李林芝，羅珠珠

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

資源與環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，當(dāng)人類活動對環(huán)境的索取超過一定限度時(shí)，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，使其資源與環(huán)境承載力大大下降，環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能便會發(fā)生質(zhì)的變化，它將反過來危及人類的生存和發(fā)展。因此，資源與環(huán)境承載力的研究已經(jīng)成為了當(dāng)代生態(tài)環(huán)境研究的熱點(diǎn)和趨勢［1-4］。資源環(huán)境承載力，指的是在一定時(shí)期和一定區(qū)域范圍之內(nèi)，維持區(qū)域資源結(jié)構(gòu)符合可持續(xù)發(fā)展的需要，承受人類各種社會經(jīng)濟(jì)活動的能力，它是一個國家和地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)［5］。資源環(huán)境承載力由承載體、承載對象、環(huán)境承載率三要素所組成，衡量承載力的指標(biāo)可分為環(huán)境生產(chǎn)支持力，自然資源支持力和社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)支持水平3項(xiàng)指標(biāo)［6］。目前，對各種類型資源環(huán)境承載力的研究已經(jīng)形成了一個環(huán)境生產(chǎn)力集合，如資源環(huán)境綜合承載力、資源環(huán)境要素承載力、區(qū)域環(huán)境承載力等。環(huán)境承載力是環(huán)境系統(tǒng)活力的體現(xiàn)，也是環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)出能力和自我調(diào)節(jié)能力的體現(xiàn)［7］。環(huán)境承載力從人類-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)相關(guān)系統(tǒng)中，通過探討環(huán)境狀況與經(jīng)濟(jì)活動之間的相互關(guān)系，表述環(huán)境對人類社會經(jīng)濟(jì)活動的支持力［8］。對于人類活動來說，環(huán)境系統(tǒng)的價(jià)值主要體現(xiàn)在它能對人類社會生存發(fā)展活動的需要提供有力支持。由于環(huán)境系統(tǒng)的組成物質(zhì)在數(shù)量上有一定的比例關(guān)系、在空間上具有一定的分布規(guī)律，因此它對人類活動的支持能力有一定的限度。當(dāng)今存在的種種環(huán)境問題，大多是人類活動與環(huán)境承載力之間出現(xiàn)沖突的表現(xiàn)。當(dāng)人類社會經(jīng)濟(jì)活動對環(huán)境的影響超過了環(huán)境所能支持的極限，即外界的“刺激”超過了環(huán)境系統(tǒng)維護(hù)其動態(tài)平衡與抗干擾的能力，也就是人類社會行為對環(huán)境的作用力超過了環(huán)境承載力。因此，人們用環(huán)境承載力作為衡量人類社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)程度的標(biāo)尺。

20世紀(jì)以來，隨著科技進(jìn)步和社會生產(chǎn)力的極大提高，加速和推進(jìn)了人類文明發(fā)展的進(jìn)程，與此同時(shí)，各類環(huán)境問題也日益突出，威脅到人類的生存和發(fā)展。目前慶陽市處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)期，工業(yè)化、城市化進(jìn)程日益加快，在發(fā)展過程中人們不斷認(rèn)識到環(huán)境資源的稀缺性，而目將隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展這一問題會變得越來越突出，成為慶陽市經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要制約因素［9］。我們通過對慶陽市環(huán)境與資源承載力水平與生態(tài)承載狀況進(jìn)行系統(tǒng)分析和評價(jià)，旨在探明慶陽市環(huán)境承載力現(xiàn)狀，為慶陽市的可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

慶陽市位于甘肅東部，介于東經(jīng)106°20′~108°45′與北緯 35°15′~37°10′之間，全區(qū)共轄西峰、慶城、正寧、寧縣、華池、合水、鎮(zhèn)原、環(huán)縣7縣1區(qū)。該區(qū)系黃河中下游黃土高原溝壑區(qū)，是隴東黃土高原的一個主要組成部分。北靠羊圈山，東依子午嶺，西接六盤山，四周高而中間低，故有“隴東盆地”之稱。地勢南低北高，海拔在885～2 082 m。山、川、塬兼有，溝、峁、梁相間，高原風(fēng)貌雄渾獨(dú)特。全區(qū)地形分為3種類型：一是中部黃土高原溝壑區(qū)（亦稱黑壚土農(nóng)業(yè)區(qū)），包括華池縣城壕以西的慶城、西峰、寧縣、正寧、鎮(zhèn)原、合水縣的大部分地區(qū)；二是北部黃土丘陵溝壑區(qū)（亦稱黃綿土農(nóng)牧區(qū)），包括環(huán)縣全部華池大部和鎮(zhèn)原、慶城北部地區(qū)；三是東部黃土丘陵區(qū)（亦稱子午嶺林區(qū)），包括華池、合水、寧縣、正寧的東部地區(qū)。土地總面積27 119 km2。年均溫7～10℃，無霜期140～180 d，年均降水量480～660 mm，年均蒸發(fā)量520 mm。2005年末全市總?cè)丝跒?58.58萬人。

2 研究方法

2.1 建立單因素評價(jià)模型

各個評價(jià)因素在優(yōu)劣之間是漸變的，承載力所受到的影響亦是漸變的，并在中間過渡中呈現(xiàn)亦此亦彼性，即對各個評價(jià)因素的評價(jià)具有模糊性，且反映承載的各個因子之間具有連續(xù)性質(zhì)。本研究借助模糊數(shù)學(xué)原理，建立了連續(xù)性質(zhì)的隸屬度函數(shù)，確定各指標(biāo)的閾值，從而建立單因素的評價(jià)模型，將各個評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值轉(zhuǎn)換為0～1的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對各指標(biāo)的量綱歸一化。

2.1.1“S”型（升型）隸屬函數(shù) 指標(biāo)與承載力效應(yīng)之間的曲線呈“S”型，即在一定范圍內(nèi)的評價(jià)因素指標(biāo)值與承載力之間呈正相關(guān)關(guān)系，而高于或低于此范圍的評價(jià)因素指標(biāo)值的變化對承載力的影響則很小。在建立這些指標(biāo)的隸屬函數(shù)時(shí)，可將“S”型曲線近似成升半梯形分布。其隸屬函數(shù)為：

（1）式中，μ（x）為評價(jià)指標(biāo)值的隸屬函數(shù)，x為指標(biāo)值，a、b表示指標(biāo)閾值的下限和上限。

2.1.2 反“S”型（降型）隸屬函數(shù) 評價(jià)指標(biāo)與承載力效應(yīng)之間的曲線呈反“S”型，即在一定范圍內(nèi)評價(jià)因素指標(biāo)值與承載力之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而高于或低于此范圍的評價(jià)因素指標(biāo)值的變化對承載力的影響不大。在建立這些指標(biāo)的隸屬函數(shù)時(shí)，可將反“S”型曲線近似為降半梯形分布。其隸屬函數(shù)為：

（2）式中，μ（x）為評價(jià)指標(biāo)值的隸屬函數(shù)，x為評價(jià)指標(biāo)值，a、b分別表示指標(biāo)閾值的上限和下限。

2.2 確定因子權(quán)重

權(quán)重用來表征指標(biāo)在評價(jià)中的重要程度。確定權(quán)重的方法有很多種，諸如專家咨詢法、相關(guān)系數(shù)法、主成分分析法、專家排序法、層次分析法和因子分析法等。在以往的研究中，普遍采用人為打分來確定權(quán)重。為了避免人為主觀的影響，本研究采用多元統(tǒng)計(jì)分析法中的主成分分析法確定權(quán)重。

首先，分別求出各個因子主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率；其次根據(jù)因子載荷矩陣求出各個因子在各主成分上的負(fù)荷量，最后計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。

（3）式中，Component Capacityi是第i項(xiàng)承載力評價(jià)指標(biāo)的因子負(fù)荷量。

2.3 建立綜合評價(jià)模型

資源與環(huán)境指標(biāo)綜合作用的結(jié)果是承載力，因此，在對單因素進(jìn)行評價(jià)之后，需要將單因素評價(jià)的結(jié)果轉(zhuǎn)換成由各個評價(jià)因子構(gòu)成的承載力的綜合評價(jià)。本研究根據(jù)加乘法則，建立承載力綜合評價(jià)的模型，計(jì)算不同區(qū)域的承載力綜合指數(shù)BCI：

4式中，BCI為承載力綜合評價(jià)指數(shù)，Xi為第i個評價(jià)因素的隸屬度值，Wi為第i個評價(jià)因素的權(quán)重，n為評價(jià)指標(biāo)的個數(shù)。

3 分析結(jié)果

3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究評價(jià)指標(biāo)體系選取遵循區(qū)域特殊性原則、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性原則、綜合性原則、層次性原則、可操作性原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了包括了環(huán)境納污能力、資源供給能力和人類支持能力3個分目標(biāo)層，在3個分目標(biāo)層下又進(jìn)一步細(xì)分為土壤環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、土地資源、水資源、植被資源、管理與建設(shè)水平以及社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步8個準(zhǔn)則層，涵蓋了34個一級指標(biāo)（表1）。

表1 資源與環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)實(shí)測值

續(xù)表1

本研究中，人均耕地面積、人均林地面積、人均草地面積、灌溉耕地面積、糧食單產(chǎn)、復(fù)種指數(shù)、水資源利用率、地表水可開發(fā)利用率、地下水可開發(fā)利用率、生活用水定額、單位耕地水資源量、人均水資源量、水資源供需平衡指數(shù)、森林覆蓋率、人均公共綠地面積、人均擁有維護(hù)建設(shè)資金、交通、衛(wèi)生、教育投資比重、城鎮(zhèn)化率、人均道路面積、GDP總量、GDP增長率、第一產(chǎn)業(yè)GDP比率、第二產(chǎn)業(yè)GDP比率、第三產(chǎn)業(yè)GDP比率、人均純收入、有線電視入戶率等26項(xiàng)因子與資源與環(huán)境承載力呈正相關(guān)，采用升型分布函數(shù)式（1）。化肥施用量、污染綜合指數(shù)、SO2年日均濃度、二氧化氮日均濃度、總懸浮顆粒物、＞15°耕地面積、土壤侵蝕強(qiáng)度指數(shù)、工業(yè)用水定額等8項(xiàng)因子與資源與環(huán)境承載力呈負(fù)相關(guān)，采用降型分布函數(shù)式（2）。通過式（1）和式（2）將評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值轉(zhuǎn)換為介于0～1的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)量綱歸一化，即得到各評價(jià)因子的隸屬度（表2）。

表2 資源與環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)隸屬度

表3 各層次因子主成分分析

3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

首先分別求出指標(biāo)層、準(zhǔn)則層和分目標(biāo)層各個因子主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率，然后根據(jù)因子載荷矩陣求出各因子在各主成分上的負(fù)荷量，最后通過（3）式計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。指標(biāo)層、準(zhǔn)則層和分目標(biāo)層下第1、第2和第3主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率均高于75%（表3），足以代表原變量信息，因此以前3個主成分分析因子負(fù)荷量，根據(jù)（3）式計(jì)算各因子對土承載力的作用大小，確定權(quán)重（圖1）。

從圖1可以看出，分目標(biāo)層次的權(quán)重從大到小依次為：資源供給能力、人類支持能力、環(huán)境納污能力，說明資源供給能力對反映區(qū)域內(nèi)承載力的大小重要程度最大。準(zhǔn)則層的權(quán)重從大到小依次為：植被資源、水環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步、管理與建設(shè)水平、水資源、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、土地資源，說明植被資源和水環(huán)境對整個區(qū)域內(nèi)資源與環(huán)境承載力的發(fā)揮影響很大。隨著科技的進(jìn)步和全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，一定區(qū)域內(nèi)人們的生產(chǎn)和生活對區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有自然資源存量的依賴性將越來越低。從一級指標(biāo)的權(quán)重值可以看出，各指標(biāo)的權(quán)重相差不大，資源與環(huán)境承載力受到社會、科技、水土資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等多種因素的影響，而且各因素之間是相互影響、互為聯(lián)系的。表3各層次因子主成分分析

圖1 資源與環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.3 綜合評價(jià)

參照（4）式計(jì)算可得出，慶陽市各縣區(qū)資源與環(huán)境承載力綜合指數(shù)從大到小排序是：西峰（0.581 0）、華池 （0.567 9）、合水（0.533 3）、寧縣（0.418 3）、正寧（0.389 2）、慶城（0.363 4）、環(huán)縣（0.351 2）、鎮(zhèn)原（0.327 6）（圖2）。評價(jià)結(jié)果表明，慶陽市8個縣區(qū)的資源與環(huán)境承載力存在一定的地域差異。西峰區(qū)的資源與環(huán)境承載力指數(shù)最高，原因是該地區(qū)單位面積的水資源量在全市最高，灌溉面積、復(fù)種指數(shù)和糧食單產(chǎn)均比較高，導(dǎo)致生產(chǎn)力水平也較高。而且優(yōu)越的區(qū)位條件以及便利的交通使其與外界的交流非常方便，地域的開放性比較好，獲得投入的機(jī)會多，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好，城鎮(zhèn)化率高，同時(shí)也為旅游業(yè)的發(fā)展奠定了一定基礎(chǔ)，最終體現(xiàn)為資源與環(huán)境承載力較高。華池縣和合水縣自然環(huán)境條件優(yōu)越，人均林地、草地面積和森林覆蓋率在全市相對比較高，這對當(dāng)?shù)匦夂虻男纬煞浅Ｓ欣?，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其資源與環(huán)境綜合承載力較強(qiáng)。寧縣雖然自然環(huán)境條件、區(qū)位條件和交通上不及前面幾個縣有優(yōu)勢，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較合理，畜牧業(yè)發(fā)展的勢頭良好，使得資源和環(huán)境承載力處于中等水平。慶城、鎮(zhèn)原縣、正寧縣和環(huán)縣主要因?yàn)樽匀画h(huán)境條件較差，多為山地和雨養(yǎng)耕地，灌溉面積較少，人均林地和草地面積較小，而且近年來林地面積仍然在不斷減少，生態(tài)環(huán)境的持續(xù)性受到了威脅，系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和抗干擾能力較差，再加上地理位置偏遠(yuǎn)，使其經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到限制，導(dǎo)致資源與環(huán)境綜合承載力較低。

圖2 慶陽市資源與環(huán)境承載力綜合指數(shù)

4 結(jié)論

1） 環(huán)境納污能力、資源供給能力和人類支持能力3個分目標(biāo)層權(quán)重從大到小依次為：資源供給能力、人類支持能力、環(huán)境納污能力，說明資源供給能力對反映區(qū)域承載力的大小重要程度最大。準(zhǔn)則層權(quán)重從大到小依次為：植被資源、水環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步、管理與建設(shè)水平、水資源、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、土地資源，說明植被和水對整個區(qū)域資源與環(huán)境承載力的影響較大。

2） 慶陽市各縣區(qū)資源與環(huán)境承載力綜合指數(shù)從大到小排序是：西峰（0.581 0）、華池（0.567 9）、合水（0.533 3）、寧縣（0.418 3）、正寧（0.389 2）、慶城（0.363 4）、環(huán)縣（0.351 2）、鎮(zhèn)原（0.327 6），表明慶陽市8個縣區(qū)的資源與環(huán)境承載力存在一定的地域差異。

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