基于AHP-DEA的濱海濕地保護利用管理效率評價

張 衢,賀桂珍,*,呂永龍

1 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學院大學, 北京 100049

我國海岸線長達一萬八千公里,涉及遼寧、河北、天津等11個省、自治區、直轄市及港澳臺地區。沿岸約有1500多條大中河流入海,形成了淺海灘涂、河口灣、海岸濕地、紅樹林、珊瑚礁、海島等六大生態系統和30多個類型的濱海濕地,是構成我國自然濕地網絡的重要組成部分[1]。濱海濕地擁有極其豐富的生物多樣性,孕育著豐富的漁業資源、紅樹林和海草床,支撐著具有重要國際意義的東亞-澳大利西亞鳥類遷飛路線上的數百萬水鳥遷徙,是全球生物多樣性的重要組成部分,同時也為中國沿海經濟發達地區的可持續發展提供了生態安全屏障[2]。

隨著沿海地區城市化和產業化進程的加劇,各地對濱海濕地的開發一直有增無減。灘涂濕地圍墾、海水養殖、鹽業生產和油氣資源開發等人為經濟活動導致濱海濕地不斷地減少。在過去50年中,中國總共失去了大約53%的溫帶沿海濕地、73%的紅樹林濕地和80%的珊瑚礁。濱海濕地的大規模喪失,必然會嚴重威脅到沿海地區的生態安全,因此,保護濱海濕地刻不容緩[3-6]。

中國政府真正將濕地作為一類具有共同屬性的生態系統加以管理和研究始于1992年加入《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》(簡稱《濕地公約》,又稱《拉姆薩爾公約》)。加入公約以來,中國相繼出臺了《關于加強濕地保護管理的通知》、《全國濕地保護工程規劃(2002—2030年)》、《濕地保護管理規定》等政策文件,成立了跨部門的國家履約委員會,加強了對包括41處國際重要濕地、500多個濕地自然保護區在內的濕地生態的保護管理。從“十一五”開始,《全國濕地保護工程規劃(2002—2030年)》開始落實到每一個五年計劃中,中央和地方對濕地保護的投資規模都在不斷的增大,從“十一五”期間的90.04億元,分別增加到“十二五”的129.87億元和“十三五”的176.81億元。然而,環境保護投資效率較低,政策實施不完善,是我國以及世界上許多地區所面臨的難題。只有提高濱海濕地保護利用效率,才能使資金、人力,土地以及其他各項資源得到充分利用,濱海濕地的保護才能取得良好效果[7-9]。

國內外對濱海濕地及其他自然保護地管理效率的評價研究主要是針對某一自然保護地進行的。李國平等運用“WCPA評估框架”(WCPA,世界保護地委員會)對陜西省牛背梁國家級自然保護區的管理效率開展了評估[10]；Frank等[11]運用文本分析的方法,選取了生物物理、社會經濟、政府管理等相關指標,評估了肯尼亞最古老的海洋自然保護區Malindi-Watamu在1993—2005年濱海生物多樣性保護以及基于經濟利益的海洋生物循環利用管理計劃的實施情況；Stoll-Kleemann[12]總結了保護區管理的快速評估和優先排序法(RAPPAM,Rapid Assessment and Prioritization of Protected Area Management),管理效率跟蹤評價工具(METT,Management Effectiveness Tracking Tool),聯合國教科文組織的遺產加強管理工具包(EoH,Enhancing our Heritage)等相關評價方法。而基于國家尺度上規劃政策層面濱海濕地管理效率的評價國內外都鮮有涉及,國內主要有徐道煒等運用數據包絡分析(DEA,Data Envelopment Analysis)的方法對林業系統近20年的投入產出效率進行評價[13]；李婷[8]和楊楠楠[9]結合成本效益、系統分析,層次分析等多種方法進行了湖北省、武漢市濕地政策實施績效評價研究。以上研究基本都是基于自然保護地管理進行的,而濱海濕地不僅包含重要的生物質資源,也具有非常重要的經濟價值,因此在評估濱海濕地管理效率時,并不能從單一的保護角度出發,而應該就保護和利用兩個層面對其管理效率進行評價。

本文選擇沿海遼寧、河北、天津等10省市作為研究區域,在綜合考慮經濟、生態和社會三方面影響因素的基礎上,構建了濱海濕地保護利用管理效率評價體系,提出了層次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)和數據包絡分析(Data Envelopment Analysis,DEA)相結合的方法。在利用AHP方法對投入、產出指標進行優化處理的基礎上,運用DEA的方法對沿海省份進行實證評價。最后提出改進濱海濕地保護利用管理效率的建議,以期為提升濱海濕地管理水平提供參考。

1 研究方法

1.1 層次分析法

層次分析法(AHP,Analytic Hierarchy Process)是20世紀70年代中期由美國運籌學家Thomas L.Saaty提出的一種定性分析方法。AHP是基于人的決策思維,定性與定量相結合的系統分析方法。它能夠從復雜的問題找到解決問題的主線和決策的目標,為解決復雜問題提供一種全面科學的評價體系和決策依據,從而將復雜問題簡單化、將抽象問題具體化[14-16]。

AHP將研究目標分解成目標、領域、指標等層次,建立層次分析結構模型。利用分解形成的邏輯結構,將主觀的、定性的信息進行定量處理。為了解決輸入指標數量過多的問題,得到DEA模型運算的一級指標,通過專家打分法確定二級指標間的重要程度,對影響評價結果的控制因素進行兩兩比較,構建判斷矩陣,利用特征值的方法,確定各二級指標的相對重要性[17-19],得到各二級指標的處理值相加作為一級指標,以滿足DEA運算中指標和決策單元間的數量關系,同時減少各指標之間的相關性。其中專家打分法是指設計調查問卷,通過匿名方式征詢有關專家的意見,將二級指標進行兩兩比較打分,對專家打分結果進行統計、分析和處理,最后客觀地綜合多數專家經驗與主觀判斷,再結合研究背景,專家意見多輪調整后,最后得出各二級指標間的相對重要數值。

1.2 數據包絡分析

數據包絡分析(DEA,Data Envelopment Analysis)是美國Charnes等三位學者以Farrell的技術效率邊界法為基礎發展出來的效率評價模式[20],是一種常用的效率評估方法,用以評價一組具有多個投入、多個產出的決策單元(DMUs,Decision Making Units)之間的相對效率[21]。其中最基本的模型是C2R和BC2[22],屬于假設各投入或產出同比例變化的徑向DEA模型,忽視了效率中的松弛。為彌補此缺點,Tone在2001年提出了一個新的基于松弛變量的非徑向DEA模型,即SBM(Slack-Based Measurement)模型,此模型不僅考慮了松弛變量,而且還將松弛變量加入了目標函數,因此更能準確地測算而不是高估效率值[23]。2002年Tone又提出了一種基于松弛變量的超效率SBM模型,結合了超效率DEA模型和SBM模型的優點,彌補了傳統DEA模型不能區分多個有效決策單元DMUs的缺陷[24-26]。

根據對效率的測量方式,DEA模型還可分為投入導向、產出導向和非導向。其中投入導向和產出導向分別是在固定投入或者產出的前提下,測量相對應產出或者投入應該減少或增加的程度。而非導向模式則是同時從投入和產出兩個方向進行效率測量的模型。由于濱海濕地保護利用政府管理的特殊性,濱海濕地保護利用管理的各項投入在增加的同時,隨著技術的進步和保護工作的進一步加強,濱海濕地產生的相關效益和濱海濕地的保護面積都在增加,因此在濱海濕地保護利用管理效率評價的過程中需要從投入和產出兩個方向同時進行測量[27-34]。綜合以上考慮,本文選用DEA模型中的非導向超效率SBM模型進行濱海濕地保護利用管理效率的評價。

基于DEA模型運算的特點,需要得到投入指標和產出指標。通過文獻分析和專家訪談,根據濱海濕地保護利用的特點,指標層共構建六個投入產出一級指標,投入指標分別為資金投入、人力投入和土地投入,產出指標分別為濱海濕地相關產量、濱海濕地保護面積和入海污水處理率[8,35-38]。

本論文綜合以上AHP和DEA兩種方法,先利用AHP確定影響因素的權重,篩選出評價指標；然后以這些指標為基礎,運用DEA進行相對效率評價。這種方法利用AHP反映評價者主觀偏好的能力,彌補了DEA評價結果經常出現的現實可行性不足的缺陷；又通過由AHP得出DEA輸入、輸出指標的做法,提高了DEA方法的科學性。

運用AHP構建指標層次模型,對二級指標進行優化處理,列出判斷矩陣,在符合一致性檢驗的前提下,計算出各二級指標所占的比重,綜合得出一級指標值。將AHP方法計算得到的一級指標值代入DEA-Solver Pro5.0軟件中的非導向超效率SBM模型進行效率計算,得到濱海濕地保護利用管理效率值和改進結果。

2 數據收集和指標處理

2.1 數據收集

原國家林業局、國家海洋局,環保部和農業部是濱海濕地管理的主要國家政府部門,其中以林業局為濱海濕地主要管理部門。由于政府職責與權力的劃分以及海洋和環境保護與濱海濕地保護管理的相關性,原海洋局和環保部均有涉及濱海濕地保護利用的管理內容；農業部主要負責管理近海灘涂養殖和捕撈。對應到地方層面,各省、市、自治區的林業局為濱海濕地主要管理部門,海洋局、環保廳(局)和農業廳(局)為相關部門。鑒于職責的重疊,本文將以上四部門作為一個整體,代表政府對濱海濕地的保護利用管理主體,作為評價對象。

為評估濱海濕地保護利用管理效率,以政府在濱海濕地保護利用管理方面投入的資金、人力和土地作為投入指標,濱海濕地已納入自然保護區的保護面積、濱海濕地主要相關產量、入海污水處理率作為產出指標,代入到超效率SBM模型中進行濱海濕地政府管理效率的評價。在選取濱海濕地保護利用管理效率評估指標時,首先基于AHP方法的特點,評估指標需要從經濟、社會、生態效益三個方面進行選取,并結合濱海濕地主要保護特征,如濱海濕地保護面積劃分、保護治理投資、管理人員投入等；主要利用特征,包括灘涂濕地圍墾、海水養殖、鹽業生產和油氣資源開發等進行選取。同時查閱自然保護區效率評價研究相關的文獻、資料等,分析評估常用的指標類型,列出所需各項指標。其次,結合統計資料對所選的指標進行調整,對于統計資料里沒有所需指標詳細信息的,用其他相關指標進行替代或作同類調整。最后咨詢相關領域的專家,去掉不符合評估條件的指標,增加新的必要指標,對所選指標進行詳細篩選后得到最終評價指標。

研究時間段為2006—2015年。由于港澳臺地區的數據難以掌握以及上海市相關數據的缺失,本文以中國大陸沿海10個省、市、自治區：遼寧省、河北省、天津市、山東省、浙江省、江蘇省、福建省、海南省、廣東省、廣西壯族自治區共10年的濱海濕地政府保護利用管理相關數據作為樣本。

樣本數據主要來源于國家政府以及各地方政府出臺的濱海濕地保護計劃(《濕地保護工程“十一五”規劃》和《濕地保護工程“十二五”規劃》)、《中國投資統計年鑒》、《中國林業統計年鑒》、《中國海洋統計年鑒》、《中國環境統計年鑒》,各省市相關統計年鑒；原國家林業局、國家海洋局、環保部,農業部官方網站數據庫、各省市政府官方網站數據庫等。

2.2 指標處理

由于影響效率評價的因素眾多,關系比較復雜。經過綜合考慮我國濱海濕地保護利用管理特點,政策導向,按照政府管理效率評價可行性的要求,基于指標層的一級指標,綜合文獻分析和專家訪談意見,提出濱海濕地保護利用管理效率評價的二級指標(表1)。

表1 濱海濕地保護利用管理效率評價指標體系

設計濱海濕地保護利用管理效率評價AHP專家咨詢調查問卷,于2019年4月邀請了來自中科院生態環境研究中心環境經濟管理、環境政策、生態學、生態工程效益評估、產業生態學和自然保護地體系規劃等領域的12位研究人員進行填寫,對各二級指標的重要性進行兩兩打分比較,對打分結果進行幾何加權平均,再結合研究背景和本領域專家意見進行調整,構建二級指標判斷矩陣。

對判斷矩陣進行一致性檢驗,計算各二級指標的權重,換算得出應用于DEA分析的一級指標值[35,37]。B2與B3這兩個一級指標值可以通過數據收集直接得到數據值,因此沒有相對應的二級指標。

構建各二級指標判斷矩陣,根據一致性檢驗的計算原理,編寫MATLAB計算程序進行計算,對指標數量超過2的判斷矩陣進行一致性檢驗并計算相對應的比重,指標數不超過2的判斷矩陣只計算其比重。由檢驗結果可知各判斷矩陣都符合一致性檢驗,并得出了二級指標在各一級指標下所占的比重(表2)。

表2 判斷矩陣一致性檢驗以及權重結果

結合MATLAB計算得到的各二級指標的比重,以及數據收集所得各二級指標具體數值,換算得各一級指標的數值(表3)。

表3 輸入輸出指標變換處理

3 結果及分析

經由DEA Solver-Pro5.0軟件將數據代入超效率SBM模型進行運算,可以獲得2006—2015年沿海10省的濱海濕地保護利用管理效率評價結果(表4)。由于DEA效率值的計算高度依賴參考集的選取,不同的參考集下所得到的效率值不盡相同。因此本文以各個省份為研究對象,將每個省份2006—2015年的指標組成一個相應的參考集進行計算,比較不同地區時間序列下的效率值大小以及變化情況,得到以下評價結果。

表4 濱海濕地保護利用管理效率評價結果

3.1 效率值分析

從濱海濕地保護利用管理效率評價結果可以看出(表4),總體上來說,在100個決策單元中,相對有效(效率值≥1)的決策單元共71個,相對無效的決策單元共29個。其中有8個決策單元效率值均大于0.8,稍加改進就可達到有效水平；4個決策單元的效率值小于0.1,為極度無效的決策單元。所有的決策單元中,效率值最大的為1.61,最小的為0.047。

山東、河北、浙江三省平均效率值大于1,總體達到了有效水平；廣東、海南、江蘇三省平均效率值在0.8到0.9之間,雖然平均效率值較高,但并不能說明廣東、海南、江蘇三省濱海濕地保護利用管理效果較好：由于廣東、海南、江蘇三省有效決策單元的效率值較高,和無效決策單元的效率值相差較大,因此導致平均值較高。天津、廣西、遼寧三省效率值達到了0.9以上,其無效決策單元基本保持在2—3個左右,并且效率值相對較高,容易改進。福建省的平均效率值最低,為0.76,其無效DMU集中在2009—2012年,效率值都在0.3以下,拉低了平均水平。

從時間序列上來看,2006—2015年濱海濕地保護利用管理效率評價值總體上呈現“兩頭高,中間低”的變化情況：2006—2008年各決策單元普遍都達到了有效水平,2009—2012年集中了73%低效率的無效決策單元,其中江蘇、福建、廣東三省占到了50%。2013年容易改進的無效決策單元達到了總數的57%,稍加改進就可達到有效水平。2014—2015年決策單元普遍達到有效水平(圖1)。

圖1 2006—2015年濱海濕地保護利用管理效率圖

3.2 效率改進分析

2009—2012這四年,廣東、福建兩省效率值低于0.2,DEA Solver-Pro5.0計算得出的各投入產出的冗余值中,濱海濕地保護面積都為第一改進要素,且改進空間巨大(表5)。改進冗余率為999.90%,即改進值為原保護面積的十倍。各決策單元的第二改進要素不盡相同,包括人力投入、濱海濕地相關產量和入海污水處理率,資金投入和土地投入則基本沒有冗余。

表5 濱海濕地保護利用管理效率投入和產出的優化結果

效率值在0.2—0.8之間的決策單元,除了2011年的遼寧省,保護面積依然是其他決策單元效率低下的第一改進要素,第二改進因素表現為資金投入的冗余和少量決策單元人力投入和土地投入的冗余。濱海濕地相關產量和入海污水處理率的冗余率較小,稍加改進就可以達到有效目標值。可以看出,投入冗余是效率值在0.2—0.8之間決策單元的主要改進要素。

效率值在0.8以上的決策單元,造成無效的原因各有不同,主要體現在資金投入和人力投入的冗余以及濱海濕地相關產量和保護面積的不足,入海污水處理率則基本達到了目標值,雖然效率值在0.8以上決策單元的改進要素不盡相同,但各個投入和產出指標的冗余率都保持在40%以下,稍加改進就可達到有效水平。

4 討論與管理建議

4.1 討論

本文選用AHP對基礎指標進行處理,構建了濱海濕地保護利用管理指標體系,采用超效率SBM模型對我國濱海濕地保護利用管理效率進行評價。對效率評價的結果進行討論如下：

(1)2006—2015年濱海濕地保護利用管理效率評價合計100個決策單元中,相對有效(效率值≥1)的決策單元共71個(71%)；相對無效的決策單元(效率值<1)有29個(29%)。總體上呈現“兩頭高,中間低”的變化情況。這種變化趨勢部分是由政策變化引起的：“十一五”制定了《全國濕地保護工程實施規劃(2005—2010年)》之后,對濱海濕地的保護出現了一定的關注。2006—2007年廣東省和遼寧省響應國家規劃,相繼出臺了《濕地保護條例》。但在2008—2011年,沿海未有省份發布任何關于濕地保護的省級行政法規或部門規章。熱度的消減和關注度的淡化導致在2009—2012年沿海各省出現了不同程度的管理無效。直到2012年,《山東省濕地保護辦法》和《浙江省濕地保護條例》出臺,2013年國家林業局《濕地保護管理規定》的發布,又把濕地保護推上了政府工作的前線,濱海濕地保護利用管理效率又重新開始接近有效水平。

(2)從投入產出改進分析來看,2006—2015年中國濱海濕地保護利用管理效率低下的原因主要在于濱海濕地有效保護面積不足和資金投入的不完全利用。結合具體指標值進行分析,沿海十省對濱海濕地保護利用管理的資金投入在不斷增加,但濱海濕地保護面積不同程度地有所減少,基本在2009、2010這兩年內呈現斷崖式的減少。雖然后續投入資金不斷增多,但濱海濕地保護面積的減少不可逆轉。從原始數據還可以看出,除了資金投入,政府機構相關的人力投入在不斷的減少,這符合機構改革的趨勢要求。雖然作為濱海濕地養殖和鹽產的土地投入變化不大,但隨著科技的進步,濱海濕地相關產量卻有所增加,入海污水處理率也不斷地提高,越來越接近100%。

本研究通過由層次分析法專家評估得出數據包絡分析輸入、輸出指標比重的做法,提高了數據包絡分析方法的科學性。但層次分析法是基于主觀分析得出的結論,在一定程度上帶有主觀偏見,影響評估結果的客觀性。此次選取12位研究人員進行層次分析法的調查,雖然選取的研究人員專業覆蓋面廣,但組成較為單一,樣本數據略顯不足。后續研究在層次分析法環節,可以增加政府管理人員,濱海濕地保護志愿者等相關人員進行參與。并且在指標選取的過程中,由于統計數據獲得的有限性,去掉了若干生物類相關指標,如保護物種等級,生物數量等。雖然選取的指標在一定程度上反映了有關濱海濕地政府管理大致的發展過程,但并不能完全代表濱海濕地保護利用的狀況。后續可以根據增加的統計數據進行更深入細致的評估。與同類型關于濕地保護政策績效研究的結果相比,雖然研究具有相似性,但其研究方法主要是采用單一的層次分析法等主觀分析方法,將濱海濕地保護與漁業相聯系,選取多種漁業指標進行評估,在一定程度上反應的評價結果主觀性太強,反應層面過于單一,可以結合本文的方法再加以改進。

4.2 管理建議

針對以上濱海濕地保護利用管理效率評價結果,提出以下幾項建議：

(1)增加濱海濕地保護面積。灘涂圍墾、石油開采、近海養殖等活動嚴重破壞了濱海濕地,其中灘涂圍墾是主要因素。2009—2010年圍海造地的興起導致濱海濕地呈現斷崖式的減少。2018年,國務院發布的《關于加強濱海濕地保護嚴格管控圍填海的通知》,將對遏制填海造地起到重要作用,持續性效果有待觀察。但僅僅禁止開發還不夠,國家及地方政府應該將更多的濱海濕地納入保護范圍,并且通過建立濕地自然保護區和開展濕地修復,使已經破壞的濱海濕地恢復其功能。

(2)提高濱海濕地保護利用投入資金的利用效率。濱海濕地保護利用管理效率評價結果顯示,資金投入冗余是第二改進要素。“十一五”和“十二五”期間,濕地保護工程實際投資占計劃投資的比例分別僅為33.3%和51.6%。做好投資規劃并有效實施是提高實際投資比例的必要條件。提高實際投資比例的同時,在濕地保護工程、農林牧漁固定資產、環境公共設施建設管理的過程中,提高資金的利用效率,對于提高濱海濕地保護利用管理效率也至關重要。

(3)提高濱海濕地保護利用相關規劃、政策的可持續性。2009—2012年,沿海各省濱海濕地保護利用出現了不同程度的無效管理,可見沿海各省由濕地保護規劃、政策剛出時的積極響應轉而變成了消極應付。因此,有必要對濱海濕地的保護利用規劃目標實行考核制度,定期進行考核驗收,以保證各地方政府長期地積極響應。

(4)建立健全濱海濕地保護利用管理體系：2013年國家林業局出臺的《濕地保護管理規定》是我國第一部關于濕地保護的部門規章,出臺后的兩年,各個省份濱海濕地保護利用管理效率值明顯上升,并于2015年達到了普遍有效。截至2018年,沿海十一省除去上海市,其他省份都相繼出臺了《濕地保護條例》。從分析結果可以看到,海南、江蘇、天津、福建等在2016年及以后出臺《濱海濕地保護條例》的省份,平均效率值都偏低。因此,濕地保護利用政策的發布、規劃的實施,都對提高濱海濕地保護利用管理效率具有非常重要的作用。雖然有了《濕地保護管理規定》和《濕地保護條例》,但到目前為止,國家還沒有出臺任何一部專門保護濕地的法律或者行政法規,因此不能在法律層面上有效的保護濱海濕地。通過完善我國濕地保護利用法律法規政策管理體系,確保濱海濕地在環境保護中的重要地位,才能更加有效的保護和利用濱海濕地。

綜合以上結果,將還沒有被破壞的重要濱海濕地納入保護,確保資金、土地、人力投入的最大化利用,降低污染物的入海排放量,保證規劃的有效實施和政策的長期響應,建立健全濱海濕地保護利用管理體系,是保證濱海濕地保護利用管理一直保持在有效水平,從而增強濱海濕地保護的有效途徑。

致謝：中國人民大學環境學院張盛博士幫助一致性檢驗,特此致謝。