陜西秦嶺山地生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)

吳 磊，劉 康

(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127)

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)環(huán)境對(duì)外界干擾抵抗力弱，在被干擾后恢復(fù)能力低，容易由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，而且一經(jīng)改變很難恢復(fù)到初始狀態(tài)的性質(zhì)［1］。生態(tài)脆弱性研究?jī)?nèi)容涉及系統(tǒng)變化分析、系統(tǒng)自身的敏感性與外部擾動(dòng)的潛在影響，人地系統(tǒng)的適應(yīng)性多個(gè)方面，涵蓋了環(huán)境變遷、生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多個(gè)互為關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域［2］。隨著人口的急劇增加和資源的不合理利用，生態(tài)系統(tǒng)自身的協(xié)調(diào)能力不斷下降，生態(tài)退化越來(lái)越成為制約可持續(xù)發(fā)展的重要因素［3］，陜西秦嶺山地的生態(tài)環(huán)境正面臨嚴(yán)重的威脅。本文以秦嶺陜西境內(nèi)所包含的6個(gè)地市和33個(gè)縣區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)域生態(tài)脆弱性現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便在理論和實(shí)踐上為合理實(shí)施生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)提供參考。

1 研究區(qū)概況

秦嶺是中國(guó)南北自然環(huán)境的天然分界線，中國(guó)中部生態(tài)安全的天然屏障，中國(guó)中部重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，也是東亞地區(qū)生物多樣性最豐富的熱點(diǎn)地區(qū)之一。秦嶺山地陜西段位于 32°40'～34°35'N，105°30'～ 110°05'E，面積 5.35 × 106 hm2，占陜西省總面積的26%。林地面積占秦嶺山地面積的75.2%，在土壤保持和水源涵養(yǎng)方面具有極其重要的功能。在行政區(qū)域上，包括西安、咸陽(yáng)、寶雞、渭南、漢中、安康的部分縣區(qū)和商洛市的全部，共計(jì)39個(gè)。

2 評(píng)價(jià)方法

生態(tài)脆弱性是生態(tài)受到外界干擾作用超出自身的調(diào)節(jié)范圍，而表現(xiàn)出對(duì)干擾的敏感程度。由生態(tài)脆弱性的內(nèi)涵可知，生態(tài)脆弱性與系統(tǒng)本身的敏感性、面臨的生態(tài)壓力和生態(tài)彈性有關(guān)。從這3個(gè)方面出發(fā)，采用綜合指數(shù)法對(duì)生態(tài)脆弱性進(jìn)行綜合分析和定量評(píng)價(jià)。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

生態(tài)敏感性是在不考慮人類活動(dòng)影響的前提下，分析可能發(fā)生的主要生態(tài)問(wèn)題的類型及可能性大小、可能發(fā)生的地區(qū)及程度［4］。針對(duì)秦嶺地區(qū)，選擇地形起伏度、年降水量、土壤侵蝕脆弱性、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、洪水災(zāi)害危險(xiǎn)性作為分析指標(biāo)。

生態(tài)壓力可通過(guò)生態(tài)環(huán)境目前所承載的人口壓力和資源壓力及經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力來(lái)表征。如:人口密度、人均耕地面積、人均水資源占有量、人均GDP、農(nóng)民人均純收入、城鎮(zhèn)化率、SO2排放量、COD排放量、旱地占耕地面積比例等。

生態(tài)彈性指生態(tài)環(huán)境在內(nèi)外擾動(dòng)或壓力不超過(guò)其彈性限度時(shí)，具有自我調(diào)節(jié)與自我恢復(fù)能力的特性。生態(tài)彈性的大小與生態(tài)環(huán)境的組成結(jié)構(gòu)及各組成成分有關(guān)。故選擇生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)。

根據(jù)秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征及生態(tài)脆弱性影響因素分析，構(gòu)建3個(gè)層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。第一層即生態(tài)脆弱性，第二層是生

態(tài)敏感度、生態(tài)壓力度、生態(tài)彈性度3類，第三層則為18項(xiàng)具體指標(biāo)，以此為框架建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見(jiàn)圖1)。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

確定評(píng)價(jià)因子權(quán)重常用的方法有德?tīng)栰撤?、回歸分析法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等，本文根據(jù)秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征，以專家決策法為基礎(chǔ)構(gòu)造準(zhǔn)則層及各指標(biāo)層的判斷矩陣，分別計(jì)算出準(zhǔn)則層和各指標(biāo)層的值(見(jiàn)圖1)，并將結(jié)果經(jīng)過(guò)一致性檢驗(yàn)。把各指標(biāo)層的權(quán)重值與對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則層的權(quán)重值相乘得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

相關(guān)數(shù)據(jù)主要利用陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒(2006)、陜西省土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集(2006)、陜西省第二次水資源調(diào)查的成果數(shù)據(jù)、陜西省生態(tài)功能區(qū)劃、陜西省第二次土壤普查數(shù)據(jù)集等調(diào)查資料。由于數(shù)據(jù)來(lái)源不一，因此對(duì)收集到的各評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除原始數(shù)據(jù)量綱不同所造成的影響。本文采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法［5］，公式如下:

圖1 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

式中:i為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元;j為第j項(xiàng)參評(píng)指標(biāo);Sij為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元第j項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值;Xij為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元第j項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù);Xjma為第j項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)的最大值;Xjmin為第j項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)的最小值。

18項(xiàng)指標(biāo)中，屬于正向關(guān)系的指標(biāo)有地形起伏度、年降水量、土壤侵蝕脆弱性、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、洪水災(zāi)害危險(xiǎn)性、人口密度、城鎮(zhèn)化率、SO2排放量、COD排放量、旱地占耕地面積比例等10項(xiàng)。屬于逆向關(guān)系的指標(biāo)有人均耕地面積、人均水資源、人均GDP、農(nóng)民人均純收入、生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機(jī)質(zhì)等8項(xiàng)指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值為0～1。

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算

采用綜合指數(shù)法，對(duì)生態(tài)脆弱性進(jìn)行逐層評(píng)價(jià)。其中，生態(tài)敏感度和生態(tài)壓力屬于正向指標(biāo)，生態(tài)彈性屬于逆向指標(biāo)。公式為:

式中:I為指數(shù)值;Bi為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值;Wi為指標(biāo)權(quán)重;j為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

3 結(jié)果與分析

通過(guò)以上的計(jì)算步驟，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級(jí)。生態(tài)敏感性、生態(tài)壓力、生態(tài)彈性指數(shù)按相應(yīng)的閾值劃分為五級(jí)，分別為:低、較低、中等、較高、高。根據(jù)式(3)，通過(guò)對(duì)各單項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)合計(jì)，可得出秦嶺地區(qū)各縣區(qū)生態(tài)脆弱性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(見(jiàn)表1)。

3.1 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

該區(qū)域生態(tài)敏感性的空間分布特征，秦嶺山地的敏感性南麓高于北麓，東部高于西部。評(píng)價(jià)值處于0.022～0.122之間，敏感性最低的區(qū)域主要分散在秦嶺山地中部，面積占研究區(qū)總面積的12.3%，敏感性最高即評(píng)價(jià)值處于0.344～0.480之間的區(qū)域除藍(lán)田縣外其余分布在秦嶺南麓，該區(qū)域地形起伏大，自然條件復(fù)雜，土壤侵蝕脆弱性較高，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使敏感的生態(tài)環(huán)境面臨新的危機(jī)，暴雨極易引發(fā)洪水，加劇水土流失、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。

3.2 生態(tài)壓力評(píng)價(jià)

針對(duì)該區(qū)域生態(tài)環(huán)境目前所承受的人口、資源及經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力來(lái)看生態(tài)壓力的空間分布。生態(tài)壓力度較高及以上區(qū)域主要分布在秦嶺北坡的西安、渭南和寶雞所轄的部分縣區(qū)，尤以灞橋和渭濱兩區(qū)生態(tài)壓力最大，秦嶺南坡的漢臺(tái)區(qū)、勉縣生態(tài)壓力也較大。這和這些地區(qū)人口集中、工業(yè)發(fā)達(dá)城鎮(zhèn)化率高密不可分，但同時(shí)，SO2排放量、COD排放量已接近或超過(guò)環(huán)境容量，城鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)、生活廢污水排放量大，污染情況十分嚴(yán)重。

3.3 生態(tài)彈性評(píng)價(jià)

選取生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機(jī)質(zhì)作為生態(tài)彈性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于生態(tài)彈性指標(biāo)與生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)呈負(fù)相關(guān)，因此生態(tài)彈性評(píng)價(jià)值越小表明生態(tài)脆弱性越高。從空間分布上分析，秦嶺山地的生態(tài)彈性較高，北麓部分縣區(qū)生態(tài)彈性較低。中等彈性以上面積占研究區(qū)總面積的84.3%。高生態(tài)彈性的縣區(qū)分布在研究區(qū)的中西部，這里人口稀少，森林覆蓋率高并建有國(guó)家級(jí)和省級(jí)生態(tài)保護(hù)區(qū)，其中，寧陜縣、太白縣的水源涵養(yǎng)力及植被蓋度最好。

表1 各縣區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指數(shù)

3.4 生態(tài)脆弱性綜合評(píng)價(jià)

從研究區(qū)生態(tài)脆弱度的空間分布，生態(tài)脆弱度從低到高劃分為五級(jí):0.043～0.111為低度脆弱區(qū)，有5個(gè)縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的12.3%;0.112～0.169為較低度脆弱區(qū)，有7個(gè)縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的14.5%;0.170～0.211為中等脆弱區(qū)，有12個(gè)縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的32.4%;0.212～0.258為較高度脆弱區(qū)，有7個(gè)縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的16%;0.259～0.350為高度脆弱區(qū)，有8個(gè)縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的24.8%。生態(tài)脆弱度較高及以上區(qū)域主要分布在研究區(qū)的南部及東部，占研究區(qū)總面積的40.8%，雖然該區(qū)域生態(tài)彈性較大，但其生態(tài)敏感性很高，生態(tài)壓力較大，從而使得該區(qū)域生態(tài)較為脆弱。占總面積比重最多的是生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)等級(jí)為中等脆弱的區(qū)域，占到32.4%。主要分散分布在研究區(qū)的中部地區(qū)。生態(tài)脆弱性最低的區(qū)域也是生態(tài)彈性最大的寧陜、太白及東部的丹鳳縣。從總體上分析，秦嶺山地的生態(tài)較為脆弱，生態(tài)最為脆弱的地區(qū)主要分布在研究區(qū)的南部生態(tài)敏感性較強(qiáng)的區(qū)域，其所占比重不容忽視。

4 結(jié)論

圍繞秦嶺地區(qū)的資源、環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，依據(jù)當(dāng)前生態(tài)脆弱性研究的相關(guān)理論，通過(guò)量化指標(biāo)來(lái)討論該區(qū)域生態(tài)脆弱性空間分布規(guī)律。秦嶺作為中國(guó)中部生態(tài)安全的重要組成部分，近年來(lái)，在各種自然和人為干擾不斷加大的作用下，生態(tài)系統(tǒng)有惡化的趨勢(shì)。根據(jù)研究結(jié)果，秦嶺地區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)主要分布于秦嶺南部地區(qū)，高度和較高度脆弱區(qū)面積總和為33 569.90 km2，占整個(gè)研究區(qū)域的40.8%，說(shuō)明秦嶺地區(qū)生態(tài)水平整體略好，但部分地區(qū)生態(tài)已經(jīng)接近或超過(guò)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資源和社會(huì)發(fā)展的水平。評(píng)價(jià)該區(qū)域的生態(tài)脆弱性的空間分布規(guī)律，對(duì)改善區(qū)域內(nèi)各縣區(qū)生態(tài)狀況，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)，有針對(duì)性的開展脆弱區(qū)生態(tài)保護(hù)、資源利用和可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

［1］喬青，高吉喜，王維，等.生態(tài)脆弱性綜合評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)，2008，21(5):117 ～118.

［2］徐廣才，康慕誼，賀麗娜，等.生態(tài)脆弱性及其研究進(jìn)展［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，(5)29:2578 ～2588.

［3］趙紅兵.生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)研究——以沂蒙山區(qū)為例［D］.山東大學(xué)，2007.

［4］劉康.生態(tài)評(píng)價(jià)原理與應(yīng)用［M］.西安地圖出版社，2004:27～34.

［5］林曉薇.基于GIS的生態(tài)脆弱性分析—以漢江流域中下游為例［D］.武漢:華中師范大學(xué)碩士論文.2008.