杭州市生態(tài)環(huán)境承載力及障礙因素研究

唐培 楊文培

摘要：生態(tài)環(huán)境承載力的狀況直接影響著地區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟、社會等各方面的發(fā)展，因此考慮生態(tài)環(huán)境的城市發(fā)展有著重要意義。選取杭州市為研究對象，基于驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-反應（DPSIR）模型構建指標體系，運用熵權法和逼近理想解法對杭州市2007—2017年生態(tài)環(huán)境承載力狀況進行分析，最后利用障礙度模型分析指標體系中的主要障礙因素。結果表明，杭州市在11年間的生態(tài)環(huán)境承載力不斷提升，但是整體水平仍然不高;在各子指標體系中，反應子指標體系對整個生態(tài)環(huán)境承載力的影響最大，其次是壓力子系統(tǒng)，然后是驅(qū)動力和狀態(tài)子系統(tǒng)，最后是影響子系統(tǒng);前期以反應子系統(tǒng)和驅(qū)動力子系統(tǒng)的障礙因素影響較大，但逐步下降，后期發(fā)展中壓力子系統(tǒng)及其子指標發(fā)展成為主要障礙因素。

關鍵詞：生態(tài)環(huán)境承載力;DPSIR模型;逼近理想解排序法（TOPSIS）;障礙度

中圖分類號： X22 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）03-0273-07

城市在發(fā)展的同時也不能忽視環(huán)境的狀況，目前我國也出臺了一系列政策以保障地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)環(huán)境承載力對地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展有著重要的影響意義。承載力的概念首先是由Park和Burgues在1921年的人類生態(tài)學研究中提出的，而生態(tài)承載力在后來的研究中被廣泛認為是一個地區(qū)生態(tài)環(huán)境最多能夠承受的人類社會活動[1]。很多學者將其與不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展以及資源可持續(xù)發(fā)展等各個方面相結合開展了研究。劉薇以北京市為研究對象，將生態(tài)承載力指標體系分為土地、人口、資源、環(huán)境四大子指標體系，并利用生態(tài)足跡法評價北京市的生態(tài)環(huán)境承載力，得出北京市的生態(tài)承載力情況較差[2];高陽等以我國1996、2000、2004、2008年各?。▍^(qū)）為例，分別采用傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型和基于能值改進的生態(tài)足跡模型，從全國、地區(qū)、?。ㄊ校?個層面，利用Theil系數(shù)進行區(qū)域可持續(xù)性及東中西部地區(qū)時空差異判定，研究發(fā)現(xiàn)，我國總體人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)盈余與赤字排列都是東部>中部>西部[3];朱嘉偉等提出了“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)動態(tài)評價方法”，并以河南省為例做了實證分析[4];鄭晶等基于驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-反應（DPSIR）模型，構建了福建省生態(tài)環(huán)境承載力評價指標體系，并利用障礙度模型分析了指標體系中對福建省生態(tài)環(huán)境發(fā)展阻礙最大的因素[5]。除此之外，還有很多學者將生態(tài)環(huán)境細分為海洋、大氣、土地等各個方面做更細致的生態(tài)環(huán)境承載力研究和分析。劉錦怡等運用主成分分析法、熵值法和等權重法對深圳東部沿海地區(qū)的海洋生態(tài)環(huán)境承載力進行了評價研究[6];李天霄等則對齊齊哈爾2007—2010年的水土資源承載力進行了評價分析[7]。在土地承載力方面，農(nóng)殷璇等對珠江-西江經(jīng)濟帶的土地綜合承載力狀況、系統(tǒng)有序均衡狀態(tài)及其差異性作了評價分析[8]。此外，也有學者從大氣環(huán)境的角度，對城市大氣質(zhì)量發(fā)展作了實證分析[9]。

以往有很多學者，對于不同的研究區(qū)或者是生態(tài)環(huán)境的各個方面，運用不同的方法對其進行評價分析。但是在構建指標體系的過程中需要綜合考慮各個方面，因此，本研究在構建指標體系時利用了DPSIR模型，從“驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-反應”5個方面構建生態(tài)環(huán)境承載力指標體系，以求構建的指標體系能夠全面并科學。此外，本研究利用熵權法與逼近理想解法對杭州市的生態(tài)環(huán)境承載力作出評價，再用障礙度模型分析影響杭州市生態(tài)環(huán)境承載力發(fā)展的主要障礙因子，以期為杭州市今后的發(fā)展提出參考建議。杭州市作為研究對象，在2017年舉辦過G20（20國集團）峰會，并將在2022年舉辦亞運會，其發(fā)展情況受到全國的重視。因此本研究對杭州市2007—2017年生態(tài)環(huán)境承載力發(fā)展情況進行評價分析，研究其生態(tài)發(fā)展情況，不僅對杭州市有著現(xiàn)實意義，還對其他城市的發(fā)展有著重要的借鑒意義。

1 指標體系的構建與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

杭州市是浙江省的省會城市，位于東南沿海的長三角地區(qū)，其中心地理坐標為120°12′E，30°16′N。截至2016年年底，杭州市總面積為16 596 km2，其中市區(qū)面積為4 876 km2，常住人口已達918.8萬人，國內(nèi)生產(chǎn)總值為11 313.72億元，位于全國百強城市前10名。杭州市有阿里巴巴、網(wǎng)易等知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，是中國電商的搖籃城市，并且杭州市在2016年舉辦了G20峰會，在2020年也將迎來亞運會，是城市化發(fā)展最迅速的城市之一。

1.2 指標體系的構建

借鑒前人對生態(tài)環(huán)境評價與生態(tài)環(huán)境承載力的研究，并出于對指標體系構建的完整性和科學性，在本研究中運用DPSIR模型構建杭州市生態(tài)環(huán)境承載力評價指標體系。DPSIR模型是由PSR模型發(fā)展演化而成的。在DPSIR模型中，D代表驅(qū)動力，在本指標體系構建中可以看作促使生態(tài)環(huán)境變化的外在因素;P代表壓力，是由外在社會生產(chǎn)活動造成的對生態(tài)環(huán)境直接的影響;S表示狀態(tài)，是在社會生產(chǎn)的影響下，各類生態(tài)資源和社會狀況的一種反映;I代表影響，是在驅(qū)動力系統(tǒng)的促使作用和壓力系統(tǒng)的影響下所能直接或者間接反映的狀況;R表示反應，是指在綜合所有的影響因素、分析現(xiàn)有的狀況下所作出的一些應對措施的體現(xiàn)?；趯PSIR模型的理解，并結合杭州市的實際情況，從驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響和反應5個層面共選取了28個指標，構建了杭州市生態(tài)環(huán)境承載力評價指標體系，如表1所示。

2 杭州市生態(tài)環(huán)境承載力的實證分析

2.1 杭州市生態(tài)環(huán)境承載力的評價結果與分析

根據(jù)以上評價方法，對評價指標體系進行實證計算，得到杭州市2007—2017年各大分類指標綜合評價值和生態(tài)環(huán)境承載力，結果如表2所示。

從圖1可以看出，在2007—2017年間杭州市生態(tài)承載力評價指標體系中，驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響、反應子系統(tǒng)和綜合水平整體都保持上升的趨勢。其中生態(tài)環(huán)境承載力綜合水平從2007年的 0.391 233 1 上升到2017年的0.663 412，有較大提升幅度。由圖2可以看出，D+由2007年的 0.051 827 59 下降到2017年的0.028 164 58，逐步下降，趨近于正理想解，而D-由2007年的 0.033 307 77 上升到2017年的0.055 512 13，整體上逐步上升，越來越偏離負理想解。但是從整體趨勢中可以看出，在2007—2015年間，D+、D-的變化趨勢較為平穩(wěn)，而在2015年均出現(xiàn)較大幅度的轉折，這是因為響應子指標體系中的子指標在2015年出現(xiàn)較大的波動幅度，而響應子指標對整個指標體系的貢獻度最大，因此影響到整體的變化趨勢，具體原因在下文會作介紹。整體來說，貼近度的不斷提升說明杭州在發(fā)展經(jīng)濟的同時，也注重對環(huán)境資源的利用和對生態(tài)環(huán)境的保護，但是仍可以看出，在很長一段時期內(nèi)，生態(tài)環(huán)境承載力水平是保持在中等偏下狀態(tài)的。

2.2 指標體系子系統(tǒng)結果分析

2.2.1 驅(qū)動力子系統(tǒng) 驅(qū)動力系統(tǒng)的貼近度在這11年期間的發(fā)展趨勢較好，整體呈上升趨勢，由2007年的 0.201 876 89 上升到2017年的 0.794 787 26，驅(qū)動力子系統(tǒng)的承載力也由差的水平向好的水平轉化。從圖3、圖4可以看出，驅(qū)動力子系統(tǒng)的正理想解在研究期間發(fā)展較平緩，呈穩(wěn)步下降的趨勢，而負理想解的發(fā)展趨勢與此相同，處于良好上升、逐步遠離的狀態(tài)。杭州市在這11年的發(fā)展中，其經(jīng)濟發(fā)展趨勢良好，在其子系統(tǒng)中，人口自然增長率和城市、農(nóng)村居民可支配收入權重均在0.04以上，并且其在研究期間的增長幅度均較大，因此對子系統(tǒng)的承載力起到了提升作用。

2.2.2 壓力子系統(tǒng) 壓力子系統(tǒng)的貼近度在2007—2017年間的發(fā)展趨勢較平穩(wěn)，但是總體上略有上升。從2007年的0.455 865 4發(fā)展到2017年的0.561 548 1，波動幅度不大。其正負理想解也一樣，在11年的發(fā)展中也是處于平穩(wěn)的狀態(tài)，正理想解略有下降，而負理想解略有上升。從具體指標上看，人口密度指標對整體水平的影響較大，杭州市在這11年期間，人口密度與2007年相比增長了近43%，人口增長幅度過大，對生態(tài)系統(tǒng)帶來過高壓力。與此同時，杭州市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)量與每百戶汽車擁有量對杭州市生態(tài)環(huán)境的影響也不容忽視。

2.2.3 狀態(tài)子系統(tǒng) 狀態(tài)子系統(tǒng)的貼近度在研究期間波動幅度較大，呈現(xiàn)“W”形的大幅波動，雖然在最后期間達到一個較高的承載力水平，但是11年中狀態(tài)子系統(tǒng)的變化幅度較大。而從圖3、圖4中可以看出，雖然整體波動范圍較小，但是狀態(tài)子系統(tǒng)的整體發(fā)展趨勢是良好的，D+逐步逼近正理想解，D-逐步偏離負理想解。這主要是因為在狀態(tài)子指標體系中，人均土地資源、人均公共綠地面積與第二、第三產(chǎn)業(yè)占比的波動幅度不大，相比而言有較大波動的就是人均水資源，因此人均水資源的波動導致整個狀態(tài)子系統(tǒng)的波動，即狀態(tài)子系統(tǒng)的承載力水平呈現(xiàn)上下波動的狀態(tài)。

2.2.4 影響子系統(tǒng) 影響子系統(tǒng)整體是處于上升發(fā)展趨勢的，每年的增長幅度也較大，從2007年的0.253 728逐步上升到2017年的0.820 186。除了前3年D+、D-的變化有小幅度的反復，之后的發(fā)展均保持良好狀態(tài)，D+隨后逐步下降到 0.004 117 897，而D-逐步上升至0.018 782 969。從指標的影響程度來看，工業(yè)廢水排放量、全年二級以上空氣質(zhì)量的比例對影響子系統(tǒng)的影響較大，工業(yè)廢水排放量的權重也達到了0.047 969 43，遠高于指標權重的平均水平，而從本研究的數(shù)據(jù)中可以得出，工業(yè)廢水排放量在研究期間減少了近68%，因此提升了整個影響子系統(tǒng)的水平，使得整個子系統(tǒng)在研究期間發(fā)展趨勢良好。

2.2.5 反應子系統(tǒng) 反應子系統(tǒng)的承載力在11年中呈快速增長的趨勢，自2007年的0.070 099 37發(fā)展到2017年的0.850 482 11。而從圖3、圖4中D+、D-的發(fā)展趨勢可以看出，D+在前9年都處于一個相對較高的水平，與正理想解相差較大，直到最后2年才出現(xiàn)較快的下降趨勢。D-與此相反，在前幾年的發(fā)展較平穩(wěn)，但是與整體水平相差不大，同時也在最后幾年出現(xiàn)了較大的增長幅度，最后達到一個遠高于整體的水平0.049 109 619。從子指標體系的權重分布來看，環(huán)境治理投資額占比GDP、環(huán)境從業(yè)人數(shù)和環(huán)保支出占財政支出的比例這3項的權重均達到了0.04，而環(huán)境治理投資額占比GDP更達到了0.09之高，在2007—2015年之間，環(huán)境治理投資額占比GDP的變化在0.35～0.60之間，而到了2016、2017年，其占比突然增加到1.6、1.7，對以往整個平和的變化趨勢造成了強烈的影響，是由于在2017年舉辦了G20峰會，因此杭州政府加大了對環(huán)境治理的投資，所以造成最后出現(xiàn)的D+、D-較大幅度的變化。

2.3 杭州市生態(tài)環(huán)境承載力障礙度因素診斷

2.3.1 主要障礙因素分析 根據(jù)障礙度模型，對杭州市2007—2017年的生態(tài)環(huán)境承載力障礙度進行計算，并按照障礙度的大小選擇排名前5的指標因素。由表3可知，排名前5的障礙度影響因子中反應子系統(tǒng)影響因素的占比最大，其中環(huán)境治理投資額占比GDP（R7）在前9年都是屬于障礙度最高的影響因素，其次出現(xiàn)最多的有環(huán)保支出占財政支出的比例（R1）、環(huán)境從業(yè)人數(shù)（R6），再次就是驅(qū)動力子系統(tǒng)中人口自然增長率（D2）與農(nóng)村居民可支配收入（D5），2個子系統(tǒng)的5個影響因素在前6年都處于障礙度因子的前5名，在隨后的發(fā)展中，雖然有些指標障礙度已經(jīng)降低，但是仍然有較高的影響，直到2016年，排序前5的障礙因素出現(xiàn)了較大變動。在后2年的發(fā)展中，主要障礙因素是壓力子系統(tǒng)中的人口密度（P1）、每百戶擁有汽車數(shù)（P6）和單位GDP電耗（P3），但是與前期相比，后2年的障礙因素的障礙度也有很大幅度的下降。通過分析發(fā)現(xiàn)，杭州市在前期重視城市的發(fā)展，對發(fā)展過程中造成的環(huán)境污染較少關注，因此在前幾年關于對生態(tài)環(huán)境承載力影響較大的環(huán)境治理投資額占比GDP、環(huán)保支出占財政支出比例與環(huán)境從業(yè)人數(shù)投入不夠，成為主要的制約因素，而在后期杭州市發(fā)展到了一定程度，并且承辦了G20峰會，還有即將舉行的亞運會，都使得杭州政府重視生態(tài)環(huán)境，加大了環(huán)境治理的人力和財力的支出。

2.3.2 分類指標障礙度分析 根據(jù)各個指標的障礙度，可以進一步得到各子系統(tǒng)的障礙度。由表4可以看出，在大部分年份間，反應子系統(tǒng)的障礙度都是最高的，其次是壓力子系統(tǒng)，這與表3的障礙因素分析結果相同。從整體趨勢看，響應子系統(tǒng)在11年間大部分處于下降的趨勢，尤其在2014年之后，下降幅度最高達到了30.34%，驅(qū)動力子系統(tǒng)則處于波動狀態(tài)，有增有減，但是2017年與2007年相比有很大的下降，狀態(tài)子系統(tǒng)和影響子系統(tǒng)一直處于較平穩(wěn)的狀態(tài)，其中影響子系統(tǒng)的障礙度在10%左右浮動，狀態(tài)子系統(tǒng)的障礙度在15%左右浮動，而壓力子系統(tǒng)的障礙度整體上從2007年的12.26%持續(xù)上漲到2017年的40.25%，說明壓力子系統(tǒng)成為了制約杭州市生態(tài)環(huán)境承載力發(fā)展的最主要因素，因此新階段治理應主要從壓力子系統(tǒng)入手，同時兼顧其他4個系統(tǒng)，全面推進，以從整體上提高杭州市生態(tài)環(huán)境的承載力水平。

3 結論與建議

基于DPSIR模型，并根據(jù)杭州市發(fā)展現(xiàn)狀構建的生態(tài)環(huán)境承載力指標體系，利用熵權法和逼近理想解法對杭州市2007—2017年這11年的生態(tài)環(huán)境情況作實證分析，得出以下結論：

（1）杭州市在這11年期間，生態(tài)環(huán)境承載力發(fā)展趨勢良好，整體處于上升的水平，直到2017年，杭州市的生態(tài)環(huán)境承載力水平雖然有所上升，但是水平不高，仍處于中等偏上的水平， 而從整體上看，這11年間的大部分年份都是處于中等偏下的水平，因此可見，杭州市生態(tài)環(huán)境承載力的發(fā)展狀況不是很好，有待加強。

（2）從子指標系統(tǒng)來看，反應子指標體系對整體的貢獻率最大，為0.273 868 43，其次是壓力子系統(tǒng)，貢獻率是0.210 992 19，然后是驅(qū)動力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)和影響子系統(tǒng)，其貢獻率分別是 0.201 622 81、0.174 224 88和0.139 291 68。

（3）在驅(qū)動力子體系中，經(jīng)濟因素和人口因素的影響較大;在壓力子體系中，人口密度、規(guī)模企業(yè)數(shù)量和每百戶汽車擁有量造成了壓力較大;而在狀態(tài)子體系中，因為其他指標在研究期間的變化平穩(wěn)，只有人均水資源波動較大，并且其貢獻率最大，因此狀態(tài)子系統(tǒng)的變化隨著人均水資源的變化而變化;在影響子指標體系中，要注意工業(yè)廢水排放量和全年空氣質(zhì)量二級以上比例的影響;在反應子指標體系中，環(huán)保支出和環(huán)境治理投資額的影響最大，因為環(huán)境質(zhì)量投資越大，生態(tài)環(huán)境的狀況越好。

（4）在障礙度分析中，反應子系統(tǒng)和驅(qū)動力子系統(tǒng)的障礙度最高，與此同時，其子指標的障礙度環(huán)境治理投資額占比GDP、環(huán)保支出占財政支出的比例與環(huán)境從業(yè)人數(shù)、人口自然增長率、農(nóng)村居民可支配收入這5個障礙因素的影響最大。但是在后期的發(fā)展中出現(xiàn)了反轉，壓力子系統(tǒng)及其指標因素成為制約生態(tài)環(huán)境承載力發(fā)展的最主要因素。

基于以上結論，對杭州市的發(fā)展有如下幾點建議：

（1）杭州市的生態(tài)環(huán)境承載力還有很大的提升空間，政府可以從頂層進行政策指導，不僅建立一些環(huán)境保護的政策，還有從各個方面促進經(jīng)濟綠色化的轉型發(fā)展，同時對工業(yè)企業(yè)和資源性產(chǎn)業(yè)提供補貼政策，以鼓勵其改進技術，以最大化利用資源并保護生態(tài)環(huán)境，企業(yè)和公眾也要建立環(huán)境保護意識，從多方面努力以提高杭州本地生態(tài)環(huán)境承載力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（2）從各個子指標體系來看，針對每個子指標體系中影響較大的指標因子要給予更多重視，在驅(qū)動力子系統(tǒng)中就要著重注意城市和農(nóng)村居民的經(jīng)濟水平，人們因為經(jīng)濟水平上升了會更注意外在環(huán)境的優(yōu)劣。而對于壓力子系統(tǒng)，杭州市的發(fā)展依靠杭州人民和杭州企業(yè)的共同努力，但是過多的人口和企業(yè)，同時也帶來了環(huán)境壓力，杭州市已經(jīng)出臺了住房和汽車的搖號政策，可以在一定程度上緩解其帶來的壓力。最后從影響最大的反應子系統(tǒng)中可以看出，政府對環(huán)境治理的投資增加可以在很大程度上影響子系統(tǒng)，進而影響整個生態(tài)環(huán)境指標體系，因此政府要加大對環(huán)境治理的投資和支出，并鼓勵人員從事環(huán)境保護類工作，給予一定補貼和獎勵政策。如此從各個方面進行治理方可提高杭州市整體的環(huán)境質(zhì)量。

（3）從障礙因素的分析中可以看出，環(huán)境治理的人力和財力的投入對生態(tài)環(huán)境的影響較大，因此后期政府也應該加強建設城市基礎環(huán)境設施，發(fā)展成為一個生態(tài)型城市。對于現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境資源，要實施好自然資源管理與使用管理制度，增加人均資源量，規(guī)劃生態(tài)紅線，以不斷提高生態(tài)環(huán)境的資源水平。

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