全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
弓 , , 一
区域生 , 协 兄 」之警的理论及 应用
‘
傅伯杰 中国科学院生态环境研究中心
, 北京 ‘ ’
【摘要 】 本文讨论了区域生态环境预警的原理 , 提出了以区域持续发展的能力作为区域生态环境预
替的综合指标 , 进一步用承载力 、稳定性
、 缓冲力 、 生产力和调控力作为衡量区域持续发展的能力 选
取 自然资源 、生态破坏
、 环境污染和社会经济指标建立区域生态环境评价和预替的指标体系 , 对我国
各省区的生态环境质量进行评价 、 排序和预警
关键词 区域生态环境 预警 指标体系
一
一 , , 一 ,
, 一
一
, ,
, ,
, , 一
一 ,
一 ,
, 一 , ·
引 言
区域生态环境是区域持续发展的核心和基
础 近年来 , 随着区域经济的高速发展 , 带来了
一 系列生态环境问题 , 致使 区域生态环境质量
下降 , 这些问题又制约着社会和经济的发展 如
何保持区域持续稳定的发展 , 抑制区域生态环
境的恶化 , 这就要在制定 区域经济发展计划的
同时 , 进行区域生态环境预警和评价 , 以防患于
未然 , 避免决策上的失误 本文讨论了区域生态
环境预警的原理 , 并将其应用于 中国各省区生
态环境质量评价与排序的研究中
区域生态环境预警的基本原理
区域生态环境预警是对区域资源开发利用
的生态后果 , 区域生态环境质量的变化以及生
态环境与社会经济协调发展的评价
、 预测和警
国家科委重点软科学研究资助项 目
本文于 年 月 日收到 , 年 月 日改回
报 这项研究以区域持续发展为 目标 , 建立在区
域生态环境监测 、观测和统计分析的基础上 , 从
时间和空间尺度对生态环境的变化作出预测 ,
并从 自然 、社会和经济三方面选取有关要素作
为评价生态环境质量的指标因素 , 用承载力 、稳
定性 、 生产力 、缓冲力和调控力分析区域持续发
展 的能力 ” 图 , 就区域生态环境对经济发
展的协调性和适应性进行评价 , 对超负荷的区
域和 区域内的重大生态环境问题作出报警 , 以
便采取必要的措施 , 调整社会经济政策 , 改善生
态环境结构
承载力是对区域生命支撑能力的识别 , 是
指在可以预见到的期间内 , 利用本地的自然资
源
、
能源和智力及技术等条件 , 在保证符合其社
会文化准则的物质生活水平条件下 , 以及区域
生态环境不致破坏的前提下 , 区域能持续供养
的人 口 数量 区域的承载力主要指区域的资源
承载力 , 它与资源的潜在生产力 、 生态环境质量
和技术经济条件密切相关 资源的数量 、质量和
期 傅伯杰 区域生态环境预警的理论及其应用
开发前景是承载力研究的核心和基础 , 生态环
境质量是区域承载力的制约因素 , 技术经济条
件和水平产生区域承载 力的增量部分 通常用
区域的人 口 承载量的多少来反映承载力的高
低 承载力的计算方法用以食物为标志的承载
力方法 、 农业生态区法和系统动力学方法 ”
图 区城生态环境预警的原理
· 赶一 奋一 奋豆 一
稳定性是对 区域动态活动的识别 区域可
以看作是一个开放系统 , 这样 , 区域的稳定性也
就是在环境因素发生短期变化时生产力的稳定
性程度 , 它说明了系统生产 力和承载 力的可靠
陕和恒定性 稳定性主要用生产 力的波动性来
反映 , 生产 力是区域 内 自然和社会经济环境因
素综合作用的结果 所以 , 稳定性对区域系统来
说是非常重要的 , 因为人类的生存与发展在很
大程度上依赖于 区域的生物产品的产出 波动
对任何系统都是正常的 , 关键在于 系统对波动
的反映和反响如何 , 如气候变化
、 旱涝灾害
、 虫
害等都会影响系统的生产 力 , 而生产 力不受这
些环境因素的变化而变化 , 或对系统的影响在
弹性限度内 , 即短期内可恢复到系统的原来状
态 , 正表现 了系统的稳定性 所以 , 环境因素的
变化 引起 系统易变的程度恰恰是稳定性 的实
质 系统的易变性可反映在系统的生产力上 , 因
而 , 可用生产力的变异系数来表达区域的稳定
性 稳定性来 自生产 力 , 同生产力一样 , 稳定性
也具有多维性 一定的区域系统对一些生产力
量度可能相对稳定 , 而对其它量度则可能不稳
定 例如 , 对区域的粮食生产来说 , 只要产量稳
定 , 从生物量的角度可以认为是稳定的 , 但面对
经常波动的价格 , 则可以认为销售是不稳定的
缓冲力是对 区域环境容量的识别 , 是指在
人类健康与自然生态不致受害的前提下 , 区域
环境所能容纳污染物的最大 负荷量 不同环境
中的气象 、 气候 、水文 、 地貌
、 土壤等因素存在一
定的区域差异 , 由人为排放的各种污染物质在
不同的区域环境中也具有不同的运载能力和同
化能 力 , 故允许排放到环境中的污染物质的数
量不同 , 环境容量也因地而异 按环境介质类型
不同 , 可分为大气环境容量 、 水环境容量和土壤
环境容量三类 决定环境容量的主要因素是 环
境空间的大小 , 污染物在环境中的稳定性 , 输移
条件和环境的功能特征及 区域环境的背景状
况 可用一简单公式表示如下
容量 。 一 ,
式中 , 为环境功能所决定的环境标准 为污
染物的环境背景含量 为环境空 间的容积
为污染物的环境净化量
生产 力是对区域投入产出的识别 生产 力
是指区域输出的期望值 狭义的生产力指的是
在太阳辐射 、 温度
、
水分 、土壤
、
养分以及其它 自
然条件的共同作用下 , 一个地区所能产生的最
大第一性生产力 广义的生产力指在 自然系统 、
经济系统和社会系统的共同支持下 , 一个区域
自身或通过与其它 区域之间的交换 , 区域的产
出能 力 区域生产 力通常是以作物的产量和经
济效益来表达 , 可分为以下几种 单位面积生
产率 单位劳动 日生产率 单位能量投入的
生产率 单位资金投入的生产率
调控 力是对区域决策管理的识别 , 是判别
区域经济系统和社会系统的主要标志 , 衡量 区
域社会经济系统对 自然系统波动的调节和控制
能力 , 以及对 自身波动的调节能力 调控力可通
过 区域的人 口结构与素质 、基本生活和文化水
平 、经济发展速度及稳定性等指标来表示 调控
力强的区域管理水平高 , 区域内自然 、社会和经
应 用 生 态 学 报 卷
济亚系统之间有较强的关联性和适应性
上述 个特征共同表征着区域持续发展的
能力 , 它们相互作用 、相互依赖 、相互关联 区域
是一个复杂的综合系统 , 对区域持续发展的能
力及承载力 、稳定性 、 缓冲力 、 生产力和调控 力
的认识应该从 “ 自然 一社会一经济 ”复 合系统理
论 ’
一 ’」中去认识 , 由此构成区域生态环境综合辨
识与总体评价的出发点 揭示 区域生态环境的
质量和重大生态环境问题 , 并进行预警的定量
思考 , 最终必然归结到数值指标体系的制定 , 以
此作为判别准则和结构框架 , 形成生态环境预
警系统
区域生态环境预警的指标体系
区域生态环境是一个整体 , 具有复杂的组
分结构和多维的功能 , 对其进行预警 , 首先要进
行系统分析 , 然后进行系统设计 , 通过一定数量
的指标来表示系统的结构和功能 , 并进行系统
建立和系统运行 , 实施定量考察 , 得出定性和或
定量的结论 , 提出预警
, 指标选取的原则
科学性 指标要能够客观地反映区域生
态环境的本质和它的复杂性 , 建立在科学分析
的基础上 , 能反映区域生态环境的质量水平
全面性 区域生态环境是一个 自然 、社
会和经济复合系统 , 指标体系要具有综合性和
全面性 , 反映区域 自然系统 、经济系统和社会系
统的主要属性 及其相互关 系 , 既能反映局部
的 、 当前的和单项的特征 , 又能反映全局的 、 长
远的和综合的特征
简洁性 指标 系统要求完备简洁 , 尽量
选取有代表性 的指标和主要指标 指标要概念
明确 , 简明易行 , 数据资料易得 , 计算方法简便 ,
各指标之间的涵义不重复
层次性 指标体系应根据评价和预警的
需要以及指标的功能不同分 出层次 , 并在此基
础上将指标归纳分类 这样 , 使得指标体系结构
清晰 , 便于分析和应用
预测性 生态环境预警具有动态性和预
测性 因而 , 指标体系也要反映区域生态环境的
演变序列和发展趋势
指标体系的结构和具体指标
根据区域生态环境预警的基本原理和指标
选取的原则 , 将区域承载力 、稳定性
、 生产力 、缓
冲力和调控 力落实到具体的指标 , 并以区域的
自然 、社会和经济亚系统结构分析入手 , 结合中
国各省区的生态环境质量特征以及数据的统一
性和可得到性 , 从 自然资源 、 生态破坏 、 环境污
染和社会经济 个方面选取了 个指标作为
各省区生态环境质量评价的指标 选取时既考
虑 了生态破坏和环境污染的强度和程度 , 又考
虑 了生态环境治理和污染控制水平 , 从正反两
方面综合分析 , 反映区域生态环境的综合特征
生态破坏指标 包括水土流失率 、 水土
流失强度 、水土流失治理率
、
农业 自然灾害成灾
率 、 农业 自然灾害灾情 、 盐碱地占耕地的 比率 、
盐碱地治理率等
环境污染指标 包括人均废气排放量 、
单位工业产值废气排放量 、废气处理率 、 人均废
水排放量 、单位工业产值废水排放量
、
废水处理
率 、 人均废 渣堆存量
、
单位工业 产值废渣堆存
量 、废渣处理和综合利用率 、 乡镇企业的环境效
益等
资源状况指标 包括人均耕地面积 、 土
地生产率 、 人均水资源 、农 田灌溉率 、 森林覆盖
率等
社会经济指标 包括人 口 出生率 、 人 口
自然增长率 、 人均国民收入
、
平均国民收入增长
率等
生态破坏和环境污染程度是区域生态环境
质量优劣的直接标志 , 自然资源是区域生态环
境的基础 , 社会经济条件是人类与生态环境相
互作用的集中体现 这 方面的指标基本上构
成了区域生态环境评价和预警指标体系的框
架
中国各省区生态环境质 评价与排序
区域生态环境预警的重点是进行区域生态
环境质量评价 , 判断是否超出区域的持续发展
能力 所以 , 进行区域生态环境评价是预警的核
期 傅伯杰 区域生态环境预警的理论及其应用
心和关键 笔者应用上述原理和指标体系 , 对中
国各省区的生态环境质量进行了评价和排序
评价因子权值的确定
区域生态环境涉及大量相互关联 、 相互制
约的因素 , 各因素对评价的 目标有着不同的重
要性 因此 , 决定各因素对 目标的重要性序列则
十分重要 层次分析法把相互关联的要素按隶
属关系划分为若干层次 , 请有经验的专家对各
层次各因素的相对重要性给出定量指标 , 利用
数学方法 , 综合众人意见 , 给出各层次各要素的
相对重要性次序的权重 , 作为综合分析的基础
本项研究采用层次分析法确定各因子的权值 ,
方法如下
层次结构的分析与建立 根据区域生态
环境评价和预警的系统分析 , 区域持续发展能
力和区域生态环境质量是区域生态环境评价的
目标 , 判断是 否超 出其持续发 展能 力 , 决 定预
警 因而生态环境评价和预警的层次结构分为
目标层 、指标层和分指标层 指标层包括水土流
失 、 土壤盐渍化 、农业 自然灾害
、
大气污染
、 水污
染 、 固体废 弃物污染
、 乡镇企 业 污染
、 土 地资
源 、 水资源
、
森林资源 、 经济发展 、 人 口状况等
分指标层是上节中具体如 个指标
构造判断矩阵与层次单排序 通过专家
小组讨论和打分 , 按照上述层次结构关系进行
判断比较 , 分别构造出指标层对 目标层 、分指标
层对指标层的判断矩阵 然后用和积法计算出
各矩阵的最大特征⋯根 凡 ,二 及其对应的特征向量
, 并用 〕尺一 进行一致性检验 ,‘
层次总排序 利用层次结构中所有层次
单排序的结果 , 就可计算 针对上一层而言 本
层所有元素重要性的权值 层次总排序实际上
是层次单排序权值的加权组合 通过计算 , 得到
对于 目标层来说 分指标层各因素的权值
单因素评分和综 合评分
依据中国统计年鉴 ’
一
和中国农业年鉴及各
省区的有关统计和观测数据资料 , 用分指标层
中的 个因素作为各省区生态环境质量评价
的因素 , 统计分析了这些因素具体数值
单因素评分 根据该因素在某省区的实
际出现值 比该因素在中国境内的最高值 , 求得
各因素在生态环境评价中的评分值 最高分为
, 最低分为 , 对区域生态环境有益 的因素
取负值 , 表示生态破坏 、环境污染以及对环境有
压力的因素取正值 这样 , 得出各因素在每一省
区的评分值
综合评分 将各因素的评分值分别乘以
各因素的权重值再相加 , 得出各省区的生态环
境质量综合评分值 , 用来表示各省区持续发展
能力的强弱 公式是
, 一 习
‘ · ‘ ‘一 ‘ , , ⋯,‘
式 中 为持续发展能 力的综 合评分 , 为
各因素的评分值 , 为各因素的权重值 , , 为评
价因素的总个数
排序和预警
根据上式的计算 , 中国大陆各 省区生态环
境质量从优到差依次排序是 浙江 、广东
、
江苏 、
福建
、
安徽
、 山东 、新疆
、 四川
、
河南
、
西藏
、 云南 、
广西 、 吉林 、 江西 、 湖北 、 河北 、 湖南
、 海南 、 黑龙
江 、辽宁 、贵州 、 青海 、甘肃 、 内蒙
、 陕西 、 宁夏
、 山
西 个直辖市以城市生态环境特征为主 , 另行
评价 根据综合评分值 , 可分为优 、 较优
、
较差 、
差 类 综合生态环境质量差的省区是山西
、
宁
夏 、 陕西 、 内蒙
、 甘肃 、 青海 、 贵州
、 辽宁 这些省
区除辽宁省三废污染严重外 , 其它省区 自然生
态环境脆弱 , 大多集中于黄土高原地区 , 土地生
产率低 , 水土流失和土地沙化极为严重 , 水资源
贫乏 , 人均产值低 , 污染治理能力和治理水平也
低 , 应成为我国区域生涵境治理的重点区域
参考文献
马世骏 、 王 如 松 社会 一经济 一 自然复 合生 态 系统 生
态学报 , 屯雄一
牛文 元
‘
自然灾 害 管理 系 统 科学 通 报
一 ‘
傅伯杰 土地评价的理论与实践 中国科学技术出版
社 北京 、 一
·
赵焕 臣等 层次分析法一一种简易的新决策方法 科
学 出版社 北京 , 一
国家统计局编 。二 中国统计年鉴 中国统计出版
社比京一