辽宁沿海经济带海洋资源环境经济系统承载力及协调发展研究

(辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心,辽宁 大连 116029)

1 引言

明确海洋资源环境经济承载力和协调性状况对实现海洋可持续发展具有重要意义,尤其是对海洋资源环境经济压力不断增大的辽宁沿海经济带,更应明确海洋三元复合系统之间的关系。辽宁省海洋发展“十三五”规划中明确提出:在大力发展海洋经济的同时要充分考虑现有开发强度、资源环境承载能力和发展潜力,坚持走可持续的海洋经济发展之路。然而由于人类过度开发利用海洋资源,经济活动强度已超出沿海地区海洋所能承载的范围,严重威胁到海洋经济的可持续发展。因此,明确辽宁沿海地区的海洋资源、环境、经济子系统的承载力状况、动态变化规律和制约性因素对实现辽宁沿海地区海洋经济可持续发展具有重要意义。

近年来国内外学者对海洋承载力概念和内涵进行了大量研究[1,2],主要包括:①背景和方法上,如分别从渔业空间布局[3]、生态系统健康[4]、海域[5]、经济区建设[6]等背景出发,结合系统动力学[7]、能值分析[8]、多元统计和层次分析法[9]、状态空间法[10]、模糊综合评价模型[11]、生态足迹法[12]、PSR模型[13]等进行了分析研究。②研究内容上,由单因素评价向侧重综合因素评价发展,如对海洋生态承载力[14]、海洋资源承载力[15]、海洋环境承载力[16]、海洋旅游环境承载力[17]、海洋资源环境承载力[18]、海洋水产资源承载力[19]、海洋生态环境承载力[20]、海洋资源生态环境承载力[21]等进行了理论探讨和实证分析。③海洋系统与耦合协调发展研究。狄乾斌等[22]引入耦合度和耦合协调模型测度了环渤海地区海洋资源环境承载力与海洋经济发展潜力之间的协调性,采用变差系数计算了各地区之间协调差异;高强等[23]利用层次分析法构建了海洋经济社会生态协调发展综合评价指标体系,对山东省2000—2012年的海洋经济—生态—社会耦合协调度进行了实证分析。

以上学者在进行海洋承载力研究时多注重对海洋资源环境二元系统或资源或环境或生态的协调性做单一探讨,较少考虑海洋资源环境经济三元系统承载力和协调发展的双重研究；首次将可变模糊识别方法运用到海洋资源环境经济承载力评价中,通过可变化参数将模糊综合评价模型、理想点模型、Sigmoid型函数、模糊优选模型等4种数学模型结合起来对评价结果进行验证。本文运用耦合协调发展度分析海洋资源、环境、经济三系统之间的时间和空间相互关联性,全面系统地反映海洋承载力特点,使海洋可持续发展评价更加完整。多数学者对未来年份预测研究较少,本文运用灰色GM(1.1)模型对辽宁沿海经济带2017—2020年海洋三元复合系统进行了预测,为今后沿海经济带地区海洋经济发展、资源节约、环境保护提供借鉴。

2 研究区概况、研究方法与指标构建

2.1 研究区概况

辽宁沿海地区地处环渤海经济圈,由大连、丹东、锦州、营口、盘锦、葫芦岛6市及辖区县组成。辽宁省一直致力于发展海洋经济,海洋经济朝着又好又快方向发展(图1)。

图1 辽宁沿海地区海洋相关数据变化趋势

2005—2015年辽宁省海洋经济总产值从1206亿元增加到5993亿元,海洋经济产值占比由8.7%增加到20.87%,海洋产业结构比由46∶22∶32变为10.7∶36∶53.3,海洋产业结构发展态势良好。该经济带拥有丰富的海洋生物、矿产资源,经济发展的同时资源压力增加,海洋原油产量2012—2015年由14.25万t增加到49.58万t。海洋环境破坏严重,劣于第四类海水水质标准海域面积为2770km2,占6.7%;2015年经济带废水排放总量达到26228万t,其中直排入海量13763万t,废水处理率仅53%,因此保护海洋环境、提高海洋资源利用率迫在眉睫。

2.2 研究方法

可变模糊识别模型[24]:该理论与方法的核心是相对隶属函数、相对差异函数与模糊可变集合。该模型通过变化参数将模糊综合评价模型、理想点模型、Sigmoid型函数、模糊优选模型等数学模型结合起来对评价结果进行验证,提高了评价的科学性。

可变模糊识别模型:VA(u)=1/[1+(dg/db)a]

(1)

(2)

耦合协调发展模型[25]:耦合是物理学中的概念,指两个(或两个以上)体系通过相互作用而互相影响的现象。辽宁沿海地区三元系统耦合公式为:

(3)

式中,C为耦合度;X、Y、Z分别代表经济、资源、环境三大系统承载力。

(4)

T=αX+βY+γZ

(5)

式中,D为耦合协调度;T为三元系统的综合评价值;α、β、γ表示待定系数,由于经济、资源、环境三者同等重要,故α=β=γ=1/3。

2.3 指标体系与评价标准

指标体系构建:在参考相关研究基础上[26,27],本文从资源、环境、经济三个子系统出发,结合辽宁沿海经济带经济特点和资源环境情况,选取19个指标构建海洋资源环境经济协调发展指标体系(表1)。

表1 海洋资源环境经济承载力指标体系

评价标准：为了对沿海6市海洋复合系统进行综合定量评价,结合相关已有模糊识别模型，级别划分5个评价等级(表2)。

表2 承载力特征值评价标准

3 结果及分析

3.1 海洋三元复合系统承载力

时间序列演化分析：将海洋资源环境经济指标通过运用陈守煜教授的可变模糊识别模型的四种参数模型运算,取平均值得出2005—2015年承载力特征值见表3。由表3可知,沿海经济带的海洋复合承载力呈现出不断上升的趋势,从3.3964上升到2.5902,大致可分为三个阶段:第一阶段(2005—2006年)复合系统承载力呈下降趋势。2006年是海洋“十一五”规划的第一年,在“海上辽宁”和全面振兴东北老工业基地的大背景下,海洋开发主体渠道单一,同时沿海地区城市生活污废水和垃圾处理力度不够,使近岸海域环境污染加重。第二阶段分为两个部分,第一部分(2007—2010年)承载力处于快速上升趋势,由3.3964上升到2.902,主要是经过2006年的粗放发展模式,海洋经济发展开始积极调整产业结构,实施科技兴海和向外牵动战略,优化配置海洋资源,同时加强海洋生态自然保护区建设;第二部分是2011—2013年承载力平稳上升,由2.7954上升到2.5902。海洋“十二五”规划期间,延续了海洋经济的平稳增长,近岸海域如辽东半岛海洋经济区、辽河三角洲海洋开发区、辽西海洋经济区,结合地区综合优势,发展海洋第三产业,加大对海洋环境的治理力度。第三阶段是2014—2015年,海洋复合系统承载力出现下降趋势。2014年沿海经济带面临严峻的经济形势,原油产量2013—2015年由11.29万t上升到49.58万t,海洋原油开采强度变大,忽略了海洋资源潜力,对海洋环境和海洋生物多样性造成了破坏,2014年辽东湾东部海域出现了110km2赤潮灾害。

表3 海洋三元复合系统承载力特征值

本文选取3个年份核密度图对沿海6市的海洋三元复合系统承载力进行分析(图2)。从位置看,3个年份的核密度分布曲线呈现向左平移趋势,表明6市海洋承载力是不断上升的,3年的左移幅度均相当,反映了2005年后沿海经济带承载力一直在稳步上升。从峰度看,经济带承载力在2005年、2010年呈现宽峰分布,峰值明显低于2015年,说明此时承载力较分散,到2015年峰值呈现尖峰形且峰顶密度高,说明承载力集中度逐渐提高,向收敛趋势发展,沿海经济带承载力出现双峰形向单峰形转变模式,2005—2010年承载力为双峰形分布形态,地区承载力呈分散状态,地区内部承载力两极分化现象明显。随着海洋三元系统承载力的相互协调,分散趋势不断弱化并逐步消失并走向收敛,2015年呈单峰形分布,地区内部承载力两极分化减弱,差异在逐步缩小,海洋承载力整体向着更好的方向发展。

图2 海洋复合系统承载力核密度分布

空间差异分布:从图3可见,辽宁沿海经济带海洋复合系统承载力总体以大连为中心向外逐渐降低,2005年承载力水平最高的是大连为中等承载力水平,较低承载力的为营口、盘锦,低承载力为锦州、丹东、葫芦岛;2010年大连承载力上升到较高水平,营口、盘锦步入中等承载力城市行列,丹东、葫芦岛、锦州从低承载力跨入到较低承载力城市行列;2015年大连加入高承载力城市,除丹东外,其他4市均步入中等承载力城市,丹东仍处于较低承载力水平。大连是北方著名的滨海旅游城市,在积极发展工业的基础上不断发展以旅游业为主的第三产业,各方面政策资源支持,海洋环境投资治理力度较大,近岸海域水质达标率达到100%;盘锦“因油而兴”,2009年确定资源转型之路后,资源是盘锦市的限制性因素;葫芦岛海洋资源较好,海洋经济发展起步较晚,且一产占比过高,海洋渔业养殖和捕捞对海洋资源环境产生一定影响,属于经济限制型,应借助自身海洋优势,发展海洋经济;营口、锦州属于海洋经济发展中等水平,海洋资源总量不突出,资源配置不均衡特点造成这些地区的海洋经济发展后劲不足,没有有力的后盾支持,再加上没有先进的技术指导,资源利用效率低,海洋经济不发达,海洋资源是该地区发展的最大障碍,导致海洋三系统承载力始终没能达到较高水平。

图3 2005、2010、2015年海洋三元系统承载力

3.2 海洋承载力子系统分析

经济系统承载力:从图4可见,辽宁沿海6市11年来经济承载力总体处于上升趋势,区域内部差异较大,大连经济承载力最高,营口、盘锦属于中等承载力,锦州、丹东、葫芦岛属于较低水平。大连是经济带海洋经济发展的龙头,2005—2015年海洋GDP比重从29%上升到38%;锦州、丹东、葫芦岛海洋经济发展相对较落后,海洋产业体系不健全,第二产业占比较大,且岸线经济密度处于较低水平,海洋经济承载力一直处于较低水平位置;锦州和葫芦岛经济承载力2006年下降幅度很大,下降率分别为28.2%、16.1%,两市在国家提出振兴东北老工业基地政策后,一味地提高第二产业的比重,海洋经济发展后劲不足,从而造成海洋经济承载力下降。2009年丹东、营口、葫芦岛的承载力出现下降,主要是由于沿海这几个市受到2008年全球性金融危机的撞击,导致经济承载力在这段时间出现疲软下滑。随后政府根据沿海各市的优势对经济发展加以引导,因地制宜,发展海洋循环经济,进行产业结构升级。2009年后海洋经济系统承载力一直处于平稳增长的势头,说明各市根据自身优势,寻找符合自身发展的经济增长点,并转化成产业优势。

图4 经济子系统承载力

图5 资源子系统承载力

资源系统承载力:从图5可见,经济带6市的资源承载力特征值在2005—2015年大多处于上升趋势,但上升幅度不大,资源承载力水平最好的仍然是大连,其次是锦州、营口、盘锦、葫芦岛,其中丹东承载力特征值在2006—2008年处于4.0491—4.2534之间,属于低承载力范围。大连具有得天独厚的区位优势和港航优势,海岸线长达1989km,2015年万t级生产用泊位数达到103个,港口货物吞吐量和集装箱吞吐量均列全国沿海港口第七位。盘锦不仅石油资源丰富,湿地资源也十分丰富,这是盘锦资源承载力相对较高的原因。处于较低承载力的3市中,葫芦岛发展相对落后,以资源消耗粗放式经营为主;锦州、营口海岸线资源不足,港口泊位数少,腹地面积小,港口货物运输不具备优势。资源系统承载力中最差的是丹东,由于技术水平极低、工业基础薄弱、资源利用率低,港口货物吞吐量和海域利用率在6市中均较低,导致丹东资源承载力处于较低水平。

环境系统承载力:从图6可见,近11年来环境承载力平均特征值为2.225—3.155,在波动中上升。大连环境承载力依旧处于较高水平,营口、锦州、葫芦岛处于中等承载力水平,盘锦由较低水平上升到中高承载力水平城市,而丹东则处于较低承载力阶段。大连环境承载力水平较高的主要原因是环境治理逐渐有成效,工业固体废弃物利用量大幅提高,万元海洋产值工业废水排放量由2005年的48t下降到2015年的11.8t。盘锦是典型的海上石油城市,海洋环境差。但从2009年开始,盘锦市转向进口部分石油,减缓了海洋环境受石油开采事故的影响,海洋环境逐渐好转。盘锦的万元海洋产值工业废水和生活污水排放量近11年来处于下降的势头,陆域污染源直排入海逐渐减少,污水排放达标率高,是盘锦环境承载力在波动中上升的动力因素。丹东近11年来环境承载力基本处于较低水平,特征值为3.0054—3.9454,丹东的海洋污染主要来源于径流携带入海的大量污染物、污废水等陆源污染且污染物处理达标率低,直排入海量较大。万元海洋产值工业废水和生活污水排放量均极高,说明发展海洋经济牺牲环境代价大,环境治理投资力度不够。

图6 环境子系统承载力

4 海洋三元复合系统承载力协调性演变规律

海洋承载力由海洋资源、环境、经济三个子系统承载力构成,因此需要深入探讨海洋三元复合系统承载力的协调发展情况,使评价结果更加全面和深入,为海洋发展评价体系提供参考依据。运用耦合协调度模型进行测算的结果见表4。运用GIS空间自然断裂法将结果分成四个阶段:0—0.49协调度极低、0.50—0.59协调度较低、0.60—0.69协调度中等、0.7—0.85协调度较高、0.86—1协调度极高。

4.1 复合系统协调度分析

由表4可知,经济带总体协调由低度耦合水平向中度耦合水平上升,2006年协调度由0.561下降到0.547,2007年后又呈现持续上升势头。沿海地区海洋复合系统承载力在11年间由较低承载力上升到中等承载力,与三系统耦合度一样都呈现上升趋势,说明沿海地区在进行经济政策调整的同时,资源环境投资政策也在同步进行,而且三者步调较和谐。这主要得益于近些年来国家对辽宁沿海地区的宏观调控,资源节约初见成效,海洋环境质量有所改善,沿海经济带的整体协调度保持上升趋势。

表4 海洋三元系统耦合协调度

4.2 系统协调度时空差异分析

经济带6市海洋三元系统协调度见图7,耦合协调度排序为:大连>锦州>盘锦>营口>葫芦岛>丹东。大连复合系统承载力与耦合度一致,大连具有良好产业基础优势,资源信息全球化交流对外开放程度发达。盘锦市“向海发展,以港强市”,2009年面对海洋石油资源枯竭严峻形势,确立海洋资源转型之路,同时加大海洋环境治理投资力度,协调度由低度协调进步到中等协调水平,说明各方面政策实施已初见成效。营口、锦州海洋经济总量不大,海洋资源总量也不大,两市在工业发展过程中坚持开发与保护并重措施,加大对海洋污染治理投资,提高了海洋环境适应性。葫芦岛近年来由于开发较晚,海洋资源相对较丰富,能为自身发展提供充足资源,海洋经济持续上升。葫芦岛在产业稳速上升的同时工业废水和生活污水排放量均呈上升趋势,工业废水中无机氮、COD、石油类等污染物使该区域海洋环境压力严峻。因此，葫芦岛加大了环保投资,对五里河附近重化工企业进行整治、污水集中化处理等政策使海洋环境受影响较小,承载力和耦合度呈上升趋势。丹东地区由于自身受经济腹地过小的限制,2015年经济出现负增长,达到历史最低的-3%,海洋资源后劲支持不足,再加上丹东地区工业废水和生活污水处理率极低,直排入海量大,经济资源环境三者相互之间协调较差。丹东市需要通过积极加强与周围地区联系,共享经济发展,加快建立低碳型海洋资源环境经济体系,否则丹东地区的系统协调度将很难达到良好状态。

4.3 协调度预测

为了掌握未来态势,利用灰色GM(1.1)模型,选取沿海经济带6市2005—2015年三元系统的耦合协调度为分析数据,预测时间长度为4年,残差重复3次,得到海洋三元系统耦合协调预测结果(图8)。总体上，辽宁沿海6市的协调发展度有所提高,但进步趋势不明显,协调发展水平最好的仍是大连,进步明显的城市为丹东,由濒临失调上升到中等协调度水平,其他几市在发展过程中协调度处于中等水平,没有实质性进展,因此在今后发展过程中应注重海洋经济资源环境可持续发展,节约资源、保护环境,同时6市应共谋利益,努力缩小内部海洋发展不均衡差异,共享海洋经济发展和海洋资源优势。

图7 海洋三元系统协调度

图8 海洋三元系统协调度预测

5 结论与建议

5.1 结论

本文运用可变模糊识别模型和耦合协调度模型分别测算了辽宁沿海6市2005—2015年资源环境经济复合系统承载力和协调发展度,研究结果表明:①辽宁沿海6市海洋三元复合系统承载力总体向着良好态势发展,由3.3964上升到2.5902,大连复合系统承载力处于较高水平,营口、盘锦处于中等承载力水平,丹东、锦州、葫芦岛三市属于较低承载力水平,总体发展程度有待提高。②从海洋资源环境经济的协调度来看,沿海6市的系统协调度是呈持续上升趋势,但区域内部差异大,大连协调水平处于中高度耦合水平,丹东一度处于濒临失调阶段,后来协调度虽有所上升,但幅度不大,一直处于协调度极低水平,其他几个市的耦合协调发展度由低度协调进步到中度协调水平,三系统相互之间协调性变好。③从经济带海洋三元复合系统的协调度预测结果来看,总体协调度上升空间不大,基本保持在中等协调水平。其中,丹东地区协调度上升空间最大,由低度协调到中等协调,可见丹东市海洋资源环境与海洋经济都有所进步。虽然海洋三元系统协调度没有出现极端失调情况,但是仍需处理好经济带海洋三元系统之间的关系,实现海洋的可持续发展。

5.2 对策建议

针对沿海经济带6市内部差异较大的实际情况,大连作为经济带承载力和协调度较好的城市,应继续保持资源环境经济三者的协调发展现状,采用先进技术,推行低碳型海洋经济发展,真正做到海洋可持续发展。丹东市海洋经济和海洋资源相对于其他5市较差,今后在发展中要积极加强与邻近地区大连的各方面合作,利用大连在海洋经济资源方面的优势和涓滴效应,带动自身发展。同时,要提高工业固体废物利用率、工业废水和生活污水处理率,减少废水直排入海量,从源头上改变海洋环境污染源。锦州和营口的海洋经济与资源发展处于同一水平,应调整产业结构,提高资源利用效率和单位产值。葫芦岛是沿海经济带中海洋经济发展起步较晚的城市,海洋渔业占较大比例,经济与资源环境发展不协调,积极调整海洋产业结构,大力发展海洋第三产业,促进海洋可持续发展。盘锦海洋资源逐渐处于弱势,在积极寻求资源同时注重开发与保护并重,寻找该市海洋转型之路,抓住“一带一路”战略背景,提高利用外资水平,激励临海企业发展,推动海洋经济走出去,加强环境保护治理,提高海洋资源利用效率,促进海洋产业结构改革,积极推动海洋第二、三产业发展,达到经济与资源环境协调发展的目的。

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[1]Seidl I,Tisdell C A.Carrying Capacity Reconsidered:From Malthus′,Population Theory to Cultural Carrying Capacity[J].Ecological Economics,1999,31(3)∶395-408.

[2]陈成忠,林振山,王晖.人类最大可持续海洋足迹的模拟[J].生态学报,2008,28(2)∶656-660.

[3]王谨凯,莫丹丹.海域承载力视角下海洋渔业空间布局适应性优化研究——基于响应面法的分析[J].中国海洋大学学报(社会科学版),2015,(4)∶1-7.

[4]狄乾斌,张洁,吴佳璐.基于生态系统健康的辽宁省海洋生态承载力评价[J].自然资源学报,2014,29(2)∶256-264.

[5]韩增林,狄乾斌,刘锴.海域承载力的理论与评价方法[J].地域研究与开发,2006,25(1)∶1-5.

[6]李京梅,许玲.青岛市蓝色经济区建设的海洋资源承载力评价[J].中国海洋大学学报(社会科学版),2013,(6)∶8-13.

[7]靳超,周劲风,李耀初.等.基于系统动力学的海洋生态承载力研究——以惠州市为例[J].海洋环境科学,2017,36(4)∶537-543.

[8]韩增林,胡伟,钟敬秋,等.基于能值分析的中国海洋生态经济可持续发展评价[J].生态学报,2017,37(8)∶2563-2574.

[9]翟仁祥.江苏省海洋承载力测度评价[J].江苏农业科学,2014,42(4)∶398-401.

[10]许冬兰,李玉强.基于状态空间法的海洋生态环境承载力评价[J].统计与决策,2013,(18)∶58-60.

[11]于谨凯,杨志坤.基于模糊综合评价的渤海近海海域生态环境承载力研究[J].经济与管理评论,2012,(3)∶54-60.

[12]赵美霞,余克服,张乔民,等.应用海洋生态足迹评价三亚珊瑚礁资源的可持续利用[J].热带海洋学报,2011,30(2)∶74-80.

[13]刘康,霍军.海岸带承载力影响因素与评估指标体系初探[J].中国海洋大学学报(社会科学版),2008,(4)∶8-11.

[14]Panpan Ma,Guanqiong Ye.Development of an Index System for Evaluation of Ecological Carrying Capacity of Marine Ecosystems[J].Ocean & Coastal Management,2017,144(7)∶23-30.

[15]薄文广,孙元瑞,左艳,等.天津市海洋资源承载力定量分析研究[J].中国人口·资源与环境,2014,24(Z3)∶407-409.

[16]Vasconcellos M,Gasalla M A.Fisheries Catches and the Carrying Capacity of Marine Ecosystems in Southern Brazil[J].Fisheries Research,2001,50(3)∶279-295.

[17]郑凌燕,李宇豪.浙江海洋旅游环境承载力测评及预警机制研究[J].市场周刊(理论研究),2014,(8)∶33-36.

[18]关道明,张志峰,杨正先,等.海洋资源环境承载能力理论与测度方法的探索[J].中国科学院院刊,2016,31(10)∶1241-1247.

[19]Furuya K. Environmental Carrying Capacity in an Aquaculture Ground of Seaweed and Shellfish in Northernm an Japan.In：Determining Environmental Carrying Capacity of Coastal and Marine Areas：Progress,Constraints and Future Options[J].PEMSEA Workshop Proceedings,2003,(11)∶52-59.

[20]苗丽娟,王玉广,张永华,等.海洋生态环境承载力评价指标体系研究[J].海洋环境科学,2006,25(3)∶75-77.

[21]黄苇,谭映宇,张平.渤海湾海洋资源、生态和环境承载力评价[J].环境污染与防治,2012,34(6)∶101-109.

[22]王萌,狄乾斌.环渤海地区海洋资源环境承载力与海洋经济发展潜力耦合关系研究[J].海洋开发与管理,2016, (1)∶33-39.

[23]高强,周佳佳,周乐华.沿海地区海洋经济—社会—生态协调度研究——以山东省为例[J].海洋环境科学,2013,32(6)∶902-906.

[24]陈守煜,胡吉敏.可变模糊评价法及在水资源承载能力评价中的应用[J].水利学报,2006,37(3)∶264-271.

[25]何文举.城市规模扩展的环境与资源潜力协调度分析——以湖南省为例[J].经济地理,2017,37(1)∶98-106.

[26]盖美,赵丽玲.辽宁沿海经济带经济与海洋环境协调发展研究[J].资源科学,2012,34(9)∶1712-1725.

[27]崔力拓,鲁凤娟,李志伟,等.河北省海洋经济与海洋资源环境协调发展研究[J].中国环境管理干部学院学报,2017,27(1)∶45-49.