基于資源環境承載力評價的安徽省主體功能區劃分研究

鄭菲 李洪慶 趙姚陽

摘要：以安徽省為例，從資源、環境、經濟和社會4個方面選取16個指標構建資源環境承載力評價體系，采用熵權法和突變級數模型，結合ArcGIS軟件，計算出2016年安徽省各行政單元資源環境承載力，繪制等級分布圖，通過對比分析提出未來功能區域劃分。結果表明，①安徽省2016年資源環境承載力整體水平較好，蕪湖市和馬鞍山市綜合承載力最高;②經濟承載力對資源環境承載力的影響最大，并且同環境承載力和社會承載力呈現出一定的關系，經濟承載力越高，其社會承載力越高，而環境承載力越低。結合資源環境承載力評價結果和各城市特點，將安徽省16個行政單元劃分為優化開發區、重點開發區和適度開發區3個功能區，并提出了相應發展建議。

關鍵詞：資源環境承載力;突變級數法;主體功能區;區域劃分;安徽省

中圖分類號：X-1? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）22-0164-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.043? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Taking Anhui province as a case， this paper constructed assessment system of CCRE including 16 indicators from the range of resource， environment， economy and society. Then using entropy weight method and catastrophe progression method assess the CCRE value of each administrative unit of Anhui province. Finally， this paper presented the level distribution map with the help of ArcGIS， and proposed the advices of the division of main functional area. The results showed that ①The level of CCRE is preferably in 2016， Wuhu and Maanshan occupy the top two position;②The economic carrying capacity not only has the greatest influence on CCRE， but also shows a negative correlation with environmental carrying capacity and a positive correlation with social carrying capacity. Combining the result of CCRE，this study divides the 16 administration units into 3 functional zones： Optimization development zones， key development zones，moderate development zone. And combining the characteristics of each city， this paper put forward the corresponding development suggestions.

Key words： carrying capacity of resources and environment; catastrophe progression method; main functional area; regional division; Anhui province

資源和環境是人類生存和發展的基礎。近年來，中國社會經濟快速發展，特別是工業化和城市化進程的推進，導致污染問題加劇，資源和環境受到了嚴重的破壞，各地區環境資源承載力大大降低。隨著中國可持續發展戰略的不斷深化、“十三五”規劃生態文明建設的提出、《關于建立資源環境承載能力監測預警長效機制的若干意見》等文件的印發以及人們對于資源環境系統認識的不斷提高及環保意識的增強，資源環境承載力評價成為推進區域綠色高效發展的重要依據。近年來，位于長江經濟帶的安徽省經濟實力不斷增強，2016年國民生產總值達到24 117.9億元，但在經濟提升的同時，資源短缺、環境污染等問題也逐漸顯著，2016年安徽省的人均耕地面積為0.092 hm2/人，人均水資源量為2 018.430 m3/人，而全省城市污水排放量達159 297萬m3。因此，了解安徽省資源環境承載力現狀，依據各地承載力特點，建立資源環境承載能力監測預警長效機制，制定功能區域劃分與規劃設計，對于安徽省可持續發展具有重要的意義。

資源環境承載力是指在一定的時間和空間范圍內，在保證區域資源的可持續發展、維持環境穩態效應能力的前提下，該區域資源環境系統所能承受人類各種社會經濟活動的閾值[1]，是實現區域社會、經濟、生態協調發展的支柱，是判斷資源開發與環境保護是否平衡發展的重要指標。近年來，國內外對于資源環境承載力的研究已經取得了一定的成果，從評價方法來看，由定性方法到定量方法，再到定性與定量方法相結合研究，包括層次分析法[2]、生態足跡法[3-5]、狀態空間法[6]、模糊綜合分析法[7]、生態環境壓力指數法[8]等;從評價因素來看，資源環境承載力研究經歷了由資源承載力研究到環境承載力研究，再到資源環境承載力綜合研究的演變過程[9]。早期主要是針對土地資源[10]、水資源[11]、礦產資源[12]等單因素的承載力研究;隨著研究的深入，增加了對環境承載力的研究[13]，又將社會、經濟因素同資源、環境因素一同作為研究資源環境承載力的綜合評價因素[14]。針對不同的研究區域和研究對象，評價指標選取大致可分為：①將資源環境承載力視為一個復合系統，綜合研究其社會-經濟-生態等系統;②基于PSR模型研究資源環境的壓力、狀態問題。從評價區域來看，中國早期主要集中在新疆[15]、內蒙古[16]、寧夏[17，18]等經濟發展較為落后的西北部地區，隨著資源環境承載力研究的不斷發展，逐漸向京津冀[19]、黃河三角洲[20]等中東部地區擴展。上述研究充分體現了當前國內外資源環境承載力研究理論和評價方法的快速發展。本研究以安徽省資源環境狀況和社會經濟條件為基礎，運用熵權法和突變級數模型，以行政單元為研究尺度計算資源環境承載力綜合值，從橫向來分析安徽省16個行政單元2016年的資源環境承載力狀況，并結合ArcGIS空間分析軟件繪制出評價等級圖，依據評價結果和城市發展特點對安徽省進行功能區域劃分。

1? 研究方法

1.1? 區位概況

安徽省地處中國華東地區，位于東經114°，北緯29°，地跨長江、淮河南北，屬于長江三角洲腹地。土地總面積140.140億m3，包括16個地級市。截至2016年末，安徽省常住人口為6 196萬人，國民生產總值 24 117.89億元，水資源總量1 245.17億m3，工業廢水排放總量49 624.87萬t，工業二氧化硫排放量23.24萬t，能源耗費量12 694.96萬t標準煤，城鎮恩格爾系數32.50%，城鎮化率51.99%。近年來，安徽省社會經濟快速發展，人民生活水平不斷提高，但經濟發展對于資源的依賴和環境的破壞也逐年增加，影響了安徽省的整體發展。

1.2? 資源環境承載力指標體系構建

選取合理的指標體系是評價資源環境承載力的關鍵，直接影響評價結果。在遵循科學性、系統性、代表性、可得性等原則的前提下，本研究通過借鑒相關研究成果[21，22]，結合國家發改委頒布的綠色發展指標體系、生態文明建設考核目標體系以及安徽省2016年各市資源環境與社會發展特點，從資源承載力、環境承載力、社會承載力和經濟承載力4個層次選取評價指標，運用SPSS軟件的主成分分析功能從37個指標中選取16個重要指標，構建評價指標體系。

資源承載力指某一地區資源的數量和質量所能承受的該地區人口基本的社會和經濟活動的能力[23]，是可持續發展的重要體現。本研究選擇人均耕地面積、人均水資源量、建成區面積和墾殖系數4個指標，來描述安徽省的資源承載力狀況;環境承載力反映的是在一定時期內，研究區域在保持相對穩定的條件下，環境資源所能容納的人口和經濟規模的大小，是資源環境承載力評價的主要組成部分。本研究選擇工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量、建成區綠化覆蓋率和化肥施用量4個指標反映安徽省的環境承載力大小;在復合生態系統中，人類的社會經濟行為是生態系統發展變化的主要因素，是決定資源環境承載力強弱以及能否可持續發展的關鍵要素。社會承載力主要包括人口規模和社會進步兩個方面，由此選擇人口密度、城鎮化水平、恩格爾系數和每萬人擁有高等學校在校學生人數4個評價指標，描述安徽省社會發展狀況;經濟承載力主要涉及區域經濟發展的速度、規模和效率等方面，歸結為人均GDP、社會固定資產投資總額、城鎮居民可支配收入和農民人均純收入4個指標（表1）。

1.3? 數據來源與標準化處理

本研究各項評價指標數據主要來源于安徽省統計年鑒（2017年）、中國統計年鑒（2017年），中國城市統計年鑒（2016年）、安徽省各市國民經濟和社會發展統計公報（2016年）、安徽省環境狀況公報（2017年）。

由于各評價指標性質不同，單位不同，數量級也存在明顯差別，不能進行直接比較。因此，采用極值法對指標層數據進行標準化處理，具體公式如下：

1.4? 基于熵權法確定指標權重

資源環境承載力的大小受資源、環境、社會和經濟4個方面因素的影響，不同的影響因素對于不同地區的資源環境承載力的影響程度也各有差異。因此需要估算和確定安徽省資源環境承載力指標權重，目前計算指標權重的方法包括主觀賦權法（專家打分法、層次分析法等）和客觀賦權法（主成分分析法、均方差法等）。由于本研究采用的是安徽省統計數據，因此采用客觀賦權法中的熵權法來確定各指標的權重。熵權法公式如式（3）至式（5）所示。

根據上述公式，計算出該評價體系的指標權重，如表1所示。

1.5? 基于突變級數模型的承載力計算

突變級數法是一種對評價目標進行多層級分解，利用突變理論和模糊數學相結合產生突變隸屬函數，通過歸一化公式計算出綜合值，從而對評價目標進行排序分析的一種綜合評價方法。其主要思想是將研究目標的評價體系劃分為多層級結構，通過對每一層級中各指標間的相互對比，對其重要程度進行排序，并按照“大中取小”或“互補”的原則測算出每一層級的綜合值，由低層級向高層級逐級計算，最高層級即為研究對象層。由于每個層級包含的指標數量不同，因此常見的突變模型包括折疊突變模型、尖點突變模型、燕尾突變模型和蝴蝶突變模型（表2）。

其中，x為狀態變量，f（x）為模型狀態變量x的勢函數，系數a、b、c、d為該狀態變量的控制變量（即各子指標）。

該方法將定性分析與定量分析結合，計算過程簡便精確，結果具有科學性和合理性，提高了評價結果的定量化程度，同時又避免了因權重確定造成的人為主觀影響。根據上文構建的評價指標體系，本研究選取蝴蝶突變模型將標準化數值按其權重大小依次代入歸一化方程，計算出準則層的單要素承載力值，同理再把準則層數據按其權重大小代入方程，最終得出安徽省16個行政單元的資源環境承載力綜合值，其綜合值越大，說明該市資源環境系統對其社會經濟的承受能力越強，從而進一步分析綜合值，劃分評價區域并提出相應建議。

1.6? 資源環境承載力測算結果

根據上述16個指標的權重進行排序，并將2014年安徽省16個行政單元數據帶入蝴蝶突變模型中，可得到安徽省各市資源環境承載力的綜合評價結果，如表2所示。

2? 結果與分析

由于突變級數模型計算出的綜合值較高，數值差異較小，為了更加直觀的表達資源環境承載力，并使研究更具實用價值，本研究借鑒相關研究[24-26]，運用自然間斷點分級法將各個評價結果按數值區間劃分為優、良、一般、差4個等級，采用ArcGIS軟件，將測算結果等級與各行政單元進行耦合，得到各市資源承載力系統、環境承載力系統、經濟承載力系統、社會承載力系統和資源環境承載力系統等級圖（圖1至圖5）。

由表2可以看出，2016年安徽省各市資源環境承載力綜合值總體處于[0.439，0.882]，其中馬鞍山市、蕪湖市和銅陵市位于前列，分別為0.851、0.882和0.842;阜陽市承載力綜合值最低，為0.439，表明2016年阜陽市的資源環境所能承受的該地區社會經濟活動的能力最弱。安徽省資源環境承載力空間分布上呈現出由東南向西北逐漸降低的態勢，整體水平較好。具體表現為16個行政單元中，達到“良”等級以上的城市占總體的87.5%。產生該現象的主要原因是，經濟承載力對資源環境承載力的影響最大，經濟承載力等級越高，其資源環境承載力等級也相對越高，因此呈現出由合蕪馬銅等東南部經濟發達城市向阜陽、六安等經濟欠發達城市逐漸降低的趨勢。從圖1至圖4可以看出，經濟發達、承載力較高的城市，其環境承載力卻處于較低水平。以馬鞍山市為例，2016年馬鞍山市的人均GDP高達65 833元/人，社會固定資產投資總額達1 133.15億元，城鎮居民可支配收入達38 142元，經濟承載力全省第二，但同時馬鞍山市的工業廢水和廢氣排放總量分別為7 557.72萬t和6 056.15億m3，均為全省前列，因此導致其環境承載力排名落后。但整體來看安徽省的資源環境承載力處于較高水平，是安徽省逐漸重視經濟發展速度與環境保護力度相協調的結果。近年來，安徽省在推動經濟平穩持續較快發展的同時，實行最嚴格的環境保護制度，持續推進大氣污染防治行動計劃， 深入實施水污染防治行動計劃，逐漸加快建設資源節約型、環境友好型社會，推進安徽省資源環境與社會經濟有機統一。

從經濟承載力系統來看，綜合值整體處于[0.193，0.976]，地區差異顯著，合肥市、蕪湖市、馬鞍山市的經濟承載力位于領先水平。主要是因為以合肥市為中心的經濟圈是全省經濟增長的核心，這些城市經濟發展速度與發展水平匹配程度高，經濟基礎好，用于經濟活動的投資金額和力度明顯高于其他城市，同時國民生產總值居全省前列，因此提高了城鎮居民可支配收入和農民人均純收入，從而導致其經濟承載力相對高于其他城市。而阜陽市、六安市、毫州市和宿州市2016年的經濟承載力全省最差，其中阜陽市和六安市的農民人均純收入分別為9 776和9 960元/人，人均GDP僅為17 642和23 298元/人，遠遠低于2016年安徽省平均水平（41 493.6元/人），同時第三產業占國民生產總值的比重相對較小，經濟實力較弱，從而導致經濟承載力相對較低。

從社會承載力系統來看，整體處于[0.333， 0.901]，地區差異同樣較為明顯，“良”等級以上的城市占43.75%，說明安徽省社會承載力整體水平一般，其中合肥市的社會承載力綜合值最高，阜陽市、亳州市、宿州市最低。從圖1與圖2可以看出，社會承載力同經濟承載力具有一定的關聯性，經濟承載力較高的城市，其社會承載力大部分也比較高，反之亦然。例如亳州市、阜陽市兩個城市，其經濟實力相對較為薄弱，城鎮化水平較低，社會投資額相對較少，導致交通、醫療、教育等社會基礎設施差，加之這些城市的人口壓力較大，使得其社會承載力低于安徽省整體水平。

從資源承載力系統來看，整體處于[0.428， 0.807]，由圖3可知，68.75%的城市屬于“良”等級以上的水平，說明安徽省資源承載力較強，其中滁州市、池州市、六安市和宣城市屬于“優”等水平，合肥市、黃山市屬于“差”等水平。近年來由于城市發展的需要，合肥市政府不斷建廠引資、設立經濟開發區，擴大建成區面積，同時耕地面積隨著城市發展也逐年減少，墾殖系數下降，因此共同導致了合肥市資源承載力2016年處于最低水平。

從環境承載力系統來看，整體處于[0.447， 0.986]，50%的城市環境承載力處于“良”等以上，環境承載力整體處于中等水平。從圖4可以看出，安徽省環境承載力由皖南地區向皖北地區逐漸降低，這是因為皖南地區經濟發達，旅游資源豐富，政府對于皖南生態環境的保護力度大，用于建成區綠化覆蓋、工業污水處理等環境治理的專項資金多，而皖北地區煤炭、礦產等資源豐富，工業企業較多，工業廢水、廢氣排放總量高于皖南地區，同時用于環境治理投資又少于皖南地區，因此出現環境承載力由南向北降低的態勢。

3? 安徽省功能區域劃分

推進功能區域劃分，有利于提升全省土地資源空間開發格局，促進經濟社會活動與資源環境承載力相協調，推動人口、經濟、資源環境空間均衡發展。安徽省地處華東，毗鄰江蘇、浙江等省份，良好的區位優勢及投資環境使其成為長江三角洲城市群的發展要地，經濟發展迅速，但同時也引發了一系列城市問題。為保證城市發展與資源環境之間的協調性，近年來安徽省省政府相應頒布了《創新驅動發展工程實施方案》《安徽省人民政府關于加快發展循環經濟的若干意見》等文件。本研究結合5個承載力系統的分析結果和安徽省的實際情況，借鑒相關研究成果[23-25]，將16個行政單元劃分為優化開發區、重點開發區和適度開發區，并據此提出相應發展建議。

3.1? 優化開發區

此區域包括合肥市、蕪湖市、馬鞍山市和銅陵市。合肥市是安徽省的政治經濟中心，全省經濟發展的龍頭城市，評價結果顯示資源-環境-經濟-社會承載能力相對較強，為全國創新型城市試點城市之一;蕪湖市、馬鞍山市和銅陵市資源環境承載力綜合值分別位于全省前三位，位于以合肥市為中心的經濟圈內，具有良好的經濟基礎，資源環境承載力強且發展潛力較大。對于此類城市，應在保證經濟發展速度的同時，提高經濟增長的質量和效益，大力發展創新產業，積極引導高校、研究所參與到科技創新建設中來，使其發揮能動性;改善經濟結構，結合循環經濟發展模式，逐年加大對循環經濟的投入，采取扶持措施，促進生產、消費、再生產等環節向可持續方向發展，合理制定一二三產業用地政策;轉變資源再生型城市（馬鞍山市）的經濟發展方式，積極發展第三產業，逐步淘汰高污染、高能耗產業，優化經濟結構，使其逐步走向綠色環保低碳的可持續發展道路。

3.2? 重點開發區

此區域包括滁州市、亳州市、蚌埠市、淮南市、淮北市和宣城市6個城市。滁州市、亳州市和宣城市近年來經濟實力不斷增強，經濟-社會承載能力良好，對現代產業的發展能夠提供較好的資源環境條件，2010年以來相繼提出了加快科技創新、推動產業轉型升級等政策，印發了《關于大力提升科技型中小企業技術創新力的建議》《關于加快眾創空間發展服務實體經濟轉型升級的實施意見》等文件。蚌埠市、淮南市和淮北市3個城市城鎮化速度較快，第二產業發達，2016年第二產業占生產總值的比值分別為43.95%、51.46%、47.17%。這些地區今后發展過程中，可作為承接全省經濟和人口專業的地區，充分發揮合蕪馬銅地區的輻射帶動作用，加快經濟發展，進一步發展高新技術產業、增加高等院校數量，提高城市生態環境條件，減少城市化工業化過程中產生的城市污染。

3.3? 適度開發區

此區域包括池州市、安慶市、黃山市、阜陽市、六安市和宿州市。該區域資源環境承載力和經濟發展能力一般，但在全省范圍內仍具有較高的生態服務價值和糧食安全意義。其中，宿州市作為全省的農業大市，第一產業比重大，在今后發展中要創造具有競爭力的產品，引入高新技術，提高技術設備和信息化水平、加快轉變農業的發展方式，以促進產業創新發展，構建現代化流水線，加快城市轉型。此外黃山市、池州市和安慶市位于安徽省西南部，文化底蘊深厚，旅游資源豐富，建成區綠化覆蓋率高，工業三廢排放量較少，環境污染小，第三產業比重較大，因此應繼續發揮第三產業對其城市發展的帶動作用，同時注重生態環境建設，打造全省生態服務型示范城市;相反，阜陽市和六安市資源環境承載力都處于較低等級，據此政府應加大力度開展一系列項目引導城市第三產業的快速發展，整體水平低下，人口壓力大，城鎮化水平略低，醫療衛生、教育等基礎設施相對較差，因此發揮亳州皖北中心城市和合肥經濟圈的帶動作用，促進基礎設施建設。

4? 結論與討論

安徽省各市資源環境承載力測算結果表明，安徽省資源環境承載力水平較好，整體處于[0.439， 0.882]，良等以上水平城市共12個，其中蕪湖市最優、阜陽市最差，呈現出由東南向西北逐漸降低的趨勢。從4個子系統來看，經濟承載力系統對資源環境承載力的影響最強，權重達40.2%，而環境承載力系統的影響最弱，權重為13.4%。同時，經濟承載力同資源承載力在一定程度上呈負相關，經濟承載力高的城市，其資源承載力均較低;安徽省西北部城市的環境承載力和社會承載力水平處于全省較低水平。本研究基于資源環境承載力評價結果，結合相關政策文件與研究成果，將安徽省劃分為優化開發區、重點開發區和限制開發區3大功能區，其中合肥市、蕪湖市、馬鞍山市和銅陵市為優化開發區，滁州市、亳州市、蚌埠市、淮南市、淮北市和宣城市為重點開發區，池州市、安慶市、黃山市、阜陽市、六安市和宿州市為適度開發區，并依據不同城市的特點，提出了未來發展的建議，對于安徽省制定合理的規劃、城市可持續發展具有一定的意義。

近年來，資源環境承載力研究在城市空間發展規劃及功能區域劃分等方面受到了越來越多的重視，因此構建資源環境承載力指標體系，進行綜合評價十分重要。當前階段資源環境承載力評價并無統一指標體系，指標選取的多寡對于評價結果也有一定的影響。本研究在充分研究安徽省資源稟賦、環境狀況及城市發展規劃的基礎上，從資源、環境、經濟和社會4個方面選取了16個指標進行承載力評價。但是，資源環境是十分復雜的系統，指標體系和評價方法也不能完全反映研究區域資源環境承載力水平，因此在今后研究中仍需不斷地完善指標體系，嘗試不同評價方法進行對比分析，使研究更加深入。同時仍需注意到，在經濟快速發展的大背景下，要進一步研究資源環境承載能力監測預警長效機制，有效規范空間開發秩序，合理控制空間開發強度，才能制定出有效的、合理的城市未來發展規劃，保障生態文明建設的順利進行。

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