遼寧省海洋產業生態系統適應性測度研究

李博，張志強，蘇飛，韓增林，狄乾斌

(1.遼寧師范大學海洋經濟與可持續發展研究中心 大連 116029；2.浙江工商大學旅游與城市管理學院 杭州 310018)

遼寧省海洋產業生態系統適應性測度研究

李博1，張志強1，蘇飛2，韓增林1，狄乾斌1

(1.遼寧師范大學海洋經濟與可持續發展研究中心 大連 116029；2.浙江工商大學旅游與城市管理學院 杭州 310018)

文章提出海洋產業生態系統的概念，對遼寧省海洋產業生態系統適應性進行測度，采用均方差法進行權重賦值，運用集對分析法得出海洋產業生態系統中各子系統的適應性指數和海洋產業生態系統適應性綜合指數，并運用耦合協調度對適應性水平進行分類。結果表明：2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統適應性指數呈上升趨勢；海洋產業子系統、海洋生態子系統、海洋社會子系統同一性上升、對立性下降，適應性指數呈上升趨勢；海洋產業生態系統耦合協調度不斷提升，由較高度協調的耦合上升到高度協調的耦合，但海洋產業子系統與海洋生態子系統耦合協調度最低且發展速度緩慢，因而在海洋產業發展中要加強海洋生態環境保護。

海洋產業生態系統；海洋經濟；區域經濟；生態環境；可持續發展

1 引言

“適應性”這一概念最早起源于自然科學研究。自20世紀70年代氣候變化及其對人類社會產生的影響被提出以來，國際學界就開始研究人類如何響應這種變化并采取相應的措施。全球變化的四大科學計劃——國際地圈生物圈計劃 (IGBP)、國際全球環境變化人文因素計劃 (IHDP)、國際生物多樣性計劃(DIVERSITAS)和世界氣候研究計劃(WCRP)都將科學地適應未來環境變化作為人類社會保持可持續發展的重要準則[1-4]，由此可見適應性已成為當前全球變化科學領域的前沿和核心概念之一。我國于2006年頒布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》把全球變化的區域適應問題研究列為面向國家重大戰略需求的基礎研究，表明在未來一段時期內適應性將是我國經濟社會發展迫切需要研究的重要科學問題。通過分析適應性的研究內容，可以發現其始終圍繞解決“什么需要適應”“什么去適應”以及“如何適應”這3個核心問題[5]。目前正呈現由關注物種適應性的研究轉向更加關注人地系統尤其是產業生態系統適應性的綜合性研究，這從理論和方法論上為探討產業生態系統的耦合作用機理提供了新的研究視角[6]。

產業生態系統著重從產業系統與生態環境系統相互作用的角度對產業生產活動進行重新安置，從而尋求自然、經濟與社會協調可持續發展的途徑[7]。本研究在產業生態系統的基礎上，結合海洋產業、生態環境和社會發展特征，針對沿海地區海洋屬性引申的新內涵，提出海洋產業生態系統的概念。目前國內外對于海洋的相關研究不斷增多、研究內容不斷豐富，逐漸由單一系統研究轉向復合系統研究，并引申出人海關系地域系統[8]、海洋經濟地域系統[9]、海洋生態經濟系統[10]等研究。本研究認為海洋在本質上也是產業生態的復合體，是地球產業生態大復合系統的一部分；海洋產業子系統、海洋生態子系統和海洋社會子系統相互作用、相互交織、相互滲透，從而構成具有一定結構和功能的特殊復合系統——海洋產業生態系統。其中，海洋產業子系統主要以海洋資源的開發、利用為核心，主要包括海洋漁業、海洋礦業、海洋化工業、海洋工程建筑業、濱海旅游業等產業部門要素；海洋生態子系統由海洋自然資源環境構成，包括海洋生物、海洋礦產資源、海洋能源、海水資源等自然要素；海洋社會子系統包括具有海洋特性的教育、科技和法律制度以及人民的生活質量、思想觀念等社會要素，這些要素是以海洋為依托、人民在生產或生活中所創造的。

海洋的各種生產活動不僅受自然規律的限制，而且受社會和經濟的制約，同時人類社會和經濟對海洋產業生態系統具有反饋作用，可為海洋產業生態系統提供勞動力和智力支持，因此必須將海洋生態子系統、海洋產業子系統和海洋社會子系統的互動機制聯結為一個整體(圖1)。

圖1 海洋產業生態系統結構模型

圖1中，A代表海洋資源開采者、B代表海洋資源加工者、C代表海洋廢物利用者、D代表海洋產品消費者，可以看出，這一系統運行的目的不是單純地追求海洋產業的規模擴張和經濟總量的快速增長，也不是海洋產業子系統內部封閉式的循環發展，而是海洋產業子系統、海洋生態子系統與海洋社會子系統的協調與互動，即以這3個子系統之間的協同共贏、和諧發展為目標，形成海洋產業合理、生態優化、社會和諧的發展格局。

海洋產業生態系統適應性就是根據海洋產業發展的現狀、階段以及所處環境的變化對海洋產業生態系統未來可能出現的狀況和發展的目標等進行調整，通過科學的測度和調控，提高海洋產業、海洋生態和海洋社會的適應能力；即海洋產業生態系統對應對未來預期可能或實際發生的變化所具有的調整能力、學習能力，以及降低海洋產業系統脆弱性、促進海洋產業可持續發展的能力。目前把海洋產業子系統、海洋生態子系統、海洋社會子系統相結合進行研究的較少，沒有對海洋產業生態系統概念的明晰界定，深入探討海洋社會、生態、產業之間的關聯和耦合的研究成果尚不多見，也未構建起協調發展的基本模式，相關理論基礎和研究深度存在欠缺；此外，尚未有沿海地區海洋產業生態系統適應性的理論體系，也缺乏從多要素角度綜合測度海洋產業生態系統適應性的科學性與實用性方法。因此，分析判斷海洋產業生態系統適應性的動態變化規律和優化機制，對于豐富適應性理論研究和指導海洋經濟發展實踐都具有十分重要的意義。

2 研究區概況

遼寧省位于歐亞大陸東岸、我國東北地區南部，南臨黃海、渤海，東與朝鮮一江之隔，與日本、韓國隔海相望，是我國東北地區唯一的既沿海又沿邊的省份，也是東北地區對外開放的門戶。遼寧省海岸線漫長曲折、類型復雜多樣，東起鴨綠江口、西至山海關老龍頭，海岸線長約2 100 km，居全國第5位；海域面積約15萬km2；沿海島嶼眾多，有海島506個，數量居全國第5位。遼寧省海洋海島資源豐富、稟賦優良、開發潛力大，海洋產業實力較強，陸域和海域交通體系發達，其發展對振興東北老工業基地、完善我國沿海經濟布局、促進區域協調發展和擴大對外開放都具有重要戰略意義。然而，隨著社會經濟發展與海洋生態環境保護的矛盾不斷突出，海洋逐漸成為陸域污染輸出的空間載體；由于生活污水和工業廢水入海排放量增加以及污染治理力度不夠，海水污染物濃度上升、海洋生物資源減少、海洋生態災害頻發以及隨之產生一系列海洋生態環境問題，已嚴重影響遼寧省的可持續發展[11]。因此，增強海洋產業生態系統的適應性，對于遼寧省的可持續發展迫在眉睫。

3 研究方法與數據獲取

3.1 評價指標體系構建

構建科學合理的評價指標體系是對遼寧省海洋產業生態系統適應性做出科學、系統、合理判斷的基礎。遵循適應性和可持續發展的科學性原則、層次性和可比性原則、完備性和簡明性原則、相關性和動態性原則[12]，根據海洋產業生態系統的概念和適應性的特征，將海洋產業生態系統適應性評價指標體系分成4個層次：第一層次反映海洋產業生態系統總體適應性水平；第二層次為系統層，反映海洋各子系統的適應性，包含海洋產業、海洋生態和海洋社會3個子系統適應性指標；第三層次為結構層，反映各子系統適應性的影響要素，其中海洋產業子系統包括海洋產業規模、產業活力、產業結構等3個影響要素，海洋生態子系統包括海洋生態壓力、生態響應、生態條件等3個影響要素，海洋社會子系統包括社會人口、生活質量、教育和科研等3個影響要素；第四層次為具體指標，絕大部分指標可以通過統計資料直接獲取，部分指標需要通過計算獲得。采用以上方法構建遼寧省海洋產業生態系統適應性評價指標體系(表1)。

具體計算指標主要包括：①產業系統結構熵，反映產業系統的結構發育程度，計算公式為X1=-∑ni=1Pi·lnPi。其中Pi為第i種產業比重、n為第n種產業；②海洋第三產業增長彈性系數，即海洋第三產業增長率/海洋生產總值增長率；③非漁產業結構指數，即海洋第二、三產業產值之和/海洋就業人口；④海洋產業競爭優勢指數，即海洋產業勞動生產率×海洋產業資本產出率；⑤海洋產業區位熵，即地區海洋生產總值占全部地區比重/地區GDP占全部地區比重。

表1 遼寧省海洋產業生態系統適應性評價指標體系

3.2 數據標準化

(1)

(2)

當正向評價時，采用式(1)計算；當負向評價時，采用式(2)計算。式中：Zij為指標值；Zjmax為同一指標的最大值；Zjmin為同一指標的最小值；i為第i個樣本；j為第j個指標。

3.3 權重確定

本研究采用均方差賦權法來確定遼寧省海洋產業生態系統適應性評價體系中具體指標的權重。

3.3.1 基礎指標權重的確定

計算步驟[13]為 ：

(1)隨機變量的均值

(3)

(2)Gi的均方差

(4)

(3)指標Gj的權重

(5)

3.3.2 要素層指標權重的確定

為提高評價結果的客觀性和科學性，對第二層次(Dk)和第三層次(Ar) 指標采用客觀賦權方法計算其權重，步驟為如下。

(1)計算第二、三層次指標的屬性值，采用線性加權求和的方法計算，計算公式為：

(6)

Dk=Arwr

(7)

式中：wi為具體指標權重；Zij為基礎指標的標準化值；Ar為第三層次指標屬性值；Dk為第二層次指標屬性值；wr為第三層次指標權重。

(2)計算第二、三層次指標的權重，采用均方差賦權方法，以第二、三層次指標屬性值為隨機變量，計算出第二、三層次指標的權重值Wk和Wr.。

3.4 評價模型及步驟

集對分析是由趙克勤[14]提出的一種定量分析理論，用于解決多目標決策和多屬性評價問題；李博[15-16]用集對分析法對人海經濟系統脆弱性進行測度，王澤宇等[17]將集對分析用于海洋綜合實力評價研究。海洋產業生態系統受海洋自然、社會、經濟等諸多因素影響，具有典型不確定性的特征，因此本文利用集對分析法評估遼寧省海洋產業生態系統適應性變化，以科學分析2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統變化趨勢。

集對分析的基本思路為：在一定問題背景下對所論2個集合所具有的特性作同、異、反分析并加以度量刻畫，得出這2個集合在所論問題背景下的同、異、反聯系度表達式[14]；如將有關聯集合Q、T看成一個集對D，按照集對某一特性在問題E的背景下，建立其確定與不確定關系。其聯系度μ用公式表示為：

μ=AN+BNi+CNj=a+bx+cy

(8)

對集對D分析，有N個特性數，其中A、B和C分別為集合Q與T的同一、差異和對立個數，且N=A+B+C；x和y是差異度和對立度系數，規定x取值為[-1，1]、y值恒為-1；a=A/N、b=B/N、c=C/N，分別為同一度、差異度和對立度，顯然a+b+c=1[14]。

根據集對分析思想，設遼寧省海洋產業生態系統適應性為Q=E，G，W，D，評價方案E=e1，e2，…，em，每個評價方案有n個指標G=g1，g2，…，gn，指標權重W=w1，w2，…，wn，評估指標值記為dkp(k=1，2，…，m;p=1，2，…n)，則問題Q的評價矩陣D為：

(9)

確定最優方案集X={x1，x2，…，xn}(即各個指標的最大值)和最劣方案集Y={y1，y2，…，yn}(即各個指標的最小值)。集對BEk，U在區間X，Y上的聯系度μ為：

μHk，U=ak+bki+ckj

ak=∑wpakp

ck=∑wpckp

(10)

式中：akp、ckp分別為評價指標dkp與集合[xp，yp]的同一度和對立度，且當評價指標(dkp)為正向時：

當評價指標(dkp)為負向時：

(11)

方案Hk與最優方案的貼近度rk定義式為：

(12)

運用集對分析法，針對遼寧省海洋產業生態系統適應性這一具體問題，按照海洋產業子系統、海洋生態子系統、海洋社會子系統以及海洋產業生態系統進行分析，rk指數反映被評價方案Ek與最優方案集合X的貼近度，rk指數越大表明待評價對象越接近最優評價標準。本研究用rk指數反映遼寧省海洋產業生態系統適應性強度，當rk指數較大時表示系統適應性較強[17-18]。

3.5 適應性分類

耦合度是反映海洋產業生態系統耦合程度的重要指標，對于判別海洋產業生態系統及其各子系統耦合作用的強度具有重要意義。然而在某些情況下耦合度對海洋產業生態系統及其各子系統的整體“功效”與“協同”效應難以作出有效反映[19]，尤其是在區域內部對比研究的情況下，由于各地海洋產業生態系統都有動態和不平衡的特性，僅依靠耦合度判斷可能產生誤導。因此，進一步構造耦合協調度公式：

(13)

式中：H是海洋產業子系統與海洋生態子系統的耦合協調度；α、β分別是海洋產業子系統、海洋生態子系統的權重，且α=0.201 3、β=0.432 4。海洋產業子系統與海洋社會子系統的耦合協調度、海洋生態子系統與海洋社會子系統的耦合協調度含義同上。

構造海洋產業生態系統耦合度公式：

(14)

式中：C是海洋產業生態系統耦合度；k是調節系數、取1/3，進一步構造耦合協調度公式：

(15)

式中：H是海洋產業生態系統的耦合協調度；α、β、θ分別是海洋產業子系統、海洋生態子系統和海洋社會子系統的權重，且α=0.201 3、β=0.432 4、θ=0.366 3。根據前人的研究成果[20]和遼寧省海洋產業生態系統的發展特征，對適應性耦合協調度進行分類：當 0

3.6 數據獲取

文中所涉及的數據主要來自2007—2014年《中國海洋統計年鑒》《天津市統計年鑒》《河北經濟年鑒》《遼寧統計年鑒》《山東統計年鑒》以及國家各相關部門統計公報中的數據。此外，根據指標數據的可獲得性和準確性，進行適當修正。

4 結果分析

4.1 適應性評價結果

計算遼寧省海洋產業生態系統及其各子系統的適應性指數，對海洋產業生態系統及其各子系統的適應性進行耦合協調測度并進行適應性分類，得出遼寧省海洋產業生態系統適應性的特征。

從總體分析，2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統適應性整體呈逐漸上升趨勢，適應性指數rk由0.479 7上升到0.615 9，2007—2008年出現下降；同一性ak保持持續上升態勢，由0.144 7上升到0.196 7，2007—2008年出現小幅度下降；對立性ck由0.156 9下降到0.122 7(表2)。2007—2008年適應性指數下降的原因主要是海洋生態環境惡化，全球經濟不景氣且海洋經濟外向性特征明顯，隨之產生一系列海洋產業、社會問題。

表2 2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統適應性評價結果

從海洋產業子系統分析(表3)，2006—2013年同一性一直呈現上升趨勢，由0.083 3上升到0.116 0；對立性由0.103 6下降到0.074 9，其中2009—2010年和2011—2012年出現上升；適應性指數由0.445 9上升到0.607 6，其中2011—2012年出現下降，主要原因是海洋產業生產總值占地區GDP比重下降以及海洋產業競爭優勢指數和海洋產業區位熵有所下降。

從海洋生態子系統分析(表3)，2006—2013年同一性由0.185 4上升到0.200 6，其中2009—2010年出現下降；對立性由0.227 0下降到0.179 7，其中2007—2008年出現上升；適應性指數由0.449 6上升到0.527 4，其中2007—2008年和2009—2010年出現下降，主要原因是海洋自然保護區面積銳減以及涉海濕地面積占國土面積比重和工業廢水排放達標率有所下降。

從海洋社會子系統分析(表3)，2006—2013年同一性由0.130 2上升到0.236 6；對立性由0.103 5下降到0.081 6，其中2006—2007年出現上升；適應性指數由0.557 2上升到0.743 6，其中2008—2009年增速最快，2009年以后增速平穩，2012—2013年增速放緩。

表3 2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統各子系統適應性評價結果

在海洋產業生態系統3個子系統的適應性指數中(圖2)，海洋社會子系統最高、適應能力最強，海洋產業子系統次之，海洋生態子系統最低、適應能力最弱。

圖2 2006—2013 遼寧省海洋產業生態系統適應性指數變化

4.2 適應性類型

運用耦合協調度模型計算可得(表4)，2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統及其各子系統的耦合協調度總體都呈現上升趨勢，耦合協調度類型有所提高。其中海洋產業子系統與海洋生態子系統耦合協調度由0.533 1上升到0.591 2，為較高度協調的耦合；海洋產業子系統與海洋社會子系統耦合協調度由0.629 5上升到0.702 2，由較高度協調的耦合上升到高度協調的耦合；海洋生態子系統與海洋社會子系統耦合協調度由0.540 4上升到0.626 6，為較高度協調的耦合；海洋產業生態系統耦合協調度由0.696 9上升到0.785 2，由較高度協調的耦合上升到高度協調的耦合。海洋產業生態系統耦合協調度最好，海洋產業子系統與海洋社會子系統耦合協調度次之，海洋產業子系統與海洋生態子系統耦合協調度最差且發展速度最慢，因此在海洋產業發展中要加強對海洋生態環境保護。

表4 2006—2013 年遼寧省海洋產業生態系統適應性耦合協調度

4.3 因子分析

4.3.1 海洋產業子系統

遼寧省海洋產業規模不斷擴大、海洋產業結構不斷優化、海洋產業活力不斷增強，海洋生產總值、人均固定資產投資不斷增加。但在海洋經濟發展中海洋產業依然無法擺脫對海洋資源的高度依賴，海洋產業結構需要進一步優化調整；在海洋產業發展中與海洋生態環境的矛盾尤其突出，海洋產業子系統與海洋生態子系統耦合協調性較差。

4.3.2 海洋生態子系統

遼寧省海洋生態環境得到不斷改善，海洋生態子系統可持續發展能力不斷增強，其中海洋工業固體廢棄物利用量不斷增加、工業廢水利用率不斷提升、萬元地區生產總值能耗不斷下降、工業固體廢物排放量不斷減少。與此同時，遼寧省沿海地帶地形閉塞、海水交換能力差、海洋災害頻發，加之人口、工業密集，導致海洋自然保護區面積、人均海岸線長度減小，海洋生態環境壓力仍較大；海洋產業子系統與海洋生態子系統耦合協調度最差、發展速度最緩慢，因此在海洋產業發展中應更加注重海洋生態環境保護，實現海洋產業、生態可持續發展。

4.3.3 海洋社會子系統

遼寧省區位條件優良、城鎮化水平高、科研和創新水平領先、人口素質高、社會發展基礎好，隨著海洋產業的不斷發展，沿海地區科技水平進一步提升、基礎設施建設持續增強、人民生活質量不斷改善、各項社會事業顯著提升，此外城鎮居民人均可支配收入、人均綠地面積、涉海就業人口不斷增加，海洋科技研究人員數量、海洋專業碩博士生在校人數、海洋科技專利數不斷增加。但遼寧省海洋科技和人才仍存在一定的問題，如海洋科技成果轉化率較低，海洋人才類型中從事基礎海洋科技研究的人員居多，而具有交叉學科知識的應用型和高層次海洋技術人員較少。

5 結語

本研究提出海洋產業生態系統的概念，設計用以描述海洋產業生態系統適應性的評價指標體系，嘗試用均方差法確定指標權重，并采用集對分析法對海洋產業生態系統進行綜合測度，運用耦合協調度模型確定遼寧省海洋產業生態系統及其各子系統的適應性耦合協調度，并對耦合協調度進行分類，通過分析得出遼寧省海洋產業生態系統適應性及耦合協調度的特征。

本研究是針對2006—2013年遼寧省海洋產業生態系統適應性的研究，在時間上具有一定局限性，難以反映遼寧省海洋產業生態系統適應性未來的發展變化。因此，建立海洋產業生態系統適應性預測模型，對遼寧省海洋產業生態系統適應性進行預測分析，從而為遼寧省海洋產業生態系統適應性和可持續發展提供對策建議是今后研究的方向。

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Adaptability Assessment of Marine Industrial Ecosystem in Liaoning Province

LI Bo1，ZHANG Zhiqiang1，SU Fei2，HAN Zenglin1，DI Qianbin1

(1.Study Center of Marine Economy and Sustainable Development，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China； 2.School of Tourism and City Administration，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310018，China)

The concept of marine industry ecosystem was put forward in this paper，measuring the adaptability of marine industry ecosystem in Liaoning Province.This paper adopted mean square deviation weighting method to assign weight，using set pair analysis method to determine the adaptability index of each subsystem in marine industry ecosystem and marine industry ecosystem adaptability index.The adaptability level was classified by coupling coordination degree.The result showed that: the adaptability index of marine industry ecosystem had been improving constantly in Liaoning Province from 2006 to 2013，the marine industry subsystem，marine ecosystem，marine social subsystem was rising，and the opposition was declining，the adaptability index was rising.The coupling coordination degree of marine industry ecosystem had been improving constantly and the coupling coordination degree type rose from the high to the highly coordinated coupling.The coupling coordination index of marine industry subsystem and marine ecosystem was in lowest level and slowly developing，with the development of marine industry，it is important to strengthen the protection of the marine ecological environment.

Marine industry ecosystem，Marine economy，Regional economies，Ecological environment，Sustainable development

2016-05-23；

2016-10-20

國家自然科學基金項目(41401176，41571127)；2015年遼寧省教育廳人文社會科學重點研究基地專項項目(ZJ2015033)；大連市社科聯重點項目(2015dlskzd077).

李博，副教授，博士，研究方向為區域發展和海洋經濟地理，電子信箱：libo_ok@126.com

X322;P74

A

1005-9857(2017)01-0003-08