基于PSR模型的旅游生态系统健康评价以南京玄武湖风景区为例

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1、基于 PSR 模型的旅游生态系统健康评价以南京玄武湖风景区为例 余子萍;张彦儒;张丽洁【摘 要】Aiming at the characteristics of tourism ecosystem and based on the ecosystem health theory,taking the Pressure-State-Response(PSR)as index framework,a health evaluation model of tourism ecosystem was established by combining the information entropy th

2、eory,the expert evaluation system and the fuzzy comprehensive evaluation method.The model divided the health state of the ecosystem into five levels of healthy,more healthy,sub-healthy,unhealthy and morbid as the basis for the evaluation of tourism ecosystem health.The paper extracted the informatio

3、n of ecosystem pressure,state,response index from the subject of the Xuanwu Lake scenic spot.With the integration of social and e-conomic statistics,surveys and other data from multiple sources,and through the analysis of index weight,this paper also identified the number and the growth rate of tour

4、ists and other main factors that affected the health of Xuanwu Lake ecosystem,analyzed and evaluated the health state of Xuanwu Lake scenic spot ecosystem.The results showed that the overall health indexes were 0.60,0.61 and 0.63 during 2007-2009,respectively.Clearly,the tourism ecosystem had been t

5、urning from sub-healthy to more healthy,and the health state of Xuanwu Lake scenic spot was gradually optimizing and improving.%针对旅游生态系统特点,以生态系统健康理论为基础,以“压力状态响应”(PSR)为指标框架,结合信息熵理论、专家评判系统与模糊综合评价方法,建立了旅游生态系统健康评价模型,将生态系统健康程度划分为健康、较健康、亚健康、不健康和病态 5 个级别,作为评价依据.实证研究以玄武湖风景区为评价单元,提取其压力、状态、响应指标信息,同时整合社会经济统计、问

6、卷调查等多源数据,通过指标权重分析,识别出游客量、游客增长率等影响玄武湖生态系统健康的主要因子,并对玄武湖风景区生态系统健康状况进行分析、评价.研究结果显示,2007 2009 年玄武湖风景区生态系统的综合健康度分别为0.60、0.61、0.63.可见,该旅游生态系统已由“亚健康”过渡为“较健康”,综合健康指数正逐步提高.【期刊名称】安徽农业科学【年(卷),期】2012(040)010【总页数】4 页(P6029-6032)【关键词】旅游生态系统;健康评价;压力状态响应;模糊综合分析法【作 者】余子萍;张彦儒;张丽洁【作者单位】三江学院,江苏南京 210012;三江学院,江苏南京 210012

7、;三江学院,江苏南京 210012【正文语种】中 文【中图分类】S-9;F590.31 旅游生态系统是指自然界中的岩石圈、大气圈、水圈、生物圈与人类社会圈层中的旅游活动圈相互结合而形成的复杂大系统。它是一个由自然和人文要素共同组成的自然社会经济复合系统。动态监控、评估与优化旅游生态系统健康，建立旅游生态系统各要素之间的协同作用机制，保证自然资源生态完整性、稳定性，能够放大旅游景区综合效益，促进旅游地的可持续发展。笔者通过对玄武湖风景区生态系统实地调研和动态分析，提取玄武湖风景区相关信息，按照“压力状态响应”指标体系，建立玄武湖风景区生态系统健康评价模型，揭示其健康动态与趋势，提出优化方向，为玄

8、武湖风景区的管理和维护提供科学依据，同时探索旅游生态系统健康评价与管理的新思路和新途径。1 生态系统健康研究概况 1.1 国外研究进展 1990 年 10 月，来自学术界、政府、商业和私人组织的代表，就生态系统健康定义的问题，在美国召开了专题讨论会。1991 年 2 月，在美国科学促进联合会年会上，国际环境伦理学会召开了“从科学、经济学和伦理学定义生态系统健康”讨论会。1992 年巴西环发大会通过21 世纪议程，旨在评价、保护和修复全球生态系统的健康损害等问题。1994 年第一届国际生态系统健康与医学研讨会在加拿大首都渥太华召开，会上成立了“International Society for

9、Ecosystem Health”(国际生态系统健康学会，简称 ISEH)，出版发行了相关的专业性杂志如Ecosystems(生态系统)等。北美和欧洲一些国家在河流、湖泊生态系统健康评价，森林生态系统健康长期监测和农业生态系统健康评价等方面进行了大量的科学研究和实践工作，重点关注全球或国家层面的生态健康、生态风险1。Jerry 等对采用“驱动力压力状态暴露影响响应”(DPSEEA)模型建立指标体系的方法进行了研究;此外以“活力、组织力、恢复力”分解框架为基础的评价指标体系也得到了较为广泛的应用2。1.2 国内研究进展 我国学者曾德慧于 20 世纪 90 年代开始探讨生态系统健康概念、评价指标和

10、方法。肖风劲等提出并建立了包括活力、恢复力、组织结构、维持生态系统服务、减少投入、管理的选择、对相邻系统的危害及人类健康的影响等 8 方面的指标体系，但未应用到案例研究中3。任海等对生态系统健康等级进行了划分4。随着生态系统健康学理论在森林、海洋和农田生态系统等领域的成功应用，旅游健康研究也取得新进展。国外学者 Rapport D J 等对景区健康概念、评价指标进行了广泛探讨5，国内学者曹宇、仝川、黄俊芳等从理论和实践 2 方面对风景区健康与管理问题进行了研究68。目前旅游生态系统健康研究属于探索阶段，有必要深入进行基础理论研究，建立旅游健康评价体系，并且拓展其应用领域。2 基于 PSR 模型

11、的旅游生态系统健康评价“压力状态响应”(Pressure State Response，简称 PSR)模型最初由加拿大统计学家 David J.Rappon 和 Tony Friend(1979)提出9，后由经济合作与发展组织(OECD)和联合国环境规划署(UNEP)于 20 世纪 80、90 年代共同发展起来，该模型是用于研究环境问题的框架体系，共区分了 3 类指标，即压力指标、状态指标和响应指标。其中，压力指标表征人类经济和社会活动对环境的作用，如资源索取、物质消费以及各种产业运作过程所产生的物质排放等对环境造成的破坏和扰动;状态指标表征特定时间阶段的环境状态和环境变化情况，包括生态系统与

12、自然环境现状、人类生活质量和健康状况等;响应指标指社会和个人如何通过行动来减轻、阻止、恢复和预防人类活动对环境的负面影响，以及对已经发生的不利于人类生存发展的生态环境变化进行补救的措施。PSR 模型通过分析“发生了什么、为什么发生、我们将如何做”3个因果反馈关系，突出人类活动对生态系统结构与功能退化之间的因果关系 10。由于 PSR 模型反映了人类活动的资源环境压力、资源环境现状和社会经济系统响应，因此可以被用于多级尺度，并在多个学科领域以及科研项目中得到成功运用。采用 PSR 模型作为旅游生态系统健康评价的基础，有利于提升研究的系统性和科学性。2.1 概念模型 鉴于旅游生态系统健康评价指标具

13、有综合性、复杂性的特点，在选取指标时应紧紧围绕生态系统功能和人类活动来考虑，并通过“压力状态响应”指标概念模型来表述。考虑到所使用指标要与现实数据对应，而现实数据必须与评价目标高度相关，并且现实数据具有易得性和可操作性，最终选择了反映人类干扰情况的人口密度(游客量、游客增长率)作为压力指标;以空气质量、水体质量和植被覆盖率作为状态指标;响应指标主要是社会响应，体现在对景区的宏观调控(政策法规)和公众认知度方面(表 1)。表 1 旅游生态系统健康评价指标体系目标层 要素层 指标层旅游生态系统 压力指标 游客量健康综合指标 游客增长率状态指标 空气质量水体质量植被覆盖率响应指标 相关法规的制定公众

14、认知度 图 1 旅游生态系统压力状态响应概念模型 这一模型具有清晰的因果关系，即人类活动对环境施加了一定的压力，致使环境状态发生了一定的变化，而人类社会又要对环境变化作出反应，以恢复环境质量或者防止环境退化。2.2 评价指标标准化 为了简便、明确和易于计算，有必要对各项指标的量纲进行统一。根据它们对生态系统质量影响的大小分为 5 级，以反映生态质量的优劣变化(表 2)。表 2 部分评价指标的标准健康状态健康等级人口容量人/km2 人口增长率%空气质量(空气污染指数 API)水体质量(国家 V 类水标准达标率%)植被覆盖率%健康 100 10 050 100 35 较健康 100250 35 5

15、1100 80 2535亚健康 250400 65 100200 60 1525 不健康 400600 85 200300 40 815 病态 600 100 300 20 8 2.3 指标权重确定 由于综合性指标是由多个指标来反映的，对综合性指标的权重采用了加权求和的方法。为避免主观赋权可能产生的片面性、夸大或缩小差异等问题，该研究主要采用专家评判法对生态系统健康评价的压力、状态、响应各评价指标之间的相对重要性进行了修正。研究中咨询旅游专家和生态保护专家各 10 人。根据熵值法和专家评判方法确定组合权重，结果见表3。表 3 评价体系指标权重项目 指标 熵值 专家评判 组合权重 总计压力 游客

16、增长率0.18 0.14 0.16 0.32 游客量 0.17 0.15 0.16 状态 空气质量 0.10 0.14 0.12 0.30水体质量 0.06 0.10 0.08 植被覆盖率 0.08 0.12 0.10 响应 相关法规的制定 0.28 0.20 0.24 0.38 公众认知度 0.13 0.15 0.14 由表 3 可知，在压力、状态、响应 3 个项目中，响应的组合权重最高，达 0.38;压力次之;状态最低。2.4 主要评价方法熵权模糊评价法 健康作为旅游生态系统的综合特征，表征因子构成十分复杂，且各因子之间的作用关系具有不确定性。模糊综合评价方法是一种较为成熟的判断处理多层次

17、复杂问题的评价和决策问题的数学方法。该综合评价法主要是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价11。该方法包括以下 4 个环节。(1)确定评价对象集、因素集和评语集。根据研究中确定的层次指标体系，确定对象集:U=旅游生态系统健康评价;评价因素集:即 U=U1，U2，Ut集;评语集:Z=病态，不健康，亚健康，较健康，健康=0，1，“0”为评价极低值，“1”表示评价最优值。(2)组合权重的确定。根据数据和评价对象的特征，为减少专家咨询法中人为因素造成的不确定性的影响，结合熵值法对层次分析法确定的主观权重进行修正，使模糊综合评价结果

18、更符合实际。(3)模糊综合分析。该研究对于旅游生态系统评价中的健康状况拟定的评价模型是:Z=WU，式中 Z旅游生态系统健康诊断结果;W3 个健康评价因素(压力、状态、响应指标对总体健康程度的权重矩阵 W=W1，W2，W3;U各生态系统健康评价要素对各级健康标准的隶属度矩阵。式中:Umn第 m 个健康评价要素对第 n 级健康标准的隶属度矩阵，m=3(3 个总指标)，n=5(5 个评价等级)。(4)模糊评价结果单值化。通过加权法，得出最终评价结果:根据人们对分数等级优劣档次的认知习惯，兼顾目标值的超前性与先进性要求，采用等间距方法，将旅游生态系统健康指数与健康评判等级做出概念关联:病态，健康指数0

19、.2;不健康，健康指数(0.2，0.4;亚健康，健康指数(0.4，0.6;较健康，健康指数(0.6，0.8;健康，健康指数 0.8。3 实证研究 3.1 研究区概况 玄武湖风景区位于南京市城东北城墙外。三面环山，一面临城，是钟山风景区的重要组成部分。玄武湖风景区周长 9.5 km，总面积 472 hm2，其中水面 368 hm2。玄武湖中分布着 5 块绿洲，形成 5 处独特的生态景观，分别为环洲、菱洲、梁州、樱洲、翠洲，洲洲堤桥相通，各有特色。玄武湖古名桑泊，至今已有 1 500 多年历史，原本是一个自然湖泊。历史上曾作为封建帝王的围猎、游乐场所。新中国成立后，人民政府对玄武湖进行了大规模的扩

20、建改造。2005 年底，玄武湖风景区获得“国家AAAA 级旅游区”称号。2010年 10 月 1 日起，景区对游客免费开放，现为“江苏省文明风景旅游区示范点”。3.2 研究区生态系统健康评价结果 3.2.1 压力指标。(1)游客量。根据调查，玄武湖风景区的日平均接待人数为 3 万，其陆地面积为104 km2，景区的人口容量为 288 人/km2，属于健康评价第三级别，健康指数为(0.4，0.6，计算得出的指标指数为 0.42。(2)游客增长率。2009 年玄武湖风景区的游客接待总量比2008 年多出近 1 倍(0.75 倍)，健康评价属于第四个级别，健康指数为(0.2，0.4，计算得出指标指数

21、为 0.28。3.2.2 状态指标。(1)空气质量。将 20072009 年玄武湖空气中二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物 3 个指标值与国家二级标准做比较，得出结果见表4。20072009 年玄武湖空气质量的健康指标值分别为 0.70、0.74、0.72，得出平均值为 0.72。(2)水体质量。将 20072009 年玄武湖水体质量各指标值与国家 V 类水体标准相比较，结果见表 5。根据各指标权重，利用模糊评价法，计算得出水体质量的健康指标值为 0.90。(3)植被覆盖率。根据现场调研访谈，玄武湖风景区植被种植量和覆盖率较高，现有植被覆盖率为 36%，处于健康状态，得出的指标值为0.88。表

22、4 20072009 年玄武湖空气质量指标值与国家二级标准比较 mg/m3 年份 二氧化硫 二氧化氮 可吸入颗粒物 2007 0.058 0.051 0.107 2008 0.054 0.053 0.098 2009 0.035 0.048 0.100 国家二级标准 0.060 0.080 0.100 表 5 20072009 年度玄武湖水体质量指标值与国家 V 类水体标准比较 mg/L 年份 高锰酸盐 生化需氧量 氨氮 石油类 总磷 总氮 2007 2.860 2.440 0.250 0.020 0.070 1.950 2008 3.500 3.730 0.390 0.036 0.104 2

23、.246 2009 3.450 2.210 0.310 0.049 0.104 1.800 国家 V 类 15 10 2.0 1.0 0.2 2.0 水体标准 3.2.3 响应指标。(1)相关法规制定情况。玄武湖风景区是南京市重点保护景区，政府出台了一系列政策法规来保护和支持玄武湖风景区的发展，例如出台南京市玄武湖风景区管理条例等。通过现场调研得知，景区法规制定情况为良好，记为 80%，即指标值为 0.8。(2)公众认知度。通过问卷分析，得出景区环境的公众认知度为 60%，即指标值为0.6。3.2.4“压力状态响应”综合分析。玄武湖生态系统健康状况是压力、状态、响应 3 个方面相互作用的结果。

24、压力、状态、响应的动态分析有助于揭示玄武湖生态系统健康演化的内在机理。评价结果显示，2007、2008 年玄武湖风景区生态系统的综合健康度分别为0.60和 0.61。2009 年玄武湖风景区压力系统健康度为 0.35，属于不健康状态，说明人类的生产和生活对玄武湖风景区的健康影响较大;状态系统健康度为 0.82，属于健康状态;响应系统健康度为 0.72，属于较健康状态，根据这 3 个系统指标的权重，得出 2009 年玄武湖风景区的综合健康度为 0.63，属于较健康等级。可见，随着管理效应的增加，玄武湖风景区已由“亚健康”过渡为“较健康”状态，健康指数正在逐步提高。3.3 研究区生态系统健康存在的

25、问题及发展策略 3.3.1 存在的问题。(1)游客接待量大，环境容量超标。2009 年以来，进入景区游览的旅游者数量成倍地增加。由于游客接待量过大，导致景区周围交通堵塞、草坪遭践踏、垃圾处理不及时、公共厕所数量较少等问题突显出来。游客量超过景区的环境容量，必将造成景区自身负荷过重，生态系统所承受的压力过大，导致一系列生态问题的产生，人与景区自然环境得不到和谐发展。(2)空气污染加剧，水体富营养化。玄武湖水体面积占整个风景区的 3/4，庞大的水体给景区管理造成了一定的困难。整个玄武湖水质富营养化严重，颜色发绿，加上紫金山四周建筑物增多、城市主干道拓宽、车流量增大，尾气排放造成二氧化氮浓度变高，加

26、重了玄武湖空气的污染程度。(3)周边污染源多，居民环保意识淡薄。玄武湖位于南京火车站旁，周边的污染源较多，个别公共厕所甚至将排污口对着玄武湖，使得污物不经任何处理，直接排进玄武湖。虽然南京市政府已经下令关闭玄武湖周边的 18 个污染源，但是由于该地区人流量较大，有些居民的环保意识淡薄，不注重景区生态保护，随地乱扔垃圾的现象时有发生，使玄武湖的生态环境受到严重影响。虽然政府及相关部门对景区的环境管理现状也提出了一系列政策措施，但是居民的参与度还不高。3.3.2 优化策略。2010 年 10 月 1 日起，玄武湖风景区免费开放。免费开放第1 天，玄武湖即接待游客 12 万人次，远远超出景区合理的人

27、口容量。此后，景区日均游客量急剧增长，游客增长率不断攀升，使得景区生态环境承受了前所未有的巨大压力。针对这种情况，结合 20072009 年景区健康评价中存在的问题，必须以强有力的管理响应阻止生态进一步恶化，尽力维持景区生态系统资源与环境的平衡状态。(1)控制游客量和游客增长速度。针对玄武湖风景区游客接待量过大和增长过快问题，景区应该出台相关的规定进行控制。比如规定单位时间景区的接待量，使得景区在环境可承受范围之内接待游客，保证游客的游览质量;景区工作人员应担当管理者和协调者的角色，适当对游客进行引导、分流;调整景区工作人员的作息制度，适当延长景区开放时间等。(2)切断污染源，提高水、气质量。

28、针对景区水体富营养化问题，应该从宏观和微观 2 个方面进行控制。首先，宏观上政府应出台相应的政策法规，根据污染的严重程度，对一些单位、企业“关停并转”;谨慎实施“引水工程”(指从长江引水到玄武湖，促进水循环;并通过玄武湖给内秦淮河、内金川河等水系引水，盘活南京市整个水环境。)，因为河、湖的水质状况不同，在引水之前要先调查清楚玄武湖的水体浓度，建立水模型，做好前期科学研究，确保水体不受外来污染。其次，微观上景区也应结合自身实际，制定相应的保护措施，让湖泊逐步恢复自净能力，能够自行“造血”。这样，才能做到水质优化管理，使水体情况真正得到改善。针对空气污染加剧问题，也应从 2 方面进行控制。玄武湖景

29、区空气质量里有一项关键指标可吸入颗粒物超标。对此，政府必须对其周围交通进行分流管制，以减少车流量，这是改善空气质量的一个关键举措。同时，景区自身也应种植一些可以吸附污染物的树木，并对其进行规划管理，不仅改善了空气质量，也可以增加景区的植被覆盖率。(3)宣传与处罚并举，增强居民保护意识。针对景区环境卫生状况较差、居民生态保护意识薄弱的问题，应加大宣传力度，增强居民保护意识;加重处罚力度，对一些破坏景区环境的行为进行处罚，起到警戒作用，从而让居民和游客自觉加入到保护景区生态的队伍中去。4 结语 该研究以 PSR 模型为基础，构建了旅游生态系统健康评价体系，并对南京玄武湖风景区进行了健康检测，得出玄

30、武湖风景区的健康程度已由“亚健康”过渡为“较健康”，健康指数正在逐步提高。研究证实，“压力状态响应”模型在旅游生态系统健康演化机制分析中具有有效性，旅游生态系统健康评价能够有效识别旅游生态系统健康发展隐患，是实现旅游生态系统管理优化的有效途径。同时，旅游生态系统作为多功能地域综合体，健康评价指标构成较为复杂，且需要长时间、高密度的监测。受研究手段和数据资料获取的限制，该研究在旅游生态系统健康评价指标体系中仅选取游客量、游客增长率等7 项主要指标，且仅以20072009 年数据为基础进行了分析，指标数量有限，动态性不强，因此有待于进一步科学系统的研究。参考文献 1BERTOLLO P.Asses

31、sing landscape health:A case study from Northeastern ItalyJ.Ecosystem Health，2001，27(3):349 365.2LEWIS P H.Tomorrow by Design:A Regional Design Process for SustainabilityM.Philadelphia:John Wiley Sons，Inc.，1998.3刘佳雪，沙润，周年兴.南京江心洲旅游景观健康评价J.地理研究，2010，29(4):748 756.4任海，刘庆，李凌浩，等.恢复生态学导论M.北京:科学出版社，2008.5R

32、APPORT D J，GAUDETT C，KARR J R.Evaluating landscape health:Integrating societal goals and biophysical processJ.Journal of Environmental Management，1998，53(1):1 15.6曹宇，欧阳华，肖笃宁，等.额济纳天然绿洲景观健康评价J.应用生态学报，2005，16(6):1117 1121.7仝川.内蒙古和林格尔农牧交错区景观特征与景观管理J.水土保持学报，2003，7(17):114 118.8黄俊芳，王让会，林毅，等.北屯绿洲生态系统耗散特性分析J.中国沙漠，2008，28(3):491 497.9RAPPORT D J.What constitutes ecosystem health?J.Perspectives in Biology and Medicine，1989，33(1):120 132.10贺美利.基于模糊综合评价法和 PSR 模型的土地利用规划实施评价研究D.武汉:华中师范大学，2008.11曹欢，苏维词.基于模糊数学综合评价法的喀斯特生态系统健康评价J.水土保持研究，2009，16(3):148 154.