基于灰色關聯模型的沿黃區域山東段生態安全綜合評價及時空演化

李磊 譚振華 李聰 杜霞

摘要? 以沿黃區域山東段為例，建立PSR模型構建生態安全評價指標體系，借助熵權法和灰色關聯度模型對其2000—2018年展開生態安全綜合評價，并進行時空演變分析。結果顯示，整體上沿黃區域山東段生態安全水平呈現出波動中上升的趨勢，由“不安全”向“比較安全”轉變，子系統中生態響應和生態狀態增加的幅度高于生態環境壓力增大的幅度，生態環境有所好轉；市級尺度下，山東段17地市生態安全水平有所提高，呈現出“下降-上升-下降”的倒“N”字形演變，生態安全類型以“一般安全”為主，高等級類型較少，城市生態安全問題比較嚴峻；城市生態安全內部空間差異明顯，生態安全空間格局向東、向北轉移，呈現出“東高西低” “北高南低”的高低錯落分布，高等級生態安全區域從東部沿海向魯北擴散，“臨界安全”區域縮小至魯中南和魯西北。最后從生態環境治理與保護、優化調控三大空間、經濟結構轉型升級等方面提出優化路徑，改善生態環境質量。

關鍵詞? 生態安全評價；灰色關聯度模型；時空格局；沿黃區域；山東段

中圖分類號? X82? 文獻標識碼? A

文章編號? 0517-6611（2024）04-0043-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.010

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Ecological Security Comprehensive Evaluation and Spatial.Temporal Evolution Based on Grey Correlation Model in Shandong Section Along the Yellow River Area

LI Lei1，TAN Zhen.hua2，LI Cong3 et al

（1.Zaozhuang University，Zaozhuang，Shandong 277160；2.Zibo Normal College，Zibo，Shandong? 255130;3.Air Force Logistics? Academy，Xuzhou，Jiangsu 221000）

Abstract? Taking Shandong section of the Yellow River as the research area，using the PSR model on ecological security index system，based on the entropy method and grey correlation model， the paper conducted the ecological security comprehensive evaluation? and? spatial.temporal evolution analysis from 2000 to 2018 in Shandong section.The results showed that： the overall trend of ecological security level?? is? rising in fluctuation? and? ecological security? changed from unsafe state? to safer state.In subsystems the ecological? pressure? is more and more increasing ，the ecological state and the ecological response is more and more raising with? the largest increase of the ecological response，but the increasing degree of? ecological state and? ecological response is higher than? ecological? pressure.In municipal? scale? the? overall ?showed? a? trend? of? increase? of? ecological? security? level? in 17? cities? and? evoluted? in? reciprocal? N shape with? downward.increasing.downward? trend.The general safe is the mainly type of ecological security level with few? high grade which indicated the? ecological? security? would? not? be? optimistic? in? Shandong section .There were significant? differences of?? the? evolution? trends of?? ecological security? in the 17 cities，with changing? showing a transfer? to eastward?? and? northward ?areas.The spatial evolution of ecological security? presented? spatial pattern of north high south low and east high west low，the high type spread from the east coastal area to north area of Shandong section and? the close safe appeared in south.central Shandong，north.west Shandong.Finally，the essay put forward optimization path to promote the ecological environment quality from aspects such as ecological environment governance and protection，optimal regulation of three major spaces and transformation and upgrading of economic structure.

Key words? Ecological security evaluation;Grey correlation model;Spatial.temporal pattern;The region along the Yellow River;Shandong section

基金項目? 國家自然科學基金項目（41871151）；山東省社會科學規劃項目（18CGLJ31）。

作者簡介? 李磊（1973—），男，山東棗莊人，實驗師，碩士，從事區域資源管理研究。*通信作者，教授，碩士，從事區域可持續發展研究。

收稿日期? 2023-02-24；修回日期? 2023-03-27

隨著城市化進程的推進和經濟總量的不斷提升，中國城鎮人口數量急劇增長、城市空間規模不斷擴大，人口和產業對資源、環境、生態系統所造成的壓力越來越大，中共十八大明確提出推進生態文明建設，保障生態安全。關于生態安全的概念學術界沒有統一的定義［1-3］，有學者提出生態安全是指一個國家、地區或人類社會生存和發展所需的生態環境處于不受或少受破壞與威脅的狀態，是一個復合生態安全系統［4-5］，關系區域經濟-社會-生態的和諧發展，因此，生態安全與國防安全、經濟安全、金融安全等已具有同等重要的戰略地位，并成為未來經濟社會安全的主要約束［6］。生態安全評價是對目前的生態狀況進行量化評估，隨著全球生態問題的日益嚴峻，生態安全評價也成為國內外學術界研究的熱點［7］，在這一領域已經取得了一定的成果［8-9］，主要集中在生態安全評價的概念、評價模型、評價內容、評價方法等方面。國外對于生態安全要素的評價主要以PSR（壓力-狀態-響應） 生態安全評價模型為主，PSR模型是由國際經濟合作與發展組織首先提出，后期聯合國可持續發展委員會提出的DSR（驅動力-狀態-響應）模型、歐洲環境署提出DPSIR（驅動力-壓力-狀態-影響-響應）［10-11］評價模型以及DSPR［12］模型，都是在PSR模型基礎上不同角度的延伸，其實質內容都離不開生態安全系統由壓力-狀態-響應3個核心子系統組成，PSR也是進行生態安全評價較為成熟的應用模型［13］。國內學者的研究主要集中在生態安全評價的內容、尺度、方法以及驅動力等多個方面，研究尺度集中在城市［14］、流域［15］，研究內容包括土地、湖泊、森林、濕地、土壤、耕地［16-21］；研究方法主要運用生態足跡模型［22］、物元模型［23］、OWA［24］、網絡DEA模型［25］及因子分析法［26］、最小阻力模型［27］等多種研究方法，使用灰色關聯度模型研究生態安全綜合評價的成果較少［28］。

以往研究多數都以個體城市或者行政區劃單元為研究對象，缺乏對黃河流域生態安全評價研究，多數研究集中在對區域不同生態要素進行評價，缺乏區域生態安全綜合評價和時空演化。黃河流域生態保護和高質量發展已經上升為國家戰略，因此研究其生態安全評價及優化路徑具有重要的戰略意義。

黃河流域山東段位于黃河流域下游的入海口，習近平總書記在2018年中央財經委員會第六次會議上強調，黃河流域必須下大氣力進行大保護、大治理，充分發揮山東半島城市群的龍頭作用，走生態保護和高質量發展的新路子，因此探討黃河流域山東段的生態安全現狀及存在的問題，實現生態環境的保護與治理，是實現山東省可持續發展的重要思路，對于黃河流域生態保護和高質量發展作用重大。山東省區域總面積15.8萬km2，根據第七次全國人口普查結果，2020年常住人口10 152萬人，常住人口城市化率約62%，比全國平均水平提高近2百分點，是全國經濟發展水平較高、城市人口較為密集的區域之一。產業結構中工業所占比重約為40%，其中機械、冶金、建材、化工等高耗能、高污染重工業所占比重較大。快速發展的城鎮化和工業化進程給區域生態環境帶來了巨大的壓力，生態安全問題日益突出，如何實現經濟效益與社會效益、生態效益的統一成為黃河流域山東段可持續發展面臨的重要問題。山東省下轄17個地級市，分別是濟南、青島、威海、煙臺、東營、淄博、濟寧、泰安、濰坊、臨沂、日照、棗莊、濱州、萊蕪、德州、聊城、菏澤，2019年進行行政規劃隸屬關系調整，萊蕪市并入濟南市，因此目前山東省有16個城市組成，為了更好地進行比較研究，該研究在進行城市生態安全空間格局研究時選取2000—2018年時間段，能夠保障研究內容的連續性和完整性。因此以沿黃流域東部沿海經濟發達和人口眾多的山東段為例，基于PSR模型分析，運用灰色關聯度模型分析2000—2018年生態安全評價和時空演化，以期為黃河流域山東段未來生態環境管理和決策提供依據，對于未來制定區域發展戰略、維護區域生態安全、推進生態文明建設具有重要的參考價值，對于沿黃其他區域的發展具有一定的借鑒作用，對于豐富黃河流域的可持續發展研究具有一定的理論意義與實踐意義。

1? 指標體系構建與研究方法

1.1? 指標體系構建

生態安全評價系統是一個綜合發展的復雜系統，目前學術界還沒有形成統一的評價標準體系。根據山東段的具體實際情況，依據科學性、動態性、數據可獲取性、全面性等原則，參考以往生態安全評價指標體系的研究成果，從人口、資源、環境、經濟、社會等方面遴選出26個具體指標構建生態安全評價指標體系，組成“PSR”評價模型。在“PSR”指標體系中，生態安全系統由3個子系統構成，分別是生態安全壓力（P）、生態安全狀態（S）、生態安全響應（R）。生態安全壓力是指人類的生活和生產活動對于自然界的影響程度，從人口壓力、土地資源壓力、水資源壓力、大氣環境壓力、顆粒污染壓力、固體污染壓力、能源壓力、經濟壓力等方面遴選出10個指標。生態安全狀態是指特定時期生態環境的現狀，從耕地資源狀態、綠地狀態、水域狀態、林木狀態、生態用地狀態、水資源狀態、碳排放狀態、能源消費狀態等方面遴選出9個指標。生態安全響應是指面對生態環境的變化人類所采取的減輕、阻止、恢復和預防人類活動的負面影響的對策和措施，從土地資源恢復響應、水環境響應、污染治理響應、科技響應、經濟響應、投資響應、生活響應等方面遴選出7個指標，共同組成了山東段2000—2018年生態安全綜合評價指標體系（表1）。

1.2? 數據來源

以2000—2018年為研究范圍，研究數據主要來源于山東省17地市地方統計年鑒（2001—2018）、山東省17地市年度國民經濟和社會發展統計公報（2001—2019）《中國城市統計年鑒（2001—2019）》《中國環境統計年鑒（2001—2019）》《中國農村統計年鑒（2001—2019）》《中國國土資源公報（2001—2019）》《山東統計年鑒（2001—2019）》等，個別缺失數據通過移動平均法補齊。

1.3? 研究模型與方法

1.3.1? 熵值法。熵是熱力學的一個物理概念，是表明一個體系混亂程度或者無序程度的量度。熵值法可以比較客觀的確定指標權重，假設有m個待評方案， n項評價指標，即形成原始指標的數據矩陣X=（xij）m×n。

1.3.2? 灰色關聯度模型。

（1）數據標準化。論文構建的指標體系屬性不同，有正向指標，比如濕地面積所占比重、生活污水處理率、工業固體廢棄物利用率等指標，也有很多負向指標，比如人口自然增長率、能源彈性消耗系數、人均工業SO2排放量等指標，因此，在進行灰色關聯計算之前必須對原始數據進行預處理， 包括對數據的無量綱化處理及負向指標的正向化處理，從而消除原始數據在數量級和量綱上的差別，使數據計算更為科學和合理。處理公式如下：

正向指標：x′ij=1（ xij≥Sj）

xij/Sj（xij

負向指標：x′ij =1（xij≤Sj）

Sj/xij（xij>Sj）

式中：xij 是第i個年份第 j 個評價指標的原始數據；x′ij是第 i 個年份年第 j 個評價指標進行預處理之后的標準化數據;Sj 是第 j 個評價指標的標準值，所有數據均轉化為［0，1］范圍內的數值，并且數值越大，指標評價越趨于良好。

（2）獲取最優值。數據預處理完之后，找到各指標的最優值（或者最劣值）構成參考數據列X′0。

X′0=（x′0（1），x′0（2），x′0（3），…，x′0（n））

（3）計算每個被評價對象的標準化數據與參考序列數據的絕對差值如下：

∣x′0（j）- x′i（j）∣（j=1，2，…，n;i=1，2，3，…，m）

并計算最大絕對差值和最小絕對差值如下：

max1≤i≤mmax1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜

min1≤i≤mmin1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜

（4）計算關聯系數，公式如下：

Pij=min1≤i≤mmin1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜+ρmax1≤i≤mmax1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜｜x′0（j）-x′i（j）｜+ρmax1≤i≤mmax1≤j≤n｜x′0（j）-x′i（j）｜

式中：ρ為分辨系數，在0和1之間取值，ρ值越小，關聯系數之間的差異越大，一般情況下ρ取0.5。

（5）根據熵值法計算出的權重，計算每一個待評價方案各級指標關聯系數的均值，得到第i個待評價單元的灰色關聯度，公式如下：

Pi=1nnj=1WjPij

式中：Wj是熵權法計算出來的每一項指標的權重，Pi是每一個待評價方案的綜合生態安全評價指數。

1.3.3? 生態安全等級分類方法。

生態安全評價分級目前還沒有形成一個統一的等級劃分標準，該研究在參考相關文獻的基礎上，將山東段生態安全評價等級劃分為6級分類標準，如表2所示。生態安全綜合指數位于0～1，越接近1，說明生態安全等級安全性越高，生態系統越優良，越接近0，說明生態安全存在極大的隱患，生態系統越惡劣。

2? 研究結果

2.1? 時序演化

通過公式計算得到山東段2000—2018年生態安全評價狀況的結果（表3）。從表3可知，山東段在2000—2018年生態安全指數呈現波動中不斷上升的趨勢。生態安全評價指數從2000年的0.497 933上升到2018年的0.648 383，增長幅度上升了30.21%，生態安全等級經歷了“Ⅲ-Ⅳ-Ⅲ-Ⅴ”的變化，實現了從“臨界安全”到“比較安全”的轉變，具體分成4個階段。

第一階段，2000—2004年實現了從“臨界安全”到“一般安全”的轉變。2000—2002年生態安全水平極低，并且變化不大，基本維持在“臨界安全”狀態，21世紀初山東段人口城鎮化開始快速增長，對資源的消耗和對環境的破壞比較嚴重，高耗能-低效率-高污染的傳統產業產生的環境問題較為突出，因此這一時期總體生態安全水平較低。2003—2004年生態安全綜合水平有所提高，從“臨界安全”進入“一般安全”狀態，2003年頒布了《山東生態省建設規劃綱要》，山東生態省建設工作正式開啟，通過發展循環經濟逐漸擺脫了各種污水、固體廢棄物、生活垃圾的處理率和綜合利用效率低的局面，造林工程建設也開始成效顯著，改善了區域綠色生態環境質量，提高了整體生態安全綜合水平。

第二階段，2005—2006年從“一般安全”下滑到“臨界安全”狀態。2005年人口城鎮化發展繼續保持快速增長，城市建成區人口高度集聚，人口密度從2004年的921人/km2提高到2005年的1 460人/km2，城市生態環境壓力驟增，同時城市綠化和造林工程也有所減緩，人均水資源量降到極低值，因此這一時期生態安全水平出現短暫的下滑。

第三階段，2007—2012年生態安全綜合水平不斷提高，重新進入“一般安全”階段。山東把環境保護作為推動經濟和社會發展的關鍵環節，生態響應指數上升幅度最大，國家級生態示范區、生態功能保護區、生態城市建設取得很大進展，人均公園綠地面積、建成區綠化覆蓋率有了大幅度增長，同時積極進行產業科技創新，最大程度地減小資源消耗量和 “三廢”排放量，通過發展循環經濟提高污水和廢棄物的利用效率。

第四階段，2013—2018年生態安全水平繼續提高，進入“比較安全”狀態。自從十八大明確提出大力推進“生態文明”建設理念以來，山東陸續出臺《區域性大氣污染物綜合排放標準》《2013—2018年大氣污染防治規劃》和火電、鋼鐵等5項重點行業大氣污染物排放標準，嚴把大氣環境質量關，大氣環境質量明顯改善。隨著科技創新能力的不斷提高，工業部門單位GDP資源和能源消耗強度在不斷下降，環保投入強度不斷增加，各種環境污染物的利用效率和處理率有了大幅度提高。嚴格劃定生態保護紅線，自然濕地保護率維持在70%以上，生態城市和森林城市建設取得一定成效，2011年以來累計造林面積95.33萬hm2，2018年山東段“國家森林城市”數量已經達到11個，基本實現了綠色發展、循環發展、低碳發展的良好發展狀態。

從各個子系統發展變化來看（圖1），生態安全壓力子系統方面，2000—2018年山東段生態壓力評價指數不斷下降，從2000年的0.602 486下降到2018年的0.456 569，下降幅度為24.20%。生態安全等級從“比較安全”倒退到“臨界安全”狀態。生態壓力反映的是人們的生產和生活對于生態環境產生的影響程度，生態安全壓力指數越大，生態環境負荷越小，生態環境越趨于良好，反之生態環境趨于惡化。山東段生態安全壓力指數不斷下降，說明生態環境壓力在逐步增大，特別是2015和2016年壓力指數跌至約0.41，幾乎進入“不安全”等級狀態，大氣環境質量和水環境質量有所改善，但是工業固體廢棄物和煙塵、粉塵的排放有增大的趨勢，國家開放“二胎”政策帶來人口自然增長率的增加和城鎮化水平的高速增長也對生態環境產生了巨大的壓力，因此生態環境現狀逐步惡化，并且存在不安全的風險

生態安全狀態方面，2000—2018年生態安全狀態評價指數緩慢上升（圖1），從2000年的0.517 149上升到2018年的0.697 042，上升幅度為34.79%。生態安全等級從“一般安全”進入“比較安全”狀態，2016年生態狀態指數達到0.707 186，初次進入“非常安全”等級，總體上仍然處在“比較安全”狀態。雖然生態安全狀態水平有所上升，但是上升速度比較慢，主要是由于濕地面積的減小、生態面積所占比重逐漸減小以及碳排放增加造成的。山東段濕地面積逐年減小，主要表現為自然濕地面積減少63.72萬hm2，減少率為37.89%，濱海濕地破碎化嚴重，人工濕地面積增加44.20萬hm2，增長率為430.38%，因此對自然濕地的保護是未來優化生態安全的關鍵環節。于此同時，隨著人口的增長和經濟社會的發展，碳排放量逐漸增大，城市建設用地面積逐漸增加，生態面積所占比重減小，人均耕地面積也出現波動中減小的趨勢，今后還需要對目前的生態狀態進行完善和提升。

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生態安全響應方面，2000—2018年山東段生態安全狀態評價指數不斷升高（圖1），從2000年的0.374 376上升到2018年的0.791 538，上升幅度為111.43%，是3個子系統中上升幅度最大的，其中2011年之前上升緩慢，2011年之后上升速度加快。生態安全等級從 2000年的“不安全”進入2013年之后的“非常安全”狀態。生態安全響應是人類面對生態環境存在的問題而采取的減輕、阻止、恢復和預防人類活動的負面影響的對策和措施，說明山東段在應對生態環境安全方面實施了一系列積極有效的策略，環境、經濟、產業、社會響應迅速增長。2016年出臺《山東半島城市群生態保護紅線規劃（2016—2018年）》，牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，優化生態安全空間格局。經濟結構轉型與優化取得極大成效，第三產業比重從2000年的34%提高到2018年的48%，實現了“三-二-一”產業結構的升級，重化工業的比例逐漸下降。技術進步使污染物的利用率和處置率大幅度增加，極大地促進了區域生態可持續發展。

綜上所述，雖然山東段生態安全壓力指數在下降，但是生態安全狀態指數和生態安全響應指數在升高，并且生態安全響應指數和生態安全狀態指數上升的速度要大于生態安全壓力指數下降的速度，其中又以生態安全響應增加的程度最大，因此山東段生態安全綜合評價水平仍然呈現出不斷上升的趨勢，但是目前的生態環境壓力也不容小覷。

2.2? 空間格局

2.2.1? 空間演化過程。雖然山東段整體生態安全評價呈現出逐漸好轉的趨勢，但是區域內部存在一定的空間差異，有必要在市級尺度下進一步評價17個地級市生態安全的發展現狀（圖2）。

從圖2a可以看出，2000—2018年山東17個城市的生態安全壓力指數的變化具有波動性，濟南、青島、棗莊、東營、煙臺、濰坊、濟寧、泰安、萊蕪、日照、德州、聊城、濱州的生態安全壓力指數呈增加的趨勢，生態環境壓力負荷較小，青島的生態壓力指數最高，生態環境壓力最小；淄博、威海、臨沂、菏澤生態安全壓力安全指數呈減小的趨勢，生態環境壓力負荷較大，這與淄博、臨沂的重工業和陶瓷、玻璃、耐火材料等高污染企業關系密切。威海生態壓力指數在17個城市中最高，說明生態環境壓力較小，但是2005、2010年出現下滑，說明在發展過程中也存在一定的生態風險。菏澤生態壓力指數下降較快，主要是由于菏澤工業化進程滯后于其他城市，因此隨著工業化的推進出現破壞生態環境的趨勢。從均值來看，威海、青島、泰安、聊城、菏澤的生態壓力指數較高，生態環境總體較好；淄博、棗莊、東營、萊蕪、日照、濟寧的生態壓力指數較低，說明這些城市的生態環境面臨較大的壓力，特別是淄博的平均值只有0.399 4，生態安全已經進入“不安全”狀態。

2000—2018年17個城市的生態安全狀態指數的變化具有波動性，如圖2b，其中呈現出上升趨勢的有青島、

棗莊、東營、濰坊、濟寧、泰安、日照、臨沂8個城市，呈現出下降趨勢的有濟南、淄博、煙臺、威海、萊蕪、德州、聊城、濱州、菏澤9個城市。從均值來看，威海和東營的生態安全狀態值是較高的，接近達到0.7，其中東營濕地總面積45.81萬hm2，所占比重居全省第一位， 生態面積所占比重也是全省最高，威海的城市綠化發展取得很大的突破，建成區綠化覆蓋率達到47%，人均公園綠地面積也達到89 m2/人，均在全省位于第一位，濕地面積比重也僅次于東營市排名第二，同時威海和東營的能耗和碳排放較低，因此整體的生態安全狀態處于“一般安全”狀態。生態狀態指數比較低的有濟南、淄博、棗莊等地，濟南城鎮化水平2018年達到71%，城市人口的快速增長使人均耕地面積變小，綠化覆蓋率和城市綠地建設較為緩慢，濟鋼集團等重工業企業導致城市碳排放量不斷增大，與山東段省會城市的定位有一定的差距。淄博和棗莊由于傳統第二產業比重過大導致產業結構不合理，單位 GDP能耗和碳排放均比其他城市高，濕地面積和生態用地面積較小，導致整體生態狀態水平較低。

2000—2018年17個城市的生態安全響應指數的變化呈現出“中間高、兩邊低”的變化特征，如圖2c。說明在2005年和2010年針對生態環境壓力不斷增加的同時，一系列相關生態保護和生態治理的政策和技術逐漸發揮重要作用，但是到了2018年生態響應值有所下滑，如濰坊、泰安、威海等城市，說明生態環境響應的可持續性受到一定的影響，今后應該繼續秉持“綠水青山就是金山銀山”的生態環境保護和治理的理念，加大生態環境保護和治理力度，防止生態響應指數繼續下滑。從均值來看，濟南、青島、威海生態響應較為強烈，特別是濟南和青島生態安生響應指數已經更接近0.7，青島生態響應指數 2018年出現極值接近0.8。臨沂、德州、聊城、菏澤的生態響應程度較低，科技創新能力、廢物利用率、第三產業所占比重都較低 。

2000—2018年17個城市生態安全綜合評價的演變趨勢不盡相同，如圖2d所示。其中，濟南、青島、淄博、棗莊、東營、濰坊、濟寧、泰安、萊蕪、日照、聊城11個城市呈現出上升趨勢，煙臺、威海、臨沂、德州、濱州、菏澤6個城市呈現下降趨勢。比較2000、2006、2011、2018每個城市的生態安全綜合評價指數可以發現，多數城市呈現出先減小-后增大-再減小的倒“N”字形。從均值上看，威海、東營、青島的生態安全綜合評價值在全省處于優越的位置，威海達到0.642 3，進入比較安全狀態，青島和東營剛剛進入比較安全狀態， 威海充分利用濱海資源優勢積極進行國家生態市建設，在全市實施最嚴格的環境質量監管，努力打造“藍天碧水凈土”的生態環境，向“精致城市”方向不斷邁進。青島、東營依靠國家發展山東半島藍色經濟區和黃河三角洲高效生態經濟區的政策，生態安全環境良好。 淄博、棗莊、萊蕪、臨沂、德州、聊城整體生態安全水平較低，特別是淄博和棗莊在全省處于最后兩位，這兩個城市的生態安全壓力子系統、生態安全狀態子系統、生態安全響應子系統發展水平均較低，生態安全風險較大。

2.2.2? 空間格局特征。該研究選取2000、2006、2011、2018年4個時間節點，借助GIS技術分析沿黃區域山東段生態安全綜合評價的空間分異過程，如圖3所示，整體呈現出“東高西低、北高南低”的空間格局特征，具體有以下4個特征。

第一，生態安全評價“比較安全”等級區域空間范圍不斷擴大，從東部沿海地區向魯北地區逐步擴散，特別是從2011年開始擴散特征較為明顯，生態安全等級為第Ⅴ級。2000年生態安全評價較高的區域只有威海一個城市，威海是山東濱海城市和對外貿易窗口，人口密度較小，自然環境優越，第三產業發達，生態環境質量較好；2006年東營生態安全水平不斷提高，綠化覆蓋率從2000年的20%提高到2006年級的36%，人均公園綠地面積從2000年的40 m2/人提高到2006年的62 m2/人，污水處理率從60%提高到76%，工業廢棄物處理率從73%提高到90%，生態環境質量明顯好轉。東營生態安全狀態水平和生態安全響應水平達到最大值，生態安全壓力指數達到最小值，生態安全總體評價值較高；2011年高水平生態安全區進一步擴大，濟南雖然產業基礎以高污染、高耗能產業為主，人口密度較大都拉低了生態安全壓力指數水平，但是作為省會城市所具備的經濟、社會、科技等綜合發展優勢，生態安全響應程度明顯加快，從2006年的“一般安全”狀態進入“比較安全”狀態，生態安全等級從第Ⅳ級進入第Ⅴ級；2018年，較高水平生態安全評價區范圍發生變化，濟南從“比較安全”狀態下滑到“一般安全”狀態，青島從“一般安全”狀態提升到“比較安全”狀態。青島是山東段經濟最發達的城市，但是由于人口密度過高導致人均水平較低，再加上高度發達的產業經濟為青島生態環境帶來一定的壓力，長期以來處于“一般安全”狀態，但是其濱海資源和區位優勢明顯， 經濟、社會、科技實力為區域生態環境的治理和保護提供了有力支撐，借助于原本優越的海濱地理區位實現了生態安全水平的跨越式發展。

第二，生態安全評價“一般安全”等級的范圍不斷擴大，城市數量不斷增多。2000年“一般安全”等級的城市數量較少，多數處在“臨界安全”狀態，主要集中在魯中地區的濟南、東部沿海的青島、煙臺、濰坊，魯北地區的東營、濱州等7個城市，相對來說位于綜合發展水平較高的東部沿海、中部地和魯北地區；2006年范圍略有縮小，東營上升到“比較安全”等級，濱州由于生態環境壓力增大下滑到 “臨界安全”等級。2006年濱州生態環境壓力劇增，人均SO2的排放從2000年的140 t/人提高到330 t/人，冶金和機械制造產業、化工產業為經濟提速的同時對生態環境造成巨大的破壞。棗莊跌落到“不安全”狀態，主要是由于煤炭、建材等傳統產業給資源、環境造成巨大壓力造成的；2011年“一般安全”等級范圍快速擴大，除了2006年的幾個城市以外，淄博、濟寧、泰安、萊蕪、日照、臨沂、聊城、濱州從“臨界安全”進入“一般安全”狀態，有12個城市屬于這一類型，因此這一時期全省生態安全綜合水平有了很大的提高，主要由于十七大報告首次提出了“生態文明”的概念，強調形成資源節約型和環境友好型的產業結構、增長方式、消費模式，“生態文明”理念不斷深入到社會和經濟各個方面；2018年和2011年相比空間結構發生一定的變化，淄博、臨沂、菏澤從“一般安全”下滑到“臨界安全”狀態，青島上升到“比較安全”狀態，其他大部分城市都處在“一般安全” 狀態。

第三，生態安全評價“臨界安全”等級的范圍減小，說明生態安全水平逐漸好轉。2000年和2006年所包括的城市范圍差不多，17個城市中有淄博、棗莊、濟寧、泰安、萊蕪、日照、臨沂、德州、聊城9個城市處在“臨界安全”狀態，說明當時城市整體生態安全綜合水平較低，其中棗莊2006年甚至滑落到“不安全”狀態，生態環境安全面臨極大的挑戰；2011年大部分城市擺脫了生態安全較為低水平的狀態，整體生態安全綜合水平實現了跨越式發展，“臨界安全”等級范圍縮小到僅有東部的濰坊市和西北的德州市；2018年與2011年相比大部分城市處在“一般安全”狀態，“臨界安全”狀態城市由 2個增加到4個，2011年處于“一般安全”狀態的淄博、臨沂、菏澤掉落到“臨界安全”狀態， 濰坊進入“一般安全”狀態， 說明個別城市還需要對生態安全問題引起足夠的重視，特別是以重工業或者高污染工業為主的淄博、臨沂還需要加強對環境的保護和治理。

第四，生態安全評價“不安全”等級城市消失。在研究時間階段內，只有棗莊一個城市在2006年處在“不安全”狀態，但是在2011年之后也進入“一般安全”狀態。棗莊從2006年開始實施資源枯竭性城市轉型發展戰略，通過開發“臺兒莊古城”和“棗莊二日游”模式開始進行旅游產業轉型，充分利用煤炭資源進行煤化工產業轉型， 舊城改造使城市風貌煥然一新，2014年獲批全國森林城市稱號，生態安全狀態上了一個新的臺階。

綜上所述，山東段生態安全空間格局呈現出2個特征：①山東段生態安全空間格局向東、向北轉移，從圖3可以看出，生態安全“比較安全”等級范圍不斷擴大，2000年只集中在東部沿海的威海，2006年擴大到魯北的東營，2011年濟南也成為“比較安全”等級，2018年東部沿海城市青島也進入這一等級。總體上沿海城市發展較快，生態安全空間格局向東北轉移。生態安全空間格局高低交錯分布。②山東段生態安全空間格局總體上表現為東部地區優于中部地區、中部地區優于西部地區、北部地區優于南部地區的高低交錯分布的態勢。山東段生態安全綜合水平以“一般安全”等級為主，“比較安全”出現在東部沿海地區和魯北地區，即山東半島藍色經濟區和黃河三角洲高效生態經濟區，也是山東一藍一黃重點發展區域。生態安全問題比較突出的是魯西、魯西北的邊緣地帶德州、菏澤和傳統工業較大比重的魯中南地區的淄博、臨沂。

3? 結論與討論

通過構建PSR生態安全綜合評價模型，采用2000—2018年面板數據，運用灰色關聯度模型對沿黃區域山東段生態安全安全系統的時空演化進行評估，主要結論如下：

（1）山東段整體生態安全水平在波動中逐漸好轉，實現了從“臨界安全”到“比較安全”的轉變。從子系統生態安全水平來看，生態安全壓力指數逐漸減小，生態安全狀態和生態安全響應指數逐漸增大，并且生態安全狀態和生態安全響應上升的幅度大于生態壓力減小的幅度，因此，雖然整體生態安全水平有所提高，但是生態環境壓力不容小覷，距離“非常安全”等級的目標還比較遠。

（2）2000、2006、2011、2018 4個時間節點17個地級市生態安全綜合評價指數大多數呈現出先減小-后增大-再減小的倒 “N”字形，說明生態安全水平在改善的同時也面臨一定的風險，生態安全意識和生態安全措施要持續穩定的加強。城市生態安全空間格局向東、向北轉移，“比較安全”等級范圍不斷擴大，從威海擴大到東營和青島，生態安全空間格局高低交錯分布。生態安全空間格局總體上表現為東部地區優于中部地區、中部地區優于西部地區、北部地區優于南部地區的高低交錯分布的態勢。以“一般安全”等級為主，“比較安全”類型出現在東部沿海地區和魯北地區，即山東半島藍色經濟區和黃河三角洲高效生態經濟區 ，也是山東段“一藍一黃”重點發展區域。生態安全問題比較突出的是魯西、魯西北的邊緣地帶德州、菏澤和傳統工業占較大比重的魯中南地區的淄博、臨沂。

雖然從整體上看山東段生態安全狀況逐漸好轉，但是也存在一些問題，比如高速增長的經濟所帶來的生態環境壓力問題仍然非常嚴峻，區域內生態安全現狀發展不平衡，有些城市甚至面臨生態安全“不安全”的狀態，因此，生態安全問題仍然是目前和未來山東段區域可持續發展的關鍵所在。根據實證分析和發現的問題，提出以下3點建議：

（1）全面深入貫徹“生態文明建設”的發展理念，穩步降低各地市的生態安全壓力，有針對性地保護和治理生態環境。通過分析可以發現，山東段整體生態安全趨于良好，但是在2018年也出現一部分城市生態環境評價指數下滑的現象，因此要繼續強化“生態文明”的發展理念，加強環境督查和監管力度，持續開展生態治理修復工程，加強山水林田湖草綜合整治力度，絕不放松。嚴格控制企業污染物排放總量，繼續加大環保治理投入力度，在合適的地區大面積進行植樹造林，凈化生態環境，打造綠水青山的生態環境，遏制由于人口總量和經濟總量增長對資源與環境造成的巨大壓力。

（2）將生態安全和環境保護作為新一輪國土空間規劃的重要目標和任務。全面深入開展山東資源環境承載力評價和國土空間開發適宜性評價，科學劃定各城市的生態空間和生態保護紅線，開展生態修復，嚴格控制國土空間開發規模和開發強度，優化調控城鎮空間-農業空間-生態空間“三大空間”之間的比例和空間組合關系。

（3）轉變經濟增長方式，推進各城市實現經濟結構轉型，實現黃河流域山東省生態保護和高質量發展，從源頭遏制生態環境的惡化。山東省是典型的工業大省，工業結構中煤炭、機械、冶金等重工業所占的比重較大，這種高投入-高污染-低產出的粗放型經濟增長方式給生態環境帶來了巨大的壓力，對資源的消耗較大，污染物的排放總量較多，生態壓力指數不斷下降。因此，要從源頭上去遏制生態環境壓力的繼續惡化，特別是生態安全瀕臨“不安全”狀態的重工業城市淄博市、臨沂市，通過轉變經濟增長方式，發展循環經濟，提高資源的利用效率，實現從粗放型向集約型的轉變。同時加強鋼鐵、建材、火電、焦化、鑄造等企業的綜合整治，加大淘汰落后產能的整治力度，加大對高污染行業的環保考核和監管力度，實現建設資源節約型和環境友好型社會的目標。

由于目前學術界對生態安全綜合評價指標體系沒有形成統一的認識，再加上數據的可獲取性，因此在構建生態安全評價指標體系時，對于指標體系的科學性和完備性尚有一定的欠缺，權重的確定采用熵值法，缺少研究者對于客觀現象的主觀認識，對于分析結果缺乏深入的機制分析。但是，該研究嘗試從PSR模型中的3個子系統分別進行充分的論證，比單純進行生態安全綜合評價更能夠準確地反映區域生態環境的演化特征，從而發現生態安全中存在的薄弱環節。生態安全問題仍然是目前和未來中國區域可持續發展的關鍵所在，后續研究中要繼續完善，不斷豐富城市群生態安全研究的相關內容。

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