岩溶地区资源环境承载力分析——以贵州省为例

【关 键 字】 岩溶地区  资源环境  承载力  综合评价  贵州省
【摘    要】 随着社会经济的飞速发展,人口、资源与环境之间的矛盾日趋加剧,资源环境承载力面临着巨大的压力,尤其是岩溶地区.本文利用层次分析与状态空间法,从资源承载力、环境承载力和社会经济协调力三个方面构建岩溶地区资源环境承载力评价体系,选取水资源、土地资源、旅游资源、水环境、大气环境、人口、经济及社会为评价指标层,对贵州省2000、2004、2008和2013年4个时相的资源环境承载力进行了定量评价.结果表明:贵州省2000、2004、2008、2013年的资源环境承载力指数分别为0.09364、0.08957、0.09230、0.0113,呈现较低状态水平,2013年有向中等水平迈向的趋势,在9个行政区域中,遵义市、黔东南州、黔西南州3个行政区的资源环境承载力处于中等状况,其余的6个行政区处于较低的水平状态.
 
随着我国经济社会的迅速发展,工业化、城市化进程的不断推进,资源短缺、枯竭及环境污染等问题日趋严重,已成为经济社会发展的“瓶颈”。资源环境承载力是衡量一个国家或地区经济社会发展与资源环境协调的一个重要指标,也是度量区域可持续发展的重要依据,是评价管理者决策正确与否参考。研究者们开始关注资源环境承载力,主要焦点集中在城市、城市群、城市核心区、大型煤矿区、西北、西部等地区,对岩溶地区资源环境承载力的研究仅限于岩溶地区水资源承载力,涉及岩溶地区的资源承载力、环境承载力和社会经济协调力的文章还很少。
 
中国岩溶区的范围分布广泛,面积344.3× 104km2,占全国总面积的35.93%[1]。在连片的中国岩溶区又以西南地区最为典型,面积分布最大,包括重庆、湖北、四川、湖南、云南广西和贵州的部分地区。贵州岩溶区的面积达13×104km2,占总面积的73.8%[2]。岩溶地区生态环境脆弱,人地矛盾突出,水土流失严重,石漠化面积分布广。随着西部大开发,工业强省战略的提出,贵州经济社会快速发展给该地区的生态环境系统造成严重的压力,这就给该地区的资源环境提出了挑战。资源环境承载力可以有效地评价经济社会发展与生态环境保护之间是否达到平衡,在一定程度上可以抑制人类生产生活的规模和程度。
 
1 岩溶地区资源环境承载力分析
 
1.1 资源环境承载力
 
承载力最早用于工程地质领域,用于说明地基对其建筑物的承载能力。随后,承载力向生态学衍伸,1912年马尔萨斯(Malthus)在《人口学原理》一文中,阐述了资源影响着人口增长[3]。1921年帕克(Park)和伯吉斯(Bugess)从生态学的角度明确地提出了承载力的这一概念,即:某一特定环境条件下(主要是指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的组合),某种个体存在数量的最高极限[4]。自此之后,承载力与其他学科相结合,形成了诸如生态承载力、水资源承载力、环境承载力等相关的概念。为了有效地整合生态承载力、资源承载力和环境承载力,资源环境承载力应运而生。资源环境承载力是指:在特定时期内,在保证资源合理开发利用和生态环境保育良好的前提下,不同尺度区域的资源环境条件对人口规模及经济总量的承载能力[5]。针对资源环境承载力的研究,有些学者对不同尺度区域展开探讨。2010年,邓伟开展对山区资源环境承载力研究现状与关键问题的研究,他指出,山区资源环境承载力的目前研究模式没有充分考虑山区自身的特点[5],因此也开始了山区的研究,为资源环境承载力理论提供基础。2014年,宋艳春以鄱阳湖生态经济区为尺度区域,利用状态空间法对该区域的资源环境承载力进行评价[6]。2015年,周侃分析了中国欠发达地区的分布格局与资源环境要素的空间耦合关系,解析了欠发达地区资源环境承载力的基本特征,并分析其特征形成的原因[7]。有些学者还从城市[8]、城市群、城市核心区、大型煤矿区、西北、西部地区等对资源环境承载力进行了研究。
 
目前国内外对岩溶地区资源环境承载力的研究还很少,在岩溶地区水资源承载力的研究上,有很多学者在探讨,但对于一个区域的资源环境承载力,我们不能仅从水资源的角度出发,应该考虑综合资源环境的承载问题,岩溶地区资源环境承载力的研究工作势在必行。
 
1.2 岩溶地区资源环境承载力
 
综合非岩溶地区资源环境承载力的研究成果,并结合岩溶地区的特点,岩溶地区资源环境承载力包含资源承载力和环境承载力,是指在特定的时期,一定的岩溶区域,在保证区域资源结构能维持持续发展需要和区域环境功能能持续维持稳态效应的前提下,不同尺度区域资源环境系统能承载人口规模及经济活动的能力。从可持续发展战略和促进资源环境与社会经济协调发展的角度出发,岩溶地区资源环境承载力的实质是在特定的时期和岩溶区域,以定性和定量相结合的方法探究资源环境与社会经济可持续发展的匹配关系。岩溶地区资源环境承载力除了受岩溶地区复杂的资源环境条件影响外,还受科技发展水平、社会经济发展状况、产业结构类型、国家政策等因素的影响。在岩溶地区资源环境承载力的分析过程中,充分考虑岩溶地区的自身特点,使之能真实地科学反应资源环境与社会经济可持续发展的匹配关系。
 
2 岩溶地区资源环境承载力指标体系的构建
 
2.1 评价指标体系的构建
 
根据岩溶地区资源环境承载力的含义,其系统涉及资源、环境、经济及社会等多因素耦合的复杂系统。要对岩溶地区资源环境承载力进行分析,需考虑资源承载力、环境承载力、经济承载力和社会承载力。遵循上述分析原则,结合前人在资源环境承载力[5-11]的研究成果,岩溶地区资源环境承载力评价指标体系见表1。
 
2.2 评价指标权重的确定
 
目前确定资源环境承载力评价指标权重的方法有层次分析法、均值法、主成分分析法、熵值法和因子分析法等。以上这些方法有各自的适用范围和优缺点,几种方法有的单独使用,有的混合使用。层次分析法可以用数量关系来表达和处理人的主观判断,可以把定性的指标和定量的指标有机的结合起来,具有简洁、实用、灵活、系统的有点,被广泛应用于评价指标的确定。本研究选取层次分析法进行指标赋权,既通过分析岩溶地区资源环境复杂系统中所包含各要素之间的相互关系,构建出一个适用的层次分析结构模型,并把每一层次中所包含的要素进行两两比较,按照一定的标度理论,比较得出各要素间的相对重要程度,并建立判断矩阵;根据判断矩阵,计算出最大特征值和特征向量,依次判断出各层次要素相对上一层次要素的主要次序,以此构建权重向量,并进行一致性检验。
 
2.3 评价方法的选择
 
表1 岩溶地区资源环境承载力评价指标
Table 1 The evaluation index of resource environmental bearing capacity in Karst region
 
2.3.1 状态空间法
 
目前资源环境承载力评价方法主要有层次分析法、状态空间法、生态足迹法、SD模型等。状态空间法(state-space techniques)是欧氏几何空间用于定量描述系统状态的一种有效方法,通常由表示系统各要素状态向量的三维状态空间轴组成。[12,13]状态空间法已作为定量描述和测度某区域资源环境承载力与承载状态的重要手段。岩溶地区资源环境承载力的大小可用状态空间的原点同系统状态点所构成的矢量模来度量。利用状态空间法来研究资源环境承载力可以采取计量模型来表达,其模型为:
 
 
式中,RCSi为资源环境承载力;|Mg|为资源环境承载力空间向量的摸;B1ig、B2ig、B3ig分别为资源承载力B1、环境承载力B2、社会经济协调力B3在第i个指标上的空间坐标抽的投影;W1i为资源承载力B1的第i个指标的权重;W2i为环境承载力B2的第i个指标的权重;W3i为经济社会协调力B3的第i个指标的权重。
 
将岩溶地区资源环境承载力指标无量纲化处理的数据应用状态空间法进行计算。资源承载力反映资源要素所能承载的能力,主要体现在水资源、土地资源、旅游资源;环境承载力反映环境要素能承载的能力,主要体现在水环境和大气环境方面;社会经济协调力反映地区社会经济发展状况,体现在地区产业结构优化程度和经济社会与人口的协调发展方面;岩溶地区资源环境承载力是综合考虑资源、环境与社会经济的协调发展,尤其是岩溶地区资源环境下的社会经济协调发展。
 
2.3.2 岩溶地区资源环境承载力评价等级的确定
 
根据前期学者对资源环境承载力评价的研究成果[12,14,15],岩溶地区资源环境承载力评价结果可分为5个区间,取值范围0~1之间,具体等级详见表2。岩溶地区资源环境承载力评价等级的高低,反映该地区资源环境承载能力的强弱,社会经济协调发展的好坏。等级越高,该地区资源环境系统越稳定,承载能力越强,社会经济协调力越好。根据岩溶地区资源环境承载力的大小用状态空间的原点同系统状态点所构成的矢量模来度量,即三维状态空间轴组成,其计算结果用资源承载力、环境承载力和社会经济协调力及岩溶地区资源环境承载力来表达和分析。
 
表2 岩溶地区资源环境承载力评价等级标准
Table 2 The evaluation grade standard of resource environmental bearing capacity in Karst region
 
3 实证研究
 
3.1 数据的来源及处理
 
岩溶地区资源环境承载力评价所需原始数据来源于《贵州省水资源公报(2000-2013年)》、《贵州省环境状况公报(2000-2013年)》、《贵州统计年鉴(2000-2013年)》、《(2000-2013)》。为了消除评价指标的量纲不同,需要对整个指标进行无量纲化处理。根据指标的类型,将效益型指标或成本型指标的原始数据做标准化处理,标准化后指标值在0~1之间。
 
3.2 指标权重的确定
 
按照本文确定的岩溶地区资源环境承载力评价指标权重方法,通过相关专家综合打分,利用定量、定性相结合的层次分析法确定各指标权重,具体详见表1。
 
3.3 结果计算与分析
 
资源承载力反映资源要素对生产、生活等人类社会经济活动的适应程度。依据图1(a)可以得出:黔南州、黔东南州和黔西南州的资源承载力相对于其他地州市均较高,但仅处于资源承载力的中等水平,且有时空变化差异,就水资源承载力指标而言,存在随机性,有的年份降水量多,有的年份降水量少,进而影响资源承载力。
 
环境承载力体现社会经济发展过程中环境要素人类社会、经济活动的支持能力的限度。由1(b)可以看出,贵州省各地州市环境承载力水平均较低,从高到低依次为:黔东南州、遵义市、黔南州、安顺市、铜仁市、毕节市、黔西南州、贵阳市、六盘水市(具体详见表3)。贵州省在推进工业化、城市化进程中,一部分高耗能高污染企业向西部地区转移,且地方经济发展模式也较粗犷等对区域环境造成巨大的影响。遵义市主要发展旅游业,因此,其环境承载力相对较高。
 
社会经济协调度反映区域人口、社会经济发展与产业结构优化程度之间的协调度。由1(c)可以看出:贵阳市、遵义市和六盘水市的社会经济协调力指数均大于0.02,处于中等水平。结合三市的资源承载力和环境承载力对比分析,贵阳市和六盘水市的环境承载力较低,2013年六盘水市生产总值为882.11亿元,第二产业增加值(主要是原煤、洗精煤、焦炭和水泥等)占生产总值的比重分别为57.11%。因此,需要调整产业结构,转变经济发展模式,走可持续发展(循环经济、低碳模式)之路。黔南州和黔东南州资源承载力和环境承载力可载,但社会经济协调力不够,应发展地方特色,开拓思路,走低碳循环经济发展模式,不断提高社会经济协调度,增强资源环境综合承载力。
 
 
图1 贵州省9个行政区资源承载力、环境承载力和经济社会协调力变化趋势
Fig.1 Resources bearing capacity,environmental capacity and the economic and social coordination Nine administrative of Guizhou province's
贵州省2000、2004、2008、2013年的资源环境承载力指数分别为0.09364、0.08957、0.09230、0.1113,呈现较低状态水平,近年有向中等水平迈向的趋势,主要是贵州省产业结构调整,大力发展旅游业,提高资源利用率和大兴基础设施建设和经济社会的发展所致。贵州省2000、2004、2008、2013年的资源承载力指数分别为0.0700、0.0600、0.0612、0.07179,环境承载力指数分别为0.03210、0.0333、0.03563、0.05011,社会经济协调力 指 数 分 别 为 0.05692、0.05844、0.05957、0.07201,贵州省资源承载力处于中等到较高的水平状态,环境承载力处于较低的水平状态,社会经济协调力变幅大,影响着岩溶地区资源环境承载力,经济社会的发展应以资源环境协调发展,不能以消耗资源,破坏环境为代价。
 
贵州省9个行政区域2000、2004、2008、2013年的资源环境承载力具有明显的地区差异,反映了在特定的时间内,特定的技术条件下,不同的资源环境对经济社会协调力是不一致的,其承载能力也不一致,存在地区差异。由图1(d)可知,贵州省资源环境承载力力最高的是遵义市,其次是黔东南州和黔南州,最低的是贵阳市,其次是毕节地区和安顺地区。
 
 
图2 贵州省资源环境承载力综合评价指数变化趋势
Fig.2 Resources and environment carrying capacity comprehensive evaluation index trend in Guizhou provinc
表3 贵州省各地州市2000年、2004年、2008年、2013年环境承载力
Table 3 The environmental bearing capacity of around the city of Guizhou province in 2000,2004,2008,2013
 
贵州省资源环境承载力综合评价与资源承载力、环境承载力和社会经济协调力息息相关,2000年、2004年、2008年和2013年资源承载力呈现先下降后上升的趋势;环境承载力平缓波动,起伏变化不大;社会经济协调力呈现显著上升的趋势。要提高资源环境承载力承载力,就必须实现资源承载力、环境承载力和社会经济协调力同时上升,不能为了追求社会经济的大发展,以消耗资源、破坏环境为道路,我们应当走循环经济、资源节约型和环境友好型的可持续发展道路。
 
4 结论
 
1)岩溶地区资源环境承载力可以利用资源承载力、环境承载力、社会经济协调力三维状态空间轴来定量描述,选取24个指标,对岩溶地区资源环境承载力进行分析和评价。
 
2)层次分析法与状态空间法相结合,能有效地评价岩溶地区资源环境承载力,既能避免评价分析方法的主观性和随意性,又能充分考虑到指标之间的衔接,资源、环境与社会经济协调发展。
 
3)贵州省2000、2004、2008、2013年的资源环境承载力指数分别为0.09364、0.08957、0.09230、0.0113,呈现较低状态水平,近年有向中等水平迈向的趋势,主要是贵州省产业结构调整,大力发展旅游业,提高资源利用率和大兴基础设施建设和经济社会的发展所致。
 
4)贵州省9个行政区域中,遵义市、黔东南州、黔西南州3个行政区的资源环境承载力处于中等状况,其余的6个行政区处于较低的水平状态。
 
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Research on the Resource and Environmental Carrying Capacity of Karst Region
 
Wang Jinfeng1,Dai Wen1,Ma Shibing1,Wang Liwei2
(1.Department of Environmental and Resources Sciences,Liupanshui Normal College,Liupanshui Guizhou 553004,China;2.Department of Physics and Electronic Engineering,Liupanshui Normal College,Liupanshui Guizhou 553004,China)
 
Abstract:With the rapid development of social economy,the contradiction between population,resources and environment is becoming more and more serious,and the carrying capacity of resources and environment is under great pressure,especially in karst area.Using the analytic hierarchy process and the state space method,constructing evaluation index system of resources and environment carrying capacity of the karst area from three aspects:resource carrying capacity, environmental carrying capacity and social economic coordination,selecting water resources,land resources,tourism resources,water environment,atmospheric environment,population,economy and society as the evaluation index layer,this paper will evaluate quantitatively the resources and environment carrying capacity in Guizhou Province in 2000,2004 and 2008 and 2013 four phase.The results showed that resources and environment carrying capacity in Guizhou Province showed a low level state and have to the middle level towards the trend in 2013 because the resources and environment capacity index in 2000,2004,2008 and 2013 is 0.09364,0.08957,0.09230,0.0113.Zunyi City,inQiandongnan Prefecture,Guizhou southwest Prefecture three administrative region of resources and environment carrying capacity is in medium state and the rest of the six administrative regions in the lower level in nine administrative regions.
 
Keywords:karst region;resource environment;carrying capacity;comprehensive evaluation;guizhou province
 
中图分类号:X37,F062.2
 
文献标识码::A
 
文章编号::1001-7119(2017)04-0213-06
 
DOI:10.13774/j.cnki.kjtb.2017.04.048
 
收稿日期:2016-05-15
 
基金项目:贵州省科学技术基金项目(黔科合LH字[2014]7451号);贵州省科学技术基金项目(黔科合LH字[2015]7632号);六盘水师范学院自然科学科研计划项目(青年项目:lpssy201326)。
 
作者简介:王金凤(1987-),女,副教授,主要从事岩溶环境和土地方面的研究。
 
 
【作者机构】 六盘水师范学院环境与资源科学系;六盘水师范学院物理与电子科学系
【来    源】 《科技通报》 2017年第4期P213-218页

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