湖北省各市(州)資源環境承載力評價與時空差異研究

楊 瀟

(成都理工大學商學院，四川 成都 610059)

湖北省各市(州)資源環境承載力評價與時空差異研究

楊 瀟

(成都理工大學商學院，四川 成都 610059)

從資源條件優越、經濟協調發展、生態環境健康和社會民生改善4個方面，構建湖北省資源環境承載力評價指標體系，構建資源-環境-經濟社會三維狀態空間模型，對2002—2013年湖北省17個地市(州)資源環境承載力進行時空差異分析，并對指標的四個方面進行評價。研究表明：①從整體來看，湖北省資源環境承載力水平不斷提高，且仍在可承載的范圍內，承載狀態較好；②從空間差異來看，湖北省各地區資源環境承載力變化明顯，資源環境承載力較高的地區集中在湖北省西部的襄陽、宜昌和隨州等地以及孝感、武漢等地區，其中孝感、武漢、宜昌、荊門、潛江、鄂州等地承載力變化顯著；③根據分類指標評價結果，可知制約各地區資源環境承載力水平的障礙因素具有地域差異性，各地區分類指標評價得分最低的即為制約該地區資源環境承載力的關鍵因素，從而為各地區協調發展參考依據。

資源環境承載力；狀態空間模型；時空差異；湖北省

資源與環境是人類賴以生存的基礎。隨著工業化和城鎮化進程的推進，部分地區資源環境問題逐漸凸顯，成為制約區域發展和社會進步的關鍵因素。霧霾頻發、土壤污染問題突出、城市交通擁擠等問題影響了居民的生活健康和區域可持續發展，嚴峻的資源環境問題制約了當前我國生態文明建設的步伐[1]。資源環境承載力研究是從人與自然、生態環境協調發展的角度，探索區域社會經濟與生態環境可持續發展的關系，從而為區域的協調發展提供定量評價和參考依據。

承載力的概念最早出現在生態學領域，學者們在《生態學原理》、《增長的極限》、《經濟增長、承載力和環境》等研究中先后展開了討論。隨著承載力概念在人口、自然資源、生態及其環境領域的應用，并逐漸向經濟社會領域延伸，有關環境承載力[2-3]、土地資源承載力[4-6]、水資源承載力[7-8]、礦產資源承載力[9]、旅游資源承載力[10]和生態承載力[11-12]等概念相繼出現。其研究對象也由單要素向復合系統轉變；研究方法與手段也日漸成熟，與ArcGIS等地理空間技術緊密結合，有相對資源承載力法[13-14]、集對分析法[15]、系統動力學法[16-17]、生態足跡法[18-19]、動態因子分析法[20-21]和狀態空間法[22-24]等；在評價指標體系上，有學者針對省域[25-26]、城市[27]、干旱地區[28]、城市群地區[29-30]和流域[31-32]等構建不同的評價指標，但學者們關注的重點各不相同，很難取得統一的認可。這些研究豐富和擴展了資源環境承載力的理論與實踐，為本文研究奠定了良好的基礎。因此，本文在前人研究的基礎上[33-34]，構建了狀態空間模型，對湖北省17個地級市(州、區)資源環境承載力展開了定量評價，分析了近十年來湖北省資源環境承載力的時空演變格局，為區域生態環境與社會經濟可持續發展提供參考依據與建議。

1 研究區概況

湖北省地處中國中部地區(29°05′N～33°20′N，108°21′E～116°07′E)，是長江經濟帶和長江中部城市群的重要支點。全省總面積18.59萬Km2，境內礦產資源種類較齊全，分布廣泛，而能源及部分大宗礦產(如石油、天然氣、富鐵礦等)短缺，區域特色明顯。湖北省境內河流密布，湖泊眾多，素有“千湖之省”的美譽，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年均降水量約800～1600mm，水資源總量豐富。地勢西高東低，山地、丘陵、平原湖區面積分別占56%、24%和20%，耕地主要分布在江漢平原、鄂東沿江平原地區。

截至2013年全省常住人口5799萬人，其中城鎮人口3161.03萬人，城鎮化率54.51%。全省完成生產總值24668.49億元，按可比價格計算，比上年增長10.1%，三次產業結構由2012年的12.8:50.3:36.9調整為12.6:49.3:38.1。2013年全省環境質量總體穩定，城市空氣質量有所下降。主要河流水質符合Ⅰ～Ⅲ類標準的斷面比例為87.0%，同比上升3.2%，重點城市集中飲用水源地水質達標率保持在99.2%，與2012年(100%)相比略有下降。

2 研究方法與數據來源

2.1 狀態空間模型

狀態空間法是歐氏幾何空間中一種定量描述系統之間狀態的方法，通常由表示系統各要素狀態向量的三維狀態空間軸組成，用狀態空間的原點與系統狀態點所構成的矢量模表示[22]。結合對資源環境承載力的理解，將三維軸定義為經濟發展、資源環境潛力和社會進步(見圖1)。在該模型中，區域資源環境系統的任何一種承載狀況都能借助承載狀態點來描述，表示處于理想狀態的承載狀態點就是其承載力在狀態空間中的位置。所謂“理想狀態”，是指在某一時段內，資源環境系統與經濟社會系統達到最佳組合的狀態。具體步驟如下：

圖1 資源環境承載力的狀態空間模型

第一，選取n個能較好地描述湖北省資源環境承載力的指標，根據實際情況確定每個指標在可持續發展前提下的最大或最小值，即某一時段的最優值，記為WRCCi(i=1,2，…，n)，即理想狀態下的承載力值：

其中WRCC表示資源環境承載力的理想值，ωi表示各指標的權重。

第二，對這n項指標進行重要性排序，并確定指標權重，記為ωi(i=1，2，…，n)。

第三，由統計數據可知這n項指標的現實值WRCSi(i=1，2，…，n)，并計算：

其中WRCS表示資源環境承載力的現實值。

第四，在這n項指標組成的三維狀態空間中，WRCC和WRCS分別表示當前條件下的承載力狀態點和承載現狀狀態點。通過這兩點的位置判斷湖北省資源環境承載力的承載狀態。具體判斷方法如下。

WRCCi

根據n維狀態空間的描述，M值的大小即用來表示該區域資源環境承載力狀況。經過加權處理得到單位向量的模為：

再將M值與WRCC的值進行比較，從而判斷湖北省資源環境的實際承載力狀況：

M>WRCC時，表示超載；

M=WRCC時，表示滿載；

M

2.2 評價指標構建

資源環境承載力評價指標要科學反映區域資源、環境與經濟社會的協調發展狀態，從實際出發為區域今后的可持續發展提供科學依據。因此，資源環境承載力評價指標的構建要遵循科學性、目標導向性、定量性等原則，所選指標既要能反映區域資源環境的實際狀況與經濟社會發展水平，同時又要突出各城市在生態文明建設中的重點與特殊性。

從目前已有資源環境承載力評價指標體系來看，一是主要集中在資源環境單要素承載力方面，包括水、土地、環境、生態等；二是大多盡可能全面地列出與資源環境相關的一系列指標，涉及范圍廣，然而由于不同地區之間的實際差異，使得指標過于籠統，缺乏針對性。與國內外現有指標體系相比，本文構建的資源環境承載力評價指標體系不僅考慮了資源、環境、經濟、社會4個方面，而且結合湖北省資源節約集約利用水平、生態環境保護的實際，在資源條件中以湖北主要資源種類為主，在環境污染方面考慮湖北省節能減排的目標指標，在經濟發展和社會民生方面，同時兼顧經濟發達與落后地區來設計指標。最終在遵循上述原則的基礎上，并參考相關研究成果，從資源條件優越、經濟協調發展、生態環境健康、社會民生改善4個方面構建了21項湖北省資源環境承載力評價指標體系(見表1)。

表1 湖北省資源環境承載力評價指標

2.3 數據來源與處理

(1)數據來源。湖北省包括12個地級市、1個自治州、3個省級代管市(天門、潛江和仙桃)和1個林區，共17個地市(州、區)。本文研究數據主要來源于《中國城市統計年鑒》(2003—2014)及《湖北省統計年鑒》(2003—2014)，各地級市歷年統計年鑒以及相關政府部門公布的數據，采礦業產值數據來源于《中國礦業年鑒》、《湖北省礦產資源年報》等，個別缺失指標數據通過插值法得到。

(2)理想值的確定。區域資源環境承載力的狀態要與理想狀態值進行對比，因此要根據各地區的具體情況來確定指標的理想值。考慮到本文研究目的是對各城市進行橫向比較及湖北省自身的縱向比較，理想值的確定既要考慮區域差異，又要突出可追趕性，因此采取以下方法來確定指標理想值：對資源條件和環境健康兩方面指標，要突出其指標的優越性，取各地區指標的最優值；對經濟發展與社會民生改善兩方面指標，要突出地區差異性，不能片面追求經濟發展，因此以全省平均值作為理想值(見表2)。

表2 湖北省資源環境承載力各指標理想值確定

3 評價結果與分析

3.1 總體評價

為揭示湖北省資源環境承載力整體水平變化趨勢，根據所構建的狀態空間模型，可計算出近十年來湖北省資源環境承載力實際水平與理想值。具體結果及變化見圖2。

圖2 2002—2013年湖北省資源環境承載力變化趨勢

從計算結果中可以看出，除2002年外，湖北省資源環境承載力實際值均小于其理想值，即M

3.2 區域差異分析

在得出湖北省資源環境承載力的總體變化趨勢后，我們要進一步對湖北省各城市資源環境承載力的變化以及區域差異進行分析。根據以上方法，計算湖北省17個地市(州)資源環境承載力。由于篇幅有限，文中選擇了2002年、2005年、2009年和2013年四個時間點為例，具體結果見表3。

表3 湖北省2002年、2005年、2009年、2013年資源環境承載力評價值

根據狀態空間模型計算結果，從表3及圖3中我們可以得出以下結論：

(1)從空間差異來看，湖北省各地區資源環境承載力逐步分化明顯，整體資源環境承載力表現出增強的趨勢，且有較大提升空間。資源環境承載力較高的地區主要集中在湖北省中西部的襄陽、宜昌和隨州等地以及孝感、武漢等地區，其中武漢市資源環境承載力變化明顯，近年來承載力水平不斷增強，資源環境問題得到有效改善。值得注意的是，宜昌市近10年資源環境承載力均高于0.6，表現出明顯的優勢，2009年計算的其資源環境承載力水平達到0.82，為全省最高水平。

(2)從整體變化來看，資源環境承載力在逐漸增強的有：襄陽、孝感、黃岡、恩施與神農架等地，其中孝感市十年來變化幅度較大，神農架地區資源環境承載力整體水平較低；資源環境承載力在下降的有：荊州、黃石、咸寧與十堰等地；變化較平穩的有隨州、天門、仙桃等，其中仙桃市資源環境承載力水平在緩慢上升；波動較大的有：武漢、宜昌、荊門、潛江、鄂州等地。神農架林區、恩施、十堰等偏遠地區資源環境承載力水平仍滯后于全省平均水平。

3.3 分類指標評價

從準則層的四個方面來分別進行評價，從而判斷各地區資源環境承載力的優勢與劣勢，進一步識別制約各地區資源環境承載力水平的短板因素，為提升區域資源環境承載力水平提供參考依據。計算湖北省17個地市(州)資源條件優越、經濟協調發展、生態環境健康和社會民生改善等四個維度的得分。

(1)資源條件優越。從圖4可以看出，湖北省17個城市資源條件優越評價得分差異較大，最優的是十堰、潛江、黃石、荊門和孝感等地區，相對較差的是宜昌、鄂州、咸寧、黃岡、襄陽、武漢、荊州和仙桃，得分最低的分別是隨州、天門、恩施和神農架4個地區。十堰、潛江、黃石和荊門等地資源條件相對較優，尤其是采礦業產值居全省前列，恩施、神農架等地人均水資源和耕地面積較低，恩施單位面積采礦業產值全省最低，降低了資源條件優越評價得分，也是制約各地區資源環境承載力的關鍵因素。

圖3 湖北省資源環境承載力時空差異演變

圖4 湖北省各地區資源條件優越評價得分

(2)經濟協調發展。結果表明，湖北省各地區經濟協調發展呈現兩極分化的趨勢，其中武漢、宜昌和襄陽、咸寧等地區經濟協調發展得分較高，荊門、天門、恩施和神農架等地得分較低。從全省來看，武漢、宜昌和襄陽等城市人均GDP、第三產業所占比重以及污染排放、能耗等指標表現出明顯的優勢，經濟實力增強的同時污染排放強度逐漸下降，經濟發展更加趨向協調；荊門、天門、恩施和神農架等地經濟發展相對滯后，資源利用效率不高，污染物排放高于其他地區，這也是制約其經濟協調發展的主要因素。

圖5 湖北省各地區經濟協調發展評價得分

(3)生態環境健康。生態環境健康評價結果表明，宜昌、十堰、恩施和神農架等鄂西及鄂西北地區生態環境水平明顯高于鄂東南地區，潛江、鄂州和黃石等地生態環境健康評價得分最低。在生態環境健康評價中，鄂西地區空氣質量和建成區綠化覆蓋率等指標有明顯優勢，武漢市雖然在工業粉塵、固體廢棄物和生活垃圾處理等指標上占有優勢，但2013年其空氣質量優良率僅為43.8%；潛江、黃石和鄂州等地環境治理水平相對滯后，尤其是在廢棄物處理水平上還有待提高，嚴重影響了生態環境健康水平。

圖6 湖北省各地區生態環境健康評價得分

(4)社會民生改善。社會民生改善與地區經濟發展水平密切相關，從圖7中可以看出，湖北省各市(州)社會民生改善得分最高的是武漢、宜昌等城市，另外黃岡、咸寧、孝感和襄陽等地區社會民生也在逐步改善；得分較低的是恩施、神農架林區和十堰等地，這與其經濟發展相對落后、公共基礎設施不完善等密切相關。因此要不斷加強社會民生改善，積極推進中小城市公共服務均等化，來提高這些地區的資源環境承載力水平。

圖7 湖北省各地區社會民生改善評價得分

4 結論與討論

第一，資源環境承載力是一個多要素和系統的綜合概念，本文從資源條件優越、經濟協調發展、生態環境健康和社會民生改善等四個方面篩選了21項指標，構建了資源環境承載力評價指標體系，較為全面地考慮了社會經濟發展、人類活動等對資源環境承載力的影響。

第二，引入熵權-TOPSIS法確定指標權重，并運用狀態空間模型進行評價，對湖北省2002—2013年資源環境承載力進行了總體評價與區域差異分析，不僅得出湖北省各市(州)近十年來資源環境承載力的時空分布與變化，通過分類指標評價結果，還能得出制約各地區資源環境承載力水平的短板因素，評價結果比較客觀、準確，能為區域發展提供一定的參考與借鑒。

第三，運用狀態空間法，構建了資源環境潛力軸、經濟發展軸與社會進步軸所組成的三維評價模型。結果表明：除2002年外，湖北省資源環境承載力實際值均小于理想值，即M

第四，通過對指標的四個維度進行評價，得出在資源條件優越方面，得分最低的是隨州、天門、恩施和神農架等4個地區，在經濟協調發展方面，荊門、天門、恩施和神農架等地得分較低，在生態環境健康評價方面，襄陽、潛江、鄂州和黃石等地得分最低，在社會民生改善方面，得分較低的分別是恩施、神農架林區和十堰等地。這些得分較低的方面就是制約其資源環境承載力水平的關鍵因素，應不斷改善短板因素對各地區資源環境承載力的制約。

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(責任編輯 劉傳忠)

The Evaluation of Resource and Environment Carrying Capacity in Hubei Province and Temporal-Spatial Differences

Yang Xiao

(Business School，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059,China)

The article constructed the evaluation index of resource and environment carrying capacity from four aspects，including the favorable conditions of resource，the coordinated development of economy，the healthy ecological environmental and the social livelihood improvement.It constructed three dimensions of Resources-Environment-Economics and Social state-space model.It analyzed the temporal and spatial differences of resource and carrying capacity of 17cities in Hubei province from 2002 to 2013，and evaluated the four aspects of indicators.The results show that：①Overall，the level of resource and carrying capacity in Hubei province is increasing，but still within the carrying range，and the carrying status is well.②From the spatial differences，the carrying capacity of each region in Hubei Province gradually differentiation.Areas with high carrying capacity are mainly concentrated in the western Hubei province，Xiangyang，Yichang and other places as well Suizhou，Xiaogan，Wuhan，which change significantly in Xiaogan，Wuhan，Yichang，Jingmen，Qianjiang，Ezhou.③From the classification index evaluation results，the constraints of resource and environmental carrying capacity in all regions with geographic differences，the lowest evaluation score is the key factors of resource and environment carrying capacity of the region，so as to propose specific countermeasures for the coordinated development of different regions.

Resource and environment carrying capacity；State-space model；Temporal-Spatial differences；Hubei province

國家社會科學基金重大招標項目“長江經濟帶產業綠色發展戰略與政策體系研究”(15&ZDA020)。

2016-05-18 作者簡介：楊瀟(1974-)，男，四川閬中人，成都理工大學商學院講師；研究方向：電子商務與物流、金融工程。

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