许辉云
【摘 要】文章以长江经济带11省市为例,构建基于PSR概念模型的生态环境承载力系统评价指标体系,结合余弦夹角值权重法与TOPSIS法客观评价各省市生态环境承载力状况.结果表明:(1)生态环境承载力指数总体居于0.4-0.6之间,省际差异较小,整体呈中低水平.(2)生态环境现状指数普遍较低.(3)子系统空间差异大小排序为:响应＞压力＞状态.(4)制约长江经济带生态环境承载力的因素,从准则层来看,系统状态是首要障碍;从指标层来看,环境污染治理投资占GDP比重是主要障碍因子. 【期刊名称】《曲阜师范大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2018(044)003 【总页数】6页(P103-108)
【关键词】长江经济带;生态环境承载力;障碍因子 【作 者】许辉云
【作者单位】湖南师范大学旅游学院,410081,湖南省长沙市 【正文语种】中 文 【中图分类】X321
0 引 言
在经济发展、财富累积与生活水平提高的同时，资源粗放利用、环境污染、生态退化等生态环境代价日益凸显.经济发展是社会主义初级阶段的主旋律，但这并不意
味着经济发展可以全然不顾生态环境.时至今日，生态环境的恶化已成了降低人民生活质量、制约经济社会发展的主要因素之一，因此加强生态文明建设成为了当前政府以及各界不懈努力的方向.2015年5月中共中央国务院印发的《关于加快推进生态文明建设的意见》中明确指出，生态文明建设事关人民福祉与民族未来.以牺牲生态环境为代价的经济发展与城镇化建设从根本上制约着经济社会的可持续发展.生态文明建设正是在目前中国经济发展转型期切合当前面临的生态环境危机下提出来的，并受到国际社会一致认可.
关于生态环境承载力的研究，国内外早已有之[1].从自然资源、生态环境、社会环境和经济环境4个层面构建指标评价体系，采用AHP-加权评价法综合评价了喀斯特地区生态旅游环境承载力[2].利用状态空间评价模型，分析了2003-2009年我国全域海洋生态环境承载力，并得出了大多数年份内我国全域海洋生态环境承载系统处于满载状态，经济增长、环境污染、人口增长带来的压力是造成系统失衡的主要因素的重要结论[3].等基于P-S-R模型，以山东半岛6个城市为例，运用指标权重确定方法(层次分析法)和模糊数学综合评价法对这些地方的生态环境承载力做出了详细评价[4].结合全局主成分分析方法与分层构权模型，从人口经济活动支撑力、资源供给支持力等4个维度出发，将三江源地区人口资源环境承载力状况分析定量化与动态化[5].等基于灰色关联-TOPSIS模型评价了武汉市环境承载力，并诊断出了影响武汉市环境承载力的主要因素[6].采用相对指数法将雄安新区大气、水和综合生态环境承载力分别与全国、河北省、高阳县环境承载力进行了比较性评价[7].等依据生态平衡理论与生态稳定性原理，提出一种新的生态环境承载力评价方法，即根据生态环境质量指数评定生态环境运行状态[8].从我国西部地区生态环境承载力直逼阀值的现实出发，采用主成分和系统聚类分析法，系统性综合分析了西部地区生态环境脆弱程度[9].等基于DPSIR概念模型(驱动力、压力、状态、影响、响应五大子系统)建构福建省生态环境承载力评价指标体系，同时利用熵值-
TOPSIS法客观评价了福建省生态环境承载力状况，最后运用障碍因子诊断模型分析了影响生态环境承载力的主要障碍因素.可见，国内对于生态环境承载力研究有章可考、有法可循、成果丰富、日渐成熟，研究视角与方法呈多元化趋势，研究对象涵盖宏观(国家)、中观(省级、城市群等)、微观(县).目前，对于生态环境承载力的评价以建立相对应的指标体系，利用指标权重综合性、系统性评价其承载力较为熟悉与多见.本文以长江经济带这一研究热点区域为研究对象，基于PSR思想，构建较为健全的生态环境承载力系统评价指标体系，综合评价2014年长江经济带生态环境承载力状况的省际差异，以及诊断出影响各省生态环境承载力状况的主要障碍因素，为各省加强生态文明建设提供科学的理论依据与决策参考. 1 研究区域与指标体系构建 1.1 案例地概况
长江经济带作为贯通东中西三大区域的大动脉，在协调区域发展方面发挥着举足轻重的作用.长江经济带涵盖沪、苏、浙等11省市，面积约占国土面积的21.35%，人口与GDP均超过全国的40%.随着经济发展与城镇化建设，长江经济带的生态环境形势却不容乐观，据2014年水资源公告数据显示，长江接纳的废水占全国污水排放量的43.9%，长江区用水量占全国总用水量的33%，废水接纳量处全国七大流域之首.作为国家战略之一的长江经济带的建设担负着进一步开发长江黄金水道，加快推进长江经济带发展的重任，而长江生态廊道的建设是长江经济带建设的核心任务之一.
1.2 指标体系构建与数据来源
表1 长江经济带生态环境承载力评价指标体系及权重目标层准则层指标层指标代码指标性质权重生态环境承载力压力人口自然增长率a1负0.0415人口密度a2负0.0224城镇化水平a3负0.0575万元GDP工业废气排放量a4负0.0423亿元GDP工业排放量a5负0.0586万元GDP工业废水排放量a6负0.0669亿元GDP
烟粉尘排放量a7负0.0592万元GDP工业固体废物排放量a8负0.0499状态自然保护区面积b1正0.0324建成区绿化覆盖率b2正0.0716人均公园绿地面积b3正0.0731人均水资源量b4正0.0449森林覆盖率b5正0.0549湿地面积占比b6正0.0262人均耕地面积b7正0.0627响应污染治理投资占GDP比重c1正0.0628生活垃圾无害化处理率c2正0.0354城市污水处理率c3正0.0610工业固体废物综合利用率c4正0.0414城市人均节约用水量c5正0.0353
生态环境承载力是一个内容广泛、层次众多、结构复杂的巨系统. 本文在参考已有研究成果并结合《国家生态文明建设试点示范区指标》(试行)、《生态县、生态市、生态省建设指标》(修订稿)的基础上，遵循指标代表性、全面性、相关性以及数据可获取性等原则，基于PSR概念模型，从压力、状态、响应3个维度选取20项指标构建生态环境承载力评价指标体系(见表1).数据主要来源于国家统计局官方网站.
2 研究方法
2.1 余弦夹角权重的确定
诸多评价研究中，研究者通常对各个评价指标赋予权重以表征各个评价指标的相对重要程度.余弦夹角值又称相似度，在信息与计算科学中应用较多.余弦夹角值能够较为客观地表征各指标值分布的偏差程度，从而较好地反映各指标的相对重要程度[10].具体步骤如下：
①确定各评价指标最优解(正理想解)和最劣解(负理想解)，即： (1) (2)
其中，Li+和Li-分别表示各评价指标最优解和最劣解；sij表示第j个地区(省份)第
i个指标的指标评价值；I1和I2分别表示正效应指标集(效益性指标集)与负效应指标集(成本性指标集).
②利用极差法建立各评价指标与最优解、最劣解的相对偏差矩阵，如下： (3) (4)
其中，(rij)m×n表示各评价指标与最优解的相对偏差矩阵；(tij)m×n表示各评价指标与最劣解的相对偏差矩阵；rij表示指标评价值sij与最优解Li+ 的绝对值相对于该指标极差的偏差程度.rij值越大，表明指标评价值与最优解的差距越大，该指标评价值sij越差，反之则越优.tij值越大，表明指标评价值与最劣解的差距越大，该指标评价值sij越优，反之则越差. ③确定指标的余弦夹角值，即： ci =cos〈ri,ti〉 (5)
其中，ci表示最优偏差矩阵行向量ri与最劣偏差矩阵行向量ti的余弦夹角值，反映了评价对象与最优解向量和最劣解向量的偏差对第i个指标权重的影响. ④最后对各指标余弦夹角权重值进行归一化处理，即 (6)
其中，wi表示经归一化处理后的余弦夹角权重；m表示指标个数. 2.2 综合评价法
TOPSIS法的基本原理是排序评价对象与最优解、最劣解的欧式距离，以此来反映
评价对象的优劣程度.其中，评价对象越远离最劣解和越靠近最优解则意味着评价对象优化程度越高，反之则越低.测算方法是以评价对象到最劣解的欧式距离与全距(最优解到最劣解的欧式距离)之比.而加权TOPSIS法则是在TOPSIS法的基础上引进了指标权重，该方法既考虑到评价指标的相对重要性，又具备易操作、使用方便等优势.本文采用加权TOPSIS法综合评价2014年长江经济带各省市生态环境承载力状况.具体步骤如下：
①对原始数据进行无量纲化处理，建构标准化矩阵(fij)m×n与加权规范化决策矩阵(yij)m×n，即： (7)
(yij)m×n=(wi×fij)m×n. (8)
②以加权规范化决策矩阵为新的决策矩阵来确定最优解Gi与最劣解gi，方法同上，即： (9) (10)
③利用欧几里得距离公式计算各待评价对象到最优解的欧式距离Dj+与最劣解的欧式距离Dj-，即 (11)
(0≤Dj+,Dj-≤1,1≤i≤m，1≤j≤n).
④测算各待评价对象与最优解的相对贴近度Uj来反映各子系统的综合发展水平，
即 (12)
2.3 障碍因子诊断模型
识别影响和制约生态环境承载力的主要障碍因素，还需引入障碍因子诊断模型，计算公式如下： Iij=1-tij, (13) (14) Q=∑Hi, (15)
式中，Iij表示指标偏离度，为单项指标与生态环境承载力目标的差距；tij为运用极值法(公式4)计算出的单项指标标准化值；wi表示第i项指标的权重，也称因子贡献度，Hi和Q分别表示单项指标和分类指标对生态环境承载力的障碍度. 3 结果分析
3.1 长江经济带生态环境承载力及各子系统评价指数空间差异
从表2可以看出，生态环境承载力指数最低的四川省(0.4)，最高的是贵州(0.6)，生态环境承载力指数极差为0.2.其中，安徽、湖北、湖南、江苏、浙江、上海、重庆、四川8省生态环境承载力评价指数位于0.5以下.江西、贵州、云南3省生态环境承载力评价指数位于0.5以上.
表2 长江经济带生态环境承载力及各子系统评价指数安徽湖北湖南江西江苏浙江上海贵州重庆四川云南生态承载力指数
0.490.450.470.520.420.440.460.600.460.400.53压力指数
0.580.760.740.530.800.780.700.330.730.740.75状态指数0.370.380.380.480.310.370.310.480.430.570.54响应指数0.670.310.140.290.720.390.620.410.260.130.19
2014年长江经济带各省市中以贵州省面临的生态环境压力较大，压力指数显著低于其他省份，其次是位于中部地区的安徽与江西2省，其生态环境压力指数处于居中地位，其他省份生态环境压力指数均位于0.7-0.8之间.
依各省状态指数来看，除了西部的四川和云南2省状态指数超过0.5外，其余省份状态指数均位于0.3-0.4之间，整体处于较低水平.其中以江浙沪等发达地区状态指数整体低于其他省份，这也说明了当地经济社会发展在一定程度上破坏了生态环境.
长江经济带生态环境响应指数省际差异较大，响应指数最大的东部的江苏省与最小的四川省相差0.59.依据响应指数，将各省生态环境响应能力划分为3个层级，第1层级为四川、云南、湖南、江西、重庆五省，响应指数均位于0.1-0.3之间，第2层级为湖北、浙江2省，响应指数位于0.3-0.4之间，第3层级为江苏、安徽与上海3省市.中西部地区生态环境总体响应能力较小，其主要是由于经济发展水平的滞后导致环境污染与生态建设投入不足.
3.2 长江经济带生态环境承载力准则层障碍度及主要障碍因子
依表3可知，贵州、云南、安徽、江西等省压力子系统障碍度较大，这是因为产业经济发展方面节能减排、升级换代方面落后于其他省份，单位GDP工业三废排放量居高不下.其中，安徽、贵州、江西3省排名前3位的主要障碍因子中至少有2个是属于压力子系统.东部沿海省份虽然压力子系统障碍度较小，但早期由于经济发展与城镇化建设对生态环境造成的破坏也不容忽视，同时生态修复、环境治理具有历时长、投入大等特点，因此状态子系统障碍度也显著高于其他省份.响应子系统障碍度大于20的省份中，除了云南省外，其余各省排名前3位的主要障碍因
子至少有一个来源于响应子系统.压力子系统中，人口自然增长率(3次)、万元GDP工业废水排放量(4次)2项主要障碍因子出现频率较高.状态子系统中，建成区绿化覆盖率(4次)、人均公园绿地面积(4次)2项主要障碍因子出现频率较高，而湿地面积占比没有成为制约各省生态环境承载力的主要障碍因子.响应子系统中，污染治理投资占GDP比重这项指标成为将近半数地区改善生态环境承载力的主要障碍因子.
表3 长江经济带生态环境承载力准则层障碍度及主要障碍因子安徽湖北湖南江西江苏浙江上海贵州重庆四川云南压力指数
46.8625.1426.1043.6727.3331.2217.9848.2128.2818.5740.38状态指数46.2244.9942.8821.0257.3144.9764.5533.4542.1638.6628.27响应指数6.9229.8631.0135.3115.3623.8017.4718.3429.5642.7731.35主要障碍因子a1a2a3b2b3c1a1b3c1a1a6c3a6b4b5a6a7c1a3b3b7a5a7b2b1c1c5b2c1c3a8b2b3
4 结论与建议 4.1 结论
(1)生态环境承载力指数受压力指数与状态指数影响较大，即生态环境承载力指数高的地区，整体呈现低压力指数或高状态指数，例如贵州、云南、江西等中西部省份.
(2)响应指数大小与地区经济社会发展水平高低有一定的关系，随着环境保护意识的逐渐增强，经济发展水平较高的地区开始重视利用资金和技术优势逐步加大对生态修复、环境污染治理反哺力度.
(3)影响生态环境承载力水平的主要障碍因子包括万元GDP工业废水排放量、建成区绿化覆盖率、人均公园绿地面积、污染治理投资占GDP比重等，今后节能减排、绿色发展、扩大绿化面积、增加污染治理投入将成为提高地区生态环境承载力水平
的主要途径. 4.2 建议
针对生态禀赋较差，污染较严重，环境污染治理落后的湖南、湖北等地区，提高环境准入门槛，淘汰落后产能，升级改造落后产业，大力扶持现代服务业、新兴产业、高科技产业、绿色产业.增强信息技术向传统工业领域的渗透，依靠技术革新减轻经济发展对资源的依赖程度，努力创建循环经济、低碳经济、绿色消费的发展模式，努力构建资源节约型与环境友好型社会.
对于经济发展程度与城镇化水平较高而响应指数较低的江苏、上海等地区，应加大对污染治理的投资，推动环保节能装备的产业化、集成化；政府建立相应的奖惩制度，鼓励企业积极投入资金与设备参与环境污染治理，尝试“谁投资，谁受益”的原则；在环境污染治理投资过程中还应重视投资产出效率，合理配置投入资源，做到人员投入、技术投入、设备投入、资金投入的相互协调.
对于生态环境承载力较高、环境污染压力较小、经济发展与环境治理落后的江西、贵州应考虑加大对教育和科技的投入，提高自身优势，承接发达地区产业转移，为自身经济发展与城镇化进程注入外来动力. 参考文献：
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