基于變權(quán)理論和DPSIRM的中國(guó)森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)

李 坦,陳天宇,米 鋒,馬龍波

基于變權(quán)理論和DPSIRM的中國(guó)森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)

李 坦1*,陳天宇1,米 鋒2,馬龍波3

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,安徽 合肥 230036；2.北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,北京 100083；3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,山東 青島 266109)

為克服常權(quán)權(quán)重不能精準(zhǔn)刻畫(huà)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)復(fù)雜交互關(guān)系的缺陷,結(jié)合變權(quán)理論和DPSIRM因果框架,構(gòu)建了包含6個(gè)子系統(tǒng)、23個(gè)具體指標(biāo)的中國(guó)森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系. 基于2006～2018年的中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)、林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)資料,運(yùn)用K-means聚類(lèi)法和變權(quán)理論對(duì)中國(guó)大陸31個(gè)省(市、自治區(qū))(不包含臺(tái)灣、香港、澳門(mén))的森林生態(tài)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià). 結(jié)果表明:(1)在研究時(shí)期內(nèi),基于DPSIRM因果框架的中國(guó)森林生態(tài)安全總指數(shù)呈現(xiàn)“W”型總體上升的小幅波動(dòng)趨勢(shì);(2)經(jīng)過(guò)變權(quán)處理后,狀態(tài)子系統(tǒng)平均權(quán)重最大達(dá)到0.0781,管理和響應(yīng)子系統(tǒng)次之,分別達(dá)到0.0728和0.0640,管理子系統(tǒng)平均得分呈“N”型變化趨勢(shì),與其他子系統(tǒng)相互作用顯著,對(duì)森林生態(tài)安全具有全局性影響. (3)研究期內(nèi),大部分省(市、自治區(qū)) 森林生態(tài)安全綜合評(píng)估值呈現(xiàn)平穩(wěn)上升或先降后升趨勢(shì),僅有遼寧、西藏等地區(qū)波動(dòng)下降. 區(qū)域森林生態(tài)安全狀況差異明顯,西南地區(qū)平均得分最高達(dá)0.3414,西北、華東、華中地區(qū)平均得分遠(yuǎn)低于各地區(qū)平均水平0.2794. (4)中國(guó)的森林生態(tài)安全狀況整體呈改善趨勢(shì),但各省(市、自治區(qū))之間森林生態(tài)安全狀況呈現(xiàn)嚴(yán)重分化現(xiàn)象,傳統(tǒng)林業(yè)優(yōu)勢(shì)地區(qū)森林生態(tài)安全狀況較好,而經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展地區(qū)的森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大. 建議在未來(lái)的森林生態(tài)安全管理中需重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)脆弱區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),在加強(qiáng)現(xiàn)有森林資源保護(hù)的基礎(chǔ)上,繼續(xù)大力實(shí)施和推進(jìn)林業(yè)生態(tài)恢復(fù)工程建設(shè).

森林生態(tài)安全；變權(quán)；DPSIRM模型；K-means聚類(lèi)

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地最大的生態(tài)系統(tǒng),不僅是生態(tài)環(huán)境的重要安全屏障,也是實(shí)現(xiàn)資源永續(xù)利用、人們健康生活和可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ).目前,森林生態(tài)安全已成為關(guān)系到國(guó)土安全的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題.對(duì)森林生態(tài)安全狀況的定量估計(jì)與評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)已日益成為自然資源可持續(xù)發(fā)展決策領(lǐng)域的重要參考依據(jù),合理評(píng)價(jià)森林生態(tài)的安全狀況對(duì)人類(lèi)生存發(fā)展至關(guān)重要[1-2].近年來(lái),在高度重視構(gòu)建全域生態(tài)文明的政策背景下,探索合理評(píng)價(jià)區(qū)域森林生態(tài)安全的新方法和新方式尤顯重要.

目前學(xué)界對(duì)森林生態(tài)安全的系統(tǒng)性共識(shí)為:對(duì)森林生態(tài)安全的合理評(píng)價(jià)、優(yōu)化與管理不是一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng),而是一個(gè)包含如經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等諸多子系統(tǒng)在內(nèi)的,交互耦合與協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng). 在這一復(fù)雜系統(tǒng)中,由于自然界及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程本身存在著諸多不確定因素,因此會(huì)給森林生態(tài)安全優(yōu)化評(píng)價(jià)帶來(lái)一定困難和挑戰(zhàn). 基于此,現(xiàn)有研究主要從以下4個(gè)視角展開(kāi):一是探索不同的森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系概念模型,如傳統(tǒng)的壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)模型[3]、壓力-狀態(tài)(PS)模型[4]、壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)(PSIR)模型[5]、驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)(DPSIR)模型[6]、資源-氣候-壓力-響應(yīng)模型[7]、壓力-承壓模型[8]等;二是尋求確定指標(biāo)權(quán)重的新方法,包括定量計(jì)算分析與綜合評(píng)價(jià)模型等,以變異系數(shù)法[7]、層次分析法[4]、序關(guān)系分析(G1)法[9]、熵權(quán)法[10]、主成分分析法[8]、組合權(quán)重法[11]等常權(quán)方法為代表;三是對(duì)不同空間尺度的森林生態(tài)安全進(jìn)行考察,如基于省域[12]、市域[13]、縣域[9]層面的研究備受關(guān)注,全國(guó)層面[14]的研究相對(duì)較少;四是對(duì)不同時(shí)間尺度的森林生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià),多為以時(shí)間點(diǎn)即某一年[15]、短暫連續(xù)周期[16]為研究時(shí)期.由于數(shù)據(jù)口徑較難統(tǒng)一,10a以上作為研究周期的研究相對(duì)不足.

回顧已有研究[3-16]發(fā)現(xiàn):盡管森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)在學(xué)界已經(jīng)有了豐富的積淀,但從動(dòng)態(tài)角度對(duì)森林生態(tài)安全進(jìn)行指數(shù)化評(píng)價(jià)研究仍存在拓展空間: (1)驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)-管理(DPSIRM)模型作為經(jīng)典的因果網(wǎng)絡(luò)模型,已廣泛用于各類(lèi)國(guó)土資源安全評(píng)價(jià),如流域水資源[17-18],但森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)未見(jiàn)報(bào)道;(2)對(duì)指標(biāo)體系的權(quán)重通常使用常權(quán)系數(shù)[4,7-10],過(guò)度依賴(lài)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn),主觀色彩強(qiáng)烈.同時(shí),忽略了時(shí)間效應(yīng)和不確定性的影響.在隨狀態(tài)值變化而變化的權(quán)重設(shè)置的均衡發(fā)展綜合評(píng)價(jià)方面,現(xiàn)有研究涉及較少;(3)研究范圍多局限于區(qū)域[9,12-13],缺少對(duì)全國(guó)范圍森林生態(tài)安全狀況的全面系統(tǒng)研究,研究周期相對(duì)較短[15-16].

鑒于此,本文基于DPSIRM因果分析框架,構(gòu)建中國(guó)森林生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)體系,運(yùn)用變權(quán)理論與方法對(duì)比分析中國(guó)及各區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化差異.本文有利于補(bǔ)充和豐富森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)的理論,對(duì)推動(dòng)森林生態(tài)理論體系的發(fā)展與指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)中的相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)管理實(shí)踐提供一種新的思路.

1 研究框架、分析方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 森林生態(tài)安全的DPSIRM框架及指標(biāo)體系

森林生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)包含多種自然環(huán)境因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的復(fù)雜系統(tǒng).隨著人類(lèi)活動(dòng)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)有害干擾的加劇,傳統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型如DPSIR模型等無(wú)法完整體現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)因素的作用,也無(wú)法實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)安全概念中對(duì)人類(lèi)社會(huì)高度關(guān)注的概念內(nèi)核.為了實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)安全這一目標(biāo),盡可能全面反映各類(lèi)因素對(duì)森林生態(tài)安全的相互作用及貢獻(xiàn),本研究引入了因果網(wǎng)絡(luò)模型中的DPSIRM模型來(lái)構(gòu)建指標(biāo)體系. 該模型是在原有的DPSIR模型基礎(chǔ)上,引入了管理(Management)子系統(tǒng)模塊——代表人類(lèi)因環(huán)境狀態(tài)改變主動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施,所投入的成本.根據(jù)此模型框架,建立了基于DPSIRM的森林生態(tài)安全因果關(guān)系網(wǎng)絡(luò),該模型可以反映對(duì)森林生態(tài)安全產(chǎn)生影響的各類(lèi)因子,體現(xiàn)各因子之間的牽制作用,有助于分析中國(guó)森林生態(tài)安全的影響機(jī)制.

根據(jù)DPSIRM因果模型框架,參考相關(guān)研究成果[5,10,14,18-25],結(jié)合森林生態(tài)系統(tǒng)各類(lèi)影響因子的系統(tǒng)性要求,考慮到指標(biāo)的可操作性,研究建立了包含3個(gè)結(jié)構(gòu)層次,23個(gè)具體指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1).

驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)():設(shè)立5個(gè)指標(biāo),反映森林生態(tài)安全發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力.借鑒已有研究[14],設(shè)置反映自然區(qū)位條件驅(qū)動(dòng)的3個(gè)正向指標(biāo),年降水量(1)、年平均氣溫(2)和年日照時(shí)數(shù)(3);還包括反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動(dòng)的2個(gè)指標(biāo),包括1個(gè)正向指標(biāo),人均GDP(4)——能衡量地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平影響著民眾對(duì)森林生態(tài)的保護(hù)意識(shí),以及政府對(duì)森林生態(tài)建設(shè)的財(cái)政支持力度[19];1個(gè)逆向指標(biāo),第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重(5)——能反映地區(qū)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模,產(chǎn)值越高資源開(kāi)采和環(huán)境破壞強(qiáng)度越大[20].

壓力指標(biāo)():借鑒已有研究[20-22],通過(guò)4個(gè)逆向指標(biāo)表示森林生態(tài)安全承受的壓力.包括廢水排放強(qiáng)度(1)——污水不僅會(huì)直接危害森林安全,還會(huì)通過(guò)改變土壤特性間接危害森林安全[21];二氧化硫排放強(qiáng)度(2)——指一定時(shí)期內(nèi),地區(qū)工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放廢氣的總體強(qiáng)度,強(qiáng)度越大,對(duì)森林生態(tài)體系危害就越大[22];建設(shè)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度(3)——指建設(shè)用地面積占國(guó)土面積比重,能夠反映土地開(kāi)發(fā)利用度,該指標(biāo)值越大,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生的壓力越大[20];森林旅游開(kāi)發(fā)強(qiáng)度(4)——開(kāi)發(fā)森林旅游是人類(lèi)占用森林資源的主要表現(xiàn)形式,該指標(biāo)反映了人類(lèi)占用森林資源的壓力及強(qiáng)度[20].

狀態(tài)指標(biāo)():借鑒已有研究[5,14,22-23],設(shè)立4個(gè)正向指標(biāo),反映地區(qū)森林生態(tài)在當(dāng)前階段的承載力狀況.包含森林覆蓋率(1)[14]——指森林面積占行政區(qū)面積的百分比,可以反映森林資源覆蓋程度和實(shí)際占有率;林分每公頃林木蓄積量(2)——指單位林地面積上林木材積比率,是反映森林資源健康狀況的重要指標(biāo)[23];天然林比重(3)——反映林分結(jié)構(gòu),天然林生態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng),生態(tài)功能完備,其比重越高森林生態(tài)越好[22];人均森林面積(4)——是指區(qū)域內(nèi)按人口平均每個(gè)人所占有的森林面積量,反映了各地區(qū)森林資源的豐富程度[5].

影響指標(biāo)():借鑒已有研究[10,14,18],設(shè)立 4個(gè)逆向指標(biāo),反映森林生態(tài)變化產(chǎn)生的影響.包括自然災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占GDP比重(1)——反映森林生態(tài)對(duì)氣候環(huán)境的影響,指標(biāo)值越小,表明森林生態(tài)越好,氣候調(diào)節(jié)作用顯著[18];土地沙化面積比重(2)——反映森林生態(tài)對(duì)地質(zhì)形態(tài)的影響,指標(biāo)值越小說(shuō)明森林生態(tài)越好,水土保持作用顯著[10];森林病蟲(chóng)鼠害發(fā)生率(3)和森林火災(zāi)受災(zāi)率(4)——反映森林生態(tài)對(duì)自身生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,病蟲(chóng)鼠害和火災(zāi)是森林主要自生災(zāi)害,是導(dǎo)致林業(yè)損失的重要因素,指標(biāo)值越小說(shuō)明森林生態(tài)越好,生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越強(qiáng)[14].

響應(yīng)指標(biāo)():借鑒已有研究[5,10,24],設(shè)立3個(gè)正向指標(biāo),反映人類(lèi)社會(huì)在森林生態(tài)系統(tǒng)受到威脅或破壞后被動(dòng)采取的補(bǔ)救性措施. 包括新增水土流失治理面積比重(1)——指地區(qū)在水土流失地域,通過(guò)植樹(shù)造林等各種人工治理措施,所成功治理的土地面積占國(guó)土面積的比重,指標(biāo)越高反映森林生態(tài)治理情況越好[24];自然保護(hù)區(qū)面積比重(2)——指地區(qū)為了保護(hù)脆弱自然生態(tài)系統(tǒng)和瀕危動(dòng)植物所劃定的自然保護(hù)區(qū)面積占國(guó)土面積的比重,反映了政府對(duì)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)建設(shè)的重視程度和保護(hù)力度[10];造林總面積比重(3)——指地區(qū)在宜林荒山荒地或退耕地上,人工營(yíng)造的森林面積占地區(qū)國(guó)土面積的比重,反映了人工造林力度和綠色發(fā)展?fàn)顩r[5].

管理指標(biāo)():管理指標(biāo)是人類(lèi)更加主動(dòng)實(shí)施積極的干預(yù)和恢復(fù)森林生態(tài)秩序的表現(xiàn).借鑒已有研究[25],設(shè)立3個(gè)正向指標(biāo),反映人類(lèi)社會(huì)為應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境變化而主動(dòng)采取的管理措施.包括林業(yè)投資強(qiáng)度(1)——反映地區(qū)林業(yè)各項(xiàng)建設(shè)資金投入總規(guī)模,充足的投資是加強(qiáng)林業(yè)建設(shè)和保障森林安全的重要基礎(chǔ)[25];工業(yè)污染治理投資強(qiáng)度(2)——反映了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中投入的污染治理成本,是地區(qū)污染治理力度的重要體現(xiàn),指標(biāo)值越高污染治理力度越大[17];林業(yè)管理人力投入強(qiáng)度(3)——指地區(qū)林業(yè)系統(tǒng)從業(yè)人員數(shù)量與森林面積之比,能夠反映地區(qū)林業(yè)建設(shè)和管理人力規(guī)模.

表1 森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系

續(xù)表1

注:“+”表示正向指標(biāo),“-”表示負(fù)向指標(biāo).

1.2 變權(quán)綜合評(píng)價(jià)方法

森林生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)系統(tǒng),具有非線性反饋、閾值、滯后效應(yīng),動(dòng)態(tài)性明顯.在森林生態(tài)安全的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題中,一般用權(quán)重表示各類(lèi)指標(biāo)的重要程度.已有研究[11-15]通常以常權(quán)方法為主,不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)指標(biāo)體系發(fā)展的均衡性和動(dòng)態(tài)性,變權(quán)方法可以有效解決這一問(wèn)題.具體原理和計(jì)算過(guò)程如下:

1.2.1 變權(quán)原理 變權(quán)理論最早由汪培莊[26]提出,其主要原理為:指標(biāo)權(quán)重隨著指標(biāo)狀態(tài)值的變化而變化,從而使該指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中更好地體現(xiàn)其重要程度.變權(quán)向量由指標(biāo)的常權(quán)向量和狀態(tài)變權(quán)向量的Hadamard乘積構(gòu)成,因此,計(jì)算指標(biāo)變權(quán)向量,應(yīng)確定該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的常權(quán),再利用變權(quán)函數(shù)進(jìn)行變權(quán)處理.

變權(quán)方法通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整權(quán)向量,不僅考慮了評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性,而且考慮了評(píng)價(jià)指標(biāo)狀態(tài)值的組間水平對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的影響,即評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重隨各評(píng)價(jià)指標(biāo)狀態(tài)值的變化而變化[27].變權(quán)理論在評(píng)價(jià)森林生態(tài)安全指標(biāo)體系權(quán)重設(shè)置方面具有以下意義:

(1)當(dāng)進(jìn)行省域森林生態(tài)安全的DPSIRM因果分析時(shí),需綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的均衡發(fā)展.結(jié)合變權(quán)方法特點(diǎn),建立懲罰占主導(dǎo)的混合型變權(quán)函數(shù),對(duì)基礎(chǔ)權(quán)重進(jìn)行重新分配.根據(jù)K-means聚類(lèi)、專(zhuān)家打分和經(jīng)驗(yàn)判斷給定指標(biāo)區(qū)間容許閾值,對(duì)指標(biāo)接近“最優(yōu)閾值”時(shí)加大權(quán)重(激勵(lì)),對(duì)指標(biāo)接近“最差閾值”時(shí)降低權(quán)重(懲罰),對(duì)指標(biāo)處于“上下閾值”區(qū)間內(nèi)時(shí)不做處理,視同常權(quán),凸顯各項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)部差異性對(duì)森林生態(tài)安全整體的綜合影響,以測(cè)量森林生態(tài)安全的均衡發(fā)展.

(2)由于森林生態(tài)系統(tǒng)具有自我修復(fù)的能力,因此如人類(lèi)各項(xiàng)活動(dòng)在森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的容許閾值內(nèi)可認(rèn)為對(duì)森林生態(tài)安全影響較小.但如果對(duì)森林生態(tài)安全的脅迫累積超過(guò)其自身恢復(fù)的閾值時(shí),就可能造成不可逆的影響.結(jié)合變化趨勢(shì),變權(quán)方法可以細(xì)分為指標(biāo)激勵(lì)型、指標(biāo)懲罰型變權(quán)和激勵(lì)-懲罰混合型3種類(lèi)型[28](表2).為體現(xiàn)森林生態(tài)安全的不可逆特征,本文采用了激勵(lì)-懲罰混合型方法,具體設(shè)置為降低權(quán)重的幅度比增加權(quán)重的幅度略大,構(gòu)建混合型變權(quán)的效用函數(shù).需要指出的是,懲罰-激勵(lì)變權(quán)僅指根據(jù)變權(quán)原理和安全閾值對(duì)數(shù)據(jù)本身的權(quán)重進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理,不具備相應(yīng)的字面含義.

表2 變權(quán)模式與效用函數(shù)

基于變權(quán)方法的森林生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)的基本思路是:首先,制定反映省域森林生態(tài)安全的DPSIRM因果框架的指標(biāo)體系和指標(biāo)容許閾值區(qū)間;其次,通過(guò)確定各因子的常權(quán)權(quán)重,根據(jù)閾值區(qū)間,對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行調(diào)整制定出各因子的“變權(quán)”;最后,將DPSIRM因果評(píng)價(jià)框架內(nèi)的各指標(biāo)整合成一個(gè)整體的綜合評(píng)價(jià)值.具體操作如下:

1.2.2 運(yùn)用熵權(quán)法確定常權(quán)權(quán)重 在構(gòu)造變權(quán)權(quán)重之前,先使用熵權(quán)法確定常權(quán)權(quán)重,可以有效避免主觀因素影響.計(jì)算步驟為:

(1)計(jì)算指標(biāo)下,評(píng)價(jià)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化值v:

正指標(biāo):

逆指標(biāo):

式中:=1,…,,=1,…,,x為指標(biāo)的實(shí)際值,min(x)、max(x)為指標(biāo)最小和最大的實(shí)際值.

(2)計(jì)算指標(biāo)的熵值e:

(3)確定指標(biāo)的靜態(tài)權(quán)重W0:

式中:W0是指標(biāo)體系的起始權(quán)重,代入變權(quán)公式(7)中.

1.2.3 運(yùn)用變權(quán)方法確定動(dòng)態(tài)權(quán)重 在變權(quán)方法的指導(dǎo)下,森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系中各類(lèi)具體指標(biāo)的功能效用都具有邊際遞減性.為更好地反映自然條件限制和約束人類(lèi)行為,應(yīng)當(dāng)采取嚴(yán)格否定的模式即否定幅度高于肯定幅度,從而避免限制性指標(biāo)在優(yōu)勢(shì)指標(biāo)作用下被掩蓋.基于此,本次研究構(gòu)造了懲罰占主導(dǎo)的混合型變權(quán)函數(shù),具體計(jì)算過(guò)程為:

(1)根據(jù)上文定義,構(gòu)建指數(shù)型狀態(tài)變權(quán)函數(shù):

式中:v為原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值;d1,d2,d3∈[0,1]表示各變權(quán)區(qū)間的閾值,其中d1為最差閾值,d2為中間閾值,d3為最優(yōu)閾值,故d2即代表否定水平,d3即代表肯定水平;e≈2.17為自然對(duì)數(shù)的底數(shù);表示權(quán)重變化水平,其取值越高,變權(quán)效果越顯著[29];反映總的權(quán)重變化程度,越小,否定(肯定)的程度反而越大[28].

借助MATLAB軟件進(jìn)行100多次賦值測(cè)試,在保證變權(quán)效果顯著,且不發(fā)生權(quán)重降低(增加)過(guò)度的情況下,本研究的參數(shù)項(xiàng)最佳取值范圍為0￡￡1, 1￡￡2,且經(jīng)測(cè)試=0.8,=1.5的效果最好.

(2)確定變權(quán)區(qū)間:

運(yùn)用變權(quán)方法,首先需要確定各個(gè)指標(biāo)的變權(quán)區(qū)間.參考文獻(xiàn)[30],本研究以-means聚類(lèi)法為主,輔以專(zhuān)家打分法、數(shù)據(jù)對(duì)比法(與其他地區(qū)平均水平橫向?qū)Ρ?與本地區(qū)歷年水平縱向?qū)Ρ?進(jìn)行判定和修正,來(lái)共同確定變權(quán)區(qū)間(圖1).森林生態(tài)安全各指標(biāo)在空間分布上具有關(guān)聯(lián)性和差異性,這種關(guān)聯(lián)和差異性不僅體現(xiàn)在氣溫、降水等自然環(huán)境指標(biāo)上,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上也有體現(xiàn),并最終體現(xiàn)在森林生態(tài)安全狀況的空間相關(guān)性上[9-10].-means聚類(lèi)法能夠很好利用和反映這一特征,其原理就是把每個(gè)變量看成是多維空間上的一點(diǎn),定義點(diǎn)與點(diǎn)、類(lèi)與類(lèi)間的距離,利用空間距離遠(yuǎn)近來(lái)對(duì)變量進(jìn)行分類(lèi).此外,-means聚類(lèi)可以自主選定聚類(lèi)數(shù)量和迭代次數(shù),在確保區(qū)間結(jié)果客觀可靠的同時(shí),具有較強(qiáng)可控性.

基于SPSS軟件,運(yùn)用-means算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代分類(lèi),為了得到最差閾值、中間閾值、最優(yōu)閾值3個(gè)變權(quán)區(qū)間閾值,將不同年份的各類(lèi)指標(biāo)劃分為4個(gè)變權(quán)區(qū)間,設(shè)定對(duì)應(yīng)的分類(lèi)類(lèi)別為4類(lèi),設(shè)置迭代次數(shù)為10次.具體操作過(guò)程為:

首先確定初始聚類(lèi)中心,然后不斷迭代,直至類(lèi)中心不再發(fā)生變化,從而停止迭代,得到最終聚類(lèi)中心和聚類(lèi)成員信息.根據(jù)聚類(lèi)成員信息對(duì)聚類(lèi)結(jié)果進(jìn)行分析,可得到各指標(biāo)與4個(gè)分類(lèi)類(lèi)別對(duì)應(yīng)的6個(gè)分類(lèi)臨界值.在確定分類(lèi)臨界值的基礎(chǔ)上,依據(jù)下式確定所需的3個(gè)變權(quán)區(qū)間閾值:

式中:d表示第個(gè)指標(biāo)的第個(gè)變權(quán)區(qū)間閾值;f表示第個(gè)指標(biāo)的第個(gè)分類(lèi)臨界值.

圖1 變權(quán)區(qū)間確定流程

對(duì)每年的每項(xiàng)指標(biāo)按照相同步驟重復(fù)操作,可以獲取各年份各項(xiàng)指標(biāo)的區(qū)間閾值,從而得到完整的變權(quán)區(qū)間. 整個(gè)過(guò)程共需處理115列指標(biāo)數(shù)據(jù),最終計(jì)算得到345個(gè)區(qū)間閾值,組合得到460個(gè)初始區(qū)間,再結(jié)合專(zhuān)家打分法和數(shù)據(jù)對(duì)比法,對(duì)不合理區(qū)間結(jié)果進(jìn)行修正,得到最終變權(quán)區(qū)間(表3).

表3 指標(biāo)值變權(quán)區(qū)間

注:平均最差、中間和最優(yōu)閾值的參考依據(jù)為:①為通過(guò)均值聚類(lèi)法確定;②為通過(guò)林學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜掖蚍中拚?③與其它地區(qū)平均水平橫向?qū)Ρ刃拚? ④與本地區(qū)歷年水平縱向?qū)Ρ刃拚?

(3)計(jì)算森林生態(tài)安全的動(dòng)態(tài)權(quán)重W:

式中:=1,…,,=1,…,,指標(biāo)體系的靜態(tài)權(quán)重0已由熵權(quán)法計(jì)算得到.

(4)計(jì)算省域森林生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)得分Z:

1.3 研究對(duì)象與數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以中國(guó)大陸地區(qū)31個(gè)省(市、自治區(qū))(不包含臺(tái)灣、香港、澳門(mén))為研究對(duì)象,鑒于統(tǒng)計(jì)資料口徑的變化,依據(jù)指標(biāo)最早可追溯年份,將研究時(shí)期確定為2005～2017年.本研究所使用的數(shù)據(jù)資料主要來(lái)源為:(1)各類(lèi)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)均來(lái)自于相應(yīng)年份的《中國(guó)林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》[31]、《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》[32]和中國(guó)國(guó)家氣象局公開(kāi)數(shù)據(jù); (2)各類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)均來(lái)自于相應(yīng)年份的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》[33]及各省統(tǒng)計(jì)年鑒、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào). 所有數(shù)據(jù)操作均在MATLAB和SPSS軟件中進(jìn)行.考慮到森林的生長(zhǎng)周期,為了提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,本研究以3a為間隔,選取2005, 2008, 2011, 2014和2017年作為代表年份,評(píng)價(jià)全國(guó)及各省域的森林生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化及差異.

2 結(jié)果與分析

2.1 變權(quán)方法下的各子系統(tǒng)權(quán)重變化

一般來(lái)說(shuō),指標(biāo)權(quán)重越大,對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響也越大.通過(guò)將變權(quán)權(quán)重和常權(quán)權(quán)重進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn):

經(jīng)變權(quán)處理后,各指標(biāo)平均變動(dòng)幅度約6.58%,最大變動(dòng)幅度約13.13%(表4).從指標(biāo)層次來(lái)看,驅(qū)動(dòng)力、響應(yīng)、管理子系統(tǒng)權(quán)重總體增大,壓力、狀態(tài)、影響子系統(tǒng)權(quán)重總體減小;其中,狀態(tài)子系統(tǒng)平均權(quán)重最大,管理和響應(yīng)次之.這表明,目前森林自身健康狀況是造成各地區(qū)森林生態(tài)安全存在差異的主要因素,在政府財(cái)政支持下實(shí)施的森林生態(tài)治理和林業(yè)建設(shè)措施影響顯著.驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)中,經(jīng)濟(jì)類(lèi)指標(biāo)(4、5)平均權(quán)重要高于自然類(lèi)指標(biāo)(1、2、3),表明經(jīng)濟(jì)因素已經(jīng)成為森林生態(tài)安全的主要驅(qū)動(dòng)力.

從指標(biāo)性質(zhì)來(lái)看(表4),逆向指標(biāo)權(quán)重普遍減小;正向指標(biāo)中,除了管理子系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)力和響應(yīng)子系統(tǒng)中的部分指標(biāo)(1、4、1)外,指標(biāo)權(quán)重普遍減小.逆向指標(biāo)中,第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重(5)的平均權(quán)重最大,森林旅游開(kāi)發(fā)強(qiáng)度(4)和土地沙化面積(2)的平均權(quán)重次之,是森林生態(tài)安全的主要威脅.正向指標(biāo)中,人均森林面積(4)平均權(quán)重最大,林業(yè)投資強(qiáng)度(1)和水土流失治理面積(1)的平均權(quán)重次之,是維護(hù)森林生態(tài)安全的主要因素.

表4 權(quán)重變化

2.2 中國(guó)森林生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

2.2.1 森林生態(tài)安全總體演變特征 中國(guó)的森林生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)值整體呈現(xiàn)“W”型總體上升的小幅波動(dòng)趨勢(shì)(圖2).整體發(fā)展可以分為4個(gè)階段:2005～2008年處于下降階段,原因在于這一時(shí)期經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重,森林生態(tài)受到破壞;2008～2011年呈上升趨勢(shì),2011～2014年有所回落,可能的原因是經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩,財(cái)政扶持相對(duì)力度下降.2014～2017年大幅提升,可能的原因在于以大氣污染防治為代表的環(huán)境治理措施成效顯著,森林生態(tài)發(fā)展壓力減小,同時(shí)政府加大林業(yè)投資,開(kāi)展國(guó)土綠化行動(dòng),森林生態(tài)安全得到改善.

圖2 全國(guó)森林生態(tài)安全指數(shù)

由各子系統(tǒng)指數(shù)(子系統(tǒng))計(jì)算結(jié)果(圖3)可知,驅(qū)動(dòng)力和狀態(tài)子系統(tǒng)的得分最高,影響和壓力子系統(tǒng)得分最低.其中,驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)自2011年后逐年提升趨勢(shì)明顯,主要受到人均GDP指標(biāo)大幅提高,第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重下降的雙重影響,表明我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型成效顯著,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理性不斷提升,為森林生態(tài)安全發(fā)展提供了經(jīng)濟(jì)支持.壓力子系統(tǒng)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),原因在于隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)森林生態(tài)影響持續(xù)擴(kuò)大,具體表現(xiàn)為建設(shè)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和廢水排放強(qiáng)度的提升.狀態(tài)子系統(tǒng)中,雖然各項(xiàng)造林護(hù)林措施促進(jìn)了森林覆蓋率、林分每公頃林木蓄積量等指標(biāo)的增長(zhǎng),但是受新增林面積增加和人口增長(zhǎng)影響,天然林比重降低,人均森林面積也未得到顯著提升,雙重影響下?tīng)顟B(tài)子系統(tǒng)總體呈現(xiàn)平穩(wěn)波動(dòng)趨勢(shì).

影響子系統(tǒng)呈波動(dòng)上升趨勢(shì),主要原因是隨著森林生態(tài)環(huán)境改善,森林的氣候調(diào)節(jié)功能和自身生態(tài)穩(wěn)定性提升,表現(xiàn)為自然災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占GDP比重、森林病蟲(chóng)鼠害和森林火災(zāi)發(fā)生率指標(biāo)的降低.響應(yīng)子系統(tǒng)得分較高,說(shuō)明各項(xiàng)林業(yè)工程和生態(tài)治理措施有效促進(jìn)了造林面積比重和自然保護(hù)區(qū)比重等指標(biāo)的提升,對(duì)森林生態(tài)安全影響顯著.管理子系統(tǒng)呈“N”型波動(dòng)趨勢(shì). 2008年的管理指數(shù)為研究期內(nèi)最高值,可能的原因是2008年,在舉辦北京奧運(yùn)會(huì)的背景下,全國(guó)投入了大量財(cái)政資金治理環(huán)境污染.而2008年后,國(guó)家環(huán)境治理投資增加速度遠(yuǎn)落后于GDP增長(zhǎng)速度,環(huán)境污染治理投資占GDP總量指標(biāo)大幅下降,導(dǎo)致管理指數(shù)在2014年達(dá)到最低值,隨著近年來(lái)社會(huì)環(huán)保意識(shí)增強(qiáng),各項(xiàng)新型環(huán)境規(guī)制政策如河長(zhǎng)制、林長(zhǎng)制的相繼出臺(tái),管理指數(shù)有所回升.

圖3 DPSIRM模型各子系統(tǒng)指數(shù)變化情況

2.2.2 地區(qū)森林生態(tài)安全演變特征 為研究中國(guó)森林生態(tài)安全的時(shí)空變化趨勢(shì),本文將中國(guó)劃分為華中、華北、華東、華南、西北、東北、西南7個(gè)地區(qū),并進(jìn)行對(duì)比分析.

地區(qū)森林生態(tài)安全指數(shù)(地區(qū))均值呈南部地區(qū)顯著較高的特征(圖4).西南(0.3414)、華南(0.2946)、東北(0.2877)、華北(0.2854)地區(qū)平均得分較高. 西北(0.2712)、華東(0.2427)、華中(0.2421)地區(qū)的平均得分較低,低于全國(guó)平均(0.2794).從變化趨勢(shì)上看,各地區(qū)的綜合指數(shù)基本呈現(xiàn)持續(xù)增加或先降后增趨勢(shì).華南地區(qū)上升趨勢(shì)最為明顯,這表明在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,對(duì)森林資源的粗獷利用和破壞逐漸減少,同時(shí)社會(huì)環(huán)保意識(shí)不斷提升,在資金和技術(shù)支持下,森林生態(tài)安全狀況有所改善.

圖4 地區(qū)森林生態(tài)安全指數(shù)

通過(guò)對(duì)三大重點(diǎn)林區(qū)(東北林區(qū)、西南林區(qū)和南方林區(qū))森林生態(tài)安全得分(林區(qū))進(jìn)行對(duì)比分析,可以發(fā)現(xiàn),西南林區(qū)平均得分最高(0.3814)、東北林區(qū)次之(0.2926)、南方林區(qū)最低(0.2696).從變化趨勢(shì)上看,西南林區(qū)綜合得分呈先降后升趨勢(shì);東北林區(qū)綜合得分呈平穩(wěn)波動(dòng)趨勢(shì);南方林區(qū)綜合得分上升趨勢(shì)最為明顯,表明在綠色經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展下,各項(xiàng)林業(yè)生態(tài)工程順利開(kāi)展,三大林區(qū)的森林生態(tài)安全得到了有效的管理與保護(hù),對(duì)我國(guó)的林業(yè)生態(tài)安全具有重要的支持和代表意義.

從地理區(qū)位上看,長(zhǎng)江流域、黃河流域和珠江流域由于面積廣闊、資源豐富,流域林業(yè)生態(tài)安全一直被高度關(guān)注.研究發(fā)現(xiàn),三大流域的森林生態(tài)安全指數(shù)(流域)總體差異不大,其中珠江流域平均得分最高(0.2891)、長(zhǎng)江流域次之(0.2870)、黃河流域最低(0.2745).從變化趨勢(shì)上看,珠江流域綜合得分逐年上升趨勢(shì)明顯;長(zhǎng)江流域綜合得分呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì);黃河流域綜合得分呈先降后升趨勢(shì).以上結(jié)果充分體現(xiàn)了近年來(lái)“構(gòu)建山水林田湖草生命共同體”生態(tài)修復(fù)理念對(duì)推動(dòng)與提升三大流域林業(yè)生態(tài)安全的積極作用.

圖5 省域森林生態(tài)安全指數(shù)

2.2.3 省域森林生態(tài)安全演變特征 從省域森林生態(tài)安全得分(省域)均值來(lái)看(圖5),西藏(0.5442)、北京(0.3963)、廣西(0.3403)較高;天津(0.2084)、安徽(0.1971)、新疆(0.1962)較低,遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平(0.2794).前者中,西藏地區(qū)先天自然環(huán)境優(yōu)越,森林資源豐富,并且地廣人稀,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境影響輕微;北京排名較高主要由于其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人均GDP等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高,并且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以高新產(chǎn)業(yè)為主,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響小;廣西省水熱條件優(yōu)越,森林覆蓋率排名全國(guó)前列,森林質(zhì)量較好,災(zāi)害發(fā)生率低,同時(shí)政府大力扶持林業(yè)建設(shè),林業(yè)投資強(qiáng)度指標(biāo)較高.這些因素共同作用使得它們綜合得分較高.后者中,各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是天津和安徽森林生態(tài)安全得分較低的主要因素.天津工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,二氧化硫排放強(qiáng)度等指標(biāo)較高,此外天津森林資源不豐富,森林覆蓋率等指標(biāo)處于全國(guó)末尾,且森林病蟲(chóng)鼠害嚴(yán)重;安徽經(jīng)濟(jì)發(fā)展較差,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第二產(chǎn)業(yè)為主,人均GDP較低,同時(shí)對(duì)環(huán)境問(wèn)題和林業(yè)發(fā)展重視度不足,污染治理和林業(yè)建設(shè)投入較低;新疆深據(jù)西北內(nèi)陸,水熱條件較差,森林資源先天不足,沙化土地廣布,自然因素是其排名較低的主要因素,此外新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后,對(duì)林業(yè)建設(shè)和環(huán)境治理的財(cái)政支持力度有限.從變化趨勢(shì)上看,大部分省域森林生態(tài)安全指數(shù)呈現(xiàn)平穩(wěn)上升或先降后升趨勢(shì).僅遼寧、西藏地區(qū)波動(dòng)下降.這表明我國(guó)省域森林生態(tài)發(fā)展?fàn)顩r良好,森林生態(tài)安全總體水平逐步改善.

表5 省域森林生態(tài)安全指數(shù)排名

從各省歷年森林生態(tài)安全指數(shù)排名變化看(表5),北京、西藏、安徽等大部分省(市、自治區(qū))排名較為穩(wěn)定.寧夏、陜西、福建等省(市、自治區(qū))排名有大幅波動(dòng),一方面可能是受到統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性影響,另一方面可能受到可變性較大的壓力、響應(yīng)和管理子系統(tǒng)中某些指標(biāo)影響,如政府財(cái)政投入變化,導(dǎo)致林業(yè)投資強(qiáng)度和工業(yè)污染治理投資強(qiáng)度指標(biāo)大幅變化.也可能是由于林業(yè)工程和生態(tài)治理措施執(zhí)行情況發(fā)生變化,導(dǎo)致造林總面積比重和水土流失治理面積比重指標(biāo)發(fā)生較大變化.

3 討論

通過(guò)與已有研究[11-15]的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):

(1)由于在計(jì)算時(shí)采取變權(quán)的評(píng)價(jià)模式,和已有研究[14]相比,本研究計(jì)算的省域森林生態(tài)安全指數(shù)總得分較低,但總體排名趨同;(2)本研究結(jié)果顯示中國(guó)森林生態(tài)安全狀況整體呈現(xiàn)“W”型總體上升的小幅波動(dòng)趨勢(shì),與已有研究結(jié)論基本一致[14,25].西南、華南、東北地區(qū)的森林生態(tài)安全評(píng)價(jià)評(píng)分較高,呈現(xiàn)趨優(yōu)趨勢(shì),與已有研究[21,34-35]結(jié)果一致,充分體現(xiàn)了三大重點(diǎn)林區(qū)森林生態(tài)安全的屏障作用;(3)從省域森林生態(tài)安全排名上看,本研究結(jié)果顯示西藏、北京和廣西較高.其中,北京常年位居第2名(常權(quán)與變權(quán)結(jié)果一致),與現(xiàn)有研究如劉心竹等[15]研究結(jié)論一致.天津、安徽、新疆較低,其中,新疆、天津森林生態(tài)安全狀況與已有研究[8,15,25]結(jié)果一致;而安徽省森林生態(tài)安全狀況與已有研究[15]的結(jié)果存在差異,可能的原因是受到了近年來(lái)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過(guò)程中第二產(chǎn)業(yè)占比過(guò)高和財(cái)政投入不合理的影響. 綜合來(lái)看,變權(quán)方法的引入進(jìn)一步凸顯了地區(qū)森林生態(tài)安全狀況的不足,明晰了地區(qū)間生態(tài)安全狀況的差異,為科學(xué)評(píng)價(jià)中國(guó)的森林生態(tài)安全工作提供了新的思路與借鑒.

基于此,本文得到以下啟示:在進(jìn)行森林生態(tài)安全管理時(shí),需重點(diǎn)關(guān)注各省重點(diǎn)林區(qū)如生態(tài)脆弱區(qū),物盡其用,合理布局,運(yùn)用基于自然的解決方案做好生態(tài)修復(fù),進(jìn)一步健全森林生態(tài)安全保護(hù)紅線制度和林長(zhǎng)制制度,繼續(xù)扶持與推進(jìn)各項(xiàng)林業(yè)生態(tài)工程,建立健全林業(yè)政策體系,完善森林生態(tài)安全評(píng)估配套保障體系,建立大數(shù)據(jù)森林生態(tài)安全發(fā)布平臺(tái);對(duì)人口密集,產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū),要合理規(guī)劃土地利用方案,鼓勵(lì)營(yíng)造城市綠地,因地制宜打造森林城市,做好污染防治工作,加大對(duì)森林的投資與保護(hù),保護(hù)與利用相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展.

4 結(jié)論

4.1 根據(jù)變權(quán)處理后的權(quán)重系數(shù)可知,狀態(tài)子系統(tǒng)平均權(quán)重最大,管理子系統(tǒng)和響應(yīng)子系統(tǒng)次之.表明森林自身健康狀況是造成各地區(qū)森林生態(tài)安全存在差異的主要因素,同時(shí)森林生態(tài)治理和林業(yè)建設(shè)措施等管理因素的影響顯著.驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)中,經(jīng)濟(jì)類(lèi)指標(biāo)平均權(quán)重大于自然類(lèi)指標(biāo),表明盡管自然區(qū)位條件是決定森林生態(tài)安全的基礎(chǔ),但經(jīng)濟(jì)因素也是森林生態(tài)安全發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力.逆向指標(biāo)中,第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重、森林旅游開(kāi)發(fā)強(qiáng)度等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)平均權(quán)重最高,森林病蟲(chóng)鼠害發(fā)生率等自然災(zāi)害指標(biāo)次之,是威脅我國(guó)森林生態(tài)安全的主要壓力來(lái)源.

4.2 在DPSIRM因果模型中各子系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)得分中,驅(qū)動(dòng)力和狀態(tài)子系統(tǒng)的得分最高.在研究期內(nèi),驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)上升趨勢(shì)明顯,顯著推動(dòng)了森林生態(tài)安全指數(shù)的提高,反映了隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升,在強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)支持下實(shí)施的各項(xiàng)林業(yè)生態(tài)治理措施取得了顯著成效.管理子系統(tǒng)呈“N”型變化趨勢(shì),與其他子系統(tǒng)相互作用顯著,對(duì)森林生態(tài)安全具有全局影響.

4.3 根據(jù)DPSIRM因果模型的中國(guó)森林生態(tài)安全得分可知,我國(guó)森林生態(tài)安全得分雖然總體呈現(xiàn)先減后增的小幅波動(dòng)趨勢(shì),但是地區(qū)分布差異顯著,呈現(xiàn)南部高北部低分布趨勢(shì).值得關(guān)注的是,盡管多數(shù)省域森林生態(tài)安全得分呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì),但遼寧、西藏等省(市、自治區(qū))的森林生態(tài)安全狀況仍呈逐漸惡化趨勢(shì).

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Evaluation of China's forest ecological security based on variable weight theory and DPSIRM.

LI Tan1*, CHEN Tian-yu1, MI Feng2, MA Long-bo3

(1.School of Economics & Management, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China；2.College of Economics and Management, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China；3.College of Economics Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)., 2021,41(5)：2411～2422

This study combined the variable weight theory and the DPSIRM causality framework to construct an evaluation system with 6subsystems and 23 indicators for forest ecological security in China. The constructed system was applied to evaluate the status of forest ecological security of 31 provinces (cities, autonomous regions) in China during 2005～2017, drawing on data collected mainly from 2006～2018 China Statistical Yearbook and forestry statistical yearbook and using the K-means clustering method guided by the variable weight theory. The results showed that: (1) During the study period, China's forest ecological security measured by the DPSIRM-based index exhibited an overall increasing yet slightly W-shaped fluctuating trend. (2) The mean value of the variable weight was found to be the highest for the State subsystem (0.0781), followed by the Management (0.0728) and Response (0.0640) subsystems. The mean score of the Management subsystem showed an N-shaped changing trend, significantly interacting with the other subsystems and substantially affecting overall forest ecological security. (3) The comprehensive value of forest ecological security in most provinces showed either a steady increase or a fluctuating upward trend, while the values in Liaoning, Tibet and the other areas fluctuated and declined. There were evident differences in the status of regional forest ecological security, as the mean score of Southwest China was as high as 0.3414 but the mean scores of Northwest China, East China and Central China were much lower than the national average level of 0.2794. (4) The overall situation of forest ecological security in China revealed an improving trend at the national level, albeit with a serious divergence phenomenon across regions at the provincial level. Specifically, areas with traditional forestry advantages possessed relatively benign situation of forest ecological security, while those with rapid economic development entailed higher ecological risk. It was suggested that forest ecological restoration projects should be vigorously implemented and promoted by prioritizing ecologically fragile areas and economically developed areas to strengthen the protection of existing forest resources.

forest ecological security；variable weights；DPSIRM model；K-means;

X171,S718.5

A

1000-6923(2021)05-2411-12

李 坦(1986-),女,安徽銅陵人,博士,副教授,主要從事自然資源評(píng)價(jià)方面研究.發(fā)表論文30余篇.

2020-10-14

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71873003);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71503004)

* 責(zé)任作者, 副教授, litan@ahau.edu.cn