黃河口區(qū)域綜合承載力評估指標體系初步構(gòu)建及應(yīng)用

張繼民，劉霜，尹韋翰，楊建強，葉屬峰

（1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，山東 青島 266033；2.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心，山東 青島 266033；3.國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200137）

黃河口區(qū)域綜合承載力評估指標體系初步構(gòu)建及應(yīng)用

張繼民1，2，劉霜1，2，尹韋翰1，2，楊建強1，葉屬峰3

（1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，山東 青島 266033；2.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心，山東 青島 266033；3.國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200137）

為進一步推動綜合承載力的相關(guān)研究工作，應(yīng)用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）模型構(gòu)建黃河口區(qū)域綜合承載力評估指標體系，采用綜合指數(shù)法評估了2007-2009年黃河口區(qū)域的綜合承載力狀態(tài)。結(jié)果表明，2007-2009年黃河口區(qū)域綜合承載力指數(shù)在0.44～0.52之間，綜合承載力狀態(tài)處于滿載狀態(tài)。其中，2007年所受的壓力比較大，主要表現(xiàn)在海水養(yǎng)殖面積較大，岸線利用強度過大；狀態(tài)指數(shù)在0.43～0.51之間，主要表現(xiàn)在海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀較差，海域污染面積比例過大，富營養(yǎng)化程度較高；響應(yīng)指數(shù)在0.39～0.54之間，表明人類對黃河口區(qū)域的壓力和狀態(tài)均采取了一定的響應(yīng)措施，但響應(yīng)措施的效果不是很理想，主要表現(xiàn)在科技創(chuàng)新能力較低和環(huán)境保護支出及基礎(chǔ)設(shè)施支出所占國民經(jīng)濟比重較小。為提高黃河口區(qū)域綜合承載力狀況，需要優(yōu)先控制海水養(yǎng)殖規(guī)模，降低自然岸線的利用程度，防治海域無機氮污染，提高科技創(chuàng)新能力，增加環(huán)境保護和基礎(chǔ)設(shè)施投入。

黃河口；綜合承載力；評估指標

Abstract：Based on the “pressure-state-response” framework，the primary indicators of integrated carrying capacity in the region of the Yellow River Estuary were studied and its integrated carrying capacity was assessed.The index of the integrated carrying capacity in the region of the Yellow River Estuary was among 0.44 and 0.52 in the year 2007 to 2009，showing that the integrated carrying capacity was full.The pressure was larger in the year of 2007，reflecting the larger area of marine culture and the intension of shoreline utilization.The index of the state was among 0.43 and 0.51，reflecting the poor marine environmental quality，the larger area of contaminated seawater and the severe eutrophication.The index of response was among 0.39 and 0.54，showing that the measure taken was poor，reflecting the poor innovation of science and technology and less expenses used to environmental protection and infrastructure.In order to improve the integrated carrying capacity，the prior measures should be taken，namely，controlling the area of marine culture and the intension of shoreline utilization，decreasing inorganic nitrogen contaminant，improving innovation of science and technology and increasing the invest on environmental protection and infrastructure.

Keywords：Yellow River Estuary； integrated carrying capacity； assessment indicator

20世紀90年代以來，承載力研究成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點問題之一，其研究對象范圍涉及到區(qū)域土地資源、水資源及環(huán)境等眾多要素綜合體（Daily et al，1992； Arow et al，1995； Cohen，1995；Costanza，1995；Sagoff，1995；Scidl et al,1999；張紅，2007）。此外，國內(nèi)有些學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā)，開展了生態(tài)承載力的研究，較為系統(tǒng)地開展了生態(tài)承載力的理論、方法研究，探索性地提出了生態(tài)承載力的判定模式與綜合評估方法（高吉喜，2011；楊志峰等，2005）。從國內(nèi)外最新研究進展來看，生態(tài)承載力的理論方法及定量化研究更加深入，但研究重點主要集中于陸域區(qū)域。在海洋領(lǐng)域，海洋承載力概念與陸域發(fā)展大體相似，取得了一定的研究成果（毛漢英等，2001；韓增林等，2006），但其在海洋領(lǐng)域的研究與應(yīng)用明顯不足?！秶摇笆晃濉焙Ｑ罂茖W(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中首次出現(xiàn)了“綜合承載力”這一概念，這是對生態(tài)承載力概念的一次重大發(fā)展。綜合承載力這一概念有多個層次的理解，從承載力角度來看，它是指特定研究區(qū)域中兩種或兩種以上承載力的加和，如資源承載力（土地、旅游、水、能源、森林、礦產(chǎn)等）、環(huán)境承載力等；從內(nèi)涵來看，可以說是廣義上的生態(tài)承載力，它包括資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟和社會承載力5個方面內(nèi)容，是一個有機的結(jié)合體?？傮w來看，綜合承載力之綜合應(yīng)指的是空間上的綜合、是要素上的綜合、是影響上的綜合、是政策上的綜合、系統(tǒng)上的綜合。目前，關(guān)于生態(tài)承載力評價方法主要有種群數(shù)量的Logistic法；資源供需平衡法，如生態(tài)足跡法、能值分析法；指標體系綜合評價法，如直接求和法、狀態(tài)空間法等；系統(tǒng)模型法，如系統(tǒng)動力學(xué)模型、多目標規(guī)劃模型MOP等（石月珍等，2005；王開運等2007）。而關(guān)于綜合承載力方面的研究剛剛起步，其評估理論和方法尚處于探索和發(fā)展階段。

2009年12月1日國務(wù)院通過了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，使黃河口區(qū)域成為我國實施國家戰(zhàn)略開發(fā)建設(shè)的區(qū)域之一，這是繼珠江三角洲、長江三角洲開發(fā)建設(shè)之后，成為新世紀開發(fā)建設(shè)的重點區(qū)域。而對于如何科學(xué)合理地評估黃河口區(qū)域的綜合承載力狀況，對于該區(qū)域的科學(xué)開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）框架模型以及評價指標體系因具有系統(tǒng)性、可操作性、易獲取性、可比性等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于土地可持續(xù)利用（周炳中等，2002）、生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究中（顏利等，2008）。本文應(yīng)用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR） 模型構(gòu)建黃河口海域綜合承載力評估指標體系與模型，突出了研究區(qū)域受到的壓力和承載狀態(tài)之間的因果關(guān)系，壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個環(huán)節(jié)相互制約和相互影響，通過采用綜合指數(shù)法初步評估了黃河口區(qū)域的綜合承載力狀態(tài)，以期進一步推動綜合承載力的相關(guān)研究工作。

1 研究區(qū)概況

本文的研究區(qū)域為黃河口區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)（38°02′00″～37°20′00″N、119°03′24″～119°31′00″E）及陸域的河口區(qū)、墾利縣及東營區(qū)（圖1）。

圖1 研究區(qū)域及2007-2009年8月的生態(tài)調(diào)查站位

2 評估指標體系與模型構(gòu)建

2.1 評估指標體系與模型構(gòu)建

應(yīng)用PSR模型，遵循科學(xué)性、可表征性、可度量性以及可操作性的原則，篩選出評估指標體系中的關(guān)鍵因子，以黃河口區(qū)域綜合承載力評估中各評估指標的綜合指數(shù)為總目標層，以海岸帶環(huán)境壓力、海岸帶開發(fā)強度、海岸帶可利用資源、海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、海岸帶人口集聚度、海岸帶經(jīng)濟發(fā)展水平、科技支撐條件和社會支撐條件為系統(tǒng)層，以綜合承載力評估指標體系中的重要指標為指標層，建立黃河口區(qū)域綜合承載力評估指標體系（表1）。

在PSR框架內(nèi)，黃河口區(qū)域綜合承載力狀況由3個不同但又相互聯(lián)系的指標類型來表達：壓力指標反映人類活動給區(qū)域造成的負荷；狀態(tài)指標表征區(qū)域海洋資源、海洋環(huán)境質(zhì)量及經(jīng)濟狀況；響應(yīng)指標表征區(qū)域面臨問題所采取的措施，該評估框架能夠較好地突出三者間的因果關(guān)系。區(qū)域綜合承載力評估指數(shù)的計算式為：，式中：C為綜合承載力評估指數(shù)，Ei為i因素的評分值，Wi為i因素的權(quán)重值。其中，，Xj為 i評估因素中j因子的作用值；Wi為j因子的權(quán)重值。評估指標權(quán)重的確定采用傳統(tǒng)的層次分析法確定，首先用標度的方法構(gòu)造出矩陣，其次，根據(jù)有實踐經(jīng)驗的專家技術(shù)人員對分因子層各分因子的的重要性判斷結(jié)果，得到判斷矩陣，并對矩陣進行一致性檢驗，最后，再進行層次單排序和總排序的計算（表 1）。

表1 黃河口區(qū)域綜合承載力評估指標體系及權(quán)重

2.2 評估指標標準化

考慮到指標體系中的各項評估指標的類型復(fù)雜，各系數(shù)之間的量綱不統(tǒng)一，各指標之間缺乏可比性，如淡水入海量、灘涂濕地面積、人均水資源量、人均耕地面積、海洋初級生產(chǎn)力、生物多樣性指數(shù)及響應(yīng)指標與區(qū)域綜合承載力指數(shù)成正相關(guān)，壓力指標中除淡水入海量指標外，均與區(qū)域綜合承載力指數(shù)成負相關(guān)。因此，在利用上述指標時，必須對參評因子進行標準化處理。為了簡便、明確、易于計算，首先對它們的實際數(shù)值進行等級劃分，分為5級，然后根據(jù)它們對區(qū)域綜合承載力指數(shù)的大小及相關(guān)關(guān)系對每個等級給定標準化分值，標準化分值設(shè)定在0～1之間（表2）。標準化分值計算采用插值法確定（表3）。

表2 各評估指標標準化取值

2.3 承載力綜合評估等級劃分

按照綜合指數(shù)從高到低排序，反映其從優(yōu)到劣的變化，共分為5個等級：C≥0.8，為較好承載狀態(tài)；0.6≤C﹤0.8，為可承載狀態(tài)；0.4≤C﹤0.6，為滿載狀態(tài)；0.2≤C﹤0.4，為超載狀態(tài)；0≤C﹤0.2，為嚴重超載狀態(tài)。根據(jù)評估結(jié)果所對應(yīng)的等級，確定區(qū)域承載能力狀況。

3 綜合評估結(jié)果

黃河口區(qū)域綜合承載力指數(shù)計算結(jié)果見表4。

結(jié)果表明，2007-2009年黃河口區(qū)域綜合承載力指數(shù)在0.44～0.52之間，表明綜合承載力狀態(tài)處于滿載狀態(tài)。其中，2007年所受的壓力比較大，主要表現(xiàn)在萬元GDP能耗和捕撈量較大；狀態(tài)指數(shù)在0.43～0.51之間，主要表現(xiàn)在海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀較差，海域污染面積比例過大，富營養(yǎng)化程度較高；響應(yīng)指數(shù)在0.39～0.54之間，表明人類對黃河口區(qū)域的壓力和狀態(tài)均采取了一定的響應(yīng)措施，但響應(yīng)措施的效果不是很理想，主要表現(xiàn)在科技創(chuàng)新能力較低和環(huán)境保護支出及基礎(chǔ)設(shè)施支出所占國民經(jīng)濟比重較小。

表3 各評估指標標準化分值

表4 黃河口區(qū)域綜合承載力指數(shù)

4 結(jié)論

本文采用綜合指數(shù)法初步評估了黃河口區(qū)域的綜合承載力狀況，結(jié)果表明，2007-2009年期間黃河口區(qū)域綜合承載力狀態(tài)處于滿載狀態(tài)。2007-2009年，黃河口區(qū)域工業(yè)廢水排放達標率和工業(yè)固體廢物綜合利用率程度較高，對區(qū)域綜合承載力狀態(tài)造成的壓力不大，但是萬元GDP能耗和捕撈量較高，海水養(yǎng)殖面積較大，另一方面，由于圍填海活動增加，導(dǎo)致自然岸線減少，人工岸線增加，對區(qū)域綜合承載力狀態(tài)造成的壓力很大。2007年至2009年8月，黃河口海域海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀較差，海水主要污染物質(zhì)為無機氮，絕大部分監(jiān)測站位均超出海洋功能區(qū)要求的一類海水水質(zhì)標準，甚至局部海域為劣四類海水水質(zhì)；海水富營養(yǎng)化程度較高，2009年8月富營養(yǎng)化指數(shù)（EI） 達到3.06，主要還是由于無機氮濃度過高所致；大型底棲生物多樣性指數(shù)（H′） 持續(xù)下降，從2007年8月的2.35下降到2009年8月的1.82。此外，東營地區(qū)從事科技活動人數(shù)占區(qū)域總?cè)丝诘谋壤^低，環(huán)境保護支出占區(qū)域GDP的比重較低和基礎(chǔ)設(shè)施支出比例較低。上述因素均成為制約黃河口區(qū)域綜合承載力提高的重要因素。在目前黃河口區(qū)域綜合承載力處于滿載狀態(tài)且持續(xù)下降的情況下，需要優(yōu)先控制海水養(yǎng)殖規(guī)模，降低捕撈量和自然岸線的利用程度，防治海域無機氮污染，增加環(huán)境保護和基礎(chǔ)設(shè)施投入，進而提高區(qū)域綜合承載力，為區(qū)域經(jīng)濟與海洋環(huán)境的和諧發(fā)展提供保障。

目前，綜合承載力研究領(lǐng)域方興未艾，其概念、內(nèi)涵、評價指標體系、模型構(gòu)建及其應(yīng)用等問題有待進一步深入探討。如何更加科學(xué)與合理地評價某個區(qū)域綜合承載力狀況，對于實施該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護與管理具重要的指導(dǎo)作用，本文由于獲取數(shù)據(jù)的限制，三級評價指標體系共選擇了24個指標，其中，壓力指標選取了8個指標，狀態(tài)指標選取了11個指標，響應(yīng)指標選擇了5個指標，評價結(jié)果可能不能夠全面反映黃河口區(qū)域綜合承載力狀態(tài)，但對于評估該區(qū)域綜合承載力狀況的發(fā)展趨勢仍具有重要的借鑒意義。此外，綜合承載力評估等級劃分的閾值確定也是一個比較困難的問題，需要在以后的研究與實踐中修正完善。

Arow K，Bolin B，Costanza R，et a1，1995.Economic growth，carrying capacity and the environment.Science，268：520-521.

Cohen J E，1995.Population growth and earth’s human carrying capacity.Science，269：341-346.

Costanza R，1995.Economic growth，carrying capacity，and the environmental.Ecological Economics，15： 89-90.

Daily G C，1992.Ehrlich P R.Population sustainability and earth’s carrying capacity.BioScience，42（10）：761-771.

Sagoff M，1995.Carrying capacity and ecological econonfics.Bioscience，45（9）：610-618.

Scidl I，Tisell C A，1999.Carrying capacity reconsidered： From Malthus’population theory to cultural carrying capacity.Ecological Economics，31：395-408.

狄乾斌，韓增林，2005.海域承載力的定量化探討—以遼寧海域為例.海洋通報，24（1）：47-54.

高吉喜，2001.可持續(xù)發(fā)展理論探索：生態(tài)承載力理論、方法與應(yīng)用.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社.

韓增林，狄乾斌，劉鍇，2006.海域承載力的理論與評價方法，地域研究與開發(fā)，25（1）：1-5.

毛漢英，余丹林，2001.環(huán)渤海地區(qū)區(qū)域承載力研究.地理學(xué)報，56（3）：363-371.

石月珍，趙洪杰，2005.生態(tài)承載力定量評價方法的研究進展，人民黃河，27（3）：6-8.

王開運，鄒春靜，張桂蓮，2007年.生態(tài)承載力—復(fù)合模型系統(tǒng)與應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社.

顏利，王金坑，黃浩，2008.基于PSR框架模型的東溪流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價.資源科學(xué)，3（1）：107-113.

楊志峰，隋欣，2005.基于生態(tài)系統(tǒng)健康的生態(tài)承載力評價.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，25（5）：586-594.

張紅，2007.國內(nèi)外資源環(huán)境承載力研究述評.理論學(xué)刊，10（164）：80-83.

周炳中，楊浩，包浩生，等，2002.PSR模型及在土地可持續(xù)利用評價中的應(yīng)用.自然資源學(xué)報，1（5）：542-548.

（本文編輯：袁澤軼）

Primary indicators of integrated carrying capacity in the region of the Yellow River Estuary and its application

ZHANG Ji-min1，2，LIU Shuang1，2，YIN Wei-han1，2，YANG Jian-qiang1，YE Shu-feng3

（1.Key Laboratory of Marine Ecology and Environment&Disaster Prevention and Mitigation of Shandong Province，Qingdao 266033，China；2.North China Sea Environment Monitoring Center，SOA，Qingdao 266033，China；3.East China Sea Environment Monitoring Center，SOA，Shanghai 200137，China）

P72

A

1001-6932（2012）05-0496-06

2012-02-07；

2012-06-18

海洋公益性行業(yè)科研專項（200805080，201005009，201105005）。

張繼民（1976-），男，高級工程師，主要從事海洋生態(tài)評價與海洋管理研究工作。電子郵箱：zhang_ji_min@163.com。