基于灰色關(guān)聯(lián)理論的三峽庫區(qū)2015-2019年生態(tài)安全時空演變特征研究

楊光明, 桂青青, 陳 也, 羅 垚, 楊蕓瑞

(1.重慶理工大學(xué) 管理學(xué)院, 重慶 400054; 2.重慶理工大學(xué) 鄉(xiāng)村振興與區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展研究中心, 重慶 400054)

生態(tài)環(huán)境是人類賴以棲息的地方，但人們?yōu)榱藵M足自身物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富的需求，過度消耗有限資源，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，喚醒了人類的環(huán)境意識，綠色運(yùn)動和綠色消費(fèi)席卷全球，由此可持續(xù)發(fā)展思想孕育而生。在將生態(tài)文明建設(shè)融入到經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過程中，要按照尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的理念。人們需要樹立保護(hù)生態(tài)環(huán)境的觀念，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的局面，同時建立健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，堅(jiān)持“誰受益，誰買單”的原則，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。隨著工業(yè)化以及城市化的發(fā)展、水資源污染、土地資源的開發(fā)、人口規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生態(tài)系統(tǒng)承受著巨大的壓力，同時存在許多潛在的威脅。因此需要探討人類活動于生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，對于改善生態(tài)環(huán)境，提高人類生活水平具有重大意義[1]。

生態(tài)安全問題一直受到各方的重視，學(xué)者們紛紛從各種角度，針對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行探討。以各種生態(tài)系統(tǒng)為對象，探討不同尺度下的生態(tài)安全評價。從不同的研究層面出發(fā)，采用各種模型、評價方法、研究工具對生態(tài)安全系統(tǒng)展開研究。國外學(xué)者主要將研究重點(diǎn)集中于生態(tài)安全評價模型的構(gòu)建。1990年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署與經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織提出PSR模型，在PSR的基礎(chǔ)上國外學(xué)者和相關(guān)組織又陸續(xù)提出“驅(qū)動力—狀態(tài)—響應(yīng)(DSR)”模型、“驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—暴露—響應(yīng)(DPSEA)”模型、“驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—響應(yīng)—影響(DPSIR)”模型。當(dāng)前國內(nèi)研究中常用的方法有景觀生態(tài)學(xué)模型法[2]、3S技術(shù)[3]、數(shù)學(xué)模型法等[4-5]。也有學(xué)者運(yùn)用GIS和GS技術(shù)[6-7]，結(jié)合改進(jìn)的“TOPSIS”模型[8-9]對于土地生態(tài)安全進(jìn)行深入的研究。目前眾多學(xué)者使用GIS技術(shù)[10-12]、TOPSIS模型[13]、PSR模型[14]、DPSIR模型等[15]以三峽庫區(qū)或者庫區(qū)內(nèi)某區(qū)縣為研究對象對于三峽庫區(qū)的水生態(tài)安全[16]、土地生態(tài)安全[12]、森林生態(tài)系統(tǒng)[17]以及耕地質(zhì)量等進(jìn)行研究。但是，目前對于三峽庫區(qū)整個生態(tài)系統(tǒng)的研究不多，并沒有學(xué)者使用灰色關(guān)聯(lián)法對三峽庫區(qū)的生態(tài)安全進(jìn)行研究。

本文選用生態(tài)安全研究方法中的灰色關(guān)聯(lián)度法，基于PSR模型，構(gòu)建3個層次，19個指標(biāo)的三峽庫區(qū)生態(tài)安全評價指標(biāo)，使用熵值法和層次分析法的平均值對各指標(biāo)賦值，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度法對三峽庫區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，探索要素與系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度，辨識各個指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度。

1 研究區(qū)概況

三峽庫區(qū)是指受長江三峽工程淹沒的地區(qū)，并有移民任務(wù)的20個縣(市)。它包含了長江流域因三峽水電站的修建而被淹沒的湖北省宜昌市所轄的秭歸縣、興山縣、夷陵區(qū)，恩施州所轄的巴東縣；重慶市所轄的巫山縣、巫溪縣、奉節(jié)縣、云陽縣、開縣、萬州區(qū)、忠縣、涪陵區(qū)、豐都縣、武隆縣、石柱縣、長壽區(qū)、巴南區(qū)、渝北區(qū)、江津區(qū)及重慶核心城區(qū)。庫區(qū)地處四川盆地與長江中下游平原的結(jié)合部，跨越鄂中山區(qū)峽谷及川東嶺谷地帶，北屏大巴山、南依川鄂高原。為建設(shè)三峽工程，中國政府進(jìn)行了三峽大移民。

三峽工程是世界上最大的水利水電工程，也是歷史上規(guī)模最大的移民工程，目前對三峽庫區(qū)的自然、生態(tài)和生存環(huán)境造成了重大的影響。近年來，庫區(qū)不斷加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)，積極開展生態(tài)綜合治理工程，但是，庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境仍存在很大的問題，庫區(qū)總?cè)丝? 000多，其中移民人數(shù)不少于1.20×106人，三峽水庫的淹沒造成庫區(qū)土地資源的較少，增大了人口對土地的壓力。三峽庫區(qū)的耕地資源以旱坡地為主且質(zhì)量差，庫區(qū)78.70%的坡耕地土壤為紫色土，具有易風(fēng)化易侵蝕等特點(diǎn)，因而肥力下降，因此需要增大化肥農(nóng)藥等的使用。三峽庫區(qū)水污染嚴(yán)重，整個三峽庫區(qū)城市江段中，水質(zhì)受污水影響的江段總長為28.97 km，生活垃圾量大，大量污染物匯入江河，造成三峽嚴(yán)重的水污染；由于多年來的破壞性墾荒，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的無序發(fā)展以及新城區(qū)的開發(fā)建設(shè)，使得森林覆蓋率低，城市人均綠地少，但通過推進(jìn)長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目，植樹造林等措施，截止2018年，森林覆蓋率達(dá)到50.2%。三峽工程對于中國加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及提高綜合實(shí)力具有重要的意義，另一方面三峽工程對三峽庫區(qū)以及長江流域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了巨大影響。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于 2015—2017年的《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》、重慶市和湖北省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報、重慶市和湖北省旅游統(tǒng)計(jì)公報以及重慶市和湖北省環(huán)境質(zhì)量公報。

2.2 研究框架-PSR模型

PSR(pressure-state-response)，即壓力，狀態(tài)，響應(yīng)。PSR模型在環(huán)境質(zhì)量評價中是一種很常用的模型，PSR模型體現(xiàn)了人類活動與生態(tài)環(huán)境之間的相互作用。由于三峽庫區(qū)人類活動造成的污染，引起各種環(huán)境指標(biāo)下降，隨著環(huán)境質(zhì)量下降，大自然給予人類活動的資源逐漸減少從而影響人類經(jīng)濟(jì)活動和福利，有關(guān)部門針對環(huán)境狀況作出響應(yīng)，如此構(gòu)成了三峽庫區(qū)的“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”循環(huán)(圖1)[18]。

圖1 基于PSR模型生態(tài)安全分析框架

在該框架體系中，對于人類活動的壓力指標(biāo)造成的狀態(tài)指標(biāo)的變化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理部門則通過響應(yīng)采取措施緩解壓力，因此構(gòu)成了壓力—狀態(tài)—響應(yīng)多因素對生態(tài)系統(tǒng)破壞、治理、恢復(fù)及反饋的全過程。其中，壓力指標(biāo)表征人類各種經(jīng)濟(jì)活動對環(huán)境狀態(tài)的作用，如發(fā)展經(jīng)濟(jì)、資源開發(fā)、交通運(yùn)輸?shù)葘Νh(huán)境的破壞；狀態(tài)指標(biāo)表征的是一定時間內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)、環(huán)境變化情況，包括生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，人類健康與生活質(zhì)量；響應(yīng)指標(biāo)表征社會、政府和個人采取行動來解決、減輕、避免和預(yù)防人類活動帶來的負(fù)面影響。通過構(gòu)建人與自然相互作用模型進(jìn)行生態(tài)安全評價，即人們通過發(fā)展經(jīng)濟(jì)，開發(fā)資源來促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)而提高自己的生活水平，因此生態(tài)系統(tǒng)需要承擔(dān)由于人類各種經(jīng)濟(jì)活動帶來的壓力，政府對于環(huán)境狀態(tài)發(fā)出的預(yù)警進(jìn)行環(huán)境治理，環(huán)境狀態(tài)得到恢復(fù)后將繼續(xù)為人類的活動提供資源。

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建

為了真實(shí)而又全面的反映三峽庫區(qū)生態(tài)安全，筆者本著科學(xué)、實(shí)用以及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與可收集性原則，從生態(tài)系統(tǒng)中選取3個方面(壓力、狀態(tài)、響應(yīng))共19個指標(biāo)(X1—X19)(表1)。在壓力方面，從人口壓力入手選取指標(biāo)常用人口密度(X1)、社會撫養(yǎng)比(X2)、人口自然增長率(X3)；從環(huán)境壓力入手選取指標(biāo)未利用土地面積比例(X4)、城鎮(zhèn)工礦用地面積比例(X5)。在狀態(tài)方面，環(huán)境狀態(tài)中選取指標(biāo)單位土地面積化肥施用量(X6)、單位土地面積農(nóng)藥施用量(X7)、單位耕地面積化肥施用量(X8)、人均污水排放量(X9)、人均生活垃圾處置量(X10)、植被減少表土損失量(X11)、植被年固碳價值量(X12)；資源狀態(tài)中選取指標(biāo)物種豐富指數(shù)(X13)、生態(tài)服務(wù)指數(shù)(X14)。在響應(yīng)方面，政策響應(yīng)中選取指標(biāo)環(huán)保投資比(X15)；社會響應(yīng)中選取指標(biāo)污水處理率(X16)、生活垃圾處理率(X17)、森林覆蓋率(X18)、建成區(qū)綠化覆蓋率(X19)。

表1 三峽庫區(qū)生態(tài)安全系統(tǒng)指標(biāo)體系

(1) 壓力因子。壓力源于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對資源環(huán)境的脅迫與影響，其中，常住人口密度表示對生態(tài)環(huán)境造成的人口壓力；社會撫養(yǎng)比和人口自然增長率表示人口增長和非勞動人口對于生態(tài)環(huán)境的正效應(yīng)；城鎮(zhèn)工礦用地表征城市化與工業(yè)化驅(qū)動帶來的生態(tài)安全系統(tǒng)的壓力；未利用土地面積無疑有益于生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。

(2) 狀態(tài)因子。狀態(tài)表征生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，其中，單位土地面積化肥、農(nóng)藥施用量以及單位耕地面積化肥施用量表示土地的開發(fā)利用對生態(tài)系統(tǒng)污染狀態(tài)；人均污水排放量表征水資源消耗狀態(tài)；人均生活垃圾處理量表示人類活動對土地的污染、占用狀態(tài)；植被減少表土損失量表征生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)土地流失狀態(tài)；植被年固碳價值量表征生態(tài)系統(tǒng)氣候調(diào)節(jié)等功能的狀態(tài)；物種豐富指數(shù)衡量生態(tài)系統(tǒng)持物功能狀態(tài)；生態(tài)服務(wù)指數(shù)表征生態(tài)系統(tǒng)提供所有惠益。

(3) 響應(yīng)因子。響應(yīng)則體現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的應(yīng)對水平，其中，環(huán)保投資比和生活垃圾處理率衡量環(huán)境治理響應(yīng)；污水處理率衡量節(jié)約資源控制污染響應(yīng)；森林覆蓋率表示地理環(huán)境治理響應(yīng)；建成區(qū)綠化覆蓋率表示城市建成區(qū)的綠化對恢復(fù)、改善生態(tài)環(huán)境的所采取的行動。

(4) 指標(biāo)權(quán)重的確定。權(quán)重反映的是各個指標(biāo)在指標(biāo)體系中的重要程度，從整體目標(biāo)的優(yōu)化出發(fā)進(jìn)行合理地權(quán)重分配，反映各個指標(biāo)的重要程度。本研究基于客觀賦權(quán)法的熵值法[19]和層次分析法[20]，從而形成最后的指標(biāo)綜合權(quán)重。其中，熵值法自被提出以來，被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的評價。熵值法在確定索引權(quán)重時有以下優(yōu)點(diǎn):①結(jié)果更直觀、更易于理解，方法更實(shí)用；②避免主觀因素的干擾，具有較強(qiáng)的客觀性；③熵權(quán)法不限指標(biāo)數(shù)量，具有廣泛的應(yīng)用。由于熵值法較為成熟，本文對于具體計(jì)算步驟不做贅述。

層次分析法具有以下優(yōu)點(diǎn):①它將定性和定量方法結(jié)合起來，使人們的思維過程具有數(shù)學(xué)和系統(tǒng)性，便于人們接受；②AHP各級因子對結(jié)果的影響是定量的，非常明確；③基于評價者對評價本質(zhì)和要素的理解，與一般的定量方法相比，更重視質(zhì)的分析和判斷。為了使權(quán)重更合理，本文將取AHP的權(quán)值和熵權(quán)值的平均值作為綜合權(quán)重值(表1)。

基于綜合權(quán)重所得不同指標(biāo)的權(quán)重，建立生態(tài)安全系統(tǒng)綜合評價函數(shù)：利用加權(quán)法計(jì)算第i年的生態(tài)安全情況。

(1)

式中：f(x)是生態(tài)安全系統(tǒng)綜合評價指數(shù);xij是生態(tài)安全第i年第j個指標(biāo)的無量綱值；得出的數(shù)值結(jié)果越大，表明生態(tài)安全的質(zhì)量越好，反之則越差。

2.4 空間探索性研究方法(ESDA)

ESDA是探索研究區(qū)各指標(biāo)的空間分布格局與相互作用機(jī)理的一種空間分析方法，主要分為全局自相關(guān)與局部自相關(guān)兩種。其中用全局自相關(guān)(Moran’sI)探索三峽庫區(qū)生態(tài)安全發(fā)展水平的整體關(guān)聯(lián)特征，用局部自相關(guān)(LISA指數(shù))探究三峽庫區(qū)生態(tài)安全研究單元與相鄰區(qū)縣之間的關(guān)聯(lián)特征。

2.5 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析法是測量由指標(biāo)和系統(tǒng)之間隨著時間或?qū)ο笞兓囊蛩刂g的相關(guān)性。其基本原理通過對一般動態(tài)過程發(fā)展趨勢的定量分析，以及統(tǒng)計(jì)有序列幾何關(guān)系的比較，以區(qū)分系統(tǒng)密度程度各種因素之間的緊密程度。在系統(tǒng)的發(fā)展過程中，如果兩個要素的變化趨勢是一致的，可以說這兩個要素之間的相關(guān)性是非常高的；反之，則較低。由于該方法不過分要求樣本的數(shù)量，易于操作，在研究領(lǐng)域廣泛用于醫(yī)學(xué)、畜牧、航空航天和其他主要用途。本研究運(yùn)用其對三峽庫區(qū)生態(tài)安全影響因素進(jìn)行分析，具有一定的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，通過灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度的公式[21]分別計(jì)算出各個指標(biāo)與三峽庫區(qū)生態(tài)安全之間的灰色關(guān)聯(lián)度。

本文根據(jù)研究區(qū)域近年的生態(tài)環(huán)境狀況，在參考鄭華偉等[22]、孟展等[23]的研究基礎(chǔ)上，本文將灰色關(guān)聯(lián)度的取值范圍確定在0～1之間，并劃分為5個等級(表2)。若灰色關(guān)聯(lián)度的值越趨近于1說明關(guān)聯(lián)性越大，耦合作用也越強(qiáng)。

表2 灰色關(guān)聯(lián)度的類型及等級劃分

3 三峽庫區(qū)生態(tài)安全關(guān)聯(lián)度、PSR測算分析

3.1 PSR測算分析

運(yùn)用PSR模型對三峽庫區(qū)環(huán)境的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行測算分析得出研究區(qū)內(nèi)各區(qū)縣生態(tài)安全綜合評價指數(shù)(表3)。

研究期內(nèi)三峽庫區(qū)生態(tài)安全綜合得分均值從2015年的0.369 7增加到2019年的0.383 1，年均增加0.003 4。三峽庫區(qū)生態(tài)安全水平總體呈穩(wěn)步上升趨勢。由此可知，三峽庫區(qū)在城市化工業(yè)化等高強(qiáng)度土地利用經(jīng)濟(jì)活動中對生態(tài)環(huán)境造成的威脅，但隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，總體的生態(tài)環(huán)境保護(hù)水平在逐漸提升優(yōu)化。從各個地區(qū)來看，涪陵區(qū)、主城區(qū)、長壽區(qū)、武隆縣、云陽縣、奉節(jié)縣、巫山縣、江津市、巴東的生態(tài)安全評價指數(shù)呈上升趨勢；而萬州區(qū)、豐都縣、忠縣、開縣、巫溪縣、石柱、興山、秭歸縣、夷陵區(qū)的生態(tài)安全評價指數(shù)略有下降，這說明城市之間沒有實(shí)現(xiàn)均衡發(fā)展。在各區(qū)縣中，主城區(qū)、巫山縣、奉節(jié)縣的生態(tài)安全綜合得分較高，可見經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境關(guān)系密切。

表3 2015-2019年三峽庫區(qū)生態(tài)安全綜合評價指數(shù)

3.2 生態(tài)安全綜合得分的空間分布差異

為了更直觀的表現(xiàn)三峽庫區(qū)不同區(qū)縣的生態(tài)安全綜合得分的空間分布差異，進(jìn)一步用 ArcGIS 10.0軟件對2016—2019年的PSR測算值做可視化處理，把PSR值按照自然斷點(diǎn)法分為4個區(qū)間(圖2)，便于比較同一時間不同區(qū)縣的發(fā)展情況。

圖2 2016-2019年三峽庫區(qū)PSR空間分布特征

2016—2019年，三峽庫區(qū)生態(tài)安全綜合得分整體呈現(xiàn)上升趨勢，且不同區(qū)縣之間的差距有減小的趨勢。三峽庫區(qū)生態(tài)安全綜合得分空間分布格局有所變化，2017年之后生態(tài)安全綜合得分高值區(qū)較為集中于重慶主城區(qū)及其周圍；奉節(jié)縣和巫山縣的生態(tài)安全綜合得分高于同一時間的其他區(qū)縣；生態(tài)安全綜合得分的低值區(qū)集中分布于興山、秭歸、夷陵等區(qū)縣。這與各區(qū)縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為一致，重慶主城區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，近年來武隆、奉節(jié)、巫山等縣旅游經(jīng)濟(jì)顯著增長，帶動了地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速增長。由此可見，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與生態(tài)安全存在密切關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的地區(qū)人力、生態(tài)文明、環(huán)保等方面能力較強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度強(qiáng)。

3.3 全局空間自相關(guān)性分析

為了進(jìn)一步探索三峽庫區(qū)各區(qū)縣生態(tài)安全演變規(guī)律，本文用空間自相關(guān)性模型深入探討三峽庫區(qū)各區(qū)縣之間的關(guān)聯(lián)性，深化有關(guān)三峽庫區(qū)的生態(tài)文明發(fā)展的研究。空間相關(guān)性是根據(jù)要素位置和屬性值使用 Global Moran’sI統(tǒng)計(jì)量測量得出。空間自相關(guān)性意味著同一分布區(qū)域中某些變量的潛在相互依存性。本文將三峽庫區(qū)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測量分析得到如表4所示結(jié)果。

表4 2015-2019年三峽庫區(qū)空間相關(guān)性測量值

由表4可以看出，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)p值都小于0.05，在95%置信區(qū)間上接受原假設(shè)，通過了檢驗(yàn)，表明Moran’sI指數(shù)是顯著的，即三峽庫區(qū)各區(qū)縣生態(tài)安全存在明顯的正向空間相關(guān)性。說明各個指標(biāo)之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，三峽庫區(qū)各區(qū)縣的PSR存在明顯的空間自相關(guān)性，2015—2019年的Moran’sI大于0，且逐漸增大，說明空間自相關(guān)性逐年增強(qiáng)。方差較小，說明數(shù)據(jù)波動較小，穩(wěn)定性較高。

3.4 局部空間自相關(guān)性分析

局部空間自相關(guān)性指數(shù)可以進(jìn)一步判斷三峽庫區(qū)生態(tài)安全空間集聚的明顯態(tài)勢，以及各區(qū)縣之間的關(guān)聯(lián)程度。因此本文計(jì)算了2016—2019年三峽庫區(qū)各區(qū)縣生態(tài)安全綜合評價指數(shù)的局部空間關(guān)聯(lián)指數(shù)，并借助ArcGIS 10.0軟件將結(jié)果空間化處理，得到三峽庫區(qū)各區(qū)縣生態(tài)安全綜合評價指數(shù)的LISA圖(圖3)。

圖3 2016-2019年三峽庫區(qū)PSR指數(shù)的集聚

從表4和圖3可以看出三峽庫區(qū)PSR指數(shù)的集聚情況。

(1) H-H集聚區(qū)2016年有5個，分別是九龍坡區(qū)、渝中區(qū)、江北區(qū)、南岸區(qū)以及渝北區(qū)，2017，2018，2019年各有4個，減少了渝北區(qū)，這些區(qū)縣的PSR明顯高于其周圍區(qū)縣，是區(qū)域PSR的增長極?？偟膩碚fPSR指數(shù)發(fā)展較好的均集中于重慶主城區(qū)，同時這些區(qū)縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r較其他區(qū)縣而言較好，這體現(xiàn)生態(tài)安全發(fā)展與經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展保持一致。

(2) H-L集聚區(qū)無，巫山縣內(nèi)PSR指數(shù)高，但周圍區(qū)縣PSR指數(shù)略低，2016年后由于巫山縣的帶動輻射作用，使周圍區(qū)縣的PSR增加，縮短了與周圍區(qū)縣的差距。因后便不存在H-L。

(3) L-H集聚區(qū)2016年有1個，為九龍坡區(qū)，表明九龍坡區(qū)自身PSR指數(shù)較低，但周圍區(qū)縣的PSR指數(shù)較高；2017—2019年L-H集聚區(qū)有兩個，分別是九龍坡和渝北區(qū)。①九龍坡區(qū)和渝北區(qū)的PSR指數(shù)相較主城區(qū)的其他區(qū)縣偏低； ②主城區(qū)的沙坪壩區(qū)、渝中區(qū)、南岸區(qū)等對九龍坡和渝北區(qū)的帶動輻射能力有限，未來應(yīng)加強(qiáng)區(qū)縣之間的合作。

(4) L-L集聚區(qū)2016—2019年有3個，分別是興山縣、秭歸縣、夷陵縣。這些區(qū)縣集聚于三峽庫區(qū)邊緣，且遠(yuǎn)離主城，PSR指數(shù)自然偏低。

3.5 關(guān)聯(lián)度解剖

基于灰色關(guān)聯(lián)度公式得出了2015—2019年三峽庫區(qū)各地區(qū)的生態(tài)安全系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度(表5)。通過比較各指標(biāo)的大小，辨識各個指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度。

本研究主要運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型對三峽庫區(qū)2015—2019年這5 年間生態(tài)安全的影響因素進(jìn)行分析，通過分析各要素與生態(tài)安全之間的關(guān)聯(lián)程度，從而判斷各指標(biāo)的優(yōu)劣，為三峽庫區(qū)今后生態(tài)安全發(fā)展制定政策提供一定的借鑒以及參考。由表5可知，各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度均值均大于0.4。因此，本文選取的數(shù)據(jù)指標(biāo)具有可靠性，對三峽庫區(qū)的生態(tài)安全發(fā)展影響顯著。

在壓力因子中，社會撫養(yǎng)比、人口自然增長率是影響三峽庫區(qū)生態(tài)安全的主要影響因素，也就意味著近年來三峽庫區(qū)的生態(tài)安全狀況與社會撫養(yǎng)比和人口自然增長率有著密切關(guān)系，也就是說生態(tài)安全的主要壓力來源于人口。已有研究發(fā)現(xiàn)三峽庫區(qū)存在嚴(yán)重超載現(xiàn)象，而且具有進(jìn)一步加強(qiáng)的趨勢。雖然庫區(qū)的人口承載力逐年加強(qiáng)，但仍然無法應(yīng)對人口增長。近年來庫區(qū)的GDP增長較快，但對勞動力吸附能力并沒有顯著的提高，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍需進(jìn)一步改善。同時，結(jié)果顯示未利用土地與生態(tài)安全系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度較低，這說明未利用土地不是影響三峽庫區(qū)生態(tài)安全的主要影響因素，這是由于未利用地占三峽庫區(qū)總面積的比例最小，只占整個庫區(qū)的0.05%，盡管在總量上有一定增幅，但是變化不明顯。在狀態(tài)因子中，單位土地面積農(nóng)藥施用量、植被減少表土損失量以及生態(tài)服務(wù)指數(shù)與生態(tài)安全系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)程度均大于0.8，說明這些因子是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境改善的關(guān)鍵影響因素。表征人類的經(jīng)濟(jì)活動對于生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在土地方面。三峽庫區(qū)用地類型以林地與耕地為主，在研究年限內(nèi)，水域、建設(shè)用地都以不同程度的變化速度增加，草地、耕地、林地以及未利用土地以不同程度的變化速度減少，林地的占地面積大，因此由于植被減少造成的水土流失對三峽庫區(qū)生態(tài)影響較大。在響應(yīng)因子中，環(huán)保投資比、森林覆蓋率與生態(tài)安全系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度均高于0.7，這表示隨著這兩個指標(biāo)的增大，生態(tài)環(huán)境能相應(yīng)作出反應(yīng)，從而使得生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)得到改善。到2018年，三峽庫區(qū)的森林覆蓋率達(dá)到50.20%，伴隨著森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作用的日益突出，在三峽庫區(qū)各區(qū)縣相繼實(shí)施長江防護(hù)林體系建設(shè)工程、退耕還林和天然林保護(hù)等一系列林業(yè)重點(diǎn)政策，因此研究期內(nèi)森林面積仍在不斷增加。從總體來看，2015—2017年三峽庫區(qū)生態(tài)安全與各個指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度的均值呈現(xiàn)遞增的狀態(tài)，平均年增量0.136 1，表示系統(tǒng)與要素之間的關(guān)聯(lián)性逐漸增大；2017—2019年的灰色關(guān)聯(lián)度的均值呈現(xiàn)遞減的狀態(tài)，平均年減量0.125 7，表示系統(tǒng)與要素之間的關(guān)聯(lián)性逐漸減小。

表5 2015-2019年三峽庫區(qū)生態(tài)安全與各個指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié) 論

本文構(gòu)建了3個指標(biāo)體系，即是壓力、狀態(tài)、響應(yīng)共同構(gòu)成了三峽庫區(qū)的生態(tài)安全發(fā)展體系。并給予灰色系統(tǒng)理論對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論。

(1) 通過建立的三峽庫區(qū)運(yùn)行狀況綜合評價指標(biāo)體系，表明該指標(biāo)體系能較好地反映三峽庫區(qū)運(yùn)行狀況的主要影響因素和庫區(qū)整體發(fā)展趨勢，通過權(quán)重賦值的大小以體現(xiàn)指標(biāo)對于運(yùn)行狀況影響程度的差異，所建立的三峽庫區(qū)運(yùn)行狀況綜合評價指標(biāo)體系具有一定的通用性。

(2) 近年來三峽庫區(qū)生態(tài)安全綜合評價指數(shù)呈現(xiàn)不斷提高的狀態(tài)，因此可以看出隨著三峽庫區(qū)單位土地面積農(nóng)藥施用量、植被減少表土損失量的減少以及生態(tài)服務(wù)指數(shù)的增大，使得三峽庫區(qū)生態(tài)安全狀況有所提升。三峽庫區(qū)PSR指數(shù)集聚特征隨時間變化并不明顯，H-H集聚區(qū)主要集中于主城區(qū)，符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展一般規(guī)律；L-L集聚區(qū)主要集中于邊緣地區(qū)的夷陵、秭歸等區(qū)縣；L-H和H-L集聚區(qū)主要集中分布與L-L以及H-H集聚區(qū)的周邊區(qū)縣。

(3) 基于灰色關(guān)聯(lián)理論對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入的挖掘，應(yīng)用熵值法和層次分析法分別確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重和主觀權(quán)重，并用加權(quán)綜合的方法確定出各指標(biāo)的綜合權(quán)重值。既保留了三峽庫區(qū)原始數(shù)據(jù)所反映的客觀信息，又很好考慮到?jīng)Q策者的主觀意愿，保證得出的各指標(biāo)權(quán)重值與實(shí)際重要程度相符合，并且給出了合理解釋。因此該模型對于三峽庫區(qū)生態(tài)安全研究具有一定意義。

4.2 建 議

三峽庫區(qū)的可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在于保護(hù)生態(tài)環(huán)境提高自然的承受能力以及抗壓能力。三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境的狀況關(guān)系到三峽工程的效益的發(fā)揮，直接影響到整個長江上游的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及中下游的農(nóng)林灌溉、城市用水和南水北調(diào)工程。根據(jù)庫區(qū)生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀，需要協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)與生態(tài)之間的關(guān)系，因此根據(jù)本次研究提出以下建議。

(1) 從影響三峽庫區(qū)生態(tài)安全的重要因子入手，從而解決庫區(qū)面臨的主要問題。例如挖掘土地存量，保護(hù)未利用土地。①需要對于城鎮(zhèn)建設(shè)用地進(jìn)行有效控制，合理用地對于生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不協(xié)調(diào)問題、保護(hù)生態(tài)環(huán)境有積極作用；②提高土地的利用率，向存量土地要空間，充分挖掘存量土地的空間價值；加快構(gòu)建森林體系，堅(jiān)持增量擴(kuò)大和存量優(yōu)化并重。這對于涵養(yǎng)水源，減少水土流失；維護(hù)生物特性，保護(hù)物種多樣；凈化自然空氣，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境具有重大意義；政府應(yīng)增加環(huán)保投資、加大監(jiān)管力度、落實(shí)生態(tài)問責(zé)制度。

(2) 建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，促進(jìn)各地區(qū)均衡發(fā)展。鑒于三峽庫區(qū)各縣區(qū)之間發(fā)展的不平衡問題，需要建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的目的是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類與自然的和諧。主要以保護(hù)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和防止環(huán)境破壞行為為目的，有激勵效果。生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制是基于“受益者付費(fèi)破壞者付費(fèi)”原則的環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策。該機(jī)制對于三峽庫區(qū)各區(qū)縣生態(tài)安全評價指數(shù)有改進(jìn)作用。

(3) 加強(qiáng)庫區(qū)各區(qū)縣之間交流合作，發(fā)揮高PSR指數(shù)區(qū)域的帶動輻射作用。開展長效合作，定期在重慶主城區(qū)與周邊區(qū)縣開展對話，提高周邊區(qū)縣PSR指數(shù)；在不均衡區(qū)縣之間建設(shè)關(guān)聯(lián)通道，夯實(shí)區(qū)域合作基礎(chǔ)；推動旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶動周邊區(qū)縣旅游業(yè)，在改善生態(tài)環(huán)境的同時促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。