市域生态安全预警研究——以山东省泰安市为例

李文亚，宁纪群，张立新，李传健

(曲阜师范大学 经济学院，山东 日照 276826)

市域生态安全预警研究
——以山东省泰安市为例

李文亚，宁纪群，张立新，李传健

(曲阜师范大学 经济学院，山东 日照 276826)

随着社会经济的高速发展, 生态安全已经成为制约区域经济社会可持续发展的核心问题，在这种背景下，生态安全预警问题的重要性日益凸显。以泰安市为例，运用熵值法对经济、社会、资源和环境四个方面包含14个指标的生态安全预警评价体系进行实证研究。结果表明：泰安市在综合评价指标中处于中警状态，经济、社会和资源指标的预警值较低，处于巨警状态，环境指标处于轻警状态。基于此，泰安市应发展绿色经济，提高土地绿化率，加强资源的合理开发与利用。

生态环境；可持续发展；熵值法；预警

引言

在国内外经济发展的实践中，许多国家和地区过度注重GDP增长但忽视了生态环境的保护，从而付出了生态恶化的沉重代价。由此，很多国家逐渐认识到经济发展过程中保护生态环境的重要性，生态安全预警问题也得到了学术界的高度关注。很多国内学者在各自的不同范畴也对生态安全预警进行了钻研。葛京凤、梁彦庆[1]首先全面地描述了河北山区的生态安全评价预警过程，同时结合国内外学者的研究，提出了山区生态安全分异规律与区域差异，对生态环境安全调控进行了系统地分析与探讨。徐成龙等[2]使用PSR模型构建黄三角生态安全预警指标体系，运用熵值法对黄三角生态安全预警进行研究，表明黄三角的生态安全形势不容乐观；孟展等[3]使用熵指法和灰色预警模型，对四川省土地生态系统健康进行了评价，表明四川省土地生态系统健康水平呈现稳步上升的趋势；王富喜、毛爱华等[4]使用熵值法对山东省城镇化质量进行了综合评测表明山东省的城镇化发展很不平衡，空间差异十分显著等等。总的来说，学术界在生态安全预警的指标和方法方面都还处在探索阶段。本文以泰安市为例，从经济、社会、资源和环境四个方面构建生态安全预警指标，并使用熵值评价法进行预警实证分析，以期提出有针对性的政策建议。

1 生态安全预警的研究方法

1.1 预警评价方法

本文选用熵值法来计算各指标的权重值，具体步骤如下；

(1)采用极差标准化方法对预警指标原始数据进行无量纲化处理。

设m个预警指标，n个预警对象，得到的原始数据矩阵：

X=(xij)m×n(i=1,2，…，n;j=1,2,…，m),xij为第j个预警对象在第i个预警指标上的实际值。

(1)

之后对数据进行标准化处理：

(2)

(2)计算第j项指标下第i年份指标值的比重jij

(3)

由此，可以建立数据的比重矩阵Y={yij}m×n

(3)计算第j项指标下的信息熵ej的公式

(4)

(4)计算效用信息值dj

dj=1-ej

(5)

第j项指标下的信息效用价值取决于1与第j项指标的信息熵ej之间的差值，权重的大小直接受1与该项信息熵ej之间的差值的影响。所以，计算出的数据中其权重越大，对评价的重要性就越大，信息效用值也就越大。

(5)评价指标权重

(6)

由熵值法确定的指标权重本质是利用该指标信息的价值系数来计算的，其价值系数越高，对评价的重要性越大。

(6)综合评价

(7)

第i个指标的评价值：

(8)

显然fi越大，样本的效果越好。最后比较所有的fi的值，即可得出评价结论[5]。

1.2 判别标准

生态安全预警要遵循资源开发与利用的临界原则，以及科学性、综合性和整体性、层次性原则。资源与环境的开发与利用都是有一定限度的，超出限度必定对地球系统及人类带来许多不可逆的影响。被判定事物等级对生态安全警度级别标准范围的隶属程度称为待评事物的关联度，判定事物等级标准可以根据关联度取值范围的不同来进行分级。

(1)当fi>1 时，表示生态安全预警某级标准的上限被该判定事物的生态安全预警值所超越，大于该级标准的上限，而且其数值越大，表示该项目的开发潜力就会越来越大；

(2)当0≤fi<1时，表示生态安全警度某级标准的上限与要求被判定生态安全预警值较为一致，符合要求的程度表示为生态安全预警值的大小，预警值越大，与标准值离得就越近；

(3)当-1 ≤fi<0时，表示生态安全预警某级标准的要求不适合被判定的生态安全预警值，其标准并不能进行判断，但这种情况下都具有一定的条件转化为符合该级的标准；

(4)当fi<-1 时，表示被判定的生态安全预警值不符合生态安全预警某级标准的要求，而且不具备转化为符合该级标准的条件，该值越小，离该级标准的要求就越远[6]。

本文设置了生态安全预警判别标准(表1)，拟定5个档次，确定评价区域的生态环境安全度，计算得到的预警值能对应于某个级别的安全预警状况。综合预警值越高，说明区域的生态安全状况越好，相反，综合预警值越低，说明区域的生态安全状态越差。

表1 生态安全预警判别标准

2 预警评价指标体系的构建

在指标体系构建的过程中，需要客观的对构成该区域生态环境安全及人类活动安全的要素进行深入分析，进而有选择的进行指标体系的选择与构建。生态安全预警指标体系由目标层、项目层和指标层三个层次进行递阶构成[7]。基于对泰安市生态环境指标体系的构建，需要将相互联系的很多指标进行有机组合，其评价指标应该从环境、经济、治理等多个影响方面进行选取，而且各个指标之间的功能和性质之间各有不同，从而可以准确、系统、全面的从多个侧面反应该时期内泰安市的发展特点以及其变化规律。

2.1 经济指标

经济指标是反映一定社会现象数量方面的名称及数值，包括国内生产总值、生产总值、贸易赤字、消费价格指数、物价指数、居民消费指数等等。本论文的经济指标选取了包括生产总值、人均地区生产总值、第三产业占生产总值比重和居民消费指数四个指标。生产总值是指在一定时期内该地区的经济中所生产出的全部最终产品和劳务的价值，反映地区的经济表现和财富：人均地区生产总值是区域经济实力高低的重要指标，等于国内生产总值除以年末总人口；第三产业占生产总值比重是第三产业产值除以第一、二、三产业产值之和；居民消费指数反映居民家庭购买消费商品及服务的价格水平的变动情况。

2.2 社会指标

社会指标是衡量、监测社会经济发展数量关系，研究社会经济发展各要素的现状、相互关系和发展趋势的一种手段。人口的压力、基础设施建设、城市化等都会对社会发展产生影响，而随着社会的发展，又会影响生态安全，对人类生存有一定压力。其中，社会指标包括城市化率、人类干扰指数、交通密度指数、人口自然增长率等 。本论文选取包括城市人口密度、人均日生活用水量、建成区绿化覆盖率三个指标。城市人口密度表示生活在城市范围内的人口稀密的程度，代表了城市化现象，城市人口越密集表示人口对城市的压力越大；人均日生活用水量可以表现出人类对生态的利用程度；建成区绿化覆盖率表示绿化覆盖率面积占建成区的百分比。

2.3 环境指标

随着环境问题的日益凸显，需针对环境要素设定评价环境质量的标准。反映系统内生态环境状况及资源可利用程度指标包括大气质量指数、水质量指数、林草覆盖率指数等；反映生态环境恶化状况及治理改善程度指标包括水土流失率、耕地损失指数、捕捞强度等；反映工矿企业对生态环境的影响指标包括废水处理率、废水排放量、废渣排放量等；反映农用化学物质的大量使用对环境带来的影响指标包括化学农药的使用面积、化肥的使用面积、塑料地膜使用面积等。其中本论文综合以上指标确定了包括废水排放量、二氧化硫排放量和一般工业固体废物处置量三个状态指标。

2.4 资源指标

资源环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。资源是人类赖以生存和发展的物质基础，一个和谐的社会是不可能建立在资源枯竭和环境恶化的基础上的。资源指标主要包括人均水资源量、造林面积比例、人均矿产资源量等。本论文选取造林总面积和水资源总量两个资源指标进行分析。

根据上述分析，本文构建了包含经济、社会、环境和资源四个维度的评价指标体系，如表2所示：

表2 生态安全预警指标体系

3 实证分析

3.1 预警评价步骤

根据相关文献分析以及对预警指标体系的构建，本文所涉及的数据均来自山东省统计年鉴和泰安市统计年鉴等。根据公式(2)对原始数据进行标准化处理，然后根据公式(4)、(5)、(6)计算得出各项指标的信息熵ej、信息效用值dj、和各项指标的权重值wj，以及各项指标相对于一级指标的比重vj。如表3所示。

通过公式(7)和公式(8)计算得出泰安市生态环境预警综合评价值，进行生态安全等级评定。

3.2 预警评价结果分析

从表2～表4分析得到泰安市生态环境预警评价指标子系统权重值排序为：环境>经济>资源>社会。环境调控与治理对生态安全贡献最大，表明随着人类环保意识的增强，政府采取的调控措施对泰安市环境的恢复与保护起到至关重要的作用。经过分析研究可以看出：泰安市的综合评价值从2010年之后就处于巨警状态，经济、社会和资源指标评价均为巨警，向恶化方向演化，特别是经济对环境的影响导致社会指标和资源指标对生态有严重的破坏性影响。

表3 泰安市生态安全预警指标信息熵、信息效用值和权重值

表4 泰安市生态安全预警评等级评定

(1)经济指标综合评价值从2004年到2013年一直处于巨警状态，主要是由生产总值和人均生产总值所引起，但评价值有所上升，说明经济指标对生态安全有一定的提升作用。

(2)社会指标综合评价值从2004年到2013年一直处于巨警状态，城市人口密度对其产生很大影响，且评价值一直很低。

(3)资源指标综合评价值也处于巨警状态，主要由造林总面积和水资源总量引起的，评价值较低。

4 结论与政策性建议

4.1 结论

泰安市的综合评价指标处于中警状态，经济、社会和资源指标的预警值较低，处于巨警状态，环境指标处于轻警状态。随着科技水平的进步，人类把经济的发展建立在牺牲环境的基础上，GDP的高速增长成为人类经济增长的最终目标，对资源无休止的开发与浪费，生态系统的压力越来越大，森林覆盖率降低，人均耕地面积减少，人地矛盾日益凸显；同时，肆意排放的工业“三废”及不合理及不达标的管理“三废”制度，在农业生产过程中化肥的滥用和农药的不合理喷洒，也使污染越来越严重，生态系统的自我修复能力日趋薄弱；加上泰安市人均国民生产总值不高，污染速度高于环境治理速度，导致生态安全警情呈现恶化趋势[8]。

生态环境的改善离不开各方面的综合管理和治理，一方面，努力提高生产技术，消耗最少的资源生产出最多的产品，从而减轻人类活动对生态环境的压力；另一方面，采取各种措施对资源的浪费进行遏制，同时加大对环境保护的投入。

4.2 政策建议

4.2.1 始终贯彻可持续发展战略，发展绿色经济

各级各部门根据国家可持续发展战略，制定一系列切实可行的方案步骤，下达至下级部门的政策需可靠及时完成，在人们群众的监督及参与下，完成保护环境及进行生态系统修复的责任与义务。环境保护部门更应该发挥其在环境保护方面的管理监督职能，坚持经济发展与环境保护协调发展，发展绿色经济，走文明发展的道路。

4.2.2 大力进行植被的种植，提高土地绿化率

在绿化率较低的地区应该进行植被的种植与修复，提高植被的覆盖率，减少水土流失，加大湿地保护。园林绿化可以改善城市生态环境，而且城市绿地系统是城市中惟一有生命的基础设施,在保持城市生态系统平衡、改善城市环境质量方面,具有其他设施不可替代的功效,是提高城市居民生活质量的一个必不可少的依托条件。城市园林绿化通过植树、种灌、栽花、培草等过程,不仅要提高城市的绿地率,也要充分利用立体多元的绿色植被的生态效应调节温湿度、降低城市污染程度,改善城市生态环境[8]。

4.2.3 控制非农建设用地的开发，加强资源的合理利用和开发

泰安市应切实保护耕地面积，确保农作物的产量和质量，同时也应该加强水体保护，减少工业废水的排放及治理。泰安市的矿产资源中，煤炭资源较为丰富，但近几年的无控制开采，使煤炭产业急剧下降，应该严格控制其无限制的开采和开发，合理利用资源。

[1] 葛京凤,梁彦庆.山区生态安全评价预警与调控研究[M]. 北京:科学出版社,2011:10-56.

[2] 徐成龙,程昱,任建芬.黄河三角洲地区生态安全预警测度及时空格局[J].经济地理,2014， (3):149-155.

[3] 孟展,张锐.基于熵值法和灰色预测模型的土地生态系统健康评价[J].水土保持通报,2014，34 (4):226-231.

[4] 王富喜,毛爱华.基于熵值法的山东省城镇化质量测度及空间差异分析[J].地理科学，2013，33(11)： 1323-1329.

[5] 王耕,吴伟.区域生态安全预警指数——以辽河流域为例[J].生态学报, 2011，28(8):57-58.

[6] 李万莲,由文辉,郑梅.淮河蚌埠段水质演变及原因分析[J].水资源保护,2014，23(4):104-105．

[7] 晓静,王耕. 基于AHP和熵值法的辽宁省城市生态安全评价[J].环境科学与管理,2013，34(4):104-109.

[8] 张立新,崔丽杰. 山东省农业可持续发展能力评价研究[J]. 华东经济管理,2015,(7):14-19.

(责任编辑：刘小林)

Urban Ecological Security Early Warning——Taking Tai'an City in Shandong Province as an Example

LI Wen-ya, NING Ji-qun, ZHANG Li-xin, LI Chuan-jian

(School of Economics, Qufu Normal University, Rizhao Shandong 276826)

With the rapid socio-economic development, ecological security has become the core problems constraining the regional economic and social sustainable development. Therefore, the importance of early warning of ecological security has become increasingly prominent. Evaluation index system of early warning for ecological security is constructed including 14 indicators from four aspects of economy, society, resources and environment. Taking Tai'an City as an example, using the entropy value method of empirical research based on entropy method to China's eleven provinces to evaluate the competitiveness of high-tech industry research, the results show that: Tai'an City is in the lower alarm value of economic, social and resource indicators, and environmental indicators are in a relatively safe state. Therefore, Tai'an City should develop green economy, improve the rate of land greening, and strengthen the rational development and utilization of resources.

ecological environment；sustainable development；entropy method；warning

10.3969/j.issn.1009-2080.2015.06.015

2015-10-26

国家社会科学基金一般项目“农业主体功能区的新型城镇化实现路径研究”(编号：15BJL039；主持人：李传健)； 教育部人文社会科学研究规划基金项目“省域内发展规划边缘区现代农业发展路径研究——以山东为例”(编号：12YJA790066；主持人：李传健)。

李文亚(1991-)，女，山东宁阳人，曲阜师范大学硕士研究生； 李传健(1968-)，山东曲阜人，曲阜师范大学副教授，经济学博士。

X171

A

1009-2080(2015)06-0056-05