沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力評價(jià)及時(shí)空分布特征研究

榮燕妮，李俊美，李 凌

(山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 國土資源與測繪工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100)

1 研究背景

黨的十九屆五中全會(huì)通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》指出[1]，我國在擺脫貧困致富路上取得顯著成效，人民的生活質(zhì)量日益提高。同時(shí)，指出要進(jìn)一步優(yōu)化國土空間開發(fā)保護(hù)格局，助力推動(dòng)生活生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型取得全面成功。我國“十四五”社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)要求是在建設(shè)生態(tài)文明上向前邁出一步，要在了解當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境承載力的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮各地的特色，形成城市、鄉(xiāng)村、生態(tài)相互協(xié)調(diào)的空間發(fā)展格局[1]，探索一條適合各地資源環(huán)境特征的發(fā)展之路。

沂蒙山區(qū)作為山東省脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)主戰(zhàn)場之一，在脫貧攻堅(jiān)過程中更要擔(dān)負(fù)起領(lǐng)頭羊的責(zé)任。近幾年沂蒙山區(qū)在經(jīng)濟(jì)上實(shí)現(xiàn)快速增長，但同時(shí)也受到資源環(huán)境的約束，對沂蒙山區(qū)資源環(huán)境的摸底掌握有利于統(tǒng)籌指導(dǎo)國土開發(fā)和建設(shè)，降低單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的資源的消耗，解決資源、環(huán)境、生態(tài)同社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，助力探索扶貧開發(fā)長效機(jī)制。

當(dāng)前對于資源環(huán)境承載力評價(jià)的研究眾多。如曾浩等（2019）通過構(gòu)建長江經(jīng)濟(jì)帶資源環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用熵值法對長江資源環(huán)境承載力指數(shù)值進(jìn)行測度[2]；衛(wèi)思夷等（2019）以沈陽經(jīng)濟(jì)區(qū)為研究單元，通過多目標(biāo)分析法選擇從資源承載力、環(huán)境承載力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)支撐力3個(gè)維度構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系[3]；鄧木林等（2019）采用層次分析法量化評價(jià)要素的權(quán)重[4]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文以沂蒙山區(qū)16個(gè)區(qū)縣為研究對象，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2015年和2019年臨沂、日照、濰坊、淄博市統(tǒng)計(jì)年鑒、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)則是來自各市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量公報(bào)和政府工作報(bào)告。

2.2 研究方法

本文在參考眾多國內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，選擇多目標(biāo)綜合評價(jià)法構(gòu)建指標(biāo)體系。首先根據(jù)沂蒙山區(qū)實(shí)際狀況、數(shù)據(jù)的可獲得性和眾多研究者使用頻率較高的指標(biāo)確定指標(biāo)要素[5]，采用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，最終測算出沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力水平，通過沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力水平，分析沂蒙山區(qū)承載力的高低及在時(shí)空上的差異。

2.2.1 建立指標(biāo)體系

區(qū)域資源環(huán)境承載力的高低與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)[8]，本文根據(jù)已研究的成果，遵循針對性、可操作性、科學(xué)性、動(dòng)態(tài)性原則[2]，構(gòu)建合理的資源環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系。本文在選取資源環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)時(shí)[2]，綜合分析沂蒙山區(qū)的實(shí)際狀況、數(shù)據(jù)的可獲得性、眾多研究者使用頻率較高的指標(biāo)來構(gòu)建該區(qū)域的評價(jià)指標(biāo)體系，從資源、環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)三個(gè)維度選取了人口密度、人均機(jī)耕面積、人均糧食面積、均水資源擁有量、空氣質(zhì)量指數(shù)、優(yōu)良天數(shù)、可吸入顆濃度、SO2濃度、地均GDP、城市化率、第一產(chǎn)業(yè)占比、從業(yè)人員工資共12個(gè)二級指標(biāo)。

2.2.2 熵值法原理及計(jì)算過程

熵值法的原理：由n個(gè)待評價(jià)方案、m個(gè)待評價(jià)指標(biāo)所構(gòu)成的指標(biāo)數(shù)矩陣，數(shù)據(jù)的離散程度越大，熵值越小,指標(biāo)要素間的差異性系數(shù)就會(huì)越大,指標(biāo)越重要，反之[2]。此外，熵值法在解決評價(jià)過程中多指標(biāo)變量間存在信息重疊問題這一問題有較好的效果[2]。因此,本文采用計(jì)算沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力的步驟如下:

由于構(gòu)建的指標(biāo)體系中的指標(biāo)要素單位不同，無法進(jìn)行比較，需要進(jìn)行消除量綱，處理數(shù)據(jù)過程如下：

第一步：對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行去單位。其中，其中，x'ij表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的值，xij表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化前的原始值，xjmax表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)前某指標(biāo)的最大值，xjmin表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)前某指標(biāo)的最小值[2]。

為了讓計(jì)算過程有意義，需對結(jié)果為零的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除，對無量綱化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體平移，即x'ij=x'ij+β,為最大限度的保留原始數(shù)據(jù)，β取指進(jìn)可能的小，本文取β=0.0001。

第二步：計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)地區(qū)下的指標(biāo)值比重：

第三步：計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值：

第四步：計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)：

其中，熵值越小，指標(biāo)的差異性系數(shù)越大，指標(biāo)的就越重要。

第五步：確定權(quán)重：

表1 各個(gè)指標(biāo)要素權(quán)重Tab 1 Weight of each index element

第六步：沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力測算，資源環(huán)境承載力指數(shù)值ei.某一地區(qū)資源環(huán)境承載力指數(shù)值等于各個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值乘指標(biāo)權(quán)重然后加和。

最終，根據(jù)以上計(jì)算步驟，測算出沂蒙山區(qū)承載力水平。

3 評價(jià)結(jié)果分析

3.1 資源環(huán)境承載力時(shí)間分布特征分析

根據(jù)資源環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系，利用多目標(biāo)綜合分析法得出2015年和2019年各區(qū)縣資源環(huán)境承載力子系統(tǒng)指數(shù)[3]（圖1和表2）。

圖1 2015年和2019年沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力復(fù)式統(tǒng)計(jì)圖Fig 1 Complex statistics of resource and environmental carrying capacity in Yimeng Mountain area in 2015 and 2019

表2 2015年和2019年沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力子系統(tǒng)大小Tab 2 Resource and environmental carrying capacity subsystem size in Yimeng Mountain area in 2015 and 2019

根據(jù)表2資源環(huán)境承載力子系統(tǒng)和圖2、3、4來看，2015和2019年多數(shù)縣區(qū)資源承載力水平變化幅度較大，羅莊、郯城、臨朐3縣區(qū)資源承載力水平明顯降低，主要原因突出表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：地區(qū)內(nèi)人口密度大，人均糧食面積占比少，人均水資源擁有量也少。隨著單位土地人口數(shù)的增加，資源供需不平衡逐漸凸顯，使得各縣區(qū)人均資源占有量有所減少[3]。沂水、莒南、莒縣、五蓮、沂源、臨朐等大部分縣區(qū)環(huán)境承載力水平都有較為明顯降低，主要原因突出表現(xiàn)為以下方面，主要原因是部分地區(qū)各類企業(yè)眾多，人口密度大，汽車尾氣多，工業(yè)相對多，廢氣排放量大，空氣質(zhì)量有所下降。2015和2019年大部分縣區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力水平整體上處于均衡狀態(tài)，莒南、五蓮、沂源等多數(shù)縣區(qū)表現(xiàn)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力明顯提高，主要原因有以下幾個(gè)方面，隨著脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的決勝，沂蒙山區(qū)也實(shí)現(xiàn)了脫貧，地均GDP，第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重、從業(yè)人員的可支配收入明顯增加，城鎮(zhèn)化水平也在不斷上升，因此，沂蒙山區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力呈現(xiàn)上升趨勢。

圖2 資源承載力對比分析圖

圖3 環(huán)境承載力對比分析圖

圖4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力對比分析圖Fig 4 Comparative analysis of socio-economic carrying capacity

3.2 資源環(huán)境承載力空間分布特征分析

在研究沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力水平的基礎(chǔ)上，對沂蒙山區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀與前景有了更加全面的認(rèn)識(shí)，有利于最大限度的發(fā)揮沂蒙山區(qū)發(fā)展?jié)摿5]，助力鞏固脫貧攻堅(jiān)成果，為了進(jìn)一步反應(yīng)沂蒙山區(qū)16個(gè)縣區(qū)資源環(huán)境承載力在2015年合019年時(shí)間和空間上的分布特征，根據(jù)沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力的綜合得分，將16個(gè)縣區(qū)劃分為5個(gè)等級，依次表現(xiàn)為資源環(huán)境承載力強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、較弱、弱[10]，并對各個(gè)縣區(qū)進(jìn)行對比分析，如下圖5所示。資源承載力、環(huán)境承載力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力如圖6、7、8所示。

圖5 2015年和2019年沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力水平Fig 5 Resource and environmental carrying capacity in Yimeng Mountain area in 2015 and 2019

圖6 2015年和2019年沂蒙山區(qū)資源承載力水平Fig 6 Resource carrying capacity level in Yimeng Mountain area in 2015 and 2019

圖7 2015年和2019年沂蒙山區(qū)環(huán)境承載力水平Fig 7 Environmental carrying capacity in Yimeng Mountain area in 2015 and 2019 2015 and 2019

圖8 2015年和2019年沂蒙山區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力水平Fig 8 Socio-economic carrying capacity in Yimeng Mountain area in 2015 and 2019

從時(shí)空上看，2015年大多數(shù)縣區(qū)表現(xiàn)為較弱承載力，2019年各縣區(qū)承載力有上升趨勢。2015年6個(gè)縣區(qū)表現(xiàn)為較弱承載力，3個(gè)縣表現(xiàn)為一般承載力，3個(gè)表現(xiàn)為較強(qiáng)的承載力，4個(gè)縣表現(xiàn)為強(qiáng)的承載力，沂蒙山區(qū)中部資源環(huán)境承載力較差，主要原因表現(xiàn)為中部縣區(qū)人口多，可利用資源欠缺，導(dǎo)致人均資源少，以及工業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境質(zhì)量較差。

2019年臨朐縣、平邑縣、費(fèi)縣3個(gè)縣表現(xiàn)為較弱承載力，蘭陵、臨沭、沂水、羅莊、沂南、河?xùn)|、沂源8個(gè)縣區(qū)表現(xiàn)為一般承載力，蒙陰、臨沭、莒縣、莒南4個(gè)縣表現(xiàn)為較強(qiáng)承載力，蘭山區(qū)及五蓮縣表現(xiàn)為強(qiáng)承載力，資源環(huán)境承載力較高區(qū)主要集中在東部

基于沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力的綜合得分，將16個(gè)縣區(qū)資源、環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力分別劃分5個(gè)等級，從空間上，2015年資源承載力整體水平相對較高，空間異質(zhì)性一般，資源承載力水平相對較高地區(qū)集中在南部，2019年部分地區(qū)資源承載力水平有所提高，空間異質(zhì)性有提高，主要原因是由于隨著人們保護(hù)資源意識(shí)的提高，資源利用率也有所提高。環(huán)境承載力水平相對較高的地區(qū)主要集中在東北部，2015年空間異質(zhì)性較強(qiáng)，2019年環(huán)境承載力空間異質(zhì)性有所減弱，部分地區(qū)環(huán)境承載力有所提高，人們越來越注重環(huán)境保護(hù)。經(jīng)濟(jì)承載力除城市中心經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較好，其余地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相當(dāng)，隨著人們的生活日益提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力水平也表現(xiàn)為上升趨勢。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本文以沂蒙山區(qū)為研究區(qū)域，以資源環(huán)境綜合承載力為總系統(tǒng)，建立了資源，環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)三個(gè)分系統(tǒng)承載力，利用統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在時(shí)間上，2015年和2019年兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的資源環(huán)境承載力整體上處于均衡狀態(tài),臨朐、莒縣、蒙陰3縣承載力變化幅度較明顯。在空間分布上，2015年該區(qū)域東北部和南部資源環(huán)境承載力相對較高，2019年東部資源環(huán)境承載力相對較高，與資源承載力和環(huán)境承載力水平呈現(xiàn)出一致性，該區(qū)域社會(huì)經(jīng)承載力除羅莊區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較好，其余地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相當(dāng)，資源環(huán)境承載力雖存在空間異質(zhì)性，但是空間異質(zhì)性表現(xiàn)出減小趨勢[11]。

4.2 展望

根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性和針對性，本文僅選取了沂蒙山區(qū)2015年和2019年兩年的數(shù)據(jù)對沂蒙山區(qū)資源環(huán)境承載力評價(jià)，從時(shí)間和空間上分析資源環(huán)境承載力的變化趨勢。在今后的資源環(huán)境承載力的研究中應(yīng)注重關(guān)注以下幾個(gè)方面：一是推進(jìn)研究的實(shí)踐應(yīng)用[12]。二是創(chuàng)新研究方法與評價(jià)指標(biāo)[13]。三是評價(jià)指標(biāo)要素的選取[14]，更多的結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)的發(fā)展?fàn)顩r；評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建過程中，各系統(tǒng)間的相互獨(dú)立和關(guān)聯(lián)也值得進(jìn)一步深入研究。所以在今后的研究中還需不斷完善體系和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性的分析其內(nèi)部的變化趨勢及運(yùn)行機(jī)制[15]，助力沂蒙山區(qū)探索發(fā)展機(jī)制，不斷鞏固沂蒙山區(qū)脫貧攻堅(jiān)成果，防止返貧。