基于陸海統籌的資源環境承載力評價方法探討

關鍵詞：陸海統籌;資源環境承載力;綜合評價;指標體系;DPSIR-TOPSIS模型

中圖分類號：X55;P964;P74 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2024）03-0045-07

0 引言

我國大陸海岸線長達1.8萬km，沿海地區海洋和岸線資源豐富。發展海洋經濟是建設海洋強國的重要支撐，遵循陸海自然生態規律，因地制宜、高效有序的利用海岸帶、海洋資源是助力海洋經濟可持續發展的現實要求。近年來，海洋經濟快速增長的同時沿海資源的過度開發和生態破壞、環境污染等問題日益顯現，如何解決沿海地區的經濟發展與資源、生態環境之間的矛盾，促進陸海統籌，和諧發展是當前要解決的關鍵問題[1]。保護海洋、海岸帶資源環境，將海洋、海岸帶作為一個完整系統，根據不同地區和海域的自然資源稟賦、生態環境容量、產業基礎等多重因素綜合分析，開展陸海統籌的資源環境承載力評價，有助于優化海洋總體布局，形成特色鮮明的海洋經濟空間格局，從而更好地促進資源、生態環境和經濟社會協調發展。

1 海洋資源環境承載力概念及發展

“承載力”最初指代地基強度對建筑物的負重能力，后來隨著生態學理論被引入，演變為衡量人類經濟活動與自然環境關系的概念，是衡量和管理可持續發展的重要依據[1]。

1758年，法國經濟學家Francois Quesnay首次提出了承載力的概念[2];1798年，Malthus[3]提出的人口論為承載力理論奠定了基礎;1838年，比利時數學家Verhulst首次用Logistic方程表示Malthus的人口理論，為承載力理論提供了數學模型[4];1953年，Odum[5]將承載力概念與Logistic方程曲線的最大值常數K 聯系起來，將其定義為“種群數量增長的上限”，此后學者們用Logistic方程常數K表示承載力。早期承載力研究僅考慮自然因素的制約，隨著經濟發展問題日益增多，開始納入生態環境效應、價值觀念、社會制度等社會文化因素，并開始在近海環境容量等領域和尺度進行研究[6]。

關道明等[7]將海洋資源環境承載力定義為：在一定時期和一定區域范圍內，在維持區域海洋資源結構符合可持續發展需要且海洋生態環境功能仍具有維持其穩態效應能力的條件下，區域海洋資源環境系統所能承載的人類各種社會經濟活動能力[7]。海洋資源承載力指數是一種無量綱指標值，將某一時期海洋資源實際承受的人類社會經濟活動承載量值與其承載力閾值的比值作為評價值，表達了特定時期、區域的海洋資源是否超載[8]。

2 陸海統籌資源環境承載力評價指標體系

當前的海洋資源環境承載力主要包括海域空間資源承載能力[9]、海洋生態環境承載能力[10]、海島資源環境承載能力[11]、海洋漁業資源承載力[12]、海岸帶承載力[13]等，這些研究方向和對象既有交叉也有不同的側重點。通常，根據海洋資源和生態環境、經濟發展協調關系及數據可獲取性、多重共線性分析、專家咨詢等多種方法，構建海域資源環境承載力評價指標體系[14]。

陸地和海洋是生態系統的兩大組成部分，海洋是一片連續運動的水體，由于多尺度和多圈層過程間相互作用的復雜性和非線性，指標體系不能只是簡單列舉資源供給、環境容量和人類活動的要素，還要考慮整個陸地-海洋系統的綜合效應，反映承載體和承載對象之間的動態關系[7]。要實現區域空間資源利用和環境管理政策切實有效，需要對流域-近海、陸域-近海統籌考慮，目前的研究多是將陸地和海洋分別進行評價，對于二者的相互影響和依存關系考慮較少，缺乏對復雜系統、多重因子和不確定性的分析功能，有學者從不同角度和領域開展了陸海統籌研究并取得了很大的進展[15-16]，李楊帆等[15]提出通過海岸帶土地-水-生物多樣性的聯結，構建海岸帶韌性研究新框架，以實現海岸帶韌性的多維時空測度以及社會-生態耦合系統的轉型模式應用，但對于如何建立陸域和海域系統之間相互影響和轉化關系，統籌考慮兩個系統的資源配置、生態環境整治、經濟協調發展，從而體現二者之間相互制約、相互促進關系方面仍需要進一步探索。

本文在構建指標體系時，首先要考慮各指標的獨立性和代表性，能夠客觀反映陸地-海洋資源、生態環境和經濟社會現狀及相互關系，其次考慮單個指標獲得的難易程度、重復性、可量化和可對比性。除了自然因素外，還要考慮社會經濟發展、相關政策制度、科學技術對陸海資源環境承載力的影響。基于前人的研究實踐，本文在驅動力-壓力-狀態- 影響- 響應（DPSIR）模型的基本框架下[7，17]，從5個維度構建基于陸海統籌的資源環境承載力評價指標體系。在DPSIR模型中，經濟發展和社會發展是區域海洋經濟發展的驅動力，同時也給資源和環境帶來壓力，在驅動力和壓力雙重作用下，資源和環境做出反饋而呈現一定的狀態，同時，資源環境的變化又對海洋經濟和海洋產業產生一定程度的影響，通過提高海洋科技研發水平，開展環境治理等措施可以改善經濟社會的發展[18]。表1選取了10個要素層構建陸海資源環境承載力評價指標體系，將指標細化為59個，該指標體系綜合考慮了陸域和海域要素，能夠較為全面準確地反映人類與陸海資源、生態環境之間的相互作用和影響，從多層次、多角度分析陸海統籌的內涵，可以為陸海空間協調可持續發展研究提供參考。

（1）驅動力層面，為了反映沿海地區經濟發展和社會發展的能力，選取海洋生產總值體現沿海地區的海洋經濟實力;海洋漁業產值、海洋生產總值占地區生產總值的比重可以反映海洋經濟在沿海地區經濟發展中的地位;GDP總量可以反映當地的經濟形勢;進出口總額、港口吞吐量等則可用于反映當地港口資源現狀。人口密度、人口總數、旅游接待人數和居民人均可支配收入等指標表征了當地人類社會發展現狀和旅游資源現狀。

（2）壓力層面，從資源壓力和環境壓力兩方面考慮，用單位地區海洋生產總值能耗、單位地區海洋生產總值電耗情況衡量資源承載壓力;通過廢水排放量、固體廢物排放量和廢氣排放量等數據來評估環境承載壓力。

（3）狀態層面，包括資源供給與生態調節兩個要素層。人均海域面積、人均海岸線保有量、無居民海島人工岸線占比、自然岸線保有量、圍填海面積等指標可以用于反映海洋和岸線資源利用現狀;海水養殖面積、人均海水產品產量、人均海洋捕撈量、人均海水養殖產量反映漁業資源現狀;民用運輸船舶總數、泊位個數反映港口資源現狀;魚卵、仔魚密度、浮游植物、浮游動物、底棲生物量和游泳動物數量反映生物資源現狀;沙灘資源環境質量和沙灘旅游服務質量反映旅游資源現狀。近岸海域功能區水質達標率、近岸海水浴場健康指數、近岸海域功能區達標率反映近岸海域生態質量現狀;海島植被覆蓋率、典型生境植被覆蓋率、海洋生態保護對象數量反映海域生態現狀;第一、二類海水面積比例及四類和劣四類海水海域面積占比反映海水質量現狀。

（4）影響層面，包括資源存量和環境質量兩個要素層。其中人均海洋漁業資源量、人均海洋鹽業資源量、人均海洋礦業資源量反映海洋資源存量;環境質量用海洋工業廢水排放達標率、海洋工業廢氣排放達標率和海洋工業固體廢物綜合利用率、沉積物質量、海洋災害頻次、赤潮發生次數等指標指示。

（5）響應層是指人類對現狀做出的響應，其中在環境治理方面，用自然保護區個數、自然保護區面積、海洋保護區面積比例反映對沿海地區的保護情況;用污水處理率、治理固體廢物量和政府、企事業單位環境治理資金反映對環境的治理和投入的資金情況。在科技進步方面，科學技術是經濟發展和生態保護有力措施，通過海洋科技人員、項目、成果、專利、科研機構數量等指標可表征人們對經濟發展和生態保護投入的人力和技術保障。

綜上，在該指標體系中，基于陸海資源具有可再生性、流動性和地區差異性，綜合考慮了陸域和海域的資源、環境和經濟發展等要素，以及社會經濟狀況、政策與管理水平的影響，較為科學、全面。

3 評價方法

目前，海洋資源環境承載力評價尚無統一且成熟的方法，眾多學者從資源供給、生態環境、經濟發展和科技管理等角度開展了實例研究，評估區域海洋資源環境承載力水平[19-21]，分析區域資源環境承載力的空間差異或隨時間變化情況[9，17]。常見的評價方法包括對評價指標的原始數據需進行標準化處理，確定指標權重，對承載狀態開展綜合評價3個步驟。

3.1 評價指標標準化處理

由于指標體系中各指標的類型復雜，各個被選取指標有不同的量綱和數量級，難以簡單比較，首先需要對各評價指標的原始數據進行標準化處理，進行無量綱化，使評價指標具有可對比性和可度量性。其中，對海洋資源環境承載力的影響是正向的，且屬性值越來越好的指標稱為正向指標;反之為負向指標。然后，再運用極值變化法進行標準化處理。計算公式：

3.2 權重確定

確定海洋資源環境承載力評價指標權重的方法包括層次分析法、熵值法和加權求和法等[6]。層次分析法是請相關專家對評價指標的重要性程度打分，得到各指標重要性分值。該方法結合定性和定量分析，將與決策相關的指標分解成不同層次，并用數量形式表達人為主觀判斷，但該方法受專家的背景和經驗知識影響較大，主觀性強[22];熵值法根據各個指標之間數值離散程度計算權重，信息熵越小，信息無序度越低，表明該評價指標對綜合評價水平的影響程度越大，指標權重越大，反之則影響程度越小[17]。相較于層次分析法，熵值法能更客觀地反映各評價指標的重要程度[9]。基于熵值法改進的評價指標權重計算公式[23]為：

3.3 陸海統籌資源環境承載力綜合評價

常用的資源環境承載力綜合評價方法包括短板效應法、狀態空間法、供需平衡法、系統動力學模型法和模糊綜合評價法等[9-17，24]。短板效應法是根據單項指標中最差的因子作為評價結果。雖然這種方法簡單且適用性強，但由于資源環境各要素之間的替代性和流動性，短板效應法略顯嚴苛[22];狀態空間法基于空間幾何原理，通過比較不同狀態下承載力的大小來判斷系統的承載狀況，該方法考慮了人類活動的影響，并能較準確地判斷某區域某時間段的資源環境承載力狀態，近年來被廣泛應用于定量描述和測度區域承載力及承載狀況[9];供需平衡法是通過承載主體和承載對象之間的供需對比對區域承載狀況進行評估，可以直觀地反映區域復合系統的承載力大小，但忽略了各要素間的相互影響以及社會、經濟等因素對承載力的影響，缺乏對不同系統要素間相互作用的考慮，評價結果準確性較低[22]。系統動力學模型法通過借助模型對區域復合系統承載狀況進行模擬和預測，綜合考慮了復合系統要素間的相互作用，并具備優化和預測功能[25]，其中，TOPSIS模型是一種適用于多項指標、多個方案進行選擇的綜合評價分析方法，通過計算被評價對象與對應理想目標的距離，得到比較客觀的評價結果，相對于其他方法更為穩定可靠[14]。

本研究認為選用TOPSIS模型或狀態空間評價模型對陸海資源、海洋環境、社會經濟系統進行綜合評價，將靜態分析和動態模型相結合，反映區域陸海資源環境承載力綜合狀況和時空變化趨勢更為科學合理。

4 結語

資源環境承載力評價是國土空間規劃的基礎，目前，對于陸海統籌資源環境承載力評價指標體系的研究還較少且尚不統一。本文認為，要根據研究重點因地制宜地開展評價，實際操作中要對指標進行適當篩選，厘清評價中的邏輯問題，通過綜合分析區域海洋、海岸帶資源環境承載壓力，承載力與發展潛力之間的關系，綜合判斷沿海經濟和生態環境存在的矛盾，從而為陸海資源環境承載力監測預警、陸海使用空間統籌、生態保護修復實踐應用提供有效借鑒。通過采用DPSIR-TOPSIS模型將陸地和海洋兩大系統連接起來，綜合體現二者相互制約相互促進的整體關系，可以使陸海資源環境承載力更為科學有效，為促進沿海地區經濟發展和生態文明建設和國土空間規劃提供有力支撐。