謝 波，梁若冰

（昆明理工大學(xué) 管理與經(jīng)濟學(xué)院，云南 昆明 650093）

2021年3月，“十四五”規(guī)劃指出要構(gòu)建和優(yōu)化國土空間開發(fā)和保護格局、推動綠色低碳發(fā)展、推進清潔生產(chǎn)和加強污染治理，在發(fā)展中解決生態(tài)問題。生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整情況，是人類在生產(chǎn)、生活和健康等方面不受生態(tài)破壞與環(huán)境污染等影響的保障程度。生態(tài)安全水平可通過反應(yīng)生態(tài)因子及其綜合體系質(zhì)量的指標(biāo)進行定量評價［1］，在綜合考慮了自然環(huán)境與人類之間相關(guān)性的前提下［2］，評價結(jié)果展示了其變化過程及其空間分布狀況，為促進區(qū)域經(jīng)濟和環(huán)境均衡發(fā)展［3］、區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)決策、生態(tài)管理提供指導(dǎo)信息。

進入21世紀，很多學(xué)者對生態(tài)安全評價開展了研究。2002年，左偉等［4］指出生態(tài)安全關(guān)乎國家安全，生態(tài)安全評價就是用生態(tài)指標(biāo)體系評價生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)服務(wù)功能對人類需要的滿足程度；2005年，左偉等［5］又系統(tǒng)分析了生態(tài)安全評價模型，并以重慶市忠縣為例構(gòu)建了生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，根據(jù)評價結(jié)果為該地區(qū)劃分了生態(tài)安全等級。2006年，高長波等［6］用生態(tài)安全評價指標(biāo)體系和熵權(quán)模糊評價量化模型評估城市生態(tài)安全，其結(jié)果為城市建設(shè)規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)參考。解雪峰等［7］運用壓力（Pressure）-狀態(tài)（State）-響應(yīng)（Response）模型（以下簡稱PSR模型），綜合分析研究了東陽江流域的生態(tài)環(huán)境狀況。針對云南省內(nèi)的生態(tài)安全評價研究，很多學(xué)者選取小范圍區(qū)域為研究對象。2003年，齊清文等［8］對云南邊境地帶的生態(tài)安全進行評價，其結(jié)果為邊境復(fù)雜多樣的環(huán)境監(jiān)管提供了可行思路；2008年，張向暉等［9］為云南省縱向嶺谷區(qū)建立生態(tài)安全評價體系，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域存在土地資源利用不合理的問題；2015年，董云仙等［10］185-191對九大高原湖泊區(qū)的演變進行了研究，并對不同水平的湖泊劃分了相應(yīng)等級后提出了治理方法；2017年，付偉等［11］利用PSR模型構(gòu)建了昆明市飲用水源區(qū)的生態(tài)安全評價體系，為制定不同時段水源區(qū)的規(guī)劃方案提供了參考。

本研究針對云南復(fù)雜多樣的生態(tài)環(huán)境，重點關(guān)注省內(nèi)具有代表性州市，結(jié)合“十四五”規(guī)劃中關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)的主要綠色目標(biāo)：能耗標(biāo)準(zhǔn)、空氣質(zhì)量、水利設(shè)施、鄉(xiāng)村建設(shè)等運用PSR模型構(gòu)建生態(tài)安全評價體系；同時，將其應(yīng)用于重慶市、四川省和貴州省及云南省內(nèi)不同生態(tài)區(qū)，分析生態(tài)安全水平變化趨勢及波動原因，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果為云南省建設(shè)生態(tài)監(jiān)管平臺、實現(xiàn)生態(tài)安全實時監(jiān)測、制定生態(tài)環(huán)保政策提供依據(jù)。

一、研究內(nèi)容與方法

（一）研究區(qū)域

云南屬低緯度內(nèi)陸地區(qū)，自然條件復(fù)雜多樣，植被類型豐富。省內(nèi)降水的地域分布差異較大，加之河川縱橫，形成了高原湖泊、熱帶雨林等特殊生態(tài)區(qū)。近年來，由于自然資源過度消耗、工業(yè)和城市污染嚴重、生態(tài)鄉(xiāng)村建設(shè)遲緩等問題使云南省生態(tài)安全面臨威脅。

（二）數(shù)據(jù)來源

本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于《云南統(tǒng)計年鑒（2008—2020）》 《云南水資源公報（2008—2020）》《云南省人民政府公報》、國家統(tǒng)計局官網(wǎng)、西南地區(qū)其他省份統(tǒng)計年鑒。其中，未收錄的指標(biāo)數(shù)據(jù)從當(dāng)?shù)卣珗蟆l(fā)展報告中得來。

（三）研究方法

PSR模型現(xiàn)已成為生態(tài)安全水平評價中較為常用的評價模型，模型中各準(zhǔn)則層之間以信息、響應(yīng)等形式聯(lián)系［10］185-191。“壓力（Pressure）”是指人類活動對生態(tài)安全的影響，如污染物排放、能源消費、生態(tài)破壞等。其中，污染物排放與生態(tài)破壞選用工業(yè)“三廢”排放、農(nóng)村化肥施用量、環(huán)境噪聲等指標(biāo)進行評價；能源消費隨經(jīng)濟的發(fā)展必然增長，所以用相對指標(biāo)單位GDP能源消耗量進行評價。“狀態(tài)（State）”是指生態(tài)環(huán)境各方面呈現(xiàn)出的狀況，主要由生態(tài)現(xiàn)狀和資源條件構(gòu)成，如“十四五”規(guī)劃中提出的森林覆蓋率、城市空氣質(zhì)量、水資源等，在評價模型中用城市綠化率、森林覆蓋率、城市空氣污染物濃度、人均水資源等指標(biāo)進行評價；另外，西南地區(qū)分布較多的高原濕地也能反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)?！绊憫?yīng)（Response）”是指為保護生態(tài)安全、促進生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展所做的努力，包括環(huán)境治理和環(huán)保投入［12］，如擴大造林面積、增加第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、加大環(huán)境保護投資與污染物處理等措施。同時，應(yīng)云南省農(nóng)業(yè)發(fā)展需要，還增加了鄉(xiāng)村水電站數(shù)量指標(biāo)。綜上，在綜合考慮云南省的實際情況、指標(biāo)數(shù)據(jù)的可得性后篩選出25個評價指標(biāo)（見表1）。

表1 云南省生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

（四）建立生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

1.評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。由于各項指標(biāo)的度量單位不同，不能進行比較分析，所以采用極差法對指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即將指標(biāo)值映射到［0-1］之間，以便進行綜合對比評價［13］。其中，正向指標(biāo)表示該指標(biāo)與綜合值正相關(guān)，負向指標(biāo)則相反。

正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化：

逆向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化：

公式中：Xij為i年份的第j個指標(biāo)；Xjmin為第j個指標(biāo)在所有年份中的最小值；Xjmax為所有年份中j指標(biāo)的最大值；X′ij為Xij標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

2.計算指標(biāo)熵權(quán)值。采用熵值法計算指標(biāo)權(quán)重能客觀反映各項指標(biāo)對生態(tài)安全狀況的影響程度［14］。

計算指標(biāo)值的比重Yij：

計算指標(biāo)信息熵Ej：

計算指標(biāo)差異性系數(shù)Dj：

計算指標(biāo)熵權(quán)值Wj：

公式（4）中：k=1/ln（n），n=13。

3.計算生態(tài)安全綜合指數(shù)ESIij。通過加權(quán)平均的方法對區(qū)域生態(tài)安全綜合指數(shù)（ESI）及各準(zhǔn)則層指數(shù)進行計算，得出區(qū)域生態(tài)安全綜合值［15］135-144。

ESI取值范圍為［0～1］，值越接近1表明生態(tài)安全狀況越好。

以等間距的方式將生態(tài)安全水平狀況劃分為5個等級［15］135-144：［0，0.2），巨警；［0.2，0.4），重警；［0.4，0.6），中警；［0.6，0.8），輕警；［0.8，1），無警。

二、云南省生態(tài)安全評價結(jié)果分析

（一）云南省生態(tài)安全綜合指數(shù)變化

如表2所示，云南省2007—2019年生態(tài)安全綜合指數(shù)總體呈波動上升趨勢（見圖1），說明云南生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到了改善。

圖1 西南四省份生態(tài)安全綜合指數(shù)變化情況

表2 云南省2007—2019年生態(tài)安全指數(shù)

1.壓力系統(tǒng)變化。表1中的壓力系統(tǒng)指數(shù)越大，表明生態(tài)承壓越小。2009—2012年，云南省工業(yè)化進程達到進入21世紀以來的最高增速［16］，加之農(nóng)村化肥使用量大幅增加，壓力系統(tǒng)指數(shù)于2011年左右出現(xiàn)下降。之后，由于云南省推進并實施了許多因地制宜的生態(tài)保護政策：陡坡地生態(tài)治理工程，省內(nèi)復(fù)雜地貌的生態(tài)保護與改善，城區(qū)重污染企業(yè)搬遷。例如，昆明30家化工企業(yè)于2012年遷出主城區(qū)，蒙自于2011年底將冶煉、水泥等工廠遷入山區(qū)以保護城區(qū)環(huán)境及耕地資源，均緩解了生態(tài)壓力。

2.狀態(tài)系統(tǒng)變化。狀態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全指數(shù)變化大體分為兩個階段：2007—2010年，由于2009年的旱情導(dǎo)致人均水資源下降32%，而城區(qū)綠化率、森林覆蓋率與濕地面積等維持動態(tài)平穩(wěn)，未能加快涵養(yǎng)水源，使該指數(shù)波動下降。2011—2019年，狀態(tài)系統(tǒng)指數(shù)明顯上升。這是由于云南省加快人工造林、不斷提高森林覆蓋率與自然濕地面積、豐沛淡水資源，并于2013年初依據(jù)“美麗鄉(xiāng)村”理念，提出進一步增強農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展活力的意見，大力發(fā)展生態(tài)種植養(yǎng)殖業(yè)，強化農(nóng)業(yè)物質(zhì)基礎(chǔ)裝備，實施“潤滇工程”鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，推廣使用電、太陽能及沼氣等清潔能源，減少了燃燒類能源供應(yīng)占比，使空氣污染物濃度持續(xù)下降。

3.響應(yīng)系統(tǒng)變化。2007—2010年，由于云南省政府將環(huán)境保護的支出增加至4%左右，且造林面積占比連續(xù)四年超過3%，響應(yīng)系統(tǒng)生態(tài)安全指數(shù)呈上升態(tài)勢；但2011年后該指數(shù)波動較大，這是由于指標(biāo)“生活垃圾無害化處理率”已維持較高水平且趨于平穩(wěn)，無上升空間，而指標(biāo)“工業(yè)固體廢物綜合利用率”因廢物傾倒丟棄量持續(xù)降低并維持在個位數(shù)使其有所回落。

（二）西南省份綜合指數(shù)動態(tài)變化

西南地區(qū)除西藏外四省份2007—2019年生態(tài)安全綜合指數(shù)變化見圖1。由圖1可知，近年來四省份的生態(tài)安全水平均呈現(xiàn)出整體上升的趨勢。其中，云南省生態(tài)安全綜合指數(shù)在2011年左右出現(xiàn)下降，生態(tài)安全水平存在明顯拐點，但其他三省份并未出現(xiàn)這一現(xiàn)象。究其原因，主要是2009—2011年間云南省經(jīng)濟、工業(yè)的高速發(fā)展均對資源、環(huán)境造成了沉重負擔(dān)，但環(huán)境治理投入并沒隨之增長，環(huán)保政策實施效果也具有滯后性［17］。從工業(yè)污染物的排放可以明顯看出，云南省的工業(yè)“三廢”排放出現(xiàn)增長，并且化肥使用強度也一直呈現(xiàn)增長態(tài)勢；而其他省份的工業(yè)發(fā)展雖然也不斷增速，但其在人工造林、環(huán)保支出、資源利用等方面處于較高水平，尤其是污染政策的實施緩解了資源消耗和環(huán)境壓力。

（三）云南省生態(tài)安全空間分布

云南省各州市在主要年份的生態(tài)安全水平等級變化如圖2所示。2019年各州市均脫離重警狀態(tài)，達到中警及以上。

圖2 2007—2019年云南省各州市主要年份生態(tài)安全水平變化

云南省目前的土地利用空間分布十分不均衡，南部地區(qū)森林分布比較密集，東北部森林分布較稀疏。2010—2018年，云南省的森林覆蓋面積共減少695km2，但1 047 km2森林再生，降低了森林的年損失率；地州的環(huán)保狀態(tài)也有差異，如大理、麗江等地造林面積逐年減少，空氣污染物濃度較高，但文山的森林面積增加了1 047 km2。另外，由于2013年云南省委實施創(chuàng)建生態(tài)文明示范區(qū)，如昭通市鹽津縣、大理州洱源縣、紅河州屏邊縣等，并在示范區(qū)實施了“數(shù)字環(huán)?！表椖?，即對示范區(qū)生態(tài)環(huán)境進行科學(xué)、動態(tài)管理，以求以點帶面協(xié)調(diào)省內(nèi)生態(tài)安全水平空間分布。

從區(qū)域看，滇東南地區(qū)由于嚴格控制生活污水和工業(yè)污水的排放［18］，并對南盤江水系與紅河水系采取了一系列水文地質(zhì)措施，消除了紅河及文山有色金屬等污染物對地下水系統(tǒng)的破壞；完善野生動植物保護體系，實施了云南省生物多樣性保護戰(zhàn)略與行動計劃（2012—2030年），如以西雙版納為主的極小種群野生植物就地和近地保護基地建設(shè)。因此，該地區(qū)已由重警轉(zhuǎn)變?yōu)檩p警。滇東北地區(qū)煤炭資源豐富，長期開采導(dǎo)致水土流失嚴重，因此該區(qū)域應(yīng)著重環(huán)境恢復(fù)和重建，并積極推行水土保持型生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

（四）云南省特殊生態(tài)區(qū)域安全水平綜合指數(shù)動態(tài)變化

云南省內(nèi)各州市地理條件差距懸殊，海拔、降水、地貌、土壤、植被等自然因素的差異性造就了不同的特殊生態(tài)區(qū)域，其中比較典型的有九大高原湖泊區(qū)、滇東南巖溶石山區(qū)、熱帶雨林區(qū)和國家級自然保護區(qū)等。這些區(qū)域的環(huán)境承載力較低且生態(tài)系統(tǒng)脆弱，但在保持水土、涵養(yǎng)水源、維護生物多樣性等方面有重要價值，對其進行生態(tài)安全水平評價是保護和維系其生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)［19］。

如圖3所示，特殊生態(tài)區(qū)域的生態(tài)安全水平綜合指數(shù)與云南省的變化趨勢大致相同，區(qū)域間差異不明顯，均在2010年左右出現(xiàn)拐點，尤其是熱帶雨林區(qū)，2009年的旱情使其生態(tài)安全水平綜合指數(shù)在2010年降至0.3以下，達到重警狀態(tài)，暴露其自身調(diào)節(jié)能力薄弱、對自然條件依賴較強的問題。云南省內(nèi)有21個國家級自然保護區(qū)，最早設(shè)立時間可追溯到20世紀50年代，且1998年實施的《云南省自然保護區(qū)管理條例》中對污染防治、生態(tài)建設(shè)及應(yīng)急手段等均有參考標(biāo)準(zhǔn)，所以國家級自然保護區(qū)所在地的生態(tài)安全水平綜合指數(shù)總體上變化不大，僅有小幅波動且未低于0.35。當(dāng)自然條件發(fā)生不可抗拒的變化及工業(yè)快速增長時，需借助環(huán)境調(diào)節(jié)能力供養(yǎng)城市并及時應(yīng)對自然災(zāi)害以維系生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定［20］。例如，高原湖泊區(qū)域的生態(tài)安全水平受降水因素影響較大，2009年的旱情雖使其生態(tài)安全水平綜合指數(shù)持續(xù)降低，但2016年底實施的河長制使水體污染治理、水土保持等取得顯著成效，高原湖泊區(qū)域生態(tài)安全水平隨之提升。綜上所述，提高生態(tài)安全性需要自然條件和人為因素缺一不可，尤其在自然條件不理想的情況下，生態(tài)建設(shè)更為重要［21］。

圖3 云南省特殊生態(tài)區(qū)域綜合指數(shù)動態(tài)變化

三、云南省生態(tài)安全水平動態(tài)預(yù)測及監(jiān)管平臺建設(shè)對策

以生態(tài)安全水平評價為基礎(chǔ)，建立區(qū)域內(nèi)預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)是有效改善生態(tài)安全水平的重要手段［22］。前文中PSR模型的計算基礎(chǔ)均為年度平均數(shù)據(jù)，而云南省及西南地區(qū)自然環(huán)境的季節(jié)性、周期性變化明顯。因此，建設(shè)生態(tài)安全水平動態(tài)預(yù)測及監(jiān)管平臺，對自然環(huán)境、資源及分地區(qū)分級的企業(yè)排污情況進行可選時段的監(jiān)測與分析十分必要。平臺可將接收到的多種類、多層次生態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一整合和存儲，并在后端應(yīng)用評價模型輸出監(jiān)測結(jié)果，根據(jù)預(yù)警級別采取相應(yīng)的措施實現(xiàn)對生態(tài)安全水平各項指標(biāo)的評價并提出專業(yè)建議［23］。

（一）預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)因地制宜

云南省內(nèi)各州市之間生態(tài)差異明顯，建議綜合分析不同生態(tài)區(qū)域的州、市生態(tài)變化及其影響，調(diào)整生態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)。另外，各個地區(qū)存在的生態(tài)問題也不同，需設(shè)置相應(yīng)的生態(tài)評價側(cè)重點，如滇池等高原湖泊生態(tài)評價的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以水體污染物為主，鄉(xiāng)村生態(tài)評價的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以化肥、地膜、農(nóng)藥等土壤污染物為主，在森林覆蓋率低于云南省平均水平的地區(qū)應(yīng)側(cè)重對造林面積、空氣質(zhì)量等的監(jiān)測。

（二）加強鄉(xiāng)村生態(tài)監(jiān)測

目前，云南省城市生態(tài)安全水平監(jiān)測覆蓋較廣，城市綠化、水體、空氣質(zhì)量、工業(yè)排污等的監(jiān)管制度較完善，但鄉(xiāng)村生態(tài)安全水平監(jiān)測發(fā)展不均衡。城市近郊、經(jīng)濟發(fā)達或旅游業(yè)發(fā)展較快的鄉(xiāng)村擁有良好的基礎(chǔ)設(shè)施與監(jiān)測設(shè)備，而經(jīng)濟落后、交通不便的偏遠地區(qū)對生態(tài)安全水平監(jiān)測與保護力度相對較小。因此，需以建設(shè)美麗宜居村莊為契機，逐步完善鄉(xiāng)村生態(tài)安全水平監(jiān)測體系；結(jié)合河長管理制度，對鄉(xiāng)村飲用水源、土壤等加強監(jiān)管，嚴防生活污水隨意排放及農(nóng)藥（尤其是高毒高風(fēng)險農(nóng)藥）、化肥過度使用，制定養(yǎng)殖場廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)；加強各地監(jiān)測硬件設(shè)備的合理布設(shè)，擴大檢測范圍，并將個體環(huán)境參與者的工作數(shù)據(jù)納入監(jiān)測數(shù)據(jù)庫；做好末端監(jiān)控設(shè)備的維修檢護工作，末端監(jiān)測點位不足造成的數(shù)據(jù)量缺失、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確將影響環(huán)境水平分析的準(zhǔn)確性，進而不能精準(zhǔn)判斷和預(yù)測生態(tài)安全水平。

（三）健全生態(tài)安全管理機制

生態(tài)安全水平預(yù)測及監(jiān)管平臺前端的工作是收集環(huán)境散點數(shù)據(jù)，這需要環(huán)保相關(guān)部門的大力支持和配合，然后根據(jù)不同區(qū)域制定評價指標(biāo)體系。當(dāng)監(jiān)測出異常后更需要分層次、分情況采取相應(yīng)措施，如城市小范圍污染問題、不可控因素引起的自然災(zāi)害等。綜上，生態(tài)安全水平預(yù)測及監(jiān)管平臺高效地使用需要政府、企業(yè)、組織、村鎮(zhèn)基層政府及個人跨區(qū)域、跨級別地協(xié)作，因此，建立健全生態(tài)安全管理機制勢在必行。

四、結(jié)論

2007—2019年云南省生態(tài)安全水平逐步提高：子系統(tǒng)中壓力系統(tǒng)與狀態(tài)系統(tǒng)指數(shù)總體波動上升，表示生態(tài)壓力有所緩解，生態(tài)安全狀況良好；響應(yīng)系統(tǒng)指數(shù)呈穩(wěn)定狀態(tài)。省內(nèi)各州市生態(tài)安全水平也均有不同程度的提升，尤以滇東南和滇西北礦區(qū)最為顯著。從西南四省生態(tài)安全水平綜合指數(shù)比較可看出：云南省在工業(yè)高速發(fā)展時期，生態(tài)保護政策側(cè)重改善自然環(huán)境，而對工業(yè)污染物的處理不夠及時，導(dǎo)致環(huán)境保護與社會經(jīng)濟增長未完全同步。為此，需要提高省內(nèi)生態(tài)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)比例、建立生態(tài)安全水平動態(tài)預(yù)測及監(jiān)管平臺，依靠平臺實現(xiàn)相關(guān)方信息共享、大數(shù)據(jù)動態(tài)分析，以期改善省內(nèi)生態(tài)安全監(jiān)管發(fā)展不平衡、縮小地區(qū)間差異、推動生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。