文／尹美善 青島理工大學建筑學院 碩士研究生

王 叁 青島理工大學建筑學院 講 師

劉 森 青島理工大學建筑學院 講 師（通訊作者）

李紅利 青島理工大學建筑學院 碩士研究生

朱立傲 青島理工大學建筑學院 碩士研究生

引言

隨著社會的不斷發(fā)展，資源環(huán)境、人口、政治、經(jīng)濟等問題日益成為人們所關(guān)注的焦點[1]。區(qū)域的生態(tài)承載力能夠反映該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展、資源環(huán)境等一系列數(shù)據(jù)的綜合發(fā)展狀況，因此研究生態(tài)承載力已經(jīng)成為當前生態(tài)環(huán)境發(fā)展的首要任務[2,3]。區(qū)域生態(tài)承載力的研究能反映在一段時間內(nèi)該區(qū)域內(nèi)包括環(huán)境承載力、資源承載力以及人類支持力的綜合指數(shù)，能更全面地反映區(qū)域內(nèi)各類指標的綜合生態(tài)質(zhì)量[4,5]。流域是國土空間內(nèi)生態(tài)及經(jīng)濟發(fā)展的動脈干線。流域地區(qū)的生態(tài)承載力最近越來越成為流域生態(tài)學研究的新熱點[6,7]。流域兩岸地區(qū)的生態(tài)承載力直接影響區(qū)域未來的可持續(xù)發(fā)展。大沽河是流經(jīng)膠東半島的最大河流，它的存在促進了流域兩岸地區(qū)的農(nóng)業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展。但流域兩岸的生態(tài)環(huán)境狀況讓人堪憂，流域兩岸地區(qū)的生態(tài)承載能力需要進一步的評估[8,9]。因此，揭示大沽河流域不同區(qū)域的生態(tài)承載力的變化，對流域內(nèi)農(nóng)、林、漁業(yè)的發(fā)展及提高流域生態(tài)承載力的方法策略具有重要理論和實踐意義。

“壓力-狀態(tài)-響應”（P-S-R）模型是研究區(qū)域生態(tài)承載力時普遍使用的一種評估模型[10]。采用“壓力-狀態(tài)-響應”（P-S-R）模型開展生態(tài)承載力研究已得到廣泛應用[11-13]，這對推動流域生態(tài)承載力研究起到不可忽視的重要作用。文章選取2000—2020 年大沽河兩岸地區(qū)9 個區(qū)市的資源環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、社會人口等因素相關(guān)指標，采用“壓力-狀態(tài)-響應”（P-S-R）模型，運用綜合分析法進行評估，全面探討流域內(nèi)9 個區(qū)市在20 年間生態(tài)承載力的時空變化。旨在為流域沿岸地帶的可持續(xù)發(fā)展提出指導性建議，為區(qū)域生態(tài)建設提供理論基礎和借鑒經(jīng)驗[14-16]。

1 區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 區(qū)域概況

大沽河流域位于膠東半島西部，全長179.9km，流域面積4655.3km2，位于東經(jīng)120°03′～120°25′，北緯36°10′～37°12′之間[8]。大沽河起源于中國山東省煙臺市，終點于膠州市營海鎮(zhèn)碼頭村匯入膠州灣。全流域分為上游、中游、下游地區(qū)：上游地區(qū)自招遠市老馬思家至萊西縣巨家，主要以山區(qū)和淺山丘區(qū)地形為主；中游包括巨家至該縣望壁河口，主要以山麓平原地形為主；下游平度縣南村以下，主要以平原洼地地形為主，在煙臺市流經(jīng)招遠、棲霞、萊州、萊陽等四個區(qū)市，在青島市流經(jīng)萊西、即墨、平度、膠州、城陽等五個區(qū)市[8,9]（圖1）。

圖1 研究區(qū)地理位置基本概況（圖片來源：作者自繪）

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于2000—2020 年《青島市統(tǒng)計年鑒》和《煙臺市統(tǒng)計年鑒》，數(shù)據(jù)包括氣象數(shù)據(jù)、國民經(jīng)濟主要平均指標數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟主要指標數(shù)據(jù)、地區(qū)生產(chǎn)總值、人口及人口密度指標數(shù)據(jù)、城市供水供電數(shù)據(jù)、城市建設和公用事業(yè)指標數(shù)據(jù)、城市道路及綠化指標，以及各區(qū)市2000—2020 年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、各區(qū)市2000—2020 年水資源公報、2000—2020年生態(tài)環(huán)境公報，數(shù)據(jù)全面展示了大沽河流域兩岸九區(qū)市從2000—2020 年各項資源環(huán)境與社會經(jīng)濟指標。

2 研究方法及數(shù)據(jù)優(yōu)化處理

本研究運用綜合分析法進行分析，對于不完整的數(shù)據(jù)處理采用克里金插值法進行優(yōu)化處理[12]。以上研究在matlab 2018b中進行數(shù)據(jù)計算，數(shù)據(jù)采用的是平均值[17-19]。在arcgis10.2 中運用克里金插值法將壓力狀態(tài)響應指數(shù)進行空間、地理處理，得到各區(qū)域壓力狀態(tài)響應指數(shù)的時空變化趨勢，并繪制生態(tài)承載力的空間分布圖。為構(gòu)建區(qū)域生態(tài)承載力評價體系，指標的選取應綜合反映區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境承載能力和承載壓力，包括人口、資源環(huán)境、資源消耗、環(huán)境污染、經(jīng)濟發(fā)展等能夠影響區(qū)域未來生態(tài)發(fā)展的相關(guān)指標[19]。根據(jù)區(qū)域生態(tài)承載力的涵義分為生態(tài)承載彈力、生態(tài)承載壓力和生態(tài)承載支撐力三個部分。

3 研究結(jié)果

3.1 指標權(quán)重

壓力層指標包括地區(qū)生產(chǎn)總值GDP（0.058）、城市人口密度（0.045）、全社會用電量（0.056）、城鎮(zhèn)登記失業(yè)率（0.033）、全年用水量（0.0527）、萬元GDP 用水量（0.039）；狀態(tài)層指標包括年降水量（0.086）、年平均氣溫（0.090）、建成區(qū)綠化覆蓋率（0.066）、森林覆蓋率（0.061）、人均公園綠地面積（0.049）、人均土地面積（0.045）；響應層指標包括人均GDP（0.108）、城市污水處理率（0.086）、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率（0.045）、就業(yè)人員平均工資（0.074）?？梢钥闯龈髦笜藱?quán)重具有差異性，具體表現(xiàn)為狀態(tài)（0.401）＞響應（0.313）＞壓力（0.285）。

3.2 各區(qū)域壓力-狀態(tài)-響應指數(shù)時空分布差異

3.2.1 壓力指數(shù)

大沽河流域生態(tài)承載壓力指數(shù)在2000—2020 年呈時空分布差異。整體上看，20 年間壓力指數(shù)從高到低逐漸由北向南轉(zhuǎn)移。從區(qū)域上看，大沽河上游流域包括萊州市、招遠市、棲霞市，在2000—2005 年壓力指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，其中招遠市壓力指數(shù)最高（0.6162），但從2005—2020 年，壓力指數(shù)逐漸降低，呈下降趨勢，棲霞市壓力指數(shù)降到最低（0.2820）。不同的是，大沽河流域中游地區(qū)包括平度市、萊西市、萊陽市在2000-2005 年壓力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，其中萊陽市壓力指數(shù)最低（0.2814），從2005—2020 年，壓力指數(shù)逐漸升高，呈現(xiàn)出上升趨勢，其中萊西市壓力指數(shù)最高（0.5454）。大沽河下游流域包括膠州市、城陽區(qū)、即墨市，在2000—2005 年壓力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，其中膠州市壓力指數(shù)最低（0.2393），但從2005—2020 年，壓力指數(shù)逐漸升高，其中城陽區(qū)壓力指數(shù)最高（0.6884），并且壓力指數(shù)升高的趨勢逐漸向沿海地區(qū)轉(zhuǎn)移。

3.2.2 狀態(tài)指數(shù)

2000 年到大沽河流域上游地區(qū)狀態(tài)指數(shù)呈升高趨勢，其中萊州市狀態(tài)指數(shù)最高（0.4940），2010 年到2020 年狀態(tài)指數(shù)呈下降趨勢，其中棲霞市狀態(tài)指數(shù)最低（0.2697）。2000 年到2020 年期間，大沽河流域中游地區(qū)狀態(tài)指數(shù)變化較小。2000 年大沽河流域下游地區(qū)生態(tài)承載狀態(tài)指數(shù)較高，其中城陽區(qū)最高（0.6883），2000 年到2010 年狀態(tài)指數(shù)逐漸降低，其中城陽區(qū)狀態(tài)指數(shù)最低（0.2570），2010 年到2020年下游地區(qū)狀態(tài)指數(shù)逐漸升高，其中膠州市狀態(tài)指數(shù)最高（0.4003）。

3.2.3 響應指數(shù)

整體上，生態(tài)承載力響應指數(shù)由高到低逐漸從北向南轉(zhuǎn)移。區(qū)域上，2000 年到2005 年，大沽河流域上游區(qū)域生態(tài)承載響應指數(shù)呈升高趨勢，2005 年上游區(qū)域響應指數(shù)達到最高，其中招遠市最高（0.5582），從2005 年到2020年響應指數(shù)逐漸降低，其中棲霞市響應指數(shù)最低（0.0563）。2000 年到2020 年，大沽河中游區(qū)域生態(tài)承載響應指數(shù)變化不明顯。2000 年到2015 年，大沽河流域下游地區(qū)響應指數(shù)逐漸降低，其中即墨市響應指數(shù)最低（0.1378），2015 到2020 年響應指數(shù)逐漸升高，其中以城陽區(qū)（0.4670）、膠州市（0.4295）等靠近入?？趨^(qū)域最為明顯。

3.3 生態(tài)承載力時空分布差異分析

由圖2 可知，從全域角度來看，大沽河流域內(nèi)各區(qū)市生態(tài)承載力呈現(xiàn)明顯的空間分布差異，2000 年整體呈現(xiàn)出東北向西南逐級升高趨勢，其高值區(qū)在城陽區(qū)（0.9422），低值區(qū)在棲霞市（0.2020），反映生態(tài)承載力具有內(nèi)陸向沿海地區(qū)升高的趨勢。2005 年整體呈現(xiàn)出由北向南遞減趨勢，其高值區(qū)在招遠市（0.8467），低值區(qū)在膠州市（0.3462），反映生態(tài)承載力具有內(nèi)陸向沿海遞減的趨勢。2010 年到2015 年變化不明顯，但整體生態(tài)承載力高值區(qū)仍在招遠市（0.8530）。2018 年生態(tài)承載力呈現(xiàn)從流域兩岸向周邊降低的趨勢，高值區(qū)位于招遠市（0.6165）、萊西市（0.6989）、城陽區(qū)（0.7295）。2020 年生態(tài)承載力高值區(qū)在城陽區(qū)（0.7267），呈現(xiàn)由北向南升高的趨勢。整體來看，2000—2015 年承載力分布逐漸從南向北轉(zhuǎn)移，并逐漸降低。2015 年開始生態(tài)承載力等級逐漸從流域上游向下游轉(zhuǎn)移。

圖2 各區(qū)市生態(tài)承載力指數(shù)時空變化圖（圖片來源：作者自繪）

結(jié)語

本文從生態(tài)承載壓力、生態(tài)承載狀態(tài)、生態(tài)承載響應三個方面構(gòu)建指標體系，運用熵值法計算各指標權(quán)重，并根據(jù)生態(tài)承載力公式求得各目標層指數(shù)與生態(tài)承載力，對大沽河流域各區(qū)域進行生態(tài)承載力等級劃分，并對生態(tài)承載力時空分布差異進行分析，得出結(jié)論如下：

（1）指標分析。本研究構(gòu)建了生態(tài)承載力綜合評價指標體系，涉及壓力、狀態(tài)和響應，但都采用統(tǒng)計指標，缺乏居民主觀感受指標，在日后的研究中可以加以優(yōu)化。

（2）壓力指數(shù)從整體上看，2000 年到2020年，大沽河流域區(qū)域內(nèi)壓力指數(shù)變化明顯，沿海區(qū)域生態(tài)壓力值高于內(nèi)陸區(qū)域，但高壓力指數(shù)分布面積呈逐漸縮小的趨勢，說明沿海區(qū)域的生態(tài)壓力在朝著一個良好的方向發(fā)展。2000年到2020 年大沽河流域生態(tài)承載狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)“W”型波動變化，表明各區(qū)市的資源環(huán)境狀況呈現(xiàn)不穩(wěn)定變化的趨勢。2000 年到2020 年大沽河流域生態(tài)承載響應指數(shù)分布面積呈擴大-縮小-擴大的趨勢，并且高響應指數(shù)逐漸從北向南轉(zhuǎn)移，說明靠近沿海區(qū)域在對環(huán)境治理重視程度要大于內(nèi)陸區(qū)域。

（3）生態(tài)承載力。整體來看，20 年間大沽河流域生態(tài)承載力呈現(xiàn)下降趨勢。分時間段來看，2000 年到2010 年生態(tài)承載力呈下降趨勢，但在后十年期間呈緩步上升的趨勢，高生態(tài)承載力分布面積逐漸減少，并從北向南轉(zhuǎn)移。從空間角度來看，大沽河流域下游區(qū)域整體生態(tài)承載力等級高于上游區(qū)域。