生态环境是人类赖以生存的基础，然而，人类对自然界的改造强度不断加大所致的资源耗竭、环境污染等问题，严重威胁着人类社会的可持续发展.因此，加强生态文明建设，建设以资源环境承载力为基础、以自然规律为准则、以可持续发展为目标的资源节约型、环境友好型社会，是关系整个人类和社会发展、举足轻重的大事，已经上升到国家战略层面.随着工业化﹑城镇化的推进，社会经济系统对自然资源的需求量和污染物的排放量大增，多种因素已严重影响到生态环境的健康.可持续发展理论是解决区域发展过程资源环境瓶颈中的一把钥匙，已成为地球科学以及环境科学研究的热点领域，通过研究区域生态环境承载力来分析评估区域可持续发展是一个重要方面，也是一种有效工具(Graymore et al., 2010).

对于生态环境承载力的研究，前人如Fang and Lin(2009)曾对中国城市化进程中的生态环境保障程度做过研究；邓宗成等(2009)运用主因子分析法选取评价指标，对青岛市海洋生态环境承载力做过研究；郭娜等(2011)选取资源和环境要素构建生态环境承载力指标体系，分析了榆林市的生态环境承载力；于谨凯和杨志坤(2012)选取社会、经济、生态、环境4个方面的指标体系，对近海海域生态环境承载力做了研究，Zhu等(2010)对海河流域生态环境承载力时空差异做过研究，等等.但关于山东半岛地区生态环境承载力指标体系建设及评价方面所做的研究目前还没有，该地区是经济发展水平相当高的区域，也是国家海洋发展战略和区域协调发展战略的重要组成部分，经济社会快速发展与生态环境承载力脆弱的矛盾非常突出，生态环境质量的持续下降已对该地区的发展构成了严重的威胁.在这样的背景下，笔者结合目前正在做的科研项目，开展山东半岛生态环境承载力指标模型构建及评价，将为该区域的国土规划、管理以及保护，提升生态文明建设提供依据，对促进社会经济和资源环境的和谐发展有重要意义.

构建合理的生态环境承载力评价指标体系，是生态环境承载力评价的前提和基础(殷培杰等，2011)，本文通过课题组研讨以及借鉴以往文献，最终采用P-S-R模型来构建山东半岛生态环境承载力评价指标体系.P-S-R模型，即压力(Pressure)-状态(State)-响应(Response)模型，是国际经济合作与开发组织(OECD)与联合国环境规划署(UNEP)共同提出的，该模型框架具有非常清晰的因果关系(刘雅爱等，2013)，即人类活动对生态环境施加了一定的压力，从而生态环境状态发生了一定的变化，而另一方面人类社会应当对环境的变化作出响应，以恢复生态环境质量或防止环境退化，目前，P-S-R模型在环境、生态、地球科学等领域中被广泛承认和使用(吴书光和张红凤，2013;杨予静等，2013;蒋依依和张敏，2013;秦磊等，2013;彭靓宇和徐鹤，2013;张军以等，2011;方庆等，2013;Xu et al., 2003).

图 1(Fig. 1)

图 1 生态环境承载力评价P-S-R概念模型(据张秀梅，2011；彭建等，2012略改) Fig. 1 The P-S-R concept framework for eco-environment capacity evaluation(modified from Zhang，2011 and Peng et al., 2012)

一个区域的发展与人口、资源、经济与环境的关系密不可分，生态环境与经济社会的和谐发展，其实就是研究社会经济-资源-环境之间的相互耦合关系，而P-S-R模型则恰好揭示出生态环境中人地相互作用的链式关系，构成可持续研究的基本框架(彭建等，2012).本文结合山东半岛地区自然条件及社会经济发展现状，根据P-S-R模型中各模块的涵义，依据代表性、系统性、独立性和可操作性的原则，通过几次计划项目及子项目的阶段性成果专家座谈研讨，课题组最终选取25项评价指标，构建山东半岛生态环境承载力评价的PSR模型指标体系(表 1)，其中，“压力”层指标8项，“状态”层指标10项，“响应”层指标7项，涵盖了自然资源、生态环境和社会经济的各个方面，具有较强的合理性和适用性.具体含义解释如下.

表 1(Table 1)

表 1 山东半岛生态环境承载力PSR模型评价指标体系及指标权重表 Table 1 Evaluation index system scale and index weight of eco-environmental carrying capacity in Sh and ong peninsula

表 1 山东半岛生态环境承载力PSR模型评价指标体系及指标权重表 Table 1 Evaluation index system scale and index weight of eco-environmental carrying capacity in Sh and ong peninsula 目标层 准则层 指标层 评价指标分级标准 序号 指标 权重 属性 优 良 中 差 生态环境承载力 压力(P) 1 人口密度/(人·km-2) 0.033 负 500 600 700 800 2 人均GDP/万元 0.050 正 8 6 5 4 3 万元GDP能耗/(吨标准煤·万元-1) 0.067 负 0.75 1.00 1.25 1.50 4 万元GDP 的COD排放强度/kg 0.042 负 0.75 1.00 1.50 2.00 5 万元GDP的 SO2排放强度/kg 0.042 负 2 3 4 5 6 噪声污染 0.033 负 无 轻度 一定程度 严重 7 废水排放量/104 t 0.033 负 12000 20000 25000 30000 8 工业固体废物产生量/104 t 0.033 负 200 500 800 1000 状态(S) 9 人均水资源量/(m3·人-1) 0.042 正 700 500 450 300 10 人均公园绿地面积/(m2·人-1) 0.033 正 25 18 12 9 11 人均拥有道路面积/m2 0.023 正 30 25 22 18 12 平均气温/℃ 0.025 负 8.0~10.0 10.0~13.7 13.7~14.2 >15.0 13 平均降水量/(mm·a-1) 0.025 正 1500~1000 800~1000 600~800  200 14 地质灾害风险大小 0.028 负 风险小 风险较小 风险中等 风险大 15 耕地面积比重 0.037 正 50% 40% 30% 20% 16 湿地面积比重 0.042 正 30% 15% 10% 5% 17 植被发育程度 0.045 正 发育 较发育 一般发育 不发育 18 土地沙漠化程度 0.033 负 无 轻度 一定程度 严重 响应(R) 19 污水处理率 0.042 正 96% 94% 92% 90% 20 工业固废综合利用率 0.042 正 99% 96% 93% 90% 21 工业废水排放达标率 0.042 正 100% 98% 95% 93% 22 森林覆盖率 0.067 正 45% 35% 25% 20% 23 公众参与生态建设水平 0.042 正 高 较高 一般 低 24 环保投入占GDP比值 0.042 正 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 25 城市绿化覆盖率 0.058 正 45% 42% 40% 38%

压力指标：主要反映自然因素、人为因素以及社会经济发展水平给生态环境所带来的消极影响，主要考虑生态环境压力和开发强度对生态环境承载力的负面影响，主要选择人口密度、废水排放量、固体废弃物产生量、万元GDP能耗等指标.

状态指标：主要反映区域资源环境及社会经济发展的实际状况，针对区域的现实情况进行分析，主要在人均可利用资源、生态环境现状等方面选取指标.

响应指标：主要反映生态环境系统受到自然、人为、社会经济等因素影响而导致区域承载力下降，有关部门或个人采取的维护资源、环境、人口、社会经济等协调发展的响应措施，可从三废治理、森林绿化、公共环保参与等方面选择指标.

本文进行的生态环境承载力现状评价，以山东半岛地区6大城市(青岛、烟台、潍坊、威海、日照、东营)作为评价单元，评价指标根据其特征可分为定量和定性指标.定量指标数据主要来源于2009和2012年《中国城市统计年鉴》、《山东统计年鉴》、《山东环境状况公报》、《山东各市国民经济和社会发展统计公报》、《山东各市环境质量报告书》等，一些原始数据可以直接用来进行评价，如人口密度、万元GDP能耗等，有的原始数据则需要按指标的物理意义进行量化处理(谭映宇等，2012;王丽，2009).定性指标主要参考以往的相关研究报告和研究成果来确定，如地质灾害风险大小、土地沙漠化程度参考了贺可强等(贺可强等，2010;姚春梅等，2013)的研究成果.

权重是指在评价过程中，被评价对象不同侧面程度的定量分配，是对各评价因子在总体评价中的作用进行区别对待.不同的评估指标对于综合评价的贡献率不同，在评估中应赋予不同的权重系数(李新等，2011).本文采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)来确定生态环境承载力评价指标的权重系数.AHP方法是指标权重确定的一种有效方法，它将相互关联的要素按隶属关系划分为若干层次，建立层次清晰的指标体系结构，建立准则层-要素层、要素层-指标层的判断矩阵(叶正伟和孙艳丽，2013)，并计算判断矩阵的随机一致性比例，且要求一致性比例CR小于0.1，最后求得各指标的综合权重(表 1).

本文生态环境承载力评价指标分级参考相关标准(《山东生态省建设规划纲要》、《生态县、生态市、生态省建设指标》、《国家级生态村创建标准》、《生态环境状况评价技术规范(HJ/ T 192-2006)》、《联合国可持续发展委员会(UNCSD)可持续发展指标体系》)及经验丰富的专家研讨综合决定.将评判等级分为4级，即生态环境承载力等级：优(Ⅰ)、良(Ⅱ)、中(Ⅲ)、差(Ⅳ).具体分级标准见表 1.

生态承载力的优良与否是相对于标准值而言的，很难对某一个生态环境系统是不是健康得出明确的结论.因此，区域生态环境承载力的优良与否可以作为一个模糊数学问题来处理.模糊数学法的基本思想是用模糊关系合成的原理，根据被评价对象本身存在的隶属上的亦此亦彼性，从数量上对其所属成分给以刻画(郭秀锐等，2002).本文即选用模糊综合评判方法，对现阶段山东半岛地区六大城市的生态环境承载力进行了评价与分析.具体过程大致有以下几个步骤：①首先列出评价指标权重值矩阵 A ；②参照评价指标分级标准，根据隶属度函数计算出各评价因素的隶属度值，确定模糊矩阵 R ；③然后对权重矩阵 A和模糊矩阵 R 进行相乘计算，即 B=A·R，然后根据最大隶属度原则，得出评价结果.

隶属函数用来确定每一个评价指标对生态环境承载力等级的隶属程度，对于实数型的定量因素，本文采用直线型隶属函数来确定评价因素对生态环境承载力等级的隶属度；对于特征状态的定性因素，采用资料搜集、专家经验法等方法确定评价因素对生态环境承载力等级的隶属度.

对于定性因素的隶属度，取值如下：当定性因素为Ⅰ级时，(u_Ⅰ，u_Ⅱ，u_Ⅲ，u_Ⅳ)=(1，0，0，0)；当定性因素为Ⅱ级时，(u_Ⅰ，u_Ⅱ，u_Ⅲ，u_Ⅳ)=(0，1，0，0)；当定性因素为Ⅲ级时，(u_Ⅰ，u_Ⅱ，u_Ⅲ，u_Ⅳ)=(0，0，1，0)；当定性因素为Ⅳ级时，(u_Ⅰ，u_Ⅱ，u_Ⅲ，u_Ⅳ)=(0，0，0，1).

对于定量评价指标，又分为正指标和逆指标两类，可用下式计算其隶属度r_ij，从而求得隶属度矩阵 R .

设 U ={u₁，u₂，…，u_m}为评价指标集，V ={v₁，v₂，…，v_m}为承载力等级集，评价指标论域和承载力等级论域之间的模糊关系用矩阵 R 来表示：

式中，r_ij表示就指标u_i而言被评为v_j的隶属度；矩阵 R 中第i行 R _i=(r_i1，r_i2，…，r_im)为第i个评价指标u_i的单因素评判，它是 V 上的模糊子集.

因为不同指标在生态环境承载力评价中所起作用有大小之分，所以我们还必须考虑指标的权重问题.设a₁，a₂，…，a_m分别是u₁，u₂，…，u_m的权重，且满足a₁+ a₂+…+ a_m =1，令 A =(a₁，a₂，…，a_m)，则 A 为权重的模糊集，即权向量.由权向量 A 与模糊矩阵 R得到综合隶属度B，即通过 B=A·R，求出模糊集 B =(b₁，b₂，…，b_n)(0≤b_j≤1).根据最大隶属度原则，b_ij=max{b_ij}，i=l，2，…，m所对应的分级即为承载力等级.

下面以2009年威海市为例进行具体的计算：

(1)根据前面运用层次分析法得出的各指标权重，列出权重矩阵 A .

(0.033，0.050，0.067，0.042，0.042，0.033，0.033，0.033，0.042，0.033，0.023，0.025，0.025，0.028，0.037，0.042，0.045，0.033，0.042，0.042，0.042，0.067，0.042，0.042，0.058)

(2)根据隶属函数计算出各个二级指标的隶属度值，确定模糊矩阵 R .

(3)根据 B=A·R，得出2009年度威海市生态环境承载力指标的综合隶属度值模糊集 B =(0.7，0.221，0.03，0.05)，以及2012年度的综合隶属度值模糊集 B =(0.746，0.212，0.043，0).与上面计算过程相同，可以得出2009及2012年度山东半岛其他城市的生态环境承载力综合隶属度值，见表 2.

表 2(Table 2)

表 2 山东半岛城市群生态环境承载力评价隶属度值表 Table 2 Eco-environmental carrying capacity degree of membership value of six cities in Sh and ong peninsula

表 2 山东半岛城市群生态环境承载力评价隶属度值表 Table 2 Eco-environmental carrying capacity degree of membership value of six cities in Sh and ong peninsula 年份 等级 隶属度值 青岛 烟台 潍坊 威海 日照 东营 注: 表中加粗数据为各地市的综合评价最大隶属度值. 2012 Ⅰ 0.170 0.385 0.122 0.746 0.132 0.219 Ⅱ 0.522 0.501 0.324 0.212 0.495 0.115 Ⅲ 0.175 0.103 0.417 0.043 0.211 0.339 Ⅳ 0.134 0.012 0.138 0 0.163 0.328 2009 Ⅰ 0.098 0.355 0.125 0.700 0.135 0.189 Ⅱ 0.503 0.485 0.360 0.221 0.478 0.136 Ⅲ 0.272 0.112 0.371 0.030 0.217 0.321 Ⅳ 0.128 0.049 0.145 0.050 0.171 0.355

参照生态环境承载力分级标准，根据最大隶属度原则，由前面计算出的隶属度值(表 2)，可以得出2012和2009年山东半岛地区各个城市隶属的承载力等级，即：2012年度威海市生态环境承载力为优(Ⅰ)，烟台市、青岛市、日照市为良(Ⅱ)，东营市、潍坊市为中等(Ⅲ)，2009年度威海市为优(Ⅰ)，烟台市、青岛市、日照市为良(Ⅱ)，潍坊市为中等(Ⅲ)，东营市为差(Ⅳ)(图 2).

图 2(Fig. 2)

图 2 山东半岛地区六城市2012年度(a)及2009年度(b)生态环境承载力评价图 Fig. 2 Eco-environmental carrying capacity evaluation of six cities in Sh and ong peninsula

通过模糊综合评判的结果分析，我们发现山东半岛6城市，在2009年及2012年度每个指标及生态环境承载力都有其城市特点和变化趋势，这一点从搜集两年的统计资料及承载力等级隶属度直方图(图 3)可以明显看出，具体分析如下.

图 3(Fig. 3)

图 3 山东半岛地区六城市2012年度及2009年度生态环境承载力隶属度对比直方图 Fig. 3 Degree membership histogram of eco-environmental carrying capacity evaluation of six cities in Sh and ong peninsula

(1)威海市两个年度的承载力等级皆为优，Ⅰ级隶属度值有所增高，表明其生态环境质量更加完善优化，生态文明建设与环境保护成绩显著，尤其是在环保投入及工业固废综合利用方面，投入力度更大，公众参与生态建设的水平逐年提升，如万元GDP能耗由0.85下降到0.79吨标准煤·万元^-1，工业废水排放达标率达到100%，固废综合利用率由93.2%上升到95.7%，人均公园绿地面积上升到24.76%，建成区绿化覆盖率达到47.59%，等等.作为世界上最适合人类居住的城市之一，其生态环境方面的建设走到了山东省乃至全国的前列.

(2)青岛市、日照市、烟台市两个年度的承载力等级皆为良好(Ⅱ级)，其中，青岛、烟台经过近几年的生态环境保护与恢复，生态保护和建设取得了一定成效，承载力(Ⅱ级)隶属度值有所增高，具体表现在植树造林、三废治理、生态示范项目建设等方面，城市绿地面积逐年增加，环保投入及居民环保意识逐渐增强，城市环境污染重点指标有所好转，如青岛、烟台的建成区绿化覆盖率分别由41.25%、40.34%上升到44.69%、43.20%，工业废水排放达标率分别由95.26%、97.38%上升到98.06%、100%，等等，保持了蓝天、碧海的环境优势.但个别指标如水土流失没得到有效控制，湿地数量有所减少，人工岸线取代自然岸线，渔业功能下降.日照市2012年比2009年的承载力隶属度值有所稍减，主要是存在局部地区生态破坏、污染现象，甚至呈现逐年恶化趋势，海岸带受到一定程度的破坏，影响了整体质量.

(3)潍坊市近年来经济发展稳中有升，两个年度承载力等级皆为中等(Ⅲ级)，但其Ⅲ级隶属度值有所下降，表现在以煤炭为主的能源结构方式转变困难，汽车尾气污染物的增排，废气排放量有所增加，由4014.34上升到4275.25(亿标m³)，超过其环境容量，人均耕地面积由1.37下降到1.32亩，噪声污染的立体化发展更加突出，尤其是近几年滨海新区围海造陆的建设，对海岸带的生态环境影响较大，渔业衰退，自然海岸线急剧减少.

(4)东营市指标呈现两极化趋势，湿地面积、人口密度、人均GDP、固体废弃物产生量等指标优等，但其它指标较差，导致其整体指标呈现较差特征，近年来，作为黄河三角洲高效生态经济区的中心城市，国家和山东省对其生态环境保护有了较大的政策扶持，通过一系列的立项和治理措施，如湿地保护、落地油污染治理、土壤盐渍化治理、海岸带生态环境调查等，生态环境质量不断改善，承载力等级由差(Ⅳ)变为中等(Ⅲ级).

1)提出了基于P-S-R概念的生态环境承载力指标评价模型，并确定了压力、状态、响应3方面的评价指标25项，研究发现，该模型从P(压力)-S(状态)-R(响应)多个相关性较强的指标中筛选出评价指标，降低主观因素对评价结果的影响，反映了生态环境承载力的总体特征．大大提高了评价的准确性和科学性.

2)本文将模糊数学评判方法应用于山东半岛6城市的生态环境承载力评价，采用层次分析法确定指标权重，用隶属函数值来表述生态环境承载力分级.从评价结果来看，2009年和2012年两个年度，山东半岛6城市中，威海市生态环境承载为优秀级别(Ⅰ级)，生态环境质量不断增高，青岛和烟台市为良好级别(Ⅱ级)，生态环境不断改善，日照市为良好级别(Ⅱ级)，但生态环境隶属度值略有下减，潍坊市为中等级别(Ⅲ级)，但生态环境隶属度值有所下降，东营市2009年为差(Ⅳ)级别，2012年为中等级别(Ⅲ级)，生态环境质量不断改善.

3)在研究过程中，发现一些统计数值较难获取且有所失真，同时，由于资料有限只选取了2个年度的数据作为对比参考，对生态环境承载力的演化趋势分析不够，希望在以后的研究中，能够弥补不足，力求研究的更深入，更具科学性.