本文将旅游地视为一个自然—经济—社会复合生态系统。旅游生态安全是指在一定时空范围内,通过对旅游资源合理开发和旅游生态环境的有效管理,使旅游地生态系统保持结构稳定和功能多样性,为旅游发展提供丰富的物质基础和环境空间,维持旅游地自然—社会—经济系统复合生态系统的协调可持续发展^[14-15]。因此,科学评价旅游生态安全既要考虑自然生态系统内部各要素之间的相互作用关系,又要考虑人类活动、经济活动以及社会发展与旅游地之间的相互作用关系。欧洲环境署提出的“驱动力—压力—状态—影响—响应”(DPSIR)模型综合了PSR模型和DSR模型的优点,能够反映旅游活动与生态环境之间的相互作用关系及其影响,从而揭示人类社会自主、积极的反馈机制。该模型被广泛应用于可持续发展评价、生态安全评价以及生态脆弱性和水资源安全评价等领域。

因此本文将DPSIR模型应用于旅游生态系统构建旅游生态安全动态预警指标体系,其运行机制如图1所示:旅游活动、社会经济发展等因素作为长期驱动力(D),旅游发展对自然环境、社会经济以及生态资源产生一定压力(P),直观反映在旅游经济、资源和生态环境状态(S)上,进而对生态系统产生一系列影响(I),为维持旅游生态系统可持续发展,人类采取一系列响应(R)措施改善生态环境。基于该模型的运行机制,采用DPSIR模型构建宁夏旅游生态安全评价指标体系。遵循指标选取的科学性、代表性以及可获得性等原则的基础上,通过频度统计法和专家咨询法,参考相关文献^[6-13],结合宁夏实际状况,进行评价指标的筛选,建立宁夏旅游生态安全评价指标体系(表1)。

图1 DPSIR模型运行机制

表1 宁夏旅游生态安全评价指标体系

本文使用数据来源于《宁夏统计年鉴》、《中国旅游统计年鉴》以及宁夏国民经济和社会发展统计公报、宁夏土地利用变更资料数据和宁夏环境公报和监测数据以及宁夏政府报告、官方网站公布的数据,其中个别数据来源于相关单位和部门。

TOPSIS法是一种常用的多目标决策分析法,通过测度目标靠近正负理想解的程度来对评价对象进行综合评估^[16]。该方法对数据分布、样本含量以及指标数量没有严格限制,且直观、真实、可靠,能够很好地反映旅游生态安全评价过程^[17]。但其传统的TOPSIS法以理想解到负理想解的距离来判断评价对象贴近理想解的程度,排名无法完全反映评价对象的优劣性,而改进TOPSIS法对评价对象到正负理想解的距离公式进行了改进,可以客观反映评价对象的优劣性^[18]。因此,本文采用改进TOPSIS法对宁夏旅游生态安全进行评价,计算过程为:

(1)评价指标的标准化处理。

正向指标:Y_ij=(x_ij-x_jmin)/(x_jmax-x_jmin)

负向指标:Y_ij=(x_jmax-x_ij)/(x_jmax-x_jmin)

式中:Y_ij为指标标准化后的值; x_jmax和x_jmin分别为第j项指标的最大值和最小值。

(2)指标权重的确定。本文采用更为客观的熵权法确定指标权重,能够很好地避免主观因素的影响。其计算公式为:

w_j=(1-e_j)/∑²⁶_j=1(1-e_j)

e_j=(1/ln10)·∑²⁶_j=1(z_ijlnz_ij)

z_ij=Y_ij/∑²⁶_j=1Y_ij (当z_ij=0时,z_ijlnz_ij=0)

式中:w_j为第j项指标的权重值; e_j为第j项指标的熵值; z_ij为第i年第j个指标的标准化值,计算结果见表1。

(3)建立加权评价矩阵。其计算公式为:

T=|T_ij|_10×26=w_j·Y_ij

式中:T为加权评价矩阵; Y_ij为指标标准化后的值; w_j为指标权重; T_ij为规范化决策矩阵。

(4)确定第i年的正负理想解:计算公式为:

T⁺_i={maxT_ij|i=1,2,…,10}

T^-_i={minT_ij|i=1,2,…,10}

式中:T⁺_i和T^-_i分别为正、负理想解; T_ij为规范化决策矩阵。

(5)计算第i年的T_ij值到T⁺_i和T^-_i的距离。计算公式为:

式中:D⁺_i为第i年评价对象到正理想解的距离; D^-_i为第i年评价对象到负理想解的距离。

(6)计算第i年与理想解的贴近度(C_i),计算公式为:

C_i=(D^-_i)/(D⁺_i+D^-_i)

式中:C_i∈[0,1],其值越大,该年旅游地生态安全评价值越大,旅游生态系统越安全,反之,旅游生态系统越不安全。

本文采用地理探测模型探测影响旅游生态安全的影响因素,该模型由王劲峰等^[19]创建,最先应用于地方疾病与风险因子探测方面,随后被广泛应用于地理要素的空间分异等方面。其计算公式为:

q=1-1/(nσ²)∑^L_h=1n_hσ_h²

式中:q为研究区旅游生态安全影响因素探测值,假设影响要素X离散化后有M级分类,那么n_Xi为影响要素X的i级内的样本数; n为总样本数; n所有i级(i=1,2,3,…,M)的n_Xi和σ²为整个区域的离散方差; h为层(h=1,2,3,…); L为M或X的分层。当q=1时,说明旅游生态安全发生分异完全由因素X决定,当q=0时,表明因素X对旅游生态安全分异的影响为0,该值越大,说明因素对旅游生态安全影响越大。

本文结合宁夏实际,参考相关研究成果^[20-21],采用等间距划分法依据贴近度C_i将宁夏旅游生态安全状况划分为5个等级(表2)。

表2 宁夏旅游生态安全等级划分标准

研究期间宁夏旅游生态安全的贴近度呈逐年上升趋势(图2),由2009年的0.423增加至2018年的0.517,说明宁夏旅游生态安全状况有所改善。近年来,宁夏在生态立区理念的指导下,不断加大区域生态保育与恢复建设力度,积极推进旅游生态环境综合整治,提高城市生态环境质量,同时注重旅游低碳转型以及集约发展,构建和发展生态旅游城市,提升旅游城市综合服务功能,生态旅游城市建设取得显著成效,在一定程度上带动了全区旅游生态安全状况朝趋好的方向发展。2014—2016年旅游生态安全贴近度出现短暂下降,由0.524下降至0.483,主要是全域旅游的实施,入境游客数量增加,人均日生活用水量较高,旅游地人口密度增大,加大了旅游空间密度,旅游资源利用强度增加所导致的。说明提高水资源节约利用和循环利用水平,有效缓解资源供需矛盾,严格把控旅游地游客数量,注重区域生态环境质量改善与维护,对于研究区旅游生态安全具有重要意义。2016年以来,随着生态文明理念以及生态建设政策的颁布与实施,宁夏生态建设与环境保护力度逐年加大,其旅游生态安全状况逐渐趋于好转。

图2 2009-2018年宁夏旅游生态安全状况

从驱动力系统来看,2009—2018年研究区驱动力系统贴近度由0.686下降至0.346(图2),其安全等级由较安全下降为较不安全,生态安全状况逐渐恶化,这与研究区旅游业与区域社会经济快速发展息息相关。近年来,宁夏区域社会经济发展水平不断加快,城镇化速度不断加快,城镇化率不断增加,城市功能不断完善,特别是旅游业发展速度日益加快,游客总量逐年攀升。然而社会经济和旅游业快速发展的同时,也为生态环境带来了诸多压力,使其生态系统面临的不确定因素和隐患增加,对生态安全的维护产生一定影响。

从压力系统来看,2009—2018年研究区压力系统贴近度由0.543下降至0.562(图2)但其安全等级始终保持“一般”状态,生态系统压力增加,不利于区域旅游生态安全,这也是社会经济与旅游业快速发展的结果。宁夏旅游资源丰富,西夏文明、黄河文化以及“塞上江南”的美誉为其旅游业发展增光添彩,特别是全域旅游的全面实施,全区旅游人数逐年攀升,人口集聚加速,游客密度不断上升,旅游资源利用强度增强,同时也加大了污染物排放量,使得水资源供需矛盾显著,生态系统压力不断增加。因此必须依据旅游承载力合理调控旅游人数,同时加大污染管控与治理力度,完善旅游基础设施建设,提升旅游发展水平,逐步缓解旅游业发展供需矛盾,持续推进旅游生态安全状况不断好转。

从状态系统来看,2009—2018年研究区状态系统贴近度由0.436下降至0.431(图2),整体变化不大。从安全等级状况来看,研究期间其始终处于“一般”水平,整体形式不容乐观,究其原因是城镇化进程的加快、旅游业的快速发展以及生态建设使得大量耕地别占用,致使人均耕地面积不断减少。而全域旅游的实施,为宁夏旅游发展带来了机遇,未来一段时期将是宁夏旅游业发展的关键时期和黄金阶段,对于土地资源的需求将只增不减,因此采取合理有效的措施提高土地资源利用效率以及耕地保护水平,缓解人地关系矛盾,对于改善和提高旅游生态安全至关重要。

从影响系统来看,随着宁夏旅游业和社会经济的快速发展,其生态用地面积有所增加,空气质量优良天数比重、饮用水水质状况以及森林覆盖率和建成区绿化覆盖率等不断得到改善,旅游生态安全状况不断趋于好转,研究期间贴近度由0.476增加至0.517(图2)。虽然其贴近度有所增加,但从安全等级水平来看,其仍处于“一般”状况。生态用地面积虽然有所增加,但其保护压力仍较大,且整体质量不高,而对于核心景区游客数量较多,旅游资源利用强度较大,旅游地负荷增加等问题尤为突出。因此,在注重增加和保护生态用地数量和质量的同时,基于生态承载力合理调控游客规模及其空间分布格局,从而推进旅游生态安全状况的根本转变。

从响应系统来看,研究期间其贴近度由0.349增加至0.671(图2),安全等级由较不安全逐渐转变为较安全,安全状况改变显著。这与宁夏对旅游业发展的高度重视,积极开发旅游资源,打造旅游综合体,建设塞上江南旅游圣地,加大投资旅游业发展与建设力度,统筹推进稳增长、调结构、促改革、树形象、惠民生和防风险以及投试点等工作以及注重专业人才的培养息息相关。在政府政策和制度的支持下,环境污染治理投资力度、污水处理率、垃圾无公害处理率和专业人才数量及其综合素质不断提高,从而有效带动了旅游生态安全不断趋于好转。

为探讨研究区旅游生态安全影响因素及其驱动机制,本文采用地理探测器计算各评价指标对研究区旅游生态安全的影响,通过分析其主要影响因素,分析其驱动机制。研究结果显示(表3),不同因素对旅游生态安全影响的强度存在显著差异,2009—2018年各影响因子决定力q值呈下降趋势,关键影响因子数量减少,而单一因素对旅游生态安全的影响增加。

(1)驱动力影响因素。从指标决定力q值来看,各指标影响程度相对均衡,第三产业增长率、人均GDP和城镇化率的决定力q值增大,表明上述3个因子对研究区生态安全影响较大。第三产业不仅可以促进第一、二产业的发展,同时也可以培育新的经济增长点,在旅游经济发展中具有重要作用,此外第三产业很少受土地和资源的约束,对环境的负面影响也较小。宁夏第三产业发展空间较大,将是未来对改善旅游生态安全的关键驱动因素。

(2)压力影响因素。从指标决定力q值来看,旅游空间密度和万元GDP用水量的决定力q值最大,表明这两个因子是影响宁夏旅游生态安全的主要因素。旅客是旅游活动的主体,同时也是最难控制的因素,其不文明的旅游行为都将对环境造成影响。游客空间密度反映了城市游客数量,而游客密度一旦超过旅游地环境承载力,将发生生态失衡,影响旅游地生态安全。万元GDP用水量反映了旅游活动和生活影响下的资源消耗水平,其q值由2009年的0.476增加至2018年的0.493,表明万元GDP用水量对研究区旅游生态安全影响程度加大,长此以往将对旅游地生态环境造成压力。

(3)状态影响因素。建成区绿化面积、森林覆盖率对研究旅游生态安全具有显著的促进作用,绿化不仅可以减少灰尘,还可以调节空气,对保持生态环境平衡具有重要作用,是缓解旅游生态安全的重要因素,同时也是促进生态环境与旅游业协调发展的关键因素。从指标决定力q值来看,研究始末建成区绿化面积、森林覆盖率q值均较高,说明是影响研究区旅游生态安全的主要因素。

(4)影响影响因素。通过探测结果可以发现,旅游经济密度和人均旅游收入在旅游生态安全中发挥着重要作用,并且可以通过刺激增强旅游地投资更多资源来维护旅游生态系统实现良好运转的意愿,从而提高旅游生态系统的响应能力。旅游收入占GDP的比重代表了旅游经济的发展水平,反映了旅游在经济体系中的地位,也是旅游生态安全的关键经济因素。

(5)响应影响因素。应对措施主要体现在短期措施和长期措施上。依据探测结果可知,污水处理率和环保投资占GDP比重的决定力q值增加显著,表明这些短期措施可以直接改变生态环境。而旅游从业人员大专以上学历比重和每万人在校学生数的决定力q值呈缓慢增加趋势,说明人才培养是一个长期的过程,人才投资是提高应对能力的关键因素,对于改善旅游生态安全具有显著作用。

表3 宁夏旅游生态安全影响因素探测值

根据生态格局和生态系统理论,旅游生态系统的各要素处于相互影响和循环运行的状态,而对其关键因素进行调控有利于维持旅游生态系统稳定运行。本文基于宁夏旅游生态安全影响因素探索其驱动机制(图3),有助于明晰系统不同因素之间的相互作用方式及其形成原因。旅游生态系统本质上是一个由旅游环境影响和旅游经济发展组成的复杂的多变量耦合系统。驱动力因素是整个旅游生态安全演变的动力源泉。宁夏经济发展水平的迅速提升以及第三产业的快速增长促进了区域旅游业的发展,而旅游活动造成的一系列资源消耗和污染物排放等带来了人口压力、资源压力和环境压力,进而对旅游地生态系统造成了一定的负面影响,特别是核心景区,游客数量的激增,加大了其生态压力,生态污染和环境破坏现象明显,从而改变其原有生态系统的稳定状态。而旅游生态系统不稳定的状况将影响旅游经济的发展,长此以往必将导致旅游经济的衰落。为保持旅游经济持续健康发展,促使管理者采取一定的管理决策和措施,而合理有效的管理决策和措施不仅减轻旅游发展压力,维持健康良好的旅游生态系统状态,同时还可以调节外部压力对旅游生态系统产生的改变。宁夏政府十分重视旅游压力改变生态环境带来的旅游经济影响,因此不断加大环保投资应对旅游活动带来的压力,维护旅游地生态环境稳定状态,调节外部压力对旅游生态系统产生的改变。

图3 宁夏旅游生态安全驱动机制

通过对研究区旅游生态安全地理探测发现,宁夏旅游生态安全关键影响因子数量减少,而单一因素对旅游生态安全的影响增加。旅游空间密度高、压力大,生态环境质量不高、响应能力不足是宁夏生态安全整体水平较低的主要原因,因此依据旅游生态系统承载力,合理把控游客数量,加大生态环境治理与保护,提高系统响应能力对于提升和改善研究区旅游生态安全具有重要作用。