全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 19 期摇 摇 2011 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
卷首语 本刊编辑部 ( 玉 )…………………………………………………………………………………………
我国生态学研究及其对社会发展的贡献 李文华 (5421)…………………………………………………………
生态学的现任务———要在混乱和创新中前进 蒋有绪 (5429)……………………………………………………
发展的生态观:弹性思维 彭少麟 (5433)……………………………………………………………………………
中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展 刘世荣,王摇 晖,栾军伟 (5437)…………………………………
区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程研究进展 于贵瑞,方华军,伏玉玲,等 (5449)……………………
流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展 刘丽娟,李小玉,何兴元 (5460)……………………………
中国珍稀濒危孑遗植物珙桐种群的保护 陈摇 艳,苏智先 (5466)…………………………………………………
水资源投入产出方法研究进展 肖摇 强,胡摇 聃,郭摇 振,等 (5475)………………………………………………
我国害鼠不育控制研究进展 刘汉武,王荣欣,张凤琴,等 (5484)…………………………………………………
基于 NDVI的三江源地区植被生长对气候变化和人类活动的响应研究 李辉霞,刘国华,傅伯杰 (5495)……
毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复 叶学华,董摇 鸣 (5505)……………………………………………………
近 50 年黄土高原地区降水时空变化特征 王麒翔,范晓辉,王孟本 (5512)………………………………………
森林资源可持续状况评价方法 崔国发,邢韶华,姬文元,等 (5524)………………………………………………
黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响———景观水平与多尺度比较
王计平,杨摇 磊,卫摇 伟,等 (5531)
………………………………………
……………………………………………………………………………
未来 10 年黄土高原气候变化对农业和生态环境的影响 俄有浩,施摇 茜,马玉平,等 (5542)…………………
山东近海生态资本价值评估———近海生物资源现存量价值 杜国英,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (5553)………………
山东近海生态资本价值评估———供给服务价值 王摇 敏,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (5561)……………………………
特大冰冻灾害后大明山常绿阔叶林结构及物种多样性动态 朱宏光,李燕群,温远光,等 (5571)………………
低磷和干旱胁迫对大豆植株干物质积累及磷效率的影响 乔振江,蔡昆争,骆世明 (5578)……………………
中国环保模范城市生态效率评价 尹摇 科,王如松,姚摇 亮,等 (5588)……………………………………………
污染足迹及其在区域水污染压力评估中的应用———以太湖流域上游湖州市为例
焦雯珺,闵庆文,成升魁,等 (5599)
………………………………
……………………………………………………………………………
近二十年来上海不同城市空间尺度绿地的生态效益 凌焕然,王摇 伟,樊正球,等 (5607)………………………
城市社区尺度的生态交通评价指标 戴摇 欣,周传斌,王如松,等 (5616)…………………………………………
城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例
李摇 锋,叶亚平,宋博文,等 (5623)
……………………………………
……………………………………………………………………………
中国居民消费隐含的碳排放量变化的驱动因素 姚摇 亮,刘晶茹,王如松 (5632)………………………………
煤矿固废资源化利用的生态效率与碳减排———以淮北市为例 张海涛, 王如松,胡摇 聃,等 (5638)…………
城市遮阴环境变化对大叶黄杨光合过程的影响 于盈盈,胡摇 聃,郭二辉,等 (5646)……………………………
广东永汉传统农村的聚落生态观 姜雪婷,严力蛟,后德仟 (5654)………………………………………………
长江三峡库区昆虫丰富度的海拔梯度格局———气候、土地覆盖及采样效应的影响 刘摇 晔,沈泽昊 (5663)…
东南太平洋智利竹筴鱼资源和渔场的时空变化 化成君,张摇 衡,樊摇 伟 (5676)………………………………
豚草入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响 谢俊芳,全国明,章家恩,等 (5682)…………………………
我国烟粉虱早春发生与秋季消退 陈春丽,郅军锐,戈摇 峰,等 (5691)……………………………………………
变叶海棠及其伴生植物峨眉小檗的水分利用策略 徐摇 庆,王海英,刘世荣 (5702)……………………………
杉木人工林不同深度土壤 CO2通量 王摇 超,黄群斌,杨智杰,等 (5711)…………………………………………
不同浓度下四种除草剂对福寿螺和坑螺的生态毒理效应 赵摇 兰,骆世明,黎华寿,等 (5720)…………………
短期寒潮天气对福州市绿地土壤呼吸及组分的影响 李熙波,曾文静,李金全,等 (5728)………………………
黄土丘陵沟壑区景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响———斑块类型水平
王计平,杨摇 磊,卫摇 伟,等 (5739)
………………………………………
……………………………………………………………………………
气候变化对物种分布影响模拟中的不确定性组分分割与制图———以油松为例
张摇 雷,刘世荣,孙鹏森,等 (5749)
…………………………………
……………………………………………………………………………
北亚热带马尾松年轮宽度与 NDVI的关系 王瑞丽,程瑞梅,肖文发,等 (5762)…………………………………
物种组成对高寒草甸植被冠层降雨截留容量的影响 余开亮,陈摇 宁,余四胜,等 (5771)………………………
若尔盖湿地退化过程中土壤水源涵养功能 熊远清,吴鹏飞,张洪芝,等 (5780)………………………………
桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被演替阶段的土壤脲酶活性 刘淑娟,张摇 伟,王克林,等 (5789)………………
利用混合模型分析地域对国内马尾松生物量的影响 符利勇,曾伟生,唐守正 (5797)…………………………
火烧对黔中喀斯特山地马尾松林土壤理化性质的影响 张摇 喜,朱摇 军,崔迎春,等 (5809)……………………
不同培育时间侧柏种基盘苗根系生长和分布 杨喜田,董娜琳,闫东锋,等 (5818)………………………………
Cd2+与 CTAB复合污染对枫香幼苗生长与生理生化特征的影响 章摇 芹,薛建辉,刘成刚 (5824)……………
3 种入侵植物叶片挥发物对旱稻幼苗根的影响 张风娟,徐兴友,郭艾英,等 (5832)…………………………
米槠鄄木荷林优势种群的年龄结构及其更新策略 宋摇 坤,孙摇 文,达良俊 (5839)………………………………
褐菖鲉肝 CYP 1A作为生物标志物监测厦门海域石油污染状况 张玉生,郑榕辉,陈清福 (5851)……………
基于输入鄄输出流分析的生态网络 渍模式能流、籽模式能流测度方法 李中才,席旭东,高摇 勤,等 (5860)……
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*444*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*50*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄10
封面图说: 胡杨是我国西北干旱沙漠地区原生的极其难得的高大乔木,树高 15—30 米,能忍受荒漠中的干旱环境,对盐碱有极
强的忍耐力。 为适应干旱气候一树多态叶,因此胡杨又称“异叶杨冶。 它对于稳定荒漠河流地带的生态平衡,防风固
沙,调节绿洲气候和形成肥沃的森林土壤具有十分重要的作用。 秋天的胡杨林一片金光灿烂 。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 19 期
2011 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 19
Oct. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金重点项目(71033005); 国家科技支撑计划课题(2007BAC28B04)
收稿日期:2011鄄06鄄20; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄11
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: wangrs@ rcees. ac. cn
尹科,王如松,姚亮,梁菁.中国环保模范城市生态效率评价.生态学报,2011,31(19):5588鄄5598.
Yin K, Wang R S, Yao L, Liang J. The eco鄄efficiency evaluation of the model city for environmental protection in China. Acta Ecologica Sinica,2011,31
(19):5588鄄5598.
中国环保模范城市生态效率评价
尹摇 科1,王如松1,*,姚摇 亮1,梁摇 菁2
(1. 中国科学院生态环境研究中心,城市与区域生态国家重点实验室,北京摇 100085; 2. 湖南省环境监测中心站,长沙摇 410014)
摘要:环保模范城市是实施城市可持续发展战略的具体表现。 以 1997—2010 年的 43 个环保模范城市为评价集,利用 2009 年
的截面数据,基于将环境污染排放作为非期望产出的考量,采用 3 种 DEA模型评价其生态效率,结果表明:43 个环保模范城市
当中,有 20 个城市相对有效,占评价总数的 46. 5% ;处在环渤海经济圈、珠三角经济圈、福建沿海经济带的环保模范城市整体评
价表现较为突出,明显优于长三角经济圈;海口为生态效率最优城市,而重庆排名最末。 最后提出,应以社会鄄经济鄄自然复合生
态系统为视角,统筹协调,推动城市可持续发展。
关键词:环保模范城市;生态效率;DEA
The eco鄄efficiency evaluation of the model city for environmental protection
in China
YIN Ke1, WANG Rusong1,*, YAO Liang1, LIANG Jing2
1 State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, the Research Centre for Eco鄄environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing
100085, China
2 Hunan Environmental Monitoring Center, Changsha 410014, China
Abstract: Up to 2010, there were 71 cities and 5 municipalities awarded the title of National Model City for Environmental
Protection, other 124 cities are actively engaged in pursuing this title. “ Model City冶 obeys principles of sustainable
development strategy, and the evaluating methods for urban sustainable development had been the focus of the worldwide
researches. Ecological footprint method, economic welfare index of sustainable development, human development index and
other methods were applied to assess the level of cities忆 sustainability. In recent years, eco鄄efficiency was introduced in
assessing the level of cities忆 sustainability. City is a social鄄economic鄄natural complex ecological system with multiple input
and output of material, energy and information. In this study, data envelopment analysis method was applied, appropriate
input and output indicators were selected, the differences of eco鄄efficiency between the existing model cities were analyzed,
and the input and output redundancy was indentified, which provided theoretical basis for ratings and promoting of Model
Cities for Environmental Protection. 12 indictors were selected out, including 5 input indicators, 6 undesired output
indicators, 1 desired output. Main results are: (1) Compared three different analyzing models, undesired output were
characterized with negative weights (Model鄄玉); take the undesired output as input (Model鄄域); use desired output minus
the input, then divided by the undesired output (Model鄄芋). Scores and numbers of the DEA efficient units were not
changed, and the scores of the non鄄DEA efficient unit followed an upward trend. (2) Twenty cities were DEA efficient
(which scores are 1 according to data envelopment analysis) according to the three models, accounting for 46. 5% of the
overall evaluation set. Comparing the model cities around the Bohai economic circle, the Pearl River Delta economic circle
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and the coastal economic zone of Fujian to the cities around the Yangtze River Delta economic circle, the eco鄄efficiency of
the former were better. ( 3 ) For all non鄄DEA efficient cities ( which scores below 1 according to data envelopment
analysis), we could reduce 1876 million tons of wastewater emissions, 4. 178 million tons of chemical oxygen demand,
0郾 558 million tons of industrial sulfur dioxide emissions, 0. 258 million tons of industrial soot, 0. 5976 million tons of
industrial dust, 67. 604 million tons of industrial solid waste, the overall energy consumption can reduce 1007郾 676 million
tons of stand coal, the total water supply reduce 2904. 913 million cubic meters, the construction land could reduce
3604郾 19 square kilometers, total fixed asset investment would reduce 829. 538 billion yuan, but the GDP could increase
1844郾 719 billion yuan. (4) The city which has better economic performance, the eco鄄efficiency may not be high, such as
Shanghai, Tianjin, Guangzhou and Nanjing. Shenzhen, Ningbo, Qingdao become the typical city in which social,
economic and natural are coordinated development. In this study, we only considered the time鄄section data of 2009, could
not analysis the dynamic process of the city, so the trends can忆t be pointed out. Moreover, the full array polygon evaluation
method could better reflect the sustainable development level of the city, from the view of time, space, volume, structure
and sequence. In addition, the future research will focus on the driving mechanism of the eco鄄efficiency.
Key Words: model city for environmental protection; eco鄄efficiency; data envelopment analysis
《国家环境保护“九五冶计划和 2010 年远景目标》提出,在已具备全国卫生城市荣誉称号、城市环境综合
整治定量考核和环保投资达到一定标准的基础上,创建国家环境保护模范城市。 从 1997 年创模工作开展以
来,至 2010 年止,已经有 71 个城市和 5 个直辖市城区被授予国家环保模范城市(城区)的称号,124 个城市正
在积极开展“创模冶活动[1]。
“创模冶是实施城市可持续发展战略的具体体现,而城市的可持续发展评价一直是各国学者关注的焦
点[2鄄3]。 国内外学者从不同角度开展了广泛而深入的探索,采用生态足迹模型、可持续发展经济福利指数、人
类发展指数以及其他各种指标体系来评价城市的可持续性[4]。 近年来,生态效率也常常被用于城市[5鄄6]的可
持续性评价。
生态效率一词最早于 1990 年,由 Schaltegger和 Sturn两位学者首次在学术界提出[7]。 随着世界可持续发
展工商理事会(WBCSD)的推广,生态效率在可持续发展中获得了高度的关注[8],并且在应用中得到了推广,
目前在产品[9鄄10]、企业[11鄄12]、行业[13鄄14]、区域及城市[5鄄6]以及其他[15鄄17]各种领域中都得到了大量的应用。
生态效率的评估方法目前主要有经济———环境单一比值法[18]、指标体系评价法[19鄄20]以及模型评估
法[21鄄22]。 单一比值法能够给予一个简单的比值,较为容易理解,比较适合于分析单个项目以及技术。 指标体
系法与单一比值法相比,可以综合反映社会、经济、自然各子系统的发展水平和发展程度,但也存在指标庞杂
且不均衡、指标权重确定具有较大主观性、指标难以量化等缺陷[4]。 但是研究多投入、多产出对象时,由于各
指标单位不同,且没有合适的转化方式让各种不同维度的指标变成同一维度,上述两种方法都表现出一定的
局限性。 数据包络模型(Data Envelopment Analysis,简称 DEA)是以相对效率概念为基础,根据多指标投入和
多指标产出对于相同类型的决策单位,进行相对有效性或效益评级的一种系统性分析方法。 其优点如下[23]:
所需指标少;有较高的灵敏度和可靠性;可以对无法价格化以及难以确定权重的指标进行分析;不需要统一测
量指标单位,简化了测量过程,保证了原始信息的完整,也避免了人为确定权重的主观影响;对具有共同特点
的评价单元进行综合评价时不需要对变量做函数假设。 目前许多学者已经使用数据包络分析方法对企
业[24鄄27]开展了广泛的研究,我国学者也在企业[28]、行业[29]、城市及区域尺度[30]做了一定的工作。
城市也是一类社会鄄经济鄄自然复合生态系统[31]。 对于这样一类有着多投入、多产出的复合生态系统而
言,采用 DEA方法分析其生态效率具有可行性。 虽然目前已经有多个城市获得“环保模范城市冶的称号,但
是哪个城市的综合表现最优? 每个城市以及整体的提升空间还有多大? 应通过哪些指标来进行宏观调控和
管理? 这些问题都尚未得到有效解决。 因此,本文通过借鉴国内外方法,选取合适的投入产出指标,分析现有
9855摇 19 期 摇 摇 摇 尹科摇 等:中国环保模范城市生态效率评价 摇
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环保模范城市之间的生态效率差异,找出投入产出冗余,为环保模范城市的评级与进一步提升提供理论依据。
1摇 评价模型
1. 1摇 原 CCR模型
第一个数据包络模型,是由著名的运筹学家 A. Charnes 和 W. W. Cooper 提出的投入导向 CCR 模型[32]。
设有 n个决策单元(DMU),每个决策单元有 m种输入和 s 种输出,假设 xij表示第 j 个 DMU 的第 i 种投入,yrj
表示第 j个 DMU的第 r种产出量。 如果用向量 X j和 Y j分别表示各投入 DMU的投入与产出,则:X j = (X1j,X2j,
…,Xnj) T,Y j =(Y1j,Y2j,…,Ynj) T;用 v,u分别表示投入、产出权重,则 v=(v1,v2,…,vm) T,u=(u1,u2,…,ur) T,其
中 i=1, 2, …. , m;j=1, 2, …. , n;r=1, 2, …, s.定义第 j个 DMU的效率评价模型为:
h j =
uTyi
vTx j
=
移
s
r = 1
uryrj
移
m
i = 1
vixij
对于第 j0个评价单元,其评价的分式模型为:
maxh j0 =
移
s
r = 1
uryrj0
移
m
i = 1
vixij0
s. t.
移
s
r = 1
uryrj
移
m
i = 1
vixij
臆1, u 逸0,v 逸0,j = 1,2,…,n
通过 Charnes鄄Cooper变换,令 t= 2
VTx0
,w= tv,滋= tu,可以将上述分式模型转换为等价的线性规划模型:
maxh j0 = 滋
Ty0
s. t.
wTx j - 滋Ty j 逸0, wTx0 = 1, w 逸0,滋 逸0, j = 1,2,…,n
线性规划一个重要的有效理论是对偶理论,具有明确的经济意义。 上述线性规划的对偶形式为:
min兹 = VD
s. t.
移
n
j = 1
姿 jx j 臆 兹x0, 移
n
j = 1
姿 jy j 逸 y0, 姿 j 逸0,j = 1,2,…n,兹无约束。
式中,姿1,姿2,…,姿n为权重,兹为待定参变量。
通过引入松弛变量( s-)和剩余变量( s+)以及非阿基米德无穷小量 着,将上述不等式约束为具有非阿基米
德无穷小量的 DEA模型如下:
min 兹 - 着(移
m
j = 1
s_ + 移
r
j = 1
s +[ ]) = VD ( )着
s. t.
移
n
j = 1
x j姿 j + s - = 兹x0, 移
n
j = 1
y j姿 j - s + = y0, 姿 j 逸0,s +逸0,s -逸0
求解该模型,当 兹* =1,且 s*+ =0,s*- =0,则决策单元 j0为 DEA有效,决策单元的经济活动同时为技术有
效和规模有效;兹* =1,但至少某个输入或者输出大于 0,则决策单元 j0为弱 DEA有效,决策单元的经济活动不
是同时为技术效率最佳和规模效率最佳;兹*<1,决策单元 j0为非 DEA有效,经济活动既不是技术效率最佳,也
0955 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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不是规模最佳。
还可以用 CCR模型中的 姿 j判断 DMU的规模收益情况:如果存在 姿*j ( j=1,2,…,n)使得移姿*j =1,则 DMU
为规模收益不变;如果不存在 姿*j ( j=1,2,…,n)使得移姿*j =1,若移姿*j <1,则 DMU为规模收益递增,若移姿*j >
1,则 DMU为规模收益递减。
1. 2摇 拓展的分析模型
城市的产出中,向自然环境中排放的污染物并不是整个城市的期望产出,本文拟采用扩展的数据包络分
析方法[25,33],对环保模范城市进行评价。
本文将输出分为期望产出(1, 2,…,k),而(k+1, k+2, …,p)为非期望产出。 因此产出 Y可以表示为 Y=
Yg
Y
é
ë
ê
ê
ù
û
ú
úb ,其中 Y
g表示为期望产出,是一个 k伊n矩阵,Yb表示为非期望产出,是一个(p-k)伊n矩阵。 本文分别将污
染物作为非期望输出和输入两个角度来考虑,模型如下:
模型玉,对于非期望产出用负的权系数予以表征,其分式模型、线性模型及对偶模型如下:
maxh j0 =
移
k
r = 1
uryrj0 - 移
p
s = k+1
usysj0
移
m
i = 1
vixij0
s. t.
移
k
r = 1
uryrj - 移
p
s = k+1
usysj
移
m
i = 1
vixij
臆1
j = 1,2,…n,i = 1,2,…,m
ur,vi 逸 着,r = 1,2,…,p,着 > 0
圯摇
ming j0 = 兹 - 着1
T( sb + sg + s -)
s. t.
Yg姿 - sg = ygj0
Yb姿 + sb = ybj0
X姿 - 兹x j0 + s
- = 0
姿,sb,sg,s -逸0,着 > 0
圯摇
maxh j0 = u
T
gygj0 - u
T
b ybj0
s. t.
vTx j0 = 1
uTgYg - uTgYb - vTX 臆0
ug,ub,v 逸 着1,着 > 0
修正后的线性规划对偶模型依然是传统的投入导向的 CCR模型,但是区别在于,把评价单元的非期望产
出变成了其他评价单元非期望产出的上限。
模型域,将非期望产出看成是投入,其分式模型、线性规划模型以及对偶模型如下:
maxh j0 =
移
k
r = 1
uryrj0
移
m
i = 1
vixij0 + 移
p
s = k+1
usysj0
s. t.
移
k
r = 1
uryrj
移
m
i = 1
vixij + 移
p
s = k+1
usysj
臆1
j = 1,2,…,n,i = 1,2,…,m
ur,vi 逸 着,r = 1,2,…,p,着 > 0
圯摇
ming j0 = 兹 - 着1
T( sb + sg + s -)
s. t.
Yg姿 - sg = ygj0
Yb姿 - 兹ybj0 + s
b = 0
X姿 - 兹x j0 + s
- = 0
姿,sb,sg,s -逸0,着 > 0
圯摇
maxh j0 = u
T
gygj0
s. t.
vTx j0 + u
T
b ybj0 = 1
uTgYg - uTgYb - vTX 臆0
ug,ub,v 逸 着1,着 > 0
在这个产出导向的 CCR模型中,决策单元通过减少投入以及非期望产出,从而提高生态效率。 因此,从
模型域中计算出来的分值将不会小于从模型玉中所计算出来的分值。
模型芋,将期望产出的加权和减去投入的加权和,除以非期望产出的加权和。 其分式模型、线性规划模型
以及对偶模型如下:
1955摇 19 期 摇 摇 摇 尹科摇 等:中国环保模范城市生态效率评价 摇
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maxh j0 =
移
k
r = 1
uryrj0 - 移
m
i = 1
vixij0
移
p
s = k+1
usysj0
s. t.
移
k
r = 1
uryrj - 移
m
i = 1
vixij
移
p
s = k+1
usysj
臆1
j = 1,2,…,n,i = 1,2,…,m
ur,vi 逸 着,r = 1,2,…,p,着 > 0
圯摇
ming j0 = 兹 - 着1
T( sb + sg + s -)
s. t.
Yg姿 - sg = ygj0
Yb姿 - 兹ybj0 + s
b = 0
X姿 + s - = x j0
姿,sb,sg,s -逸0,着 > 0
圯摇
maxh j0 = u
T
gygj0 - v
Tx j0
s. t.
uTb ybj0 = 1
uTgYg - uTgYb - vTX 臆0
ug,ub,v 逸 着1,着 > 0
模型芋与模型玉很相似,但是投入与非期望输出进行了互换,为了提升生态效率,决策单元只能够减少非
期望输出。 因此,模型芋计算出来的结果将会略高于模型域。
在上述模型中,当 兹* =1,且 s*g =0,s*b =0,s*- = 0 时,决策单元 j0为 DEA有效;兹*<1,且 s*g屹0,s*b屹0,
s*-屹0 时,决策单元 j0为非 DEA有效;若当 兹* =1,且 s*g屹0 或 s*b屹0 或 s*-屹0 时,决策单元 j0为弱 DEA有
效;对于非 DEA有效或者弱有效的 DMU,可以通过松弛变量的调整,得到改进后的目标值以及优化值。
2摇 数据收集与处理
2. 1摇 评价集的处理
截止到 2010 年底,我国被授予环保模范城市称号的城市有 76 个。 对于地级市及隶属县级市都是环保模
范城市的情况:例如苏州,隶属于苏州的张家港、昆山、常熟、太仓、吴江同样是环保模范城市,为了减少数据搜
集的难度,也为了避免这种内部比较,评价时只把苏州作为决策单元,而省略其他城市;其他地级市或者直辖
市也做类似处理;上海、重庆、天津以整个直辖市参与比较;四川绵阳,新疆克拉玛依、库尔勒,陕西宝鸡,广西
桂林由于数据搜集不全面,予以省略。 经过处理后的评价单元如表 1:
表 1摇 环保模范城市评价集
Table 1摇 摇 Evaluation set of the model city for Environmental Protection
省 Province 城市 City 省 城市 省 城市 省 城市 省 城市
江苏 南京 山东 青岛 广东 广州 浙江 杭州 海南 海口
无锡 东营 深圳 宁波 天津 天津
常州 烟台 珠海 绍兴 黑龙江 大庆
苏州 潍坊 汕头 湖州 吉林 长春
南通 威海 佛山 辽宁 沈阳 安徽 马鞍山
淮安 日照 惠州 大连 河北 廊坊
扬州 福建 福州 中山 上海 上海 湖北 宜昌
镇江 厦门 江门 四川 成都
泰州 泉州 肇庆 重庆 重庆
2. 2摇 指标的选取
根据原有的环保模范城市的指标,参考李峰[34]、吴琼[35]关于生态城市的指标体系、德国的经济账户体
系[36]以及杨斌[30]等人关于区域生态效率的指标体系,同时考虑在数据收集中所面临的具体问题,生成本文
的投入产出评价指标体系(表 2)。
2. 3摇 原始数据的来源与处理
本文采用 2009 年的截面数据用于评价。 其中城市建设用地面积、固定资产投资、GDP 都来自《中国城市
统计年鉴 2010》,上海的城市建设用地面积是在《中国城市统计年鉴 2007》的基础上推算而来,广州的来自文
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献[37];能耗为各城市万元 GDP能耗与 GDP的乘积所得;就业人口数据来自各城市的‘2009 国民经济和社会
发展统计公报爷、2010 统计年鉴以及所在省 2010 统计年鉴;环境类数据工业二氧化硫、工业粉尘来自《中国城
市统计年鉴 2010》,其他环境类数据来自各市‘2009 环境质量公报爷以及 2010 统计年鉴,部分数据为推算
所得。
表 2摇 评价指标体系
Table 2摇 Evaluation index system
一级指标
First grade
二级指标
Second grade
三级指标
Third grade indicator
四级指标
Fourth grade indicator
序号
Number
投入 Input 资源 能源消耗 能源消费总量(万吨标煤) 1
水资源消耗 用水总量(万吨) 2
土地消耗 建设用地面积(平方公里) 3
社会经济 经济 固定资产投资(亿元) 4
就业水平 就业人口(万人) 5
非期望产出 环境 废水排放 废水排放量(万吨) 6
Non鄄desire output 化学需氧量排放量(万吨) 7
废气排放 工业二氧化硫排放量(万吨) 8
工业烟尘排放量(万吨) 9
工业粉尘排放量(万吨) 10
固废排放 工业固废排放总量(万吨) 11
期望产出 Desire output 经济 经济发展总量 地区 GDP(亿元) 12
3摇 结果分析与解释
利用上述的原始数据,根据模型考量,采用投入导向模型玉、产出导向模型域、产出导向的模型芋,对 43
个环保模范城市进行相对生态效率评价,各模型评价结果见表 3。
表 3摇 各模型评价结果
Table 3摇 摇 The evaluation results of each model
省(直辖市)
Province
城市
City
模型玉得分
玉 Score
模型域得分
域 Score
模型芋得分
芋 Score
省(直辖市)
Province
城市
City
模型玉得分
玉 Score
模型域得分
域 Score
模型芋得分
芋 Score
江苏 南京 0. 4948 0. 6063 0. 7703
无锡 0. 9893 0. 9935 0. 9959
常州 0. 7889 0. 8359 0. 9067
苏州 1. 0000 1. 0000 1. 0000
南通 0. 8364 0. 9351 0. 9488
淮安 0. 4903 0. 6160 0. 7546
扬州 0. 9507 0. 9650 0. 9795
镇江 0. 9998 0. 9998 0. 9999
泰州 1. 0000 1. 0000 1. 0000
山东 青岛 1. 0000 1. 0000 1. 0000
东营 1. 0000 1. 0000 1. 0000
烟台 1. 0000 1. 0000 1. 0000
潍坊 1. 0000 1. 0000 1. 0000
威海 1. 0000 1. 0000 1. 0000
日照 0. 5734 0. 6346 0. 7868
广东 广州 1. 0000 1. 0000 1. 0000
深圳 1. 0000 1. 0000 1. 0000
珠海 0. 7656 0. 7656 0. 8828
汕头 0. 7396 0. 7396 0. 8698
佛山 1. 0000 1. 0000 1. 0000
惠州 1. 0000 1. 0000 1. 0000
中山 1. 0000 1. 0000 1. 0000
江门 0. 7023 0. 7023 0. 8512
肇庆 0. 5810 0. 6280 0. 7905
浙江 杭州 0. 8156 0. 9383 0. 9528
宁波 1. 0000 1. 0000 1. 0000
绍兴 1. 0000 1. 0000 1. 0000
湖州 0. 6680 0. 7490 0. 8563
福建 福州 1. 0000 1. 0000 1. 0000
厦门 1. 0000 1. 0000 1. 0000
泉州 1. 0000 1. 0000 1. 0000
辽宁 沈阳 0. 8544 0. 8917 0. 9368
大连 0. 9110 0. 9442 0. 9650
上海 上海 0. 9667 0. 9739 0. 9854
四川 成都 0. 5091 0. 7424 0. 8194
重庆市 重庆 0. 3884 0. 4958 0. 6954
海南 海口 1. 0000 1. 0000 1. 0000
天津 天津 0. 8352 0. 9153 0. 9440
黑龙江 大庆 1. 0000 1. 0000 1. 0000
吉林 长春 1. 0000 1. 0000 1. 0000
安徽 马鞍山 0. 4579 0. 5450 0. 7365
河北 廊坊 0. 9077 0. 9384 0. 9593
湖北 宜昌 0. 6094 0. 7050 0. 8298
有效 DEA单元 20 20 20
3955摇 19 期 摇 摇 摇 尹科摇 等:中国环保模范城市生态效率评价 摇
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摇 摇 从表 3 可以看出,3 种模型的结果非常类似,都未改变 DEA有效单元的得分及个数,非 DEA 有效单元得
分呈现依次上升的趋势。 因此,基于期望输出以及非期望输出考量的模型,在有效性的评价上没有差异,但是
投入冗余系数的改变,将会影响评价单元的最终目标值。
3 个模型均显示有 20 个城市为 DEA 有效,占总体评价集的 46. 5% 。 其中,山东(环渤海经济圈)、广东
(珠三角经济圈)、福建(沿海经济带)的整体评价表现较为突出,占 DEA有效单元的绝大部分;而上海、江苏、
浙江(长三角经济圈)仅苏州、泰州、宁波、绍兴四个城市为 DEA有效,仅占上述三省(市)的 28. 6% ;这说明,
长三角经济圈的环境污染物排放仍然有很大的减量空间,或者说在现有的排放基础上,可能创造的经济价值
应该更高。 之所以出现这种情况,一方面由于长三角区域的现有产业结构中依然存在一定量的高污染、高排
放的重化工产业,另一方面,江浙地区的经济特征是‘藏富于民爷,可能现有的统计数据未能真正反映当地的
社会经济状况。 成都、重庆这两座西南重要城市均为非 DEA有效单元,且得分较低,说明在经济欠发达区域,
节能减排、循环经济、清洁生产等调控措施应加大力度,实现环境和经济的双赢。
采用模型域的结果,调整投入指标值,使各评价城市达到最优。 表 4 表明,所有环保城市不论从投入和产
出的角度来看,都有一定的调整空间。 对于非 DEA有效的所有城市,可以减少废水排放量 187639. 58 万 t,化
学需氧量 41. 78 万 t,工业二氧化硫减排 55. 83 万 t,工业烟尘减少 25. 81 万 t,工业粉尘减少 59. 76 万 t,工业
固废减少 6760. 36 万 t,综合能耗能够减少 100767. 63 万 t 标准煤,供水总量减少 290491. 27 万 m3,建设用地
可以减少 3604. 19km2,全社会固定资产投资减少 8295. 38 亿元,全部 GDP增加 18447. 19 亿元。
鉴于表 4 中多数评价单元得分为 1,无法对比城市的生态效率优劣。 进一步运用 EMS1. 3,对现有评价集
进行超效率分析,表 5 说明:分析结果与模型玉、域、芋的具有一致性,原得分为 1 的 DEA有效单元,经超效率
分析后得分依然高于非 DEA有效单元,而且实现了评价集的内部排序;在参评的 43 个城市中,海口、深圳、中
山分列前 3 位,重庆排名最末;经济发展较好的城市,生态效率未必就高,例如上海、天津、广州、南京;而深圳、
宁波、青岛成为社会、经济、自然协调发展的典型代表城市。 在大力提倡生态文明建设的今天,其他城市应该
全面协调、统筹发展,兼顾经济效益和生态环境效益。
4摇 结论与讨论
上述研究表明,基于将环境污染物作为非期望输出考量的 DEA 模型,对于城市这种多投入、多产出复杂
系统的生态效率评价,有很好的应用前景,分析结果能够反映客观现实。
分析表明,处在山东(环渤海经济圈)、广东(珠三角经济圈)、福建(沿海经济带)的整体评价表现较为突
出,占 DEA有效城市的 65% ,明显优于长三角经济圈模范城市。 通过调查发现,山东早在 2003 年就开始推动
建设山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态区,推动区域内城市产业升级、结构转型;广东的环保事业一
直处于全国领先地位,通过严把产业关、力推清洁生产和循环经济,使得污染减排处于全国领先水平,更是提
高环保考核在地方政绩中的权重,以环境成本倒逼政府、企业推进技术革新、体制创新,增强环保优化发展的
主动性和有效性。 而珠三角城市群本来经济底子厚,通过“腾笼换鸟冶实现产业转型升级,原有的低端制造业
以及三高产业被转移至粤东、粤西、粤北,取而代之的是高端制造业;福建的 3 个模范城市福州、厦门、泉州位
于海峡西岸经济区,并且着力把三地打造为现代物流中心,开展了生态工业园区试点,探索循环经济产业链和
共生产业群模式。 而长三角经济圈模范城市虽然经济总量较大,但是其相对应的土地、人力、资金以及环境污
染排也不小,且很多重化工、高能耗企业影响了其评价值。
海口综合排名第一,海南省最早完成了生态省的建设规划,海口市一直坚定不移的走生态立市之路,其支
柱产业一直是低碳环保的旅游业;重庆近年来的大规模城市扩张,以及原有的重工业体系,使得其排名最末;
从投入产出冗余来看,目前的环保模范城市仍然有很大的提升空间,应全面开展循环经济,推行清洁生产,实
现整个城市的生态转型,从社会鄄经济鄄自然复合生态系统的视角来综合考虑城市的发展。
由于本研究只是考虑时间截面的数据,没有对城市的动态变化过程进行分析,只对环保模范城市进行了
评价,而没有进行对照分析,因而不能说明环保模范城市是否优于或者在哪方面优于非环保模范城市。
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http: / / www. ecologica. cn
表 5摇 环保模范城市的超效率分析
Table 5摇 The supper efficiency analysis of the model city for Environmental Protection
城市 City 得分 Score 城市 得分 城市 得分 城市 得分
海口 9. 5837 青岛 1. 2813 上海 0. 9739 成都 0. 7424
深圳 3. 3367 佛山 1. 2188 扬州 0. 9650 汕头 0. 7396
中山 3. 1099 惠州 1. 1835 大连 0. 9442 宜昌 0. 7050
福州 2. 9979 苏州 1. 1644 廊坊 0. 9384 江门 0. 7023
威海 1. 6106 长春 1. 1398 杭州 0. 9383 日照 0. 6346
泉州 1. 4862 厦门 1. 1126 南通 0. 9351 肇庆 0. 6280
绍兴 1. 4772 大庆 1. 1037 天津 0. 9153 淮安 0. 6160
东营 1. 4751 潍坊 1. 0856 沈阳 0. 8917 南京 0. 6063
宁波 1. 3821 广州 1. 0029 常州 0. 8359 马鞍山 0. 5450
泰州 1. 3428 镇江 0. 9998 珠海 0. 7656 重庆 0. 4958
烟台 1. 3169 无锡 0. 9935 湖州 0. 7490
因此,下一步研究重点将是利用 DEA做时间序列的动态研究以及城市间的对比分析研究。
另外,评价指标的选取综合考虑了数据可得性以及全面性的原则,但是对于城市这类复合生态系统来说,
仍然难以完全表征其全部信息,信息损失较大。 有研究表明,全排列多边形评价方法[35鄄36],能够综合反映城
市可持续发展的各个方面,下一步将考虑该方法与 DEA进行耦合研究的可行性。
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8955 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 19 October,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Ecology research and its effects on social development in China LI Wenhua (5421)……………………………………………………
The current mission of ecology鄄advancing under the situation of chaos and innovation JIANG Youxu (5429)…………………………
Resilience thinking: development of ecological concept PENG Shaolin (5433)…………………………………………………………
A review of research progress and future prospective of forest soil carbon stock and soil carbon process in China
LIU Shirong, WANG Hui, LUAN Junwei (5437)
……………………
……………………………………………………………………………………
Research on carbon budget and carbon cycle of terrestrial ecosystems in regional scale: a review
YU Guirui, FANG Huajun, FU Yuling, et al (5449)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Advances in the studying of the relationship between landscape pattern and river water quality at the watershed scale
LIU Lijuan, LI Xiaoyu, HE Xingyuan (5460)
………………
………………………………………………………………………………………
Research on the protection of Davidia involucrata populations, a rare and endangered plant endemic to China
CHEN Yan, SU Zhixian (5466)
………………………
……………………………………………………………………………………………………
Progress on water resources input鄄output analysis XIAO Qiang, HU Dan, GUO Zhen,et al (5475)……………………………………
Research advances of contraception control of rodent pest in China LIU Hanwu, WANG Rongxin, ZHANG Fengqin, et al (5484)…
Response of vegetation to climate change and human activity based on NDVI in the Three鄄River Headwaters region
LI Huixia, LIU Guohua,FU Bojie (5495)
…………………
……………………………………………………………………………………………
Remediation of blowout pits by clonal plants in Mu Us Sandland YE Xuehua, DONG Ming (5505)…………………………………
Precipitation trends during 1961—2010 in the Loess Plateau region of China
WANG Qixiang, FAN Xiaohui, WANG Mengben (5512)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
An evaluation method for forest resources sustainability CUI Guofa, XING Shaohua, JI Wenyuan, et al (5524)………………………
Effects of landscape patterns on soil and water loss in the hilly area of loess plateau in China: landscape鄄level and comparison
at multiscale WANG Jiping, YANG Lei, WEI Wei, et al (5531)…………………………………………………………………
The impacts of future climatic change on agricultures and eco鄄environment of Loess Plateau in next decade
E Youhao, SHI Qian,MA Yuping, et al (5542)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Valuation of ecological capital in Shandong coastal waters: standing stock value of biological resources
DU Guoying, CHEN Shang, XIA Tao, et al (5553)
………………………………
………………………………………………………………………………
Valuation of ecological capital in Shandong coastal waters: provisioning service value
WANG Min, CHEN Shang, XIA Tao, et al (5561)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………………
The dynamics of the structure and plant species diversity of evergreen broadleaved forests in Damingshan National Nature Reserve
after a severe ice storm damage in 2008, China ZHU Hongguang, LI Yanqun, WEN Yuanguang, et al (5571)…………………
Interactive effects of low phosphorus and drought stress on dry matter accumulation and phosphorus efficiency of soybean plants
QIAO Zhenjiang, CAI Kunzheng, LUO Shiming (5578)
……
……………………………………………………………………………
The eco鄄efficiency evaluation of the model city for environmental protection in China
YIN Ke, WANG Rusong, YAO Liang, et al (5588)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Pollution footprint and its application in regional water pollution pressure assessment: a case study of Huzhou City in the
upstream of Taihu Lake Watershed JIAO Wenjun, MIN Qingwen, CHENG Shengkui, et al (5599)……………………………
Ecological effect of green space of Shanghai in different spatial scales in past 20 years
LING Huanran, WANG Wei, FAN Zhengqiu, et al (5607)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Assessing indicators of eco鄄mobility in the scale of urban communities DAI Xin, ZHOU Chuanbin, WANG Rusong, et al (5616)…
Spatial structure of urban ecological land and its dynamic development of ecosystem services: a case study in Changzhou City,
China LI Feng, YE Yaping, SONG Bowen, et al (5623)…………………………………………………………………………
The carbon emissions embodied in Chinese household consumption by the driving factors
YAO Liang, LIU Jingru, WANG Rusong (5632)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
The research on eco鄄efficiency and canbon reduction of recycling coal mining solid wastes: a case study of Huaibei City, China
ZHANG Haitao, WANG Rusong, HU Dan, et al (5638)
……
…………………………………………………………………………
Effects of urban shading on photosynthesis of Euonymus japonicas YU Yingying,HU Dan, GUO Erhui,et al (5646)…………………
Ecological view of traditional rural settlements: a case study in Yonghan of Guangdong Province
JIANG Xueting, YAN Lijiao, HOU Deqian (5654)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
The altitudinal pattern of insect species richness in the Three Gorge Reservoir Region of the Yangtze River: effects of land cover,
climate and sampling effort LIU Ye, SHEN Zehao (5663)…………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal patterns of fishing grounds and resource of Chilean jack mackerel (Trachurus murphyi) in the Southeast Pacific
Ocean HUA Chengjun, ZHANG Heng, FAN Wei (5676)…………………………………………………………………………
Impacts of Ambrosia artemisiifolia invasion on community structure of soil meso鄄 and micro鄄 fauna
XIE Junfang, QUAN Guoming, ZHANG Jiaen, et al (5682)
……………………………………
………………………………………………………………………
Appearance in spring and disappearance in autumn of Bemisia tabaci in China
CHEN Chunli, ZHI Junrui, GE Feng, et al (5691)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Water use strategies of Malus toringoides and its accompanying plant species Berberis aemulans
XU Qing,WANG Haiying,LIU Shirong (5702)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
Analysis of vertical profiles of soil CO2 efflux in Chinese fir plantation
WANG Chao, HUANG Qunbin, YANG Zhijie, et al (5711)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Eco鄄toxicological effects of four herbicides on typical aquatic snail Pomacea canaliculata and Crown conchs
ZHAO Lan, LUO Shiming,LI Huashou,et al (5720)
…………………………
………………………………………………………………………………
Effects of short鄄term cold鄄air outbreak on soil respiration and its components of subtropical urban green spaces
LI Xibo,ZENG Wenjing,LI Jinquan,et al (5728)
………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of landscape pattern on watershed soil erosion and sediment delivery in hilly and gully region of the Loess Plateau of China:
patch class鄄level WANG Jiping, YANG Lei, WEI Wei, et al (5739)……………………………………………………………
Partitioning and mapping the sources of variations in the ensemble forecasting of species distribution under climate change: a
case study of Pinus tabulaeformis ZHANG Lei, LIU Shirong, SUN Pengsen, et al (5749)………………………………………
Relationship between masson pine tree鄄ring width and NDVI in North Subtropical Region
WANG Ruili, CHENG Ruimei, XIAO Wenfa, et al (5762)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Effects of species composition on canopy rainfall storage capacity in an alpine meadow, China
YU Kailiang, CHEN Ning, YU Sisheng, et al (5771)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil water conservation during the degradation process of the Zoig俸 Alpine Wetland
XIONG Yuanqing, WU Pengfei, ZHANG Hongzhi, et al (5780)
………………………………………
…………………………………………………………………
Soil urease activity during different vegetation successions in karst peak鄄cluster depression area of northwest Guangxi, China
LIU Shujuan, ZHANG Wei, WANG Kelin, et al (5789)
………
…………………………………………………………………………
Analysis the effect of region impacting on the biomass of domestic Masson pine using mixed model
FU Liyong, ZENG Weisheng, TANG Shouzheng (5797)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Influence of fire on a Pinus massoniana soil in a karst mountain area at the center of Guizhou Province, China
ZHANG Xi, ZHU Jun, CUI Yingchun, et al (5809)
………………………
………………………………………………………………………………
The growth and distrubution of Platycladus orientalis Seed鄄base seedling root in different culture periods
YANG Xitian, DONG Nalin, YAN Dongfeng, et al (5818)
………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of complex pollution of CTAB and Cd2+ on the growth of Chinese sweetgum seedlings
ZHANG Qin, XUE Jianhui, LIU Chenggang (5824)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
The influence of volatiles of three invasive plants on the roots of upland rice seedlings
ZHANG Fengjuan, XU Xingyou, GUO Aiying, et al (5832)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Age structure and regeneration strategy of the dominant species in a Castanopsis carlesii鄄Schima superba forest
SONG Kun,SUN Wen,DA Liangjun (5839)
………………………
…………………………………………………………………………………………
A study on application of hepatic microsomal CYP1A biomarkers from Sebastiscus marmoratus to monitoring oil pollution in Xiamen
waters ZHANG Yusheng, ZHENG Ronghui, CHEN Qingfu (5851)………………………………………………………………
The method of measuring energy flow渍and籽in ecological networks by input鄄output flow analysis
LI Zhongcai, XI Xudong, GAO Qin, et al (5860)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 19 期摇 (2011 年 10 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 19摇 2011
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