张家界市社会-生态系统脆弱性时空分异及障碍因子

杨 倩，帅 红

（湖南师范大学 地理科学学院，湖南 长沙 410081）

工业革命以来，人类改造客观世界的能力不断加强，人与自然环境的关系愈发紧张且对立，可持续发展研究成为社会学者研究的热点和重点。区域发展是十分复杂的人地关系系统的发展，国内马世骏[1]首次提出社会-经济-自然复合生态系统，国外Gumming等学者[2]明确提出了社会-生态系统（social-ecological systems，SES）的概念。

社会生态系统是人类社会存在和发展的基础，具有不可预期、自组织、非线性、多稳态、阈值效应、历史依赖等特征[3]。SES重在强调人类社会与自然环境之间的整体性和协调性，它不是把社会系统机械地嵌入到生态系统里，也不是把生态系统生硬地纳入到人类社会中，而是两种不同系统的耦合[4]。

脆弱性研究起源于自然灾害学，是指抵抗资源、环境、经济、社会发展等内外部自然要素和人为要素干扰的应对能力，当这种抗干扰的应对能力低于某一临界阈值时，表示该区域进入脆弱状态[5]。脆弱性在自然灾害、气候变化等领域应用广泛[6-7]。随着人对自然改造程度不断加深，脆弱性研究逐渐由单一的自然系统扩大到人地耦合系统，成为SES研究热点。

国外学者侧重于系统脆弱性来源、表征、机制等评价指标体系及分析模型的研究，Turner[3]利用脆弱性进行可持续发展研究；Eakin H[8]评估了区域社会环境系统的脆弱性；hagenlocher[9]等认为增强适应能力能有效降低脆弱性，促进区域可持续发展。国外研究未能全面的统筹参差的数据、指标和信息，对扰动风险估计的不确定性和模糊性的定量辨识分析有所不足[10]。

国内学者关于SES脆弱性的研究侧重于半干旱地区[11]、湖泊流域[12]、海岛型[13]、限制开发区[14-15]、黄土高原[16]等生态脆弱区的人地耦合系统脆弱性研究[17-19]，研究方法也加入了计量方法、大数据[20]等，研究更偏向于现实意义[21-25]。目前，针对社会生态系统的脆弱驱动机制分析较少，余中元[26]将压力-状态-响应(P-S-R)模型和暴露度-敏感性-应对能力模型结合起来，构建社会生态系统的脆弱性的驱动机制模型。

在旅游资源富集的贫困山区发展乡村旅游，已成为实现全面小康社会与乡村振兴目标的有效途径之一[23]，乡村旅游是乡村贫困人口脱贫致富的重要途径与方法[27]。本研究选取我国14个集中连片特困地区中的武陵山区张家界市（典型的贫困山区旅游地），选取具有地域特色指标，渗透生态文明建设内涵，结合“社会-经济-环境”（SEE）模型和“暴露度-敏感性-应对能力”（VSD）模型构建指标体系，探讨影响张家界市可持续发展因素，旨在为促进乡村旅游及贫困山区可持续发展寻求新的突破口。

一、研究区域概况与数据来源

（一）研究区域概况

张家界市地处湖南省西北部，位于109°40′E～111°20′E、28°52′N～29°48′N，属武陵山脉腹地，总面积9 653 km2，下辖永定、武陵源2个市辖区，慈利、桑植2个县。2017年末常住人口153.16万，农村人口79.61万，占52%以上。属于少数民族聚居区，共有33个少数民族，以土家族、白族、苗族为主。区域内生态本底优良，森林覆盖率达66.98%，城区空气质量优良率达90.1%。该区集武陵山区、国家生态功能区、少数民族聚居区、革命老区、贫困地区、知名旅游区等“六区”于一身。张家界现有国家级旅游区19家，包括5A级2家，4A级9家，3A级8家。全市2019年全年接待国内游客7 912.3万人次，比上年增长15.2%；入境游客137万人次，增长178.7%。旅游总收入905.6亿元，增长23.6%（图1）。

图1 研究区地理位置

（二）数据来源

本研究数据主要来源于《湖南省统计年鉴（2009—2018年）》《张家界市统计年鉴（2008—2018年）》《永定区统计年鉴（2008—2018年）》《武陵源区统计年鉴（2008—2016年）》《慈利县统计年鉴（2008—2017年）》《桑植县统计年鉴（2008—2017年）》和张家界市国民经济与社会发展统计公报、各区县国民经济与社会发展统计公报，以及张家界市环境状况公报和张家界市政府官网、旅游局官网、生态环境局官网、统计局官网，部分数据为整理计算后结果，个别年份数据缺失采用相邻年份值插值法补齐。

二、指标构建与研究方法

（一）指标体系构建

社会-生态系统压力源于其所处的风险威胁和内部的演替机制，在压力面前系统所具有的弹性取决于其对威胁的敏感程度，在风险面前能否迅速作出反应规避风险或从灾难中恢复及其所采用的方式取决于社会生态系统所具备的应对能力。风险、应对能力和敏感性之间的相互作用决定整个社会生态系统的脆弱性。风险增大，系统敏感性增强和应对能力减弱都会使系统脆弱性增强。当脆弱性达到一定程度和具有相当的风险时，系统会发生变革，走向另一循环阶段或进入另一种稳态[26]。本研究结合研究区域特征，按照系统性、科学性、时效性和可操作性原则，将SEE-VSD模型引入脆弱性评价之中，涵盖社会、经济、环境三大子系统，兼具“贫困”“山区”“旅游地”三大地域特色，从暴露度、敏感性和应对能力对系统脆弱性的正反两面影响来构建指标体系（表1）。

表1 基于SEE-VSD框架贫困山区旅游地社会—生态系统脆弱性评价指标体系†

（二）数据处理

本研究根据暴露度、敏感性、应对能力的特征以及社会、经济、环境三个层面的内涵，构建评价指标体系，考虑指标正负向对脆弱性影响不同，采取不同的标准化处理方法。其中，运用极差标准化方法处理正负向指标，运用模糊隶属度函数处理适度指标[17]。选用熵值法，根据各指标值的差异程度，利用信息熵计算各指标的权重。具体公式如下：

正向指标：

负向指标：

适度指标：

第i年份第j项指标值的比重：

指标信息熵：

信息熵冗余度：

指标权重：

（三）研究方法

1.综合加权求和模型

社会-生态系统涵盖了社会、经济、环境层面的多种因素，且受到多因素的综合影响，因此为了计算不同层面的暴露度、敏感性和应对能力，本研究采用多因素评价法中综合加权求和模型进行计算[15]。

综合加权求和：

式中：Qij表示暴露度指数(Eij)、敏感性指数(Sij)和适应能力指数(Aij)等三项分指数，Wij为第i年第j项指标层的权重值。

2.脆弱性模型

1）S-E-E脆弱度模型

脆弱性是指系统暴露于环境或社会变化中，因缺乏适应能力而对变化造成的损害敏感的一种状态[28-29]。基于VSD模型可知，脆弱性是关于系统的暴露度、敏感性和适应能力的函数，且与适应能力成反比，与暴露度和敏感性成正比。

由此构建脆弱性评价模型：

式中：V为脆弱度，E为暴露度指数，S为敏感性指数，A为适应能力指数。V值越大，说明系统越脆弱。

2）人地耦合脆弱度模型

社会-生态系统由社会系统、经济系统和环境系统耦合而成，为了计算社会-生态系统脆弱度，本研究运用状态空间法计算[13]。

式中：VSEE为人地耦合系统脆弱性指数；w1、w2、w3分别为经济脆弱性、社会脆弱性和自然脆弱性的权重。

3.障碍度模型

引入障碍度模型，通过障碍度大小排序确定各障碍因子的主次关系及其对系统脆弱性的影响程度。障碍度计算公式如下：

式中：障碍度Aj为第j项指标对系统脆弱性影响程度。

三、结果与分析

（一）社会-生态系统脆弱性时序变化

1.各子系统脆弱性分析

1）社会子系统

2008—2017年，市域社会子系统脆弱性指数（图2a）总体呈现出较快的上升趋势。区域上来看，永定区社会系统脆弱性均值最大，武陵源区均值最小。时间上来看，张家界市社会子系统暴露度、敏感性波动上升（图2b、2c），适应能力（图2d）有一定程度下降，使得系统风险加大，脆弱性加剧。

图2 2008-2017年研究区社会子系统脆弱性、暴露度、敏感性、适应能力指数

一方面人口密度增加，社会抚养比重加大，城市化进程加快，人地关系逐渐紧张；另一方面旅游业蓬勃发展，外来游客不断涌入，“掠夺”当地资源，旅游行业从业人员过多，其它行业就业情况受到影响。区域系统暴露度和敏感性的增强，相关配套措施的不足，不平衡的状态在2015年后凸显出来，导致社会子系统处于一个较为敏感的状态，永定区作为张家界市中心城区以及旅游集散中心，此类情况尤为严重。

因此，各区县应注重社会适应能力的提升，将财政支出更多的倾向本地居民社会保障与就业方面；加强城乡基础设施建设，将高速公路及高速铁路作为区域规划重要任务，加强交通对区域发展的带动作用；关注社会抚养负担过重的问题，加快基础教育、医疗设施的提质改造，填补老人就医渠道缺口，保障民生福祉。

2）经济子系统

2008—2017年，市域经济子系统脆弱性指数（图3a）总体呈现出“波动上升”的变化趋势，区县经济系统脆弱性标准差较大，说明此系统处于较不稳定的状态。通过对研究区经济子系统暴露度（图3b）、敏感性（图3c）和适应能力（图3d）分析可知，各区县暴露度在波动上升，敏感性和适应能力整体降低。

图3 2008-2017年研究区经济子系统脆弱性、暴露度、敏感性、适应能力指数

虽然张家界市经济系统脆弱性指数低于社会系统，但整体经济水平仍落后于全省的平均水平，且县域之间仍存在一定差距，2017年永定区GDP为桑植县的2.46倍，人均可支配收入为桑植的1.65倍；且张家界市以旅游行业为其支柱产业，产业结构严重倾向第三产业，加深系统脆弱性。因此，加快落后山区及广大农村地区的经济发展仍是未来重要工作。

3）环境子系统

2008—2017年，市域环境子系统脆弱性指数（图4a）总体呈现出“缓慢下降”的变化趋势，慈利县环境系统脆弱性均值最大（0.686 1），武陵源区均值最小（0.370 6）。通过环境子系统暴露度（图4b）、敏感性（图4c）和适应能力（图4d）分析可知，各区县暴露度波动上升，敏感性整体降低，适应能力先下降后上升。

图4 2008—2017年研究区环境子系统脆弱性、暴露度、敏感性、适应能力指数

张家界市两区两县均为国家级重点生态功能区，党的十八大以来，张家界市坚决打好“污染防治攻坚战”，更加重视生态文明建设工作，武陵源凭借优良生态本底以及高标准的战略目标，建设成为“国家生态文明建设示范区”。慈利县在“十二五”期间，大力发展经济，对生态环境保护工作有所欠缺，加剧了系统脆弱性。因此，应加大对环保方面的财政投入力度，居民应提高环境保护意识，转变生活方式。

2.社会-生态系统脆弱性分析

2008—2017年，市域社会-生态系统脆弱性指数（图5a）总体呈现出“缓慢上升”的变化趋势，慈利县社会-生态系统脆弱性均值最大（0.514 6），永定区次之（0.504 3），桑植县第三（4 414），武陵源区最小（0.342 0）。通过对近10年社会-生态系统暴露度（图5b）、敏感性（图5c）和适应能力（图5d）分析可知，各区县暴露度上升，敏感性和适应能力下降。

图5 2008—2017年研究区社会-生态系统脆弱性、暴露度、敏感性、适应能力指数

通过自然断裂法，将10年各区县的脆弱性指数分为五个等级（表2），进行可视化分析（图6），根据其时空变化特点，以2012年为界，可分为两个阶段。

图6 2008—2017年张家界市社会-生态系统脆弱性时空分布

表2 社会—生态系统脆弱性综合测度分级标准

2008—2012年，空间上呈现“西高东低”的特征，从2009年开始，4个低度脆弱性的区县转变为3个，张家界市社会-生态系统脆弱性出现缓慢上升趋势。

2012—2017年，空间上呈现“东高西低”的特征，且由2012年4个低度脆弱性的区县转为2017年1个低脆弱度地区（武陵源区）和3个中高脆弱区。

总体而言，除武陵源区外，其他三个区县社会-生态脆弱性均有一定程度的上升。

一个地区的发展水平受社会、经济和环境等多系统以及敏感性、暴露度和适应能力等多指标综合影响。因此，张家界市作为典型的“贫困山区旅游地”，为促进区域可持续发展，特别要注重社会、经济、环境三个系统的协调。在经济发展方面，凭借优越的旅游资源，大力发展旅游业及其衍生产业，促进当地经济发展，增加就业机会。同时应完善产业结构，防止过度依赖第三产业带来的经济系统脆弱性；在社会发展方面，努力协调外来游客和本地居民的关系，既要保障本地居民的社会生活需求得到满足，也要提高对外来游客的接待能力；在环境保护方面，不断加大环境保护的财政支出力度，及时出台限制环境破坏行为的政策，加大生态修复力度，促进区域社会-生态系统可持续发展。

（二）社会-生态系统障碍度分析

1.单项指标障碍因子分析

基于“VSD”模型，整合张家界市各区县社会因子、经济因子和环境因子的暴露度指数、敏感性指数和适应能力指数（图7～9），可知其暴露度指标障碍度指数均值在0.24～0.28，敏感性均值在0.30～0.34，适应能力均值在0.380～0.48。从数值上来看，适应能力指标对社会-生态系统的脆弱性影响最大；从趋势上来看，暴露度对社会-生态系统的影响能力逐渐增强。

图7 2008—2017年各区县暴露度指标障碍度指数

以上说明，随着社会经济的发展，张家界市作为一个有机整体，不可避免要与外界相互影响，从而使系统暴露度不断加大，但应重视适应能力对社会-生态系统脆弱性的影响，提高系统抵御内外风险的能力。通过有目的的加强社会基础设施建设，提高经济发展质量，保护和修复生态环境，促进系统进入一个理想的稳定状态；同时应防微杜渐，及时遏制暴露度指标不断增强的对系统的负面影响，调整城乡布局、产业结构和农业生产方式，降低系统风险。

图8 2008—2017年各区县敏感性指标障碍度指数

根据表3～5可知：

表3 各区县暴露度指标前五位障碍因子及障碍度指数

1）三大子系统中，环境系统指标出现频次较多。无论是外来环境所带来的压力，还是环境系统在压力面前系统所具有敏感程度，亦或是在风险面前的环境应对能力，对社会-生态系统的脆弱度都有些巨大影响。因此，各区县都应基于本区域环境质量现状和环境发展趋势，降低环境子系统的风险，提高应对能力。不断提高环保财政支出，加大环保宣传力度，坚守耕地保护红线，加强林业管理，提高森林覆盖率，提高城市绿化水平，激发当地居民和外来游客的环境保护意识。

图9 2008—2017年各区县适应能力指标障碍度指数

表4 各区县敏感性指标前五位障碍因子及障碍度指数

表5 各区县适应能力指标前五位障碍因子及障碍度指数

2）社会子系统中“道路密度”出现频次最高；经济子系统中“旅游收入增长率”“恩格尔系数”等出现频次最高；环境系统中“化肥使用量”“人均拥有耕地面积”“造林面积”出现最多。未来应重点完善基础设施建设，加大交通建设投入力度，提质改造现有道路，积极建立同外界的联系；提升旅游接待能力，“做大做优”旅游产品，延伸旅游产业链，提高产业附加值，提高收入水平，完善突发环境事件应急能力；加快转变农业生产方式，推进化肥农药减量化工程，推广有机农业技术，促进土地集约化发展，提升用地效率，保护基本农田总量不变，用途不变，质量不变；按时完成每年植树造林任务，分期分地区提高森林覆盖率，加强林业管理，搞好城市绿化。

2.各子系统障碍因子分析

永定区子系统障碍度大小排序为经济系统＞环境系统＞社会系统。可见，影响其社会-生态系统脆弱性的主要障碍子系统是经济系统。永定区拥有国家5A级景区天门山，2017年旅游收入达335.35亿元，旅游人数达3 419.98人次，旅游业成为永定区支柱产业。该区过渡依赖第三产业，忽视工农业发展，使得社会-生态系统经济脆弱性加强，在未来发展中，应优化调整产业结构，加强农业现代化生产。

武陵源区子系统障碍度大小排序为社会系统＞环境系统＞经济系统，三个子系统障碍度值相差较小。该区为国家重要生态功能区，经济发展受到一定制约。因此，应在旅游环境承载力范围内发展旅游经济，加强基础设施建设，提高医疗水平和教育水平，满足本地居民及外来游客的需求。

慈利县子系统障碍度大小排序为社会系统＞经济系统＞环境系统，桑植县子系统障碍度大小排序为社会系统＞环境系统＞经济系统，可见，影响上述区域社会-生态系统脆弱性的主要障碍子系统是社会系统。慈利县与桑植县人口密度较大，城市化水平较低，社会抚养比重较大，道路建设水平不高，旅游接待能力较弱。在未来发展过程中，应立足于满足本土居民生活物质要求，大力进行城市现代化建设，鼓励乡村人口进城务工，完善养老机制以及基础教育设施，降低社会系统脆弱性。

图10 2008—2017年张家界市各区县社会-生态系统脆弱性障碍因子

四、结论和讨论

（一）结论

从县域尺度出发，选取典型案例地将其视为复杂的社会-生态系统，耦合SEE-VSD理论模型，构建由29个指标组成的脆弱性综合评价指标体系，并借助ArcGIS进行数据处理和空间分析，研究区域脆弱性时空演化特征。结论如下。

第一，张家界市社会子系统脆弱性指数总体呈现较快的上升趋势，经济子系统呈现出“波动上升”的变化趋势，环境子系统呈现出“缓慢下降”的变化趋势。

第二，2008—2017年，区域社会-生态系统脆弱性指数总体呈现出“稳步上升”的变化趋势，慈利县社会-生态系统脆弱性均值最大，永定区次之，桑植县第三，武陵源区最小。2008—2011年，社会-生态系统脆弱性指数空间上呈现“西高东低”的特征，2012—2017年，空间上呈现“东高西低”的特征。

第三，单项指标障碍度分析中，从数值上来看，适应能力指标对社会-生态系统的脆弱性影响最大，敏感性次之，暴露度最小。从趋势上来看，暴露度对社会-生态系统的影响能力逐渐增强。社会子系统中“道路密度”出现频次最高；经济子系统中“旅游收入增长率”“恩格尔系数”等出现频次最高；环境系统中“化肥使用量”“人均拥有耕地面积”“造林面积”出现最多。

第四，永定区社会-生态系统脆弱性主要受经济系统影响，武陵源区三个系统影响程度不相上下，慈利县和桑植县脆弱性主要受社会系统影响。由此说明，一个地区的发展状态会受社会、经济和环境等多系统以及敏感性、暴露度和适应能力等多指标综合影响。区域可持续发展应是以人为本，促进区域生产高质量发展，生态高要求维护，生活高水平保障。

（二）讨论

目前，贫困山区旅游地的SES脆弱性已有一定研究基础，但尚未探究出成熟的指标体系以及驱动机制。本研究侧重于对张家界市现有SES脆弱性时空分析以及影响因子识别，在构建指标体系时充分考虑了地区特色，加入了较为新颖的指标，例如结合山区特点，加入了自然灾害受灾人口指标，结合生态建设加入了“单位GDP建设用地使用面积下降率”指标等。

社会-生态系统是一个庞大且复杂的综合体，但由于数据获取方式的限制，导致部分数据的缺失，三大子系统间耦合性有待加强，且本研究缺乏对脆弱性演变机理进行分析，选取研究时段不长，未能进行SES脆弱性演变预测，在今后的研究中，重点探究不同时空尺度下，贫困山区旅游地社会-生态脆弱性的内在机理，进一步揭示其作用关系和反馈过程，以期为此类型区域发展政策提供依据。