基于PSR 模型的舟山群島生態安全評價研究

顧超娜，樂群，王柳柱，桂峰

(1.浙江海洋大學海洋科學與技術學院，浙江舟山 316022；2.舟山市自然資源和規劃局定海分局，浙江舟山 316000)

生態安全是指生態系統結構和功能穩定，能為經濟社會可持續發展提供支撐，并保證人與自然生命共同體不受威脅的健康狀態[1]。但目前經濟發展與人類活動的雙重影響給生態環境造成巨大威脅，植被破壞、土地退化、生態失調等已嚴重影響我國的生態安全。

目前，國內外有較多關于生態安全的評價方法和評價模型，例如，層次分析法[2]、GIS 分析法[3]、生態足跡模型[4]、DPSIR 模型以及灰色關聯模型等[5-6]。徐中民等[7]通過對生態足跡的介紹，計算分析了甘肅省1998年的生態足跡構成，此后生態足跡模型的應用領域不斷擴大；萬正芬等[8]基于驅動力-狀態-影響-響應模型對長三角地區生態安全進行了評價；孫德亮等[9]基于DPSIR-灰色關聯模型對重慶市的土地生態安全進行了評價。但是由于海島生態系統的獨特性，針對海島這一特殊研究對象，還未建立統一的評價體系和模型方法。

對于本身生態環境就較為脆弱的海島地區而言，隨著旅游業和海洋經濟的快速發展，人居環境需求和壓力的增大，海島環境往往面臨更大的生態壓力。因此，在海島開發過程中衍生的生態破壞和環境污染等問題急需解決。本文借鑒PSR 模型的框架思路并結合生態安全的相關理論，以舟山群島為例，研究基于壓力-狀態-響應模式的島嶼區域生態安全整體評估，以期為今后海島生態系統評價指標體系的確立，海島生態環境的保護和管理提供一定的理論借鑒。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域

舟山群島位于121°30′E——123°25′E、29°32′N——31°04′N，地處杭州灣口外東南沿海的浙北海域，共有大小島嶼1 390個[10]，舟山群島區位圖如圖1 所示。舟山群島陸地面積約為1 371 km2，海域面積達2.2×104km2，平均海拔約30 m[11]，群島南部海島面積相對較大且山峰海拔較高，分布密集；北部海島面積較小且山峰較低，分布稀疏，山地丘陵地形廣布，平原面積狹小，淡水資源缺乏，適宜開發的土地資源較為稀缺。舟山群島具有發展海洋經濟的區位優勢和資源優勢，海洋漁業、港口物流、臨港工業、海洋旅游業是舟山的特色產業，但由于舟山獨特的海島屬性，其生態系統十分脆弱，具有易受損性和難恢復性的特征[12]，所以在舟山群島開發利用的同時，經濟發展與生態環境保護之間的矛盾日漸突出。

圖1 研究區示意圖Fig.1 Schematic map of study area

1.2 研究方法

1.2.1 PSR 評價模型

PSR 模型，最先是由TONY 和DAVID 提出，目的是用于分析環境中壓力、狀態和響應間的關系，后在經合組織(OECD)和環境署(UN-EP)的共同推動下，PSR 模型成為探究環境問題的基本框架[13]。根據PSR 模型的理念，結合海島的實際情況，評價舟山群島生態安全的模型，它是由壓力指標、狀態指標和響應指標構成的。壓力指標主要指人類行為給自然生態體系帶來的負荷，如資源利用和污染排放；狀態指標是指生態系統健康狀況，包括生態系統的活力、組織和恢復力；響應指標反映生態系統健康狀況的變化水平，也涉及人與環境本身的變化[14-16]。本研究以舟山群島為例，基于“壓力-狀態-響應”模型，利用社會經濟等數據，評估了該地區2015-2019 年的生態安全狀況。

1.2.2 評價指標體系的構建

為了充分、真實地反映島嶼生態安全狀況，所構建的評價指標體系應當具有全面性和典型性，從而有助于綜合反映影響海島生態安全的各種因素[17]。針對海島區域的實際狀況，評價指標體系的建立應當堅持科學性、可操作性、層次性、動態性等基本原則[18-19]。本文在參考肖佳媚等[20]，李佳芮等[17]的研究成果基礎上，根據舟山群島的實際情況，基于PSR 模型的基本原理，共選取了22 個評價指標，通過查閱和收集舟山市國民經濟和社會發展統計公報[21]、《舟山市統計年鑒》[22]、《舟山市政府工作報告》[23]、《舟山市生態環境狀況公報》[24]、舟山市海洋環境公報[25]和舟山市林業情況統計[26]等官方數據，構建生態安全評價體系。該指標體系有目標層、準則層和指標層三部分，由壓力、狀態和響應三個子系統構成。

1.2.3 數據標準化處理

在評價系統中，由于各指標的量綱、數量級和指標的正負取向都有所不同，所以必須對數據統一量綱才能進行處理和分析。本文使用極差法[27]對數據進行處理。

在標準化過程中，對評價指數起積極作用的是正功效指標，對評價指數起消極作用的是負功效指標，公式如下：

式中：C′i為Ci的標準化值；Ci為指標的統計值，Cmax為某指標的最大值；Cmin為某指標的最小值。

1.2.4 指標權重的確定

本研究采用熵權法確定指標的權重。熵權法是一種客觀的賦權評價方法，主要根據各指標的波動程度，利用信息熵計算和校正各指標的熵權，從而得到更客觀的指標權重[28]，可以有效減少評價的主觀性以及各種不確定性的影響。計算公式如下：

共n個樣本m個指標的情況下，計算第i個指標的熵值：

第i個指標的定義熵，其定義熵權Wi為：

經計算，各部分權重如表1 所示。

表1 舟山群島生態安全評價指標及權重Tab.1 Ecological security evaluation index and weight of Zhoushan Archipelago

1.2.5 生態安全綜合評價

綜合指數法[29]是將各項評價指標按自身權重加權求和，得到生態安全評價指數。其計算公式為：

式中：R為生態安全評價指數；Wi為第i個指標的權重值；為的標準化值；n為指標個數。

按照海島地區生態安全條件，借鑒其他學者已有的相關生態安全等級劃分的研究成果[30]，將海島生態安全等級劃分為5 級，如表2 所示。

表2 生態安全評價指數分級標準Tab.2 Grading standard of ecological security evaluation index

1.2.6 PSR 協調度分析

PSR 模型的壓力——狀態——響應系統模擬了在一段時期內，海島地區的管理部門依據海島目前的經濟、環境、資源和人民生活狀況，通過政策管理等手段，減輕海島地區的生態環境壓力，使其經濟和生態達到健康發展和協調發展的目的。海島生態狀況處在動態的變化過程中，因壓力、狀態以及響應各子系統間的協同程度而改變[17]。為了全面研究海島生態安全狀況，評估各子系統間的內在聯系，本文引入了協調度函數[31]，即根據系統間的距離大小和離散程度評估3 個子系統之間的協同情況，其計算公式如下：

式中：C為協調度指數；R1指壓力系統的得分；R2指狀態系統的得分；R3指響應系統的得分。

2 評價結果與分析

基于上述理論及計算公式，得到舟山群島生態安全評價各系統得分如表3 所示。

表3 生態安全評價體系各子系統及系統綜合評價得分Tab.3 Each subsystem and comprehensive evaluation score of ecological security evaluation system

根據表3 的計算結果，分別用折線圖表示壓力、狀態、響應3 個子系統以及綜合指數和協調度的變化趨勢，如圖2 和圖3 所示。

圖2 2015——2019 年舟山群島生態安全評價3 個子系統與綜合評價對比Fig.2 Comparison of three subsystems and comprehensive evaluation of ecological security assessment of Zhoushan Archipelago from 2015 to 2019

圖3 2015——2019 年PSR 系統協調度與綜合指數變化趨勢對比Fig.3 Comparison of PSR system coordination degree and comprehensive index from 2015 to 2019

根據表3 的計算結果，2015 年舟山群島生態安全指數低于0.4，生態健康等級為Ⅳ級“不安全”；2016——2018 年舟山群島生態安全指數有所上升，其綜合指數介于0.433 3～0.589 6 之間，生態安全處于Ⅲ級“臨界安全”；2019 年舟山群島生態安全指數達到最高值0.627 7，處于生態安全Ⅱ級“較安全”。結合圖1，總的來說，舟山群島的生態安全指數逐年上升，總體上處于臨界安全狀態。

2.1 “壓力指數”變化分析

如圖2 所示，2015——2019 年壓力指數總體呈上升趨勢。其中2016 年壓力指數最小，低至0.178 7。2016年海水養殖產量同比增加了7.1%，海水捕撈產量同比下降13.1%，漁業總產值由2015 年的17.59×108元增加到20.15×104元，增幅為14.6%，所以漁業發展模式的轉變是造成該下降趨勢的重要因素。舟山市積極推進養殖業產權制度改革，鼓勵發展養殖業，開展集約化養殖，發揮規?；?、集約化養殖的整體效益，注重養捕結合。在推進漁業經濟發展的同時，確保漁業資源的永續利用，以實現漁業資源的可持續發展。

2.2 “狀態指數”變化分析

2015——2016 年舟山群島的狀態指數呈上升趨勢，狀態指數從0.093 7 上升至0.188 8，增幅達101.5%。分析其原因，2016 年舟山市開展了(藍色海灣)整治行動，包括濱海及海島生態環境提升、海洋生態環境提升、生態環境監測及管理能力建設等3 大類工程[32]，推進整個舟山市的海洋生態環境治理工作。整治修復海岸線、生態濕地恢復、建設海島生態公園等措施，提高了海島的森林覆蓋率。舟山市堅持強化環境執法監管，開展環保專項執法行動，推動能源結構改革，形成舟山群島整體綠色發展的經濟生態格局，由此舟山市廢水廢物排放均有所減少。2016 年以后，舟山群島的狀態指數呈逐年下降趨勢。主要原因是2016——2019年旅游業和工業的大力發展、流動人口增加致使舟山群島生活垃圾處理量及廢水廢物排放量激增，造成狀態指數的下滑。

2.3 “響應指數”變化分析

2015——2019 年響應指數呈上升趨勢，表明這段時間的政府決策對舟山群島的生態安全產生了有利的影響。醫療衛生財政支出和科學技術財政支出方面存在小幅度的上下波動，如醫療衛生財政支出最低值出現在2016 年，最高值出現在2019 年；科學技術財政支出在2016——2017 年呈下降趨勢，最低值出現在2015 年；教育、社保與就業、節能環保、人均公共綠地、建成區綠化覆蓋率均成逐年遞增趨勢。雖然政府加大了對科教文體及生態保護方面的投入，但是壓力和狀態系統不會立即做出反應，因此出現了響應指標呈上升趨勢，而壓力和狀態指標存在滯后效應，并不見好轉的現象。

2.4 PSR 系統協調度分析

舟山群島生態安全綜合評價指數介于0.32～0.62 之間，并呈逐年上升趨勢；PSR 系統協調度介于1.35～1.65 之間，2015——2017 年呈上升趨勢，2017——2019 年呈下降趨勢，PSR 系統協調度在2017 年達到最高值，為1.656 7。根據圖3 所示，2015——2017 年，綜合指數與協調度變化趨勢和速度相近，步調相一致，2017——2019 年，綜合指數和協調度的變化方向相反，綜合指數上升，協調度下降，并且在2019 年綜合指數超過協調度，造成這種反向變化的原因主要是壓力-狀態-響應3 個子系統的變化幅度不一致。由于經濟發展和城鎮化建設的影響，舟山群島壓力指數處于上升態勢，其生態環境狀況不斷下滑，但近些年舟山政府加強生態環境治理，增加環保投資，實施產業限類、排放限額等一系列措施推進海上花園城市建設，所以其響應指數不斷增加，促使其綜合評價指數不斷增加?？傮w而言，盡管舟山群島生態安全綜合指數持續提高，但壓力-狀態-響應3 個子系統間的內部協同程度仍不平衡。

3 結論與建議

通過研究發現，2015——2019 年舟山群島生態安全綜合指數呈現上升趨勢，但其生態安全狀況仍然較差。在3 個子系統中，響應系統的變化幅度最大，相比增長了7.60%，說明政府部門對海島地區的生態環境采取了相應的保護政策，但由于發展生產帶來的環境問題持續存在，狀態系統逐年下降，加之各子系統之間的協同程度波動較大，這并不利于實現可持續發展的目標。為了促進舟山群島資源的可持續利用，保障生態狀況的良性穩定，建議在以下幾個方面加強政策管理，增加資金投入：

(1)著力推進科技創新和產業轉型升級。構建凸顯舟山特色的現代海洋經濟體系。加快推進海洋科技創新，發展規?；?、集約化漁業經濟，水產品加工向產業鏈、價值鏈中高端延伸，開發多種海產品，增加產品附加值；推動制造業改造提升，提高核心競爭力。提升數字經濟發展水平，大力發展現代服務業。

(2)強化生態環境保護。加強自然資源規劃管理，合理利用自然資源，保障生態與經濟的協調發展，可再生資源的永續利用。持續推進環境治理，修復海岸線，改造臟亂差的工業岸線，努力建成生態岸線。加強水環境治理，近岸海域污染防治，強化海洋生態保護，促進海島生態及海洋環境的良性發展。

(3)加大城市建設力度，推進綠城公園建設。推動甬舟供水一體化，保障生活水源的清潔和穩定供應。全面推進城鎮生活垃圾分類，特別是旅游地，做好超負荷量垃圾收集和投放工作，以保證旅游旺季生活垃圾的正?；厥?，提升城市形象。

(4)完善基礎設施建設，大力發展公共事業。加強交通基礎設施建設，彌補鐵路交通運輸方式的空白，建造和提升車站、碼頭、航空港等中轉樞紐站，以保障多種交通方式的相互銜接。建設體育場，休閑公園等市政建設，豐富群眾文體生活，促進社會和諧發展。

本研究在指標體系選擇方面存在缺陷，由于該評估的指標體系并沒有全面涵蓋影響舟山群島整體生態安全的各種指標，所以數據處理結果與現實可能存在誤差。在今后的科學研究中，將不斷完善壓力——狀態——響應模式的評估指標，為海島區域生態安全與可持續發展提供理論指導與管理意見。