山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合研究

茍露峰，王海龍，汪艷濤

（中國海洋大學(xué) 管理學(xué)院，山東 青島266100）

人類活動(dòng)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響及作用機(jī)理，是當(dāng)前海洋學(xué)、生態(tài)學(xué)及環(huán)境科學(xué)等相關(guān)學(xué)科共同的研究熱點(diǎn)，尤其在現(xiàn)代社會(huì)，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是聯(lián)結(jié)人類活動(dòng)與海洋生態(tài)環(huán)境之間的重要紐帶，人類社會(huì)的絕大部分活動(dòng)都是在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)這一宏觀的范疇之內(nèi)。海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及其數(shù)量結(jié)構(gòu)的演變，顯著地促進(jìn)了沿海城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮，與此同時(shí)，海洋生態(tài)環(huán)境也遭受了極大的破壞，限制了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，針對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其結(jié)構(gòu)變化與海洋生態(tài)環(huán)境之間的耦合機(jī)理、協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)與對(duì)策建議，是針對(duì)可持續(xù)發(fā)展、人海關(guān)系及全球變化區(qū)域響應(yīng)的有益探討，也是進(jìn)一步調(diào)整海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的前提，具有重要的社會(huì)意義和研究價(jià)值，也因此受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

盡管近年來國外內(nèi)學(xué)者對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局、海洋生態(tài)環(huán)境做了大量基礎(chǔ)性研究，目前對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境二者關(guān)系的研究仍很薄弱，缺乏系統(tǒng)性。研究內(nèi)容多集中在海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局［1-4］、海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式與政策支撐體系［5-7］、海洋資源與環(huán)境的產(chǎn)業(yè)承載力［8］、海洋功能區(qū)劃研究［9-10］、海洋產(chǎn)業(yè)集群［11-12］等的研究，而針對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)則相對(duì)匱乏；研究區(qū)域則以城市［13-14］、區(qū)域產(chǎn)業(yè)［15-16］發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響為主，對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響分析關(guān)注較少；研究方法多定性、相關(guān)分析［17］，少定量研究。因此，本文以山東省為例，通過對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)與海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)的耦合度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，揭示兩大系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

一、研究區(qū)概況

山東位于中國東部沿海、黃河下游，境域包括半島和內(nèi)陸兩部分，總面積15.71萬km2，山東半島三面環(huán)海，全長3 121km，占全國大陸海岸線的1/6，全省近海海域17萬km2，占渤海和黃?？偯娣e的37%，海洋資源豐富，生物種類多樣，為全省海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)建設(shè)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來，山東省海洋經(jīng)濟(jì)年均提高25%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過經(jīng)濟(jì)增長速度，海洋經(jīng)濟(jì)占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例也逐年提高，從2011年的9.14%上升到2011年的17.70%，海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益成為山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長點(diǎn)，2002-2012年山東省海洋產(chǎn)業(yè)的演進(jìn)則經(jīng)過了一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的發(fā)展過程，從“一、二、三”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)到“一、三、二”再到最終的“二、三、一”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（見圖1），海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展階段。但是，在海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)轉(zhuǎn)型的同時(shí)，相關(guān)的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)矛盾等發(fā)展不協(xié)調(diào)問題也日益凸顯，海洋產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整給海洋生態(tài)環(huán)境帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，另一方面，海洋生態(tài)環(huán)境問題也在一定程度上制約了區(qū)域海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因而，對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)兩者的作用機(jī)理進(jìn)行研究，有助于協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，為海洋經(jīng)濟(jì)的后續(xù)發(fā)展提供借鑒。

圖1 山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例（%）

二、指標(biāo)體系與研究方法

（一）指標(biāo)體系

海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境之間的耦合作用相對(duì)復(fù)雜，不僅海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境之間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，而且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部和生態(tài)環(huán)境內(nèi)部同樣存在復(fù)雜的關(guān)系，采用單一指標(biāo)無法真實(shí)反映兩系統(tǒng)之間的內(nèi)在耦合機(jī)理。在借鑒以往產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境耦合研究成果［18-20］的基礎(chǔ)上，遵循科學(xué)性、時(shí)序性、階段性、可操作性及相對(duì)獨(dú)立性等原則，基于理論分析法，綜合專家意見，初步擬定一般評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。借助SPSS21統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析和主成分分析，最終得到相對(duì)獨(dú)立的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系（表1）。

表1 海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與海洋產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)耦合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（二）數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

根據(jù)預(yù)期的研究目的和設(shè)計(jì)的指標(biāo)體系，研究數(shù)據(jù)主要來源于2002-2012年《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國海洋統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》、國家海洋局網(wǎng)站、中國科技部網(wǎng)站、國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站、山東統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)，部分較難獲得的數(shù)據(jù)由筆者根據(jù)資料整理而得。

不同的指標(biāo)具有不同的量綱和數(shù)量級(jí)，因此需要先對(duì)樣本進(jìn)行歸一化處理，以消去單位及數(shù)量級(jí)對(duì)評(píng)級(jí)結(jié)果的影響。

對(duì)于正向指標(biāo)（即效益型指標(biāo)），公式為：

對(duì)于逆向指標(biāo)（即成本性指標(biāo)），公式為：

以年份數(shù)據(jù)作為樣本，總樣本數(shù)為11，指標(biāo)數(shù)為20。因此，i=1，2，…，20；j=1，2，…，11。歸一化處理后的數(shù)據(jù)見表2所列。

表2 海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)

（三）研究方法

1.耦合度模型

耦合是指兩個(gè)或者兩個(gè)以上系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)形式通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象，耦合度就是描述系統(tǒng)或要素相互影響的程度［21］。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間同樣存在相互依存、相互制約的耦合關(guān)系，表現(xiàn)為壓力—狀態(tài)—響應(yīng)之間的互動(dòng)關(guān)系。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變會(huì)對(duì)生態(tài)及環(huán)境帶來壓力，生態(tài)及環(huán)境的破壞也會(huì)制約產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和提升。本文運(yùn)用的耦合度用于分析海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)二者相互關(guān)系，耦合度越高，二者聯(lián)系越緊密，相互影響越大，制約性越強(qiáng)。根據(jù)耦合度的概念，本文采用離散系數(shù)對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境的耦合情況進(jìn)行研究。離散系數(shù)能夠較準(zhǔn)確地反映兩組數(shù)據(jù)的離散程度，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)Ind(x)和海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)Env(y)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，因此可以用離散系數(shù)表示二者之間的耦合度，離散系數(shù)越小，協(xié)調(diào)程度越高；離散系數(shù)越大，協(xié)調(diào)程度越低。

海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)Ind(x)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為：

其中，ai為海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特征的指標(biāo)權(quán)重；i為指標(biāo)個(gè)數(shù)，且i=1，2，…，m；xi為海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特征的第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。若計(jì)算的Ind(x)數(shù)值越高，表明海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平越合理；數(shù)值越低，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平越不合理。

海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)Env(y)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為：

其中，bj為海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)特征的指標(biāo)權(quán)重；j為指標(biāo)個(gè)數(shù)，且j=1，2，…，n；yj為海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)特征的第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。若計(jì)算的Env(y)數(shù)值越高，表明海洋生態(tài)環(huán)境的發(fā)展?fàn)顩r越好；數(shù)值越低，海洋生態(tài)環(huán)境的發(fā)展?fàn)顩r越差。

據(jù)耦合度的定義，Ind(x)和Env(y)的離散程度越小越好，用離差系數(shù)表示為：

其中，S為Ind(x)和Env(y)的協(xié)方差。離差系數(shù)反映了海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)程度，由模型中能夠看出，C*的取值越小，耦合程度越好；C*的取值越大，耦合程度越差。

2.耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度離差系數(shù)雖然能夠較好地反映海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境二者相互協(xié)調(diào)的程度，但在有的情況下，對(duì)于反映海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的整體功能、綜合環(huán)境效益的大小及其發(fā)展水平的作用則較為局限。為進(jìn)一步反映海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境的整體發(fā)展情況，在此構(gòu)造了海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度公式：其中，R為協(xié)調(diào)度；P為海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境效益的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，且P=λInd(x)+φEnv(y)，其中，λ為海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展水平權(quán)重；φ為海洋生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平的權(quán)重，鑒于海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的重要程度，在此取λ=φ=0.5。

3.耦合度模型實(shí)證

運(yùn)用上述的模型對(duì)山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度及耦合協(xié)調(diào)程度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表3所列。

表3 海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合度

（四）實(shí)證結(jié)果分析

1.海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)與海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)

從表3可以看出，山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)呈逐年遞增的趨勢，測算數(shù)值由2002年的0.142 3上升到2012年的0.277 4，上升了0.315 1，其中，2006年和2012年的海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展增幅較為明顯，表明山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得以不斷優(yōu)化，海洋產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭良好；海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)則呈逐年遞減的趨勢，測算數(shù)值由2002年的0.237 4下降到2012年的0.2014，下降了0.036，表明海洋生態(tài)環(huán)境逐年惡化，發(fā)展態(tài)勢不容樂觀。值得注意的是，2011年以前海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)一直低于海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)，2011年海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)為0.206 9，首次超過海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)0.204 8，2011年以后海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)迎來了更為快速的增長?？偟膩碚f，山東省的海洋產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展情況較為滿意，但是忽視了對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的治理，生態(tài)環(huán)境資源亟須改善。

2.耦合度演變趨勢

山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度曲線演變軌跡基本符合經(jīng)濟(jì)—環(huán)境庫茲涅茨曲線。2002年來，山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度呈先上升后下降的發(fā)展趨勢，這也與山東省的實(shí)際情況比較吻合。在2002年以前，山東省海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展以粗放型的生產(chǎn)模式為主，走高能耗、高污染、高排放的發(fā)展之路，導(dǎo)致了山東省2002年的海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)與海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)為近年來的最低值，分別為0.151 8和0.169 8，2002年以后，山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)和海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)的耦合度呈現(xiàn)遞增的發(fā)展態(tài)勢，2007年兩者的耦合度出現(xiàn)了下降，而后繼續(xù)增長，經(jīng)過一段時(shí)間的磨合，山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間保持相對(duì)穩(wěn)定的耦合狀態(tài)。值得一提的，政府需要意識(shí)到海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展帶來的環(huán)境污染與資源消耗對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成的嚴(yán)重危害，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施遏制生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化，走集約型、環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路。

3.耦合發(fā)展類型情況分析

通過對(duì)山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，二者之前的耦合度指數(shù)與耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)的發(fā)展趨勢一致。起初，山東省長期以來實(shí)行的是粗放式的生產(chǎn)模式，制約了海洋產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康運(yùn)行，2002年兩大系統(tǒng)處于中度失調(diào)狀態(tài)。隨著政府推行的一系列海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得以不斷優(yōu)化升級(jí)，2003-2006年二者進(jìn)入輕度失調(diào)狀態(tài)，2007年進(jìn)入初級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展階段。從海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)和海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)來看，2011年兩大系統(tǒng)之間Ind(x)/Env(y)=1.010 3＞1，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)開始占據(jù)主導(dǎo)地位，2011年以后，二者之間的耦合關(guān)系進(jìn)入了良好協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展軌道。綜合來看，山東省在大力發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)、推動(dòng)海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)上取得了較為理想的成果，海洋產(chǎn)業(yè)集聚效果顯著，下一步應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注海洋生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，走海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展道路。

三、結(jié)論及局限

本文以山東省為例，試圖探尋海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合機(jī)理，構(gòu)造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的耦合元素指標(biāo)，運(yùn)用耦合度模型和耦合協(xié)調(diào)度模型進(jìn)行實(shí)證分析，揭示海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)。研究結(jié)果表明，山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與海洋生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)度正趨于轉(zhuǎn)好，逐步體現(xiàn)出兩大系統(tǒng)的區(qū)域協(xié)調(diào)效應(yīng)。值得關(guān)注的是，兩大系統(tǒng)自身的發(fā)展并不協(xié)調(diào)：近年來，山東省海洋產(chǎn)業(yè)通過不斷加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，海洋產(chǎn)業(yè)由最初的“一、二、三”的錯(cuò)位結(jié)構(gòu)特征到最終的“二、三、一”穩(wěn)定協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)特征，海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向與目標(biāo)不斷滿足區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化，海洋經(jīng)濟(jì)對(duì)山東省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起了很大的帶動(dòng)作用。同時(shí)，這種海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也使得山東省的多種污染物排放量維持在較高水平，山東省以資源過度消耗為代價(jià)的海洋經(jīng)濟(jì)增長模式對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，海洋生態(tài)環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀。因此，山東省在今后發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，應(yīng)該更加關(guān)注海洋生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，做到海洋產(chǎn)業(yè)與海洋生態(tài)協(xié)調(diào)均衡發(fā)展。

本文僅對(duì)山東省海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的總體演變對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響效應(yīng)進(jìn)行了研究，沒有將海洋三個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響分別研究，這也將是下一步研究的工作重點(diǎn)。

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