城市生態(tài)承載力評價研究

摘要：以國家級生態(tài)市建設為政策前提，從經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境4個方面構(gòu)建了平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力評價指標體系。結(jié)合主成分分析和均方差決策法對平?jīng)鍪芯C合生態(tài)承載力做出定量評估。結(jié)果表明，2002-2011年平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力指數(shù)持續(xù)上升，從2008年轉(zhuǎn)為正值，說明平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力已達到可承載的狀態(tài)。研究結(jié)果與平?jīng)鍪袑嶋H情況基本符合，表明所建立的城市生態(tài)承載力評價指標體系具有合理性和有效性，為城市生態(tài)承載力評價指標體系的完善提供了依據(jù)。

關鍵詞：生態(tài)承載力；評價；平?jīng)鍪?/p>

中圖分類號：X22，X32 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）15-4058-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.15.064

Abstract： Aiming at national ecological city construction， the evaluation index system of ecological carrying capacity in Pingliang city was established from four aspects of economic， social， resources， environment. Using principal component analysis and standard deviation decision method to make a quantitative assessment of ecological carrying capacity in Pingliang city. The results showed that， ecological carrying capacity index of Pingliang city continued to rise during 2002-2011，and turned positive from 2008，which indicated that the ecological carrying capacity of Pingliang city has reached the capable state. Research results was in line with the actual situation in Pingliang city， showing the rationality and effectiveness of evaluation index system， and providing a basis for improving the evaluation system of urban ecological carrying capacity.

Key words： ecological carrying capacity； evaluation； Pingliang city

承載力的概念最早來自于生態(tài)學。1921年，Park和Burgess在人類生態(tài)學領域中首次應用了生態(tài)承載力的概念，即在某一特定環(huán)境條件下（主要指生存空間、營養(yǎng)物質(zhì)、陽光等生態(tài)因子的組合），某種個體存在數(shù)量的最高極限。

城市是一個人口分布、資源消耗和環(huán)境污染的集中區(qū)，是區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的重要載體，研究城市承載力是保證城市可持續(xù)發(fā)展必須要考慮的重要問題之一。城市生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的自然、經(jīng)濟、資源和社會復合生態(tài)系統(tǒng)，其主要功能表現(xiàn)在物質(zhì)、能量、信息和人口的流動過程中。其承載能力的涵義與資源、環(huán)境承載力相比有很大差別，城市生態(tài)承載力強調(diào)的是城市系統(tǒng)的承載能力，內(nèi)容應該包括經(jīng)濟子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)的綜合承載力。

1 平?jīng)鍪懈艣r

平?jīng)鍪形挥诟拭C省東部，陜、甘、寧三省（自治區(qū)）交界處，地處東經(jīng)105°20′-107°51′，北緯34°54′-35°46′；東通咸陽、西安，西連定西、白銀，南接寶雞、天水，北鄰慶陽，是“古絲綢之路”重鎮(zhèn)，素有“隴上旱碼頭”之稱。現(xiàn)轄崆峒區(qū)和涇川、靈臺、崇信、華亭、莊浪、靜寧6個縣，共102個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，3個街道辦事處，總土地面積1.1萬km2，2011年末總?cè)丝?33.02萬。

平?jīng)鍪胁粌H是西北地區(qū)重要的公路樞紐，也是歐亞大陸橋第二通道的重要中轉(zhuǎn)站，312國道橫穿全境，平定高速、銀武高速相繼建成，寶中鐵路縱貫南北，初步形成了以國道、省道為主干，縣鄉(xiāng)道路為支線的公路網(wǎng)絡。隨著西平鐵路、天平鐵路、涇滲公路和平?jīng)鰴C場的建設和建成，平?jīng)鍪袑⒊蔀殛兏蕦幗粎R區(qū)交通樞紐，區(qū)位優(yōu)勢更加突顯。

2 生態(tài)承載力指標體系構(gòu)建

指標體系構(gòu)建是分析生態(tài)城市承載力的基礎，也是綜合反映生態(tài)城市承載力的依據(jù)。生態(tài)城市建設的目標是多元的，有人口、經(jīng)濟、環(huán)境目標，有增長、結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標，還有公平、效率目標。生態(tài)城市的可持續(xù)發(fā)展不是經(jīng)濟、社會、環(huán)境和生態(tài)某個單系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，也不是這幾個方面簡單的線性相加，而是這幾方面的協(xié)調(diào)發(fā)展。如何實現(xiàn)生態(tài)城市的可持續(xù)發(fā)展，是當今世界研究的重要課題之一[1-11]。設計生態(tài)城市承載力分析指標體系要體現(xiàn)生態(tài)城市發(fā)展的狀態(tài)、過程和實力，反映經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)和社會等各方面的承載情況。

2.1 指標體系建立原則

本研究建立指標體系時遵守以下基本原則[12]：

1）全面性和系統(tǒng)性。經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境、機制等方面指標都應該得到體現(xiàn)，而且應得到同樣的重視。

2）科學性。指標體系應當客觀體現(xiàn)生態(tài)城市建設的科學內(nèi)涵。

3）主成分性和獨立性。篩選出的指標數(shù)目足夠少，能表征系統(tǒng)最主要成分變量；各項指標意義上應互相獨立，避免指標之間的包容和重疊。

4）可操作性。指標的獲取容易，而且可以定量測度。

5）動態(tài)性。指標體系中的指標應采用靜態(tài)和動態(tài)性相結(jié)合，不僅有反映某一時間點上水平指標，還應包含反映生態(tài)縣發(fā)展演變趨勢的指標。

6）相對穩(wěn)定性。指標在相當長一個時段內(nèi)具有引導和存在意義，短期問題不予考慮，應體現(xiàn)生態(tài)城市建設和規(guī)劃的長期性。

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，指標體系將隨著時間的推移和情況的改變有所變化，絕對不變的指標是不可能的。

2.2 指標選取

參照理論分析法、層次分析法、灰色關聯(lián)法、專家咨詢法等多種方法，結(jié)合平?jīng)鍪械纳鐣⒔?jīng)濟和環(huán)境發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)平?jīng)鍪凶匀画h(huán)境特性、產(chǎn)業(yè)性質(zhì)，選取反映經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境的24個指標，建立包括經(jīng)濟承載力、社會承載力、資源承載力和環(huán)境承載力4個子系統(tǒng)的城市綜合承載力指標體系（表1）。

2.3 數(shù)據(jù)來源

選取的4個承載力系統(tǒng)中的24個指標2002-2011年的數(shù)據(jù)，以平?jīng)鍪薪y(tǒng)計年鑒為主，也有來自中宏數(shù)據(jù)庫、甘肅統(tǒng)計信息網(wǎng)、平?jīng)鍪姓T戶網(wǎng)站等官方網(wǎng)站數(shù)據(jù)，此外還有平?jīng)鍪协h(huán)保局、城建局、統(tǒng)計局等政府部門提供的相關數(shù)據(jù)。

3 生態(tài)承載力評價方法

利用軟件SPSS19.0，采用主成分分析法對平?jīng)鍪懈黜椫笜诉M行因子分析，應用均方差決策法，并參考主要因子分析的結(jié)果，對經(jīng)濟承載力、社會承載力、資源承載力以及環(huán)境承載力4個子系統(tǒng)在生態(tài)承載力中的相對重要程度進行判斷，確定平?jīng)鍪芯C合生態(tài)承載力指數(shù)，從而對平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力進行分析評價。

3.1 主成分分析法

以X1，X2，X3，…Xn為原來的變量指標，新變量指標Z1，Z2，Z3，…Zm為主成分分析后的綜合指標，它們是原來變量指標X1，X2，X3，…Xn的線形組合（m≤n）。原坐標系經(jīng)過平移和正交旋轉(zhuǎn)后，得到新變量Z1，Z2，Z3，…Zm構(gòu)成的坐標系，稱做由Z1，Z2，Z3，…Zm構(gòu)成的空間為m維主超平面。在主超平面上，第1主成分Z1對應于數(shù)據(jù)變異（貢獻率ei）最大的方向，對于Z2，Z3，…Zm依次有e2≥e3≥…≥em。主成分分析法的具體步驟如下：

⑥綜合分析。一個m維主超平面究竟以多大的精度來近似代替原始變量系統(tǒng)，才能確保表征盡可能多的原始數(shù)據(jù)信息。用累計貢獻率Ej來判斷，一般取大于85%的最小m即可（m>n）。

3.2 均方差決策法

隨機變量的均方差是反映隨機變量離散程度最重要而又最常用的指標。均方差決策法以各單項評價指標為隨機變量，各方案Pj在指標Ij下的無量綱化的屬性值為該隨機變量的取值。先求出這些隨機變量的均方差，再將這些均方差歸一化處理，結(jié)果即為各指標的權(quán)重系數(shù)。計算步驟為：

4 評價結(jié)果

4.1 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果

對平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力指標進行標準化處理，結(jié)果見表2。分別對表2中經(jīng)濟承載力、社會承載力、資源承載力以及環(huán)境承載力支持能力進行主成分分析，分析結(jié)果詳見表3。根據(jù)主成分累計貢獻率Z1+Z2>85%的原則，經(jīng)濟承載力選第1主成分，社會承載力、資源承載力和環(huán)境承載力均選擇第1主成分、第2主成分即可。

通過均方差決策法計算，得到經(jīng)濟承載力、社會承載力、資源承載力和環(huán)境承載力對應的權(quán)重系數(shù)分別為0.288、0.218、0.276、0.218。然后根據(jù)權(quán)重系數(shù)對各子系統(tǒng)進行加權(quán)后綜合評判得到平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力指數(shù)計算結(jié)果（表4）。

4.2 生態(tài)承載力各子系統(tǒng)評價結(jié)果

4.2.1 經(jīng)濟承載力分析 由圖1可知，平?jīng)鍪薪?jīng)濟承載力指數(shù)在2002-2011年有很大幅度上升。2008年，平?jīng)鍪薪?jīng)濟承載力指數(shù)是0.402，由經(jīng)濟負承載能力變?yōu)榻?jīng)濟可承載狀態(tài)。同時，平?jīng)鍪芯C合生態(tài)承載力指數(shù)也不斷上升，這表明人類社會活動在促進社會經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，也重視了環(huán)境保護，對生態(tài)系統(tǒng)有一定程度的積極影響。第1主成分在經(jīng)濟承載力子系統(tǒng)中的貢獻率達92.91%，主要包括人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、農(nóng)民人均純收入這3項指標，近些年平?jīng)鍪薪?jīng)濟實現(xiàn)了持續(xù)快速增長，綜合實力顯著增強。同時，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到進一步優(yōu)化調(diào)整，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐加快，以“平?jīng)鼋鸸薄ⅰ捌經(jīng)黾t牛”為品牌的草畜、果菜等特色產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，農(nóng)民人均純收入不斷提高，人民生活水平顯著上升，民眾的環(huán)保意識也逐漸加強，環(huán)保工作越來越受到重視，社會經(jīng)濟發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)造成的負面影響得到改善，對生態(tài)環(huán)境的壓力逐步緩解。

4.2.2 社會承載力分析 由圖1可知，平?jīng)鍪猩鐣休d力指數(shù)在2002-2011年不斷上升，從2007年開始進入可承載狀態(tài)。第1主成分在社會承載力子系統(tǒng)中的貢獻率達68.147%，主要包括年末實有鋪裝道路面積、機動車保有量、人口密度、城市化水平這4項指標。表明城市交通供給、人口是影響城市社會承載力的主要因素。

4.2.3 資源承載力分析 由表3可知，第1主成分在資源承載力子系統(tǒng)中的貢獻率達74.131%，反映了人均耕地面積、人均油料產(chǎn)量、人均糧食產(chǎn)量和全年供水總量4項指標與平?jīng)鍪匈Y源承載力變化狀況具有較好的相關性。因此，人均耕地面積、人均油料產(chǎn)量、人均糧食產(chǎn)量和全年供水總量是平?jīng)鍪匈Y源承載力變化的直接因素。從圖1可知，平?jīng)鍪匈Y源承載力指數(shù)變化的總趨勢與平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力指數(shù)的上升狀態(tài)相符。資源承載力指數(shù)在2002-2006年期間一直處于負承載力狀態(tài)，且緩慢上升，從2007年進入了承載狀態(tài)，資源承載力指數(shù)不斷提高。

平?jīng)鍪性趯徟卮蠼ㄔO項目用地中，首先從環(huán)保和節(jié)約耕地著手，凡是重大項目建設不占良田和國家保護農(nóng)田，把灘涂地、山地治理和盤活老企業(yè)用地作為重點項目建設用地的首選。平?jīng)龊Ｂ菟嘤邢挢熑喂尽⒊缧烹姀S、華亭中煦煤化工有限責任公司建設項目通過科學選址、河堤治理、開發(fā)灘涂、盤活老企業(yè)廢棄土地等方式，節(jié)約耕地65.33 hm2，保護和治理耕地達到182.20 hm2。2006-2010年平?jīng)鍪懈乇Ｗo責任目標履行情況自查結(jié)果表明，五年來，共減少耕地2 186.67 hm2，其中建設占用1 433.33 hm2、災害損毀13.33 hm2、生態(tài)退耕266.67 hm2、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整473.33 hm2，增減相抵后耕地凈增加913.33 hm2，實現(xiàn)了耕地占補平衡。耕地資源的平衡保有減緩了土地資源壓力，加上現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植水平的不斷提高，糧食單產(chǎn)量和油料單產(chǎn)量也逐步上升。同時，近年來平?jīng)鍪写罅ν茝V節(jié)水技術及水資源循環(huán)利用，保證了水資源總量穩(wěn)中求長，緩解了水資源壓力。

4.2.4 環(huán)境承載力評價 由圖1可知，環(huán)境承載力指數(shù)在2002-2011年期間為不斷上升的狀態(tài)，與平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力指數(shù)的變化趨勢相一致。相比而言，2002-2005年間的上升速度較快。2007年平?jīng)鍪协h(huán)境承載力指數(shù)為0.091，說明平?jīng)鍪协h(huán)境承載力由不可承載轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙休d。經(jīng)分析，第1主成分在環(huán)境承載力子系統(tǒng)中的貢獻率達66.961%（表3），主要包括單位GDP能耗、森林覆蓋率、城市污水集中處理率、工業(yè)固體廢物處置利用率4項指標，表明這4項指標的變化是導致平?jīng)鍪协h(huán)境承載力變化的主要影響因素。

近年來，平?jīng)鍪袑嵤┲攸c節(jié)能減排項目36項，包括華能平?jīng)霭l(fā)電公司機組除塵電源改造、冷卻塔高效能節(jié)水改造、脫硫改造、平?jīng)鍪袑汃R紙業(yè)公司日產(chǎn)150 t漂白麥草漿堿回收和中水循環(huán)利用、華煤集團礦井廢水和生活污水處理、華亭發(fā)電公司鍋爐風機變頻改造、紅峰機械公司電機系統(tǒng)節(jié)能技術改造等主要項目。與此同時，平?jīng)鍪屑涌焯蕴浜螽a(chǎn)能步伐，先后關停取締了138座石灰土立窯，新上4條環(huán)保節(jié)能石灰生產(chǎn)線；徹底關閉了62戶小淀粉生產(chǎn)加工企業(yè)，年可節(jié)約標準煤7 550 t、節(jié)水42.6萬t，減少煙塵排放3.554 t。單位GDP能耗和主要污染物排放總量呈現(xiàn)連續(xù)下降的良好局面。在國家政策引導下，平?jīng)鍪胁粩嗉涌炝謽I(yè)發(fā)展步伐，相繼開展了天然林保護、退耕還林、“三北”四期工程等大型林業(yè)工程項目建設，森林覆蓋率得到不斷的提高，到2011年達到25.72%。隨著平?jīng)鍪辛h一區(qū)生活污水集中處理項目的不斷實施，城市污水集中處理率不斷提高，同時產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，循環(huán)與再利用技術得到大力推廣，工業(yè)固廢處置利用率不斷上升。平?jīng)鍪械沫h(huán)境承載壓力會不斷減小。

4.3 生態(tài)承載力綜合分析

生態(tài)承載力是由經(jīng)濟承載力、社會承載力、資源承載力和環(huán)境承載力共同作用的結(jié)果。2002-2011年平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力指數(shù)持續(xù)上升，從2008年轉(zhuǎn)為正值，說明平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載力已達到可承載的狀態(tài)。

平?jīng)鍪袕?004年開始創(chuàng)建國家級生態(tài)示范區(qū)，到2011年獲得國家環(huán)保部命名，是甘肅省惟一一個國家級生態(tài)示范區(qū)。在創(chuàng)建過程中，平?jīng)鍪袊@四大類26項指標開展了生態(tài)工業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)林業(yè)、生態(tài)城市、生態(tài)旅游等建設，取得了顯著成效，資源與環(huán)境間的矛盾逐步緩解，經(jīng)濟持續(xù)增長與社會進步使生態(tài)環(huán)境保護日益受到重視，環(huán)保投資指數(shù)不斷增加，生態(tài)環(huán)境壓力減小，為平?jīng)錾鷳B(tài)城市建設提供了有利條件，打下了堅實基礎，生態(tài)綜合承載能力也不斷提高，由不可承載狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)化為生態(tài)可承載狀態(tài)，今后的生態(tài)城市建設過程中，要保證經(jīng)濟、社會、資源與環(huán)境間的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論與討論

1）研究結(jié)果與平?jīng)鍪袑嶋H情況基本符合，表明所建立的城市生態(tài)承載力評價指標體系具有合理性和有效性，為城市生態(tài)承載力評價指標體系的完善提供了依據(jù)。在城市生態(tài)承載力評價研究中，通過利用主成分分析法分析得到研究區(qū)生態(tài)承載力的主要影響因子，可以為均方差決策法中權(quán)重的確定提供參考依據(jù)，一定程度上降低了專家賦權(quán)導致的人為性偏差，增強了通過均方差決策法計算的結(jié)果的準確性與可信度。并且通過利用SPSS軟件，使得該研究方法更加容易理解、操作簡便。

2）通過平?jīng)鍪?002-2011年的生態(tài)承載力及各子系統(tǒng)承載力變化分析得知，平?jīng)鍪猩鷳B(tài)承載能力逐步提高，由不可承載狀態(tài)變?yōu)榭沙休d狀態(tài)。各承載子系統(tǒng)中經(jīng)濟承載力和資源承載力對生態(tài)綜合承載能力的影響比較大，其權(quán)重系數(shù)分別為0.288、0.276。表明經(jīng)濟發(fā)展與資源狀況和生態(tài)環(huán)境間的矛盾直接影響著城市的生態(tài)承載能力，這也充分說明，在過去幾年的經(jīng)濟發(fā)展過程中，由于對資源循環(huán)再利用的重視不夠存在的資源短缺問題。同時，因為產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成的環(huán)境污染也較嚴重，由此形成的生態(tài)壓力很大，生態(tài)承載能力處于不可承載狀態(tài)。隨著平?jīng)鍪袊疑鷳B(tài)示范區(qū)的創(chuàng)建，直到2011年得到國家環(huán)保部的命名，這個過程中，平?jīng)鍪型ㄟ^開展生態(tài)工業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)林業(yè)、生態(tài)城市、生態(tài)旅游的建設，注重發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，注重循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建和產(chǎn)業(yè)集群布設，建設產(chǎn)業(yè)工業(yè)園區(qū)，提高資源使用效率，資源供給壓力得到緩解，同時，通過推廣清潔生產(chǎn)，污染物排放總量和濃度得到控制，環(huán)境質(zhì)量不斷得到改善。

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