基于“成因—結(jié)果”指標(biāo)的甘肅各縣區(qū)生態(tài)脆弱性定量評(píng)價(jià)

尚立照 ，張龍生

(1.甘肅省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)督管理局，甘肅 蘭州 730020;2.甘肅省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，甘肅 蘭州 730020)

生態(tài)脆弱性是景觀和生態(tài)系統(tǒng)在特定時(shí)空尺度上相對(duì)于干擾而具有的敏感反應(yīng)和恢復(fù)狀態(tài)，它是生態(tài)系統(tǒng)的固有屬性在干擾作用下的表現(xiàn)[1]。關(guān)于生態(tài)脆弱性(Ecological Vulnerability)的研究，最早源于 20世紀(jì)初，美國(guó)學(xué)者 Clements提出了生態(tài)過(guò)渡帶(Ecotone)，20世紀(jì)80年代以來(lái)，該領(lǐng)域成為生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前，許多學(xué)者從理論、實(shí)踐等多個(gè)層次探討了脆弱生態(tài)環(huán)境的表現(xiàn)形式、形成過(guò)程及治理方法。生態(tài)脆弱性研究的方法有模糊綜合評(píng)判法[2-5]、EFI(Ecological Frangibility Index)法[6]、層次分析法(AHP)[7-8]、主成分分析法[9]等，采用的指標(biāo)體系有單一類型區(qū)域指標(biāo)、綜合型指標(biāo)和“多系統(tǒng)”評(píng)價(jià)指標(biāo)等[10]。甘肅地處我國(guó)西北內(nèi)陸，省域平面形態(tài)呈北西—南東方向延伸的狹長(zhǎng)帶狀，自然地理?xiàng)l件復(fù)雜，氣候類型多樣。氣候類型由東南部的亞熱帶濕潤(rùn)氣候逐漸過(guò)渡到西北部的冷溫帶干旱氣候，以干旱半干旱氣候?yàn)橹鳎鷳B(tài)環(huán)境比較脆弱。近年來(lái)，對(duì)甘肅省生態(tài)脆弱性研究逐漸活躍，但多是區(qū)域性的，如趙雪雁[11]、陶希東[12]等評(píng)價(jià)了河西地區(qū)的生態(tài)脆弱性，丁國(guó)民[13]等研究了祁連山生態(tài)系統(tǒng)脆弱性，王曉峰[14]等研究了隴南地區(qū)的生態(tài)脆弱性動(dòng)態(tài)變化，李棟[15]等評(píng)價(jià)了定西市安定區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性等。姚玉璧[16]、馬金珠[17]等雖然對(duì)甘肅省生態(tài)脆弱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但都是以地級(jí)市為單元的評(píng)價(jià)。因此，建立相關(guān)指標(biāo)，對(duì)每個(gè)縣區(qū)的生態(tài)脆弱性進(jìn)行客觀的量化評(píng)價(jià)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展決策和生態(tài)恢復(fù)重建戰(zhàn)略制定提供理論依據(jù)，具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 甘肅省生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

甘肅省地處黃土高原和青藏高原兩大高原交匯處，是我國(guó)唯一既跨青藏高原、西北干旱區(qū)又跨東部季風(fēng)區(qū)的省份，自然條件嚴(yán)酷，生態(tài)環(huán)境脆弱，荒漠化危害嚴(yán)重。西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施以來(lái)，盡管甘肅省加大了生態(tài)保護(hù)工作的力度，取得了一定的成績(jī)，但生態(tài)環(huán)境不斷惡化與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾依然突出，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題依然嚴(yán)重。近年來(lái)，由于全球氣候變暖以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然資源的過(guò)度利用，導(dǎo)致大面積草地、森林和水域等生態(tài)系統(tǒng)極度退化。具體表現(xiàn)在:一是水資源匱乏且地域分布不均，土地沙漠化嚴(yán)重，沙塵暴頻繁發(fā)生;二是森林覆蓋率低，干旱少雨，土壤侵蝕(水蝕)嚴(yán)重;三是草原退化十分嚴(yán)重;四是黃河及主要水域面積減少，河流流量不斷下降。

根據(jù)2004年全國(guó)第三次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)結(jié)果，全省土地沙漠化發(fā)生在 8個(gè)市(州)的 24個(gè)縣(市、區(qū))，沙漠化土地(包括沙漠和戈壁，下同)總面積達(dá)1203.5萬(wàn)hm2，占全省土地總面積 42.58萬(wàn)km2的 28.3%，居全國(guó)第五位。省內(nèi)沙漠化土地絕大部分分布在河西地區(qū)，該地區(qū)沙漠化土地總面積達(dá)1174.9萬(wàn)hm2，占全省沙漠化土地總面積的 97.6%，全國(guó)八大沙漠中的騰格里、巴丹吉林、庫(kù)木塔格三大沙漠在該區(qū)均有分布。甘肅是我國(guó)沙漠化土地面積較大、沙化和沙塵暴危害嚴(yán)重的省份之一。

根據(jù)2000年全國(guó)第二次水土流失遙感調(diào)查結(jié)果，全省土壤侵蝕(水蝕)發(fā)生在10個(gè)市(州)的 61個(gè)縣(區(qū))(市轄區(qū)按1個(gè)單位統(tǒng)計(jì))，總面積1179.5萬(wàn)hm2，占全省土地總面積的27.7%。土壤侵蝕主要分布在省域中東部和南部。中東部為以黃土高原為主的黃河流域，每年流入黃河的泥沙達(dá)5.04億t，占黃河(陜縣以上)年均輸沙量15.7 t的32%。南部為以隴南山區(qū)為主的長(zhǎng)江流域，年輸沙量0.5億t，占長(zhǎng)江宜昌以上段平均輸沙量 5.14億t的 9.7%，已演變?yōu)殚L(zhǎng)江上中游主要產(chǎn)沙區(qū)之一。

甘肅大面積的草地分布在甘南州，資料顯示[18]:2008年全州近 90%的草地發(fā)生退化，其中重度退化草地面積占全州草地總面積的30%，中度退化占50%，草地鼠害發(fā)生面積占天然草地可利用面積的 50.2%。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

2.1 指標(biāo)體系的確定

生態(tài)環(huán)境的脆弱性具有自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的雙重特征，有些專家將其定義為當(dāng)生態(tài)環(huán)境退化超過(guò)了在現(xiàn)有社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平下能長(zhǎng)期維持目前人類利用和發(fā)展的水平時(shí)的狀態(tài)。其成因包括自然因素和人為因素兩大類。其最終結(jié)果是影響和阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一般表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力低、工業(yè)落后、人口素質(zhì)差以及經(jīng)濟(jì)貧困等。本研究的指標(biāo)體系由主要成因指標(biāo)和結(jié)果表現(xiàn)指標(biāo)兩部分組成，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇依據(jù)脆弱生態(tài)環(huán)境的成因和結(jié)果，考慮了指標(biāo)的可得性、實(shí)效性和區(qū)域特征。主要成因指標(biāo)有降水量、大風(fēng)日數(shù)、森林覆蓋率、墾殖率、人口密度等 5項(xiàng)，其中降水量是決定生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵因子，森林是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的屏障，墾殖率是耕地面積和土地總面積的比值，人口密度反映的是各縣(市、區(qū))人口承載狀況，人口密度超過(guò)生態(tài)環(huán)境承載力將加劇其脆弱性。結(jié)果表現(xiàn)指標(biāo)有農(nóng)民人均純收入、人均糧食產(chǎn)量、人均 GDP、人均工業(yè)總產(chǎn)值、高中入學(xué)率等 5項(xiàng)。在以上指標(biāo)中，大風(fēng)日數(shù)、墾殖率和人口密度3項(xiàng)指標(biāo)與生態(tài)環(huán)境脆弱度成正相關(guān)，其余各項(xiàng)指標(biāo)與脆弱度成負(fù)相關(guān)。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系詳見圖1。本文所用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均來(lái)源于氣象統(tǒng)計(jì)資料和甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒。

圖1 甘肅省生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

確定權(quán)重分配的方法很多，如 DARE評(píng)分法、特爾菲法和層次分析法(AHP)等。本研究采用層次分析法，咨詢有關(guān)專家意見，根據(jù)層次分析法評(píng)判標(biāo)度構(gòu)建兩兩判斷矩陣，獲得各層次指標(biāo)權(quán)數(shù)及隨機(jī)一致性率值(CR)等(表1)。

表1 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)各指標(biāo)組合權(quán)重

3 生態(tài)脆弱性定量評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)方法的確定

采用層次分析法[19]對(duì)生態(tài)脆弱性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層分別由 A、B、C代表，在進(jìn)行指標(biāo)值計(jì)算時(shí)，計(jì)算順序是從基層即評(píng)價(jià)指標(biāo)層(C層)開始依次向上，直到最上一層生態(tài)環(huán)境脆弱度值層(A層)。具體計(jì)算過(guò)程如下:

(1)C層指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值。具體計(jì)算公式為

式中:Pi為C層中第 i個(gè)指標(biāo)的現(xiàn)狀值;Pimin為C層中第 i個(gè)指標(biāo)各評(píng)價(jià)單元現(xiàn)狀值中的最小值;Pimax為C層中第 i個(gè)指標(biāo)各評(píng)價(jià)單元現(xiàn)狀值中的最大值;Qi為C層第 i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

(2)B層指標(biāo)數(shù)值的計(jì)算。B層指標(biāo)數(shù)值(Vm)是根據(jù)其所屬各C層中指標(biāo)數(shù)值乘以各自的權(quán)重后進(jìn)行加和，具體計(jì)算公式為

式中:Qi為B層所屬C層中第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;Wi為B層所屬 C層中第 i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值;m為B層中的指標(biāo)項(xiàng)數(shù)，m=1，2。

(3)生態(tài)環(huán)境脆弱度(A層)的計(jì)算。生態(tài)環(huán)境脆弱度(G)是將B層中各指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值乘以各自的權(quán)重，再進(jìn)行一次加和并取絕對(duì)值，再以1減之，計(jì)算公式為

式中:Vm為B層中第 m個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值;Wm為B層中第m個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。

3.2 生態(tài)脆弱性程度標(biāo)準(zhǔn)的確定

依據(jù)甘肅省生態(tài)脆弱性實(shí)際情況和專家調(diào)查結(jié)果，將脆弱性程度劃分為強(qiáng)度脆弱、高度脆弱、中度脆弱、輕度脆弱、微度脆弱 5個(gè)等級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表 2。

表2 生態(tài)脆弱性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.3 結(jié)果與分析

根據(jù)以上方法計(jì)算出全省14個(gè)市(州)的 81個(gè)縣(市、區(qū))(市轄區(qū)按1個(gè)單位統(tǒng)計(jì))的評(píng)價(jià)結(jié)果為:

強(qiáng)度脆弱縣(市、區(qū))共 8個(gè)，其中甘肅省中東部黃土高原區(qū) 6個(gè)、河西走廊 2個(gè);高度脆弱縣(市、區(qū))共17個(gè)，其中中東部11個(gè)、河西走廊 4個(gè)、南部山區(qū) 2個(gè);中度脆弱縣(市、區(qū))31個(gè)，其中中東部 9個(gè)、河西走廊 9個(gè)、南部山區(qū)13個(gè);輕度脆弱縣(市、區(qū))共 22個(gè)，其中中東部10個(gè)、河西走廊 4個(gè)、南部山區(qū) 6個(gè);微度脆弱縣包括徽縣、康縣和兩當(dāng)縣3個(gè)，全部分布于南部山區(qū)(詳見表3)。

本評(píng)價(jià)結(jié)果是自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況對(duì)生態(tài)脆弱性的綜合反映，強(qiáng)度脆弱和高度脆弱的縣(市、區(qū))多分布于省域中東部黃土高原及河西走廊干旱半干旱區(qū)。中東部脆弱度高的縣(市、區(qū))是我省人口密度、土地墾殖率最高，而經(jīng)濟(jì)水平(人均 GDP、農(nóng)民人均純收入等指標(biāo))相對(duì)較低、氣候較干旱、水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力較弱;河西走廊的民勤、金塔、敦煌等，雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，但是由于氣候干旱、境內(nèi)分布有大沙漠，土地退化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡劣，生態(tài)脆弱度也較高。

輕度脆弱和微度脆弱縣(市、區(qū))在中東部黃土高原區(qū)、河西走廊和南部山區(qū)都有一定分布。中東部黃土高原區(qū)的蘭州市轄區(qū)、崆峒區(qū)、西峰區(qū)、華亭縣等和河西走廊的嘉峪關(guān)市，雖然都有土地退化發(fā)生，但是經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)較高，生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力較強(qiáng)，生態(tài)脆弱性比較低;中東部黃土高原區(qū)的涇川縣、崇信縣、華池縣等，森林覆蓋率高，經(jīng)濟(jì)水平也相對(duì)較高，生態(tài)脆弱性較低;河西走廊的肅北、阿克塞、肅南等地，屬于祁連山區(qū)，生態(tài)環(huán)境良好，人口密度、土地墾殖率較低，經(jīng)濟(jì)水平較高，生態(tài)脆弱性較低;南部山區(qū)的徽縣、康縣和兩當(dāng)縣等地，經(jīng)濟(jì)水平不是特別高，但由于降水量大、森林覆蓋率高、開發(fā)指標(biāo)(如土地墾殖率等)相對(duì)較低，生態(tài)脆弱度也較低。

表3 甘肅省各縣(市、區(qū))生態(tài)脆弱度

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