杭州市生態環境承載力及障礙因素研究

唐培 楊文培

摘要：生態環境承載力的狀況直接影響著地區生態、經濟、社會等各方面的發展，因此考慮生態環境的城市發展有著重要意義。選取杭州市為研究對象，基于驅動力-壓力-狀態-影響-反應（DPSIR）模型構建指標體系，運用熵權法和逼近理想解法對杭州市2007—2017年生態環境承載力狀況進行分析，最后利用障礙度模型分析指標體系中的主要障礙因素。結果表明，杭州市在11年間的生態環境承載力不斷提升，但是整體水平仍然不高;在各子指標體系中，反應子指標體系對整個生態環境承載力的影響最大，其次是壓力子系統，然后是驅動力和狀態子系統，最后是影響子系統;前期以反應子系統和驅動力子系統的障礙因素影響較大，但逐步下降，后期發展中壓力子系統及其子指標發展成為主要障礙因素。

關鍵詞：生態環境承載力;DPSIR模型;逼近理想解排序法（TOPSIS）;障礙度

中圖分類號： X22 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）03-0273-07

城市在發展的同時也不能忽視環境的狀況，目前我國也出臺了一系列政策以保障地區的可持續發展。生態環境承載力對地區的經濟發展和可持續發展有著重要的影響意義。承載力的概念首先是由Park和Burgues在1921年的人類生態學研究中提出的，而生態承載力在后來的研究中被廣泛認為是一個地區生態環境最多能夠承受的人類社會活動[1]。很多學者將其與不同地區生態環境與經濟發展、社會發展以及資源可持續發展等各個方面相結合開展了研究。劉薇以北京市為研究對象，將生態承載力指標體系分為土地、人口、資源、環境四大子指標體系，并利用生態足跡法評價北京市的生態環境承載力，得出北京市的生態承載力情況較差[2];高陽等以我國1996、2000、2004、2008年各省（區）為例，分別采用傳統生態足跡模型和基于能值改進的生態足跡模型，從全國、地區、省（市）3個層面，利用Theil系數進行區域可持續性及東中西部地區時空差異判定，研究發現，我國總體人均生態足跡、生態承載力及生態盈余與赤字排列都是東部>中部>西部[3];朱嘉偉等提出了“生態環境質量指數動態評價方法”，并以河南省為例做了實證分析[4];鄭晶等基于驅動力-壓力-狀態-影響-反應（DPSIR）模型，構建了福建省生態環境承載力評價指標體系，并利用障礙度模型分析了指標體系中對福建省生態環境發展阻礙最大的因素[5]。除此之外，還有很多學者將生態環境細分為海洋、大氣、土地等各個方面做更細致的生態環境承載力研究和分析。劉錦怡等運用主成分分析法、熵值法和等權重法對深圳東部沿海地區的海洋生態環境承載力進行了評價研究[6];李天霄等則對齊齊哈爾2007—2010年的水土資源承載力進行了評價分析[7]。在土地承載力方面，農殷璇等對珠江-西江經濟帶的土地綜合承載力狀況、系統有序均衡狀態及其差異性作了評價分析[8]。此外，也有學者從大氣環境的角度，對城市大氣質量發展作了實證分析[9]。

以往有很多學者，對于不同的研究區或者是生態環境的各個方面，運用不同的方法對其進行評價分析。但是在構建指標體系的過程中需要綜合考慮各個方面，因此，本研究在構建指標體系時利用了DPSIR模型，從“驅動力-壓力-狀態-影響-反應”5個方面構建生態環境承載力指標體系，以求構建的指標體系能夠全面并科學。此外，本研究利用熵權法與逼近理想解法對杭州市的生態環境承載力作出評價，再用障礙度模型分析影響杭州市生態環境承載力發展的主要障礙因子，以期為杭州市今后的發展提出參考建議。杭州市作為研究對象，在2017年舉辦過G20（20國集團）峰會，并將在2022年舉辦亞運會，其發展情況受到全國的重視。因此本研究對杭州市2007—2017年生態環境承載力發展情況進行評價分析，研究其生態發展情況，不僅對杭州市有著現實意義，還對其他城市的發展有著重要的借鑒意義。

1 指標體系的構建與研究方法

1.1 研究區概況

杭州市是浙江省的省會城市，位于東南沿海的長三角地區，其中心地理坐標為120°12′E，30°16′N。截至2016年年底，杭州市總面積為16 596 km2，其中市區面積為4 876 km2，常住人口已達918.8萬人，國內生產總值為11 313.72億元，位于全國百強城市前10名。杭州市有阿里巴巴、網易等知名互聯網企業，是中國電商的搖籃城市，并且杭州市在2016年舉辦了G20峰會，在2020年也將迎來亞運會，是城市化發展最迅速的城市之一。

1.2 指標體系的構建

借鑒前人對生態環境評價與生態環境承載力的研究，并出于對指標體系構建的完整性和科學性，在本研究中運用DPSIR模型構建杭州市生態環境承載力評價指標體系。DPSIR模型是由PSR模型發展演化而成的。在DPSIR模型中，D代表驅動力，在本指標體系構建中可以看作促使生態環境變化的外在因素;P代表壓力，是由外在社會生產活動造成的對生態環境直接的影響;S表示狀態，是在社會生產的影響下，各類生態資源和社會狀況的一種反映;I代表影響，是在驅動力系統的促使作用和壓力系統的影響下所能直接或者間接反映的狀況;R表示反應，是指在綜合所有的影響因素、分析現有的狀況下所作出的一些應對措施的體現?；趯PSIR模型的理解，并結合杭州市的實際情況，從驅動力、壓力、狀態、影響和反應5個層面共選取了28個指標，構建了杭州市生態環境承載力評價指標體系，如表1所示。

2 杭州市生態環境承載力的實證分析

2.1 杭州市生態環境承載力的評價結果與分析

根據以上評價方法，對評價指標體系進行實證計算，得到杭州市2007—2017年各大分類指標綜合評價值和生態環境承載力，結果如表2所示。

從圖1可以看出，在2007—2017年間杭州市生態承載力評價指標體系中，驅動力、壓力、狀態、影響、反應子系統和綜合水平整體都保持上升的趨勢。其中生態環境承載力綜合水平從2007年的 0.391 233 1 上升到2017年的0.663 412，有較大提升幅度。由圖2可以看出，D+由2007年的 0.051 827 59 下降到2017年的0.028 164 58，逐步下降，趨近于正理想解，而D-由2007年的 0.033 307 77 上升到2017年的0.055 512 13，整體上逐步上升，越來越偏離負理想解。但是從整體趨勢中可以看出，在2007—2015年間，D+、D-的變化趨勢較為平穩，而在2015年均出現較大幅度的轉折，這是因為響應子指標體系中的子指標在2015年出現較大的波動幅度，而響應子指標對整個指標體系的貢獻度最大，因此影響到整體的變化趨勢，具體原因在下文會作介紹。整體來說，貼近度的不斷提升說明杭州在發展經濟的同時，也注重對環境資源的利用和對生態環境的保護，但是仍可以看出，在很長一段時期內，生態環境承載力水平是保持在中等偏下狀態的。

2.2 指標體系子系統結果分析

2.2.1 驅動力子系統 驅動力系統的貼近度在這11年期間的發展趨勢較好，整體呈上升趨勢，由2007年的 0.201 876 89 上升到2017年的 0.794 787 26，驅動力子系統的承載力也由差的水平向好的水平轉化。從圖3、圖4可以看出，驅動力子系統的正理想解在研究期間發展較平緩，呈穩步下降的趨勢，而負理想解的發展趨勢與此相同，處于良好上升、逐步遠離的狀態。杭州市在這11年的發展中，其經濟發展趨勢良好，在其子系統中，人口自然增長率和城市、農村居民可支配收入權重均在0.04以上，并且其在研究期間的增長幅度均較大，因此對子系統的承載力起到了提升作用。

2.2.2 壓力子系統 壓力子系統的貼近度在2007—2017年間的發展趨勢較平穩，但是總體上略有上升。從2007年的0.455 865 4發展到2017年的0.561 548 1，波動幅度不大。其正負理想解也一樣，在11年的發展中也是處于平穩的狀態，正理想解略有下降，而負理想解略有上升。從具體指標上看，人口密度指標對整體水平的影響較大，杭州市在這11年期間，人口密度與2007年相比增長了近43%，人口增長幅度過大，對生態系統帶來過高壓力。與此同時，杭州市規模以上工業企業數量與每百戶汽車擁有量對杭州市生態環境的影響也不容忽視。

2.2.3 狀態子系統 狀態子系統的貼近度在研究期間波動幅度較大，呈現“W”形的大幅波動，雖然在最后期間達到一個較高的承載力水平，但是11年中狀態子系統的變化幅度較大。而從圖3、圖4中可以看出，雖然整體波動范圍較小，但是狀態子系統的整體發展趨勢是良好的，D+逐步逼近正理想解，D-逐步偏離負理想解。這主要是因為在狀態子指標體系中，人均土地資源、人均公共綠地面積與第二、第三產業占比的波動幅度不大，相比而言有較大波動的就是人均水資源，因此人均水資源的波動導致整個狀態子系統的波動，即狀態子系統的承載力水平呈現上下波動的狀態。

2.2.4 影響子系統 影響子系統整體是處于上升發展趨勢的，每年的增長幅度也較大，從2007年的0.253 728逐步上升到2017年的0.820 186。除了前3年D+、D-的變化有小幅度的反復，之后的發展均保持良好狀態，D+隨后逐步下降到 0.004 117 897，而D-逐步上升至0.018 782 969。從指標的影響程度來看，工業廢水排放量、全年二級以上空氣質量的比例對影響子系統的影響較大，工業廢水排放量的權重也達到了0.047 969 43，遠高于指標權重的平均水平，而從本研究的數據中可以得出，工業廢水排放量在研究期間減少了近68%，因此提升了整個影響子系統的水平，使得整個子系統在研究期間發展趨勢良好。

2.2.5 反應子系統 反應子系統的承載力在11年中呈快速增長的趨勢，自2007年的0.070 099 37發展到2017年的0.850 482 11。而從圖3、圖4中D+、D-的發展趨勢可以看出，D+在前9年都處于一個相對較高的水平，與正理想解相差較大，直到最后2年才出現較快的下降趨勢。D-與此相反，在前幾年的發展較平穩，但是與整體水平相差不大，同時也在最后幾年出現了較大的增長幅度，最后達到一個遠高于整體的水平0.049 109 619。從子指標體系的權重分布來看，環境治理投資額占比GDP、環境從業人數和環保支出占財政支出的比例這3項的權重均達到了0.04，而環境治理投資額占比GDP更達到了0.09之高，在2007—2015年之間，環境治理投資額占比GDP的變化在0.35～0.60之間，而到了2016、2017年，其占比突然增加到1.6、1.7，對以往整個平和的變化趨勢造成了強烈的影響，是由于在2017年舉辦了G20峰會，因此杭州政府加大了對環境治理的投資，所以造成最后出現的D+、D-較大幅度的變化。

2.3 杭州市生態環境承載力障礙度因素診斷

2.3.1 主要障礙因素分析 根據障礙度模型，對杭州市2007—2017年的生態環境承載力障礙度進行計算，并按照障礙度的大小選擇排名前5的指標因素。由表3可知，排名前5的障礙度影響因子中反應子系統影響因素的占比最大，其中環境治理投資額占比GDP（R7）在前9年都是屬于障礙度最高的影響因素，其次出現最多的有環保支出占財政支出的比例（R1）、環境從業人數（R6），再次就是驅動力子系統中人口自然增長率（D2）與農村居民可支配收入（D5），2個子系統的5個影響因素在前6年都處于障礙度因子的前5名，在隨后的發展中，雖然有些指標障礙度已經降低，但是仍然有較高的影響，直到2016年，排序前5的障礙因素出現了較大變動。在后2年的發展中，主要障礙因素是壓力子系統中的人口密度（P1）、每百戶擁有汽車數（P6）和單位GDP電耗（P3），但是與前期相比，后2年的障礙因素的障礙度也有很大幅度的下降。通過分析發現，杭州市在前期重視城市的發展，對發展過程中造成的環境污染較少關注，因此在前幾年關于對生態環境承載力影響較大的環境治理投資額占比GDP、環保支出占財政支出比例與環境從業人數投入不夠，成為主要的制約因素，而在后期杭州市發展到了一定程度，并且承辦了G20峰會，還有即將舉行的亞運會，都使得杭州政府重視生態環境，加大了環境治理的人力和財力的支出。

2.3.2 分類指標障礙度分析 根據各個指標的障礙度，可以進一步得到各子系統的障礙度。由表4可以看出，在大部分年份間，反應子系統的障礙度都是最高的，其次是壓力子系統，這與表3的障礙因素分析結果相同。從整體趨勢看，響應子系統在11年間大部分處于下降的趨勢，尤其在2014年之后，下降幅度最高達到了30.34%，驅動力子系統則處于波動狀態，有增有減，但是2017年與2007年相比有很大的下降，狀態子系統和影響子系統一直處于較平穩的狀態，其中影響子系統的障礙度在10%左右浮動，狀態子系統的障礙度在15%左右浮動，而壓力子系統的障礙度整體上從2007年的12.26%持續上漲到2017年的40.25%，說明壓力子系統成為了制約杭州市生態環境承載力發展的最主要因素，因此新階段治理應主要從壓力子系統入手，同時兼顧其他4個系統，全面推進，以從整體上提高杭州市生態環境的承載力水平。

3 結論與建議

基于DPSIR模型，并根據杭州市發展現狀構建的生態環境承載力指標體系，利用熵權法和逼近理想解法對杭州市2007—2017年這11年的生態環境情況作實證分析，得出以下結論：

（1）杭州市在這11年期間，生態環境承載力發展趨勢良好，整體處于上升的水平，直到2017年，杭州市的生態環境承載力水平雖然有所上升，但是水平不高，仍處于中等偏上的水平， 而從整體上看，這11年間的大部分年份都是處于中等偏下的水平，因此可見，杭州市生態環境承載力的發展狀況不是很好，有待加強。

（2）從子指標系統來看，反應子指標體系對整體的貢獻率最大，為0.273 868 43，其次是壓力子系統，貢獻率是0.210 992 19，然后是驅動力子系統、狀態子系統和影響子系統，其貢獻率分別是 0.201 622 81、0.174 224 88和0.139 291 68。

（3）在驅動力子體系中，經濟因素和人口因素的影響較大;在壓力子體系中，人口密度、規模企業數量和每百戶汽車擁有量造成了壓力較大;而在狀態子體系中，因為其他指標在研究期間的變化平穩，只有人均水資源波動較大，并且其貢獻率最大，因此狀態子系統的變化隨著人均水資源的變化而變化;在影響子指標體系中，要注意工業廢水排放量和全年空氣質量二級以上比例的影響;在反應子指標體系中，環保支出和環境治理投資額的影響最大，因為環境質量投資越大，生態環境的狀況越好。

（4）在障礙度分析中，反應子系統和驅動力子系統的障礙度最高，與此同時，其子指標的障礙度環境治理投資額占比GDP、環保支出占財政支出的比例與環境從業人數、人口自然增長率、農村居民可支配收入這5個障礙因素的影響最大。但是在后期的發展中出現了反轉，壓力子系統及其指標因素成為制約生態環境承載力發展的最主要因素。

基于以上結論，對杭州市的發展有如下幾點建議：

（1）杭州市的生態環境承載力還有很大的提升空間，政府可以從頂層進行政策指導，不僅建立一些環境保護的政策，還有從各個方面促進經濟綠色化的轉型發展，同時對工業企業和資源性產業提供補貼政策，以鼓勵其改進技術，以最大化利用資源并保護生態環境，企業和公眾也要建立環境保護意識，從多方面努力以提高杭州本地生態環境承載力，實現可持續發展。

（2）從各個子指標體系來看，針對每個子指標體系中影響較大的指標因子要給予更多重視，在驅動力子系統中就要著重注意城市和農村居民的經濟水平，人們因為經濟水平上升了會更注意外在環境的優劣。而對于壓力子系統，杭州市的發展依靠杭州人民和杭州企業的共同努力，但是過多的人口和企業，同時也帶來了環境壓力，杭州市已經出臺了住房和汽車的搖號政策，可以在一定程度上緩解其帶來的壓力。最后從影響最大的反應子系統中可以看出，政府對環境治理的投資增加可以在很大程度上影響子系統，進而影響整個生態環境指標體系，因此政府要加大對環境治理的投資和支出，并鼓勵人員從事環境保護類工作，給予一定補貼和獎勵政策。如此從各個方面進行治理方可提高杭州市整體的環境質量。

（3）從障礙因素的分析中可以看出，環境治理的人力和財力的投入對生態環境的影響較大，因此后期政府也應該加強建設城市基礎環境設施，發展成為一個生態型城市。對于現有的生態環境資源，要實施好自然資源管理與使用管理制度，增加人均資源量，規劃生態紅線，以不斷提高生態環境的資源水平。

參考文獻：

[1]宋 強，張 磊，陳 曉. 珠江三角洲經濟區城市生態環境承載力研究[J]. 生態科學，1996，15（2）：102-104.

[2]劉 薇. 生態環境承載力變化研究——以北京市為例[J]. 價格理論與實踐，2018（9）：74-77.

[3]高 陽，馮 喆，王 羊，等. 基于能值改進生態足跡模型的全國省區生態經濟系統分析[J]. 北京大學學報（自然科學版），2011，47（6）：1089-1096.

[4]朱嘉偉，謝曉彤，李心慧. 生態環境承載力評價研究——以河南省為例[J]. 生態學報，2017，37（21）：7039-7047.

[5]鄭 晶，于 浩，黃森慰. 基于DPSIR-TOPSIS模型的福建省生態環境承載力評價及障礙因素研究[J]. 環境科學學報，2017，37（11）：4391-4398.

[6]劉錦怡，陳斯典，江天久. 海洋生態環境承載力研究——以深圳東部海域為例[J]. 海洋環境科學，2017，36（4）：560-565.

[7]李天霄，付 強，彭勝民. 基于DPSIR模型的水土資源承載力評價[J]. 東北農業大學學報，2012，43（8）：128-134.

[8]農殷璇，臧俊梅，許進龍. 珠江-西江經濟帶土地綜合承載力測算及其系統耦合協調度研究[J]. 水土保持研究，2018，25（4）：264-269.

[9]楊文培，何曙慧，王建民，等. 基于DPSIR模型的城市大氣環境發展指數研究[J]. 運籌與管理，2017，26（7）：147-153.