顧超娜，樂群，王柳柱，桂峰

(1.浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316022；2.舟山市自然資源和規(guī)劃局定海分局，浙江舟山 316000)

生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定，能為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供支撐，并保證人與自然生命共同體不受威脅的健康狀態(tài)[1]。但目前經(jīng)濟發(fā)展與人類活動的雙重影響給生態(tài)環(huán)境造成巨大威脅，植被破壞、土地退化、生態(tài)失調(diào)等已嚴重影響我國的生態(tài)安全。

目前，國內(nèi)外有較多關(guān)于生態(tài)安全的評價方法和評價模型，例如，層次分析法[2]、GIS 分析法[3]、生態(tài)足跡模型[4]、DPSIR 模型以及灰色關(guān)聯(lián)模型等[5-6]。徐中民等[7]通過對生態(tài)足跡的介紹，計算分析了甘肅省1998年的生態(tài)足跡構(gòu)成，此后生態(tài)足跡模型的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大；萬正芬等[8]基于驅(qū)動力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)模型對長三角地區(qū)生態(tài)安全進行了評價；孫德亮等[9]基于DPSIR-灰色關(guān)聯(lián)模型對重慶市的土地生態(tài)安全進行了評價。但是由于海島生態(tài)系統(tǒng)的獨特性，針對海島這一特殊研究對象，還未建立統(tǒng)一的評價體系和模型方法。

對于本身生態(tài)環(huán)境就較為脆弱的海島地區(qū)而言，隨著旅游業(yè)和海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，人居環(huán)境需求和壓力的增大，海島環(huán)境往往面臨更大的生態(tài)壓力。因此，在海島開發(fā)過程中衍生的生態(tài)破壞和環(huán)境污染等問題急需解決。本文借鑒PSR 模型的框架思路并結(jié)合生態(tài)安全的相關(guān)理論，以舟山群島為例，研究基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模式的島嶼區(qū)域生態(tài)安全整體評估，以期為今后海島生態(tài)系統(tǒng)評價指標體系的確立，海島生態(tài)環(huán)境的保護和管理提供一定的理論借鑒。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域

舟山群島位于121°30′E——123°25′E、29°32′N——31°04′N，地處杭州灣口外東南沿海的浙北海域，共有大小島嶼1 390個[10]，舟山群島區(qū)位圖如圖1 所示。舟山群島陸地面積約為1 371 km2，海域面積達2.2×104km2，平均海拔約30 m[11]，群島南部海島面積相對較大且山峰海拔較高，分布密集；北部海島面積較小且山峰較低，分布稀疏，山地丘陵地形廣布，平原面積狹小，淡水資源缺乏，適宜開發(fā)的土地資源較為稀缺。舟山群島具有發(fā)展海洋經(jīng)濟的區(qū)位優(yōu)勢和資源優(yōu)勢，海洋漁業(yè)、港口物流、臨港工業(yè)、海洋旅游業(yè)是舟山的特色產(chǎn)業(yè)，但由于舟山獨特的海島屬性，其生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，具有易受損性和難恢復(fù)性的特征[12]，所以在舟山群島開發(fā)利用的同時，經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾日漸突出。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Schematic map of study area

1.2 研究方法

1.2.1 PSR 評價模型

PSR 模型，最先是由TONY 和DAVID 提出，目的是用于分析環(huán)境中壓力、狀態(tài)和響應(yīng)間的關(guān)系，后在經(jīng)合組織(OECD)和環(huán)境署(UN-EP)的共同推動下，PSR 模型成為探究環(huán)境問題的基本框架[13]。根據(jù)PSR 模型的理念，結(jié)合海島的實際情況，評價舟山群島生態(tài)安全的模型，它是由壓力指標、狀態(tài)指標和響應(yīng)指標構(gòu)成的。壓力指標主要指人類行為給自然生態(tài)體系帶來的負荷，如資源利用和污染排放；狀態(tài)指標是指生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，包括生態(tài)系統(tǒng)的活力、組織和恢復(fù)力；響應(yīng)指標反映生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的變化水平，也涉及人與環(huán)境本身的變化[14-16]。本研究以舟山群島為例，基于“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型，利用社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)，評估了該地區(qū)2015-2019 年的生態(tài)安全狀況。

1.2.2 評價指標體系的構(gòu)建

為了充分、真實地反映島嶼生態(tài)安全狀況，所構(gòu)建的評價指標體系應(yīng)當具有全面性和典型性，從而有助于綜合反映影響海島生態(tài)安全的各種因素[17]。針對海島區(qū)域的實際狀況，評價指標體系的建立應(yīng)當堅持科學(xué)性、可操作性、層次性、動態(tài)性等基本原則[18-19]。本文在參考肖佳媚等[20]，李佳芮等[17]的研究成果基礎(chǔ)上，根據(jù)舟山群島的實際情況，基于PSR 模型的基本原理，共選取了22 個評價指標，通過查閱和收集舟山市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[21]、《舟山市統(tǒng)計年鑒》[22]、《舟山市政府工作報告》[23]、《舟山市生態(tài)環(huán)境狀況公報》[24]、舟山市海洋環(huán)境公報[25]和舟山市林業(yè)情況統(tǒng)計[26]等官方數(shù)據(jù)，構(gòu)建生態(tài)安全評價體系。該指標體系有目標層、準則層和指標層三部分，由壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三個子系統(tǒng)構(gòu)成。

1.2.3 數(shù)據(jù)標準化處理

在評價系統(tǒng)中，由于各指標的量綱、數(shù)量級和指標的正負取向都有所不同，所以必須對數(shù)據(jù)統(tǒng)一量綱才能進行處理和分析。本文使用極差法[27]對數(shù)據(jù)進行處理。

在標準化過程中，對評價指數(shù)起積極作用的是正功效指標，對評價指數(shù)起消極作用的是負功效指標，公式如下：

式中：C′i為Ci的標準化值；Ci為指標的統(tǒng)計值，Cmax為某指標的最大值；Cmin為某指標的最小值。

1.2.4 指標權(quán)重的確定

本研究采用熵權(quán)法確定指標的權(quán)重。熵權(quán)法是一種客觀的賦權(quán)評價方法，主要根據(jù)各指標的波動程度，利用信息熵計算和校正各指標的熵權(quán)，從而得到更客觀的指標權(quán)重[28]，可以有效減少評價的主觀性以及各種不確定性的影響。計算公式如下：

共n個樣本m個指標的情況下，計算第i個指標的熵值：

第i個指標的定義熵，其定義熵權(quán)Wi為：

經(jīng)計算，各部分權(quán)重如表1 所示。

表1 舟山群島生態(tài)安全評價指標及權(quán)重Tab.1 Ecological security evaluation index and weight of Zhoushan Archipelago

1.2.5 生態(tài)安全綜合評價

綜合指數(shù)法[29]是將各項評價指標按自身權(quán)重加權(quán)求和，得到生態(tài)安全評價指數(shù)。其計算公式為：

式中：R為生態(tài)安全評價指數(shù)；Wi為第i個指標的權(quán)重值；為的標準化值；n為指標個數(shù)。

按照海島地區(qū)生態(tài)安全條件，借鑒其他學(xué)者已有的相關(guān)生態(tài)安全等級劃分的研究成果[30]，將海島生態(tài)安全等級劃分為5 級，如表2 所示。

表2 生態(tài)安全評價指數(shù)分級標準Tab.2 Grading standard of ecological security evaluation index

1.2.6 PSR 協(xié)調(diào)度分析

PSR 模型的壓力——狀態(tài)——響應(yīng)系統(tǒng)模擬了在一段時期內(nèi)，海島地區(qū)的管理部門依據(jù)海島目前的經(jīng)濟、環(huán)境、資源和人民生活狀況，通過政策管理等手段，減輕海島地區(qū)的生態(tài)環(huán)境壓力，使其經(jīng)濟和生態(tài)達到健康發(fā)展和協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。海島生態(tài)狀況處在動態(tài)的變化過程中，因壓力、狀態(tài)以及響應(yīng)各子系統(tǒng)間的協(xié)同程度而改變[17]。為了全面研究海島生態(tài)安全狀況，評估各子系統(tǒng)間的內(nèi)在聯(lián)系，本文引入了協(xié)調(diào)度函數(shù)[31]，即根據(jù)系統(tǒng)間的距離大小和離散程度評估3 個子系統(tǒng)之間的協(xié)同情況，其計算公式如下：

式中：C為協(xié)調(diào)度指數(shù)；R1指壓力系統(tǒng)的得分；R2指狀態(tài)系統(tǒng)的得分；R3指響應(yīng)系統(tǒng)的得分。

2 評價結(jié)果與分析

基于上述理論及計算公式，得到舟山群島生態(tài)安全評價各系統(tǒng)得分如表3 所示。

表3 生態(tài)安全評價體系各子系統(tǒng)及系統(tǒng)綜合評價得分Tab.3 Each subsystem and comprehensive evaluation score of ecological security evaluation system

根據(jù)表3 的計算結(jié)果，分別用折線圖表示壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3 個子系統(tǒng)以及綜合指數(shù)和協(xié)調(diào)度的變化趨勢，如圖2 和圖3 所示。

圖2 2015——2019 年舟山群島生態(tài)安全評價3 個子系統(tǒng)與綜合評價對比Fig.2 Comparison of three subsystems and comprehensive evaluation of ecological security assessment of Zhoushan Archipelago from 2015 to 2019

圖3 2015——2019 年P(guān)SR 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與綜合指數(shù)變化趨勢對比Fig.3 Comparison of PSR system coordination degree and comprehensive index from 2015 to 2019

根據(jù)表3 的計算結(jié)果，2015 年舟山群島生態(tài)安全指數(shù)低于0.4，生態(tài)健康等級為Ⅳ級“不安全”；2016——2018 年舟山群島生態(tài)安全指數(shù)有所上升，其綜合指數(shù)介于0.433 3～0.589 6 之間，生態(tài)安全處于Ⅲ級“臨界安全”；2019 年舟山群島生態(tài)安全指數(shù)達到最高值0.627 7，處于生態(tài)安全Ⅱ級“較安全”。結(jié)合圖1，總的來說，舟山群島的生態(tài)安全指數(shù)逐年上升，總體上處于臨界安全狀態(tài)。

2.1 “壓力指數(shù)”變化分析

如圖2 所示，2015——2019 年壓力指數(shù)總體呈上升趨勢。其中2016 年壓力指數(shù)最小，低至0.178 7。2016年海水養(yǎng)殖產(chǎn)量同比增加了7.1%，海水捕撈產(chǎn)量同比下降13.1%，漁業(yè)總產(chǎn)值由2015 年的17.59×108元增加到20.15×104元，增幅為14.6%，所以漁業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變是造成該下降趨勢的重要因素。舟山市積極推進養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)權(quán)制度改革，鼓勵發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，開展集約化養(yǎng)殖，發(fā)揮規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖的整體效益，注重養(yǎng)捕結(jié)合。在推進漁業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的同時，確保漁業(yè)資源的永續(xù)利用，以實現(xiàn)漁業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 “狀態(tài)指數(shù)”變化分析

2015——2016 年舟山群島的狀態(tài)指數(shù)呈上升趨勢，狀態(tài)指數(shù)從0.093 7 上升至0.188 8，增幅達101.5%。分析其原因，2016 年舟山市開展了(藍色海灣)整治行動，包括濱海及海島生態(tài)環(huán)境提升、海洋生態(tài)環(huán)境提升、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及管理能力建設(shè)等3 大類工程[32]，推進整個舟山市的海洋生態(tài)環(huán)境治理工作。整治修復(fù)海岸線、生態(tài)濕地恢復(fù)、建設(shè)海島生態(tài)公園等措施，提高了海島的森林覆蓋率。舟山市堅持強化環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管，開展環(huán)保專項執(zhí)法行動，推動能源結(jié)構(gòu)改革，形成舟山群島整體綠色發(fā)展的經(jīng)濟生態(tài)格局，由此舟山市廢水廢物排放均有所減少。2016 年以后，舟山群島的狀態(tài)指數(shù)呈逐年下降趨勢。主要原因是2016——2019年旅游業(yè)和工業(yè)的大力發(fā)展、流動人口增加致使舟山群島生活垃圾處理量及廢水廢物排放量激增，造成狀態(tài)指數(shù)的下滑。

2.3 “響應(yīng)指數(shù)”變化分析

2015——2019 年響應(yīng)指數(shù)呈上升趨勢，表明這段時間的政府決策對舟山群島的生態(tài)安全產(chǎn)生了有利的影響。醫(yī)療衛(wèi)生財政支出和科學(xué)技術(shù)財政支出方面存在小幅度的上下波動，如醫(yī)療衛(wèi)生財政支出最低值出現(xiàn)在2016 年，最高值出現(xiàn)在2019 年；科學(xué)技術(shù)財政支出在2016——2017 年呈下降趨勢，最低值出現(xiàn)在2015 年；教育、社保與就業(yè)、節(jié)能環(huán)保、人均公共綠地、建成區(qū)綠化覆蓋率均成逐年遞增趨勢。雖然政府加大了對科教文體及生態(tài)保護方面的投入，但是壓力和狀態(tài)系統(tǒng)不會立即做出反應(yīng)，因此出現(xiàn)了響應(yīng)指標呈上升趨勢，而壓力和狀態(tài)指標存在滯后效應(yīng)，并不見好轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

2.4 PSR 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度分析

舟山群島生態(tài)安全綜合評價指數(shù)介于0.32～0.62 之間，并呈逐年上升趨勢；PSR 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度介于1.35～1.65 之間，2015——2017 年呈上升趨勢，2017——2019 年呈下降趨勢，PSR 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度在2017 年達到最高值，為1.656 7。根據(jù)圖3 所示，2015——2017 年，綜合指數(shù)與協(xié)調(diào)度變化趨勢和速度相近，步調(diào)相一致，2017——2019 年，綜合指數(shù)和協(xié)調(diào)度的變化方向相反，綜合指數(shù)上升，協(xié)調(diào)度下降，并且在2019 年綜合指數(shù)超過協(xié)調(diào)度，造成這種反向變化的原因主要是壓力-狀態(tài)-響應(yīng)3 個子系統(tǒng)的變化幅度不一致。由于經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的影響，舟山群島壓力指數(shù)處于上升態(tài)勢，其生態(tài)環(huán)境狀況不斷下滑，但近些年舟山政府加強生態(tài)環(huán)境治理，增加環(huán)保投資，實施產(chǎn)業(yè)限類、排放限額等一系列措施推進海上花園城市建設(shè)，所以其響應(yīng)指數(shù)不斷增加，促使其綜合評價指數(shù)不斷增加。總體而言，盡管舟山群島生態(tài)安全綜合指數(shù)持續(xù)提高，但壓力-狀態(tài)-響應(yīng)3 個子系統(tǒng)間的內(nèi)部協(xié)同程度仍不平衡。

3 結(jié)論與建議

通過研究發(fā)現(xiàn)，2015——2019 年舟山群島生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，但其生態(tài)安全狀況仍然較差。在3 個子系統(tǒng)中，響應(yīng)系統(tǒng)的變化幅度最大，相比增長了7.60%，說明政府部門對海島地區(qū)的生態(tài)環(huán)境采取了相應(yīng)的保護政策，但由于發(fā)展生產(chǎn)帶來的環(huán)境問題持續(xù)存在，狀態(tài)系統(tǒng)逐年下降，加之各子系統(tǒng)之間的協(xié)同程度波動較大，這并不利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。為了促進舟山群島資源的可持續(xù)利用，保障生態(tài)狀況的良性穩(wěn)定，建議在以下幾個方面加強政策管理，增加資金投入：

(1)著力推進科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。構(gòu)建凸顯舟山特色的現(xiàn)代海洋經(jīng)濟體系。加快推進海洋科技創(chuàng)新，發(fā)展規(guī)?；⒓s化漁業(yè)經(jīng)濟，水產(chǎn)品加工向產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈中高端延伸，開發(fā)多種海產(chǎn)品，增加產(chǎn)品附加值；推動制造業(yè)改造提升，提高核心競爭力。提升數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展水平，大力發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。

(2)強化生態(tài)環(huán)境保護。加強自然資源規(guī)劃管理，合理利用自然資源，保障生態(tài)與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，可再生資源的永續(xù)利用。持續(xù)推進環(huán)境治理，修復(fù)海岸線，改造臟亂差的工業(yè)岸線，努力建成生態(tài)岸線。加強水環(huán)境治理，近岸海域污染防治，強化海洋生態(tài)保護，促進海島生態(tài)及海洋環(huán)境的良性發(fā)展。

(3)加大城市建設(shè)力度，推進綠城公園建設(shè)。推動甬舟供水一體化，保障生活水源的清潔和穩(wěn)定供應(yīng)。全面推進城鎮(zhèn)生活垃圾分類，特別是旅游地，做好超負荷量垃圾收集和投放工作，以保證旅游旺季生活垃圾的正?；厥眨嵘鞘行蜗?。

(4)完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大力發(fā)展公共事業(yè)。加強交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，彌補鐵路交通運輸方式的空白，建造和提升車站、碼頭、航空港等中轉(zhuǎn)樞紐站，以保障多種交通方式的相互銜接。建設(shè)體育場，休閑公園等市政建設(shè)，豐富群眾文體生活，促進社會和諧發(fā)展。

本研究在指標體系選擇方面存在缺陷，由于該評估的指標體系并沒有全面涵蓋影響舟山群島整體生態(tài)安全的各種指標，所以數(shù)據(jù)處理結(jié)果與現(xiàn)實可能存在誤差。在今后的科學(xué)研究中，將不斷完善壓力——狀態(tài)——響應(yīng)模式的評估指標，為海島區(qū)域生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展提供理論指導(dǎo)與管理意見。