基于PSR 模型的舟山群島生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究

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(jì)社會(huì)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(jì)發(fā)展與人類活動(dòng)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(yán)重影響我國(guó)的生態(tài)安全。

目前，國(guó)內(nèi)外有較多關(guān)于生態(tài)安全的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)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(duì)生態(tài)足跡的介紹，計(jì)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(kuò)大；萬(wàn)正芬等[8]基于驅(qū)動(dòng)力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)模型對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)；孫德亮等[9]基于DPSIR-灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)重慶市的土地生態(tài)安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)。但是由于海島生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特性，針對(duì)海島這一特殊研究對(duì)象，還未建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系和模型方法。

對(duì)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(jì)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(píng)估，以期為今后海島生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確立，海島生態(tài)環(huán)境的保護(hù)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(gè)[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(dá)2.2×104km2，平均海拔約30 m[11]，群島南部海島面積相對(duì)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(jì)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源優(yōu)勢(shì)，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(dú)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(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(píng)價(jià)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(dòng)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(shí)際情況，評(píng)價(jià)舟山群島生態(tài)安全的模型，它是由壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)構(gòu)成的。壓力指標(biāo)主要指人類行為給自然生態(tài)體系帶來的負(fù)荷，如資源利用和污染排放；狀態(tài)指標(biāo)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(biāo)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(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，評(píng)估了該地區(qū)2015-2019 年的生態(tài)安全狀況。

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

為了充分、真實(shí)地反映島嶼生態(tài)安全狀況，所構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)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(duì)海島區(qū)域的實(shí)際狀況，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持科學(xué)性、可操作性、層次性、動(dòng)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(shí)際情況，基于PSR 模型的基本原理，共選取了22 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過查閱和收集舟山市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[21]、《舟山市統(tǒng)計(jì)年鑒》[22]、《舟山市政府工作報(bào)告》[23]、《舟山市生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》[24]、舟山市海洋環(huán)境公報(bào)[25]和舟山市林業(yè)情況統(tǒng)計(jì)[26]等官方數(shù)據(jù)，構(gòu)建生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系。該指標(biāo)體系有目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三部分，由壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。

1.2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，由于各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)和指標(biāo)的正負(fù)取向都有所不同，所以必須對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一量綱才能進(jìn)行處理和分析。本文使用極差法[27]對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

在標(biāo)準(zhǔn)化過程中，對(duì)評(píng)價(jià)指數(shù)起積極作用的是正功效指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)指數(shù)起消極作用的是負(fù)功效指標(biāo)，公式如下：

式中：C′i為Ci的標(biāo)準(zhǔn)化值；Ci為指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)值，Cmax為某指標(biāo)的最大值；Cmin為某指標(biāo)的最小值。

1.2.4 指標(biāo)權(quán)重的確定

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

共n個(gè)樣本m個(gè)指標(biāo)的情況下，計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)的熵值：

第i個(gè)指標(biāo)的定義熵，其定義熵權(quán)Wi為：

經(jīng)計(jì)算，各部分權(quán)重如表1 所示。

表1 舟山群島生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)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(píng)價(jià)

綜合指數(shù)法[29]是將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)按自身權(quán)重加權(quán)求和，得到生態(tài)安全評(píng)價(jià)指數(shù)。其計(jì)算公式為：

式中：R為生態(tài)安全評(píng)價(jià)指數(shù)；Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值；為的標(biāo)準(zhǔn)化值；n為指標(biāo)個(gè)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(jí)劃分的研究成果[30]，將海島生態(tài)安全等級(jí)劃分為5 級(jí)，如表2 所示。

表2 生態(tài)安全評(píng)價(jià)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)期內(nèi)，海島地區(qū)的管理部門依據(jù)海島目前的經(jīng)濟(jì)、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(jì)和生態(tài)達(dá)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(dòng)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(píng)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(píng)估3 個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)同情況，其計(jì)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(píng)價(jià)結(jié)果與分析

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

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

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

圖2 2015——2019 年舟山群島生態(tài)安全評(píng)價(jià)3 個(gè)子系統(tǒng)與綜合評(píng)價(jià)對(duì)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(shì)對(duì)比Fig.3 Comparison of PSR system coordination degree and comprehensive index from 2015 to 2019

根據(jù)表3 的計(jì)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(jí)為Ⅳ級(jí)“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(jí)“臨界安全”；2019 年舟山群島生態(tài)安全指數(shù)達(dá)到最高值0.627 7，處于生態(tài)安全Ⅱ級(jí)“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(shì)。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(shì)的重要因素。舟山市積極推進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)權(quán)制度改革，鼓勵(lì)發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，開展集約化養(yǎng)殖，發(fā)揮規(guī)?；⒓s化養(yǎng)殖的整體效益，注重養(yǎng)捕結(jié)合。在推進(jìn)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，確保漁業(yè)資源的永續(xù)利用，以實(shí)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(shì)，狀態(tài)指數(shù)從0.093 7 上升至0.188 8，增幅達(dá)101.5%。分析其原因，2016 年舟山市開展了(藍(lán)色海灣)整治行動(dòng)，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(cè)及管理能力建設(shè)等3 大類工程[32]，推進(jìn)整個(gè)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(jiān)持強(qiáng)化環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管，開展環(huán)保專項(xiàng)執(zhí)法行動(dòng)，推動(dòng)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(jì)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(shì)。主要原因是2016——2019年旅游業(yè)和工業(yè)的大力發(fā)展、流動(dòng)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(shì)，表明這段時(shí)間的政府決策對(duì)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(cái)政支出和科學(xué)技術(shù)財(cái)政支出方面存在小幅度的上下波動(dòng)，如醫(yī)療衛(wèi)生財(cái)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(cái)政支出在2016——2017 年呈下降趨勢(shì)，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(shì)。雖然政府加大了對(duì)科教文體及生態(tài)保護(hù)方面的投入，但是壓力和狀態(tài)系統(tǒng)不會(huì)立即做出反應(yīng)，因此出現(xiàn)了響應(yīng)指標(biāo)呈上升趨勢(shì)，而壓力和狀態(tài)指標(biāo)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(píng)價(jià)指數(shù)介于0.32～0.62 之間，并呈逐年上升趨勢(shì)；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(shì)，2017——2019 年呈下降趨勢(shì)，PSR 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度在2017 年達(dá)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(shì)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(gè)子系統(tǒng)的變化幅度不一致。由于經(jīng)濟(jì)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(shì)，其生態(tài)環(huán)境狀況不斷下滑，但近些年舟山政府加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境治理，增加環(huán)保投資，實(shí)施產(chǎn)業(yè)限類、排放限額等一系列措施推進(jìn)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(píng)價(jià)指數(shù)不斷增加?？傮w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(gè)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(shì)，但其生態(tài)安全狀況仍然較差。在3 個(gè)子系統(tǒng)中，響應(yīng)系統(tǒng)的變化幅度最大，相比增長(zhǎng)了7.60%，說明政府部門對(duì)海島地區(qū)的生態(tài)環(huán)境采取了相應(yīng)的保護(hù)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(dòng)較大，這并不利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。為了促進(jìn)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(gè)方面加強(qiáng)政策管理，增加資金投入：

(1)著力推進(jìn)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。構(gòu)建凸顯舟山特色的現(xiàn)代海洋經(jīng)濟(jì)體系。加快推進(jìn)海洋科技創(chuàng)新，發(fā)展規(guī)?；?、集約化漁業(yè)經(jīng)濟(jì)，水產(chǎn)品加工向產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)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(dòng)制造業(yè)改造提升，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。提升數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，大力發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。

(2)強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)。加強(qiáng)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(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，可再生資源的永續(xù)利用。持續(xù)推進(jìn)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(qiáng)水環(huán)境治理，近岸海域污染防治，強(qiáng)化海洋生態(tài)保護(hù)，促進(jìn)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(jìn)綠城公園建設(shè)。推動(dòng)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(jìn)城鎮(zhèn)生活垃圾分類，特別是旅游地，做好超負(fù)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?，提升城市形象。

(4)完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大力發(fā)展公共事業(yè)。加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，彌補(bǔ)鐵路交通運(yùn)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(chǎng)，休閑公園等市政建設(shè)，豐富群眾文體生活，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

本研究在指標(biāo)體系選擇方面存在缺陷，由于該評(píng)估的指標(biāo)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(biāo)，所以數(shù)據(jù)處理結(jié)果與現(xiàn)實(shí)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(píng)估指標(biāo)，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。