區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚的動態(tài)效應(yīng)
——以天津市為例

滕欣，徐偉，2，董月娥，胡恒

(1.國家海洋技術(shù)中心 天津 300112；2.中國海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 青島 266100)

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區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚的動態(tài)效應(yīng)
——以天津市為例

滕欣1，徐偉1，2，董月娥1，胡恒1

(1.國家海洋技術(shù)中心 天津 300112；2.中國海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 青島 266100)

文章首先界定了區(qū)域承載力的內(nèi)涵，分析了區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚的關(guān)系，構(gòu)建復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力計量模型測算區(qū)域承載力，并選用區(qū)位熵測度各海洋產(chǎn)業(yè)的集聚水平，進而運用灰色綜合分析和Pearson關(guān)聯(lián)模型相結(jié)合的方法研究了2000-2012年天津區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚水平的動態(tài)效應(yīng)。通過研究證實：初級階段的海洋產(chǎn)業(yè)集聚對區(qū)域承載力具有抑制效應(yīng)，二者呈負相關(guān)關(guān)系；中級階段和高級階段的海洋產(chǎn)業(yè)集聚對于區(qū)域承載力具有刺激效應(yīng)，二者呈正相關(guān)關(guān)系。

沿海區(qū)域；復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力；海洋產(chǎn)業(yè)集聚；灰色綜合分析；動態(tài)效應(yīng)

近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)和沿海區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的落實，海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護越來越受到社會各界的關(guān)注，區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚的動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系成為研究的熱點問題。傳統(tǒng)觀點認為產(chǎn)業(yè)的空間集聚有利于節(jié)約資源和保護環(huán)境，從而對區(qū)域承載力產(chǎn)生積極的影響。但事實并非如此，海洋產(chǎn)業(yè)對區(qū)域承載力的影響因產(chǎn)業(yè)性質(zhì)和產(chǎn)業(yè)集聚水平而異。因此，在海洋產(chǎn)業(yè)空間集聚的趨勢下，厘清區(qū)域承載力與不同特性的海洋產(chǎn)業(yè)集聚之間的關(guān)系，成為海洋產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要著力研究和解決的重要課題。

國內(nèi)外眾多學(xué)者對區(qū)域承載力和產(chǎn)業(yè)集聚進行了研究。國外學(xué)者主要側(cè)重于區(qū)域承載力的應(yīng)用研究[1-3]，國內(nèi)學(xué)者則偏向于對區(qū)域資源環(huán)境承載力的測度評價[4-5]和具體資源承載力的預(yù)警和仿真研究[6-9]。資源環(huán)境承載力測度方法主要有：狀態(tài)空間法、綜合評價指標體系法[10]、生態(tài)足跡法[11]、相對資源承載力模型[12]和能值分析法[13]。資源環(huán)境承載力預(yù)警和仿真方法主要有：系統(tǒng)動力學(xué)[14]和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[15]等。國內(nèi)外關(guān)于區(qū)域承載力與產(chǎn)業(yè)集聚關(guān)系的研究較少，國外研究主要集中在產(chǎn)業(yè)發(fā)展對環(huán)境的影響[16-19]。國內(nèi)的研究偏重于資源環(huán)境在產(chǎn)業(yè)集聚形成過程中發(fā)揮的作用[20]。總體來看，目前學(xué)術(shù)界在區(qū)域承載力和產(chǎn)業(yè)集聚方面的研究取得了大量的成果，但有關(guān)二者相互關(guān)系的理論模型和定量分析方法的研究鮮見，需要進一步探討。

基于此，文章首先從系統(tǒng)的角度界定了區(qū)域承載力的內(nèi)涵，并運用復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力計量模型測度區(qū)域承載力的支撐力指數(shù)、壓力指數(shù)和調(diào)控力指數(shù)，然后應(yīng)用區(qū)位熵測度各海洋產(chǎn)業(yè)集聚度，最后采用灰色綜合關(guān)聯(lián)分析和Pearson相關(guān)系數(shù)相結(jié)合的方法對區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚進行動態(tài)響應(yīng)分析。以期進一步豐富區(qū)域承載力與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究。

1 區(qū)域承載力與產(chǎn)業(yè)集聚的動態(tài)效應(yīng)

1.1 區(qū)域承載力概念界定

對區(qū)域承載力概念的界定，國內(nèi)外學(xué)者和研究機構(gòu)尚未達成一致意見。目前區(qū)域承載力的定義主要側(cè)重在能力和閾值兩個方面[21]，而區(qū)域承載力具有系統(tǒng)效應(yīng)，文章擬從系統(tǒng)效應(yīng)的角度將區(qū)域承載力定義為：由沿海區(qū)域支撐力系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)和調(diào)控力系統(tǒng)相互作用、相互影響而形成的區(qū)域發(fā)展的總體水平，它受沿海區(qū)域資源、環(huán)境、社會發(fā)展水平、人口素質(zhì)、人口密度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、投資水平、科技水平以及居民生活質(zhì)量等多種因素的制約和影響，是資源環(huán)境約束下區(qū)域發(fā)展能力總體水平的集中體現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 區(qū)域承載力影響因素關(guān)聯(lián)圖

1.2 區(qū)域承載力與產(chǎn)業(yè)集聚水平的關(guān)聯(lián)效應(yīng)分析

區(qū)域承載力與產(chǎn)業(yè)集聚水平具有相互影響的動態(tài)關(guān)系，二者相互間具有促進或抑制作用。將海洋產(chǎn)業(yè)集聚的水平按照集聚結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)要素、技術(shù)水平等要素分為初級、中級和高級3個階段。在產(chǎn)業(yè)集聚的初級階段產(chǎn)業(yè)間聯(lián)系松散、產(chǎn)業(yè)鏈短，企業(yè)間關(guān)聯(lián)度低，一般難以形成生態(tài)化組織的路徑[22]。到產(chǎn)業(yè)集聚的中級階段，隨著產(chǎn)業(yè)集聚的不斷高級化，產(chǎn)業(yè)對區(qū)域承載力的負面效應(yīng)都會因為物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)效率提高而緩解。進入產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的高級階段，形成循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈和復(fù)雜的網(wǎng)狀資源利用和生產(chǎn)模式，生態(tài)效率實現(xiàn)最大化，對區(qū)域承載力的抑制作用達到最小。根據(jù)海洋產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展水平與區(qū)域承載力之間的關(guān)系，可以將區(qū)域承載力對應(yīng)地劃分為低承載力、較高承載力和高承載力3個階段，如圖2所示。

圖2 區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚的關(guān)聯(lián)效應(yīng)

1.3 研究方法與模型構(gòu)建

1.3.1 研究方法

運用復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力計量模型測度區(qū)域承載力。采用區(qū)位熵(LQ)度量海洋產(chǎn)業(yè)集聚程度。選用灰色綜合關(guān)聯(lián)度分析區(qū)域承載力和海洋產(chǎn)業(yè)集聚的動態(tài)響應(yīng)關(guān)系。區(qū)域承載力和海洋產(chǎn)業(yè)集聚是兩個信息不完備的不確定性系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)度數(shù)值本身并不是本文研究的關(guān)鍵，而是以此得出各海洋產(chǎn)業(yè)與區(qū)域承載力關(guān)聯(lián)度大小的排序，從而找出未來海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向與重點。通過Pearson相關(guān)系數(shù)判斷區(qū)域承載力和海洋產(chǎn)業(yè)集聚的關(guān)聯(lián)方向。

1.3.2 測度模型構(gòu)建

(1) 復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力計量模型。基于承載力的定義和內(nèi)涵，區(qū)域承載力受資源環(huán)境、人口經(jīng)濟發(fā)展和政府、社會的干涉和系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)3方面的影響，所以復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力指數(shù)F是支撐力指數(shù)S、壓力指數(shù)P、調(diào)控力指數(shù)A的函數(shù)，即：

F=fS,P,A

(1)

將區(qū)域承載力與壓力之間的關(guān)系設(shè)定為指數(shù)的倒數(shù)關(guān)系，即區(qū)域承載力隨壓力的增大而呈指數(shù)減小，并且隨著其增加對區(qū)域承載力的影響逐漸強化；將區(qū)域承載力與調(diào)控力之間的關(guān)系設(shè)置為對數(shù)關(guān)系，即區(qū)域承載力隨調(diào)控力的增加而呈對數(shù)增加，并且隨著其增長對區(qū)域承載力的影響力逐漸減弱，復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力計量模型如下：

F=Se(-P)+ln(A+1)

(2)

式中：F為沿海區(qū)域復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力指數(shù)；S為沿海區(qū)域支撐力指數(shù)；P為沿海區(qū)域壓力指數(shù)；A為沿海區(qū)域調(diào)控力指數(shù)。

(2) 海洋產(chǎn)業(yè)區(qū)位熵的測量。區(qū)位熵是產(chǎn)業(yè)的效率與效益分析的定量工具，是一種較為普遍的集群識別方法，是用來衡量某一產(chǎn)業(yè)的某一方面，在特定區(qū)域的相對集中程度，公式如下：

LQ=(Ei/E)/(Ni/N)

(3)

式中：Ei為研究區(qū)域中第i種經(jīng)濟活動水平，采用沿海區(qū)域各海洋產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值；E為研究區(qū)域總經(jīng)濟活動水平，采用區(qū)域海洋產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值；Ni為上個層次整個區(qū)域經(jīng)濟活動水平，采用全國各海洋產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值；N為上一層總體經(jīng)濟活動水平，采用全國海洋產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值。若LQ>1，則說明研究區(qū)域該產(chǎn)業(yè)集群形成，其值的增大反映區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚程度的升高。

(3) 區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚綜合關(guān)聯(lián)模型。灰色關(guān)聯(lián)度的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀來判斷不同序列之間的聯(lián)系是否緊密。基于鄧聚龍教授提出的灰色系統(tǒng)理論，參考現(xiàn)有研究灰色關(guān)聯(lián)度的實證模型，本文設(shè)定區(qū)域承載力為系統(tǒng)特征母序列，記為X0，各海洋產(chǎn)業(yè)區(qū)位熵代表產(chǎn)業(yè)集聚度作為相關(guān)因素序列，記為Xi。灰色綜合關(guān)聯(lián)度既體現(xiàn)了序列X0與Xi的相似程度，又反映出X0與Xi相對于始點的變化速率的接近程度，是較為全面地表征序列之間是否聯(lián)系緊密的一個數(shù)量指標。

ρoi=αεoi+(1-α)r0i

(4)

式中：ε0i為灰色絕對關(guān)聯(lián)度；r0i為灰色相對關(guān)聯(lián)度；α為待辨參數(shù)，可取α=0.5，表示對絕對量和變化速率同等關(guān)注。

(4) Pearson相關(guān)系數(shù)。Pearson相關(guān)系數(shù)r適用于評價兩個連續(xù)變量是否線性相關(guān)，r介于-1和+1之間。|r|越接近1，說明線性關(guān)系越強。當(dāng)r>0時，兩個連續(xù)變量是正向的關(guān)系；當(dāng)r<0時，兩個連續(xù)變量是負向關(guān)系；r=0時，兩個連續(xù)變量線性無關(guān)r。

(5)

式中：x為區(qū)域承載力；y為海洋產(chǎn)業(yè)集聚程度；r為Pearson相關(guān)系數(shù)。

1.3.3 指標體系的構(gòu)建

區(qū)域承載力是一個綜合性、系統(tǒng)性的指標體系，涉及資源、環(huán)境、經(jīng)濟和人類活動等各個方面。在指標的選取上，首先采用頻度統(tǒng)計法、專家咨詢法和理論分析法，建立普適性的承載力評價指標體系，然后運用集對分析中的對立度，對指標體系進行定量篩選，對立度反映了實際值與理想值的對立程度，其值的大小可以反映各因素對區(qū)域承載力制約程度的高低，最后將評價指標體系分為壓力指標、支撐力指標和調(diào)控力指標3大類。其中，壓力指標用于反映社會經(jīng)濟發(fā)展對海洋生態(tài)環(huán)境的壓力，主要包括：經(jīng)濟總量、經(jīng)濟增長、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)環(huán)境污染以及人口等方面的評價指標；支撐力指標主要反映資源對經(jīng)濟發(fā)展的承載能力，主要是指海洋資源總量；調(diào)控力指標是指政府和社會的干涉和系統(tǒng)的自主調(diào)整及適應(yīng)，包括環(huán)境治理、經(jīng)濟發(fā)展程度以及技術(shù)支持方面的評價指標。共構(gòu)建了一級指標3個，二級指標8個，三級指標20個，整個指標體系如表1所示。

1.3.4 數(shù)據(jù)標準化與權(quán)重確定

表1 區(qū)域承載力指標及權(quán)重

1.3.5 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

研究采用的數(shù)據(jù)主要來源于2001-2013年《中國海洋統(tǒng)計年鑒》《天津市統(tǒng)計年鑒》和《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》等。人均數(shù)據(jù)基于當(dāng)年人口數(shù)據(jù)計算，為保證數(shù)據(jù)連續(xù)性和全面性，對于個別缺失數(shù)據(jù)采用回歸替換法進行數(shù)據(jù)插補。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計時間限值和部分中斷現(xiàn)象，主要選擇海洋產(chǎn)業(yè)增加值代替海洋生產(chǎn)總值，增強數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完備程度。

2 計算結(jié)果與分析

2.1 區(qū)域承載力分析

天津是我國重要的沿海城市，對沿海的開發(fā)和海洋資源的需求具有代表性。根據(jù)上文構(gòu)建的區(qū)域承載力模型，計算2000-2012年天津市生態(tài)壓力指數(shù)(PI)、支撐力指數(shù)(SI)、調(diào)控力指數(shù)(AI)和區(qū)域承載力指數(shù)(CI)，計算結(jié)果如表2所示。通過計算可知，從2000-2012年天津市復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力指數(shù)(CI)不是一直上升的，經(jīng)歷了先升后降再上升的變化。壓力指數(shù)(PI)從2000年的0.210 0上升到2012年的0.3755。支撐力指數(shù)(SI)呈緩慢下降趨勢，調(diào)控指數(shù)(AI)上升趨勢明顯，成為現(xiàn)階段天津區(qū)域承載力持續(xù)上升的主要推動力。

表2 2000-2012年天津市復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力指數(shù)

2.2 海洋產(chǎn)業(yè)集聚水平分析

分別計算2012年天津市海洋漁業(yè)、海洋鹽業(yè)、海洋油氣業(yè)、海洋船舶工業(yè)、海水利用業(yè)、海洋化工業(yè)和濱海旅游業(yè)的區(qū)位熵，計算結(jié)果如表3所示。

表3 天津市區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚水平的關(guān)聯(lián)效應(yīng)

對區(qū)位熵的計算結(jié)果進行靜態(tài)的分析可以看出，2012年形成產(chǎn)業(yè)集聚的海洋產(chǎn)業(yè)有：海洋鹽業(yè)、海洋油氣業(yè)、海洋化工業(yè)和濱海旅游業(yè)。這4個海洋產(chǎn)業(yè)在地理上顯示出高度集中的特征，但是不同海洋產(chǎn)業(yè)的集聚程度也顯現(xiàn)出較大的差異，區(qū)位熵較大的是海洋油氣業(yè)達到了8.152 1，其次為海洋鹽業(yè)達到了2.551 2，濱海旅游業(yè)和海洋化工業(yè)分別為2.225 7和1.987 5。

2.3 二者的動態(tài)效應(yīng)分析

通過上文構(gòu)建的綜合關(guān)聯(lián)模型，計算天津市區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚水平的關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)方向，結(jié)果如表3所示。

海洋化工業(yè)集聚度與區(qū)域承載力的灰色綜合關(guān)聯(lián)度為0.749 9，但關(guān)聯(lián)方向為負，這說明天津市海洋化工業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的初級階段，2012年天津市海洋化工業(yè)的區(qū)位商為1.987 5，集聚度不高也驗證了海洋化工業(yè)處于初級集聚階段。海洋化工業(yè)處于初級集聚階段與區(qū)域承載力呈負向關(guān)聯(lián)關(guān)系，說明在現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)條件下，海洋化工業(yè)集聚規(guī)模越大對區(qū)域承載力的抑制性越強。目前條件下，產(chǎn)業(yè)集聚帶來經(jīng)濟規(guī)模擴大，經(jīng)濟收益增加的同時，其對環(huán)境的污染，資源的消耗也在成倍的增加，對環(huán)境污染大于對環(huán)境的保護，對資源的消耗也大于對資源的循環(huán)利用。

濱海旅游業(yè)與區(qū)域承載力的灰色綜合關(guān)聯(lián)度為0.753 4，關(guān)聯(lián)方向為正。考慮到2012年天津市濱海旅游業(yè)的區(qū)位商為2.225 7，這說明天津市濱海旅游業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的中級階段，濱海旅游業(yè)與區(qū)域承載力的關(guān)系是正向的。濱海旅游業(yè)集聚水平提高可以調(diào)節(jié)海洋第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)對資源環(huán)境的不良影響，海洋第三產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展也是天津市建設(shè)生態(tài)城市和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，因此大力發(fā)展海洋三產(chǎn)，進一步提高集聚水平是實現(xiàn)天津市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

海洋鹽業(yè)、海洋油氣業(yè)與區(qū)域承載力的灰色綜合關(guān)聯(lián)度分別為0.770 2和0.848 2，關(guān)聯(lián)方向為正，考慮區(qū)位商的大小，判定海洋鹽業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的中級階段，而海洋油氣業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的高級階段。海洋鹽業(yè)、海洋油氣業(yè)與區(qū)域承載力呈正向相關(guān)關(guān)系，兩產(chǎn)業(yè)發(fā)展與天津區(qū)域承載力相互刺激，相互促進，說明兩產(chǎn)業(yè)處于內(nèi)生增長階段。通過科技進步推動產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，有益于提高沿海區(qū)域的區(qū)域承載力。

3 結(jié)語

本文構(gòu)建區(qū)域承載力與海洋產(chǎn)業(yè)集聚水平動態(tài)效應(yīng)測度模型，運用復(fù)合系統(tǒng)區(qū)域承載力指數(shù)和區(qū)位熵，結(jié)合灰色綜合關(guān)聯(lián)度模型和Pearson相關(guān)系數(shù)，對天津市的區(qū)域承載力和產(chǎn)業(yè)集聚水平進行了測度和分析。計算結(jié)果表明，天津市海洋化工業(yè)處于初級集聚階段，與沿海區(qū)域生態(tài)承載力呈負向關(guān)聯(lián)關(guān)系，在現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)條件下，海洋化工業(yè)集聚規(guī)模越大對區(qū)域承載力的抑制性越強。濱海旅游業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的中級階段，濱海旅游業(yè)與區(qū)域承載力的關(guān)系是正向的。濱海旅游業(yè)集聚水平提高可以調(diào)節(jié)海洋第一、二產(chǎn)業(yè)對資源環(huán)境的不良影響。

海洋鹽業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的中級階段，而海洋油氣業(yè)處于產(chǎn)業(yè)集聚的高級階段。海洋鹽業(yè)、海洋油氣業(yè)與區(qū)域承載力均呈正向相關(guān)關(guān)系，兩產(chǎn)業(yè)發(fā)展與天津區(qū)域承載力相互刺激，相互促進，產(chǎn)業(yè)處于內(nèi)生增長階段。通過科技進步推動產(chǎn)業(yè)的集聚發(fā)展，有益于提高沿海區(qū)域的區(qū)域承載力。計算結(jié)果與天津市海洋產(chǎn)業(yè)的實際發(fā)展水平相吻合。

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On the Dynamic Effect between Regional Carrying Capacity and Marine Industrial Agglomeration Level：A Case Study of Tianjin

TENG Xin1，XU Wei1，2，DONG Yue｀e1，HU Heng1

(1.National Ocean Technology Center，Tianjin 300112，China; 2.College of Environment Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266100，China)

The connotation of regional ecological carrying capacity was defined and the relation between regional carrying capacity and marine industrial agglomeration was analyzed in this paper.A regional carrying capacity measurement model of compound system was then constructed for the quantitative analysis of regional ecological carrying capacity.The agglomeration level of each marine industry was measured by adopting the location quotient.Furthermore，the dynamic effect of regional carrying capacity and marine industrial agglomeration during 2000 to 2012 of Tianjin was studied by utilizing gray comprehensive analysis and Pearson related coefficient.The results showed that the primary stage of the marine industries agglomeration with regional carrying capacity is negative correlation，but with the intermediate stage and advanced stage are positive correlations.

Coastal area，Ecological carrying capacity of compound systems，Marine industrial agglomeration，Gray comprehensive analysis，dynamic effect

海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目子任務(wù)“基于生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)劃實施效果評價技術(shù)與輔助決策系統(tǒng)開發(fā)(201505001-5)”；國家海洋局海域管理技術(shù)重點實驗室開放基金項目“海域集約利用評價及潛力預(yù)測技術(shù)研究(201506)”；中國海洋發(fā)展研究會重點項目“我國新一輪海洋功能區(qū)劃生態(tài)環(huán)境目標實施效果評估(CAMAZD201504)”.

滕欣，助理研究員，博士，研究方向為海洋技術(shù)經(jīng)濟與海洋資源管理，電子信箱：tengxinnew@163.com

F207

A

1005-9857(2016)01-0027-06