王玉梅, 王 嘯, 張 舒, 丁俊新

(魯東大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院, 山東 煙臺 264025)

海洋自然生態(tài)系統(tǒng)在支持人類社會福利和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。據(jù)Costanza等[1]的研究，海洋自然生態(tài)系統(tǒng)每年為人類社會提供了大約49.7萬億美元的服務(wù)，約占全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的40%。目前，全球大約40%的人口居住在100 km以內(nèi)的沿海地區(qū)，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間沿海地區(qū)的人口和經(jīng)濟(jì)仍將保持快速增長[2]。在中國，沿海地區(qū)以13%的國土面積承載了40%多的人口，創(chuàng)造了60%以上的國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值[3]。但過度開發(fā)利用也使海洋自然環(huán)境系統(tǒng)不堪重負(fù)，面臨著水質(zhì)下降、富營養(yǎng)化、生物多樣性減少、資源耗竭等諸多生態(tài)環(huán)境問題。人類活動導(dǎo)致的多重壓力使海洋自然環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改變、功能退化、調(diào)節(jié)能力降低，威脅到當(dāng)前和未來幾代人的持續(xù)服務(wù)能力[4]，因此，沿海地區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)性日益引人關(guān)注。

1948年，Shannon[5]創(chuàng)立信息論，提出了“信息熵”(Information Entropy)的概念，用來表征系統(tǒng)的無序和混亂程度，判斷系統(tǒng)的演化方向。信息熵基于概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法能使多維度的信息被量化和綜合，因此在分析復(fù)雜系統(tǒng)和不確定性問題方面具有優(yōu)勢[6-8]。將耗散結(jié)構(gòu)理論與信息熵方法相結(jié)合判定城市生態(tài)系統(tǒng)的演化方向與可持續(xù)發(fā)展成果較豐富[6-9]，但在海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究中還較為鮮見。狄乾斌等[10]采用信息熵方法對國家層面的海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行了判定，但未對各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)水平與綜合發(fā)展水平進(jìn)行具體分析。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人類與海洋的相互作用不斷增強(qiáng)，人類的社會經(jīng)濟(jì)活動已成為影響海洋自然環(huán)境系統(tǒng)演變的重要因素，逐漸形成了“海洋社會經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境”共同構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),且各子系統(tǒng)之間的關(guān)系日益緊密與復(fù)雜。故此，本文將“人”由生態(tài)系統(tǒng)的外在因素轉(zhuǎn)化為內(nèi)在因素，海洋生態(tài)系統(tǒng)是指人與海洋相互作用共同構(gòu)成的“人—海”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間內(nèi)在的協(xié)調(diào)性和綜合發(fā)展水平體現(xiàn)了海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力的本質(zhì)特征。因此，本文以山東省為例，從“人—?！睆?fù)合生態(tài)系統(tǒng)整體視角，采用耗散結(jié)構(gòu)及信息熵的理論和方法，以綜合協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)去探索海洋生態(tài)系統(tǒng)的演化方向及可持續(xù)發(fā)展能力，以期為推進(jìn)沿海地區(qū)海洋生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

山東省是我國重要的沿海省份，包括青島、東營、煙臺、濰坊、威海、日照和濱州7個(gè)沿海城市。全省海岸線長3 345 km，海域面積約15.95萬km2，海洋資源豐富，海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿薮?。?990年提出“海上山東”發(fā)展戰(zhàn)略以來，海洋經(jīng)濟(jì)處于長期快速發(fā)展態(tài)勢。“十一五”期間，海洋生產(chǎn)總值年均增長24%，進(jìn)入“十二五”之后才有所放緩。高強(qiáng)度的開發(fā)，使海洋資源承載壓力不斷增大[11]，海洋環(huán)境污染嚴(yán)重，近岸海域生態(tài)系統(tǒng)健康受到嚴(yán)重威脅[12-13]。2011年，國務(wù)院正式批復(fù)了《山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，人與自然和諧的藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)成為新的發(fā)展目標(biāo)，從而使山東省海洋開發(fā)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期。在新時(shí)期內(nèi)，如何判定海洋社會經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境之間的和諧關(guān)系，明確海洋生態(tài)系統(tǒng)演化方向與可持續(xù)性顯得尤為必要和迫切。

2　研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1　海洋生態(tài)系統(tǒng)的耗散結(jié)構(gòu)與熵變

生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)具有耗散結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)離平衡的非線性開放系統(tǒng)，是具有一系列分級層次的開放有序系統(tǒng)，因此，熵可作為測度生態(tài)系統(tǒng)有序度的一個(gè)狀態(tài)參量，熵值越高系統(tǒng)越無序，反之系統(tǒng)越有序[14]。海洋是一個(gè)開放的、復(fù)雜的、巨大的生態(tài)系統(tǒng)，在人類活動的強(qiáng)烈干擾下，海洋生態(tài)系統(tǒng)已成為由“海洋自然生態(tài)子系統(tǒng)”和“海洋社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)”共同構(gòu)成的開放的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，其中，海洋自然生態(tài)系統(tǒng)是海洋社會經(jīng)濟(jì)活動的基礎(chǔ)和載體，為海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生存和發(fā)展提供必要的資源和環(huán)境服務(wù)需求；而“海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)”中的“人”是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的主體，決定著從“海洋自然生態(tài)系統(tǒng)”獲取物質(zhì)和能量的速度和數(shù)量，并通過政策制度、發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)進(jìn)步等主動約束人口與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模和速度，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)之間的關(guān)系。由此可見，海洋生態(tài)系統(tǒng)的諸要素和各子系統(tǒng)之間相互制約、相互聯(lián)系形成了復(fù)雜的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性關(guān)系，而非諸要素簡單疊加的線性關(guān)系；各子系統(tǒng)之間通過物質(zhì)流、能量流和信息流的交換，使系統(tǒng)在時(shí)空、功能上保持相對的穩(wěn)定和有序；而系統(tǒng)內(nèi)外因素的變化、耦合，可能使影響系統(tǒng)的微小因素被放大，從而觸發(fā)系統(tǒng)形成新的結(jié)構(gòu)，推動系統(tǒng)的演變發(fā)展。所以，海洋生態(tài)系統(tǒng)符合耗散結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其變化過程可以用耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)熵變來表征[10]。

依據(jù)耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的熵變公式，海洋生態(tài)系統(tǒng)的熵變可分為熵流和熵產(chǎn)生兩部分。海洋自然生態(tài)系統(tǒng)不斷的向海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)輸入物質(zhì)和能量，以維持其系統(tǒng)的穩(wěn)定有序或結(jié)構(gòu)升級；同時(shí)，海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展過程中造成的資源環(huán)境壓力使自然生態(tài)系統(tǒng)向無序化發(fā)展；二者進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換時(shí)產(chǎn)生的熵變，稱為熵流”，其值可正、可負(fù)或?yàn)榱恪盵15-16]。熵流主要反映海洋自然生態(tài)系統(tǒng)的承載能力與來自社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展壓力，可用來衡量海洋生態(tài)系統(tǒng)中社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境各子系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)性。來自海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的大量污染輸出使海洋環(huán)境質(zhì)量下降、生態(tài)系統(tǒng)健康狀況惡化，熵不斷增加，系統(tǒng)向無序化發(fā)展；同時(shí)，海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)通過環(huán)保資金、技術(shù)和人力、物力的投入，生產(chǎn)技術(shù)的革新、加強(qiáng)管制等手段抑制自然生態(tài)系統(tǒng)的熵過快增長，消除短期或局部積累的過多的熵，最終避免自然生態(tài)系統(tǒng)走向崩潰；二者相互作用產(chǎn)生的熵變，稱為“熵產(chǎn)生”，由于“負(fù)熵”(生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)等的投入)的輸入，其值可正、可負(fù)或?yàn)榱恪?，從而呈現(xiàn)出違背熱力學(xué)第二定律的有序化發(fā)展[16]。熵產(chǎn)生主要反映了海洋自然生態(tài)系統(tǒng)的還原更新能力(即自我調(diào)節(jié)能力)和海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的環(huán)境管理與建設(shè)能力，可用來衡量海洋生態(tài)系統(tǒng)的活力。熵流和熵產(chǎn)生之和即為海洋生態(tài)系統(tǒng)的“總熵變”，可衡量系統(tǒng)的健康有序程度及系統(tǒng)演化方向。

2.2　海洋生態(tài)系統(tǒng)演化指標(biāo)體系

指標(biāo)體系是評價(jià)內(nèi)容的具體反映，因此每項(xiàng)指標(biāo)的選取均應(yīng)具有明確的理論與實(shí)際意義。本文首先根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論對熵的分類，確定2個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)，即熵流和熵產(chǎn)生；其次，考慮“人—海”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，借鑒“驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)(DPSIR)”指標(biāo)框架[17]，并參考城市生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)信息熵已有研究成果[6-8,10],確定4個(gè)次準(zhǔn)則層指標(biāo)：支持型輸入熵指標(biāo)(a)、壓力型輸出熵指標(biāo)(b)和氧化型代謝熵指標(biāo)(c)、還原型代謝熵指標(biāo)(d)；遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、層次性、代表性和可操作性等指標(biāo)選取原則，基于海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、功能過程和狀態(tài)特征，初步構(gòu)建海洋生態(tài)系統(tǒng)演化分析的評價(jià)指標(biāo)體系。每個(gè)次準(zhǔn)則層由8個(gè)四級指標(biāo)來表征，采用熵權(quán)法確定初選指標(biāo)的客觀權(quán)重，因信息熵權(quán)近似為0的指標(biāo)提供的有效信息極少，因此，對其進(jìn)行剔除代換，最終篩選出32個(gè)具體指標(biāo)(見表1)。

2.3　基于“信息熵”的海洋生態(tài)系統(tǒng)演化評估模型

式中：H為隨機(jī)變量X的信息熵；pi為X的概率分布，X的不確定性越大，H值越大。從系統(tǒng)的角度來說，一個(gè)系統(tǒng)的要素和結(jié)構(gòu)組成越有序，信息熵就越低；反之，一個(gè)系統(tǒng)的要素和結(jié)構(gòu)組成越混亂，信息熵就越高，因此，信息熵可作為系統(tǒng)有序度和穩(wěn)定度的度量。

變量X的信息熵與其最大熵的比值稱為相對熵[5]。為了有效地比較不同系統(tǒng)的信息熵，可采用相對熵對信息熵進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,相對熵的計(jì)算公式為：

式中：S為隨機(jī)變量X的相對熵，根據(jù)其定義，0≤S≤1。相對熵使熵值歸一化為標(biāo)準(zhǔn)范圍0～1，使不同系統(tǒng)的熵值易于比較；Hmax為隨機(jī)變量X的最大信息熵，Hmax=lnn。

根據(jù)Shannon對信息熵的定義，如果對于有n個(gè)評價(jià)指標(biāo)，m個(gè)評價(jià)對象(本文指年份)的海洋生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)，可獲得年份和指標(biāo)兩類信息熵。

(1) 熵變模型 海洋生態(tài)系統(tǒng)的熵變采用年份信息熵計(jì)算，其時(shí)間序列的變化趨勢反映了系統(tǒng)的演化方向與有序性。4種類型熵，即支持型輸入熵ΔeS1，壓力型輸出熵ΔeS2，氧化型代謝熵ΔiS2和還原型代謝熵ΔiS1的計(jì)算公式為[18]：

(2) 熵權(quán)模型 海洋生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重采用指標(biāo)信息熵計(jì)算，指標(biāo)信息熵Ei可表示為[19]：

在信息熵的基礎(chǔ)上，第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)可定義為：

式中：Qi為i指標(biāo)的熵權(quán)(客觀權(quán)重)，代表了一個(gè)指標(biāo)提供的有用信息的多少，隨評價(jià)對象的取值不同而變化。

表1　山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)演化指標(biāo)體系及權(quán)重

注：水資源承載指數(shù)=供水總量/水資源總量；鹽田資源承載指數(shù)=鹽田生產(chǎn)面積/鹽田總面積；海水養(yǎng)殖資源承載指數(shù)=海水養(yǎng)殖面積/淺海灘涂海水可養(yǎng)殖面積。

2.4　“綜合賦權(quán)”的海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展評價(jià)模型

海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力評價(jià)采用“綜合賦權(quán)”的加權(quán)指數(shù)模型[8]，計(jì)算公式為：

式中：G為海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力綜合得分；Gf為4類信息熵指標(biāo)的可持續(xù)發(fā)展得分；G的得分越高，表明海洋生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力越強(qiáng)。

式中：Wi為i指標(biāo)要素層的綜合權(quán)重；qij為i指標(biāo)第j年的標(biāo)準(zhǔn)化值。

由于利用信息熵獲得的熵權(quán)并不代表指標(biāo)在客觀實(shí)際意義上的重要性系數(shù)，而是僅反映了各指標(biāo)在競爭上的激烈程度系數(shù)，因此，有必要另外考慮各指標(biāo)的重要性權(quán)重，將主客觀權(quán)重相結(jié)合，主客觀權(quán)重的結(jié)合方法為[19]：

式中：Qi是熵權(quán)法確定的i指標(biāo)要素層對次準(zhǔn)則層的主觀權(quán)重；θi是AHP法確定的i指標(biāo)要素層對次準(zhǔn)則層的主觀權(quán)重。

G反映了海洋生態(tài)系統(tǒng)的相對優(yōu)異性可持續(xù)發(fā)展能力，但體現(xiàn)不出海洋經(jīng)濟(jì)與海洋生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系。因此，引入“協(xié)調(diào)發(fā)展度模型”來度量海洋經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。協(xié)調(diào)發(fā)展度模型定義為[8-9,20]：

式中：D為協(xié)調(diào)發(fā)展度指數(shù)；Ga，Gb，Gc，Gd分別為4類信息熵指標(biāo)的可持續(xù)發(fā)展得分；k為調(diào)節(jié)系數(shù)，k≥2，本文取k=8。

T為綜合發(fā)展度指數(shù)，是環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益(或發(fā)展水平)的綜合評價(jià)指數(shù)，它反映環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的整體效益或水平。模型定義為：

式中：ωf為熵權(quán)法確定的次準(zhǔn)則層指標(biāo)的偏重系數(shù)；ωfi為熵權(quán)法確定的要素層指標(biāo)對目標(biāo)層的權(quán)重，∑ωf=1。

綜合發(fā)展度T與協(xié)調(diào)發(fā)展度D的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2[20]。

表2　海洋環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的“綜合發(fā)展度”、“協(xié)調(diào)發(fā)展度”分級判定標(biāo)準(zhǔn)

2.5　數(shù)據(jù)來源與處理

依據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性、連續(xù)性和可獲得性等原則，本研究中的支持型輸入熵指標(biāo)、壓力型輸出熵指標(biāo)(河流水質(zhì)斷面Ⅴ類、劣Ⅴ類比例除外)及氧化型代謝熵指標(biāo)和還原型代謝熵指標(biāo)中的海洋生態(tài)環(huán)境與科技指標(biāo)原始數(shù)據(jù)主要來源于《中國海洋統(tǒng)計(jì)年鑒》(2007—2014)和《山東省海洋環(huán)境狀況公報(bào)》(2006—2013年)，其他指標(biāo)原始數(shù)據(jù)主要來源于《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》(2007—2014)和《山東省環(huán)境狀況公報(bào)》(2006—2013年)。

在海洋生態(tài)系統(tǒng)熵變演化分析中，因熵變分析模型為矢量模型，因此將所有指標(biāo)數(shù)據(jù)作為正向指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力分析中，根據(jù)各指標(biāo)對海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力的作用屬性，將支持型輸入熵指標(biāo)和還原型代謝熵指標(biāo)定義為正向指標(biāo)；壓力型輸出熵指標(biāo)和氧化型代謝熵指標(biāo)定義為負(fù)向指標(biāo)[7]。正負(fù)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化方法如下：

式中：qij為i指標(biāo)各年份的標(biāo)準(zhǔn)化值；xij為i指標(biāo)各年份的原始數(shù)據(jù)。

3　結(jié)果與分析

3.1　山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)演化的熵變時(shí)序分析

(1) 支持型輸入熵(ΔeS1) 山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)支持型輸入熵在研究期間內(nèi)呈波動上升并逐漸放緩的趨勢(表3)。其波動因素主要是由海洋化工產(chǎn)品產(chǎn)量在2008年和2011年出現(xiàn)大幅下滑造成的；放緩因素主要是由海洋捕撈產(chǎn)量、海鹽產(chǎn)量和海洋天然氣產(chǎn)量大體在2011年之后逐漸下降引起的，與此同時(shí)，海洋生產(chǎn)總值和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值依然表現(xiàn)出了快速增長勢頭。這表明山東省海洋經(jīng)濟(jì)在快速增長的同時(shí)，一些海洋資源的輸出量并未同步上升，而是表現(xiàn)出了一定的脫鉤趨勢?？傮w來看，短時(shí)間內(nèi)山東省海洋自然生態(tài)系統(tǒng)的資源承載壓力依然會緩慢上升，但隨著海洋經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的成效逐步顯現(xiàn)，增加速率趨向減弱。

(2) 壓力型輸出熵(ΔeS2) 研究期內(nèi)壓力型輸出熵呈現(xiàn)“先上升后下降”的變化趨勢。以2009年為拐點(diǎn)，2009年之前逐年上升，2009年之后波動下降，表明海洋自然生態(tài)系統(tǒng)承受的總體壓力在2009年之后出現(xiàn)降低趨勢。

(3) 氧化型代謝熵(ΔiS2) 氧化型代謝熵在研究期內(nèi)呈現(xiàn)“先上升后下降，再略微反彈”的變化過程。2006—2008年，ΔiS2逐年上升；2009—2011年，ΔiS2快速下降，之后兩年略有反彈?？傮w上，ΔiS2呈波動下降趨勢，反映了沿海城市工業(yè)三廢排放總量不斷下降的良好態(tài)勢。

(4) 還原型代謝熵(ΔiS1)研究期內(nèi)，還原型代謝熵的變幅較小，表現(xiàn)出以2010年為節(jié)點(diǎn)階段上升的趨勢，且2013年ΔiS1已接近最大值。這主要得益于環(huán)保投資的逐年增加及三廢治理率的不斷提升。反映出了“十一五”以來山東省海洋生態(tài)保護(hù)建設(shè)和點(diǎn)源污染治理力度的不斷加強(qiáng)。資金、技術(shù)、海洋科技人才等不同形式負(fù)熵流的持續(xù)輸入，推動系統(tǒng)向著有序方向發(fā)展。

(5) 熵流、熵產(chǎn)生和總熵變 熵流在研究期內(nèi)呈波動變化趨勢，但變化幅度不大，反映出山東省海洋自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性尚不穩(wěn)定，但2011年之后，生態(tài)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)呈優(yōu)化趨勢；熵產(chǎn)生以2008年為拐點(diǎn)，呈現(xiàn)出先微弱上升后波動下降的變化趨勢，反映出2008年后山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部活力逐漸增強(qiáng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能逐步改善，自我調(diào)控能力不斷增強(qiáng)；山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)總熵變均為負(fù)值，并以2009年為拐點(diǎn)，呈現(xiàn)出先升后降的變化趨勢，反映出研究期內(nèi)海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)反饋機(jī)制占優(yōu)勢，系統(tǒng)處于有序發(fā)展?fàn)顟B(tài)，且2009年之后系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。

表3　基于信息熵的山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)熵值與熵變

3.2　山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力分析

3.2.1海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力得分山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)支持型輸入熵指標(biāo)可持續(xù)發(fā)展得分Ga在研究期內(nèi)呈快速上升趨勢(圖1)，一方面反映出山東省海洋自然生態(tài)系統(tǒng)對社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展的資源供給能力依然有一定的上升空間；另一面也反映出海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的資源加工能力與產(chǎn)品生產(chǎn)能力快速上升；總體來看，海洋生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值產(chǎn)出能力呈持續(xù)增長趨勢。壓力型輸出熵指標(biāo)可持續(xù)發(fā)展得分Gb在研究期內(nèi)總體上低于其他指標(biāo)，且呈震蕩變化趨勢，但已表現(xiàn)出輕微的上升勢頭，說明人類社會經(jīng)濟(jì)活動給海洋自然生態(tài)系統(tǒng)帶來的資源環(huán)境壓力依然較大，但未出現(xiàn)惡化趨勢。氧化型代謝熵指標(biāo)可持續(xù)發(fā)展得分Gc在研究期內(nèi)呈波浪式上升趨勢，說明沿海城市點(diǎn)源污染治理能力不斷提高，工業(yè)污染物排放總量逐漸減少。還原型代謝熵指標(biāo)可持續(xù)發(fā)展得分Gd總體呈逐年上升趨勢，反映出海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合環(huán)境管理能力不斷提升，物質(zhì)循環(huán)代謝功能穩(wěn)定增強(qiáng)。

圖1山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)演化指標(biāo)可持續(xù)發(fā)展得分變化趨勢

山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展總得分(G)2007年之后呈逐年上升趨勢(圖2)，這主要得益于海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的價(jià)值產(chǎn)出能力不斷增強(qiáng)，海洋科技研發(fā)及環(huán)保資金投入逐年增加，系統(tǒng)的還原代謝能力增強(qiáng)，從而使海洋生態(tài)系統(tǒng)不斷向健康穩(wěn)定方向發(fā)展，系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展水平不斷提高。

3.2.2海洋生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展度分析由圖2可知，山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)“綜合發(fā)展度T”2007年之后總體上呈逐年增長趨勢，這與可持續(xù)發(fā)展總得分G的變化趨勢基本一致；從具體分值來看，2006-2009年，0.6 ≤T<0.7，處于初級發(fā)展?fàn)顟B(tài)；2010-2012年，0.7 ≤T<0.8，處于中級發(fā)展?fàn)顟B(tài)；2013年，0.8≤T<0.9，處于較高級發(fā)展?fàn)顟B(tài)，表明山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)的整體綜合發(fā)展水平不斷提升，已進(jìn)入較高級發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

圖2山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)得分變化趨勢

山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)“協(xié)調(diào)發(fā)展度D”呈震蕩上升趨勢，2006—2008年協(xié)調(diào)發(fā)展等級在“初級—中級協(xié)調(diào)發(fā)展類”之間、2009—2013年協(xié)調(diào)發(fā)展等級在“初級—良好協(xié)調(diào)發(fā)展類”之間波動變化，2007—2008年、2010—2011年表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后型，2012—2013表現(xiàn)為環(huán)境滯后型，說明海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系尚不穩(wěn)定，易受國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策與環(huán)保政策的影響，但總體協(xié)調(diào)發(fā)展能力處于波動上升時(shí)期。

從各類可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)的得分可以看出，壓力型輸出熵指標(biāo)的得分最低，且不穩(wěn)定，是影響海洋生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展能力與整體可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵因素。所以在海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展的同時(shí)給海洋自然生態(tài)系統(tǒng)減壓是提高系統(tǒng)活力、維持系統(tǒng)有序穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。這就需要在繼續(xù)加強(qiáng)點(diǎn)源污染控制，提高工業(yè)環(huán)境效率的同時(shí)，從源頭加強(qiáng)農(nóng)業(yè)污染及海水養(yǎng)殖污染等面源污染的控制力度，實(shí)施海陸聯(lián)防，減輕海洋生態(tài)環(huán)境壓力；另一方面，繼續(xù)加強(qiáng)海洋科技支持力度，不斷提高海洋資源的利用效率，同時(shí)拓展海洋資源的開發(fā)利用潛力，從而提高自身的資源稟賦，以減輕海洋的資源承載壓力。

4　結(jié) 論

(1) 山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)的熵變分析表明，系統(tǒng)的熵流呈波動變化，2011年之后，系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)呈優(yōu)化趨勢；熵產(chǎn)生與總熵變的變化趨勢大體一致，分別以2008年和2009年為拐點(diǎn)，先升后降，且研究期內(nèi)均為負(fù)值。說明海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)反饋機(jī)制始終占優(yōu)勢，系統(tǒng)處于有序發(fā)展?fàn)顟B(tài)，且2008年世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后系統(tǒng)的內(nèi)部活力呈上升趨勢，系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。

(2) 研究期內(nèi)，山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)的綜合可持續(xù)發(fā)展能力呈不斷上升趨勢，具體表現(xiàn)為海洋自然生態(tài)系統(tǒng)的資源承載能力依然有上升空間，而社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的價(jià)值產(chǎn)出能力及綜合環(huán)境管理能力不斷提升，物質(zhì)循環(huán)代謝功能穩(wěn)定增強(qiáng)；但人類社會經(jīng)濟(jì)活動給海洋自然生態(tài)系統(tǒng)帶來的資源環(huán)境壓力依然較大，已成為阻礙海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力提升的關(guān)鍵因素。

(3) 海洋生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展度分析表明，研究期內(nèi)山東省海洋生態(tài)系統(tǒng)的整體綜合發(fā)展水平不斷提升，已進(jìn)入較高級發(fā)展?fàn)顟B(tài)；而海洋社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系尚不穩(wěn)定，易受國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策與環(huán)保政策的影響，但總體協(xié)調(diào)發(fā)展能力處于波動上升時(shí)期。

本文明確了采用相對熵的方法對信息熵進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，保證了研究結(jié)論的科學(xué)性和合理性。此外，受海洋相關(guān)數(shù)據(jù)獲取、模型參數(shù)選擇等的制約，該研究在指標(biāo)體系構(gòu)建、海域空間差異研究等方面還存在進(jìn)一步完善的地方。

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