撫州市資源環(huán)境承載力評價研究

郭亞峰，劉平輝*,朱傳民

(1.東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013；2.東華理工大學 江西省數(shù)字國土重點實驗室，江西 南昌 330013)

0 前言

資源與環(huán)境是人類賴以生存的基礎。資源環(huán)境承載力是尋求在特定空間條件下，對資源環(huán)境進行研究，運用定性與定量相結(jié)合的方法來顯示資源環(huán)境系統(tǒng)對社會經(jīng)濟的承受能力。在衡量人與自然關系協(xié)調(diào)發(fā)展方面，已經(jīng)成為衡量區(qū)域發(fā)展的重要指標之一[1]。隨著人類社會的不斷進步，人類利用自然資源的能力得到空前提升，社會物質(zhì)財富得到極大豐富[2]，但在不斷進步的過程中出現(xiàn)了自然資源逐漸枯竭、氣候異常、資源浪費等問題，特別是部分地區(qū)資源、經(jīng)濟、生態(tài)、民生等問題日益加劇，區(qū)域資源環(huán)境承載力備受重視。

資源環(huán)境承載力的研究從人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的角度，通過探索區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關系[3]，運用科學的研究方法，為區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供重要參考依據(jù)。關于區(qū)域資源環(huán)境承載力的研究始于“土地承載力”，這一概念源于生態(tài)學，可以說是一種擴展的“生態(tài)承載力”[4]，隨后有關資源環(huán)境承載力的研究不斷得到發(fā)展。20世紀70年代以后，開始出現(xiàn)了基于資源、基于資源—人口—環(huán)境的土地承載力等方面的研究，隨后對區(qū)域資源環(huán)境承載力的相關研究也相繼展開。由于區(qū)域資源環(huán)境承載力的復雜性，探尋一種較為合理的區(qū)域資源環(huán)境承載力評價方法并展開研究已經(jīng)成為目前的重要課題[5]，對區(qū)域資源環(huán)境承載力的科學、合理評價，既是對自然的敬畏，也是保證區(qū)域協(xié)調(diào)的重要前提之一。王奎峰等[6]通過生態(tài)環(huán)境承載力，并結(jié)合實際情況將山東半島的生態(tài)環(huán)境承載力分為4個等級展開研究；黃敬軍等[7]建立了資源環(huán)境承載力評價指標體系，從地質(zhì)資源保障與地質(zhì)環(huán)境安全角度出發(fā)，對資源環(huán)境承載力進行了評價；馮歡等[8]以重慶市為例，通過構(gòu)建縣域資源環(huán)境承載力評價體系，指出縣域資源環(huán)境承載力呈現(xiàn)顯著的空間自相關；姜長軍等[9]以陜西省為例，分析了資源環(huán)境承載力水平的變化趨勢，認為城市人口等指標對陜西省資源環(huán)境承載力的影響較大。此外，在研究方法上，學者們多采用主成分分析法(劉芳等[10])、均方差決策法(李杰等[11])、PSO-PP模型(焦曉東等[12])、TOPSIS模型(姜長軍等[9])。在研究區(qū)域上，也多關注重點城市和重要地區(qū)，對江西省撫州市資源環(huán)境承載力的研究則很少。

綜上所述，現(xiàn)有的研究成果逐步完善了承載力評價指標體系[13-18]，豐富了資源環(huán)境承載力評價理論，較好地指導了承載力提升的實踐活動。但在研究方法方面仍存在一些不足，或是過多由決策者主觀判斷，缺少客觀研究依據(jù)，或是計算方法較為復雜，計算難度較大，而TOPSIS模型能夠進行橫向、縱向?qū)Ρ确治銮矣嬎愫唵危异貦喾ǐ@得的指標權重較為客觀真實。因此，本文通過構(gòu)建基于熵權的TOPSIS模型，對江西省撫州市2007～2016年資源環(huán)境承載力展開研究，以期為區(qū)域資源環(huán)境承載力評價提供方法支撐和現(xiàn)實依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)說明

1.1 研究區(qū)概況

撫州市位于江西省東部，地處北緯26°29′～28°30′、東經(jīng)115°35′～117°18′之間。行政區(qū)域南北長約222 km，東西寬約169 km，總面積18816.92 km2，占全省總面積的11.27%。撫州市年平均氣溫在16.9～18.2 ℃之間，年平均降水量1600～1900 mm，集中雨季在4～6月。

2007～2016年間，撫州市總?cè)丝谟?007年的385.09萬人增加至2016年的400.18萬人，增長了3.92%；生產(chǎn)總值由367.92億元增加至1210.91億元，增長了229.12%；三大產(chǎn)業(yè)比由21.8∶46.7∶31.5調(diào)整為16.3∶48.8∶34.9；農(nóng)村居民人均純收入由4096元增加至12447元，增長了203.88%，城市居民人均可支配收入由11101元增加至27195元，增長了144.98%；城鎮(zhèn)化率由35.60%增加至46.65%，增長了31.04%。

1.2 數(shù)據(jù)說明

研究對象是江西省撫州市，本文共選取20個指標，數(shù)據(jù)源自撫州市2008～2017年《統(tǒng)計年鑒》、《統(tǒng)計公報》、《環(huán)境狀況公報》以及國家氣候中心提供的相關數(shù)據(jù)等。

2 研究方法

2.1 區(qū)域資源環(huán)境承載力評價指標體系構(gòu)建

影響區(qū)域資源環(huán)境承載力的因素很多[19-21]，近年來，國內(nèi)學者在區(qū)域資源環(huán)境承載力評價指標方面考慮的因素主要集中在土地、經(jīng)濟、生態(tài)等方面，2010年以后，認為“區(qū)域資源環(huán)境承載力”是一個復雜的概念，各大子系統(tǒng)相互作用、互相影響，要綜合考慮各方面因素[22-23]。

本文根據(jù)已有研究成果，結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況，從資源條件、經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、社會民生4個方面構(gòu)建測度指標體系。以上四大子系統(tǒng)既相互獨立，又相互影響，共同反映區(qū)域資源環(huán)境承載力狀況，具體指標體系見表1。

2.2 基于熵權TOPSIS模型的區(qū)域資源環(huán)境承載力評價

2.2.1 標準化評價矩陣構(gòu)建 熵能夠客觀真實地反映指標數(shù)據(jù)中的隱含信息，一般而言，指標熵越大，熵權越小，在綜合評價中所起的作用越小，權重就低。TOPSIS模型為“逼近理想解排序”方法，通過定義目標空間中的某一測度，據(jù)此計算目標靠近/偏離正、負理想解的程度，可以評估區(qū)域資源環(huán)境承載力。

設區(qū)域資源環(huán)境承載力的原始評價指標矩陣為：

(1)

為消除各指標間量綱的影響，可以采用歸一化方法對原始矩陣進行處理。

正指標的標準化：

(2)

逆指標的標準化：

(3)

(4)

式中，A為初始評價矩陣，aij為第i年第j個指標的初始值；V為標準化后的評價矩陣，vij為第i年第j個指標的標準化值；i=1,2,…,n，n為指標評價年分數(shù)；j=1,2,…m，m為評價指標數(shù)。

2.2.2 加權評價矩陣 本文采用熵權法計算指標權重，公式為：

(5)

表1 資源環(huán)境承載力評價指標

注:指標屬性為“正”表示指標值越大越優(yōu)；指標屬性為“逆”表示指標值越小越優(yōu)。

為進一步提高區(qū)域資源環(huán)境承載力評價矩陣的客觀性，運用熵權wi構(gòu)建加權規(guī)范化評價矩陣C。

2.2.3 正負理想解確定

(6)

(7)

式中，C+為評價數(shù)據(jù)中第i個指標在j年內(nèi)的最大值，也就是最理想的方案，為正理想解；C-為評價數(shù)據(jù)中第i個指標在j年內(nèi)的最小值，為負理想解。

2.2.4 距離計算 本文采用歐式距離計算公式，計算各個評價對象所有各指標值與正理想解及負理想解的距離D+、D-：

(8)

(9)

2.2.5 評價對象與理想解的貼合度計算

(10)

式中，Sj越大，表明該年資源環(huán)境承載力越接近承載力最優(yōu)水平。當Sj=1時，表明資源環(huán)境承載力最高；當Sj=0時，則表明資源環(huán)境承載力最高。

3 實證研究

3.1 撫州市資源環(huán)境承載力計算

在對原始數(shù)據(jù)用公式(2)、公式(3)處理的基礎上，采用公式(5)確定各指標的權重，結(jié)果見表2。

表2 撫州市資源環(huán)境承載力評價指標最終權重

由加權規(guī)范化矩陣C并結(jié)合公式(8)、(9)、(10)，求得撫州市2007～2016年資源環(huán)境承載力的貼合度(表3)。

表3 2007～2016年撫州市資源環(huán)境承載力貼合度

3.2 整體承載力分析

通過計算得到研究期內(nèi)撫州市資源環(huán)境承載力(圖1)，計算結(jié)果顯示，2007～2016年間，撫州市的資源環(huán)境承載力基本呈上升趨勢。

圖1 2007～2016年撫州市資源環(huán)境承載力

通過進一步分析可以看出，2007～2012年間，撫州市的資源環(huán)境承載力水平表現(xiàn)為波浪式上升的趨勢，這一趨勢產(chǎn)生的原因主要有：(1)2007～2008年間，4個子系統(tǒng)所涵蓋的各項指標都有一定程度的提升或持平，資源環(huán)境承載力的水平不斷提高。(2)2008～2009年間，2009年的積溫相對2008年減少了4.22%，年平均降水量同比下降了1.35%，隨著人口的增加，也使得人均耕地面積等有所下降，工業(yè)固體廢棄物綜合利用率由70.31%下降到57.37%，下降了18.40%，從而導致資源環(huán)境承載力呈現(xiàn)下降趨勢。(3)2009～2010年間，社會各方面狀況與2007～2008年間基本一致，雖然出現(xiàn)人均糧食占有量等因素稍微有所下降的情況，但其下降或上升的幅度不大并且指標權重較小，因此，資源環(huán)境承載力的水平有一定提升。(4)2010～2011年間，一是局部地區(qū)氣候的變化，主要是年平均降水量2011年相比2010年下降了40.96%；二是GDP年度增長速度由15.00%下降到12.50%，從而導致資源環(huán)境承載力呈現(xiàn)下降現(xiàn)象。(5)2011～2012年間，社會各方面狀況與2009～2010年間基本一致，雖然由于人口的增加，導致人均森林面積等輕微下降，不過從整體來看，資源環(huán)境承載力的水平是上升的。

在2012～2016年間，資源環(huán)境承載力大致呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。2012～2015年撫州市資源環(huán)境承載力基本保持平衡，2015～2016年承載力水平有較大提升。也就是自“十二五”以來，撫州市資源環(huán)境承載力逐步增強，2016年承載力水平達到0.6512，比2007年的0.2346提高了177.58%，承載力有了大幅度提高。

3.3 各子系統(tǒng)承載力分析

3.3.1 資源條件子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)承載力整體呈現(xiàn)波動上升的趨勢。具體來看，2007～2014年間的承載力變化具有一定的規(guī)律，呈傾斜向上的“M”型曲線，在2008～2009年，年平均降水量由2008年的1536.20 mm下降到2009年的1515.40 mm，人均耕地面積由0.060 hm2下降為0.059 hm2，這其中既有氣候的變化又有人為因素的影響。其他時間段的下降趨勢也基本與2008～2009年間一致，2014～2016年間的承載力呈不斷上升的態(tài)勢。

3.3.2 經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)承載力整體呈上升趨勢。撫州市經(jīng)濟發(fā)展承載力從2007～2010年間是不斷上升的，在此期間經(jīng)濟實力得到較大提升。2010～2012年承載力水平有所下降，主要是GDP年度增長速度由2010年的15.00%下降到2012年的12.50%，此時正值“十二五”期間，撫州市加大了經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度，提高了經(jīng)濟發(fā)展的質(zhì)量和效益，同時抓住中部崛起戰(zhàn)略等發(fā)展機遇，為后期的經(jīng)濟良性發(fā)展提供了前提，也為撫州市資源環(huán)境承載力的提升奠定了堅實的經(jīng)濟基礎。

3.3.3 生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng) 整個子系統(tǒng)承載力為波動上升趨勢，在2013年達到最高值0.9694。2007～2013年間，該子系統(tǒng)承載力均呈現(xiàn)上升趨勢，2013～2016年承載力呈下降趨勢。具體來看，2007～2013年，自然保護區(qū)占轄區(qū)面積比重由2007年的6.39%增加到2013年的7.96%，建成區(qū)綠化覆蓋率由34.63%增加到48.35%等指標值的增加，生態(tài)環(huán)境承載力得到提升。2013～2016年間，自然保護區(qū)占轄區(qū)面積比重由7.96%下降到7.44%。這些指標值的下降導致資源子系統(tǒng)承載力也呈現(xiàn)下降趨勢，這是由于人口的增加和經(jīng)濟的發(fā)展致使對資源的消耗增加，從而影響生態(tài)子系統(tǒng)的承載力變化趨勢，同時各項指標對子系統(tǒng)的正向影響大于負向影響，促使子系統(tǒng)承載力波動上升。

3.3.4 社會民生子系統(tǒng) 從圖1可看出，除了2009年由于人口密度的增加使承載力有輕微的下降外，該子系統(tǒng)呈逐年上升態(tài)勢，最大值在2016年，達到0.6875。具體來看，2007～2016年，城市居民人均可支配收入由2007年的11101元增加到2016年的27195元，農(nóng)村人均純收入由4096元增加到12447元等，這些成果得益于社會經(jīng)濟的發(fā)展和各項惠民政策、惠民工程的實施，人民生活水平得到日益改善。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文從資源、經(jīng)濟、生態(tài)、社會4個方面選取20個指標構(gòu)建資源環(huán)境承載力評價指標體系，運用加權TOPSIS模型，計算區(qū)域資源環(huán)境綜合承載力和各個子系統(tǒng)的動態(tài)變化，得出以下結(jié)論。

(1)從撫州市資源環(huán)境承載力整體水平來看，2007～2016年資源環(huán)境承載力水平表現(xiàn)為波浪式上升的趨勢，10年間資源環(huán)境承載力的年平均增長率為4.17%。撫州市在各個時期出臺的保護環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級等政策以及“十二五”期間《撫州市土地利用總體規(guī)劃(2006～2020年)》的制定、實施及其后期的不斷調(diào)整、完善，協(xié)調(diào)了各方面發(fā)展的用地矛盾問題，極大程度地提升了撫州市資源環(huán)境承載力整體水平。

(2)從各個子系統(tǒng)承載力來看，雖然子系統(tǒng)的整體趨勢是上升的，但變化趨勢不盡相同。具體來看，資源條件子系統(tǒng)、經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)整體呈現(xiàn)波動上升的趨勢；社會民生子系統(tǒng)除2009年以外，均呈逐年上升態(tài)勢。

4.2 建議

綜上所述，撫州市資源環(huán)境承載力基本呈上升趨勢，各子系統(tǒng)發(fā)展參差不齊，社會民生系統(tǒng)承載力發(fā)展良好，資源系統(tǒng)承載力發(fā)展則較為緩慢。為提高撫州市資源環(huán)境承載力水平，需要更好地協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)承載力發(fā)展水平。首先，根據(jù)區(qū)域資源情況制定經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃，建立健全發(fā)展規(guī)劃實施與管理機制，提高經(jīng)濟發(fā)展活力；其次，應不斷加快經(jīng)濟發(fā)展，提高資源的保護及供給能力，減少對資源環(huán)境的破壞，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，用經(jīng)濟發(fā)展帶動資源、環(huán)境、社會系統(tǒng)承載力的提高，增強承載能力；依托現(xiàn)有的自然景觀如“天然氧吧”大覺山景區(qū)、麻姑山等，人文景觀如王安石紀念館、湯顯祖文化藝術中心等，發(fā)展特色旅游業(yè)；最后，推進撫州市新型城鎮(zhèn)化建設，集約利用土地資源、森林資源、濕地等自然資源，同時，提高資源的開發(fā)利用效率，建立合理的生態(tài)補償機制。