基于熵值法的區域綜合承載力評價與障礙診斷

吳卿 楊晶 秦碩璞

摘要：以吉林省為例，將區域綜合承載力系統劃分為經濟、水土、社會、生態4個子系統。通過相關性分析和主成分分析對指標進行篩選，結合熵值法客觀賦權，構建區域綜合承載力評價體系。利用耦合協調度模型對4個子系統間的耦合協調程度進行了科學評價，并診斷出制約區域綜合承載力的主要障礙因子。結果表明，區域綜合承載力和子系統間的耦合協調程度總體呈上升趨勢，且部分的耦合協調度變化和整體承載力變化呈現出一致性;水土承載力一直是制約區域綜合承載力的重要因素，前期社會性限制因素逐漸轉變成生態因素;洪水等自然災害的發生，對各子系統均有不同程度的沖擊，并對區域綜合承載力造成巨大影響。對區域綜合承載力進行科學評價并進行障礙診斷，為政策制定和吉林省高效發展提供科學依據。

關鍵詞：區域綜合承載力;主成分分析;熵值法;耦合協調度;障礙診斷

中圖分類號：X24 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）10-0169-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.039 ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Taking Jilin province as an example，the regional comprehensive carrying capacity system is divided into four subsystems， such as economy， water and soil， society and ecology. Through correlation analysis and principal component analysis， the indexes were screened and the entropy method was used to objectively assign weights to construct the evaluation system of regional comprehensive carrying capacity. The degree of coupling coordination among the four subsystems was scientifically evaluated by using the coupling coordination degree model， and the main obstacle factors restricting the regional comprehensive carrying capacity were diagnosed. The results showed that the regional comprehensive carrying capacity and the degree of coordination between subsystems are overall upward trend， and part of the coupling coordination degree and the overall carrying capacity changes show the consistency. Water and soil carrying capacity has always been an important factor restricting the comprehensive carrying capacity， the early social constraints gradually transformed into ecological factors.The occurrence of natural disasters such as flood， has different degress of impacts on each subsystem and has a huge impact on the regional comprehensive carrying capacity. This study makes a scientific evaluation of the regional comprehensive carrying capacity and makes an obstacle diagnosis， providing a scientific basis for policy formulation and efficient development of Jilin province.

Key words： regional comprehensive carrying capacity; principal component analysis; entropy method; coupling coordination degree; obstacle diagnosis

吉林省地處東北的中部，是國家重點建設的生態示范省，也是重要的商品糧生產基地之一。隨著城市化進程的加快，生態穩定、水土保持和經濟、社會發展間的矛盾日益突出，對區域的綜合承載力造成障礙。因此，科學評價區域的綜合承載力，明確其限制因素并提出對策，對協調經濟和環境間的平衡，推動吉林省高效發展具有重要意義。

對承載力的研究起源于馬爾薩斯的《人口論》， 其首次對人口承載力進行了定義，將承載力從工程地質領域的物理概念引入人文社會領域。之后的承載主體不斷擴充，包括土地[1]、水資源[2]、資源環境[3]等。城市承載力成為新興的研究熱點，其理論和方法都在不斷完善[4]，DPSIR、AHP、主成分分析法理論模型及灰色預測、生態足跡、系統動力學、均方差決策法等研究較多，應用方向也不斷延伸，如城市群發展[5]、障礙診斷[6]、風險預測[7]等。

概括而言，研究思路圍繞如何科學構建評價體系并如何將評價結果應用于現實，但存在如下問題，①多采用正向指標和逆向指標，但適度指標和區間指標較少考慮。比如有研究將人口自然增長率認為是正向指標，但考慮人口增加對生態和水土的負擔加重，其作為適度指標更為合適，而關于其理想值的確定是一個值得探討的問題。同時，關于通貨膨脹率理想區間的確定也值得思考，并且沒有經過指標篩選，可能存在指標間相關性較強的問題。②指標體系構建維度較為單一，區域綜合承載力是多個系統相互作用的結果，子系統選取上不夠全面。③對區域綜合承載力進行評價時，通常把區域作為整體系統加以評價，但對各子系統之間的耦合協調程度以及部分對整體的作用卻很少探討。④障礙診斷方面也大多局限于趨勢分析，對其產生原因沒有結合區域背景進行深入探討。

為解決上述問題，選取了適度指標和區間指標，通過相關性分析剔除掉相關性較強的指標，并采用主成分分析使得指標具有較好的解釋能力。城鎮化水平、土地開發強度、水土流失治理、廢氣排放等都會對區域的綜合承載力產生影響，這些影響可歸于4個子系統，分別是經濟子系統、水土子系統、社會子系統、生態子系統。本研究對上述問題進行了改進，構建了科學的評價體系，進行子系統間的耦合協調度分析并探討了對區域綜合承載力的影響，結合區域發展模式和不可抗力因素進行障礙診斷。

1 ?土地綜合承載力評價體系構建

1.1 ?準則層與指標層的建立

遲國泰等[8]在研究省級科學發展評價時采用了聯合國可持續發展委員會和中國社會科學院等權威機構的典型指標，建立指標體系。參考其選取指標，考慮到區域綜合承載力的特點，遵循科學性、可靠性、綜合性、系統性原則將區域綜合承載力系統劃分為經濟、水土、社會、生態4個子系統，確立目標層、2個準則層、1個指標層，構建了4級評價體系，初步海選了40個指標。

1.2 ?指標標準化

依據指標對區域綜合承載力的作用方向，將指標劃分成正向指標、逆向指標、適度指標和區間指標。根據極差標準化，分別將各類指標實現了正向化，同時去除了量綱影響，使所有指標的數據均在0～1。為了后續熵值法不會出現ln0的情況，將標準化為0的數據向右平移0.000 1，公式如下所示：

4 ?小結與討論

1）區域綜合承載力總體呈上升趨勢且趨勢仍將持續，各子系統耦合協調程度不斷提高，各子系統間的發展日趨平衡。同時，部分間的耦合協調程度和整體承載力變化表現出一致性，各子系統間耦合協調程度越高，區域綜合承載力越好。

2）經濟子系統和生態子系統的變化趨勢相同， ?且經濟發展存在滯后性，生態影響經濟發展，良好的生態是經濟發展的基礎，加強生態文明建設有重要意義。

3）社會子系統與區域綜合承載力的變化趨勢最為接近，而社會子系統的主導因素是城鎮化率，說明城鎮化率的提高是區域綜合承載力提高的關鍵因素。

4）各子系統及區域綜合承載力在2010年較低，2013年大幅降低，2017年略有降低，原因是這3年發生了大規模的洪水，淹沒大量農田，造成糧食減產，沖毀很多基礎設施和部分住房，社會、生態、經濟均受到很大沖擊。造成巨大沖擊的原因有：一部分樓房建在地勢很低的地方;上游魚塘非法大量開發，泄洪時，大量魚塘被沖毀，導致洪水進一步泛濫;水壩等抗洪設施不夠完善。建議科學調整土地利用布局;對土地進行嚴格的用途把控，對土地非法開發及時發現處理;對河流進行防控管理，層層把關，每條河流都要有人管控負責，并增強防洪設施。

5）主要障礙因素：水土承載力一直以來都是制約區域綜合承載力的重要因素，具體表現為土地開發強度的不合理，人均水資源量少和水土流失治理不到位，反映了資源方面，尤其是水資源存在短缺問題。

6）障礙因素轉變：總體而言，障礙因素由社會因素向生態因素轉移。前期的人均綠化面積、城鎮化水平和人均居住面積等限制因素隨著社會的發展已經漸漸地消失。當前，生態因素的限制作用日益突出。根據PSR理論，生態用水量的降低，生態子系統的狀態不如從前;隨著廢氣排放量增加，生態子系統承受的壓力增大;生態治理的強度不夠，表現為工業污染治理不及時，投入到環境污染治理的資金占比降低，3個方面共同使生態阻礙度增大。

7）障礙原因：吉林省作為農業大省，農業耗水量大、經濟效益差、水資源利用效率低，部分地區的粗放型農業造成水資源浪費。人口增加帶來的過度開荒、不合理生產建設活動，都會導致土地開發強度、利用結構的不合理，加之周期性的洪水來勢迅猛，強度極大，造成了嚴重的水土流失，同時治理難度較大，使得水土承載力一直成為障礙性因素。產生轉變的原因主要是城市化進程的加快，自2010年以來，中國經濟社會的飛速發展已經基本滿足了人們居住的需求，發展面臨的問題從城市化等基礎問題變成了如何恢復城市化進程造成的自然污染和如何解決水資源稀缺等問題。

8）相關建議：吉林省要快速發展，需要合理開發土地資源，解決水土流失的問題，擴大森林、湖泊、濕地面積，加快水利建設，增強城鄉防洪抗旱排澇能力，加強水土保持的宏觀性戰略研究，經濟發展和生態保護相協調，調整農業結構;限制排放廢水、廢氣，加大政府監管力度，治理被污染的環境;同時要號召人們節約用水，保護水資源，提高農業水資源利用率，對水資源進行調控，科學實施小流域綜合治理，緩解面臨的人均水資源量少的問題，在經濟發展的同時加強生態文明建設。各子系統間是相互作用、相輔相成的，良好的生態環境、水土的良好保持，對其他子系統有積極的促進作用，子系統間的耦合協調度提高，對整體綜合發展有著1+1>2的影響。

參考文獻：

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