基于灰色關(guān)聯(lián)模型的沿黃區(qū)域山東段生態(tài)安全綜合評價及時空演化

李磊 譚振華 李聰 杜霞

摘要? 以沿黃區(qū)域山東段為例，建立PSR模型構(gòu)建生態(tài)安全評價指標體系，借助熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)度模型對其2000—2018年展開生態(tài)安全綜合評價，并進行時空演變分析。結(jié)果顯示，整體上沿黃區(qū)域山東段生態(tài)安全水平呈現(xiàn)出波動中上升的趨勢，由“不安全”向“比較安全”轉(zhuǎn)變，子系統(tǒng)中生態(tài)響應(yīng)和生態(tài)狀態(tài)增加的幅度高于生態(tài)環(huán)境壓力增大的幅度，生態(tài)環(huán)境有所好轉(zhuǎn)；市級尺度下，山東段17地市生態(tài)安全水平有所提高，呈現(xiàn)出“下降-上升-下降”的倒“N”字形演變，生態(tài)安全類型以“一般安全”為主，高等級類型較少，城市生態(tài)安全問題比較嚴峻；城市生態(tài)安全內(nèi)部空間差異明顯，生態(tài)安全空間格局向東、向北轉(zhuǎn)移，呈現(xiàn)出“東高西低” “北高南低”的高低錯落分布，高等級生態(tài)安全區(qū)域從東部沿海向魯北擴散，“臨界安全”區(qū)域縮小至魯中南和魯西北。最后從生態(tài)環(huán)境治理與保護、優(yōu)化調(diào)控三大空間、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級等方面提出優(yōu)化路徑，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

關(guān)鍵詞? 生態(tài)安全評價；灰色關(guān)聯(lián)度模型；時空格局；沿黃區(qū)域；山東段

中圖分類號? X82? 文獻標識碼? A

文章編號? 0517-6611（2024）04-0043-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.010

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Ecological Security Comprehensive Evaluation and Spatial.Temporal Evolution Based on Grey Correlation Model in Shandong Section Along the Yellow River Area

LI Lei1，TAN Zhen.hua2，LI Cong3 et al

（1.Zaozhuang University，Zaozhuang，Shandong 277160；2.Zibo Normal College，Zibo，Shandong? 255130;3.Air Force Logistics? Academy，Xuzhou，Jiangsu 221000）

Abstract? Taking Shandong section of the Yellow River as the research area，using the PSR model on ecological security index system，based on the entropy method and grey correlation model， the paper conducted the ecological security comprehensive evaluation? and? spatial.temporal evolution analysis from 2000 to 2018 in Shandong section.The results showed that： the overall trend of ecological security level?? is? rising in fluctuation? and? ecological security? changed from unsafe state? to safer state.In subsystems the ecological? pressure? is more and more increasing ，the ecological state and the ecological response is more and more raising with? the largest increase of the ecological response，but the increasing degree of? ecological state and? ecological response is higher than? ecological? pressure.In municipal? scale? the? overall ?showed? a? trend? of? increase? of? ecological? security? level? in 17? cities? and? evoluted? in? reciprocal? N shape with? downward.increasing.downward? trend.The general safe is the mainly type of ecological security level with few? high grade which indicated the? ecological? security? would? not? be? optimistic? in? Shandong section .There were significant? differences of?? the? evolution? trends of?? ecological security? in the 17 cities，with changing? showing a transfer? to eastward?? and? northward ?areas.The spatial evolution of ecological security? presented? spatial pattern of north high south low and east high west low，the high type spread from the east coastal area to north area of Shandong section and? the close safe appeared in south.central Shandong，north.west Shandong.Finally，the essay put forward optimization path to promote the ecological environment quality from aspects such as ecological environment governance and protection，optimal regulation of three major spaces and transformation and upgrading of economic structure.

Key words? Ecological security evaluation;Grey correlation model;Spatial.temporal pattern;The region along the Yellow River;Shandong section

基金項目? 國家自然科學(xué)基金項目（41871151）；山東省社會科學(xué)規(guī)劃項目（18CGLJ31）。

作者簡介? 李磊（1973—），男，山東棗莊人，實驗師，碩士，從事區(qū)域資源管理研究。*通信作者，教授，碩士，從事區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究。

收稿日期? 2023-02-24；修回日期? 2023-03-27

隨著城市化進程的推進和經(jīng)濟總量的不斷提升，中國城鎮(zhèn)人口數(shù)量急劇增長、城市空間規(guī)模不斷擴大，人口和產(chǎn)業(yè)對資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)所造成的壓力越來越大，中共十八大明確提出推進生態(tài)文明建設(shè)，保障生態(tài)安全。關(guān)于生態(tài)安全的概念學(xué)術(shù)界沒有統(tǒng)一的定義［1-3］，有學(xué)者提出生態(tài)安全是指一個國家、地區(qū)或人類社會生存和發(fā)展所需的生態(tài)環(huán)境處于不受或少受破壞與威脅的狀態(tài)，是一個復(fù)合生態(tài)安全系統(tǒng)［4-5］，關(guān)系區(qū)域經(jīng)濟-社會-生態(tài)的和諧發(fā)展，因此，生態(tài)安全與國防安全、經(jīng)濟安全、金融安全等已具有同等重要的戰(zhàn)略地位，并成為未來經(jīng)濟社會安全的主要約束［6］。生態(tài)安全評價是對目前的生態(tài)狀況進行量化評估，隨著全球生態(tài)問題的日益嚴峻，生態(tài)安全評價也成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點［7］，在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的成果［8-9］，主要集中在生態(tài)安全評價的概念、評價模型、評價內(nèi)容、評價方法等方面。國外對于生態(tài)安全要素的評價主要以PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)） 生態(tài)安全評價模型為主，PSR模型是由國際經(jīng)濟合作與發(fā)展組織首先提出，后期聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會提出的DSR（驅(qū)動力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型、歐洲環(huán)境署提出DPSIR（驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)）［10-11］評價模型以及DSPR［12］模型，都是在PSR模型基礎(chǔ)上不同角度的延伸，其實質(zhì)內(nèi)容都離不開生態(tài)安全系統(tǒng)由壓力-狀態(tài)-響應(yīng)3個核心子系統(tǒng)組成，PSR也是進行生態(tài)安全評價較為成熟的應(yīng)用模型［13］。國內(nèi)學(xué)者的研究主要集中在生態(tài)安全評價的內(nèi)容、尺度、方法以及驅(qū)動力等多個方面，研究尺度集中在城市［14］、流域［15］，研究內(nèi)容包括土地、湖泊、森林、濕地、土壤、耕地［16-21］；研究方法主要運用生態(tài)足跡模型［22］、物元模型［23］、OWA［24］、網(wǎng)絡(luò)DEA模型［25］及因子分析法［26］、最小阻力模型［27］等多種研究方法，使用灰色關(guān)聯(lián)度模型研究生態(tài)安全綜合評價的成果較少［28］。

以往研究多數(shù)都以個體城市或者行政區(qū)劃單元為研究對象，缺乏對黃河流域生態(tài)安全評價研究，多數(shù)研究集中在對區(qū)域不同生態(tài)要素進行評價，缺乏區(qū)域生態(tài)安全綜合評價和時空演化。黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，因此研究其生態(tài)安全評價及優(yōu)化路徑具有重要的戰(zhàn)略意義。

黃河流域山東段位于黃河流域下游的入?？?，習(xí)近平總書記在2018年中央財經(jīng)委員會第六次會議上強調(diào)，黃河流域必須下大氣力進行大保護、大治理，充分發(fā)揮山東半島城市群的龍頭作用，走生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的新路子，因此探討黃河流域山東段的生態(tài)安全現(xiàn)狀及存在的問題，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的保護與治理，是實現(xiàn)山東省可持續(xù)發(fā)展的重要思路，對于黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展作用重大。山東省區(qū)域總面積15.8萬km2，根據(jù)第七次全國人口普查結(jié)果，2020年常住人口10 152萬人，常住人口城市化率約62%，比全國平均水平提高近2百分點，是全國經(jīng)濟發(fā)展水平較高、城市人口較為密集的區(qū)域之一。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中工業(yè)所占比重約為40%，其中機械、冶金、建材、化工等高耗能、高污染重工業(yè)所占比重較大?？焖侔l(fā)展的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力，生態(tài)安全問題日益突出，如何實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益、生態(tài)效益的統(tǒng)一成為黃河流域山東段可持續(xù)發(fā)展面臨的重要問題。山東省下轄17個地級市，分別是濟南、青島、威海、煙臺、東營、淄博、濟寧、泰安、濰坊、臨沂、日照、棗莊、濱州、萊蕪、德州、聊城、菏澤，2019年進行行政規(guī)劃隸屬關(guān)系調(diào)整，萊蕪市并入濟南市，因此目前山東省有16個城市組成，為了更好地進行比較研究，該研究在進行城市生態(tài)安全空間格局研究時選取2000—2018年時間段，能夠保障研究內(nèi)容的連續(xù)性和完整性。因此以沿黃流域東部沿海經(jīng)濟發(fā)達和人口眾多的山東段為例，基于PSR模型分析，運用灰色關(guān)聯(lián)度模型分析2000—2018年生態(tài)安全評價和時空演化，以期為黃河流域山東段未來生態(tài)環(huán)境管理和決策提供依據(jù)，對于未來制定區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、維護區(qū)域生態(tài)安全、推進生態(tài)文明建設(shè)具有重要的參考價值，對于沿黃其他區(qū)域的發(fā)展具有一定的借鑒作用，對于豐富黃河流域的可持續(xù)發(fā)展研究具有一定的理論意義與實踐意義。

1? 指標體系構(gòu)建與研究方法

1.1? 指標體系構(gòu)建

生態(tài)安全評價系統(tǒng)是一個綜合發(fā)展的復(fù)雜系統(tǒng)，目前學(xué)術(shù)界還沒有形成統(tǒng)一的評價標準體系。根據(jù)山東段的具體實際情況，依據(jù)科學(xué)性、動態(tài)性、數(shù)據(jù)可獲取性、全面性等原則，參考以往生態(tài)安全評價指標體系的研究成果，從人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等方面遴選出26個具體指標構(gòu)建生態(tài)安全評價指標體系，組成“PSR”評價模型。在“PSR”指標體系中，生態(tài)安全系統(tǒng)由3個子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是生態(tài)安全壓力（P）、生態(tài)安全狀態(tài)（S）、生態(tài)安全響應(yīng)（R）。生態(tài)安全壓力是指人類的生活和生產(chǎn)活動對于自然界的影響程度，從人口壓力、土地資源壓力、水資源壓力、大氣環(huán)境壓力、顆粒污染壓力、固體污染壓力、能源壓力、經(jīng)濟壓力等方面遴選出10個指標。生態(tài)安全狀態(tài)是指特定時期生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀，從耕地資源狀態(tài)、綠地狀態(tài)、水域狀態(tài)、林木狀態(tài)、生態(tài)用地狀態(tài)、水資源狀態(tài)、碳排放狀態(tài)、能源消費狀態(tài)等方面遴選出9個指標。生態(tài)安全響應(yīng)是指面對生態(tài)環(huán)境的變化人類所采取的減輕、阻止、恢復(fù)和預(yù)防人類活動的負面影響的對策和措施，從土地資源恢復(fù)響應(yīng)、水環(huán)境響應(yīng)、污染治理響應(yīng)、科技響應(yīng)、經(jīng)濟響應(yīng)、投資響應(yīng)、生活響應(yīng)等方面遴選出7個指標，共同組成了山東段2000—2018年生態(tài)安全綜合評價指標體系（表1）。

1.2? 數(shù)據(jù)來源

以2000—2018年為研究范圍，研究數(shù)據(jù)主要來源于山東省17地市地方統(tǒng)計年鑒（2001—2018）、山東省17地市年度國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報（2001—2019）《中國城市統(tǒng)計年鑒（2001—2019）》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒（2001—2019）》《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒（2001—2019）》《中國國土資源公報（2001—2019）》《山東統(tǒng)計年鑒（2001—2019）》等，個別缺失數(shù)據(jù)通過移動平均法補齊。

1.3? 研究模型與方法

1.3.1? 熵值法。熵是熱力學(xué)的一個物理概念，是表明一個體系混亂程度或者無序程度的量度。熵值法可以比較客觀的確定指標權(quán)重，假設(shè)有m個待評方案， n項評價指標，即形成原始指標的數(shù)據(jù)矩陣X=（xij）m×n。

1.3.2? 灰色關(guān)聯(lián)度模型。

（1）數(shù)據(jù)標準化。論文構(gòu)建的指標體系屬性不同，有正向指標，比如濕地面積所占比重、生活污水處理率、工業(yè)固體廢棄物利用率等指標，也有很多負向指標，比如人口自然增長率、能源彈性消耗系數(shù)、人均工業(yè)SO2排放量等指標，因此，在進行灰色關(guān)聯(lián)計算之前必須對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理， 包括對數(shù)據(jù)的無量綱化處理及負向指標的正向化處理，從而消除原始數(shù)據(jù)在數(shù)量級和量綱上的差別，使數(shù)據(jù)計算更為科學(xué)和合理。處理公式如下：

正向指標：x′ij=1（ xij≥Sj）

xij/Sj（xij

負向指標：x′ij =1（xij≤Sj）

Sj/xij（xij>Sj）

式中：xij 是第i個年份第 j 個評價指標的原始數(shù)據(jù)；x′ij是第 i 個年份年第 j 個評價指標進行預(yù)處理之后的標準化數(shù)據(jù);Sj 是第 j 個評價指標的標準值，所有數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)化為［0，1］范圍內(nèi)的數(shù)值，并且數(shù)值越大，指標評價越趨于良好。

（2）獲取最優(yōu)值。數(shù)據(jù)預(yù)處理完之后，找到各指標的最優(yōu)值（或者最劣值）構(gòu)成參考數(shù)據(jù)列X′0。

X′0=（x′0（1），x′0（2），x′0（3），…，x′0（n））

（3）計算每個被評價對象的標準化數(shù)據(jù)與參考序列數(shù)據(jù)的絕對差值如下：

∣x′0（j）- x′i（j）∣（j=1，2，…，n;i=1，2，3，…，m）

并計算最大絕對差值和最小絕對差值如下：

max1≤i≤mmax1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜

min1≤i≤mmin1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜

（4）計算關(guān)聯(lián)系數(shù)，公式如下：

Pij=min1≤i≤mmin1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜+ρmax1≤i≤mmax1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜｜x′0（j）-x′i（j）｜+ρmax1≤i≤mmax1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜

式中：ρ為分辨系數(shù)，在0和1之間取值，ρ值越小，關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異越大，一般情況下ρ取0.5。

（5）根據(jù)熵值法計算出的權(quán)重，計算每一個待評價方案各級指標關(guān)聯(lián)系數(shù)的均值，得到第i個待評價單元的灰色關(guān)聯(lián)度，公式如下：

Pi=1nnj=1WjPij

式中：Wj是熵權(quán)法計算出來的每一項指標的權(quán)重，Pi是每一個待評價方案的綜合生態(tài)安全評價指數(shù)。

1.3.3? 生態(tài)安全等級分類方法。

生態(tài)安全評價分級目前還沒有形成一個統(tǒng)一的等級劃分標準，該研究在參考相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，將山東段生態(tài)安全評價等級劃分為6級分類標準，如表2所示。生態(tài)安全綜合指數(shù)位于0～1，越接近1，說明生態(tài)安全等級安全性越高，生態(tài)系統(tǒng)越優(yōu)良，越接近0，說明生態(tài)安全存在極大的隱患，生態(tài)系統(tǒng)越惡劣。

2? 研究結(jié)果

2.1? 時序演化

通過公式計算得到山東段2000—2018年生態(tài)安全評價狀況的結(jié)果（表3）。從表3可知，山東段在2000—2018年生態(tài)安全指數(shù)呈現(xiàn)波動中不斷上升的趨勢。生態(tài)安全評價指數(shù)從2000年的0.497 933上升到2018年的0.648 383，增長幅度上升了30.21%，生態(tài)安全等級經(jīng)歷了“Ⅲ-Ⅳ-Ⅲ-Ⅴ”的變化，實現(xiàn)了從“臨界安全”到“比較安全”的轉(zhuǎn)變，具體分成4個階段。

第一階段，2000—2004年實現(xiàn)了從“臨界安全”到“一般安全”的轉(zhuǎn)變。2000—2002年生態(tài)安全水平極低，并且變化不大，基本維持在“臨界安全”狀態(tài)，21世紀初山東段人口城鎮(zhèn)化開始快速增長，對資源的消耗和對環(huán)境的破壞比較嚴重，高耗能-低效率-高污染的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境問題較為突出，因此這一時期總體生態(tài)安全水平較低。2003—2004年生態(tài)安全綜合水平有所提高，從“臨界安全”進入“一般安全”狀態(tài)，2003年頒布了《山東生態(tài)省建設(shè)規(guī)劃綱要》，山東生態(tài)省建設(shè)工作正式開啟，通過發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟逐漸擺脫了各種污水、固體廢棄物、生活垃圾的處理率和綜合利用效率低的局面，造林工程建設(shè)也開始成效顯著，改善了區(qū)域綠色生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提高了整體生態(tài)安全綜合水平。

第二階段，2005—2006年從“一般安全”下滑到“臨界安全”狀態(tài)。2005年人口城鎮(zhèn)化發(fā)展繼續(xù)保持快速增長，城市建成區(qū)人口高度集聚，人口密度從2004年的921人/km2提高到2005年的1 460人/km2，城市生態(tài)環(huán)境壓力驟增，同時城市綠化和造林工程也有所減緩，人均水資源量降到極低值，因此這一時期生態(tài)安全水平出現(xiàn)短暫的下滑。

第三階段，2007—2012年生態(tài)安全綜合水平不斷提高，重新進入“一般安全”階段。山東把環(huán)境保護作為推動經(jīng)濟和社會發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，生態(tài)響應(yīng)指數(shù)上升幅度最大，國家級生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)功能保護區(qū)、生態(tài)城市建設(shè)取得很大進展，人均公園綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率有了大幅度增長，同時積極進行產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，最大程度地減小資源消耗量和 “三廢”排放量，通過發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟提高污水和廢棄物的利用效率。

第四階段，2013—2018年生態(tài)安全水平繼續(xù)提高，進入“比較安全”狀態(tài)。自從十八大明確提出大力推進“生態(tài)文明”建設(shè)理念以來，山東陸續(xù)出臺《區(qū)域性大氣污染物綜合排放標準》《2013—2018年大氣污染防治規(guī)劃》和火電、鋼鐵等5項重點行業(yè)大氣污染物排放標準，嚴把大氣環(huán)境質(zhì)量關(guān)，大氣環(huán)境質(zhì)量明顯改善。隨著科技創(chuàng)新能力的不斷提高，工業(yè)部門單位GDP資源和能源消耗強度在不斷下降，環(huán)保投入強度不斷增加，各種環(huán)境污染物的利用效率和處理率有了大幅度提高。嚴格劃定生態(tài)保護紅線，自然濕地保護率維持在70%以上，生態(tài)城市和森林城市建設(shè)取得一定成效，2011年以來累計造林面積95.33萬hm2，2018年山東段“國家森林城市”數(shù)量已經(jīng)達到11個，基本實現(xiàn)了綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的良好發(fā)展狀態(tài)。

從各個子系統(tǒng)發(fā)展變化來看（圖1），生態(tài)安全壓力子系統(tǒng)方面，2000—2018年山東段生態(tài)壓力評價指數(shù)不斷下降，從2000年的0.602 486下降到2018年的0.456 569，下降幅度為24.20%。生態(tài)安全等級從“比較安全”倒退到“臨界安全”狀態(tài)。生態(tài)壓力反映的是人們的生產(chǎn)和生活對于生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響程度，生態(tài)安全壓力指數(shù)越大，生態(tài)環(huán)境負荷越小，生態(tài)環(huán)境越趨于良好，反之生態(tài)環(huán)境趨于惡化。山東段生態(tài)安全壓力指數(shù)不斷下降，說明生態(tài)環(huán)境壓力在逐步增大，特別是2015和2016年壓力指數(shù)跌至約0.41，幾乎進入“不安全”等級狀態(tài)，大氣環(huán)境質(zhì)量和水環(huán)境質(zhì)量有所改善，但是工業(yè)固體廢棄物和煙塵、粉塵的排放有增大的趨勢，國家開放“二胎”政策帶來人口自然增長率的增加和城鎮(zhèn)化水平的高速增長也對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了巨大的壓力，因此生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀逐步惡化，并且存在不安全的風(fēng)險

生態(tài)安全狀態(tài)方面，2000—2018年生態(tài)安全狀態(tài)評價指數(shù)緩慢上升（圖1），從2000年的0.517 149上升到2018年的0.697 042，上升幅度為34.79%。生態(tài)安全等級從“一般安全”進入“比較安全”狀態(tài)，2016年生態(tài)狀態(tài)指數(shù)達到0.707 186，初次進入“非常安全”等級，總體上仍然處在“比較安全”狀態(tài)。雖然生態(tài)安全狀態(tài)水平有所上升，但是上升速度比較慢，主要是由于濕地面積的減小、生態(tài)面積所占比重逐漸減小以及碳排放增加造成的。山東段濕地面積逐年減小，主要表現(xiàn)為自然濕地面積減少63.72萬hm2，減少率為37.89%，濱海濕地破碎化嚴重，人工濕地面積增加44.20萬hm2，增長率為430.38%，因此對自然濕地的保護是未來優(yōu)化生態(tài)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。于此同時，隨著人口的增長和經(jīng)濟社會的發(fā)展，碳排放量逐漸增大，城市建設(shè)用地面積逐漸增加，生態(tài)面積所占比重減小，人均耕地面積也出現(xiàn)波動中減小的趨勢，今后還需要對目前的生態(tài)狀態(tài)進行完善和提升。

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生態(tài)安全響應(yīng)方面，2000—2018年山東段生態(tài)安全狀態(tài)評價指數(shù)不斷升高（圖1），從2000年的0.374 376上升到2018年的0.791 538，上升幅度為111.43%，是3個子系統(tǒng)中上升幅度最大的，其中2011年之前上升緩慢，2011年之后上升速度加快。生態(tài)安全等級從 2000年的“不安全”進入2013年之后的“非常安全”狀態(tài)。生態(tài)安全響應(yīng)是人類面對生態(tài)環(huán)境存在的問題而采取的減輕、阻止、恢復(fù)和預(yù)防人類活動的負面影響的對策和措施，說明山東段在應(yīng)對生態(tài)環(huán)境安全方面實施了一系列積極有效的策略，環(huán)境、經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)、社會響應(yīng)迅速增長。2016年出臺《山東半島城市群生態(tài)保護紅線規(guī)劃（2016—2018年）》，牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，優(yōu)化生態(tài)安全空間格局。經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與優(yōu)化取得極大成效，第三產(chǎn)業(yè)比重從2000年的34%提高到2018年的48%，實現(xiàn)了“三-二-一”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，重化工業(yè)的比例逐漸下降。技術(shù)進步使污染物的利用率和處置率大幅度增加，極大地促進了區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，雖然山東段生態(tài)安全壓力指數(shù)在下降，但是生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)和生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)在升高，并且生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)和生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)上升的速度要大于生態(tài)安全壓力指數(shù)下降的速度，其中又以生態(tài)安全響應(yīng)增加的程度最大，因此山東段生態(tài)安全綜合評價水平仍然呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，但是目前的生態(tài)環(huán)境壓力也不容小覷。

2.2? 空間格局

2.2.1? 空間演化過程。雖然山東段整體生態(tài)安全評價呈現(xiàn)出逐漸好轉(zhuǎn)的趨勢，但是區(qū)域內(nèi)部存在一定的空間差異，有必要在市級尺度下進一步評價17個地級市生態(tài)安全的發(fā)展現(xiàn)狀（圖2）。

從圖2a可以看出，2000—2018年山東17個城市的生態(tài)安全壓力指數(shù)的變化具有波動性，濟南、青島、棗莊、東營、煙臺、濰坊、濟寧、泰安、萊蕪、日照、德州、聊城、濱州的生態(tài)安全壓力指數(shù)呈增加的趨勢，生態(tài)環(huán)境壓力負荷較小，青島的生態(tài)壓力指數(shù)最高，生態(tài)環(huán)境壓力最小；淄博、威海、臨沂、菏澤生態(tài)安全壓力安全指數(shù)呈減小的趨勢，生態(tài)環(huán)境壓力負荷較大，這與淄博、臨沂的重工業(yè)和陶瓷、玻璃、耐火材料等高污染企業(yè)關(guān)系密切。威海生態(tài)壓力指數(shù)在17個城市中最高，說明生態(tài)環(huán)境壓力較小，但是2005、2010年出現(xiàn)下滑，說明在發(fā)展過程中也存在一定的生態(tài)風(fēng)險。菏澤生態(tài)壓力指數(shù)下降較快，主要是由于菏澤工業(yè)化進程滯后于其他城市，因此隨著工業(yè)化的推進出現(xiàn)破壞生態(tài)環(huán)境的趨勢。從均值來看，威海、青島、泰安、聊城、菏澤的生態(tài)壓力指數(shù)較高，生態(tài)環(huán)境總體較好；淄博、棗莊、東營、萊蕪、日照、濟寧的生態(tài)壓力指數(shù)較低，說明這些城市的生態(tài)環(huán)境面臨較大的壓力，特別是淄博的平均值只有0.399 4，生態(tài)安全已經(jīng)進入“不安全”狀態(tài)。

2000—2018年17個城市的生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)的變化具有波動性，如圖2b，其中呈現(xiàn)出上升趨勢的有青島、

棗莊、東營、濰坊、濟寧、泰安、日照、臨沂8個城市，呈現(xiàn)出下降趨勢的有濟南、淄博、煙臺、威海、萊蕪、德州、聊城、濱州、菏澤9個城市。從均值來看，威海和東營的生態(tài)安全狀態(tài)值是較高的，接近達到0.7，其中東營濕地總面積45.81萬hm2，所占比重居全省第一位， 生態(tài)面積所占比重也是全省最高，威海的城市綠化發(fā)展取得很大的突破，建成區(qū)綠化覆蓋率達到47%，人均公園綠地面積也達到89 m2/人，均在全省位于第一位，濕地面積比重也僅次于東營市排名第二，同時威海和東營的能耗和碳排放較低，因此整體的生態(tài)安全狀態(tài)處于“一般安全”狀態(tài)。生態(tài)狀態(tài)指數(shù)比較低的有濟南、淄博、棗莊等地，濟南城鎮(zhèn)化水平2018年達到71%，城市人口的快速增長使人均耕地面積變小，綠化覆蓋率和城市綠地建設(shè)較為緩慢，濟鋼集團等重工業(yè)企業(yè)導(dǎo)致城市碳排放量不斷增大，與山東段省會城市的定位有一定的差距。淄博和棗莊由于傳統(tǒng)第二產(chǎn)業(yè)比重過大導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，單位 GDP能耗和碳排放均比其他城市高，濕地面積和生態(tài)用地面積較小，導(dǎo)致整體生態(tài)狀態(tài)水平較低。

2000—2018年17個城市的生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)的變化呈現(xiàn)出“中間高、兩邊低”的變化特征，如圖2c。說明在2005年和2010年針對生態(tài)環(huán)境壓力不斷增加的同時，一系列相關(guān)生態(tài)保護和生態(tài)治理的政策和技術(shù)逐漸發(fā)揮重要作用，但是到了2018年生態(tài)響應(yīng)值有所下滑，如濰坊、泰安、威海等城市，說明生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的可持續(xù)性受到一定的影響，今后應(yīng)該繼續(xù)秉持“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)環(huán)境保護和治理的理念，加大生態(tài)環(huán)境保護和治理力度，防止生態(tài)響應(yīng)指數(shù)繼續(xù)下滑。從均值來看，濟南、青島、威海生態(tài)響應(yīng)較為強烈，特別是濟南和青島生態(tài)安生響應(yīng)指數(shù)已經(jīng)更接近0.7，青島生態(tài)響應(yīng)指數(shù) 2018年出現(xiàn)極值接近0.8。臨沂、德州、聊城、菏澤的生態(tài)響應(yīng)程度較低，科技創(chuàng)新能力、廢物利用率、第三產(chǎn)業(yè)所占比重都較低 。

2000—2018年17個城市生態(tài)安全綜合評價的演變趨勢不盡相同，如圖2d所示。其中，濟南、青島、淄博、棗莊、東營、濰坊、濟寧、泰安、萊蕪、日照、聊城11個城市呈現(xiàn)出上升趨勢，煙臺、威海、臨沂、德州、濱州、菏澤6個城市呈現(xiàn)下降趨勢。比較2000、2006、2011、2018每個城市的生態(tài)安全綜合評價指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)城市呈現(xiàn)出先減小-后增大-再減小的倒“N”字形。從均值上看，威海、東營、青島的生態(tài)安全綜合評價值在全省處于優(yōu)越的位置，威海達到0.642 3，進入比較安全狀態(tài)，青島和東營剛剛進入比較安全狀態(tài)， 威海充分利用濱海資源優(yōu)勢積極進行國家生態(tài)市建設(shè)，在全市實施最嚴格的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管，努力打造“藍天碧水凈土”的生態(tài)環(huán)境，向“精致城市”方向不斷邁進。青島、東營依靠國家發(fā)展山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的政策，生態(tài)安全環(huán)境良好。 淄博、棗莊、萊蕪、臨沂、德州、聊城整體生態(tài)安全水平較低，特別是淄博和棗莊在全省處于最后兩位，這兩個城市的生態(tài)安全壓力子系統(tǒng)、生態(tài)安全狀態(tài)子系統(tǒng)、生態(tài)安全響應(yīng)子系統(tǒng)發(fā)展水平均較低，生態(tài)安全風(fēng)險較大。

2.2.2? 空間格局特征。該研究選取2000、2006、2011、2018年4個時間節(jié)點，借助GIS技術(shù)分析沿黃區(qū)域山東段生態(tài)安全綜合評價的空間分異過程，如圖3所示，整體呈現(xiàn)出“東高西低、北高南低”的空間格局特征，具體有以下4個特征。

第一，生態(tài)安全評價“比較安全”等級區(qū)域空間范圍不斷擴大，從東部沿海地區(qū)向魯北地區(qū)逐步擴散，特別是從2011年開始擴散特征較為明顯，生態(tài)安全等級為第Ⅴ級。2000年生態(tài)安全評價較高的區(qū)域只有威海一個城市，威海是山東濱海城市和對外貿(mào)易窗口，人口密度較小，自然環(huán)境優(yōu)越，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好；2006年東營生態(tài)安全水平不斷提高，綠化覆蓋率從2000年的20%提高到2006年級的36%，人均公園綠地面積從2000年的40 m2/人提高到2006年的62 m2/人，污水處理率從60%提高到76%，工業(yè)廢棄物處理率從73%提高到90%，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。東營生態(tài)安全狀態(tài)水平和生態(tài)安全響應(yīng)水平達到最大值，生態(tài)安全壓力指數(shù)達到最小值，生態(tài)安全總體評價值較高；2011年高水平生態(tài)安全區(qū)進一步擴大，濟南雖然產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)以高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)為主，人口密度較大都拉低了生態(tài)安全壓力指數(shù)水平，但是作為省會城市所具備的經(jīng)濟、社會、科技等綜合發(fā)展優(yōu)勢，生態(tài)安全響應(yīng)程度明顯加快，從2006年的“一般安全”狀態(tài)進入“比較安全”狀態(tài)，生態(tài)安全等級從第Ⅳ級進入第Ⅴ級；2018年，較高水平生態(tài)安全評價區(qū)范圍發(fā)生變化，濟南從“比較安全”狀態(tài)下滑到“一般安全”狀態(tài)，青島從“一般安全”狀態(tài)提升到“比較安全”狀態(tài)。青島是山東段經(jīng)濟最發(fā)達的城市，但是由于人口密度過高導(dǎo)致人均水平較低，再加上高度發(fā)達的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟為青島生態(tài)環(huán)境帶來一定的壓力，長期以來處于“一般安全”狀態(tài)，但是其濱海資源和區(qū)位優(yōu)勢明顯， 經(jīng)濟、社會、科技實力為區(qū)域生態(tài)環(huán)境的治理和保護提供了有力支撐，借助于原本優(yōu)越的海濱地理區(qū)位實現(xiàn)了生態(tài)安全水平的跨越式發(fā)展。

第二，生態(tài)安全評價“一般安全”等級的范圍不斷擴大，城市數(shù)量不斷增多。2000年“一般安全”等級的城市數(shù)量較少，多數(shù)處在“臨界安全”狀態(tài)，主要集中在魯中地區(qū)的濟南、東部沿海的青島、煙臺、濰坊，魯北地區(qū)的東營、濱州等7個城市，相對來說位于綜合發(fā)展水平較高的東部沿海、中部地和魯北地區(qū)；2006年范圍略有縮小，東營上升到“比較安全”等級，濱州由于生態(tài)環(huán)境壓力增大下滑到 “臨界安全”等級。2006年濱州生態(tài)環(huán)境壓力劇增，人均SO2的排放從2000年的140 t/人提高到330 t/人，冶金和機械制造產(chǎn)業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)為經(jīng)濟提速的同時對生態(tài)環(huán)境造成巨大的破壞。棗莊跌落到“不安全”狀態(tài)，主要是由于煤炭、建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)給資源、環(huán)境造成巨大壓力造成的；2011年“一般安全”等級范圍快速擴大，除了2006年的幾個城市以外，淄博、濟寧、泰安、萊蕪、日照、臨沂、聊城、濱州從“臨界安全”進入“一般安全”狀態(tài)，有12個城市屬于這一類型，因此這一時期全省生態(tài)安全綜合水平有了很大的提高，主要由于十七大報告首次提出了“生態(tài)文明”的概念，強調(diào)形成資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長方式、消費模式，“生態(tài)文明”理念不斷深入到社會和經(jīng)濟各個方面；2018年和2011年相比空間結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化，淄博、臨沂、菏澤從“一般安全”下滑到“臨界安全”狀態(tài)，青島上升到“比較安全”狀態(tài)，其他大部分城市都處在“一般安全” 狀態(tài)。

第三，生態(tài)安全評價“臨界安全”等級的范圍減小，說明生態(tài)安全水平逐漸好轉(zhuǎn)。2000年和2006年所包括的城市范圍差不多，17個城市中有淄博、棗莊、濟寧、泰安、萊蕪、日照、臨沂、德州、聊城9個城市處在“臨界安全”狀態(tài)，說明當時城市整體生態(tài)安全綜合水平較低，其中棗莊2006年甚至滑落到“不安全”狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境安全面臨極大的挑戰(zhàn)；2011年大部分城市擺脫了生態(tài)安全較為低水平的狀態(tài)，整體生態(tài)安全綜合水平實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，“臨界安全”等級范圍縮小到僅有東部的濰坊市和西北的德州市；2018年與2011年相比大部分城市處在“一般安全”狀態(tài)，“臨界安全”狀態(tài)城市由 2個增加到4個，2011年處于“一般安全”狀態(tài)的淄博、臨沂、菏澤掉落到“臨界安全”狀態(tài)， 濰坊進入“一般安全”狀態(tài)， 說明個別城市還需要對生態(tài)安全問題引起足夠的重視，特別是以重工業(yè)或者高污染工業(yè)為主的淄博、臨沂還需要加強對環(huán)境的保護和治理。

第四，生態(tài)安全評價“不安全”等級城市消失。在研究時間階段內(nèi)，只有棗莊一個城市在2006年處在“不安全”狀態(tài)，但是在2011年之后也進入“一般安全”狀態(tài)。棗莊從2006年開始實施資源枯竭性城市轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，通過開發(fā)“臺兒莊古城”和“棗莊二日游”模式開始進行旅游產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，充分利用煤炭資源進行煤化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型， 舊城改造使城市風(fēng)貌煥然一新，2014年獲批全國森林城市稱號，生態(tài)安全狀態(tài)上了一個新的臺階。

綜上所述，山東段生態(tài)安全空間格局呈現(xiàn)出2個特征：①山東段生態(tài)安全空間格局向東、向北轉(zhuǎn)移，從圖3可以看出，生態(tài)安全“比較安全”等級范圍不斷擴大，2000年只集中在東部沿海的威海，2006年擴大到魯北的東營，2011年濟南也成為“比較安全”等級，2018年東部沿海城市青島也進入這一等級?？傮w上沿海城市發(fā)展較快，生態(tài)安全空間格局向東北轉(zhuǎn)移。生態(tài)安全空間格局高低交錯分布。②山東段生態(tài)安全空間格局總體上表現(xiàn)為東部地區(qū)優(yōu)于中部地區(qū)、中部地區(qū)優(yōu)于西部地區(qū)、北部地區(qū)優(yōu)于南部地區(qū)的高低交錯分布的態(tài)勢。山東段生態(tài)安全綜合水平以“一般安全”等級為主，“比較安全”出現(xiàn)在東部沿海地區(qū)和魯北地區(qū)，即山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)，也是山東一藍一黃重點發(fā)展區(qū)域。生態(tài)安全問題比較突出的是魯西、魯西北的邊緣地帶德州、菏澤和傳統(tǒng)工業(yè)較大比重的魯中南地區(qū)的淄博、臨沂。

3? 結(jié)論與討論

通過構(gòu)建PSR生態(tài)安全綜合評價模型，采用2000—2018年面板數(shù)據(jù)，運用灰色關(guān)聯(lián)度模型對沿黃區(qū)域山東段生態(tài)安全安全系統(tǒng)的時空演化進行評估，主要結(jié)論如下：

（1）山東段整體生態(tài)安全水平在波動中逐漸好轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了從“臨界安全”到“比較安全”的轉(zhuǎn)變。從子系統(tǒng)生態(tài)安全水平來看，生態(tài)安全壓力指數(shù)逐漸減小，生態(tài)安全狀態(tài)和生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)逐漸增大，并且生態(tài)安全狀態(tài)和生態(tài)安全響應(yīng)上升的幅度大于生態(tài)壓力減小的幅度，因此，雖然整體生態(tài)安全水平有所提高，但是生態(tài)環(huán)境壓力不容小覷，距離“非常安全”等級的目標還比較遠。

（2）2000、2006、2011、2018 4個時間節(jié)點17個地級市生態(tài)安全綜合評價指數(shù)大多數(shù)呈現(xiàn)出先減小-后增大-再減小的倒 “N”字形，說明生態(tài)安全水平在改善的同時也面臨一定的風(fēng)險，生態(tài)安全意識和生態(tài)安全措施要持續(xù)穩(wěn)定的加強。城市生態(tài)安全空間格局向東、向北轉(zhuǎn)移，“比較安全”等級范圍不斷擴大，從威海擴大到東營和青島，生態(tài)安全空間格局高低交錯分布。生態(tài)安全空間格局總體上表現(xiàn)為東部地區(qū)優(yōu)于中部地區(qū)、中部地區(qū)優(yōu)于西部地區(qū)、北部地區(qū)優(yōu)于南部地區(qū)的高低交錯分布的態(tài)勢。以“一般安全”等級為主，“比較安全”類型出現(xiàn)在東部沿海地區(qū)和魯北地區(qū)，即山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū) ，也是山東段“一藍一黃”重點發(fā)展區(qū)域。生態(tài)安全問題比較突出的是魯西、魯西北的邊緣地帶德州、菏澤和傳統(tǒng)工業(yè)占較大比重的魯中南地區(qū)的淄博、臨沂。

雖然從整體上看山東段生態(tài)安全狀況逐漸好轉(zhuǎn)，但是也存在一些問題，比如高速增長的經(jīng)濟所帶來的生態(tài)環(huán)境壓力問題仍然非常嚴峻，區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全現(xiàn)狀發(fā)展不平衡，有些城市甚至面臨生態(tài)安全“不安全”的狀態(tài)，因此，生態(tài)安全問題仍然是目前和未來山東段區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。根據(jù)實證分析和發(fā)現(xiàn)的問題，提出以下3點建議：

（1）全面深入貫徹“生態(tài)文明建設(shè)”的發(fā)展理念，穩(wěn)步降低各地市的生態(tài)安全壓力，有針對性地保護和治理生態(tài)環(huán)境。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，山東段整體生態(tài)安全趨于良好，但是在2018年也出現(xiàn)一部分城市生態(tài)環(huán)境評價指數(shù)下滑的現(xiàn)象，因此要繼續(xù)強化“生態(tài)文明”的發(fā)展理念，加強環(huán)境督查和監(jiān)管力度，持續(xù)開展生態(tài)治理修復(fù)工程，加強山水林田湖草綜合整治力度，絕不放松。嚴格控制企業(yè)污染物排放總量，繼續(xù)加大環(huán)保治理投入力度，在合適的地區(qū)大面積進行植樹造林，凈化生態(tài)環(huán)境，打造綠水青山的生態(tài)環(huán)境，遏制由于人口總量和經(jīng)濟總量增長對資源與環(huán)境造成的巨大壓力。

（2）將生態(tài)安全和環(huán)境保護作為新一輪國土空間規(guī)劃的重要目標和任務(wù)。全面深入開展山東資源環(huán)境承載力評價和國土空間開發(fā)適宜性評價，科學(xué)劃定各城市的生態(tài)空間和生態(tài)保護紅線，開展生態(tài)修復(fù)，嚴格控制國土空間開發(fā)規(guī)模和開發(fā)強度，優(yōu)化調(diào)控城鎮(zhèn)空間-農(nóng)業(yè)空間-生態(tài)空間“三大空間”之間的比例和空間組合關(guān)系。

（3）轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，推進各城市實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)黃河流域山東省生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展，從源頭遏制生態(tài)環(huán)境的惡化。山東省是典型的工業(yè)大省，工業(yè)結(jié)構(gòu)中煤炭、機械、冶金等重工業(yè)所占的比重較大，這種高投入-高污染-低產(chǎn)出的粗放型經(jīng)濟增長方式給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力，對資源的消耗較大，污染物的排放總量較多，生態(tài)壓力指數(shù)不斷下降。因此，要從源頭上去遏制生態(tài)環(huán)境壓力的繼續(xù)惡化，特別是生態(tài)安全瀕臨“不安全”狀態(tài)的重工業(yè)城市淄博市、臨沂市，通過轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高資源的利用效率，實現(xiàn)從粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變。同時加強鋼鐵、建材、火電、焦化、鑄造等企業(yè)的綜合整治，加大淘汰落后產(chǎn)能的整治力度，加大對高污染行業(yè)的環(huán)保考核和監(jiān)管力度，實現(xiàn)建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的目標。

由于目前學(xué)術(shù)界對生態(tài)安全綜合評價指標體系沒有形成統(tǒng)一的認識，再加上數(shù)據(jù)的可獲取性，因此在構(gòu)建生態(tài)安全評價指標體系時，對于指標體系的科學(xué)性和完備性尚有一定的欠缺，權(quán)重的確定采用熵值法，缺少研究者對于客觀現(xiàn)象的主觀認識，對于分析結(jié)果缺乏深入的機制分析。但是，該研究嘗試從PSR模型中的3個子系統(tǒng)分別進行充分的論證，比單純進行生態(tài)安全綜合評價更能夠準確地反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境的演化特征，從而發(fā)現(xiàn)生態(tài)安全中存在的薄弱環(huán)節(jié)。生態(tài)安全問題仍然是目前和未來中國區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，后續(xù)研究中要繼續(xù)完善，不斷豐富城市群生態(tài)安全研究的相關(guān)內(nèi)容。

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