基于熵值法的区域综合承载力评价与障碍诊断

吴卿 杨晶 秦硕璞

摘要：以吉林省为例，将区域综合承载力系统划分为经济、水土、社会、生态4个子系统。通过相关性分析和主成分分析对指标进行筛选，结合熵值法客观赋权，构建区域综合承载力评价体系。利用耦合协调度模型对4个子系统间的耦合协调程度进行了科学评价，并诊断出制约区域综合承载力的主要障碍因子。结果表明，区域综合承载力和子系统间的耦合协调程度总体呈上升趋势，且部分的耦合协调度变化和整体承载力变化呈现出一致性;水土承载力一直是制约区域综合承载力的重要因素，前期社会性限制因素逐渐转变成生态因素;洪水等自然灾害的发生，对各子系统均有不同程度的冲击，并对区域综合承载力造成巨大影响。对区域综合承载力进行科学评价并进行障碍诊断，为政策制定和吉林省高效发展提供科学依据。

关键词：区域综合承载力;主成分分析;熵值法;耦合协调度;障碍诊断

中图分类号：X24         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）10-0169-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.039             开放科学（资源服务）标识码（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

吉林省地處东北的中部，是国家重点建设的生态示范省，也是重要的商品粮生产基地之一。随着城市化进程的加快，生态稳定、水土保持和经济、社会发展间的矛盾日益突出，对区域的综合承载力造成障碍。因此，科学评价区域的综合承载力，明确其限制因素并提出对策，对协调经济和环境间的平衡，推动吉林省高效发展具有重要意义。

对承载力的研究起源于马尔萨斯的《人口论》， 其首次对人口承载力进行了定义，将承载力从工程地质领域的物理概念引入人文社会领域。之后的承载主体不断扩充，包括土地[1]、水资源[2]、资源环境[3]等。城市承载力成为新兴的研究热点，其理论和方法都在不断完善[4]，DPSIR、AHP、主成分分析法理论模型及灰色预测、生态足迹、系统动力学、均方差决策法等研究较多，应用方向也不断延伸，如城市群发展[5]、障碍诊断[6]、风险预测[7]等。

概括而言，研究思路围绕如何科学构建评价体系并如何将评价结果应用于现实，但存在如下问题，①多采用正向指标和逆向指标，但适度指标和区间指标较少考虑。比如有研究将人口自然增长率认为是正向指标，但考虑人口增加对生态和水土的负担加重，其作为适度指标更为合适，而关于其理想值的确定是一个值得探讨的问题。同时，关于通货膨胀率理想区间的确定也值得思考，并且没有经过指标筛选，可能存在指标间相关性较强的问题。②指标体系构建维度较为单一，区域综合承载力是多个系统相互作用的结果，子系统选取上不够全面。③对区域综合承载力进行评价时，通常把区域作为整体系统加以评价，但对各子系统之间的耦合协调程度以及部分对整体的作用却很少探讨。④障碍诊断方面也大多局限于趋势分析，对其产生原因没有结合区域背景进行深入探讨。

为解决上述问题，选取了适度指标和区间指标，通过相关性分析剔除掉相关性较强的指标，并采用主成分分析使得指标具有较好的解释能力。城镇化水平、土地开发强度、水土流失治理、废气排放等都会对区域的综合承载力产生影响，这些影响可归于4个子系统，分别是经济子系统、水土子系统、社会子系统、生态子系统。本研究对上述问题进行了改进，构建了科学的评价体系，进行子系统间的耦合协调度分析并探讨了对区域综合承载力的影响，结合区域发展模式和不可抗力因素进行障碍诊断。

1  土地综合承载力评价体系构建

1.1  准则层与指标层的建立

迟国泰等[8]在研究省级科学发展评价时采用了联合国可持续发展委员会和中国社会科学院等权威机构的典型指标，建立指标体系。参考其选取指标，考虑到区域综合承载力的特点，遵循科学性、可靠性、综合性、系统性原则将区域综合承载力系统划分为经济、水土、社会、生态4个子系统，确立目标层、2个准则层、1个指标层，构建了4级评价体系，初步海选了40个指标。

1.2  指标标准化

依据指标对区域综合承载力的作用方向，将指标划分成正向指标、逆向指标、适度指标和区间指标。根据极差标准化，分别将各类指标实现了正向化，同时去除了量纲影响，使所有指标的数据均在0～1。为了后续熵值法不会出现ln0的情况，将标准化为0的数据向右平移0.000 1，公式如下所示：

4  小结与讨论

1）区域综合承载力总体呈上升趋势且趋势仍将持续，各子系统耦合协调程度不断提高，各子系统间的发展日趋平衡。同时，部分间的耦合协调程度和整体承载力变化表现出一致性，各子系统间耦合协调程度越高，区域综合承载力越好。

2）经济子系统和生态子系统的变化趋势相同，  且经济发展存在滞后性，生态影响经济发展，良好的生态是经济发展的基础，加强生态文明建设有重要意义。

3）社会子系统与区域综合承载力的变化趋势最为接近，而社会子系统的主导因素是城镇化率，说明城镇化率的提高是区域综合承载力提高的关键因素。

4）各子系统及区域综合承载力在2010年较低，2013年大幅降低，2017年略有降低，原因是这3年发生了大规模的洪水，淹没大量农田，造成粮食减产，冲毁很多基础设施和部分住房，社会、生态、经济均受到很大冲击。造成巨大冲击的原因有：一部分楼房建在地势很低的地方;上游鱼塘非法大量开发，泄洪时，大量鱼塘被冲毁，导致洪水进一步泛滥;水坝等抗洪设施不够完善。建议科学调整土地利用布局;对土地进行严格的用途把控，对土地非法开发及时发现处理;对河流进行防控管理，层层把关，每条河流都要有人管控负责，并增强防洪设施。

5）主要障碍因素：水土承载力一直以来都是制约区域综合承载力的重要因素，具体表现为土地开发强度的不合理，人均水资源量少和水土流失治理不到位，反映了资源方面，尤其是水资源存在短缺问题。

6）障碍因素转变：总体而言，障碍因素由社会因素向生态因素转移。前期的人均绿化面积、城镇化水平和人均居住面积等限制因素随着社会的发展已经渐渐地消失。当前，生态因素的限制作用日益突出。根据PSR理论，生态用水量的降低，生态子系统的状态不如从前;随着废气排放量增加，生态子系统承受的压力增大;生态治理的强度不够，表现为工業污染治理不及时，投入到环境污染治理的资金占比降低，3个方面共同使生态阻碍度增大。

7）障碍原因：吉林省作为农业大省，农业耗水量大、经济效益差、水资源利用效率低，部分地区的粗放型农业造成水资源浪费。人口增加带来的过度开荒、不合理生产建设活动，都会导致土地开发强度、利用结构的不合理，加之周期性的洪水来势迅猛，强度极大，造成了严重的水土流失，同时治理难度较大，使得水土承载力一直成为障碍性因素。产生转变的原因主要是城市化进程的加快，自2010年以来，中国经济社会的飞速发展已经基本满足了人们居住的需求，发展面临的问题从城市化等基础问题变成了如何恢复城市化进程造成的自然污染和如何解决水资源稀缺等问题。

8）相关建议：吉林省要快速发展，需要合理开发土地资源，解决水土流失的问题，扩大森林、湖泊、湿地面积，加快水利建设，增强城乡防洪抗旱排涝能力，加强水土保持的宏观性战略研究，经济发展和生态保护相协调，调整农业结构;限制排放废水、废气，加大政府监管力度，治理被污染的环境;同时要号召人们节约用水，保护水资源，提高农业水资源利用率，对水资源进行调控，科学实施小流域综合治理，缓解面临的人均水资源量少的问题，在经济发展的同时加强生态文明建设。各子系统间是相互作用、相辅相成的，良好的生态环境、水土的良好保持，对其他子系统有积极的促进作用，子系统间的耦合协调度提高，对整体综合发展有着1+1>2的影响。

参考文献：

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[3]  王  亮，刘  慧.基于PS-DR-DP理论模型的区域资源环境承载力综合评价[J].地理学报，2019，74（2）：340-352.

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