基于DPSIR模型的長島地區可持續發展水平評價研究

田士政馬愛東張坤珵吳克儉武文何廣順

(1.中國海洋大學海洋與大氣學院 青島 266100;2.中國海洋大學海洋發展研究院 青島 266100;3.中國海洋大學馬克思主義學院軍事教學部 青島 266100;4.國家海洋信息中心 天津 300171)

0 引言

隨著國家經濟社會高速發展,陸域資源日趨緊張,海洋的戰略價值顯著提升。海島作為獨立的海洋地理單元,因其海陸兼備的特殊性、資源環境的獨特性和生態系統的脆弱性逐漸成為可持續發展研究領域關注的焦點。近年來,發布實施的《全國海島保護規劃》《全國海島保護工作“十三五”規劃》等文件奠定了海島地區保護性發展的基調,黨的十九屆五中全會更是強調“構建生態文明體系,促進經濟社會發展全面綠色轉型”[1]。在此背景下,海島開發利用的觀念也從以經濟發展為主轉變為注重生態環境效應的可持續發展。

國內外學者對海島可持續發展評價的研究成果主要集中于兩個方面:①側重從可持續發展理論出發構建海島地區可持續發展相關評價指標體系,如李 金 克 等[2]、Kondyli[3]、柯 麗 娜 等[4-5]、Wang等[6]、沈益雯等[7]、Xu等[8]在借鑒前人研究成果和陸域相關理論方法的基礎上,針對海島可持續發展概念和內涵等開展了深入研究,分別構建和優化了海島可持續發展評價指標體系。②側重引入新的評價方法或模型開展海島地區可持續發展評價。例如,Chen[9]利用條件邏輯回歸模型和隨機參數邏輯回歸模型開展評價;Kurniawan等[10]和Long等[11]則分別引入了協調度模型和改進的三維生態足跡模型;Nestico等[12]構建了海島旅游可持續發展評價指標數據集以進行多標準分析;Chen等[13]提出了一種基于感知的海島旅游地生態可持續發展評價方法。總體而言,相關研究在理論和方法等方面已取得較多成果,但評價體系指標層因子的內在邏輯關系往往較弱,難以準確地反映海島地區的可持續發展現狀,同時,多數研究數據來源較為單一,提出的對策措施缺乏針對性和可行性。

長島海洋生態文明綜合試驗區位于山東省煙臺市境內,地處黃渤海交匯處,擁有豐富的海洋資源,由漁業而興,后因過度捕撈歷經了由盛轉衰、再向生態可持續邁進的發展歷程[14]。本研究的長島地區即為長島海洋生態文明綜合試驗區管轄范圍內的海陸域區域,自2018年設立長島海洋生態文明綜合試驗區以來,一直努力踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念,不斷探索海島地區可持續發展的具體路徑,因此十分適合作為本文的研究對象。本研究引入驅動力-壓力-狀態-影響-響應(Driving forces-Pressures-States-Impacts-Responses,DPSIR)模型,對長島地區2011—2020年的可持續發展水平進行評價,以期為海島地區的可持續發展提供決策依據。

1 評價方法

1.1 評價模型選擇

DPSIR模型最早由經濟合作與發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)于1993年提出,隨后被歐洲環境署(European Environment Agency,EEA)采用并改進。DPSIR模型常用以描述“社會-環境”系統變化的緣由和結果,是一個具有因果關系的框架(圖1)。

圖1 DPSIR模型[15]

海島地區可持續發展的內涵可以理解為:采取合理的方式,在開發利用海島及其周邊資源時,不僅要符合經濟社會發展的現實需要,還要注重減少對生態環境的破壞,維持海島地區生態承載力的穩定,使開發利用進入良性循環,最終實現人島和諧、永續發展。海島地區具有海陸兼備、環境獨特和生態系統較脆弱等特點,其可持續發展水平受到多重因素的影響。海島地區發展的主要驅動因素包括良好的資源狀況、合理的開發方式、積極的環保政策、充足的科教投入等;而主要阻礙因素包括不合理的用島方式、自然災害的負面影響等。對海島地區可持續發展水平進行評價,其復雜性在于涉及海島地區經濟發展狀況、生產生活方式、資源環境狀態和環境保護情況等多個方面,且各要素之間具有一定的關聯性,導致在選取指標時不易劃分層級,而DPSIR模型提供了一種系統性的思路,依照驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個層次選取指標,通過要素的劃分,既可以將重疊的部分剝離,又為指標體系提供了合理的邏輯解釋,在社會與環境之間建立良好的因果循環關系,同時,模型本身能夠體現可持續發展的思想,因此在本研究中十分適用。

1.2 指標賦權與綜合評價值計算方法

本研究采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和修正熵權法(Entropy Weight Method,EWM)的方法對指標進行賦權[16],即采用合理的方式將由EWM得到的客觀權重和由AHP得到的主觀權重有效結合起來,形成綜合權重。

1.2.1 客觀權重與主觀權重

在計算權重前,首先對數據進行標準化處理,消除指標的量綱和單位,得到標準化后的數據矩陣:

式中:D為標準化后的數據矩陣;d'ij為標準化后的指標數據;n為指標數量;y為數據跨度。

根據EWM賦權的一般步驟,即可得到指標的客觀權重值w1j(j=1,2…,n),n為指標數量。

由AHP確定主觀權重的步驟如下:

首先,由判斷矩陣計算每位專家所確定的權重向量,并由該向量組成權重矩陣:

式中:A為權重矩陣;a ij為權重向量;n為指標數量;m為專家人數。

隨后,由公式

式中:b ij為權重向量的相關系數;a ik和a jk為i專家和j專家確定的第k項指標的權重;n為指標數量;m為專家人數。

得到每位專家所確定權重向量的相關系數矩陣:

式中:B為權重向量的相關系數矩陣;m為專家人數。

由公式

得到第i位專家所確定權重與其他專家確定權重的相似程度之和b i,b i越小,表示第i位專家所確定權重與其他專家確定權重的偏離程度越大,根據專家人數與對應淘汰數量(表1),即可將偏離程度較大的權重結果去除。

表1 專家人數與對應淘汰數量[17]

經篩選后得到權重矩陣A′,其列向量的平均值w2j(j=1,2…,n)即為指標主觀權重值。

1.2.2 綜合權重與綜合評價值

基于前人研究基礎[16,18],本研究采用以客觀權重為主、主觀權重修正客觀權重的方法確定綜合權重,計算公式為:

式中:w j為綜合權重;w1j和w2j分別為客觀權重和主觀權重;θ為修正系數;CV為各指標客觀權重的差異系數,在計算時將客觀權重從小到大排序。

利用指標標準化后的數據d'ij與綜合權重w j,可以進一步計算準則層和目標層的綜合評價值z,在本研究中即長島地區可持續發展水平綜合評價值。

2 評價指標體系構建

2.1 指標選取原則

在構建評價指標體系時,應遵循指標選取的一般性原則,包括但不限于科學性、典型性、可操作性和數據可獲性原則等。具體而言,最終選取的指標應符合科學邏輯,能夠全面、綜合、客觀地反映研究區域生態環境和社會經濟的現實情況,且指標數據應為可獲得且準確可靠的,以滿足后續評價的需要。同時,為進一步增加指標的合理性,本研究還將參考前人的研究成果,借鑒柯麗娜等[4-5]、李佳芮等[19]、Fang等[20]在構建海島地區可持續發展相關評價指標體系時的經驗,結合海洋科學、系統工程和生態學等學科多位學者的寶貴意見,匯總得到評價指標體系。

2.2 長島地區可持續發展水平評價指標體系

依據上述原則,本研究從驅動力、壓力、狀態、影響、響應5個準則層構建長島地區可持續發展水平評價指標體系。

驅動力是影響可持續發展水平的原始深層次因素,通常指直接或間接引發壓力的人口、社會、經濟變化情況,因此,選取GDP增長率作為反映經濟發展速度的指標、固定資產投資增長率作為反映經濟再生產的指標、人口自然增長率則作為反映人口變化的指標,即選取上述因子作為驅動力的3個指標。

壓力指經驅動力作用直接作用于海島地區資源環境狀態之上,并促使該狀態發生改變的因素,通常是產生負面的因素,因此,考慮到第一和第二產業的比重,可反映出該地區壓力的宏觀水平,同時考慮長島地區旅游業較為發達,游客接待數量的不斷增加也會給生態環境帶來一定負擔,綜上,選取第一產業比重、第二產業比重和年游客接待量作為壓力的3個指標。

對于狀態指標,本研究側重于考慮自然系統在壓力的作用下呈現的狀況,指標需反映長島地區生態污染與海洋生態資源的現實狀態。因此,選取夏季浮游植物生物多樣性指數、夏季浮游動物生物多樣性指數和所在海區赤潮發生次數作為狀態的3個指標。

影響即海島地區狀態變化對人類社會和經濟發展的反饋作用,選取人口遷移率和全年水產品總產量增長率作為影響的兩個指標,以反映長島地區人口流動趨勢與海洋資源產出能力。

響應指人類在認識到海島環境惡化所帶來的不良后果后,為預防、減輕或消除負面影響而采取的具體措施,具體表現為居民生態環保意識水平、環保措施實施情況和環保資金投入量等,因此,選取所在地級市環保支出增長率和所在地級市居民生態意識指數作為響應的兩個指標。

綜上所述,依據DPSIR模型的框架,可將評價體系分為目標層、準則層和指標層,最終得到長島地區海島可持續發展水平評價指標體系,如表2所示。

表2 基于DPSIR模型的長島地區可持續發展水平評價指標體系

將選取的指標嵌套進DPSIR的框架中,可以較好地描述研究區域“經濟-社會-環境”系統中主要要素的循環變化情況。具體而言,表征經濟發展與人口數量變化的指標作為驅動力引發壓力,壓力的增加將損害海島資源環境,由不良環境狀態產生的后果又將反過來影響經濟發展與人口流動,同時,這些不良后果還會促使人們為之作出響應,居民生態意識也將進一步提高,在響應措施的作用下,地區經濟結構和發展模式將得到調整,壓力將得到減輕,資源環境狀態也將得到改善,最終形成閉環。與前人研究成果相比,本研究在指標選取時結合了長島地區的發展特點,選取了漁業、旅游業相關指標,使指標更具針對性,得到的評價結果也更加可靠。同時,圍繞驅動力-壓力-狀態-影響-響應5個準則層因子進行分析,可得到具有高度可行性的對策措施,助力長島地區高質量發展。

3 長島地區可持續發展水平評價

3.1 指標權重與綜合評價值計算結果

指標數據來源于2011—2020年的《中國海洋環境狀況公報》《中國海洋生態環境狀況公報》《中國海洋災害公報》《山東省海洋環境公報》《山東省海洋環境狀況公報》《山東省海洋生態環境狀況公報》《山東省生態環境狀況公報》《煙臺統計年鑒》《煙臺市國民經濟和社會發展統計公報》《長島縣國民經濟和社會發展統計公報》《長島綜合試驗區國民經濟和社會發展統計公報》以及這一時期百度指數等相關數據。

依據第1.2節的計算方法,可先后計算得出指標的主觀權重、客觀權重與綜合權重,如表3所示。

表3 長島地區可持續發展水平評價指標體系權重結果

在運用AHP法計算主觀權重時,邀請7位專家對指標的相對重要性進行打分,由于判斷矩陣數量較多,難免出現不一致的情況,因此通過與專家溝通修改和利用層次分析法軟件yaahp微調分數[21]兩種方法對其進行修正,消除不一致性。進而,根據表1中的淘汰比例,綜合考量指標權重的科學性和合理性,最終采納了6位專家的打分意見。得到綜合權重后,經進一步計算即可得到長島地區可持續發展水平的綜合評價值,如表4所示。

表4 長島地區可持續發展水平綜合評價值

3.2 評價結果分析

本部分針對指標權重結果和綜合評價結果,依照DPSIR模型的要素逐一分析,結合數據信息,總結長島地區可持續發展水平評價體系中各指標的變化特點,進而可以得到系統整體的發展規律與突出問題,并在此基礎上給出相應的解決方案。

驅動力(D)的權重為0.230 2,對長島地區可持續發展貢獻率較高,其指標層3個指標的權重相當。從具體指標來看,長島地區的人口自然增長率一直處于較低水平,且多數年份為負增長,不利于該地區的可持續發展。2017年起,長島地區樹立新的發展理念,大力開展海島生態保護工作;2018年,長島海洋生態文明綜合試驗區正式設立,在保護性發展、高質量發展目標的引領下,GDP增長率和固定資產投資增長率明顯放緩;2020年,由于受到新冠肺炎疫情的影響,長島地區GDP出現負增長。整體而言,2011—2020年,長島地區可持續發展的驅動力綜合評價值呈波動上升的趨勢,在2016—2019年保持了較高的水平,在2020年則出現顯著下降。人口的不斷減少是制約長島地區可持續發展能力的重要因素,隨著國家人口生育政策調整及長島地區人居環境持續向好發展,該項指標有望得到一定改善;在國內疫情得到有效控制的情況下,長島地區的GDP出現負增長只是暫時的,而在生態保護不斷加強、經濟結構不斷優化的背景下,預計在“十四五”期間,該地區的經濟發展會保持穩定增長態勢。綜上所述,在未來幾年內,長島地區可持續發展的驅動力水平將可能呈現穩中向好的趨勢。

壓力(P)的權重為0.237 5,在準則層5個要素中占比最大,其指標層“年接待游客量”權重最大、“第一產業比重”次之、“第二產業比重”權重最小且與前兩者差距較大,這與長島地區以第一、三產業為主、第二產業占比很低,以及大力推進海島生態旅游發展模式的特點基本吻合。除2020年受新冠肺炎疫情影響外,長島地區的年接待游客量不斷增加,從2011年的240萬人次增加到2019年的368萬人次,這也導致在第一產業比重和第二產業比重變化幅度較小的情況下,2011—2020年長島地區可持續發展的壓力綜合評價值有所下降。因此,作為“綠水青山就是金山銀山”實踐創新基地,長島地區在發展生態旅游業的基礎上還應進一步推進海島生態修復保護工作,實現海島旅游資源的保護性及持續性利用。

狀態(S)的權重為0.208 4,與驅動力類似,對長島地區可持續發展貢獻率較高,且3個指標的權重相當。2011年,長島地區可持續發展的狀態綜合評價值僅為0.012 9,而2020年為0.170 0,盡管10年間有所波動,但整體而言,2011—2020年長島地區可持續發展的狀態綜合評價值仍有顯著提升,表明長島地區生態環境狀況不斷向好。從指標數據變化來看,長島地區夏季浮游植物和浮游動物生物多樣性指數除個別年份外一直保持較好水平,而所在海區赤潮發生次數不斷下降,反映我國針對海洋環境污染治理、生態修復和海洋生態災害預防取得一定成效。

影響(I)的權重為0.150 9,在準則層5個要素中占比最低,但其綜合評價值的變化也反映出一些問題。總的來說,2011—2020年長島地區可持續發展的影響綜合評價值呈下降趨勢,這一趨勢由人口遷移率和全年水產品總產量增長率兩個指標共同導致。首先,長島地區人口自2012年起呈凈流出狀態,且流出率自2015年起顯著增加,達到5‰左右,2020年更是高達7.7‰,受到人口凈流出與老齡化程度加深的雙重影響,長島地區未來的發展勢必受到其限制。其次,由于受到過度捕撈的影響和環保政策的限制,長島地區全年水產品總產量增長率整體走低,并在2018—2019年的兩年間出現負增長,捕撈產量和養殖產量均有所下降,因此,應繼續探索科學、綠色、生態養殖的道路,同時考慮在國家政策的支持下探索深遠海養殖的增長點。

響應(R)的權重為0.173 0,其綜合評價值在2011—2020年總體顯著上升,這與近年來長島地區環保政策的嚴格執行和居民生態環保意識的不斷提高密切相關。在持續做好環保工作的基礎上,長島地區應進一步加強對于海島地區生態保護的宣傳,使促進本地區可持續發展的響應措施得到更好的落實。

綜上所述,在5個準則層因子的共同作用下,10年間長島地區可持續發展水平在波動中呈緩慢上升趨勢,長島地區痛定思痛、尋求變革,吸取了早年過度捕撈和高密度養殖帶來的漁業資源枯竭、生態環境惡化的教訓,取得了積極成果。但需注意到,長島地區的可持續發展仍面臨人口持續減少與經濟增長遲滯等阻礙因素,亟待在“十四五”期間得到有效解決。

3.3 對策建議

基于上述分析,可采取以下4點措施。

第一,落實新的國家生育政策,通過給予生育補貼及降低生活成本等形式促進本地區人口生育率適度提升。

第二,建立長島地區“綠水青山”向“金山銀山”轉化的長效機制,探索海島生態產品價值實現路徑,通過制度創新和科技創新等手段優化產業結構,提供更多的工作崗位,同時加快民生工程建設,提高人民群眾福祉和人居環境水平,使本地區的人口遷移率“轉負為正”。

第三,緊跟“十四五”規劃海洋章節中的“打造可持續海洋生態環境”目標[22],發揮長島海洋牧場建設的優勢,推動傳統漁業向生態漁業轉型,促進生態漁業與生態旅游業相結合,積極推動創建長島海洋國家公園,實現長島地區海洋產業的高質量發展。

第四,可持續發展的根本在于“經濟-社會-環境”系統的整體協調發展能力[23],因此應穩步推進長島地區海洋生態文明建設,最終達成“經濟-社會-環境”系統驅動力平穩、壓力減小、狀態轉好、影響積極、響應有力的正反饋循環。

4 結語

本研究在總結我國海島開發利用政策導向、國內外學者海島相關研究成果的基礎上,簡要梳理了長島地區的發展特點以及海島地區可持續發展的內涵;運用DPSIR模型構建了長島地區可持續發展水平評價指標體系,搜集2011—2020年的指標數據,采用主客觀相結合的賦權方法確定了指標權重,對長島地區10年間的可持續發展水平進行了綜合評價;并根據評價結果從驅動力、壓力、狀態、影響、響應5個方面展開了分析討論。

結果顯示,長島地區可持續發展水平的評價結果在2011—2020年間波動上升增幅較緩,總體呈向好趨勢,但也存在人口持續遷出和經濟增速較慢等突出問題。因此,需要采取促生育、增福祉、調結構和留人才等措施解決這些問題,提高長島地區“經濟-社會-環境”系統整體的協調持續發展能力,爭取早日建好長島海洋生態文明綜合試驗區。本研究的評價結果基本符合長島地區的發展規律,但受限于指標數據的可獲得性,評價指標體系還存在一定的局限性與片面性,在今后的研究中還需進一步引入高新技術、收集數據、優化指標,以期為我國海島地區可持續發展提供更加準確的決策參考和行動指南。