基于EES協(xié)同模型的廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全評價

劉漢斌（廣東海洋大學 海洋經(jīng)濟與管理研究中心，廣東 湛江 524088）

基于EES協(xié)同模型的廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全評價

劉漢斌
（廣東海洋大學 海洋經(jīng)濟與管理研究中心，廣東 湛江 524088）

針對目前海洋生態(tài)安全問題頻發(fā)及其保護形勢嚴峻的現(xiàn)狀，重新厘定其內(nèi)涵，構(gòu)建EES（環(huán)境—經(jīng)濟—社會）協(xié)同模型，確定海洋生態(tài)系統(tǒng)安全評價指標體系和評價標準。以廣東省為研究對象，運用模糊物元法，對2000—2013年廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全進行實證評價。結(jié)果表明，廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全狀況整體呈現(xiàn)不斷提高的態(tài)勢，但仍然處于較低的水平；其中海洋環(huán)境生態(tài)安全子系統(tǒng)基本處于臨界安全狀態(tài)，海洋經(jīng)濟生態(tài)安全子系統(tǒng)一直保持持續(xù)穩(wěn)定上升的態(tài)勢，海洋社會生態(tài)安全子系統(tǒng)在2000—2006年呈快速增長的態(tài)勢，2006—2013年則是在臨界安全階段上下波動。

海洋生態(tài)，安全系統(tǒng)；EES；模糊物元；持續(xù)發(fā)展

引言

海洋是全球生命系統(tǒng)的重要組成部分，為人類的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)資源及能源。而健全良好的海洋生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)價值和服務功能則成為人類可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。但不合理的海洋開發(fā)活動導致我國海洋生態(tài)環(huán)境不斷惡化，海洋生態(tài)系統(tǒng)安全面臨嚴峻威脅。具體表現(xiàn)為近岸海域生物資源衰退，部分海域趨于荒漠化；海岸線破壞侵蝕嚴重，自然岸線保有率偏低；海水污染加劇，赤潮、綠潮等自然災害發(fā)生頻繁；典型海洋生態(tài)系統(tǒng)多處于亞健康狀態(tài)，海島破壞嚴重[1]。為此，國家高度關(guān)注海洋生態(tài)安全問題。黨的十八大把生態(tài)文明建設放在突出地位，納入中國特色社會主義事業(yè)“五位一體”總布局的戰(zhàn)略決策，十八屆三中全會提出加快建立系統(tǒng)完整的生態(tài)文明制度體系；《全國海洋主體功能區(qū)規(guī)劃》等系列規(guī)劃為海洋生態(tài)文明建設提供了依據(jù)和保障。國家海洋局提出了“藍色海灣”“銀色海灘”“南紅北柳”“生態(tài)海島”等重大工程修復治理海洋生態(tài)環(huán)境。廣東作為我國海洋大省，高度重視環(huán)境保護和生態(tài)建設工作，積極實施主體功能區(qū)戰(zhàn)略，劃定生態(tài)保護紅線，堅持把生態(tài)文明建設放在更加突出位置，推動建立系統(tǒng)完整的生態(tài)文明制度體系。據(jù)此，構(gòu)建海洋生態(tài)系統(tǒng)安全指標系統(tǒng)，對廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全進行實證評價，準確定位廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全所處的狀態(tài)，有利于促進海洋經(jīng)濟綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展。

1 基于EES協(xié)同模型的海洋生態(tài)系統(tǒng)安全概念

近年來，學界對于海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的概念的界定主要從海洋生態(tài)環(huán)境的基本服務能力和恢復能力兩大方面進行論述，如丁德文（2015）認為，海洋生態(tài)環(huán)境安全是指與人類生存、生活和生產(chǎn)活動相關(guān)的海洋生態(tài)環(huán)境及海洋資源處于良好的狀況或不遭受不可恢復的破壞[2]；楊振姣，姜自福（2010）指出人類海洋生態(tài)安全應該主要包括其受人類活動的影響要降低到的可控程度及人類對海洋生態(tài)破壞后的補救措施[3]；張素君（2009）認為海洋生態(tài)系統(tǒng)安全應該包括海洋環(huán)境安全、海洋生物安全及海洋生態(tài)系統(tǒng)安全[4]。

對于海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的界定，筆者認為前人準確把握海洋生態(tài)安全的基本特征，較為科學，但同時忽略了其他因素對海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的影響及各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性研究。鑒于此，本研究運用系統(tǒng)理論，基于EES協(xié)同模型，對海洋生態(tài)系統(tǒng)安全進行重新厘定，認為海洋生態(tài)系統(tǒng)安全是由海洋環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)安全、海洋經(jīng)濟生態(tài)系統(tǒng)安全、海洋社會生態(tài)系統(tǒng)安全構(gòu)成，它是指海洋生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部各子系統(tǒng)、子要素相互協(xié)調(diào)，能夠正常運轉(zhuǎn)，生態(tài)服務功能可以滿足人類生存與發(fā)展的需求（圖1）。

圖1 海洋生態(tài)系統(tǒng)安全構(gòu)成圖Fig.1 Marine ecological system security configuration diagram

2 基于EES協(xié)同模型的海洋生態(tài)安全評價方法

2.1 構(gòu)建指標體系

根據(jù)EES模型，結(jié)合當前國內(nèi)外有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)安全評級的各種方法[5]，科學選取評價指標，構(gòu)建三層次的海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的指標體系[6]。目標層為海洋生態(tài)安全指標體系；準則層為環(huán)境—經(jīng)濟—社會子系統(tǒng)；指標層為各類評價目標的具體指標，（見表1）。

表1 基于EES模型海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of marine ecosystems security based on the EES

2.2 權(quán)重的確定

目前確定指標權(quán)重的方法一般有層次分析法、主成分分析法、熵值法、特爾菲法等[7]，綜合考量各方法的特點及指標的特性，避免人為的主觀因素對評級結(jié)果造成誤差，本研究采用熵值法計算各指標的權(quán)重，根據(jù)其原理，若評價指標的信息熵越小，則其包含的信息量越大，在評價體系中占據(jù)的地位越重，權(quán)重應該越高；反之亦然[8]。

由于各評價指標的性質(zhì)不一致，需要對原始指標數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。本文采用極差化的數(shù)據(jù)進行歸一處理。當評價指標屬于效益型指標，按照公式（1）計算其在m年間n個指標因子所組成的矩陣X={Xij}m×n；當評價指標屬于成本型指標時，根據(jù)公式（2）進行計算。

式中：Xmax為該項指標的最大值，Xmin為該項指標的最小值，經(jīng)過歸一處理后，獲得標準矩陣Y={Yij}m×n。

標準化之后的指標因子，運用熵值法，根據(jù)公式（3）計算各因子的權(quán)重。

則第項指標的權(quán)重為

2.3 海洋生態(tài)安全系統(tǒng)評價模糊物元法

2.3.1 構(gòu)建模糊物元

海洋生態(tài)系統(tǒng)安全物元R由描述的對象M及其特征向量C和特征量值V共同構(gòu)成，即，R=（M，C，V）若其特征值量值V具有模糊性，則稱之為模糊物元[9]。事物M有n個特征C1，C2，…，Cn及其相應的量值x1，x2，…，xn，則稱R為n維模糊物元。m個事物的n維物元組合在一起構(gòu)成m個事物的n維復合模糊物元Rmn，即

2.3.2 計算從優(yōu)隸屬度

從優(yōu)隸屬度原則是在建立各項評價指標相應的模糊量值，從屬于標準樣本各對應評價指標項相應的模糊隸屬程度的原則[10]，采用公式（6）、（7）計算

由此可以建立從優(yōu)隸屬度模糊物元Rˉmn：

2.3.3 構(gòu)建標準模糊物元和差平方模糊物元

標準模糊物元Ron是根據(jù)從優(yōu)隸屬度模糊物元Rˉmn中個評價指標的從優(yōu)隸屬度的最大值或最小值予以確定。差得平方復合物元RΔ由標準模糊物元Ron與復合模糊物元Rmn中對應各項差得平方組成，即Δij=（uoj-uij）2：

2.3.4 歐氏貼近度和綜合評價

選用歐式貼近度表示被評價樣本與標準樣本兩者相互的接近程度，若其值越大表示兩者越接近，反之亦然[11]。各樣本根據(jù)歐氏貼近度的大小進行相應的優(yōu)劣排序，根據(jù)本研究的具體評價意義[12]，運用M（·，+）算法，即先乘后加計算歐氏貼近度的復合模糊物元Rph：

2.4 評價標準

根據(jù)相關(guān)標準及其文獻[13]，將各綜合評價指標歐氏貼近度劃分海洋生態(tài)系統(tǒng)安全等級，并根據(jù)其所處的安全等級歸納其系統(tǒng)安全的特征。

表2 海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的評價等級及系統(tǒng)特征Tab.2 Rating system and features of marine ecosystems security

3 廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全實證評價

3.1 廣東省海洋經(jīng)濟發(fā)展概況

廣東省毗鄰南海，地處泛珠三角經(jīng)濟區(qū)和華南經(jīng)濟圈的核心區(qū)，是全國沿海重要省份之一。全省的海岸線長達4 114千米，占全國的三分之一以上，其中島嶼岸線2 414千米[14]；海域面積為41.9平方千米，港灣條件優(yōu)越，島嶼眾多，大陸架寬廣。2000—2015年間，廣東省的海洋生產(chǎn)總值從1 513.59億元增長為15 200億元，一直位居全國首位；海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。海洋經(jīng)濟快速增長也給海洋環(huán)境生態(tài)帶來巨大的壓力。如何突破環(huán)境的瓶頸，保障海洋生態(tài)系統(tǒng)安全，實現(xiàn)海洋經(jīng)濟與海洋生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展成為廣東現(xiàn)階段最為迫切解決的問題。

3.2 數(shù)據(jù)來源

通過查閱《廣東統(tǒng)計年鑒2000—2014》《中國海洋統(tǒng)計年鑒2000—2014》 《中國環(huán)境年鑒2000—2014》 《廣東海洋環(huán)境質(zhì)量公報2000—2014》 《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報2000—2014》以及國家海洋局網(wǎng)站、廣東省海洋與漁業(yè)局網(wǎng)站等獲取廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全評價指標的原始數(shù)據(jù)。

3.3 評價結(jié)果及分析

根據(jù)EES協(xié)同模型，選取“環(huán)境、經(jīng)濟、社會”三大子系統(tǒng)構(gòu)建廣東省海洋生態(tài)安全系統(tǒng)評價指標[15]，運用熵值法，計算系統(tǒng)及各系統(tǒng)的權(quán)重分別為：

Wi（A）=（0.04142，0.04130，0.04161，0.01565，0.07628，0.06073，0.08058，0.00479，0.07034，0.02805，0.02623，0.08050，0.03380，0.01548，0.07400，0.00285，0.03912，0.08230，0.06560，0.08603，0.01110，0.00481，0.01743）T，（i= 1，2，…，23）

Wi（A1）=（0.10820，0.10811，0.10867，0.04086，0.18922，0.14862，0.28381，0.01252）T，（i=1，2，…，8）

Wi（A2）=（0.19310，0.08169，0.07640，0.22342，0.09873，0.04507，0.16295，0.00829，0.11035）T，（i=1，2，…，9）

Wi（A3）=（0.40043，0.21068，0.23220，0.04056，0.01661，0.09952）T，（i=1，2，…，6）

運用模糊物元模型對2000—2013年廣東海洋生態(tài)系統(tǒng)安全進行實證評價，其計算的結(jié)果如表3所示。

通過上述計算可得，十多年間廣東省海洋生態(tài)安全系統(tǒng)總體上呈波浪式的上升，期間呈上升—下降—上升；從2000年的0.216 57上升到2013年的0.496 18，到2010年達到峰值，為0.534 28，安全等級從最初的不安全狀態(tài)過渡到臨界安全，安全等級處于較低的層次。這

表明廣東海洋生態(tài)安全系統(tǒng)的環(huán)境、經(jīng)濟與社會三大子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性較差，距離理想安全較高層次的水平還有很大的距離，但有不斷增強的趨勢。具體來說：

表3 2000—2013年廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的評價及對應的生態(tài)系統(tǒng)安全等級Tab.3 Evaluation and corresponding ecosystem level of security of Guangdong provincial oceanic ecological safety from 2000 to 2013

圖2 海洋環(huán)境子系統(tǒng)歐氏貼近度Fig.2 Euclid approach degree of marine environmental subsystem

圖3 海洋經(jīng)濟子系統(tǒng)歐氏貼近度Fig.3 Euclid approach degree of marine economic subsystem

圖4 海洋社會子系統(tǒng)歐氏貼近度Fig.3 Euclid approach degree of marine economic subsystem

圖5 海洋生態(tài)安全系統(tǒng)歐氏貼近度Fig.5 Euclid approach degree of marine ecological subsystem

1） 海洋環(huán)境生態(tài)安全子系統(tǒng)。2000—2013年，海洋環(huán)境生態(tài)安全子系統(tǒng)的歐氏貼近度一直圍繞著臨界安全線波動的狀態(tài)。2005年達到峰值，2011年的指標值達到谷值，2013年有上升的趨勢；主要原因是隨著廣東省海洋科技進步，開發(fā)海洋資源力度不斷加大，人均海洋產(chǎn)品產(chǎn)量包括人均原油產(chǎn)量、人均天然氣生產(chǎn)量、人均電力生產(chǎn)量都在逐年的增加；同時，由于海洋資源的大規(guī)模、不合理開發(fā)使得人均海水產(chǎn)品、人均紅樹林面積等資源減少，開發(fā)的成本對效益產(chǎn)生替代效益，導致2011年廣東省的環(huán)境生態(tài)安全降低到谷底。2011年之后，按照國家建設海洋生態(tài)文明的要求，廣東積極制定各項政策科學開發(fā)海洋，保護海洋生態(tài)環(huán)境，具體包括編制《廣東海洋主體功能區(qū)規(guī)劃》 《廣東省海洋生態(tài)保護實施方案》 《廣東省生態(tài)文明建設規(guī)劃》；實施自然岸線保有率總量控制，入海排污總量控制制度，劃定海洋開發(fā)生態(tài)紅線等措施。這在一定程度上緩解了海洋資源環(huán)境的壓力，促使海洋環(huán)境生態(tài)安全的歐氏貼近度有了上升的趨勢。

2） 海洋經(jīng)濟生態(tài)安全子系統(tǒng)。2000—2013年，海洋經(jīng)濟生態(tài)安全子系統(tǒng)一直保持持續(xù)穩(wěn)定上升的態(tài)勢，這主要得益于廣東省海洋經(jīng)濟發(fā)展雄厚的實力。近十幾年以來，廣東省海洋經(jīng)濟總量在全國一直處于首位，海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷得到優(yōu)化，尤其是第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。2012年，廣東海洋經(jīng)濟規(guī)模突破萬億大關(guān)，現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)體系基本成型，以濱海旅游業(yè)為代表的第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占全國的20%以上。同時，廣東省十分注重海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育，通過加大財政投入，出臺一系列優(yōu)惠政策助力海洋新興產(chǎn)業(yè)快速成長。此外，廣東省通過發(fā)展海洋科技，努力提高海洋資源的綜合利用效率，提高火力發(fā)電、煉油、制氣轉(zhuǎn)換效率，提高工業(yè)廢水達標率和固體廢棄物利用率，走出海洋經(jīng)濟發(fā)展高效低碳的新模式。

3） 海洋社會生態(tài)安全子系統(tǒng)。廣東省海洋社會生態(tài)安全歐氏貼近度在2000—2013年的變化幅度較大，從2000年的不足0.1上升到2013年的0.626 49，上升幅度超過50%。其變化大致可以分為兩大階段為2000—2006年呈快速增長的態(tài)勢，2006—2013年則是在臨界安全階段上下波動。廣東歷來重視人民生活水平及海洋科技水平提高，在生活方面，恩格爾系數(shù)逐年下降，表明居民的收入水平、生活水平顯著提高。在海洋科技水平發(fā)展方面，海洋R&D經(jīng)費雖歷年有所增加，但與國外海洋強國相比，還存在較大的差距；海洋科技從業(yè)人員、海洋科技成果也是呈現(xiàn)增長的態(tài)勢，但與山東、浙江等沿海省份存在一定的差距。究其根本在于科研的體制機制相對滯后，創(chuàng)新不足，很難適應現(xiàn)代海洋科技發(fā)展的步伐。

綜合以上幾大方面，現(xiàn)階段廣東省海洋生態(tài)安全系統(tǒng)處于較低狀態(tài)。鑒于此，廣東省急需大量加強海洋生態(tài)文明能力建設，特別是海洋科技能力的培養(yǎng)，加強對海洋綜合管理體制機制的創(chuàng)新，不斷提升廣東省海洋生態(tài)文明建設水平。

4 結(jié) 語

1）本研究依據(jù)EES協(xié)同模型，構(gòu)筑海洋生態(tài)系統(tǒng)安全評價指標體系，運用模糊物元法對廣東的海洋生態(tài)系統(tǒng)安全進行實證評價。結(jié)果表明廣東海洋生態(tài)系統(tǒng)安全整體的情況呈現(xiàn)不斷提高的態(tài)勢，但仍然處于較低的水平，海洋生態(tài)安全建設任重道遠。

2） 環(huán)境、經(jīng)濟、社會三大子系統(tǒng)中，不僅內(nèi)部要素的歐氏貼近度差異較大，子系統(tǒng)與子系統(tǒng)間也存在這種狀況，表明各子系統(tǒng)的發(fā)展水平不一致，子系統(tǒng)與子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)能力較差。這表明在推進系統(tǒng)內(nèi)部建設的同時需加強推進系統(tǒng)間的協(xié)同創(chuàng)新水平。

3）對海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的研究必須依托大量的時間序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，科學構(gòu)建指標體系；本研究部分數(shù)據(jù)因統(tǒng)計口徑變化以及主觀因素影響可能造成評價結(jié)果不能全面客觀反映廣東省海洋生態(tài)系統(tǒng)安全的實際狀況。在指標閾值的確定，由于缺乏“劑量—效益”關(guān)系的驗證，為此，還需要進一步深入研究。

[1]狄乾斌，張 潔，吳佳璐.基于生態(tài)系統(tǒng)健康的遼寧省海洋生態(tài)承載力評價[J].自然資源學報，2014，29（2）：254-257.

[2]丁德文.關(guān)于“國家海洋生態(tài)環(huán)境安全”問題的思考[J].太平洋學報，2015（10）：64.

[3]楊振姣，姜自福.海洋生態(tài)安全的若干問題——兼論海洋生態(tài)安全的涵義及其特征[J].太平洋學報，2010，18（6）：91-94.

[4]張素君.海洋生態(tài)安全法律問題研究[D].青島：中國海洋大學，2009.

[5]Jiang Q，Shintaro G，Hiroki T．LUCC and Accompanied Soil Degradation in China from 1960s to 1990s[J].Journal of Geoscience Research NE Asia，2002，5（1）：62-71.

[6]苗麗娟，王玉廣.海洋生態(tài)環(huán)境承載力評價指標體系研究[J].海洋環(huán)境科學，2006（9）：75-78.

[7]黃 鵬，郭 閩，蘭思仁.基于E-E-S模型的福建省城市生態(tài)系統(tǒng)安全評價[J].重慶工商大學學報（自然科學版），2015，32（5）：72-76.

[8]張松男，雷國平.基于E-E-S協(xié)同模型的土地生態(tài)安全模糊物元評價——以哈爾濱市為例[J]．國土資源情報，2012（11）：51-56

[9]鄒志紅，孫靖南，任廣平.模糊評價因子的熵權(quán)法賦權(quán)及其在水質(zhì)評價中的應用[J].環(huán)境科學學報，2005，25（4）：552-556.

[10]劉 娜，艾南山，方 艷，等.基于熵權(quán)的模糊物元模型在城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價中的應用[J].成都理工大學學報（自然科學版），2007，34（5）：589-592.

[11]周文華，王如松.基于熵值的北京城市生態(tài)系統(tǒng)健康模糊綜合評價[J].生態(tài)學報，2005（12）：3244-3251.

[12]羅文斌，吳次芳，汪友結(jié)，等.基于物元分析的城市土地生態(tài)水平評價以浙江省杭州市為例[J].中國土地科學，2008（12）：31-38.

[31]施曉清，歐陽志云.城市生態(tài)安全及其動態(tài)評價方法[J].生態(tài)學報，2005，25（12）：3237-3243.

[14]廣東省海洋與漁業(yè)局.廣東海洋功能區(qū)劃[R].廣州：廣東省海洋與漁業(yè)局，2013.

[15]肖風勁，歐陽華.生態(tài)系統(tǒng)健康及其評價指標和方法[J].自然資源學報，2002，17（2）：203-209.

Safety Assessment of Marine Ecosystem in Guangdong Province Based on the EES Model

LIU Hanbin
(Marine Economy&Management Research Center,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China)

Ecological value and service functions of marine ecosystems is the basis for the sustainable development of mankind.Aiming at the frequent marine ecological protection and security issues at present and the grim situation of protection,the paper re-determined its meaning and builds the EES (Environment-Economy-Society)collaborative model to determine the marine ecosystem safety evaluation index system and evaluation criteria. Taking Guangdong province as the research object,and focusing on the time series data of 2000-2013,the fuzzy matter element method was used to evaluate the safety of marine ecosystem in Guangdong province.The results showed that the overall security situation of the marine ecosystem in Guangdong province presents an increasingly improving trend,but still remains at a low level;meanwhlie,the marine environmental and ecological security subsystem basic is basically in a critical security state,the marine economic ecological security subsystem has maintained a sustained and stable security upward trend,the marine social ecological security subsystem in 2000-2006 showed a rapid growth and in 2006-2013 fluctuated in the stage of critical security.

marine ecology;security systems;EES;fuzzy matter-element;sustainable development

F

A

2095-1647（2016）04-0020-08

2016-06-28

廣東省教育廳創(chuàng)新強校青年創(chuàng)新人才類項目“南海海洋生態(tài)環(huán)境變化的集成管理研究” [2015WQNCX049]；廣東海洋大學人文社會科學研究一般項目“大數(shù)據(jù)視闕下南海近海海洋環(huán)境變化集成管理研究” [C14536]

劉漢斌，男，助理研究員，碩士學位，主要研究方向為海洋經(jīng)濟、海洋管理。