蕪湖市生態(tài)承載力綜合評價

張志強 張俊

摘 要：【目的/意義】城市的可持續(xù)發(fā)展面臨著環(huán)境污染、資源不足等問題，研究蕪湖市生態(tài)承載力能夠為其可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)參考與對策建議。【方法/過程】以蕪湖市為研究對象，使用PSR模型構(gòu)建彈性力、支撐力、壓力3個子系統(tǒng)共26個指標的生態(tài)承載力評價體系，利用熵值法加權(quán)進行綜合評價，并用障礙度模型揭示其障礙因子?！窘Y(jié)果/結(jié)論】研究表明：蕪湖市2008-2017年生態(tài)承載力指數(shù)呈不斷上升趨勢，承載力水平由低承載上升到較高承載;其中，彈性力子系統(tǒng)波動很大，彈性力水平在高、低、中穩(wěn)定之間波動;支持力子系統(tǒng)經(jīng)歷從低支撐-中支撐-較強支撐-強支撐的演變過程;壓力子系統(tǒng)經(jīng)歷較高壓-中壓-較低壓-低壓的演變過程;根據(jù)障礙度分析，第三產(chǎn)業(yè)比重、人均水資源量占有、環(huán)保投入力度等7個指標為制約生態(tài)承載力的主要因素，進而提出對策建議。

關(guān)鍵詞：生態(tài)承載力;綜合指數(shù)法;障礙度;蕪湖市

中圖分類號：X826;F301.2文獻標志碼：A文章編號：1637-5617（2020）01-0054-08

Abstract： 【Objective/Meaning】The urban sustainable development is faced with such problems as environmental pollution and resource shortage. The comprehensive evaluation of urban ecological carrying capacity is conducive to promoting the sustainable development. So， the study of Wuhus ecological carrying capacity can provide data reference and countermeasures for its sustainable development.【Methods/Procedures】Taking Wuhu City as the research object， the PSR model was used to construct an evaluation system of ecological carrying capacity with 26 indicators in three subsystems of elastic force， supporting force and pressure. The entropy method was used to make the comprehensive evaluation and the obstacle factor was revealed by the obstacle degree model.【Results/Conclusions】The results showed that the ecological carrying capacity index of Wuhu City from 2008 to 2017 showed an increasing trend， with the level of carrying capacity rising from low to high. Among them， the subsystem of elastic force fluctuated greatly， and the level of elastic force fluctuated between high， low and medium stability. The subsystem of supporting force underwent the evolution process from low support to middle support to higher support to high support. The subsystem of pressure experienced the evolution process of higher pressure， medium pressure， lower pressure and low pressure. According to the analysis of obstacle degree， the 7 indicators including the proportion of tertiary industry， per capita water resources and the intensity of environmental protection input were the main factors restricting the ecological carrying capacity. And then the corresponding countermeasures were put forward.

Key words： ecological carrying capacity; comprehensive index method; obstacle degree; Wuhu City

現(xiàn)階段，城市是人類的活動中心，是人類文明的重要載體。而長期以來，學術(shù)界認為城市的快速發(fā)展導致生態(tài)環(huán)境面臨著巨大壓力，并引發(fā)許多生態(tài)環(huán)境問題，已經(jīng)阻礙了其可持續(xù)發(fā)展。城市的可持續(xù)發(fā)展面臨著環(huán)境污染、交通擁擠、資源不足等問題，特別是應對氣候變化方面的壓力尤其沉重，綜合評價城市生態(tài)承載力能夠為城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供科學依據(jù)。

學者們對生態(tài)承載力進行了廣泛的研究。20世紀20年代，國外學者Park等[1]從種群角度出發(fā)，首次提出了生態(tài)承載力的概念，指物種個體數(shù)量在一定條件下存在最高極限。之后，Bailey[2]將承載力分為“生態(tài)承載力”和“經(jīng)濟承載力”。Rees[3]于1990年在前人研究的基礎(chǔ)上提出“生態(tài)足跡”理論。國內(nèi)學者的研究也取得了諸多成果，楊賢智[4]認為生態(tài)承載力為生態(tài)系統(tǒng)承受外界干擾的能力;王家驥[5]將生態(tài)承載力定義為生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)，維持生態(tài)平衡的功能?？傮w而言，國內(nèi)外對生態(tài)承載力的研究大致經(jīng)歷了種群承載力、資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)承載力4個階段[6]。

隨著學者對生態(tài)承載力研究的加深，方法也是愈加多樣化，主要的方法有綜合評價法、生態(tài)足跡法、生態(tài)系統(tǒng)服務的方法、凈初級生產(chǎn)力法等。曲修齊[7]對在區(qū)域生態(tài)承載力研究中使用的方法進行研究發(fā)現(xiàn)，在眾多的研究方法中，綜合評價法應用最多，生態(tài)足跡法、狀態(tài)空間法、凈初級生產(chǎn)力法等相對較少;研究模型主要有系統(tǒng)動力模型、生態(tài)足跡模型、灰色關(guān)聯(lián)度、系統(tǒng)動力模型等[8]。

此外，實證研究也是生態(tài)承載力研究的重要方面。國內(nèi)外學者利用不同方法對不同地區(qū)的生態(tài)承載力進行了研究，如國外學者Jusup[9]對菲律賓地區(qū)的生態(tài)承載力進行了評價。國內(nèi)學者對生態(tài)承載力的研究領(lǐng)域較廣，涉及到河流、城市群等，研究尺度多為區(qū)域、省域及市域[10]，如秦趣等[8]利用綜合評價法對貴州省城市生態(tài)承載力作評價，發(fā)現(xiàn)其生態(tài)承載力水平比較高;叢柳笛[11]對江蘇省進行評價，發(fā)現(xiàn)江蘇省城市生態(tài)承載力在2007-2016年呈上升趨勢;鄭欣等[12]對鄂爾多斯市生態(tài)彈性力進行評價;彭威等[13]對武漢市生態(tài)承載力進行了綜合評價。

總的來說，學者對生態(tài)承載力的研究已經(jīng)逐步完善，成果豐富。但就研究區(qū)域而言，對市級的研究相對來說較少。蕪湖市是安徽省經(jīng)濟發(fā)展排名第二的城市，對安徽省整體發(fā)展具有重大影響，但快速發(fā)展的經(jīng)濟也給自然環(huán)境帶來了壓力，造成人口與資源矛盾比較突出，大氣與水污染嚴重。因此摸清蕪湖市生態(tài)承載力的基本情況，進而提高蕪湖市生態(tài)承載力，促進蕪湖市的可持續(xù)發(fā)展十分必要。目前，對蕪湖市生態(tài)承載力研究較少，本文以蕪湖市為研究區(qū)域，利用PSR模型，從彈性力、支撐力、壓力3個系統(tǒng)指標出發(fā)，綜合評價其生態(tài)承載力，以期為蕪湖市的生態(tài)文明建設(shè)及可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與對策建議。

1 研究區(qū)概況

蕪湖市是安徽省下轄地級市，位于安徽省東南部，其范圍大致在117°40′～118°44′E、30°19′～31°34′N。年平均氣溫在15～16℃，日照時數(shù)2000 h左右，年降雨量1200 mm，動植物資源豐富，優(yōu)越的自然條件，有利于蕪湖市經(jīng)濟的發(fā)展。蕪湖市下轄四區(qū)四縣，2018年年末，全市常住人口374.8萬人，城鎮(zhèn)化率65.54%。2018年，全年地區(qū)生產(chǎn)總值達3278.53億元，財政收入達603.1億元。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 評價指標體系構(gòu)建

生態(tài)承載力是一個復雜的復合系統(tǒng)，評價時要充分考慮區(qū)域的自然社會經(jīng)濟情況。PSR模型（PressureStateResponse）由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）于20世紀80年代末提出，其綜合考慮區(qū)域的社會、經(jīng)濟、環(huán)境因素，因此可以為可持續(xù)發(fā)展提供理論框架[14]。本文構(gòu)建指標體系時，在參考已有的研究基礎(chǔ)上[8，10-12，15]，結(jié)合PSR模型，根據(jù)蕪湖市的社會經(jīng)濟發(fā)展情況，遵循可獲得性、可操作性、代表性、科學性等原則建立評價指標體系。其中，彈性力系統(tǒng)由PSR模型狀態(tài)指標構(gòu)成，支撐力系統(tǒng)由PSR模型響應指標構(gòu)成，壓力子系統(tǒng)由PSR模型壓力指標構(gòu)成。承載力指標體系分目標層、準則層、因素層、指標層4個層面。其中，目標層為蕪湖市生態(tài)承載力A，準則層包括彈性力系統(tǒng)B、支撐力系統(tǒng)C、壓力系統(tǒng)D共3個方面，因素層主要有自然環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、資源稟賦等7個方面。指標層共有年降水量、氣溫、人均GDP等26個具體指標（表1）。

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文數(shù)據(jù)主要來源于《蕪湖市統(tǒng)計年鑒》《蕪湖市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《安徽省水資源公報》及《安徽省環(huán)境狀況公報》。

由于各指標原始數(shù)據(jù)單位存在差異，所以采用極差標準化方法對數(shù)據(jù)進行處理。此外，根據(jù)屬性特點，將指標分為效益型與成本性。效益型指標值越大，對承載力越有利，成本性指數(shù)越大，對承載力越不利。公式如下：

2.3 權(quán)重確定

指標權(quán)重是為了反映出各指標在指標體系中的重要程度，其方法主要有層次分析法、熵值法，以及加權(quán)平均法等。而生態(tài)承載力是一個非常復雜的復合系統(tǒng)，指標比較多，不宜使用主觀加權(quán)法。熵值法賦權(quán)比較客觀，受主觀影響小，精確度較高，因此采用受主觀影響較小的熵值法。其主要步驟為：

將蕪湖市2008-2017年的各個指標數(shù)據(jù)帶入公式（1）～公式（5），得出蕪湖市生態(tài)承載力各個指標權(quán)重值（表1）。由表1可知，支撐力系統(tǒng)權(quán)重最大，約50%，彈性系統(tǒng)最小，約20%。氣溫、第三產(chǎn)業(yè)比重、人均水資源量占有、第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重等指標所占比重比較大。

2.4 構(gòu)建評價生態(tài)承載力的模型

根據(jù)以上所述，計算出彈性力系統(tǒng)、支撐力系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)3個指數(shù)得分，綜合3個指數(shù)計算生態(tài)承載力指數(shù)。彈性力指數(shù)越大，生態(tài)彈性力越大;支撐力指數(shù)越大，支撐力就越大;壓力指數(shù)越大，壓力就越小;承載力指數(shù)越大，承載力就越大。公式如下：

2.5 生態(tài)承載力分級標準

制定分級標準時，在參考相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上[16-17]，運用均勻分布函數(shù)來擬定分級標準，將各子系統(tǒng)與承載力劃分為5個等級（表2）。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)構(gòu)建的指標體系，將蕪湖市2008-2017年各指標數(shù)據(jù)標準化處理后，帶入上述模型相應公式計算出蕪湖市在不同權(quán)重下生態(tài)承載力，以及各子系統(tǒng)的指數(shù)得分（表3、表4）。

3.1 生態(tài)承載力分析

由表3可知，蕪湖市2008-2017年間生態(tài)承載力水平不斷上升，其承載力水平經(jīng)歷了低承載-中承載-較高承載的演變過程。其中2008-2012年承載力水平均為低承載，2013-2017年承載力水平逐漸達到較高承載，表明其社會經(jīng)濟得到極大發(fā)展，環(huán)境得到改善。

由圖1可知，蕪湖市2008-2017年間生態(tài)承載力呈波動上升趨勢，其指數(shù)從2008年到2017年共增長了157.84%。2008-2010年間增長緩慢，2012-2016增長非常迅速。但其生態(tài)承載力指數(shù)有微小的波動，2010-2011年與2016-2017年明顯下降，分別下降了14.64%與4.64%。其下降的主要原因分別是壓力系統(tǒng)的快速下降與彈性力子系統(tǒng)的劇烈下降。

從其趨勢發(fā)展看，各子系統(tǒng)對其影響不同，其中支撐力子系統(tǒng)在生態(tài)承載力中占比重最大，對生態(tài)承載力增長的貢獻最大，說明社會經(jīng)濟的發(fā)展對提高生態(tài)承載力影響較大。壓力子系統(tǒng)次之，表明期間生態(tài)承載力的壓力不斷變小。彈性力子系統(tǒng)所占比重最小，但波動最大，對承載力趨勢影響最大，如2016-2017年的指數(shù)變化就是由彈性力子系統(tǒng)的下降引起的，表明氣候變化對生態(tài)承載力的影響較大。

總體來看，蕪湖市生態(tài)承載力向良好的方向發(fā)展?？芍磥泶龠M社會經(jīng)濟發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高能源利用率等有利于促進生態(tài)承載力的提高。

3.2 彈性力子系統(tǒng)分析

由表4可知，2008-2017年間彈性力水平波動較大。2008-2012年間除2009年外，都處于低穩(wěn)定狀態(tài)，2012-2013年上升為中穩(wěn)定，2013-2015又降為低穩(wěn)定，2015-2016上升為較高穩(wěn)定，2016-2017又降為中穩(wěn)定。

由圖2可知，彈性力子系的雖發(fā)展趨勢波動較大，彈性力指數(shù)2017年最高，2014年最低。彈性力系統(tǒng)指數(shù)變動主要受氣溫與土地生產(chǎn)力的影響。因此加強對氣溫變化的抵御與保護耕地，提高土地肥力是提高彈性力的必要措施。除此之外，水資源量與降水量對彈性力也有重要影響，如2017年降水量與水資源量分別下降39.95%與50.73%，造成了彈性力指數(shù)的急劇下降，可見水資源的合理利用與管理將成為影響彈性力子系統(tǒng)的重要因素。

3.3 支撐力子系統(tǒng)分析

由表4可知，2008-2017年間支撐力水平持續(xù)上升，經(jīng)歷了從低支撐-中支撐-較強支撐-強支撐的過程。

由圖3可知，2008-2017年支撐力子系統(tǒng)指數(shù)呈上升趨勢，在2008-2013年間相對比較平穩(wěn)，2013-2017年增長速度加快，表明支撐力水平越來越強。其中2009指數(shù)最低，為0.209，2017年指數(shù)最高，為0.786，上升了276%。社會發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展指標層呈上升趨勢，尤其是2013年以后增長速度加快;環(huán)境治理指標層波動較大，甚至有所下降;資源稟賦指標層變化相對平緩。

社會發(fā)展指數(shù)從0.084上升到0.282，提高了235.7%，主要原因是城市化水平、城鎮(zhèn)人均可支配收入、城市學歷程度等指標在此期間均增加，特別是城市學歷程度由4714人增長到19036人，增加了約3倍。經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)亦是上升趨勢，對其影響最重要的是第三產(chǎn)業(yè)比重，所占權(quán)重最大，達0.123。第三產(chǎn)業(yè)比重從2008年的34.10%上升到2017年的40.8%。人均GDP由33024元上升到80170元，旅游收入占比由6.65%上升到19.80%?？梢娖陂g經(jīng)濟得到發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到提升。環(huán)境治理趨勢波動較大，并且增長范圍也很小，產(chǎn)生這樣的原因主要是受環(huán)保投入力度、空氣達二級天數(shù)率2個指標的影響。其中環(huán)保投入力度2008年占0.1%，到2011年上升到0.82%，2013又下降到0.54%，2014年達到最大，為1.48%，到2018年又降到0.56%，可見對環(huán)境治理的投資并沒有隨經(jīng)濟的增長而增加。因此加強對環(huán)境的治理，提高空氣質(zhì)量，促進生態(tài)環(huán)境的改善是提高生態(tài)承載力的重要舉措。

3.4 壓力子系統(tǒng)分析

壓力指數(shù)越大，表明受到的壓力就越小，實際壓力與壓力指數(shù)是相反的。由表4可知，壓力子系統(tǒng)壓力逐漸降低，經(jīng)歷較高壓-中壓-較低壓-低壓的演變過程。

由圖4可知，壓力系統(tǒng)指數(shù)呈波動上升趨勢，2008-2013年，壓力指數(shù)呈波動狀態(tài)。2013-2018年上升速度加快，表明受到的壓力越來越小。其中2009年指數(shù)最小，為0.208，2017年指數(shù)最大，為0.859，上升了313%。影響壓力系統(tǒng)指數(shù)的兩大指標層中，環(huán)境治理呈上升趨勢，各指標原始值都在下降，如單位生產(chǎn)總值能耗從2008年1.61 t/萬元下降到2017年的0.41 t/萬元;萬元GDP工業(yè)廢氣總排量從9958.77 Nm3降到8694.28 Nm3;萬元GDP工業(yè)廢水排放量從3.51 t降到1.21 t?？梢娞岣吣茉蠢寐?、降低污染排放能夠降低壓力，進而提高生態(tài)承載力;人口壓力指標呈波動上升趨勢，2008-2013年波動較大，2013-2017年加速上升。分析原因可發(fā)現(xiàn)前期第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重、GDP增速、人口密度、城鎮(zhèn)失業(yè)率等指標原始值比后期大很多，隨時間發(fā)展，其原始值不斷下降，如人口密度由4212人/km2下降到2040人/km2，第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重由 18.6%下降到8.9%。表明在此期間，蕪湖市的人口壓力逐漸變小，對生態(tài)環(huán)境的壓力降低。

總體來看，前期特別是2009年，由于能源利用率低，工業(yè)三廢排放比較高、城市人口多、第二產(chǎn)業(yè)比重大、對資源需求大，導致對生態(tài)環(huán)境壓力增大。后期由于科學技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、保護環(huán)境觀念的提升，從而使能源利用率提高，污染物排放降低，生態(tài)環(huán)境得到較為顯著的改善。特別是近年來低碳經(jīng)濟觀念的出現(xiàn)，以及對生態(tài)文明區(qū)的建設(shè)，加快了生態(tài)壓力的降低。

4 生態(tài)承載力影響因素分析

為進一步揭示影響生態(tài)承載力的主要因素，進而對政府及部門提供對策建議，本文通過利用障礙性模型，對生態(tài)承載力的主要制約因素進行分析。

4.1 障礙度模型

障礙度指和生態(tài)承載力相關(guān)的指標對生態(tài)承載力提升產(chǎn)生的阻礙程度，此處采用定量模型來測算這一阻礙程度，計算得出的數(shù)值即為指標障礙度，數(shù)值越大說明指標對生態(tài)承載力的阻力越大，該指標即“主要障礙因子”[18-19]。主要計算步驟如下：

根據(jù)具體指標的障礙度，通過上述公式得出圖5結(jié)果。由此可知，人口經(jīng)濟壓力呈波動下降趨勢，但下降幅度很小，其障礙度占全部比重仍大。環(huán)境治理壓力呈持續(xù)下降趨勢，占比很小。經(jīng)濟發(fā)展及社會發(fā)展2個因素呈波動下降趨勢，已經(jīng)不是主要障礙度因子。環(huán)境治理、資源稟賦、自然環(huán)境障礙度呈上升趨勢，占比越來越大，特別是到2017年資源稟賦成為最大的障礙因素，其次是自然環(huán)境。此外，環(huán)境治理與人口經(jīng)濟壓力比重也很大。因此，提高蕪湖市生態(tài)承載力可從人口經(jīng)濟壓力、環(huán)境治理、資源稟賦、自然環(huán)境這幾方面入手。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

本文運用綜合評價法，基于PSR模型分彈性力-支撐力-壓力3個子系統(tǒng)構(gòu)建了蕪湖市生態(tài)承載力評價指標體系，利用熵值法加權(quán)，得出蕪湖市的生態(tài)承載力，并用障礙度模型分析了影響蕪湖市生態(tài)承載力的主要影響因素，研究發(fā)現(xiàn)：

（1）通過對蕪湖市2008-2017年生態(tài)承載力及子系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，蕪湖市2008-2017年生態(tài)承載力指數(shù)總體處于上升狀態(tài)，承載力水平由低承載上升到較高承載，表明蕪湖市復合生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展;各子系統(tǒng)中，彈性力子系統(tǒng)指數(shù)總體呈上升趨勢，但波動很大;支撐力子系統(tǒng)指數(shù)呈上升趨勢，經(jīng)歷了從低支撐-中支撐-較強支撐-強支撐水平的演變過程;壓力系統(tǒng)指數(shù)呈波動上升趨勢，期間經(jīng)歷較高壓-中壓-較低壓-低壓水平的演變過程。

（2）通過對蕪湖市生態(tài)承載力各指標障礙度進行分析發(fā)現(xiàn)，土地生產(chǎn)力、第三產(chǎn)業(yè)比重、環(huán)保投入力度等7個指標為主要制約因素。對因素層障礙度進行分析發(fā)現(xiàn)人口經(jīng)濟壓力、環(huán)境治理、資源稟賦、自然環(huán)境對承載力影響較大，可從這幾方面提高生態(tài)承載力。

5.2 建議

（1）提高彈性力：自然環(huán)境變化受氣候影響大，為此要加強植被恢復，增加森林覆蓋率，提高涵養(yǎng)水源的能力;大力修建水利設(shè)施，降低因降水不均及干旱帶來的影響;合理利用水資源，節(jié)約用水。

（2）增加支撐力：支撐力子系統(tǒng)指數(shù)占比最大，對生態(tài)承載力具有重要影響，為此要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，鼓勵第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高第三產(chǎn)業(yè)比重;加強農(nóng)業(yè)科技研發(fā)，提高土地肥力，改良農(nóng)作物基因，培育新品種;加大污染治理的資金投入，科學合理的治理污染，從源頭治理污染;提高教育水平、社會保障投入，進而提高社會保障水平。

（3）降低壓力：生態(tài)環(huán)境對提高生態(tài)承載力影響較大，應加強對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注，積極應對。因此要以習近平生態(tài)文明思想為指導思想，完善環(huán)境保護的相關(guān)法律法規(guī)，如建立“三廢”排放標準，嚴禁超標，嚴禁亂排亂扔;積極落實垃圾分類，加強宣傳，提高居民垃圾分類意識;加大科研投入，提高資源利用效率，加強對新能源的開發(fā)等。

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