基于PSR的甘肅省生態環境測度分析

段淇斌，趙冬青

（甘肅省農牧廳外資項目管理辦公室，甘肅 蘭州 730000）

基于PSR的甘肅省生態環境測度分析

段淇斌，趙冬青

（甘肅省農牧廳外資項目管理辦公室，甘肅 蘭州 730000）

生態環境關系著人類的福祉與未來，對生態環境進行測度可以為生態文明建設和經濟社會的可持續發展提供重要依據。文章基于PSR模型構建了甘肅省生態環境測度指標體系，運用模糊綜合評價法對2011—2014年甘肅省五大生態特征區（隴中、河西走廊、隴東、隴南和甘南）的生態環境狀況進行了評價，以期對甘肅省生態文明的建設提供決策參考；評價結果顯示隴東、隴南的生態環境等級一直保持為優級，河西、甘南和隴中的生態環境等級為差級，但2014年生態環境狀況有明顯改善。

生態環境；PSR模型；測度分析

一、引言

良好的生態環境是經濟發展和社會進步的基本前提。保護、開發和利用生態環境是促進經濟發展和社會進步的必然選擇。甘肅省作為生態環境比較脆弱的地區，始終把保護生態環境作為自身發展的重要前提，而且也取得了一定的成效，但是土地沙漠化、水土流失等生態問題仍然很嚴重。目前，甘肅省正處于經濟快速發展的重要階段，而生態環境作為影響經濟發展的基礎性因素，有必要對甘肅省的生態環境狀況進行測度分析。

對于生態環境測度的研究，Greymoer（2010）指出，通過生態環境狀況的測度來評估一個地區的經濟發展程度是一個重要方面，也是一個有效的工具[1]；李玉照、劉永和顏小品（2012）利用DPSIR模型對河南省的流域生態安全狀況做過研究[2]；王奎峰、李娜（2014）曾利用DPSR模型對山東半島的生態環境承載力進行過評價[3]；牛安逸（2015）運用遙感技術和綜合指數法，對廣州市的生態環境進行了評價[4]。本文在相關學者研究的基礎之上，基于PSR模型，運用模糊綜合評價法對甘肅省的生態環境狀況進行評價，以期為甘肅省生態環境的利用、開發和保護提供決策參考。

二、模型構建

（一）PSR理論

“壓力-狀態-響應”（Pressure-State-Response，PSR）模型是最初由加拿大統計學家Rapport和Friend（1979）提出，后由經合組織（OECD）和環境署（UNEP）于20世紀八九十年代共同發展的用于研究環境問題的框架體系[5]。其中，P代表的是壓力子系統，即使生態環境發生變化的外力；S代表的是狀態子系統，即當下生態環境所處的狀態；R代表的是反應子系統，即人類在保持生態環境持續發展過程中所進行的一些活動。PSR模型的基本結構如圖1所示。

圖1 PSR模型結構圖

（二）指標體系的構建

合理的評價指標體系，是保證測度科學性和準確性的基礎。本文通過專家研討以及對以往文獻的研究，根據PSR模型的基本結構以及層次分析法的基本原理，結合甘肅省生態環境的實際情況，依據全面性、簡明性、易量化等原則，本文最終選取了20個評價指標（見表1），其中壓力子系統指標6項、狀態子系統指標10項、反應子系統指標4項，涵蓋了生態環境的各個方面。

表1 甘肅省生態環境評價指標權重及評價指標分級標準表

三、甘肅省生態環境測度分析

（一）數據來源

本文在對甘肅省生態環境測度中，將甘肅省分為隴南、隴東、隴中、河西走廊以及甘南五大生態特征區。數據主要來源于2011年、2012年、2013年和2014年的《甘肅省統計年鑒》、《甘肅省環境狀況公報》以及《甘肅省各市環境狀況責任書》等。

（二）指標權重的確定

本文將采用層次分析法（AHP）來確定各個指標的權重系數，其步驟為：（1）構造判斷矩陣（目標層對準則層的的判斷矩陣A-B、準則層對于指標層的判斷矩陣B-D）；（2）判斷矩陣的一致性檢驗（要求 CR 必須小于 0.1）；（3） 層次總排序；（4）求出各個指標的綜合權重（見表1）。

（三）評價指標分級標準的建立

甘肅省生態環境評價指標分級標準的建立參考相關標準（《甘肅省“十三五”環境保護規劃》、《生態環境狀況評價技術規范（HJ/T 192-2006）》、《聯合國可持續發展委員會（UNCSD）可持續發展指標體系》）并經專家研討綜合決定，將評價指標標準分為 4級：優（Ⅰ）、良（Ⅱ）、中（Ⅲ）、差（Ⅳ）。具體分級標準見表1。

（四）甘肅省生態環境的模糊綜合評價

模糊綜合評價是在不確定的情況下，考慮多種因素的影響，為了某種目的對一事物做出綜合決策的方法[6]。本文將采用模糊評價方法對甘肅省五大生態特征區的生態狀況進行評價。其基本過程為：列出評價指標的權重矩陣A；根據評價分級標準和隸屬度函數確定模糊矩陣B；將權重矩陣A與模糊矩陣R相乘，得到隸屬度矩陣B，即B=A*R。

1.隸屬度矩陣的確定

假設對第i個評價因素u進行單因素評價得到一個相對于vj的模糊向量，rij為因素ui具有vj的程度，0＜rij＜1[7]。若對 n個元素進行了綜合評價，其結果是一個n行n列的矩陣，稱之為隸屬度矩陣R。本文應用隸屬度函數計算指標隸屬度，進而確定指標的隸屬度矩陣R。

設評價指標因素集 X=（x1，x2，x3，…，xm），評價等級標準 v=（v1，v2，v3，…，vn），設 vj和 vj+1為相鄰兩級標準，且vj+1＞vj，則vj級隸屬度函數為：

根據上式，計算評價指標i隸屬于評價等級j的隸屬度rij，生成隸屬矩陣R：

2.綜合隸屬度的計算

綜合隸屬度是指在對評價指標體系中的單個指標的隸屬度確定的基礎上，對評價指標體系中的全部指標綜合起來對于評價標準的程度即屬于哪個等級[8]。綜合隸屬度的計算運用各個指標的權重組成的權重矩陣A乘上隸屬度矩陣R得到綜合隸屬度模糊集B，即B=A*R，然后根據最大隸屬度原則，確定綜合隸屬度的等級。

下面以2014年隴東地區為例進行具體的計算：

（1）根據前面運用層次分析法得出的各指標權重，列出權重矩陣A：

A=（0.01，0.026，0.122，0.067，0.007，0.026，0.017，0.111，0.153，0.036，0.148，0.063，0.027，0.013，0.043，0.026，0.059，0.012，0.006，0.028）

（2）根據隸屬函數計算出各個二級指標的隸屬度值，確定隸屬度矩陣R：

（3）根據B=A*R得出2014年隴東地區生態環境的綜合隸屬度的模糊集 B=（0.3445，0.3095，0.196，0.15）。進而得出2011—2014年甘肅省五大生態特征區的生態環境狀況的綜合隸屬度及最大隸屬度值（見表2）。

表2 甘肅省五大生態特征區的生態環境狀況評價隸屬度值表

3.甘肅省五大生態特征區生態環境狀況綜合分析

根據最大隸屬度原則，我們發現甘肅省五大生態特征區的生態環境狀況在2011—2014年都呈現出一定的地區特點和變化趨勢。總體來看，五大生態特征區的生態環境等級在不斷上升，生態環境狀況呈現逐年變好的趨勢。具體分析如下：

圖2 2011年甘肅省生態環境等級圖

圖3 2014年甘肅省生態環境等級圖

（1）隴中地區的生態環境狀況較差但也有明顯的改善。2011—2012年，隴中地區生態環境狀況屬于差級，并且差級隸屬值在增大，具體表現為2011—2012年壓力子系統中的氮氧排放量由21 399萬噸增加到30 000萬噸，二氧化硫排放量由224 399萬噸增加到260 161萬噸以及人口密度的急劇增加。隴中地區積極的進行退耕還林，狀態子系統中植被覆蓋率提高了10%，并且對高污染、高耗能的企業進行了整改，使得壓力子系統中的固體廢棄物產生量以及二氧化硫排放量明顯減少，生態環境得到明顯改善。到2014年，生態環境等級由差級上升為良級。

（2）隴南的生態環境狀況一直保持良好。2011—2014年，隴南地區的生態環境一直都處于優級，具體表現在壓力子系統中的工業廢水排放量由2 325萬噸下降為2 055萬噸，工業固體廢物產生量由641.63萬噸下降為542.25萬噸，狀態子系統中的二級天比例從89%上升到96%。除了2012年的優級隸屬值有略微的下降外，其他年份的優級隸屬值均呈上升趨勢，這說明隴南地區的生態環境在保持良好的情況下，積極進行生態環境的保護。到2014年，隴南地區的人均公共綠地面積由33.7平方米增加到42.7平方米，植被覆蓋率提高了5%，這將使甘南地區生態環境朝著更好的方向發展。

（3）河西走廊地區的生態環境狀況得到明顯改善。總體上，河西走廊地區生態環境狀況的優級隸屬度比較小，而差級和良級的隸屬度比較大，這說明河西走廊地區的生態環境的整體狀況比較差。但是從2013年起，河西走廊地區積極改善當地的生態環境狀況，壓力子系統中的氮氧排放量由10 209萬噸下降為7 240萬噸，二氧化硫排放量由290 095萬噸下降為269 336萬噸、工業廢水排放量由3 902萬噸下降為3 405萬噸和工業固體廢物產生量明顯減少，生態環境狀況明顯好轉，由差級上升為良級。

（4）甘南地區生態環境狀況良好。甘南地區在2011—2012年生態環境的隸屬度一直處于差級，但是經過兩年的生態環境保護與恢復，取得了一定的成效。狀態子系統中的土地沙化面積比重由16%下降為14%，植被覆蓋率提高了5%，水土流失面積比重下降了4%，二級天比例由85%上升為96%；壓力子系統中的氮氧排放量由10 656萬噸減少為600萬噸，工業固體廢物產生量由123萬噸減少為86萬噸。到2014年，甘南地區的生態環境等級由差級上升到優級。生態環境狀況得到了明顯改善。

（5）隴東的生態環境狀況有惡化的趨勢。隴東地區的生態環境的整體狀況良好，并且在2012年隴東地區的生態環境狀況最好。雖然近兩年該地區的生態環境狀況一直保持在優級，但是由于隴東地區的能源開發力度不斷加大，使得壓力子系統中的工業固體廢物產生量由462萬噸上升為571.27萬噸，二氧化硫排放量由55 701萬噸上升為75 578萬噸，人口密度由8 248人/平方千米增加到8 751人/平方千米。近兩年，生態環境的優級隸屬度值較2012年有所下降，并且在2014年，隴東地區的生態環境狀況的優級隸屬值和良級隸屬值已經相差不大，這說明隴東地區的生態環境在未來有惡化的可能。

四、結論

本文基于PSR理論，構建了一套分析生態環境測度的指標體系，并運用模糊綜合評價法對甘肅省的五大生態特征區進行了評價。從整體來看，甘肅省的生態環境狀況在不斷的改善；從各個區域來看，隴東和隴南的生態環境狀況一直保持良好并且在不斷的優化，隴中和河西走廊的生態環境雖然在不斷的改善，但是生態環境狀況仍然比較差，僅處于良級，甘南地區作為甘肅省生態環境狀況比較特殊的地方，生態環境相當的脆弱，但近年來，甘南地區的生態環境在不斷的改善，2014年甘南地區的生態環境狀況已處于優級。

[1]Graymore M L M，Sipe N G，Rickson R E.Sustaining human carrying capacity：a tool for regional sustainability assessment[J].Ecological Economics，2010，69（3）：459-468.

[2]李玉照，劉永，顏小品.基于DPSIR模型的流域生態安全評價指標體系研究[J].北京大學學報（自然科學版），2012，48（6）：971-981.

[3]王奎峰，李娜，于學峰，等.基于P-S-R概念模型的生態環境承載力評價指標體系研究[J].環境科學學報，2014，34（8）：2133-2139.

[4]牛安逸，馬姣嬌，陳志云.基于遙感技術及綜合指數法的廣州市自然生態環境評價[J].中國城市林業，2015，13（6）：11-15.

[5]蔣小平，2010.河南省生態環境安全指標體系測評的研究[J].生態經濟（7）：153-157.

[6]韓利，梅強，陸玉梅，等.AHP-模糊綜合評價方法的分析與研究[J].中國安全科學學報，2004，14（7）：86-89.

[7]莊鎖法.基于層次分析法的綜合評價模型[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2000，23（4）：582-585.

[8]于謹凱，楊志坤，2012.基于模糊綜合評價的渤海近海海域生態環境承載力研究[J].經濟管理研究（3）：54-59.

（責任編輯：C 校對：T）

F124.5；F205

A

1004-2768（2017）05-0103-04

2017-02-15

段淇斌（1963-），男，甘肅涇川人，碩士，甘肅省農牧廳外資項目管理辦公室主任，農業推廣研究員，研究方向：農業經濟、貧困與貧困地區可持續發展；趙冬青（1970-），女，甘肅榆中人，甘肅省農牧廳外資項目管理辦公室高級獸醫師，研究方向：農業可持續發展與生態保護。段淇斌為通訊作者。