基于灰色关联模型的沿黄区域山东段生态安全综合评价及时空演化

摘要  以沿黄区域山东段为例，建立PSR模型构建生态安全评价指标体系，借助熵权法和灰色关联度模型对其2000—2018年展开生态安全综合评价，并进行时空演变分析。结果显示，整体上沿黄区域山东段生态安全水平呈现出波动中上升的趋势，由“不安全”向“比较安全”转变，子系统中生态响应和生态状态增加的幅度高于生态环境压力增大的幅度，生态环境有所好转；市级尺度下，山东段17地市生态安全水平有所提高，呈现出“下降-上升-下降”的倒“N”字形演变，生态安全类型以“一般安全”为主，高等级类型较少，城市生态安全问题比较严峻；城市生态安全内部空间差异明显，生态安全空间格局向东、向北转移，呈现出“东高西低” “北高南低”的高低错落分布，高等级生态安全区域从东部沿海向鲁北扩散，“临界安全”区域缩小至鲁中南和鲁西北。最后从生态环境治理与保护、优化调控三大空间、经济结构转型升级等方面提出优化路径，改善生态环境质量。

关键词  生态安全评价；灰色关联度模型；时空格局；沿黄区域；山东段

中图分类号  X82  文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2024）04-0043-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.010

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Ecological Security Comprehensive Evaluation and Spatial.Temporal Evolution Based on Grey Correlation Model in Shandong Section Along the Yellow River Area

LI Lei1，TAN Zhen.hua2，LI Cong3 et al

（1.Zaozhuang University，Zaozhuang，Shandong 277160；2.Zibo Normal College，Zibo，Shandong  255130;3.Air Force Logistics  Academy，Xuzhou，Jiangsu 221000）

Abstract  Taking Shandong section of the Yellow River as the research area，using the PSR model on ecological security index system，based on the entropy method and grey correlation model， the paper conducted the ecological security comprehensive evaluation  and  spatial.temporal evolution analysis from 2000 to 2018 in Shandong section.The results showed that： the overall trend of ecological security level   is  rising in fluctuation  and  ecological security  changed from unsafe state  to safer state.In subsystems the ecological  pressure  is more and more increasing ，the ecological state and the ecological response is more and more raising with  the largest increase of the ecological response，but the increasing degree of  ecological state and  ecological response is higher than  ecological  pressure.In municipal  scale  the  overall  showed  a  trend  of  increase  of  ecological  security  level  in 17  cities  and  evoluted  in  reciprocal  N shape with  downward.increasing.downward  trend.The general safe is the mainly type of ecological security level with few  high grade which indicated the  ecological  security  would  not  be  optimistic  in  Shandong section .There were significant  differences of   the  evolution  trends of   ecological security  in the 17 cities，with changing  showing a transfer  to eastward   and  northward  areas.The spatial evolution of ecological security  presented  spatial pattern of north high south low and east high west low，the high type spread from the east coastal area to north area of Shandong section and  the close safe appeared in south.central Shandong，north.west Shandong.Finally，the essay put forward optimization path to promote the ecological environment quality from aspects such as ecological environment governance and protection，optimal regulation of three major spaces and transformation and upgrading of economic structure.

Key words  Ecological security evaluation;Grey correlation model;Spatial.temporal pattern;The region along the Yellow River;Shandong section

基金项目  国家自然科学基金项目（41871151）；山东省社会科学规划项目（18CGLJ31）。

作者简介  李磊（1973—），男，山东枣庄人，实验师，硕士，从事区域资源管理研究。*通信作者，教授，硕士，从事区域可持续发展研究。

收稿日期  2023-02-24；修回日期  2023-03-27

随着城市化进程的推进和经济总量的不断提升，中国城镇人口数量急剧增长、城市空间规模不断扩大，人口和产业对资源、环境、生态系统所造成的压力越来越大，中共十八大明确提出推进生态文明建设，保障生态安全。关于生态安全的概念学术界没有统一的定义［1-3］，有学者提出生态安全是指一个国家、地区或人类社会生存和发展所需的生态环境处于不受或少受破坏与威胁的状态，是一个复合生态安全系统［4-5］，关系区域经济-社会-生态的和谐发展，因此，生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位，并成为未来经济社会安全的主要约束［6］。生态安全评价是对目前的生态状况进行量化评估，随着全球生态问题的日益严峻，生态安全评价也成为国内外学术界研究的热点［7］，在这一领域已经取得了一定的成果［8-9］，主要集中在生态安全评价的概念、评价模型、评价内容、评价方法等方面。国外对于生态安全要素的评价主要以PSR（压力-状态-响应） 生态安全评价模型为主，PSR模型是由国际经济合作与发展组织首先提出，后期联合国可持续发展委员会提出的DSR（驱动力-状态-响应）模型、欧洲环境署提出DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）［10-11］评价模型以及DSPR［12］模型，都是在PSR模型基础上不同角度的延伸，其实质内容都离不开生态安全系统由压力-状态-响应3个核心子系统组成，PSR也是进行生态安全评价较为成熟的应用模型［13］。国内学者的研究主要集中在生态安全评价的内容、尺度、方法以及驱动力等多个方面，研究尺度集中在城市［14］、流域［15］，研究内容包括土地、湖泊、森林、湿地、土壤、耕地［16-21］；研究方法主要运用生态足迹模型［22］、物元模型［23］、OWA［24］、网络DEA模型［25］及因子分析法［26］、最小阻力模型［27］等多种研究方法，使用灰色关联度模型研究生态安全综合评价的成果较少［28］。

以往研究多数都以个体城市或者行政区划单元为研究对象，缺乏对黄河流域生态安全评价研究，多数研究集中在对区域不同生态要素进行评价，缺乏区域生态安全综合评价和时空演化。黄河流域生态保护和高质量发展已经上升为国家战略，因此研究其生态安全评价及优化路径具有重要的战略意义。

黄河流域山东段位于黄河流域下游的入海口，习近平总书记在2018年中央财经委员会第六次会议上强调，黄河流域必须下大气力进行大保护、大治理，充分发挥山东半岛城市群的龙头作用，走生态保护和高质量发展的新路子，因此探讨黄河流域山东段的生态安全现状及存在的问题，实现生态环境的保护与治理，是实现山东省可持续发展的重要思路，对于黄河流域生态保护和高质量发展作用重大。山东省区域总面积15.8万km2，根据第七次全国人口普查结果，2020年常住人口10 152万人，常住人口城市化率约62%，比全国平均水平提高近2百分点，是全国经济发展水平较高、城市人口较为密集的区域之一。产业结构中工业所占比重约为40%，其中机械、冶金、建材、化工等高耗能、高污染重工业所占比重较大。快速发展的城镇化和工业化进程给区域生态环境带来了巨大的压力，生态安全问题日益突出，如何实现经济效益与社会效益、生态效益的统一成为黄河流域山东段可持续发展面临的重要问题。山东省下辖17个地级市，分别是济南、青岛、威海、烟台、东营、淄博、济宁、泰安、潍坊、临沂、日照、枣庄、滨州、莱芜、德州、聊城、菏泽，2019年进行行政规划隶属关系调整，莱芜市并入济南市，因此目前山东省有16个城市组成，为了更好地进行比较研究，该研究在进行城市生态安全空间格局研究时选取2000—2018年时间段，能够保障研究内容的连续性和完整性。因此以沿黄流域东部沿海经济发达和人口众多的山东段为例，基于PSR模型分析，运用灰色关联度模型分析2000—2018年生态安全评价和时空演化，以期为黄河流域山东段未来生态环境管理和决策提供依据，对于未来制定区域发展战略、维护区域生态安全、推进生态文明建设具有重要的参考价值，对于沿黄其他区域的发展具有一定的借鉴作用，对于丰富黄河流域的可持续发展研究具有一定的理论意义与实践意义。

1  指标体系构建与研究方法

1.1  指标体系构建

生态安全评价系统是一个综合发展的复杂系统，目前学术界还没有形成统一的评价标准体系。根据山东段的具体实际情况，依据科学性、动态性、数据可获取性、全面性等原则，参考以往生态安全评价指标体系的研究成果，从人口、资源、环境、经济、社会等方面遴选出26个具体指标构建生态安全评价指标体系，组成“PSR”评价模型。在“PSR”指标体系中，生态安全系统由3个子系统构成，分别是生态安全压力（P）、生态安全状态（S）、生态安全响应（R）。生态安全压力是指人类的生活和生产活动对于自然界的影响程度，从人口压力、土地资源压力、水资源压力、大气环境压力、颗粒污染压力、固体污染压力、能源压力、经济压力等方面遴选出10个指标。生态安全状态是指特定时期生态环境的现状，从耕地资源状态、绿地状态、水域状态、林木状态、生态用地状态、水资源状态、碳排放状态、能源消费状态等方面遴选出9个指标。生态安全响应是指面对生态环境的变化人类所采取的减轻、阻止、恢复和预防人类活动的负面影响的对策和措施，从土地资源恢复响应、水环境响应、污染治理响应、科技响应、经济响应、投资响应、生活响应等方面遴选出7个指标，共同组成了山东段2000—2018年生态安全综合评价指标体系（表1）。