渤海内主要海湾资源和生态

环境承载力比较研究

谭映宇¹ 张平²刘容子²周磊¹

1．浙江省环境保护科学设计研究院，浙江杭州310007

2．国家海洋局海洋发展战略研究所，北京100860

为了定量研究渤海主要海湾海洋资源和生态承载状态，有效利用渤海海洋资源，本文建立了海湾资源和生态环境承载力评价指标体系，运用状态空间评价模型对渤海内三个海湾资源和生态环境承载力进行了综合评价。结果显示，2005－2008年三湾均处于超载状态，其中，莱州湾承载压力最大，承载力值偏低，渤海湾和辽东湾承载力值略好。通过分析，渤海内三湾在未来的社会经济发展过程中将面临较大的资源和生态环境制约，因此，必须通过合理调整产业结构，发展循环经济，严格控制人口增长，加大海洋环境治理和生态修复力度，逐步恢复污染海域的生态系统服务和环境纳污功能，才能有效提高渤海生态环境整体承载水平。

资源和生态环境承载力；状态空间评价模型；渤海；比较研究

上世纪60年代末70年代初，美国麻省理工学院的丹尼斯梅多斯等学者组成“罗马俱乐部”，利用系统动力学模型对世界范围的资源、环境与人的关系进行评价，并预测到21世纪中叶全球经济增长将达到极限，为后期资源、环境承载力的研究奠定了学术基础。著名经济学家Arrow与其他学者一起在《Science》上发表了《经济增长、承载力与环境》一文，在学术界和政界均产生了极大反响，引起了人们对环境承载力相关问题的高度关注。

我国专家学者于20世纪90年代初开始对资源、环境和生态承载力进行研究。1999年王中根、夏军运用资源与需求的差量法对西北典型干旱区河流流域的生态承载力进行了评价和预测。2001年毛汉英、余丹林运用三维状态空间法表示社会、经济、自然复合生态系统进行了综合评价。2009年付会探讨了海洋生态承载力的内涵和特征，指出海洋生态承载力由压力和承压两部分构成。

综上所述，在海洋承载力研究成果的基础上定义海洋资源和生态环境承载力，是在一定的时空范围内，海洋资源和生态环境在良性循环的条件下，能够承载人类社会经济发展规模的能力，是承载体“海洋资源和生态环境”与承载对象“社会经济发展”之间耦合关系的反映。本文在定义海洋资源和生态环境承载力的基础上，构建了较为系统的指标体系，充分收集研究相关数据，采用毛汉英等人提出的状态空间法对渤海内主要海湾的资源和生态环境承载力进行研究分析。

1 海洋资源与生态环境承载力评价方法

1.1状态空间评价模型

近年来，越来越多的研究将状态空间法应用于定量描述和测度区域承载力和承载状况。其本质是一种时域分析方法，通过状态空间的原点同系统状态点构成的矢量模来表示区域承载力的大小，不仅可以表征系统外部特征，更揭示了系统内部状态和性能。

本文借鉴状态空间法研究海湾资源和生态环境承载力的主要思路如下：

首先，选取若干能较好反映目标区域的海洋资源、生态和环境系统的指标，建立海洋承载力评价指标体系，结合实际情况确定各指标在某一特定时段的理想值，根据各指标的相对重要程度排序，计算各指标的权重。

其次，计算状态空间中的点到坐标原点的矢量模，即海洋资源和生态环境承载力(简称CMREE)的数学表达式为： 

公式中X_ir为各指标处在理想状态下的空间坐标值(i=1，2，．．．，n)；Wi为各指标的权重；|M|为海洋资源和生态环境承载力的矢量模；n为选取指标数量。最后，通过比较不同状态下的矢量模值的大小来判断海洋资源和生态环境系统的承载状况。当CMREE＞1，=1，＜1 时，海洋资源和生态承载力分别处于可承载、临界和超载状态。

1.2指标体系及数据来源

1.2.1指标体系的确定

要准确度量渤海内主要海湾资源和生态环境的承载状况，必须构建能有效反应渤海内海洋资源、生态和环境承载系统的指标体系。经实地调研及多重共线性分析，并组织相关领域专家学者召开专题会议，确定影响海湾承载力的四类指标，分别为：社会经济发展压力、海洋资源供给能力、海洋环境支撑能力和生物多样性维持能力。同时考虑到指标代表的信息以及指标间的相互关联性，最终选取了30项指标作为目标区域海洋承载力的评价指标体系(见表1) 。

1.2.2数据选取

渤海三面环陆，在辽宁、河北、山东、天津三省一市之间，渤海内三大海湾( 辽东湾、渤海湾和莱州湾) 区域跨行政区分布，部分数据无法直接获得，需要归纳、计算和整理，文中不一一列举。指标数据主要来源2005－2008年中国海洋统计年鉴、中国城市统计年鉴、天津统计年鉴、河北统计年鉴、山东统计年鉴、辽宁统计年鉴、中国海洋环境质量公报、地方海洋环境质量公报、中国近岸海域环境质量公报、中国环境统计年报、地方年鉴和地方志等资料，以及2009年环渤海实地调研获得。

1.3 理想值与指标权重的确定

1.3.1理想值的确定

根据渤海湾区域的实际情况，结合该区域各地市相关规划，理想值的选取主要有以下几种方式：一是采用与发展阶段目标相应的国家标准和行业规定作为理想值，如：水质综合指数、生物多样性综合指数、无机氮和COD海洋环境容量等指标； 二是参照国际和国内相似发展程度下的对应指标数据，以阶段内的最大值或最小值作为理想值。如: 人口密度、GDP比重、第二产业比重、海洋产业总产值、废水排放总量、原油和天然气储量、海洋捕捞和养殖量、环保投资指数以及污水处理率等指标；三是结合SPSS差值计算阶段内指标实际值，如： 海水养殖面积、码头长度、泊位个数、盐田面积等指标；四是部分指标在评价区间是固定值，采用其实际值作为理想值，如岸线长度、海域和湿地面积、自然保护区面积等指标。最终确定各海湾理想值见表2。

1.3.2 指标权重的确定

本文采用层次分析法计算各指标权重，经课题组研究人员及相关领域知名专家的问卷调查，对渤海内海洋资源和生态环境承载力评价指标进行两两比较打分，分别构造判断矩阵，各判断矩阵的平均随机一致性均小于0.1，说明各判断矩阵均具有满意一致性，权重的分配是合理的，类别层和要素层权重见表3。

1.4 海湾资源和生态环境承载力计算

为了消除不同指标量纲和数量级差对于评价的负面影响，对原始数据进行标准化处理。通过海湾承载力评价指标的实际值与理想值的比值对各指标数据进行标准化处理。对承载力的贡献是正向的，称为正效应; 对资源、生态和环境消耗的是负向的，称为负效应。

其数学公式如下：

其中，r_ij为各指标标准化处理后的数值，X_ij为各指标原始数据，X'_ij为各指标的理想值。

按照状态空间法的海湾承载力(CMREE)公式进行计算，可得渤海内三湾资源和生态环境承载力的值。通过对目标层和四个类别层承载状况的分析，以期对渤海内三湾资源和生态环境承载能力有一个全面的掌握。

2 渤海内三湾海洋资源与生态环境承载力评价及比较分析

2.1 目标层承载力比较分析

通过状态空间评价模型及承载力计算公式得到三湾区域海洋资源和生态环境承载力值(见图1)。截至2008年底，莱州湾海洋资源和环境承载压力最大，渤海湾和辽东湾承载力值略好于莱州湾，但是总体上三湾均处于超载状态。尽管三湾海洋生态承载状况存在一定的波动，但三湾承载状况整体呈缓慢下降趋势。

2.2 类别层和要素层承载力比较分析

在三湾海洋资源和生态环境评价体系目标层承载状况分析的基础上，对其复合系统的类别层，也就是社会经济发展压力、海洋资源供给能力、海洋环境支撑能力与生物多样性维持能力分别进行评价分析，从而找出引起三湾海洋资源和生态环境承载状况变化的主要原因，更好地为三湾区域海洋经济可持续发展提供帮助。

2.2.1 社会经济发展压力承载状况

2005－2008年三个海湾社会经济发展压力值在1.2－1.4之间波动，总体呈逐渐增大的趋势。其中辽东湾和莱州湾压力值呈快速下降趋势，从1.39下降到1.29左右;渤海湾压力值虽有波动，但趋势没变，压力最小值为1.29(见图2－A)。从要素层承载状况分析，三湾人口和环境压力较大，社会经济下行压力明显，主要由于2005－2008年三湾区域经济快速增长，其中，渤海湾区域GDP占环渤海区域比重接近20%，辽东湾区域海洋产业总产值年均增速30%以上。经济发展的同时不可避免的带来COD、氨氮等污染物增加，海水富营养化程度加重，海洋环境恶化等问题。同时，随着环渤海区域内辽宁“五点一线”振兴规划、黄河三角洲高效生态区、蓝色半岛经济区上升为国家战略，三个海湾社会经济发展压力增大的趋势短期内难以改变。

2.2.2 海洋资源供给能力比较分析

2005－2008年三个湾海洋资源供给能力值在1.5－1.9之间，三湾资源供给能力呈缓慢上升趋势(见图2－B)。其中，渤海湾供给能力最强，供给能力从1.56提高到1.85。辽东湾和莱州湾供给能力次之，在1.69－1.77之间。尽管三湾资源供给能力有提高的趋势，但资源存储量有限，长期看三湾海洋资源供给能力仍然存在较大压力。从要素层承载状况分析，三湾旅游资源供给能力较弱，渔业资源和空间海域资源次之，油气资源相对较好。环渤海区域滨海旅游资源丰富，但旅游配套基础设施落后，因此2005－2008年三湾旅游供给能力相对较弱，随着旅游配套设施的不断完善，预期旅游供给能力有提高的空间。尽管渔业捕捞量和养殖产量逐年增加，但近岸渔业资源几近枯竭，如不采取有力的渔业资源保护措施，海洋渔业资源供给有下降的趋势。2005 年以来三湾油气资源供给能力明显提高，一方面由于渤海是我国重要的石油天然气生产基地，油气资源储藏丰富，具有很强的油气供给能力；另一方面区域经济快速增长带动了经济社会对石油、天然气资源需求的增加，导致油气资源供给能力的快速提高。但是由于油气资源储量是有限的，因此这种供给能力提高是难以持续的。

2.2.3 海洋环境支撑能力比较分析

2005－2008年三个湾海洋环境支撑能力值在1.1－1.3之间，三湾环境支撑能力整体呈缓慢下降趋势。其中，渤海湾支撑能力在1.17 －1.23间波动，辽东湾从1.3下降到1.2左右，莱州湾从1.25下降到1.2左右。可以看出，尽管渤海湾和莱州湾环境支撑能力有波动，但总体下降的趋势是一致的，在海洋环境容量是有限的前提下，三湾海洋环境支撑能力仍然存在较大压力。从要素层承载状况分析， 2005 －2008年渤海湾增加了环保投入比重，但水质状况仍较差，海洋环境容量趋于饱和。辽东湾和莱州湾环保投入比重呈下降趋势，但入海污染物总量有限，因此水质状况相对较好。三湾需进一步加大对环保基础设施的投入，从源头上控制住污染物入海总量，改善提升三湾的水环境质量。

2.2.4 生物多样性维持能力比较分析

2005－2008年三个湾生物多样性维持能力在0.9－0.95之间，三湾生物维持能力整体呈缓慢下降趋势，其值偏低(见图2－D)。其中，渤海湾下降趋势较明显，维持能力从0.95下降到0.9，莱州湾次之，维持能力从0.95下降到0.92，辽东湾在0.93－0.95间波动。随着沿海区域经济快速发展，不可避免带来近岸海域水质恶化的趋势，三湾生物多样性维持能力面临的压力可能长期存在下去。从要素层承载状况分析，2005－2008年渤海湾和莱州湾生物多样性综合指数呈下降并趋稳态势，辽东湾生物多样性综合指数呈小幅波动上升趋势。生物多样性对海洋生态系统完整性至关重要，直接关系到生物多样性维持能力的强弱，因此应通过禁止不合理的海洋开发活动，严格控制污染物入海总量，避免环渤海区域近岸海洋生态环境继续恶化。

3 结论与政策建议

2005－2008年渤海内三个海湾的海洋资源和生态环境承载力普遍偏低，且整体呈下降趋势，其中，莱州湾综合承载状况最差。目前渤海内三个海湾均处于超承载状态，而生态环境的支持和维持能力尚显不足，在未来的经济社会发展压力增大的状况下将会逐渐遇到较大的环境制约。结合类别层和要素层承载状况比较分析：渤海湾环境压力相对较大，辽东湾和莱州湾次之；辽东湾捕捞和养殖能力相对其他两个海湾较强；渤海湾和莱州湾的油气资源供给能力较强，但本文油气资源储量指标数据由油气产量数据替代，因此这种供给能力的暂时提高是不可持续的；渤海湾水质状况在三湾中最差，生物多样性综合指数相对较高，但三湾生物多样性指数整体呈缓慢下降趋势。针对以上分析结果，应在以下几方面改进：

第一，合理调整产业结构，发展循环经济。加快由粗放的海洋资源加工型向集约发展工业化方向转型，实行规模化、集约化生产。借助环渤海区域强大的海洋科技资源，大力发展新兴海洋科技产业。

第二，严格控制人口增长。人的活动是环境压力的最终来源，减轻资源、环境压力和提高生态环境承载能力必须严格控制人口增长。环渤海地区人均资源量相对不足，更加凸显控制该区域人口增长的必要性和迫切性。其中，渤海湾地区环境压力最大，控制人口增长刻不容缓。

第三，加大海洋环境治理和生态修复力度。将渤海污染防治和沿海陆域城镇环境综合整治有机结合起来，实施渤海区域整体预防和治理，逐步恢复污染海域的生态系统服务和环境纳污功能，提高渤海生态环境整体承载水平。

为了便于阅读，文中省略了部分表格和引用文献，如有需要请参考具体文献。

谭映宇,张平,刘容子,周磊. 渤海内主要海湾资源和生态环境承载力比较研究[J]. 中国人口.资源与环境,2012,(12):7-12.