全 文 ：第 34 卷第 16 期
2014年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.16
Aug.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金项目(41371135); 吉林省科技引导计划软科学项目(20120635); 中国科学院知识创新工程重要方向项目课题
(KZCX2鄄YW鄄342鄄2)
收稿日期:2013鄄09鄄04; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄04
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: mayanji@ neigae.ac.cn
DOI: 10.5846 / stxb201309042205
赵宏波,马延吉.基于变权鄄物元分析模型的老工业基地区域生态安全动态预警研究———以吉林省为例.生态学报,2014,34(16):4720鄄4733.
Zhao H B,Ma Y J.Study on early鄄warning model based on variable weight鄄matter element analysis for ecological security in old industrial bases: a case study
of Jilin Province.Acta Ecologica Sinica,2014,34(16):4720鄄4733.
基于变权鄄物元分析模型的老工业基地
区域生态安全动态预警研究
———以吉林省为例
赵宏波1, 2,马延吉1,*
(1. 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 长春摇 130102; 2. 中国科学院大学, 北京摇 100049)
摘要:生态安全预警是生态安全研究的重要内容,对维护区域生态安全具有重要的意义。 老工业基地区域生态安全预警研究具
有一定的特殊性和典型性,选取吉林省为研究区,基于压力、状态、响应(P鄄S鄄R)和生态、环境、经济、社会(E鄄E鄄E鄄S)框架模型构
建生态安全预警指标体系,运用变权鄄物元分析模型对 1991—2011年吉林省区域生态安全的预警等级进行了测度,并结合灰色
系统 GM(1,1)预测模型对 2015年、2020年区域生态安全态势进行预测预警。 研究结果表明:(1)1991—2011 年,吉林省生态
安全总体水平呈逐步上升的趋势,区域生态安全预警等级从“巨警冶上升为“轻警冶,指示灯由“红色预警冶逐步变为“蓝色预
警冶;(2)2015年,吉林省的生态安全预警等级属于“轻警冶,指示灯为“蓝色预警冶,到 2020年,吉林省的生态安全预警等级属于
“无警冶,指示灯为“绿色预警冶,但具有向“轻警冶变化的态势;(3)制约吉林省生态安全水平提升的主要因素包括单位面积耕地
化肥负荷量、城镇化、人均水资源量、GDP 增长率、第一产业占 GDP 比重等,这些因素应是今后生态环境保护调控的重点,本研
究为吉林省经济鄄生态鄄社会可持续发展提供参考。
关键词:变权理论;物元模型;区域生态安全预警;吉林省
Study on early鄄warning model based on variable weight鄄matter element analysis
for ecological security in old industrial bases: a case study of Jilin Province
ZHAO Hongbo1,2,MA Yanji1,*
1 Northeast Institute of Geography and Agro鄄ecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: At present, China is actively promoting the ecological civilization construction and the ecological security is an
important part of ecological civilization construction. Early鄄warning is a key content of ecological security research, which
can make an evaluation, prediction and alarm for the changes of the regional ecological environment quality and social
economy coordinated development. It also has a significant meaning in maintain the regional ecological security. Early鄄
warning of ecological security research for old industrial bases has a certain particularity and typicality. This paper selected
Jilin Province as the study region; constructed an ecological security early鄄warning index system by employing the
“Pressure鄄State鄄Response冶 ( PSR) and “ Ecology鄄Environment鄄Economy鄄Society冶 ( EEES) model. Then we used the
variable weight and matter element analysis model to estimate the early鄄warning level of ecological security of Jilin Province
from 1991 to 2011.At last the grey system GM (1,1) model was used to predict the regional ecological security trend of Jilin
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Province in 2015 and 2020. The results indicated that: (1) The overall level of ecological security showed an upward trend
in Jilin Province in 1991—2011, the warning degree rose from “ huge alarm冶 to “ light alarm冶 and the indicator lamp
turned from red lamp to blue lamp; (2) In 2015, the warning degree will be “light alarm冶 and the indicator lamp will be
blue. In 2020, the warning degree of Jilin Province will be “no alarm冶 and the indicator lamp will be green. But it has the
trend of turning into “ light alarm冶; (3) The main factors that restrict the improvement of ecological security of Jilin
Province include Consumption of chemical fertilizer per hectare cultivated land, Urbanization, Per capital water resources,
GDP growth rate and Primary industry production per GDP, Which are the focus of ecological environment protection in the
future. This study will provide a reference to achieve economy鄄ecology鄄society sustainable developing of Jilin Province. So,
we may take some necessary measures to guide rationally consumption of chemical fertilizers; to improve agricultural
production technique and adjust agricultural structure further; to follow a new path of industrialization and reduce the energy
consumption; to change economic growth patterns and promote a energy鄄saving and emission reduction; to accelerate
development of green economy and circular economy; to save water and promote water鄄saving technological in key industrial
areas; to control water pollution in key basins, and at last to realize coordinated development between industrialization,
urbanization, agricultural modernization and ecological environment protection. The forewarning model of regional ecological
security that used in this study combined variable weight theory with matter element analysis. It not only reflects the role of
factors changing in the regional ecological security early鄄warning, meanwhile, it can analyze the alert鄄situation on the single
factor and pay more attention on the adverse factors that affected the ecological security. It can also integrate the evaluation
results of single factors estimate and alarm the ecological security of the whole region and realize the function of regional
ecological security early鄄warning more preferable.
Key Words: variable weight theory; matter element analysis; early鄄warning of ecological security; Jilin Province
摇 摇 生态安全是生态文明建设的重要组成部分。 生
态安全与国防安全、经济安全同等重要,都是国家安
全的重要基石[1鄄2],它是指一定尺度上气候、水、空
气、土壤等环境和生态系统的完整性和健康水平,是
人类开发自然资源的规模和阈限,由自然鄄经济鄄社会
组成的一个复合人工生态安全系统[3]。 对生态安全
的研究是生态学、环境科学、地学等相关学科的前沿
课题和主要领域[4]。 生态安全预警是生态安全研究
的重要内容之一,是指运用相关预警方法和模型对
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、
预测和警报[5],以预防和控制影响区域生态系统正
常运行的不安全因素。 研究区域生态安全预警对区
域生态安全的维护具有重要的意义和作用,并已成
为国内外有关学者研究的热点课题。 国外学者的相
关研究主要从生态风险、生态系统的健康评价[6鄄8]、
环境冲突预警[9鄄10]、环境预警服务[11]、自然灾害预
警[12鄄15]等方面展开。 国内学者主要侧重区域生态安
全预警的理论探讨[16]、预警系统的开发与设计[17]以
及对土地生态系统[18]、农业生态系统[19]、流域生态
系统[20]、生态经济区[21]等的实证研究,在预警方法
方面,主要有综合指数法[22]、BP 神经网络法[23]、径
向基函数模型 ( RBF) [24]、能值分析[25]、系统动力
学[26]等。 区域生态安全预警的研究已取得一些成
果,但仍处于探索阶段,研究的区域与内容上,对正
在振兴的东北老工业基地这一典型区域的生态安全
预警研究相对较少,研究方法上,成熟的预警方法不
多,一些方法存在对生态安全变化的预测、预警准确
性不高等问题[27]。
生态安全预警评价研究中权重的确定大多采用
层次分析法、特尔斐法、熵值法等常权权重方法,这
种方法不能反映生态安全预警的及时性与动态性,
变权方法则有助于解决常权方法中的缺陷,使得因
素的权重根据因素状态值的变化而变化,能够更好
地体现相应因素在决策中的作用[28]。 物元分析通
过关联函数分析决策对象各子系统间的矛盾性,是
解决现实世界中的矛盾与不相容问题的有力工
具[29],区域生态安全预警评价是一个多指标决策过
程,存在单项指标评价结果的不相容性问题[30]。 因
此,可以运用物元分析模型来研究区域生态安全的
1274摇 16期 摇 摇 摇 赵宏波摇 等:基于变权鄄物元分析模型的老工业基地区域生态安全动态预警研究———以吉林省为例 摇
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预警状况,与其他方法相比,物元分析模型克服了无
法识别单指标、总体与评价等级之间的隶属程度,遗
漏指标之间以及评价结果中间状态转化过程等信息
的缺陷[31鄄32],能够综合各种因素的全部信息,并极大
地拓展研究范围,揭示了更多的分异信息;它可以对
安全等级、预警对象进行形式化的描述,通过对单预
警指标的关联函数计算得到单要素安全水平,利用
模型集成得到多指标的综合安全水平,定量表示安
全度;以关联度大小对预警对象发展变化趋势进行
判断,表征复杂系统的动态变化过程,实现动态安全
预警,提高了预警等级判定的客观性和科学性[33鄄34]。
东北地区是我国重要老工业基地之一,为社会
主义经济的建设与发展做出了重大贡献。 然而建国
初期的东北地区是资源依赖型的工业化,多年来对
资源的过度开采,使得东北地区大部分资源已经处
于萎缩状态,区域可持续发展的资源保障程度降低,
长期以资源消耗、环境损害为代价的粗放式经济增
长模式已经对东北地区的生态安全造成了破坏[35]。
2003年实施振兴东北老工业基地战略以来,地区经
济发展迅速的同时,污染物排放总量呈增大趋势,土
壤污染、水体富营养化等环境问题突出,虽然不断加
大对环境污染的防治力度,但生态环境污染风险依
然很大,环境保护的形势比较严峻。 首先,本文基于
压力鄄状态鄄响应(P鄄S鄄R)和生态鄄环境鄄经济鄄社会(E鄄
E鄄E鄄S)相融合的框架模型构建区域生态安全预警指
标体系,然后,尝试将变权模型与物元分析模型相结
合,建立变权鄄物元分析模型的区域生态安全预警模
型,最后,以吉林省为例,评价 1991—2011 年吉林省
区域生态安全的警度等级,并结合灰色 GM(1,1)预
测模型对 2015年、2020年区域生态安全态势进行预
测预警,旨在对区域生态安全预警方法作一种尝试,
为吉林省生态环境的保护和社会经济的可持续发展
提供参考。
1摇 研究方法
1.1摇 变权理论模型
1.1.1摇 指标标准化
借鉴功效系数法原理对区域生态安全预警指标
进行标准化处理[28],对于正向指标,即越大越优型
指标采用公式(1)和对于负向指标,即越小越优型指
标采用公式(2)分别进行标准化:
Vi =
1 -
M j
vj
伊 0.15 vj 逸 M j
vj
M j
伊 0.85 0 < vj < M
ì
î
í
ï
ïï
ï
ïï j
(1)
Vi =
1 -
vi
Mi
伊 0.15 0 < vi 臆 Mi
Mi
vi
伊 0.85 Mi < v
ì
î
í
ï
ïï
ï
ïï i
(2)
式中, Vi为标准化值, vi为指标实际值,Mi为预警指
标实际值有警与无警的临界值,即否定水平。
1.1.2摇 常权权重的确定
为了尽可能客观的反映各指标的情况,采用熵
值法[36]确定常权权重向量 W = (w1,w2,…,w j) 。
1.1.3摇 惩罚型变权权重的确定
根据前人研究的成果[37鄄38鄄39],变权向量 W(V) =
(w1(V),w2(V),...,wm(V)) 可表示为常权向量 W和
状态变权向量 S(V)的归一化的 Hadamard 乘积;且
状态变权向量 S(V)是均衡函数的梯度向量,基于惩
罚型变权的区域生态安全预警权重公式如下:
W(V) =
(w1S1(V),w2S2(V),...,wmSm(V))
移
m
j = 1
w jS j(V)
=
w jS(V)
移
m
j = 1
w jS j(V)
(3)
根据区域生态安全的警情特点并借鉴已有的研
究[28],将惩罚型状态变权向量构造如下:
S j(V) =
e -a(Vj-茁){1
V j 臆 茁
V j > 茁
(4)
式中, 茁为预警指标标准化后有警与无警的临
界线,引进模糊数学的隶属度概念,将警戒阈值的确
定转化为相应隶属度的确定和划分[40鄄41]。 当预警指
标 vi为正向指标时,且 va为相应指标的最优值, vb为
预警指标的下极限值,则警度 Ni为:
Ni =
1 vi = va
vi鄄vb
va鄄vb
vb < vi < va
0 vi = v
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ïï b
(5)
当预警指标 vi 为负向指标时,且 va 为相应指标
的最优值, vb 为预警指标的下极限值,则警度 Ni为:
2274 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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Ni =
1 vi = vb
va鄄vi
va鄄vb
vb < vi < va
0 vi = v
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ïï a
(6)
经计算,如果 Ni逸0.85,则可判断预警对象无
警,即有警与无警临界线 茁值为 0.85。
当 0臆V j臆 茁 时,V j对应的权重增大,而 V j的值
小,因而加权和变小,达到对第 j个因素惩罚目的;当
茁 < V j臆1时,对第 j个指标主观不进行惩罚。 a为惩
罚因子,参考有关文献[28]确定为 0.81547。
1.2摇 物元分析方法及生态安全预警模型
参考物元分析理论与方法[33,42鄄43],由区域生态
安全等级 N,生态安全特征 c和特征量值 v共同构成
生态安全物元 R = (N,c,v),物元分析模型的主要步
骤为:(1)确定生态安全物元。 (2)确定生态安全的
经典域、节域和预警对象。 (3)确定关联函数和关
联度。
K j(vi) =
- 籽(vi,Vij)
Vij
, vi 沂 Vij
籽(vi,Vij)
籽(vi,Vip) - 籽(vi,Vij)
vi 埸 V
ì
î
í
ï
ïï
ï
ïï ij
(7)
式中,K j( vi)为各安全因子关于安全等级的关
联度。
籽(vi,Vij) = vi -
1
2
(aij + bij) -
1
2
(bij - aij)
籽(vi,Vip) = vi -
1
2
(aip + bip) -
1
2
(bip - aip
ì
î
í
ï
ï
ï
ï )
(8)
式中, 籽(vi,Vij) 为点 vi 与有限区间 Vij = (aij,bij) 的
距离; 籽(vi,Vij) 为点 vi与有限区间 Vij = (aij,bij) 的
距离;其中 vi 为评价因子的实际数值, Vij = (aij,bij)
为经典域, 籽(vi,Vip) 为节域。
(4)预警对象 Ro关于安全等级 j 的综合关联
度为:
K j(R0) =移
n
i = 1
W(V)K j(vi) (9)
式中,W(V)为各指标的变权权重,K j( vi)为各安
全因子关于安全等级的关联度。
1.3摇 预测分析鄄灰色系统的 GM(1,1)模型
GM(1,1)模型是采用灰色系统理论中最常用的
一种数列预测方法,运用 GM(1,1)模型对区域生态
安全未来警度的变化趋势进行预测,具体建模步骤
参考文献[44鄄45],并进行精度检验,当后验比 c<0.35
和小误差概率 P>0.95 时,模型可以对区域生态安全
进行预测。
2摇 吉林省生态安全预警分析
2.1摇 研究区概况
吉林省位于中国东北地区的中部,全省面积
18郾 74伊104 km2,占全国的 1.95%,是我国重要的工业
基地和商品粮生产基地,吉林省地势呈东南向西北
逐渐递降趋势,形成东部山地、丘陵,中部台地,西部
平原的地形,吉林省生态环境具有较好的基础条件,
总体生态环境呈特殊的多样性和相对的整体性,而
且可恢复性和保护程度较好。 从生态区域分布看,
由东向西自然形成东部长白山地原始森林生态区、
中东部低山丘陵次生植被生态区、中部松辽平原生
态区和西部草原湿地四个生态区。 1999 年,国家批
准吉林省为生态建设试点省,2001 年开始实施《吉
林省生态省建设总体规划纲要》,通过农田防护林建
设工程,向海、莫莫格湿地保护区补水工程等措施,
对吉林省生态环境的保护取得初步成效。 但是,吉
林省人均水资源占有量为 1520 m3,是我国人均水资
源量的 68.5%左右,世界的 1 / 5,属于水资源贫乏的
省份,全省在城市化与工业化的快速发展中,生态环
境也存在一些问题,主要是耕地质量下降,水土流失
严重,草地沙化、碱化及退化问题,农业面源污染严
重,辽河流域、松花江流域部分支流环境污染严重
等,因此,研究吉林省生态安全预警对其推进生态省
建设,环境保护与社会经济的可持续发展具有重要
的意义。
2.2摇 数据来源
研究数据主要来源于: 《吉林省统计年鉴》
( 1990—2012 年 )、 《吉林省环境质量报告书 》
(1991—2011 年)、 《中国农村统计年鉴》 ( 1990—
2012年)、《中国统计年鉴》(1990—2012 年)、《吉林
省国民经济和社会发展“十二五冶规划》、《吉林省生
态省建设总体规划纲要》等。
2.3摇 预警指标体系的构建
2.3.1摇 构建原理
区域生态安全系统是一个受人口、资源、环境、
经济和社会等多方面因素的共同作用复合系统,其
3274摇 16期 摇 摇 摇 赵宏波摇 等:基于变权鄄物元分析模型的老工业基地区域生态安全动态预警研究———以吉林省为例 摇
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预警指标的选取不仅需要结合区域生态安全的特
征,同时还能反映出对区域生态安全具有潜在影响
的重要因素和人类活动的影响[46]。 联合国经济合
作开发署 20 世纪 80 年代提出的压力鄄状态鄄响应
(Pressure鄄State鄄Response)框架模型[47],从人类与生
态环境的相互作用与影响出发,对生态环境指标进
行组织,具有较强的系统性[48]。 本文对 P鄄S鄄R 模型
进行改进,将 P鄄S鄄R 模型与生态鄄环境鄄经济鄄社会
(Ecology鄄Environment鄄Economy鄄Society)模型相结合,
强调生态、环境、经济、社会四个方面都具有压力、状
态和响应三个方面的表征,更清晰地反映出人类活
动和经济社会发展对生态环境系统的影响,同时,也
体现出生态环境系统对人类活动和经济社会发展的
反馈作用,有利于表达出生态、环境、经济和社会之
间的相互关系,更好地从动态的角度,全面客观地诠
释生态安全的演变过程,满足对区域生态安全预警
的要求(图 1)。
图 1摇 基于 PSR鄄EEES模型的生态安全预警运行机制
Fig. 1 摇 Operation mechanism of ecological security early鄄
warning based on PSR鄄EEES model
2.3.2摇 指标选取
基于 PSR鄄EEES 框架模型原理,本文对影响吉
林省区域生态安全的相关指标运用因子分析法进行
统计分析。 根据主成分个数累计方程超过 80%的原
则,经因子载荷矩阵旋转后选择载荷值大于 0.8的指
标作为下一步待筛选指标[49]。 由于各预警指标之
间可能存在相关性和重复性,采用 SPSS 的 Pearson
的相关性分析方法对指标间的相关性进行分析处
理,依据统计学分析与主观判断相结合原则[50],指
标选取的科学性、实用性和可操作性等原则,并参考
相关研究成果[21,34,43],结合研究区的实际,最终选取
重要的 45个指标作为预警评价指标(表 1)。
通过构建的 P鄄S鄄R 模型与 E鄄E鄄E鄄S 模型相结合
的生态安全预警指标体系可知,压力(P)指人类经
济社会活动引起的对生态环境的负荷作用,是影响
生态安全变化的原因,选取能源消耗、工业污染排
放、GDP 的增长率、人口增长等因素从生态压力、环
境压力、经济压力、社会压力 4 方面进行构建。 状态
(S)指在压力作用下,生态系统、环境质量及社会经
济所处的状况或者趋势,选取森林覆盖率、空气质量
综合指数、产业占 GDP 的比重、失业率等因素从生
态状况、环境状况、经济状况、社会状况 4 方面进行
构建。 响应(R)指面临生态环境所处的压力和状
况,为了保护区域生态安全,规避可能存在的生态风
险,人们采取技术、经济、制度等措施保障区域生态
安全,促进生态环境的可持续发展,具有动态变化
性,选取水土流失治理面积比例、工业污染治理率、
环保投入比重等因素从生态响应、环境响应、经济响
应、社会响应 4方面进行构建。
表 1摇 吉林省生态安全预警指标体系
Table 1摇 Early鄄warning index system of ecological security in Jilin Province
巨警玉
Huge alarm
(红色)
Red
重警域
Heavy alarm
(橙色)
Orange
中警芋
Moderate alarm
(黄色)
Yellow
轻警郁
Light alarm
(蓝色)
Blue
无警吁
No alarm
(绿色)
Green
区域生态 生态安全 生态压力 人均耕地面积 C1(104m2 /人) [0.053—0.16) [0.16—0.20) [0.2—0.21) [0.21—0.23) [0.23—0.26)
安全预警 压力(F) (I) 人均水资源量 C2(m3 /人) [1140—1181) [1181—1305) [1305—1494) [1494—2503) [2503—2550)
(E) 单位 GDP 能耗 C3(t标准煤) (6.48—7.71] (4.29—6.48] (2.59—4.29] (1.45—2.59] (0—1.45]
城市人均日生活用水 C4(L) (141.82—152.41] (131—141.82] (121.26—131] (113—121.26] (100—113]
环境压力 单位耕地面积化肥负荷 C5(L) (850—1200] (630—850] (450—630] (225—450] (1—225]
(J)
单位耕地面积农药负荷 C6(kg /
104m2)
(15—20] (10—15] (6—10] (3—6] (0—3]
万元 GDP 工业废水排放强度
C7(t / 104元)
(90—120] (60—90] (30—60] (10—30] (0—10]
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续表
巨警玉
Huge alarm
(红色)
Red
重警域
Heavy alarm
(橙色)
Orange
中警芋
Moderate alarm
(黄色)
Yellow
轻警郁
Light alarm
(蓝色)
Blue
无警吁
No alarm
(绿色)
Green
万元 GDP 工业固体废弃物排放
强度 C8(t / 104元)
(2—4] (1—2] (0.1—1] (0.05—0.1] (0—0.05]
经济压力 GDP 增长率 C9(%) (30—40] (20—30] (12—20] (7—12] (0—7]
(K) 经济密度 C10(104元 / km2) [1—55) [55—105) [105—200) [200—300) [300—600)
人均 GDPC11(元) [1000—6000) [6000—10000) [10000—20000) [20000—30000) [30000—80000)
社会压力 人口密度 C12(人 / km2) (500—800] (350—500] (150—500] (80—150] (1—80]
(L) 人口自然增长率 C13(译) (5—8] (3—5] (2—3] (1—2] (0.7—1]
城镇化水平比重 C14(%) (70—80] (55—70] (40—55] (30—40] (15—30]
生态安全 生态状态 生物丰度指数 C15(%) [15—35) [35—55) [55—75) [75—80) [80—100)
状态(G) (M) 土地垦殖率 C16(%) [5—13.55) [13.55—20) [20—28.74) [28.74—37) [37—50)
森林覆盖率 C17(%) [5—10) [10—30) [30—40) [40—50) [50—60)
人类干扰指数[51] C18(%) (60—100] (45—60] (30—45] (15—30] (0—15]
环境状态
(N)
自然灾害受灾面积比例
C19(%)
(60—100] (40—60] (5—40] (1—5] (0—1]
空气质量综合指数 C20 (3.9—5] (2.9—3.9] (1.9—2.9] (1—1.9] (0.5—1]
水土协调度 C21(%) [1—15) [15—30) [30—45) [45—60) [60—85)
城市区域环境噪声等级
C22(dB(A))
(65—100] (60—65] (55—60] (50—55] (0—50]
经济状态 第一产业占 GDP 比重 C23(%) [1—10) [10—15) [15—20) [25—30) [30—50)
(O) 第二产业占 GDP 比重 C24(%) [1—35) [35—40) [40—45) [45—50) [50—60)
农民人均纯收入 C25(元) [0—2000) [2000—3000) [3000—5000) [5000—10000) [10000—17000)
城镇居民人均可支配收入
C26(元)
[0—3000) [3000—8000) [8000—15000) [15000—25000) [25000—35000)
社会状态 城镇登记失业率 C27(%) (4.5—5] (4—4.5] (3—4] (3—2] (1—2]
(P) 人均粮食产量 C28(kg /人) [400—600) [600—800) [800—1000) [1000—1200) [1200—1400)
单位耕地粮食产量
C29(kg / 104m2)
[4000—4500) [4500—5500) [5500—6500) [6500—7500) [7500—8000)
农业机械化水平
C30(kw / 104m2)
[0—1) [1—2) [2—2.5) [2.5—3) [3—3.5)
生态安全 生态响应 人均公共绿地面积 C31(m2 /人) [3—5) [5—6) [6—8) [8—10) [10—12)
响应(H) (Q) 建成区绿化覆盖率 C32(%) [10—15) [15—25) [25—30) [30—35) [35—60)
自然保护区占国土面积比例
C33(%)
[5—8) [8—10) [10—15) [15—20) [20—25)
水土流失治理面积比例
C34(%)
[0—5) [5—10) [10—15) [15—20) [20—25)
环境响应 工业固体废物利用率 C35(%) [0—40) [40—50) [50—60) [60—70) [70—80)
(R) 工业废水达标排放率 C36(%) [0—50) [50—66) [66—80) [80—90) [90—100)
污水集中处理率 C37(%) [35—45) [45—55) [55—65) [65—75) [75—85)
生活垃圾无害化处理率
C38(%)
[20—40) [40—50) [50—60) [60—80) [80—100)
经济响应
(S)
环保投资额占 GDP 比重
C39(%)
[0—0.1) [0.1—0.2) [0.2—0.4) [0.4—1) [1—1.6)
第三产业占 GDP 比重 C40(%) [10—20) [20—30) [30—36) [36—40) [40—45)
(R&D)支出占 GDP 比重
C41(%)
[0.5—0.8) [0.8—0.91) [0.91—1.01) [1.01—1.2) [1.2—2.2)
社会响应 专业技术人员 C42(104人) [30—70) [70—90) [90—95) [95—105) [105—150)
(T) 机耕程度 C43(%) [0—35) [35—45) [45—65) [65—85) [85—100)
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续表
巨警玉
Huge alarm
(红色)
Red
重警域
Heavy alarm
(橙色)
Orange
中警芋
Moderate alarm
(黄色)
Yellow
轻警郁
Light alarm
(蓝色)
Blue
无警吁
No alarm
(绿色)
Green
从业人员比重 C44(%) [35—40) [40—45) [45—50) [50—55) [55—65)
每万人大学生人数 C45(人) [30—100) [100—200) [200—250) [250—300) [300—350)
摇 摇 A:Object layer;B:System layer;C:Type layer;D:Index layer; E:Regional ecological security Early鄄warning;F:Ecological security pressure;G: Ecological security state;
H:Ecological security response;I: Ecological pressure;J:Environmental pressure;K:Economic pressure;L:Societal pressure;M: Ecological state;N: Environmental state;O:
Economic state;P: Societal state;Q: Ecological response;R: Environmental response;S: Economic response;T: Societal response
2.4摇 警度的确定
经典域的确定主要依据以下几点原则[52]进行:
(1)凡已有国家标准的或国际标准的指标,尽量采用
规定的标准值,比如国家环境保护总局《生态县、生
态市、生态省建设指标(试行)》标准值、国际通行标
准取值、《吉林省生态省建设总体规划纲要》与《吉
林省生态环境保护规划》的标准值;(2)参考国内或
研究区的现状值,作为趋势外推,确定标准值;如参
照相关指标的全国平均水平以及研究区的经济社会
发展平均水平;(3)依据现有的环境与社会、经济协
调发展的理论,力求定量化作为标准值;依据以上原
则,并运用 SPSS中的聚类分析工具对各指标进行聚
类分析,以便确定各个指标经典域的区间,经典域的
取值范围见表 1。
依据区域生态安全的可拓性,运用上述的相对
隶属度法,参照国家生态安全评估体系研究成果以
及相关研究[21,23鄄24,26,53鄄54],得到区域生态安全预警等
级划分标准(表 2),将警度划分为 5 个等级,即 N1、
N2、N3、N4、N5,由劣到优描述为:巨警(玉级)、重警
(域级)、中警(芋级)、轻警(郁级)、无警(吁级),对
应的指示灯为红色、橙色、黄色、蓝色、绿色。
表 2摇 区域生态安全预警等级划分标准
Table 2摇 Criterion of regional ecological security early鄄warning classification
警度
Warning degree
生态安全警情特征
Characteristic of ecological security
指示灯
Indicator lamp
巨警(玉级)
Huge alarm
区域生态环境受到严重破坏,生态环境系统脆弱,结构破碎,服务功能严重退化,生态恢复
与重建很困难,资源消耗过度,环境污染严重,社会经济发展水平落后,难以实现人口、资源
和环境的协调发展。
红色
重警(域级)
Heavy alarm
区域生态环境受到较大破坏,生态环境系统比较脆弱,结构破坏较大,服务功能较大退化,
生态系统的恢复与重建比较困难,资源消耗与环境污染比较严重,社会经济发展水平相对
落后,阻碍了人口、资源和环境的协调发展。
橙色
中警(芋级)
Moderate alarm
区域生态环境受到一定程度的破坏,生态环境系统相对脆弱,结构已开始被破坏,服务功能
已有退化,但尚能维持基本功能,生态系统受干扰后易恶化,资源消耗与环境污染较为明
显,对社会经济发展产生一定影响。
黄色
轻警(郁级)
Light alarm
区域生态环境较少受到破坏,生态系统结构基本完善,服务功能良好,生态系统一般干扰后
可恢复,资源消耗与环境污染不明显,社会经济发展水平较高,环境管理响应程度高,人口、
资源和环境的基本协调发展。
蓝色
无警(吁级)
No alarm
区域生态环境基本未受干扰破坏,生态系统结构完整,服务功能完善,系统恢复再生能力
强,具有较强的抵御和恢复能力,资源充足,社会经济发展水平高,社会经济政策能有效地
保护资源和环境,实现人口、资源和环境的协调发展。
绿色
3摇 结果与分析
3.1摇 物元分析
首先,运用上述指标标准化公式(1)、公式(2)
与变权权重公式(3)、公式(4),以 1991—2011 年各
指标数据为对象,得到吉林省区域生态安全预警指
标的变权权重;然后,将预警指标输入关联函数计算
1991—2011年吉林省区域生态安全预警指标的对不
同预警级别的关联度;最后,利用公式(9)和指标变
权权重系数计算 1991—2011 年对不同预警级别的
6274 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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综合安全关联度 K j(R0),并判定区域生态安全的警
度等级。
按照国家五年计划的“八五冶计划、“九五冶计
划、“十五冶计划、“十一五冶计划、“十二五冶计划的起
始年份为时间节点,对压力系统、状态系统、响应系
统的生态安全预警状况进行分析,以利于对生态安
全变化状况进行比较。
3.1.1摇 压力系统生态安全预警状况分析
由压力系统单个指标的物元分析结果可知(表
3),压力系统中,单位 GDP 能耗、单位面积耕地化肥
负荷量、万元 GDP 工业废水排放强度、经济密度、人
均 GDP 等因素影响较大。 单位 GDP 能耗、万元
GDP 工业废水排放强度、经济密度、人均 GDP 等因
素 1991—2011年间预警等级呈现不同等级的上升
的态势,说明其对缓解吉林省生态安全压力方面具
有一定促进作用。 单位 GDP 能耗从 1991 的 7.70 t
标准煤降低到 2011 年的 0.92 t 标准煤,表明吉林省
通过相关措施在节约利用能源、提高能源利用率取
得一定成效。 经济密度从 1991 年的 24.78伊104元 /
km2提高到 2011 年的 565.18伊104元 / km2,人均 GDP
从 1991年的 1878 元增加到 2011 年的 38460 元,表
明土地利用的产出效益日益增加,社会经济发展水
平不断提升。 单位面积耕地化肥负荷量、城镇化、人
均水资源量、GDP 增长率等方面在 1991—2011 年间
预警等级呈现不同等级的下降的态势,说明其对减
少吉林省生态安全的压力具有一定制约作用。 吉林
省要在降低耕地化肥的投入水平、提高农业生产技
术,合理推进城镇化,适度发展经济,节约利用水资
源等方面更加的重视。
表 3摇 1991—2011年吉林省生态安全预警压力指标关联度与等级
Table 3摇 The pressure index correlation and classification of ecological security in Jilin Province from 1991 to 2011
关联度
Correlation
压力指标 Pressure index
N1 N2 N3 N4 N5
1991 1995 1996 2000 2001 2005 2006 2010 2011
K j(C1) -0.001 0.002 -0.285 -0.333 -0.412 域 玉 玉 玉 玉 芋 郁 吁 吁
K j(C2) -0.338 0.343 -0.494 -0.764 -0.939 域 域 芋 郁 郁 郁 域 吁 玉
K j(C3) 0.001 -0.996 -0.997 -0.998 -0.999 玉 芋 芋 郁 郁 郁 吁 吁 吁
K j(C4) -0.534 -0.362 -0.083 0.213 -0.25 郁 芋 玉 玉 域 域 域 郁 郁
K j(C5) -0.279 0 0.001 -0.24 -0.415 芋 域 域 域 域 域 域 域 域
K j(C6) -0.867 -0.800 -0.667 -0.333 0.334 吁 吁 郁 郁 芋 郁 芋 芋 芋
K j(C7) 0.020 -0.979 -0.989 -0.993 -0.995 玉 芋 芋 郁 郁 郁 吁 吁 吁
K j(C8) 0.273 -0.727 -0.818 -0.860 -0.862 玉 域 域 芋 芋 芋 芋 芋 芋
K j(C9) -0.701 -0.551 -0.252 0.396 -0.181 郁 域 芋 芋 郁 芋 芋 芋 域
K j(C10) 0.439 -0.561 -0.772 -0.881 -0.921 玉 域 域 域 芋 芋 郁 吁 吁
K j(C11) 0.176 -0.824 -0.902 -0.954 -0.969 玉 玉 玉 域 域 芋 芋 吁 吁
K j(C12) -0.739 -0.627 -0.126 0.268 -0.282 郁 郁 郁 郁 郁 郁 郁 郁 郁
K j(C13) 0.310 -0.69 -0.814 -0.845 -0.867 玉 玉 玉 域 域 芋 芋 芋 郁
K j(C14) -0.558 -0.393 -0.028 0.07 -0.277 郁 芋 芋 芋 芋 芋 芋 芋 芋
3.1.2摇 状态系统生态安全预警状况分析
由状态系统单个指标的物元分析结果可知(表
4),受压力系统的影响,状态系统中,森林覆盖率、自
然灾害受灾面积比重、农民人均纯收入、城镇居民可
支配收入、农业机械化水平等方面在 1991—2011 年
间预警等级呈不同等级的上升趋势,表明这些因素
对生态安全状态的提高具有一定的贡献性。 通过积
极的人工造林、“三北冶防护林建设等措施,使得森林
覆盖率从 1991 年的 37. 91% 增加到 2011 年的
43郾 7%。 自然灾害受灾面积比重的预警等级提高的
幅度较小,说明洪涝、旱灾等自然灾害对吉林省生态
安全状况的影响仍然较大,加强防灾减灾能力建设,
减轻其对区域生态安全的影响依然不容忽视。 农民
人均纯收入从 1991年的 748.33 元增加到 2011年的
7509 元,城镇居民人均可支配收入从 1991 年的
1395.36 元增加到 2011 年的 17796.57 元,收入水平
的提高有利于人们对生态环境保护的注重和投入,
有利于生态安全水平的提高。 人类干扰指数、第一
产业占 GDP 的比重、城镇登记失业率等在 1991—
2011年间预警等级呈不同等级的下降趋势,成为制
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约吉林省生态安全状态水平提升的因素。 近年来,
吉林省老工业基地振兴取得一定成效,社会经济得
到快速发展,城镇化水平不断提高,但是也出现建设
用地面积大量扩张、耕地质量下降等问题,导致人地
关系越来越紧张,经济发展与环境保护的矛盾也日
益尖锐。 吉林省作为国家重要的粮食主产区和商品
粮生产基地,第一产业在国内生产总值中的比重仍
然偏高,农业的产业结构需要进一步优化与调整,这
样对区域生态安全也造成一定影响。
表 4摇 1991—2011年吉林省生态安全预警状态指标关联度与等级
Table 4摇 The state index correlation and classification of ecological security in Jilin Province from 1991 to 2011
关联度
Correlation
状态指标 state index
N1 N2 N3 N4 N5
1991 1995 1996 2000 2001 2005 2006 2010 2011
K j(C15) -0.607 -0.435 0.022 -0.017 -0.176 芋 芋 郁 郁 郁 郁 郁 芋 芋
K j(C16) -0.318 -0.059 0.116 -0.325 -0.499 芋 芋 芋 芋 芋 郁 郁 郁 郁
K j(C17) -0.558 -0.264 0.209 -0.086 -0.354 芋 郁 郁 郁 郁 郁 郁 郁 郁
K j(C18) -0.543 -0.389 -0.085 0.169 -0.312 郁 郁 郁 郁 郁 芋 芋 芋 芋
K j(C19) -0.082 0.198 -0.267 -0.537 -0.556 域 域 芋 玉 玉 芋 芋 芋 芋
K j(C20) -0.096 0.130 -0.414 -0.603 -0.693 域 域 域 域 芋 芋 芋 郁 郁
K j(C21) -0.273 0.440 -0.228 -0.491 -0.620 域 域 域 芋 芋 芋 芋 芋 域
K j(C22) -0.147 -0.052 0.460 -0.060 -0.154 芋 芋 芋 芋 芋 郁 郁 郁 郁
K j(C23) -0.399 -0.314 -0.199 0.199 -0.143 郁 郁 郁 芋 芋 芋 芋 域 域
K j(C24) -0.352 -0.190 0.239 -0.069 -0.277 芋 芋 域 域 芋 芋 芋 吁 吁
K j(C25) 0.374 -0.626 -0.751 -0.850 -0.925 玉 玉 域 域 域 芋 芋 郁 郁
K j(C26) 0.465 -0.535 -0.826 -0.907 -0.944 玉 域 域 域 域 芋 芋 郁 郁
K j(C27) -0.771 -0.733 -0.600 -0.200 0.200 吁 郁 郁 芋 芋 域 域 芋 芋
K j(C28) -0.316 0.140 -0.070 -0.380 -0.535 域 域 芋 域 域 芋 郁 郁 郁
K j(C29) -0.387 0.145 -0.097 -0.458 -0.613 域 郁 芋 域 芋 芋 芋 芋 郁
K j(C30) -0.248 0.492 -0.254 -0.403 -0.503 域 域 域 郁 郁 郁 郁 吁 吁
3.1.3摇 响应系统生态安全预警状况分析
由响应系统单个指标的物元分析结果可知(表
5),响应系统中,人均公共绿地面积、建成区绿化覆
盖率、自然保护区占国土面积比例、水土流失治理面
积比例、工业废水排放达标率、环境污染治理投资总
额占 GDP 比重、(R&D)支出占 GDP 的比重、每万人
大学生人数等因素在 1991—2011 年间预警等级呈
不同等级的上升趋势,表明这些因素对吉林省生态
安全水平的提高具有一定的积极作用。 为了保护生
态环境,面对生态环境的一些问题,吉林省积极响
应,先后出台了《吉林省环境保护条例》、《吉林省生
态省建设总体规划纲要》、《吉林省生态环境保护规
划》等一系列政策规划文件,积极采取大力发展循环
经济,实施城市环境综合整治工程、污染减排工程、
农村环境连片整治和生态保护工程,推进清洁生产
等措施,有效的促进了全省生态安全水平的提高。
人均公共绿地面积从 1991 年的 4. 4 m2 /人增加到
2011年的 10.53 m2 /人,建成区绿化覆盖率从 1991
年的 18.3%增加到 2011年的 34.2%。 吉林省自然保
护区面积逐年增加,到 2011 年底,自然保护区总面
积约 2.31伊104 km2,各类自然保护区的数量 38处,森
林生态系统、草原生态系统、湿地与水域生态系统等
得到有效的保护。 环境保护的治理与投入力度不断
加大,并取得显著成效,工业废水排放达标率从 1991
年的 34.29%增加到 2011 年的 89.97%,每万人大学
生人数从 1991年的 30 人增加到 2011 年的 280 人,
人口素质的不断提高可以增强对生态保护和节约利
用资源的观念和意识,对生态安全的保护起到积极
的推动作用。
3.1.4摇 区域生态安全预警状况总体分析
由表 6可知,1991—2011 年吉林省生态安全警
度从“巨警冶上升为“轻警冶,指示灯由“红色冶逐步变
为“蓝色冶,表明吉林省生态安全总体水平正逐步提
高,呈日益好转的趋势。 1991—1995 年间吉林省生
态安全预警基本上处于“巨警冶状态,表明这期间吉
林省生态安全水平较低,其中,1994年吉林省区域生
8274 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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态安全不完全符合“巨警冶的标准,更具备转换为
“巨警冶的条件。 “巨警冶等级不稳定。 1996—2002
年间有所好转,由“向重警转换冶变为“重警冶状态,
指示灯变为“橙色预警冶,其中,1996—2001 年不完
全符合“重警冶的标准,但具备转换为“重警冶的条
件。 2003—2009年由“向中警转换冶变为“中警冶状
态,指示灯变为“黄色预警冶,其中,2004 年为“轻警冶
状态,2003 年、2006 年、2007 年、2008 年不完全符合
“中警冶 的标准,更具备转换为 “中警冶 的条件。
2010—2011年由“向轻警转换冶变为“轻警冶状态,指
示灯变为“蓝色预警冶,2010年不完全符合“轻警冶的
标准,更具备转换为“轻警冶的条件。
表 5摇 1991—2011年吉林省生态安全预警响应指标关联度与等级
Table 5摇 The response index correlation and classification of ecological security in Jilin Province from 1991 to 2011
关联度
Correlation
响应指标 Response index
N1 N2 N3 N4 N5
1991 1995 1996 2000 2001 2005 2006 2010 2011
K j(C31) 0.300 -0.300 -0.533 -0.720 -0.800 玉 玉 玉 芋 玉 芋 芋 吁 吁
K j(C32) -0.285 0.331 -0.446 -0.585 -0.668 域 域 域 芋 芋 郁 郁 郁 郁
K j(C33) -0.258 0.203 -0.081 -0.541 -0.694 域 域 域 域 芋 芋 芋 芋 芋
K j(C34) -0.355 -0.090 0.220 -0.259 -0.445 芋 芋 芋 郁 郁 郁 郁 郁 郁
K j(C35) -0.128 0.489 -0.123 -0.299 -0.416 域 域 域 域 芋 芋 郁 郁 芋
K j(C36) 0.314 -0.314 -0.480 -0.571 -0.619 玉 域 域 域 域 郁 郁 郁 郁
K j(C37) 0.398 -0.398 -0.699 -0.799 -0.849 玉 玉 玉 域 玉 域 域 芋 郁
K j(C38) -0.219 0.216 -0.072 -0.304 -0.536 域 玉 玉 芋 芋 域 玉 域 域
K j(C39) -0.416 -0.299 0.257 -0.128 -0.652 玉 域 域 芋 芋 芋 芋 郁 郁
K j(C40) -0.408 -0.014 0.034 -0.281 -0.398 芋 芋 芋 吁 吁 郁 郁 芋 芋
K j(C41) -0.366 -0.298 -0.222 -0.018 0.013 玉 域 域 芋 芋 芋 芋 郁 郁
K j(C42) -0.249 0.004 -0.001 -0.078 -0.201 域 郁 芋 域 郁 玉 玉 郁 郁
K j(C43) -0.206 -0.046 0.115 -0.272 -0.444 芋 芋 芋 芋 芋 域 芋 郁 郁
K j(C44) -0.387 -0.208 0.286 -0.095 -0.323 芋 芋 芋 域 域 芋 芋 芋 芋
K j(C45) 0 -1 -1 -1 -1 玉 玉 玉 玉 玉 芋 芋 郁 郁
表 6摇 1991—2011年吉林省生态安全预警等级
Table 6摇 The classification of ecological security early鄄warning in Jilin Province from 1991—2011
关联度
Correlation 玉 域 芋 郁 吁
警度等级
Classification
指示灯
Indicator lamp
K j(R1991) 0.0947 -0.58173 -0.6482 -0.7444 -0.8304 巨警玉 红色
K j(R1992) 0.1168 -0.3363 -0.5112 -0.6961 -0.7804 巨警玉 红色
K j(R1993) 0.0269 -0.2778 -0.4202 -0.6381 -0.7376 巨警玉 红色
K j(R1994) -0.0211 -0.2385 -0.3096 -0.5758 -0.7054 向巨警玉转换 待定
K j(R1995) 0.1339 -0.1854 -0.3101 -0.5268 -0.6819 巨警玉 红色
K j(R1996) -0.2044 -0.1398 -0.2659 -0.4664 -0.6534 向重警域转换 待定
K j(R1997) -0.2065 -0.0282 -0.3178 -0.5169 -0.6871 向重警域转换 待定
K j(R1998) -0.2524 -0.0182 -0.2879 -0.4479 -0.6493 向重警域转换 待定
K j(R1999) -0.3087 -0.0498 -0.1973 -0.4006 -0.6261 向重警域转换 待定
K j(R2000) -0.2903 -0.1387 -0.2425 -0.3227 -0.5909 向重警域转换 待定
K j(R2001) -0.3073 -0.0498 -0.2077 -0.4046 -0.6211 向重警域转换 待定
K j(R2002) -0.3363 0.0845 -0.0801 -0.3531 -0.5748 重警域 橙色
K j(R2003) -0.3687 -0.1157 -0.1104 -0.3486 -0.5566 向中警芋转换 待定
K j(R2004) -0.4364 -0.1512 -0.0143 0.4898 -0.5191 轻警郁 蓝色
K j(R2005) -0.4484 -0.1729 0.0336 -0.2722 -0.4909 中警芋 黄色
K j(R2006) -0.4218 -0.2876 -0.0016 -0.2519 -0.4613 向中警芋转换 待定
K j(R2007) -0.4632 -0.1918 -0.0299 -0.2218 -0.3992 向中警芋转换 待定
K j(R2008) -0.5203 -0.3402 -0.1654 -0.1706 -0.3462 向中警芋转换 待定
K j(R2009) -0.4932 -0.3418 0.2042 -0.2143 -0.3197 中警芋 黄色
K j(R2010) -0.4853 -0.4588 -0.2797 -0.2692 -0.2943 向轻警郁转换 待定
K j(R2011) -0.5441 -0.4951 -0.3721 0.2399 -0.2392 轻警郁 蓝色
9274摇 16期 摇 摇 摇 赵宏波摇 等:基于变权鄄物元分析模型的老工业基地区域生态安全动态预警研究———以吉林省为例 摇
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摇 摇 由上述结果表明,2003 年振兴东北老工业基地
以来,吉林省在发展社会经济的同时,注重对生态环
境的保护力度,采取了强化节能减排,加强重点流域
水污染防治工程,加大工业污染治理力度,加快发展
绿色经济和循环经济,推广低碳技术,推进全省东
部、中部和西部地区生态建设等措施,使得区域生态
安全水平得到了不断提高。 但是,吉林省区域生态
安全预警没有达到“无警冶状态,生态环境保护仍存
在一些不容忽视的问题,水土流失与土壤污染、农业
面源污染问题日益严重,辽河流域、松花江流域等部
分支流水环境污染较重,农村生活污水、垃圾、畜禽
粪便等污染问题,城镇环境基础设施的运营与管理
问题等仍十分突出。 在社会经济快速发展、城镇化
进程不断推进的背景下,吉林省生态环境保护形势
依然很严峻。
4摇 预测分析
根据上述所选取的吉林省生态安全预警指标体
系的 47 个指标及其 1991—2011 年的数据,运用灰
色 GM(1,1)预测模型,对 2015 年、2020 年生态安全
各预警指标值进行预测,并通过精度检验,说明预测
指标值是可靠的,将 2015 年、2020 年的生态安全预
测指标值代入变权鄄物元分析预警模型,分别得到
2015 年、2020 年吉林省生态安全的预警结果 (表
7),由 K j R( )2015 = maxj沂{玉,域,...,吁}K j R( )2015 = 0.101 可知,
2015年吉林省的生态安全预警等级属于“轻警冶,指
示灯为“蓝色预警冶,保持在 2011年生态环境的预警
状态,但是综合关联度有所增加。
由 K j R( )2020 = maxj沂{玉,域,...,吁}K j R( )2020 = 0. 0253 可
知,到 2020年,吉林省的生态安全预警等级属于“无
警冶,指示灯为“绿色预警冶,生态环境良好。
根据预警变化趋势分析可知,2020 年吉林省生
态安全预警等级具有向“轻警冶恶化的态势,发展形
势仍不容乐观,因此,在以后的生态环境保护过程
中,仍需要采取有效的预防措施和保护力度,进一步
防范生态环境风险。
表 7摇 吉林省 2015年、2020年生态安全预警等级
Table 7摇 The grade of ecological security early鄄warning of Jilin Province in 2015 and 2020
关联度
Correlation 玉 域 芋 郁 吁
等级
Classification
指示灯
Indicator lamp
变化趋势
Trend
K j(R2015) -0.8263 -0.7292 -0.5655 0.1010 -0.5512 轻警郁 蓝色 无警吁
K j(R2020) -1.1237 -1.0897 -1.0344 -0.1911 0.0253 无警吁 绿色 轻警郁
5摇 结论与讨论
(1)1991—2011 年,吉林省生态安全总体水平
呈逐步上升的趋势,区域生态安全警度等级从“巨
警冶上升为“轻警冶,指示灯由“红色预警冶逐步变为
“蓝色预警冶。 通过灰色 GM(1,1)模型的预测,2015
年吉林省的生态安全预警等级属于“轻警冶,指示灯
为“蓝色预警冶,到 2020 年,吉林省的生态安全预警
等级属于“无警冶,指示灯为“绿色预警冶,生态环境
良好。 但是,2020 年吉林省生态安全预警等级具有
向“轻警冶恶化的态势,发展形势仍不容乐观。 吉林
省生态环境保护的形势依然严峻,需要采取有效的
预防措施和保护力度,进一步防范生态环境风险。
(2)区域生态安全单指标的物元分析结果表明:
单位面积耕地化肥负荷量、城镇化、人均水资源量、
GDP 增长率、第一产业占 GDP 的比重等是制约吉林
省生态安全水平提高的主要因素。 吉林省在以后的
生态环境保护工作中,要引导耕地中化肥农药的合
理施用,提高农业生产技术,并进一步优化与调整农
业产业结构;走新型的工业化道路,降低工业能耗与
水耗;改变经济增长方式,推进节能减排工作,加快
发展绿色经济和循环经济,节约用水,推进重点工业
领域节水技术改造,控制重点流域的水体污染,实现
工业化、城镇化、农业现代化与生态环境保护的协调
发展。
(3)运用变权理论和物元分析方法相结合所建
立的区域生态安全预警模型,不仅可以体现因素变
动在区域生态安全预警中所起到的作用,并对单因
素进行预警分析,提高对影响生态安全不利因素的
重视程度,而且可以将单因素的评价结果进行整合,
对整个区域的生态安全状况进行评价和预警,较好
地实现区域生态安全预警的功能。 但是,区域生态
安全状况受多因素共同的影响与作用,由于在预测
期间区域可能遭遇洪灾、旱灾等自然灾害的发生,对
0374 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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区域生态安全产生一定的影响,使得该模型的预测
结果存在一定的“不确定性冶。 受获取数据的局限
性,本文对生态安全预警指标体系的选取不一定健
全,仅从时间序列对吉林省区域生态安全进行预警
与分析,对其生态安全警度的空间格局以及如何更
合理地对物元分析模型中经典域的量值范围进行界
定等问题是作者以后进一步研究和探讨的方向。
致谢:东北师范大学郭蒙老师帮助写作,特此致谢。
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