9126 in 2016, and 00000000 in a self-sustaining and adjusting state with intermediate to higher levels since 2012. The supporting capacity index of carrying media increased steadily, and the index increased from 0.2592 to 0.7212, indicating that the supporting capacity of ecosystem in Huaibei City had been in intermediate to higher level since 2012.The change trend of carrying object pressure index was contrary to the trend of carrying object, indicating that the carrying object pressure firstly increased then decreased and then increased rapidly again.The ecological carrying capacity of Huaibei City had a rising trend of fluctuation, and the index was in intermediate to high carrying status after 2012, indicating that ecological carrying capacity of Huaibei City had a good development trend.However, the problems of resource consumption and environmental pollution caused by the development mode of coal mining are still restricting the coordinated development of the "natural-economic-social" complex ecosystem. It is imperative to transform Huaibei City to an ecological city.

ecological carrying capacity; mean square deviation decision method; ecological resilience;supporting capacity of carrying media; pressure of carrying object

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.05.022

X22

A

1008-8873(2019)05-168-10

2018-10-15;

2018-11-19

國(guó)家社科基金重大項(xiàng)目(編號(hào): 14ZDB145)

任彩鳳(1994—), 女, 安徽淮北人, 碩士, 主要從事生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究, E-mail: 18756115769@163.com

周立志, 男, 博士, 教授, 主要從事水鳥(niǎo)與濕地生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究, E-mail: zhoulz@ahu.edu.cn

任彩鳳, 程艷妹, 鄭欣, 等. 基于均方差決策法的淮北市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(5): 168-177.

REN Caifeng, CEHNG Yanmei, ZHENG Xin, et al. Evaluation of ecological carrying capacity in Huaibei City based on the mean square deviation decision method[J]. Ecological Science, 2019, 38(5): 168-177.