甘肃省资源环境承载力水平评价及耦合协调性研究_吴明艳.pdf

第 41 卷 第 1 期2023 年 1 月 广西师范大学学报(自然科学版)Journal of Guangxi Normal University(Natural Science Edition)Vol.41 No.1Jan.2023DOI:10.16088/j.issn.1001-6600.2021111103http:吴明艳,晋王强,杨斌,等.甘肃省资源环境承载力水平评价及耦合协调性研究J.广西师范大学学报(自然科学版),2023,41(1):213-223.WU M Y,JIN W Q,YANG B,et al.Evaluation and coupling coordination of resource and environment carrying capacity in Gansu,ChinaJ.Journal of Guangxi Normal University(Natural Science Edition),2023,41(1):213-223.?甘肃省资源环境承载力水平评价及耦合协调性研究吴明艳1,晋王强1,杨 斌1,赵晓冏1,刘兴德2,唐家凯2,3(1.甘肃省生态环境科学设计研究院,甘肃 兰州 730020;2.兰州大学 资源环境学院,甘肃 兰州 730000;3.甘肃科学院 地质自然灾害防治研究所,甘肃 兰州 730000)摘 要:资源和环境是人类生存基本的物质条件,资源环境承载力评价可为区域国土空间规划提供数据依据。本文从资源、环境、经济社会 3 个子系统构建甘肃省资源环境承载力评价指标体系,运用熵权法对甘肃省 20042019 年的综合承载力及 3 个子系统承载力水平进行综合评价,采用耦合协调度模型对 3 个子系统内部耦合协调性进行测度与分析,引入障碍度模型得出甘肃省资源环境承载力提升的障碍因素。结果表明:20042019 年,甘肃省资源环境承载力指数由 2004年的 0.207 增长到 2019 年的 0.876,呈稳步上升态势,由不可承载阶段过渡为强承载阶段;资源、环境、经济社会子系统承载力水平均呈现逐年提高趋势,资源承载力水平滞后于经济社会和环境;系统协调度由 2004 年的 0.355 增长至 2019年的 0.935,呈稳步提高趋势,2019 年处于高度耦合、优质协调阶段,资源、环境、经济社会子系统间处于良性耦合状态;资源准则层是制约甘肃省资源环境承载力的主要准则层,自然资源开发与利用水平、污染物排放水平、农田基础设施建设水平、社会保障制度建设水平等是制约甘肃省资源环境承载力水平提升的主要障碍因素。研究表明甘肃省资源环境承载力水平和系统内部协调性目前处于较高水平,同时在资源环境开发和保护方面仍有提升空间,为此建议从加强自然资源统一确权登记、建立监测预警长效机制、引进农业科学技术、建立健全生态补偿机制等方面提升资源环境承载能力。关键词:资源环境承载力;熵权法;耦合协调性;障碍因素;甘肃省中图分类号:X321 文献标志码:A 文章编号:1001-6600(2023)01-0213-11资源环境承载力评价可全面反映区域资源环境禀赋与支撑能力,也是国土空间规划的核心内容之一1。随着我国工业化和城市化进程加快,经济社会、资源、环境之间矛盾逐渐凸显,例如土地资源空间不足、水资源匮乏、生态服务功能退化等问题2-3。如何处理资源环境支撑与经济社会发展之间的矛盾,强化国土空间健康、协调、可持续发展逐渐成为社会各界关注的热点4-6。2016 年国家发改委和国家海洋局等 13 部委联合印发资源环境承载能力监测预警技术方法(试行),2019 年自然资源部印发关于全面开展国土空间规划工作的通知7,充分说明科学开展区域资源环境承载力评价研究具有重要的理论意义与实践探索的必要性8。当前学者关于区域资源环境承载力评价研究主要集中在评价指标体系和研究方法选择 2 个方面。因不同区域的资源禀赋和区位条件不同,因此对于资源环境承载力内涵定义有所差异,构建评价指标体系也存在差异性。1985 年联合国对资源环境承载力概念进行了定义,提出一系列量化方法,并逐步得到推广9-10。国外学者对资源环境承载力方面的研究主要是基于可持续发展理论展开的研究,如:Graymore 等11基于系统理论模型对澳大利亚东南昆士兰州资源环境承载力进行实证分析;Brasher 等12利用多阶段抽样估计美国俄亥俄州主动和被动管理湿地的能量承载能力;Hansen 等13利用生物物理预测变量推断整个北美的物种丰富度(SK),认为物种丰富度承载力与生物多样性保护高度相关;Brown 等14基于区域环境资源能值法评估墨西哥和巴布亚新几内亚旅游业与当地经济社会、生态收稿日期:2021-11-11 修回日期:2022-04-02基金项目:甘肃省“生态立省”专题研究(20CX3ZA001)通信作者:唐家凯(1981),男,甘肃兰州人,甘肃科学院副研究员,博士。E-mail:广西师范大学学报(自然科学版),2023,41(1)环境等资源环境承载能力;Lorenz 等15计算了基于水质保护的可持续划船旅游河段的承载能力,并提出了整合社会、旅游和生态方面的管理措施建议。国内对于资源环境承载力的研究相对较晚,如:程雨光16采用状态空间法对江西省资源环境承载力进行了研究;苗俊霞等3从自然资源、生态环境、地质环境 3 个层面构建了黄土高原县域资源环境承载力评价指标体系;宋楚琳等4运用“压力-状态-响应”模型构建了吉林省限制开发区域资源环境承载力评价指标体系;杨丽娜等5从经济、社会、自然、水资源、土地资源、生态环境 6 个方面构建了重庆市资源环境承载力评价指标体系;赵东升等17从生物种群、生态系统环境胁迫、自然资源供给、自然环境、社会经济发展方面构建承载力评价指标体系;李红梅等18基于经济社会、资源、环境构建了长江沿线(宜昌-荆州段)资源环境承载力评价指标体系;宋楚琳等4利用 BP 网络模型对环长株潭城市群生态承载力时空特征进行研究;宋泽明等19采用 DPSIR-TOPSIS 模型,对我国 11 个沿海省份海洋资源环境承载力及障碍因素进行研究;李龙等20从生态、农业、建设 3 个方面构建指标体系,对湖南省宁远县资源环境承载力进行时空特征评价;刘金花等21从资源、生态环境、经济社会 4 个方面构建了济南市资源环境承载力评价指标体系,基于村镇尺度进行集聚效应分析。综上所述,资源环境系统是一个涵盖资源、环境、经济社会的复合系统,学者围绕资源、环境、经济社会这 3 个方面选取评价指标开展的研究较多22-23。国内外学者常见评价方法有能值法14,24、TOPSIS19、主成分分析法25、生态足迹法26、熵权法27、模糊综合评价28、系统动力学29、阻尼系数法30等。从研究区域来看,目前针对生态环境脆弱区域资源环境承载力评价的研究较少,特别是从资源环境承载力系统内部协调性及影响因素的定量分析研究尤为欠缺。甘肃省地处我国西部干旱半干旱地区,是我国西部重要的经济开发区和生态脆弱区,也是我国重要的生态屏障建设和国家“一带一路”倡议实施的核心区域。近年来,随着经济社会的发展,生态环境破坏问题及人地关系协调发展矛盾突出3。为了彻底扭转甘肃省发展备受资源环境约束的局面,促进区域高质量发展,研究甘肃省资源环境承载力水平及内部作用机制,对于实现甘肃省社会-经济-资源-环境的协调发展具有重要战略意义。基于此,本文参考已有学者的研究框架、基本思想和研究方法,基于资源-环境-经济社会系统内在耦合理论,构建甘肃省资源环境承载力评价指标体系,运用熵权法获得指标综合权重,对甘肃省 20042019 年资源环境承载力进行综合评价,并采用耦合协调度模型测度系统协调性,引入障碍度模型找到影响甘肃省资源环境承载力提升的障碍因素,以期为提升甘肃省空间规划和政策制定水平提供理论参考。1 数据来源与研究方法1.1 评价指标体系构建资源环境承载力评价实质是探究资源、环境、经济社会之间的耦合关系4。本文以甘肃省为研究对象,遵循目标导向性、科学性、系统性、可行性、数据易获取性等原则,借鉴叶有华等31、樊杰等32、袁磊等33学者关于资源环境承载力评价指标体系及资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南,基于“天水林田湖草”生命共同体理念34,结合甘肃省资源环境现状,从资源、环境、经济社会 3 个方面构建甘肃省资源环境承载力评价指标体系(见表 1)。评价指标体系包括目标层、准则层、指标层。目标层从宏观层面反映甘肃省资源环境承载力整体水平,包括资源、环境、经济社会 3 个准则层,资源和环境承载力代表自然界物质系统,人类经济社会系统和自然界物质系统相互作用形成了资源环境承载能力32。资源准则层主要通过自然资源禀赋反映对社会经济发展的支撑作用,选取人均耕地面积等 7 个指标表征;环境准则层通过分析大气、水、土壤等环境中污染物的接纳情况,反映环境系统对社会经济活动的支持和制约作用,选取人均二氧化硫排放量等 7 个指标表征;经济社会准则层代表人类生产活动系统,反映经济社会对资源环境承载力的支持和制约作用,选取城镇化率等 7 个指标表征。所选 21 个评价指标间相关性较低,可规避冗余指标。412http:表 1 甘肃省资源环境承载力评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of resources and environment carrying capacity in Gansu Province目标层准则层指标层单位属性权重资源环境承载力资源系统0.375环境系统0.335经济社会系统0.290X1人均耕地面积hm2/人正向0.095X2人均水资源量m3/人正向0.053X3森林覆盖率%正向0.062X4能源生产总量t正向0.047X5建成区绿化覆盖率%正向0.028X6人口密度人/km2逆向0.026X7人均用水量m3/人逆向0.064X8人均二氧化硫排放量kg/人逆向0.055X9废水排放量t逆向0.012X10工业固体废物综合利用率%正向0.073X11成灾面积占受灾面积比重%逆向0.053X12人均公园绿地面积m2/人正向0.067X13单位面积农药施用量t/hm2逆向0.033X14主要水污染物排放强度t正向0.042X15城镇化率%正向0.047X16人均 GDP元/人正向0.042X17第三产业增加值占 GDP 的比重%正向0.034X18每万人拥有医院、卫生院床位数张正向0.054X19农村恩格尔系数%逆向0.057X20公路里程km正向0.023X21城乡居民人均消费水平比例逆向0.0331.2 数据来源本文研究数据主要来源于 20042019 年间的中国统计年鉴中国农村统计年鉴甘肃统计年鉴,部分指标数据来源于甘肃省年度公报(20042019)。1.3 评价指标权重确定主成分分析法计算权重时有数据的损失25,层次分析法和模糊综合评价法主观性较强28,相较于层次分析法、主成分分析、模糊综合评价、优序图法等主客观方法获取指标权重,熵权法主要是利用样本数据在各评价对象中的差异性来确定权重,是常见的一种客观赋权法35,人为主观因素相对少,评价结果具有较高的可信度,得到学者的广泛应用36-37。为了保证评价指标数据同趋势和无量纲化,本文采用极差标准化方法对原始数据进行标准化预处理,公式为:dij=xij-xij(min)xij(max)-xij(min)(正向指标),xij(max)-xijxij(max)-xij(min)(逆向指标)。|(1)为检验所构建评价指标体系的可靠性,运用 SPSS19.0 软件对标准化后dij数据进行可信度测度,可信度系数为 0.874(见表 2)。可知,本文所构建甘肃省资源环境承载力评价指标体系比较客观。512广西师范大学学报(自然科学版),2023,41(1)表 2 指标体系可信度分析Tab.2 Analysis of credibility of the indicator system名称可信度样本容量排除项数值0.874210第 i 年份第 j 个指