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作为国家安全和社会稳定的重要组成部分—生态安全近年来已成为环境科学、生态学、地理学等领域研究的热点。快速工业化对沿海地区生态安全有着深远的影响,特别是随着我国以工业开发为主导的沿海开发战略高度的提升以及全面实施,工业园区兴建、填海造地、快速道路网建设等快速工业化活动加剧,导致了工业污染物排放量剧增、植被消失、湿地湖泊退化、土壤沙化、生物物种减少。原有的生态系统正在发生大规模、快速、深刻的变化,在生态系统的稳定性、完整性、安全性上都表现出脆弱性和易变性的一面,系统内一个因子的微小变化极易导致整个复杂大系统结构和功能的突变。同时沿海快速工业化地区存在的生态安全隐患,触发或量变的累积均可能导致生态安全状态的恶化、质变甚至突变。评价沿海快速工业化地区生态安全的数学模型要能够体现这种非连续、阶跃式的数理特征。因此,无论从可持续发展的科学观角度,还是从工业化进程的安全观角度,都必须加强对我国沿海快速工业化地区生态安全演变机理与模型方法领域的前瞻性研究。
本文针对沿海快速工业化地区存在的潜在突变特性,揭示了生态安全的突变演变机理,并将突变理论与模糊数学结合起来,构建了突变视角下生态安全评价的突变级数法。基于突变理论构造的突变级数法反映了传统方法所忽略的沿海快速工业化地区非渐变、阶跃式跳跃的这种突变特性;引用相对隶属度概念,避免了主观判断安全标准的不确定对评价结果客观性的影响;同时无需对指标赋权重值,只需按照指标内在逻辑关系对其重要程度进行排序,很大程度的减少了人为赋权的主观性,更为客观、准确的揭示了生态安全的演变规律。在此基础上本研究选取中国沿海快速工业化典型地区—江苏省连云港为例,结合突变级数法和地理信息系统(GIS)技术手段分别从时间尺度和空间尺度对连云港生态安全进行定量评估和分析。时间演变态势评价的结果表明,受快速工业化进程中强烈生态干扰和政府重大决策的影响,1990-2007年间,连云港生态安全趋势走线共出现2个拐点,分别发生在2001和2003年。1996-2001年间“海上苏东”战略初步实施,生态安全处于稳步上升期。2001年工业化率达35.88％,工业用地面积达10.5km2。工业用地面积年均递增率0.58％。系统压力、状态、响应安全指数均快速上升,生态安全综合指数从1996年的0.358(Ⅴ级)稳步上升到2001年的0.976(Ⅱ级)。表明该时期工业开发对生态安全影响不大。2001-2007年间“海上苏东”战略全面展开,2007年工业化率达37.30％,工业用地面积达24.51km2。工业用地面积年均递增率高达15.18％,港湾盐田湿地年均消失率高达3.69％,大大加剧了对连云港生态系统资源、环境的压力负荷与状态的扰动、破坏。此期间,系统压力和系统状态安全指数均波动中下降。生态安全综合指数也从2001年的0.976(Ⅱ级)波动下降到2007年的0.960(Ⅲ级)。连云港未来安全隐患分析预测中,连云港生态系统压力在2007年处于Ⅲ级,说明连云港还存在着较强的生态安全隐患,需从根本上降低区域生态环境压力,减少、消除生态隐患,才能保证其生态安全可持续地迈向更高水平。空间变化格局评价的结果表明,在2004-2008年间的快速工业化进程中,连云港各个行政分区景观生态安全水平2008年较2004年均有所降低。2004年连云港生态安全水平自高向低排序依次是灌云=赣南＞连云＞海州＞新浦;2008年连云港生态安全水平自高向低排序依次是灌云=赣南＞海州＞新浦=连云。沿海开发战略驱动下,整个区域生态安全影响程度分布及变化规律与沿海地区开发热潮强度与方向基本一致。沿海快速工业化地区生态安全演变过程中突变特性的客观存在,以及突变理论研究所有跳跃的变迁、非连续性以及突发质变的一般性为构建突变级数法研究生态安全演变机理和演变规律提供了一条全新的研究思路和广阔的应用空间。本研究是创新沿海快速工业化地区生态安全突变评价模型方法的一次初步尝试,类似的研究目前在国内外鲜见报道,丰富了生态安全研究领域的理论和技术。诚然,由于时间、精力等原因,研究还有进一步创新的空间,留待今后深入丰富和完善。