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    區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的耦合均衡解析
    ——以泰安市為例

    2018-05-31 09:38:38宋曉娜
    泰山學(xué)院學(xué)報(bào) 2018年3期
    關(guān)鍵詞:泰安市子系統(tǒng)耦合

    宋曉娜,張 峰

    (1.泰山學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,山東 泰安 271000;2.山東理工大學(xué) 管理學(xué)院,山東 淄博 255012;3.中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院,北京 100048)

    長(zhǎng)期以來,人與自然的共生性問題一直是社會(huì)各界探討的焦點(diǎn),尤其是自20世紀(jì)中后期隨著城市化進(jìn)程加快,其中暴露出的資源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題更是迫使生態(tài)保護(hù)成為了全球共同面臨的緊迫性工作.實(shí)際上,人們?cè)谔剿髦幸阎饾u發(fā)現(xiàn)人類對(duì)自然資源與生態(tài)環(huán)境的高度依賴性使其相互之間成為了高度緊密結(jié)合的整體,但其中包含的錯(cuò)綜復(fù)雜的要素關(guān)聯(lián)關(guān)系致使對(duì)其研究難以從單一視角對(duì)其實(shí)現(xiàn)全面的認(rèn)知[1].而該類問題反映在區(qū)域生態(tài)問題上更為突出,即區(qū)域之間在資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、社會(huì)人文等方面的差異性致使其生態(tài)治理的方向、途徑、重點(diǎn)等不盡相同.因此充分結(jié)合區(qū)域的實(shí)際特點(diǎn),客觀辨識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然資源開發(fā)與使用,以及生態(tài)環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系并制定科學(xué)合理的調(diào)控措施對(duì)實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要.

    鑒于緩解生態(tài)問題的重要性及其復(fù)雜性,著名生態(tài)學(xué)家馬世駿等基于生態(tài)控制論理論提出了“社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)”的概念,并認(rèn)為復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)存在時(shí)空尺度上的偶合特性,而系統(tǒng)要素之間存在物流、信息流和能量流等[2].其后,王如松等進(jìn)一步研究了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制與控制機(jī)理,同時(shí)基于可持續(xù)發(fā)展理論提出了不同尺度下的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)管理范式[3].正是基于這些基礎(chǔ)性的理論框架,復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的探索也逐步拓展至系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律[4-5]、系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)價(jià)[6-7]、系統(tǒng)調(diào)控策略[8-9]等諸多維度.其中,自組織理論[10]、共生理論[11]、熵值評(píng)估[12-13]等為揭示復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的非線性結(jié)構(gòu)及要素的不確定性影響提供了良好的理論支撐;能值分析[14]、模糊評(píng)價(jià)[15-16]、生態(tài)位測(cè)度[17]等逐步成為復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)定量分析的主要手段;而動(dòng)力學(xué)仿真[18-19]、預(yù)警分析[20]實(shí)現(xiàn)了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控政策模擬的技術(shù)方法.同時(shí),復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)研究的視角也從其宏觀層面的理論體系探討擴(kuò)充到更加具體化的多領(lǐng)域分析,如城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[21-22]、農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[23]、工業(yè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[24]等;而圍繞區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的探討相對(duì)薄弱,主要集中于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[25]、資源承載力評(píng)價(jià)[26-27]等.

    綜上,現(xiàn)階段針對(duì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的研究范疇與層次不斷提高,其中呈現(xiàn)出的共識(shí)之處即為以系統(tǒng)論為指導(dǎo),從構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)的復(fù)雜多要素及子系統(tǒng)之間相互作用關(guān)系的角度進(jìn)行機(jī)理探索.而同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn),隨著人們對(duì)生態(tài)問題的關(guān)注與治理力度的不斷加強(qiáng),復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的主要矛盾已由最初“過度發(fā)展經(jīng)濟(jì)而對(duì)生態(tài)環(huán)境認(rèn)識(shí)不足”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢J(rèn)識(shí)不斷加深但治理措施還不到位”.尤其是在當(dāng)前國(guó)內(nèi)著力提升生態(tài)文明建設(shè)水平的背景下,聚焦于現(xiàn)階段復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的主要矛盾,重新審視影響區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)安全的歷史演進(jìn)脈絡(luò)與后期保障機(jī)制尤為關(guān)鍵.據(jù)此,本文以泰安市為例,通過對(duì)其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)涵進(jìn)行討論,構(gòu)建適用于其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的耦合均衡評(píng)價(jià)體系與定量測(cè)度模型,并挖掘其均衡度時(shí)序變化的內(nèi)在規(guī)律及主要驅(qū)動(dòng)要素.

    1 區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)及其演化均衡度評(píng)價(jià)模型

    1.1 區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)描述

    按照經(jīng)典的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)涵框架,認(rèn)為將由人參與的任何社會(huì)行為都可視為其置于某種時(shí)空內(nèi),該時(shí)空內(nèi)的各類生態(tài)關(guān)聯(lián)要素相互交織作用并形成了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),而其系統(tǒng)內(nèi)通常是由經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、社會(huì)等子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)在一起且涌現(xiàn)出諸多單一要素?zé)o法具備的特征,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與層次也隨著其運(yùn)行演化呈現(xiàn)為多樣化[28].據(jù)此,本文中的區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)主要是指一定區(qū)域內(nèi)的“經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境-社會(huì)”(Economy - Resources - Environment - Society, ERES)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),該復(fù)合系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)都具有種類多樣、層次復(fù)雜的基本特征,且在特定運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律下,其子系統(tǒng)之間維持著動(dòng)態(tài)平衡.對(duì)此可將其內(nèi)涵概括性的表示:

    CS?{S1,S,2,S3,S4,Rk,T,O},

    Si?{Ei,Ci,Fi}i=1,2,3,4.

    上述內(nèi)涵描述中,S1、S2、S3、S4是指ERES復(fù)合系統(tǒng)的構(gòu)成子系統(tǒng),包括經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境和社會(huì)子系統(tǒng);對(duì)于ERES系統(tǒng)內(nèi)的構(gòu)成要素及其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)的多樣化功能,可采用Ei,Ci,F(xiàn)i表示;此外,系統(tǒng)內(nèi)部還存著諸多復(fù)雜關(guān)系,即Rk關(guān)系集,從層次上來講其涉及到子系統(tǒng)層次的關(guān)聯(lián),也涵蓋了構(gòu)成要素的相互作用;T表示時(shí)間,是系統(tǒng)演化的規(guī)律主線;O為區(qū)域?qū)ο?,是指特定區(qū)域的復(fù)合系統(tǒng)的域.在上述基礎(chǔ)上,可將ERES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)表示為(圖1):

    圖1 ERES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

    1.2 區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度評(píng)價(jià)體系

    1.2.1 均衡度變化規(guī)律

    根據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)理論,可知影響區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的因素及其關(guān)系復(fù)雜多樣,但從作用效果來看,可將其分為利導(dǎo)因子與限制因子2大類[29].其中,在整個(gè)過程中若利導(dǎo)因子發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用時(shí),區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)呈穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),且復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的均衡水平均處于一定的閾值范圍之內(nèi),這類閾值可被稱為系統(tǒng)的均衡紅線.按照經(jīng)典的Logistic曲線理論,在均衡紅線內(nèi)的區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度整體呈現(xiàn)“S”型(見圖2a),這主要是考慮在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)初期,系統(tǒng)的各項(xiàng)基本功能相對(duì)不夠完善,而其均衡水平提升相對(duì)緩慢,而隨著復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各要素之間的交互作用,資源配置不斷流動(dòng),促使系統(tǒng)內(nèi)均衡度提高較快,但是同時(shí)產(chǎn)生了一定不利于復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的要素,也就是限制因子的作用逐漸增強(qiáng),最終其均衡度趨于穩(wěn)定.這種“S”型均衡水平變化多屬于復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期演化的規(guī)律,且是建立在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)要素可控的前提下.另外一種處于均衡紅線范圍之內(nèi)的均衡度變化形式為震蕩型均衡(見圖2b),這種演化趨勢(shì)是指復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)均衡度在整體上圍繞在相對(duì)固定水平的上下波動(dòng),即利導(dǎo)因子與限制因子相互交替占據(jù)主導(dǎo)地位,該現(xiàn)象在局部區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化中易出現(xiàn)的情況.

    在ERES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的均衡度變化中,當(dāng)利導(dǎo)因子逐漸消耗,被限制因子占據(jù)主導(dǎo)時(shí),復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)則將會(huì)呈非可持續(xù)狀態(tài),即復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生裂變現(xiàn)象,而按照裂變的程度不同,可進(jìn)一步將裂變劃分為可恢復(fù)性裂變于不可恢復(fù)性裂變(見圖2c和2d),兩者區(qū)分的關(guān)鍵在于其均衡度是否還能恢復(fù)到生態(tài)系統(tǒng)均衡紅線范圍之內(nèi).因此,可認(rèn)為區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化控制是不斷克服限制因子,持續(xù)滿足系統(tǒng)發(fā)展需求的過程.為辨識(shí)其內(nèi)在規(guī)律,并考慮其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中復(fù)雜要素關(guān)系的不確定性,本文選取熵值法對(duì)區(qū)域ERES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的均衡度進(jìn)行定量測(cè)度.

    圖2 復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡水平變化趨勢(shì)

    1.2.2 區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度評(píng)價(jià)體系

    根據(jù)區(qū)域ERES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的基本構(gòu)成,可將其演化均衡度評(píng)價(jià)體系初步劃分為經(jīng)濟(jì)推動(dòng)、資源開發(fā)與利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)發(fā)展支撐4個(gè)基本準(zhǔn)則層,在此基礎(chǔ)上首先利用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)模型篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)而再依據(jù)指標(biāo)內(nèi)涵分配到各相應(yīng)準(zhǔn)則層.PSR模型是經(jīng)濟(jì)合作與開發(fā)組織(OECD)和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署提出的用于分析環(huán)境問題的邏輯框架,目前已被相對(duì)成熟地用于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建[30].其中壓力主要指在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中由人參與的社會(huì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用,包括城市化水平與人口增長(zhǎng)、大氣及水污染、資源與能源消耗等;狀態(tài)指復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在指定時(shí)間段內(nèi)的生態(tài)關(guān)聯(lián)指標(biāo)狀態(tài)變化情況,如綠地與耕地面積、森林覆蓋率、資源儲(chǔ)備等;響應(yīng)則是指為減緩或控制復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中限制因子的作用而采取的相關(guān)對(duì)策,如環(huán)境污染投資治理、廢棄資源回收利用等.按照PSR模型內(nèi)涵,在借鑒現(xiàn)階段對(duì)區(qū)域生態(tài)評(píng)價(jià)與生態(tài)安全研究等方面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮本文研究對(duì)象泰安市作為國(guó)家重點(diǎn)旅游城市的具體情況,確定其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1).

    表1 區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

    注:表中“+”、“-”分別表示正向與逆向指標(biāo).

    1.3 均衡度評(píng)價(jià)模型

    復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的均衡度評(píng)價(jià)模型構(gòu)建主要包括各準(zhǔn)則隸屬函數(shù)及均衡度評(píng)價(jià)函數(shù)的確立兩部分,且各部分均是通過多指標(biāo)測(cè)度完成.其中,考慮因子分析法在整合集成多要素信息方面的優(yōu)勢(shì),本文選取該方法構(gòu)建各準(zhǔn)則隸屬函數(shù)[31],均衡度評(píng)價(jià)則采取相關(guān)分析法[32].

    定義1 設(shè)定δ-i(x)為各準(zhǔn)則隸屬函數(shù);i=1,2,…,4,依次表示經(jīng)濟(jì)推動(dòng)、資源開發(fā)與利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)發(fā)展支撐;通過計(jì)算各主成分方差貢獻(xiàn)率與所選主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率比重,并將其定為其權(quán)重,據(jù)此取得各準(zhǔn)則隸屬函數(shù),如下:

    (1)

    其中,F(xiàn)1,F(xiàn)2,…,F(xiàn)m指因子分析所得主成分評(píng)價(jià)值;k1,k2,…,km指各主成分方差貢獻(xiàn)率.各準(zhǔn)則隸屬函數(shù)均可采用上述模型取得.

    定義2 在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中,各子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系是以實(shí)現(xiàn)相互均衡與穩(wěn)定發(fā)展為目標(biāo),具體表現(xiàn)在其均衡度評(píng)價(jià)模型中則為不同準(zhǔn)則隸屬函數(shù)值之間的相關(guān)程度越顯著,其均衡度越高.據(jù)此,引用物理學(xué)中容量耦合系數(shù)模型測(cè)算復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中各準(zhǔn)則隸屬函數(shù)的均衡度,如下:

    υm={(δ-1,δ-2,…,δ-m)/Π(δ-1+δ-j)}1/m

    (2)

    其中,υ表示子系統(tǒng)準(zhǔn)則耦合均衡度系數(shù),且υ∈[0,1].當(dāng)υ=1時(shí),子系統(tǒng)準(zhǔn)則之間均衡度最高,即子系統(tǒng)要素變化達(dá)到良性共振;當(dāng)υ=0時(shí),說明其均衡度最低,說明子系統(tǒng)要素為無關(guān)狀態(tài).通過上式不難發(fā)現(xiàn),在多時(shí)間與空間尺度下若δ-1與δ-2取值相近時(shí),則系數(shù)υ也會(huì)取得較高值,這與實(shí)際耦合測(cè)度需求不相符.為避免該問題,可利用公式(3)輔助評(píng)測(cè)子系統(tǒng)準(zhǔn)則耦合均衡度.

    ?=[υ×(β1·δ-1+β2·δ-2+…+βm·δ-m)]1/m

    (3)

    其中,?指最終協(xié)調(diào)度;βm(m=1,2,…,4)指待定系數(shù),鑒于各子系統(tǒng)的相對(duì)重要性,此處其系數(shù)值設(shè)為0.25;Σ(βt·δ-t)表征了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的協(xié)同效應(yīng).

    根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求,設(shè)置?∈[-1,1],而對(duì)?的閾值劃分也有不同的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)此相關(guān)研究中提出采用連續(xù)均勻分布函數(shù)的方法進(jìn)行確定,該方法雖然實(shí)現(xiàn)了對(duì)最終協(xié)調(diào)度的細(xì)致性描述,但也導(dǎo)致協(xié)調(diào)度隸屬區(qū)間變動(dòng)過于頻繁,易造成可參照性不強(qiáng)的弊端.對(duì)此,學(xué)者們通常在其基礎(chǔ)上根據(jù)研究需求進(jìn)行閾值區(qū)間的調(diào)整,本文在借鑒現(xiàn)有相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上設(shè)置?的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),見表2所示.

    表2 均衡等級(jí)劃分

    2 均衡演化實(shí)證分析

    2.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

    選取山東省泰安市作為本文區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡測(cè)度的對(duì)象,該地區(qū)是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)泰山所在地,其總面積為7761平方千米,人口達(dá)到563.74萬人,境內(nèi)地貌含山地、平原、湖泊等多種.目前,全市劃有21處生態(tài)紅線,包括11處水涵養(yǎng)紅線和10處生物多樣性紅線區(qū),其面積占到全市面積10.5%,面對(duì)不斷上漲的資源約束壓力,建設(shè)生態(tài)旅游特色的生態(tài)城市成為全市關(guān)注的焦點(diǎn).

    本文所采用的數(shù)據(jù)均來自于《泰安市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011-2016年)、《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2010-2016年)和《泰安市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》.

    2.2 泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度評(píng)價(jià)

    根據(jù)表1中均衡度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,首先利用相關(guān)系數(shù)矩陣檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的相關(guān)程度,發(fā)現(xiàn)4個(gè)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中多數(shù)呈高度相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)大于0.3,而KMO值為0.841,滿足因子分析要求[33].通過因子分析法測(cè)算各子系統(tǒng)的因子載荷矩陣及其成分貢獻(xiàn)率,并按照特征值大于0.6及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率提取主成分,結(jié)果見表3所示.

    表3 子系統(tǒng)特征值提取與方差貢獻(xiàn)率測(cè)度

    注:由于版面需求,部分提取的成分未展示,以能夠說明主成分為主要依據(jù).

    據(jù)表3可知經(jīng)濟(jì)推動(dòng)子系統(tǒng)中共前3個(gè)成分的方差貢獻(xiàn)率分別為67.310%、16.107%和10.961%,說明其可以共同解釋該子系統(tǒng)所包括的7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)94.378%的變異信息,因此選取前3個(gè)成分作為其主成分.按照此規(guī)則,資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)發(fā)展支撐分別提取主成分的個(gè)數(shù)為2、4、2.在上述基礎(chǔ)上,利用因子載荷矩陣及特征根計(jì)算主成分函數(shù)系數(shù),取得各子系統(tǒng)中主成分表達(dá)式,見表4.

    表4 主成分表達(dá)式

    注:xij分別表示表1中均衡度評(píng)價(jià)指標(biāo).

    按照公式(1)和表3中主成分貢獻(xiàn)率,可進(jìn)一步構(gòu)建泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)推動(dòng)、資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)發(fā)展支撐子系統(tǒng)均衡發(fā)展評(píng)價(jià)函數(shù),表達(dá)式分別為:

    δ-1(x)=0.67310F11+0.16107F12+0.10961F13

    δ-2(x)=0.78344F21+0.14318F22

    δ-4(x)=0.82761F41+0.12257F42

    圖3 泰安市2009-2016年各子系統(tǒng)評(píng)價(jià)值變動(dòng)趨勢(shì)

    從圖3中各子系統(tǒng)均衡評(píng)價(jià)值變動(dòng)趨勢(shì)來看,經(jīng)濟(jì)推動(dòng)在樣本區(qū)間內(nèi)整體上呈現(xiàn)出了“S”型變動(dòng)態(tài)勢(shì),與圖1中展示的“S”型均衡曲線不同的是其評(píng)價(jià)值不僅在局部存在了起伏波動(dòng),尤其是在2012-2013年期間出現(xiàn)“先相對(duì)平緩的下降后則穩(wěn)步提升”的變動(dòng),而且從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的實(shí)際態(tài)勢(shì)來看,其并非達(dá)到生態(tài)紅線的上限.與經(jīng)濟(jì)推動(dòng)子系統(tǒng)類似,資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)函數(shù)在整體上也呈“S”型增長(zhǎng)規(guī)律,但其上下波動(dòng)區(qū)間出現(xiàn)在2014-2015年期間,這揭示了泰安市經(jīng)濟(jì)增速與資源的開發(fā)利用的關(guān)聯(lián)依賴性相對(duì)較強(qiáng),即在經(jīng)濟(jì)增速趨于放緩的情況下資源開發(fā)利用也受到了一定程度的波及,例如人均耕地面積偏低約束農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,以及對(duì)生態(tài)綠化投資力度需進(jìn)一步提高等.生態(tài)環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)函數(shù)表現(xiàn)出的整體特征為“U”型曲線,其波谷出現(xiàn)在2011-2012年,說明樣本初期隨著人口與經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的壓力顯著,尤其是泰安市作為典型的旅游地區(qū),人口流動(dòng)與資源配置對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的沖擊較為明顯,而其后生態(tài)環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的態(tài)勢(shì),這說明近年來相關(guān)管治措施與政策發(fā)揮了良好的調(diào)控作用.而社會(huì)發(fā)展支撐的評(píng)價(jià)函數(shù)值雖然也出現(xiàn)“S”型規(guī)律,而且與經(jīng)濟(jì)推動(dòng)的波動(dòng)最為相近,但在其局部波動(dòng)特征中存有顯著差異,特別是其曲線極小值點(diǎn)出現(xiàn)于2012年(比經(jīng)濟(jì)推動(dòng)提前1年),說明不僅僅是經(jīng)濟(jì)推動(dòng)可對(duì)社會(huì)保障產(chǎn)生波動(dòng)影響,而社會(huì)保障要素的變動(dòng)也可反饋?zhàn)饔糜诮?jīng)濟(jì)發(fā)展,如人口流動(dòng)對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的刺激作用,而這也在一定程度上印證了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間存在緊密的關(guān)聯(lián)與反饋機(jī)制.

    根據(jù)各子系統(tǒng)評(píng)價(jià)函數(shù)值的測(cè)度情況,利用公式(2)和(3)分別計(jì)算出復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度修正前后的評(píng)價(jià)值,見表5和圖4所示.其中,按照修正前后評(píng)價(jià)值曲線可以看出,兩條擬合曲線均在宏觀上呈現(xiàn)出“U”的波動(dòng)規(guī)律,尤其是修正前評(píng)價(jià)值曲線的“U”型波形更加明顯,符合圖2中震蕩型均衡的局部階段特征,但是對(duì)比兩條曲線的局部波動(dòng)點(diǎn),可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)修正前評(píng)價(jià)值曲線存在“虛假波動(dòng)”的現(xiàn)象,即復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中耦合均衡度評(píng)價(jià)值較高而實(shí)際系統(tǒng)耦合均衡狀態(tài)未達(dá)到該水平,如2009年修正前評(píng)價(jià)耦合均衡度為0.8215,即復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)處于高度耦合均衡狀態(tài),但對(duì)比泰安市實(shí)際發(fā)展情況可知其屬于評(píng)估過高的現(xiàn)象,而2011年時(shí)其評(píng)價(jià)耦合均衡度降低至-0.5361,說明復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)處于崩潰的邊緣,且觸及圖2中不可恢復(fù)裂變危機(jī),與實(shí)際不符.對(duì)此,修正后耦合均衡度評(píng)價(jià)值曲線相對(duì)更加合理,這也印證了本文構(gòu)建的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡度評(píng)價(jià)模型相對(duì)有效.

    按照表5所示修正后耦合均衡度評(píng)價(jià)結(jié)果,可知在樣本期內(nèi)泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度宏觀演化態(tài)勢(shì)從低度耦合均衡到衰退耦合均衡再到中度耦合均衡和較高耦合均衡,整體上為逐步良性轉(zhuǎn)變的趨勢(shì),說明面對(duì)經(jīng)濟(jì)增速放緩與資源環(huán)境壓力不斷上漲的背景下,全市能夠圍繞復(fù)合系統(tǒng)的總體發(fā)展格局進(jìn)行科學(xué)性的調(diào)控,尤其是近年來的政策導(dǎo)向取得了相對(duì)顯著的效果.但同時(shí)也可發(fā)現(xiàn),測(cè)度樣本期內(nèi)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度均處于高度耦合均衡度以下,說明其系統(tǒng)后期仍具有較大的改善潛力.

    表5 泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度測(cè)度結(jié)果

    從圖4所示的階段性的耦合均衡變動(dòng)情況來看,樣本期間內(nèi)其大致可分為“低端調(diào)整期”與“中端波動(dòng)期”兩個(gè)階段:

    低端調(diào)整期(2009-2011年):低度耦合與衰退耦合集中階段.該階段初期耦合均衡度為0.2502,但隨后兩年內(nèi)均低至零值以下,該期間這種退減雖然具有持續(xù)性,但2010-2011年期間的退減程度要顯著弱于2009-2010年,說明面對(duì)衰減的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)均衡現(xiàn)狀,全市進(jìn)行了針對(duì)性的調(diào)控,但由于調(diào)控政策的延遲性致使調(diào)控初始階段成效相對(duì)緩慢.而進(jìn)一步結(jié)合圖3中各子系統(tǒng)均衡度的測(cè)度結(jié)果,經(jīng)濟(jì)推動(dòng)、資源開發(fā)利用和社會(huì)支撐均處于零值以下,生態(tài)環(huán)境保護(hù)雖然高于零值,但在該期間處于持續(xù)降低的狀態(tài),尤其是到2011年時(shí)下降至-0.0556,這闡釋了其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度偏低的實(shí)際狀態(tài).具體解析該期間導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境下降而其它子系統(tǒng)偏低現(xiàn)象的主要因素為:

    (1)主導(dǎo)支柱型產(chǎn)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙向要求的匹配度不足,到2011年時(shí)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)達(dá)到9.3:52.2:38.5,該結(jié)構(gòu)與當(dāng)年山東省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(8.8:52.9:38.3)相近,但4.185萬元/人的人均GDP要低于全省均值4.726,這也客觀反映了全市第二產(chǎn)業(yè)GDP貢獻(xiàn)比重大,但缺乏全國(guó)行業(yè)龍頭行業(yè)及產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的短板,致使經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量效益偏低.

    (2)旅游業(yè)規(guī)模上漲明顯,而較高的人口流動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的調(diào)控壓力增大,期間全市旅游年均游客增長(zhǎng)率保持在20%以上,由此產(chǎn)生的資源消耗與生態(tài)垃圾增加,而2011年環(huán)保投資占財(cái)政支出總額比重僅為1.646%,兩者之間出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的脫節(jié).

    盡管如此,這位天使不但活過了這可惡的冬天,而且隨著天氣變暖,身體又恢復(fù)了過來。他在院子最僻靜的角落里一動(dòng)不動(dòng)地呆了一些天。到十二月時(shí),他的眼睛重新又明亮起來,翅膀上也長(zhǎng)出粗大豐滿的羽毛。這羽毛好像不是為了飛,倒像是臨死前的回光返照。有時(shí)當(dāng)沒有人理會(huì)他時(shí),他在滿天繁星的夜晚還會(huì)唱起航海人的歌子。

    (3)利用技術(shù)進(jìn)步提高節(jié)資降耗的轉(zhuǎn)化力度偏低,主要體現(xiàn)在科技投入力度和工業(yè)污染控制強(qiáng)度方面相對(duì)薄弱,期間科技投入強(qiáng)度從1.656%降至1.325%,而單位工業(yè)產(chǎn)值廢水排放量則從5.317噸/萬元漲至7.731噸/萬元,固體廢物綜合利用率也下降了近10個(gè)百分點(diǎn),表明在有限的科技投入規(guī)模下其科技成果對(duì)該方面的轉(zhuǎn)化效率依然不足.

    (4)居民生態(tài)環(huán)境保護(hù)與資源節(jié)約的教育投入強(qiáng)度較低,期間居民人均教育消費(fèi)指數(shù)僅為0.2624,而生活污水處理率到2011年時(shí)降低到73.957%,同比下降10個(gè)百分點(diǎn),說明居民的生態(tài)環(huán)保素質(zhì)及資源節(jié)約意識(shí)亟待加強(qiáng).

    圖4 泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度演化趨勢(shì)

    中端適應(yīng)期(2012-2016年):中度耦合與較高耦合均衡波動(dòng)階段.該階段最明顯的特征是中度耦合均衡與較高耦合均衡交替波動(dòng),說明期間雖然各子系統(tǒng)均衡度都呈現(xiàn)出穩(wěn)定提升的態(tài)勢(shì),但其局部階段各子系統(tǒng)均衡度增長(zhǎng)速率則存在顯著差異,影響復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的均衡水平呈現(xiàn)為非穩(wěn)定狀態(tài).而產(chǎn)生這一問題的主要原因在于:

    (1)經(jīng)濟(jì)增速持續(xù)放緩引發(fā)技術(shù)投入疲軟,相比前一階段,該期間GDP增長(zhǎng)率持續(xù)降低,尤其是自2014年以來一直處于7.5%水平以下,而科技投入規(guī)模雖然有所上漲,但其投入強(qiáng)度卻下降了0.4個(gè)百分點(diǎn),技術(shù)創(chuàng)新難度增加在一定程度上削弱了資源開發(fā)利用水平的提升速率.

    (2)城鎮(zhèn)率與第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展為調(diào)控生態(tài)空間格局提供新動(dòng)能,該期間全市年平均城鎮(zhèn)化率達(dá)到55.5%,不僅加快了城市生態(tài)工程項(xiàng)目的建設(shè),也促使人口流動(dòng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置,釋放農(nóng)村土地資源與綠色農(nóng)耕的潛力,尤其是單位耕地面積農(nóng)藥和化肥使用量明顯下降;而到2016年時(shí)全市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整為8.5:44.8:46.7,實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)“二三一”向“三二一”模式的重大轉(zhuǎn)變.

    (3)政府對(duì)生態(tài)環(huán)境治理的關(guān)注力度不斷加大,近年來泰安市政府不斷強(qiáng)化對(duì)生態(tài)環(huán)境考核的監(jiān)管,尤其是圍繞節(jié)能城市和生態(tài)城市兩大模塊做出了系列政策扶持,據(jù)本文測(cè)度的均衡度評(píng)價(jià)來看在全市范圍內(nèi)實(shí)施建筑節(jié)能全過程閉合管理,以及生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)與生態(tài)村的建設(shè)方案取得了良好成效,氮氧化物和二氧化硫年均去除率分別達(dá)到21.2%、78.5%,均遠(yuǎn)高于低端調(diào)整期.

    泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡出現(xiàn)差異波動(dòng)的原因具有高度復(fù)雜性,特別是在全面深化供給側(cè)改革的背景下,圍繞不同時(shí)期其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出的不同均衡特征及其內(nèi)在動(dòng)因和短板要素,采取科學(xué)合理的調(diào)控政策,促使各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)提升到高度耦合均衡階段.

    3 結(jié)論與啟示

    在闡釋區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)ERES概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,利用PSR理念構(gòu)建了泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化均衡的測(cè)度指標(biāo)體系,并通過因子分析與耦合均衡模型對(duì)泰安市2009-2016年復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的歷史演化水平進(jìn)行定量解析.研究結(jié)果表明,樣本期間內(nèi)經(jīng)濟(jì)推動(dòng)、資源開發(fā)利用和社會(huì)發(fā)展支撐的均衡評(píng)價(jià)函數(shù)在整體上呈“S”型,而生態(tài)環(huán)境保護(hù)則是“U”型,在這種差異化的子系統(tǒng)均衡度變化趨勢(shì)下,泰安市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的耦合均衡度從低度耦合到衰退耦合再到中度耦合和較高耦合均衡,呈現(xiàn)為不斷上升的總體態(tài)勢(shì),根據(jù)其耦合均衡度的具體測(cè)度結(jié)果又可進(jìn)一步劃分為低端調(diào)整期和中端適應(yīng)期2個(gè)階段,其中缺乏主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)率不強(qiáng)、旅游業(yè)發(fā)展而帶動(dòng)人口流動(dòng)提速、節(jié)資降耗技術(shù)投入有限等成為低端調(diào)整期復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡度不高的主要因素,而在中端適應(yīng)期內(nèi)城鎮(zhèn)化率與第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以及政府對(duì)生態(tài)環(huán)境的有效調(diào)控等推進(jìn)了其復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合均衡的提升,但后續(xù)優(yōu)化空間依然很大,尤其是對(duì)于一些短板性因素需要重點(diǎn)改進(jìn):

    (1)培育綠色主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈條,建設(shè)生態(tài)型產(chǎn)業(yè)集群經(jīng)濟(jì)圈.產(chǎn)業(yè)發(fā)展是帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力,泰安市已圍繞能源、機(jī)電、建材等行業(yè)開展了重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)培育與外資引進(jìn),而在生態(tài)文明導(dǎo)向下需要逐步完成這類傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的上下游企業(yè)配套,將其打造成具有地區(qū)特色及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè),同時(shí)積極輔助第三產(chǎn)業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng),拓寬高增值服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈條.

    (2)逐步提高科技成果轉(zhuǎn)化效率,發(fā)揮技術(shù)進(jìn)步在節(jié)資降耗與生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的關(guān)鍵作用.按照本文測(cè)度結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),從科技投入規(guī)模上泰安市處于不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),但測(cè)算其投入強(qiáng)度則出現(xiàn)與其相悖的結(jié)果,這說明各年度科技投入指標(biāo)劃定還需提高其系統(tǒng)規(guī)劃,尤其是依據(jù)各年度的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情況與生態(tài)領(lǐng)域?qū)嶋H需求調(diào)整節(jié)資降耗技術(shù)投入強(qiáng)度,同時(shí)通過目標(biāo)導(dǎo)向強(qiáng)化科技投入成果轉(zhuǎn)化效率,將技術(shù)進(jìn)步深層次地應(yīng)用于生態(tài)保護(hù)效率等.

    (3)注重生態(tài)保護(hù)教育,提高居民生活環(huán)保意識(shí).作為提高生活環(huán)境質(zhì)量的重要支撐力量,居民生態(tài)環(huán)保意識(shí)還具有較大的提升潛力,對(duì)此既要建立健全現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)體系,實(shí)現(xiàn)從制度上進(jìn)行硬約束,以及擴(kuò)大宣傳力度,而且還須從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)的持久性問題,尤其是加大對(duì)其教育投入,促使生態(tài)環(huán)境保護(hù)逐步成為人們潛意識(shí)行為.

    (4)增強(qiáng)要素流動(dòng)與優(yōu)化配置水平,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、社會(huì)子系統(tǒng)之間的協(xié)同發(fā)展.據(jù)本文測(cè)度,復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)演化的系統(tǒng)均衡是基于各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展,因此在制定相關(guān)政策措施時(shí)必然需要從整個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的角度進(jìn)行系統(tǒng)考量與論證,避免出現(xiàn)局部發(fā)展而整體失調(diào)的現(xiàn)象.

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