中国海洋资源开发强度时空格局演化及影响因素分析

王泽宇,曹 坤,徐 静,卢 函

(辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心,辽宁 大连 116029)

1 引言

随着全球经济社会的快速发展,海洋资源在缓解资源约束、促进区域协调发展的作用日益凸显。我国在《全国海洋主体功能区规划》中指出,未来要进一步深入研究沿海地区海洋资源环境承载力和资源开发强度,积极推动沿海各省区海洋资源开发和海洋产业发展。但目前我国各省区之间海洋资源开发和海洋产业发展状况存在较大差异,同时各省区内部在发展过程中也存在着诸如资源冗余与过度开发并存、区域资源开发利用不协调、区域分工不明确、产品附加值低、生态破坏严重等一系列问题,未能充分发掘资源的潜在价值,形成科学的资源开发利用产业。因此,明确我国沿海省区海洋资源开发强度现状,分析其时空分布格局及演化机理,对优化我国各区域海洋资源空间开发布局,提升区域海洋产业发展质量具有重要意义。

对海洋资源开发强度的相关研究,国外主要集中在海洋资源开发的适宜性,海洋资源的承载能力和可持续性利用等方面。如Berkes F等提出经济全球化过程中移动的“Roving Bandits”对海洋生物资源的无限制开发极大地破坏了全球生态系统的稳定性[1];James N等结合资源异质性和分散性特征相融合的集合种群模型和基于行为的空间明确收获模型,建立了可再生资源开发的动态和空间模型,研究海洋储备在海洋可再生能源领域创造的影响[2];Kunal Chakraborty以捕捞金枪鱼为例,探讨了太平洋岛屿国家之间对海洋资源开发的管理与限制性措施[3];Colin Hunt通过探讨海洋资源管理的生态系统方法(EVM)的可行性与限制性来为地区政府部门和国际社会提供海洋资源保护与开发协调并进的参考和建议[4]。目前,国内关于海洋资源开发强度的相关研究多是基于海洋资源环境承载力理论,展开对沿海海域开发、涉海某类资源的开发承载现状进行实证研究。早期研究对象多是以海岸带、海岛、海域等空间资源为主[5-7],后来逐渐扩展到更多的海洋资源,在研究理论和研究内容的深度上均有很大提升。关道明、樊杰、杨正先等以海洋资源环境承载力理论和海洋开发阈值理论为基础,提出了基于海洋资源环境承载力的海域、岸线、海洋渔业捕捞、海洋渔业养殖等方面的单类海洋资源开发强度概念[8-11],并进行了实证研究;徐进勇、杨磊、孙晓宇等基于遥感和GIS技术对我国北方地区、南方地区和环渤海地区的大陆海岸线时空变迁进行了分析,并以此为依托分析了我国海岸线开发利用情况[12-14];刘百桥等对我国沿海地区大陆海岸线开发利用特征进行了分析,同时根据开发利用负荷度,对沿海不同开发利用强度的地区进行了分类[15];侯西勇等从岸线结构、岸线分形、变化速率、陆海格局和海湾面积等角度分析了20世纪40年代以来我国大陆海岸线的变化特征[16];张雨等基于遥感和GIS技术对我国沿海各省区填海造地的面积变化、向海推进情况、对自然岸线影响情况等进行了分析[17]。

综上所述,在资源开发强度的相关研究中,多数是以资源环境承载力理论为基础,从海洋资源开发强度的评价方法入手,分析海洋资源开发利用的空间特征。对海洋资源开发强度理论框架、评价方法和指标选取方面较欠缺,同时在海洋资源开发强度的时空演化和影响因素分析方面的研究也显不足。因此,本文选取海洋资源的主要资源种类为研究对象,在明确海洋资源开发强度内涵的基础上建立指标体系和评价模型,并对其时空演化特征和演化机理进行分析,以期为促进我国沿海地区海洋资源可持续性开发,形成更合理的海洋资源开发利用发展格局提供参考。

2 研究方法和数据来源

2.1 海洋资源开发强度内涵

在资源开发强度方面,已开展过从陆到海、从空间属性(土地、耕地等)资源到多类资源的研究。国内关于开发强度的研究初期主要集中在区域土地、耕地资源研究领域。周炳中等认为资源开发强度是指已开发地区的各类土地资源的开发利用程度,并从开发活动的频度、速率、规模大小、资源变化程度和资源反馈效应状况表征资源开发强度[18];宋小青等认为资源开发强度是指人们为满足生存和发展的需求，通过人为干预资源实现产出对资源本身产出能力的占用程度[19];刘国霞、俞腾等借鉴陆上空间资源开发强度研究模式,提出海岛和海岸带资源开发强度概念[5];曹可等提出以不同使用类型的空间利用面积和单位空间耗用资源量来表征海域开发强度[7]。因此,虽然海洋资源中不同资源的开发利用形式存在很大差异,但内涵和表征形式却与上述已有研究具有很大的内在共通性。因此,本文认为海洋资源开发强度即是衡量一个地区的人类对海洋资源的开发、利用、改造等的作用强弱程度,以海洋资源开发占总资源的比例和承载密度来表征。

2.2 海洋资源开发强度评价指标

结合已有研究成果[20-22],遵循科学性、整体性、可获取性的指标选取原则,基于海洋资源开发强度内涵,从海洋空间资源、海洋化学资源、海洋矿产资源、海洋水产资源、海洋旅游资源5种资源分类中选取指标。针对不同的海洋资源分别采用“资源开发密度系数”或“资源已开发比例”两种不同的形式来表征海洋资源开发强度[23-25]。结合海洋分布的属性特征,采用海域开发强度和岸线开发强度表征近海地区海洋空间资源开发强度[6,7];借鉴水资源开发强度方面的已有研究,选取石油和天然气开采量与资源探明储量(数据来源于各省公布的海洋主体功能区规划2011—2020)的比值来表征油气资源开发强度;借鉴土地开发强度的已有研究,采取生产用盐田面积与盐田总面积的比值来表征海盐开发利用强度;采用沿海地区A级景点数量在单位岸线上的密度来衡量海洋旅游资源开发强度;海洋生物资源以水产养殖和捕捞为主,采用资源开发地理密度测度开发强度的形式不仅考虑了水产区的分布区域,同时还可进行地区对比分析,更具合理性。基于上述分析,指标体系构建见表1。

表1 海洋资源开发强度测度指标构成与权重

2.3 研究方法

数据处理:由于海洋资源开发强度测度指标各省区的差异比较大,为了消除其他非有效成分对测度结果的影响,本文对数据进行了统一的标准化处理,计算公式为:

正向指标标准化:

(1)

负向指标标准化:

(2)

式中,i、j分别指省份和年份;Xij为该指标标准化的值,0≤Xij≤1。

组合权重:本文选取层次分析法和熵权法结合确定组合权重。层次分析法(AHP)是一种简单有效的确定权重的方法,它是通过将指标与指标进行比较分析来反映指标对研究对象的影响程度,具有一定的主观性。熵权法则是一种通过指标信息熵的大小来确定权重的方法,数据中包含的熵值越大,在评价中所起的作用即权重也会越大。现有m个待评价的研究单元,n个评价指标,计算公式为:

计算指标j的熵值ej:

(3)

式中,k=1/ln(m)；ej≥0,

指标j的熵权wj:

(4)

利用D-S证据合成方法计算层次分析法和熵权法的组合权重,公式为:

(5)

(6)

式中,M(A)为综合权重得分;Mj(Aj)为第j个指标的熵权和AHP权重的乘积。

区域海洋资源开发综合测度:参考国内外已有的组合权重合成方法基础上,以各省区指标的标准化值,确定以D-S方法作为组合权重合成方法,构建海洋资源开发强度评价模型。表达式为:

(7)

式中,I为海洋开发强度指数;n为海洋资源开发指标数量;sij为j地区第i个指标的标准化值;li为i指标的综合权重。

2.4 研究区域与数据来源

本文以我国沿海天津、河北、辽宁、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南11个省区(未包括香港与澳门特别行政区和台湾地区)作为研究区域,限于数据可获得性,研究年限为2002—2015年。所选指标数据均选自2003—2016年的《中国海洋统计年鉴》,项目用海确权面积数据来源于中国国家海洋局官网,海洋空间资源指标所需海岸线长度和人工海岸线长度数据通过对以往研究成果的搜集和查阅各省区海域使用管理公报进行汇总获得。其他指标所需海岸线长度、近海海域面积、海洋石油天然气资源储量部分数据来源于各省区2011—2020年的《海洋功能区划》。

3 结果及分析

3.1 我国海洋资源开发强度时空演变格局分析

我国海洋资源开发强度测算:根据式(1)—式(7),计算可得我国沿海11个省区海洋资源的开发强度值(表2)。由表2可知,我国海洋资源的开发强度均值在逐渐提升,从2002年的0.199提升到2015年的0.370,增长了86%。同时,2002—2015年我国海洋资源开发强度值一直保持稳定的增长态势,说明我国总体的海洋资源开发强度提升较快,海洋资源开发的产业化进程正在稳定快速地推进。随着我国海洋经济发展进入新的阶段,我们不仅要提升海洋资源的开发能力,同时还要提升海洋资源的利用能力和海洋资源的转化效率,注重生态开发、绿色发展[26,27]。

表2 我国2002—2015年沿海11个省区海洋资源开发强度

我国各省区海洋资源开发强度在2002—2015年的变化趋势和变化幅度均存在明显差异。由表2可知,天津、河北两省区海洋资源开发强度增长速度最快,同时变化幅度最大,分别从0.333、0.271上升到2015年的0.757、0.683;江苏增长迅速,但与天津、河北有一定差距;上海海洋资源开发强度值在2010年迅速由2009年的0.249下降到0.204,之后上海开始持续增长;其他7个省区海洋资源开发强度和增速均偏低,部分年份出现下降情况,其中辽宁、山东、福建3省区开发强度略高于其他4省区。这些省区拥有优良的港口码头和丰富的海洋资源,但也存在严重的海洋产业生产率低、科技创新和转换能力薄弱,海洋第一产业比重过大,新兴产业发展不足等问题,这些问题是这些省区海洋资源开发强度虽有所提升但未得到太大改观的主要原因[28]。

图1 我国沿海11个省区海洋资源开发强度核密度

海洋资源开发强度时间演化特征分析:选取我国沿海11个省区2002年、2008年、2015年的海洋资源开发强度结果制作核密度图(图1)并以此分析我国海洋资源开发强度时间演化特征。

从形状上来看,核密度曲线从2002年由“尖峰对称”的分布特点逐渐向“宽锋长尾”的分布特点转变,且涵盖区间也逐渐延长,表明在该时期我国沿海11个省区海洋资源开发强度的总体水平有很大提升,但地区之间两极化趋势更加明显。从峰度来看,2002年核密度曲线呈现单峰分布,较对称且坡度较陡,表明海洋资源开发强度整体水平较低;2009年核密度曲线由单峰向双峰转变,波峰峰度迅速变缓,表明我国海洋资源开发强度地区差异迅速扩大,集中化趋势得到了一定的缓解;2015年,波峰峰度进一步下降,表明整体海洋资源开发强度偏低形势得到很大改观,整体分布更加均衡。从位置来看,不仅主峰在2002—2015年不断右移,峰尾移动更加明显,表明我国海洋资源开发强度总体水平不断提升,但由于提升速度和初始规模不同,各省区之间的差距在不断扩大。

3.2 海洋资源开发强度空间特征及类型划分

结合我国沿海11个省区2002—2015年海洋资源开发强度值,选取2002年、2006年、2010年和2015年截面数据绘制我国沿海省区海洋资源开发强度空间格局演化图(图2)。根据表2和图2可知:2002年我国沿海11个省区的海洋资源开发强度值最高的省区是天津(0.333),无高开发强度省区,8个属于低开发强度区,该时期整个沿海地区开发强度水平整体较低,地区差异也相对较小。2006年,天津、河北海洋资源开发强度值明显高于其他省区,属于较高开发强度区,山东、福建、江苏3个省区属于一般开发强度区,低开发强度区减为6个。2010年整体开发强度有很大提升,天津、河北成为高开发强度区,江苏在该时期增长明显,3个省区开发强度均达到0.38以上,与其他开发强度较低省区逐渐拉开差距。2015年,广西、辽宁、上海增长显著,低强度开发区降为3个。整体来看,河北、天津、山东、江苏4个省区海洋资源开发强度均明显高于其他地区,主要原因是海域空间资源、海洋水产业的过度开发,同时河北和天津沿海油气开采业的发展使其海洋资源开发强度远高于其他地区。

图2 我国沿海11个省区2002—2015年海洋资源开发强度空间演化格局

3.3 各类型海洋资源开发强度时空特征分析

我国沿海各省区各类海洋资源开发强度存在很大差异性,2002—2015年各省区各类海洋资源开发强度平均值(未经过均一化)见表3。

表3 沿海11个省区各类海洋资源开发强度平均值

海洋空间资源:海域开发类型主要包括开放式开发、填海造地、围海、构筑物等,其中2015年开放式开发占89.25%,填海造地和围海占8.08%。各用海类型中渔业用海占89.48%,其次是工业用海4.42%,用海类型单一化严重。海域开发强度以江苏、天津、河北、辽宁4省区较高,其中最高值为2014年江苏省的0.152,同时江苏省也是海域开发强度增长最快的省区,从2002年的0.019上升到2015年的0.146,主要体现在农渔业近海开发、工业化与城镇建设、自然保护区建设等方面。岸线开发强度以天津最高,为1;河北、上海次之,在0.8以上;所有省区中只有上海一直呈现下降趋势,从0.88下降到0.82;广西增长最快,从0.32增长到0.6以上。总体海洋空间资源开发强度空间分布以北方地区较高、南方地区快速增长为特征。

海洋矿产资源:海洋矿产资源主要包括海洋油气资源、滨海砂矿、深海矿产等。由于资源的地区禀赋和开采难易度差异,部分地区开发强度为0。在已开发省区中,河北、天津2个省区由于油气资源赋存量大、易开采,开发强度明显高于其他省区,2006年后均上升到0.1%以上。其他省区开发强度普遍较低,且均存在波动不平稳情况。广东和海南均具有巨大海洋油气资源开发潜力,目前油气资源开发逐渐向深海延伸,未来会成为我国海洋油气重要产地,但目前受到全球油价波动影响,油气开发同样存在很大波动。

海洋化学资源:除上海以外,各省区的海洋资源开发强度均较高,其中天津、河北、辽宁、浙江、福建、海南的开发强度均在0.75以上,且未发生明显的变化。江苏、山东、广东3个省区的开发强度则在逐年下降,如江苏从2002年的0.536下降到2015年的0.282。

海洋旅游资源:2002年以前全国海洋旅游资源开发较差。随着海洋其他产业和沿海地区的经济带动,海洋旅游业迅速发展起来。天津、河北、上海、江苏4个省区海洋旅游资源开发强度增长均显著快于其他省区,2015年4个省区均达到了0.55个/km2A级以上景点的开发强度。但福建、广东、海南开发强度却十分有限,均在0.09以下。这些省区的海岸线曲折漫长,同时由于生态多样性保护等一系列环保措施对很多地段进行了限制性开发,在一定程度上制约了近海旅游产业的发展。

海洋水产资源:海洋水产无论是养殖业还是近海捕捞业,一直占据着我国海洋资源开发的重要地位。近海养殖强度以福建、广东、广西、海南4个省区较高,除环渤海地区和上海外,其他省区均呈现逐渐上升趋势。上海在2007年之后逐渐放弃近海养殖业,转向其他产业。在近海捕捞业开发强度中,河北、山东、江苏、浙江、福建5个省区均较高,广东、广西、海南均较低,海南为最低,14年间均未超过0.6。整体海洋水产资源分布特征呈现为整体较高,但长江以北省区略高于以南地区,尤其是近海捕捞产业,差距更为明显。

3.4 演化机理分析

海洋资源开发强度的时空格局演变是由多种因素共同作用影响的结果,基于资源开发和产业发展的相关因素,结合已有相关研究[27-30],提出从海洋经济发展水平、海洋产业结构水平、社会投资水平、人力科研水平、对外开放水平、政府扶持力度等方面探究我国海洋资源开发强度演化的影响因素。本文借鉴已有研究,选取人均海洋经济生产总值(x1)、海洋第二产业占GOP的比重(x2)、全社会固定资产投资额(x3)、科研人员占海洋产业从业人员比重(x4)、单位大型港口城市码头数量(x5)、海洋科研机构课题项目资金收入占GOP比重(x6)共6个指标对应上述6个不同方面来分析我国海洋资源开发强度的影响因素[27]。以上的指标数据来自2003—2016年的《中国海洋经济统计年鉴》。

本文选取基于面板数据的固定效应模型作为计量模型,对我国海洋资源开发强度影响因素进行回归分析[31-33]。公式为:

Yit=β0+Ziγ+β1X1it+β2itΛ+βjXjit+υit

(7)

υit=ai+vit,i=1,2,…,N;t=1,2,…T

(8)

式中,i为省份;t为年份;j为指标因子项;yit为海洋资源开发强度系数;ai为不随时间变化的常数项,用于代表各省之间没被考虑和观察到的不随时间变化的差异性;Zi为不随海洋资源开发在时间上变化的常数项,但却能体现各地区海洋资源差异性的因素,如资源禀赋;γ为Zi的常数项;Xit为随时间和海洋资源开发过程的进行而变化的解释变量;βj为解释变量系数;vit为随机扰动项。

利用我国2002—2015年海洋资源开发强度影响因素指标面板数据,结合EVIEWS 8.0软件进行单位根检验,运用STATA进行豪斯曼检验,检验结果为98.26,通过了1%水平的显著性检验,面板数据模型可以引用。我们将影响因素指标数据代入到EVIEWS软件中进行回归分析,结果见表4。

表4 基于面板数据模型的海洋资源开发强度时空演化的影响因素分析

注:***、**、* 分别表示指标因子在1%、5%、10%的水平上显著相关。

我国海洋资源开发强度影响因子对因变量的影响调整后的R2为0.721,拟合度较好,各变量均通过了5%水平的显著性检验。由表4可知,海洋经济发展水平对海洋资源开发强度的影响系数为0.047,表明海洋经济发展水平对带动海洋资源开发有一定的推动作用。产业结构水平对海洋资源开发强度的影响系数为0.838,表明实现产业结构转型、转变经济发展方式仍然是我国沿海省区提升海洋资源开发强度的重要途径之一。社会固定资产投资对海洋资源开发产业的影响系数为2.28E-06,表明对海洋资源开发强度的增加有一定的积极影响,但收效甚微,尤其是在目前注重绿色发展、生态发展的大环境下,很难依靠资本积累盲目开发海洋资源。人力科研水平对海洋资源开发强度的影响系数为109.764,表明劳动力素质对海洋资源开发具有巨大的推动作用,如在科技和人才素质提升对产业提升能源效率、降低产业能耗方面。对外开放水平影响系数为-0.0003,对外开放水平较高的地区在海洋资源开发方面的交通区位优势在一定程度上会增加对外来资源的进口,减少了对本地资源的需求。政府扶持力度对海洋资源开发强度的影响系数为-2.097,表明政府在海洋产业转型、生态保护和资源开发之间具有一定的协调作用,各省区政府、涉海企业、科研院所、学校等不同部门之间的合作对海洋资源型产业绿色发展、提升资源利用效率、减少资源消耗具有积极意义[30]。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文基于海洋资源的开发强度内涵,主要运用AHP-熵权法结合D-S方法求组合权重,利用综合加权法构建海洋资源开发强度评价模型,对我国2002—2015年的海洋资源开发强度及其演化特征进行了分析,并运用面板数据模型分析其演化机理,结论为:①2002—2015年我国海洋资源开发强度从0.199提升到0.370,增长了86%,整体增长显著,但部分省区开发强度水平仍然较低。②核密度曲线分布特征由“尖峰对称”分布向“宽峰长尾”转变,峰度不断下降,且主峰不断向右移动,曲线涵盖范围也不断扩大,表明我国海洋资源开发强度整体虽然有了明显提升,但地区两极差异扩大。③海洋资源开发强度空间格局变化明显,高开发强度的省区由2002年的0个到2015年的2个,低开发强度省区由8个减少到3个。空间分布上以天津、河北最高,其次是江苏,其他省区开发强度均较低。④我国海洋空间资源开发强度总体显示天津、河北、江苏、上海等较高,海南、福建等较低;海洋矿产资源开发强度天津、河北远高于其他省区,浙江等部分省区缺乏海洋油气资源开采产业;各省区海洋化学资源开发强度很高,天津等6省区均在0.75以上且较稳定,但江苏等3个省区逐年下降;天津、河北、上海、江苏4省区海洋旅游资源开发强度增长显著且高于其他省区;福建、广东、海南则十分有限,均在0.09以下;近海养殖强度以福建、广东、广西、海南4个省区较高,近海捕捞强度以河北、山东、江苏、浙江、福建5个省区较高,广东、广西、海南均较低。⑤经济发展水平对海洋资源开强度具有一定的正向影响,影响系数为0.047；产业结构水平影响系数为0.838,正向影响明显;社会投资水平对海洋资源开发产业的影响系数为2.28E-06,表明对海洋资源开发强度的增加有一定积极影响,但影响较小;人力科研水平具有明显正向影响,影响系数为109.764;对外开放水平的影响系数为-0.0003,影响较小;政府扶持力度的影响系数为-2.097,对海洋资源开发强度的增长具有一定的负向影响。

4.2 讨论

目前在我国能源消费结构发生巨大变化和整体进入“新时代”的背景下,展开对海洋资源开发强度的研究具有重要的理论价值和重大的现实意义。本文根据当前在海洋资源开发和资源开发强度中已有研究的欠缺,基于海洋资源开发强度内涵对我国沿海11个省区海洋资源开发强度时空演变特征及演化机理进行了深入分析,但在以下几个方面仍有待进一步探讨:①海洋资源指标选取。目前海洋资源分类根据研究和规划需要划分了不同的研究思路和对应的分类体系,本文根据国家海洋功能区划和参考已有研究选取主要资源进行分类,部分资源由于储量或开发量过小、省级数据难以获取等问题未被纳入研究范围,在研究指标上有待进一步深化;②研究深度。由于难以获取完整市县级数据和课题研究有限,研究深度停留在省级层面,有待未来进一步深入和完善。