渤海內主要海灣資源和生態環境承載力比較研究

譚映宇 張 平 劉容子 周 磊

(1.浙江省環境保護科學設計研究院，浙江 杭州310007;2.國家海洋局海洋發展戰略研究所，北京100860)

上世紀60年代末70年代初，美國麻省理工學院的丹尼斯·梅多斯等學者組成“羅馬俱樂部”，利用系統動力學模型對世界范圍的資源、環境與人的關系進行評價，并預測到21世紀中葉全球經濟增長將達到極限，為后期資源、環境承載力的研究奠定了學術基礎[1]。著名經濟學家Arrow 與其他學者一起在《Science》上發表了《經濟增長、承載力與環境》一文，在學術界和政界均產生了極大反響，引起了人們對環境承載力相關問題的高度關注[2]。

我國專家學者于20世紀90年代初開始對資源、環境和生態承載力進行研究。1999年王中根、夏軍運用資源與需求的差量法對西北典型干旱區河流流域的生態承載力進行了評價和預測[3]。2001年毛漢英、余丹林運用三維狀態空間法表示社會、經濟、自然復合生態系統進行了綜合評價[4]。2009年付會探討了海洋生態承載力的內涵和特征，指出海洋生態承載力由壓力和承壓兩部分構成[5]。

綜上所述，在海洋承載力研究成果的基礎上[6－7]定義海洋資源和生態環境承載力，是在一定的時空范圍內，海洋資源和生態環境在良性循環的條件下，能夠承載人類社會經濟發展規模的能力，是承載體“海洋資源和生態環境”與承載對象“社會經濟發展”之間耦合關系的反映。本文在定義海洋資源和生態環境承載力的基礎上，構建了較為系統的指標體系，充分收集研究相關數據，采用毛漢英等人提出的狀態空間法對渤海內主要海灣的資源和生態環境承載力進行研究分析。

1 海洋資源與生態環境承載力評價方法

1.1 狀態空間評價模型

近年來，越來越多的研究將狀態空間法應用于定量描述和測度區域承載力和承載狀況。其本質是一種時域分析方法，通過狀態空間的原點同系統狀態點構成的矢量模來表示區域承載力的大小，不僅可以表征系統外部特征，更揭示了系統內部狀態和性能[8]。

本文借鑒狀態空間法研究海灣資源和生態環境承載力的主要思路如下:

首先，選取若干能較好反映目標區域的海洋資源、生態和環境系統的指標，建立海洋承載力評價指標體系，結合實際情況確定各指標在某一特定時段的理想值，根據各指標的相對重要程度排序，計算各指標的權重。

其次，計算狀態空間中的點到坐標原點的矢量模，即海洋資源和生態環境承載力(Carrying Capacity of Marine Resources，Ecology and Environment，簡稱CMREE)的數學表達式[9]為:

公式中xir為各指標處在理想狀態下的空間坐標值(i=1，2，...，n);Wi為各指標的權重;|M|為海洋資源和生態環境承載力的矢量模;n為選取指標數量。

最后，通過比較不同狀態下的矢量模值的大小來判斷海洋資源和生態環境系統的承載狀況。當CMREE ＞1，=1，＜1時，海洋資源和生態承載力分別處于可承載、臨界和超載狀態。

1.2 指標體系及數據來源

1.2.1 指標體系的確定

要準確度量渤海內主要海灣資源和生態環境的承載狀況，必須構建能有效反應渤海內海洋資源、生態和環境承載系統的指標體系。經實地調研及多重共線性分析，并組織相關領域專家學者召開專題會議，確定影響海灣承載力的四類指標，分別為:社會經濟發展壓力、海洋資源供給能力、海洋環境支撐能力和生物多樣性維持能力。同時考慮到指標代表的信息以及指標間的相互關聯性，最終選取了30項指標作為目標區域海洋承載力的評價指標體系[10](見表1)。

1.2.2 數據選取

渤海三面環陸，在遼寧、河北、山東、天津三省一市之間，渤海內三大海灣(遼東灣、渤海灣和萊州灣)區域跨行政區分布，部分數據無法直接獲得，需要歸納、計算和整理，文中不一一列舉。指標數據主要來源2005－2008年中國海洋統計年鑒、中國城市統計年鑒、天津統計年鑒、河北統計年鑒、山東統計年鑒、遼寧統計年鑒、中國海洋環境質量公報、地方海洋環境質量公報、中國近岸海域環境質量公報、中國環境統計年報、地方年鑒和地方志等資料，以及2009年環渤海實地調研獲得。

1.3 理想值與指標權重的確定

1.3.1 理想值的確定

根據渤海灣區域的實際情況，結合該區域各地市相關規劃，理想值的選取主要有以下幾種方式:一是采用與發展階段目標相應的國家標準和行業規定作為理想值，如:水質綜合指數、生物多樣性綜合指數、無機氮和COD 海洋環境容量等指標;二是參照國際和國內相似發展程度下的對應指標數據，以階段內的最大值或最小值作為理想值。如:人口密度、GDP比重、第二產業比重、海洋產業總產值、廢水排放總量、原油和天然氣儲量、海洋捕撈和養殖量、環保投資指數以及污水處理率等指標;三是結合SPSS 差值計算階段內指標實際值，如:海水養殖面積、碼頭長度、泊位個數、鹽田面積等指標;四是部分指標在評價區間是固定值，采用其實際值作為理想值，如岸線長度、海域和濕地面積、自然保護區面積等指標。最終確定各海灣理想值見表2。

1.3.2 指標權重的確定

本文采用層次分析法[11]計算各指標權重，經課題組研究人員及相關領域知名專家的問卷調查，對渤海內海洋資源和生態環境承載力評價指標進行兩兩比較打分，分別構造判斷矩陣，各判斷矩陣的平均隨機一致性均小于0.1，說明各判斷矩陣均具有滿意一致性，權重的分配是合理的，類別層和要素層權重見表3。

1.4 海灣資源和生態環境承載力計算

為了消除不同指標量綱和數量級差對于評價的負面影響，對原始數據進行標準化處理。通過海灣承載力評價指標的實際值與理想值的比值對各指標數據進行標準化處理。對承載力的貢獻是正向的，稱為正效應;對資源、生態和環境消耗的是負向的，稱為負效應。

表1 渤海內主要海灣海洋資源和生態環境承載力評價指標體系Tab.1 Assessment criterion of CMREE on the three bays of Bohai Sea

表2 三灣理想值的確定Tab.2 The ideal values of the three bays of Bohai Sea

其數學公式如下:

表3 三灣海洋資源和生態環境承載力類別層和要素層權重Tab.3 Weights of CMREE different categories and elements

其中，rij為各指標標準化處理后的數值，xij為各指標原始數據，x'ij為各指標的理想值。

按照狀態空間法的海灣承載力(CMREE)公式進行計算，可得渤海內三灣資源和生態環境承載力的值。通過對目標層和四個類別層承載狀況的分析，以期對渤海內三灣資源和生態環境承載能力有一個全面的掌握。

2 渤海內三灣海洋資源與生態環境承載力評價及比較分析

2.1 目標層承載力比較分析

通過狀態空間評價模型及承載力計算公式得到三灣區域海洋資源和生態環境承載力值(見圖1)。截至2008年底，萊州灣海洋資源和環境承載壓力最大，渤海灣和遼東灣承載力值略好于萊州灣，但是總體上三灣均處于超載狀態。盡管三灣海洋生態承載狀況存在一定的波動，但三灣承載狀況整體呈緩慢下降趨勢。

圖1 渤海灣區域海洋資源和生態環境目標層承載狀況Fig.1 Goals of CMREE in the three bays

2.2 類別層和要素層承載力比較分析

在三灣海洋資源和生態環境評價體系目標層承載狀況分析的基礎上，對其復合系統的類別層，也就是社會經濟發展壓力、海洋資源供給能力、海洋環境支撐能力與生物多樣性維持能力分別進行評價分析，從而找出引起三灣海洋資源和生態環境承載狀況變化的主要原因，更好地為三灣區域海洋經濟可持續發展提供幫助。

2.2.1 社會經濟發展壓力承載狀況

2005－2008年三個海灣社會經濟發展壓力值在1.2－1.4之間波動，總體呈逐漸增大的趨勢。其中遼東灣和萊州灣壓力值呈快速下降趨勢，從1.39下降到1.29左右;渤海灣壓力值雖有波動，但趨勢沒變，壓力最小值為1.29(見圖2－A)。從要素層承載狀況分析，三灣人口和環境壓力較大，社會經濟下行壓力明顯，主要由于2005－2008年三灣區域經濟快速增長，其中，渤海灣區域GDP 占環渤海區域比重接近20%，遼東灣區域海洋產業總產值年均增速30%以上。經濟發展的同時不可避免的帶來COD、氨氮等污染物增加，海水富營養化程度加重，海洋環境惡化等問題。同時，隨著環渤海區域內遼寧“五點一線”振興規劃、黃河三角洲高效生態區、藍色半島經濟區上升為國家戰略，三個海灣社會經濟發展壓力增大的趨勢短期內難以改變。

2.2.2 海洋資源供給能力比較分析

2005－2008年三個灣海洋資源供給能力值在1.5－1.9之間，三灣資源供給能力呈緩慢上升趨勢(見圖2－B)。其中，渤海灣供給能力最強，供給能力從1.56 提高到1.85。遼東灣和萊州灣供給能力次之，在1.69－1.77之間。盡管三灣資源供給能力有提高的趨勢，但資源存儲量有限，長期看三灣海洋資源供給能力仍然存在較大壓力。從要素層承載狀況分析，三灣旅游資源供給能力較弱，漁業資源和空間海域資源次之，油氣資源相對較好。環渤海區域濱海旅游資源豐富，但旅游配套基礎設施落后，因此2005－2008年三灣旅游供給能力相對較弱，隨著旅游配套設施的不斷完善，預期旅游供給能力有提高的空間。盡管漁業捕撈量和養殖產量逐年增加，但近岸漁業資源幾近枯竭，如不采取有力的漁業資源保護措施，海洋漁業資源供給有下降的趨勢。2005年以來三灣油氣資源供給能力明顯提高，一方面由于渤海是我國重要的石油天然氣生產基地，油氣資源儲藏豐富，具有很強的油氣供給能力;另一方面區域經濟快速增長帶動了經濟社會對石油、天然氣資源需求的增加，導致油氣資源供給能力的快速提高。但是由于油氣資源儲量是有限的，因此這種供給能力提高是難以持續的。

圖2 社會經濟發展壓力、海洋資源供給能力、海洋環境支撐能力、生物多樣性維持能力類別層承載狀況Fig.2 Carrying status of the socioeconomic pressures，marine resources supply capability，marine environment supporting capability and biodiversity maintenance capability

2.2.3 海洋環境支撐能力比較分析

2005－2008年三個灣海洋環境支撐能力值在1.1－1.3之間，三灣環境支撐能力整體呈緩慢下降趨勢。其中，渤海灣支撐能力在1.17－1.23 間波動，遼東灣從1.3下降到1.2左右，萊州灣從1.25下降到1.2左右。可以看出，盡管渤海灣和萊州灣環境支撐能力有波動，但總體下降的趨勢是一致的，在海洋環境容量是有限的前提下，三灣海洋環境支撐能力仍然存在較大壓力。從要素層承載狀況分析，2005－2008年渤海灣增加了環保投入比重，但水質狀況仍較差，海洋環境容量趨于飽和。遼東灣和萊州灣環保投入比重呈下降趨勢，但入海污染物總量有限，因此水質狀況相對較好。三灣需進一步加大對環保基礎設施的投入，從源頭上控制住污染物入海總量，改善提升三灣的水環境質量。

2.2.4 生物多樣性維持能力比較分析

2005－2008年三個灣生物多樣性維持能力在0.9－0.95之間，三灣生物維持能力整體呈緩慢下降趨勢，其值偏低(見圖2－D)。其中，渤海灣下降趨勢較明顯，維持能力從0.95下降到0.9，萊州灣次之，維持能力從0.95下降到0.92，遼東灣在0.93－0.95 間波動。隨著沿海區域經濟快速發展，不可避免帶來近岸海域水質惡化的趨勢，三灣生物多樣性維持能力面臨的壓力可能長期存在下去。從要素層承載狀況分析，2005－2008年渤海灣和萊州灣生物多樣性綜合指數呈下降并趨穩態勢，遼東灣生物多樣性綜合指數呈小幅波動上升趨勢。生物多樣性對海洋生態系統完整性至關重要，直接關系到生物多樣性維持能力的強弱，因此應通過禁止不合理的海洋開發活動，嚴格控制污染物入海總量，避免環渤海區域近岸海洋生態環境繼續惡化。

3 結論與政策建議

2005－2008年渤海內三個海灣的海洋資源和生態環境承載力普遍偏低，且整體呈下降趨勢，其中，萊州灣綜合承載狀況最差。目前渤海內三個海灣均處于超承載狀態，而生態環境的支持和維持能力尚顯不足，在未來的經濟社會發展壓力增大的狀況下將會逐漸遇到較大的環境制約。結合類別層和要素層承載狀況比較分析:渤海灣環境壓力相對較大，遼東灣和萊州灣次之;遼東灣捕撈和養殖能力相對其他兩個海灣較強;渤海灣和萊州灣的油氣資源供給能力較強，但本文油氣資源儲量指標數據由油氣產量數據替代，因此這種供給能力的暫時提高是不可持續的;渤海灣水質狀況在三灣中最差，生物多樣性綜合指數相對較高，但三灣生物多樣性指數整體呈緩慢下降趨勢。針對以上分析結果，應在以下幾方面改進:

第一，合理調整產業結構，發展循環經濟。加快由粗放的海洋資源加工型向集約發展工業化方向轉型，實行規模化、集約化生產。借助環渤海區域強大的海洋科技資源，大力發展新興海洋科技產業。

第二，嚴格控制人口增長。人的活動是環境壓力的最終來源，減輕資源、環境壓力和提高生態環境承載能力必須嚴格控制人口增長。環渤海地區人均資源量相對不足，更加凸顯控制該區域人口增長的必要性和迫切性。其中，渤海灣地區環境壓力最大，控制人口增長刻不容緩。

第三，加大海洋環境治理和生態修復力度。將渤海污染防治和沿海陸域城鎮環境綜合整治有機結合起來，實施渤海區域整體預防和治理，逐步恢復污染海域的生態系統服務和環境納污功能[12]，提高渤海生態環境整體承載水平。

References)

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