定西市安定區(qū)不同水土保持措施結(jié)構(gòu)下綜合效益評價

劉彬彬，邸 利，馬曉燕，王 樂，邢軼蘭

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，蘭州730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學 林學院，蘭州730070）

隨著水土保持綜合治理工作的不斷深入，水土保持綜合治理效益評價應運而生，且在水土流失綜合治理科學研究工作中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。我國眾多學者在這方面做出了研究，系統(tǒng)地選取綜合效益評價指標，確定每個指標因子在系統(tǒng)的貢獻率，建立了完善的評價體系，并運用遺傳算法對丹東市水土保持效益進行了測量［1－2］；史海靜等對陜西省“長治”工程在生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟成果等方面進行了綜合分析，對“長治”工程進行了科學的評價［3］。在水土保持綜合治理工作中植樹造林、種草和修建水平梯田是應用最為廣泛的措施，這三項措施構(gòu)成了治理區(qū)防治架構(gòu)的基本框架，也是水土保持治理措施能夠生效的基本前提［4］。但由于主客觀條件的差異，這三項治理措施的布局和結(jié)構(gòu)比例在各地區(qū)各個時期存在很大差異，進而使得水土保持綜合治理效益在不斷改變。位于隴中黃土高原丘陵溝壑區(qū)的定西市安定區(qū)，是我國水土流失最為嚴重的地區(qū)之一，也是水土保持綜合治理的先進典型之一。在國家水土流失治理有限的資源投入條件下，研究和討論該地區(qū)水土保持措施結(jié)構(gòu)比例與綜合效益之間的關(guān)系，能從一定程度上反映已有治理措施的合理性和已產(chǎn)生效益價值的大小，對調(diào)整和優(yōu)化各種治理措施的結(jié)構(gòu)，以及對國家各級政府單位水保工作策略的決定和實施都具有非常顯著的指導意義。

1 研究區(qū)概況

定西市安定區(qū)位于我國黃土高原西部、甘肅省的中部，屬黃土丘陵溝壑區(qū)第五副區(qū)。全區(qū)總面積約為3 638.7km2，人口47萬，境內(nèi)地形多為黃土長梁，呈溝壑谷地起伏景觀，地面坡度陡峭，自然植被覆蓋率極低，以結(jié)構(gòu)松散的黃綿土為主，干旱少雨，降水多集中在夏末秋初的7—9月3個月，且暴雨頻繁，年均降雨量僅約420mm，而蒸發(fā)量高達1 526mm。

1.1 研究區(qū)水土流失治理狀況

按照水土保持綜合治理的目標，定西市安定區(qū)的水土保持綜合治理工作大致可分為以下三個階段［5］。各個階段治理措施數(shù)量詳見表1。第一階段：1942—1982年，以植樹造林為重點，栽植綠化樹種，建立各種林場。從20世紀60年代開始，又主要以改土造田為重點。第二階段：1983—1996年，實施小流域綜合治理的綱領(lǐng)式模式，即以小流域為單元，生物措施與工程措施相結(jié)合，山、水、田、林、路綜合治理。該治理階段主要以發(fā)展畜牧業(yè)，脫貧致富為主要目標。第三階段：1997年至今。以當?shù)厣鐣?jīng)濟條件為基礎(chǔ)，堅持治理與開發(fā)相結(jié)合，大力發(fā)展各類徑流集流工程，著重實行水土保持林草措施。經(jīng)過多年的艱苦努力，全區(qū)的水土保持生態(tài)建設取得了顯著的成效。

定西市安定區(qū)不同階段綜合治理措施配置面積數(shù)據(jù)詳見表1。

截至2010年底，全區(qū)累計治理水土流失面積2 961.1km2，其中興修梯田9.21萬hm2、人均0.27 hm2以上，造林保存面積8.24萬hm2，使治理程度達到了54.63%。僅2010年就完成水土流失治理面積60km2，新修梯田0.35萬hm2。完成“三北”四期防護林和荒山造林0.11萬hm2，建成農(nóng)村戶用沼氣池3 279座。

表1 安定區(qū)研究期水土保持措施面積

1.2 研究區(qū)不同研究期水土保持措施結(jié)構(gòu)布局

根據(jù)定西市安定區(qū)的地形地貌特點，土地生態(tài)系統(tǒng)的建設以保證糧食生產(chǎn)的農(nóng)林牧綜合發(fā)展為方向，該區(qū)域進行水土保持綜合治理關(guān)鍵措施優(yōu)化組合［6－7］。要優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，以水平梯田為主，大力發(fā)展基本農(nóng)田，滿足糧食自給自足，對不宜耕種的低產(chǎn)田還林還草，增加植被覆蓋度，控制水土流失，不斷改善生態(tài)環(huán)境，提高系統(tǒng)功能；同時結(jié)合溝頭營造防沖林、修筑防護圍埂，以防匯水下溝、防治溝頭前進，大力發(fā)展經(jīng)濟作物，不斷提高經(jīng)濟效益。

定西市安定區(qū)水土保持措施結(jié)構(gòu)在不斷的調(diào)整和優(yōu)化中，研究階段的結(jié)構(gòu)比例見表2。

表2 安定區(qū)水土保持措施面積統(tǒng)計

根據(jù)表2可知，2000年各項措施面積比1993年減少28km2；2010年措施面積較2000年增加559.6 km2；2010年較1993年增加了531.6km2。定西市安定區(qū)面積為3 638.7km2。由此可見，1993—2010年各項措施增加的總面積占到流域面積的11.3%，這也說明定西市安定區(qū)水土保持措施的建設實施力度很大。因此，對定西市安定區(qū)不同水土保持措施配置模式下的治理效益進行客觀的評價是非常有必要的。

2 綜合效益評價

2.1 建立評價指標體系

DPSIR （Driving force－Pressure－State－Impact－Response）概念框架有助于全面分析水土保持的“驅(qū)動力”、“壓力”、“狀態(tài)”、“影響”和“響應”，有助于理解水土保持社會、經(jīng)濟和環(huán)境各因素的作用過程以及彼此之間的因果關(guān)系［8］。根據(jù)區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟等實際情況，本文以水土保持綜合治理效益評估為目的，在遵循：（1）目的性與科學性；（2）實用性與可操作性；（3）重點性與客觀性；（4）系統(tǒng)性與政策導向性；（5）動態(tài)可比性原則的基礎(chǔ)上［9］，建立如下的評價指標體系（表中S代表社會屬性，Ec代表經(jīng)濟屬性，En代表環(huán)境屬性）。

2.2 數(shù)據(jù)來源

評價體系中水土保持措施保存率及蓄水保土效益的計算參照華榮祥等在《甘肅省水土保持措施的綜合效益分析》中所確定的相應數(shù)值；植被覆蓋率和土壤侵蝕模數(shù)通過遙感影像（1993年6月、2000年8月和2010年8月）獲??；其余各指標均通過計算得到，原始數(shù)據(jù)主要來自年《甘肅年鑒》（1994年和2001年）、《甘肅發(fā)展年鑒》（2011年）、《定西統(tǒng)計年鑒》（2005年和2006年）和2009年甘肅省水土保持統(tǒng)計年報，以及甘肅省水土保持統(tǒng)計資料匯編（甘肅省水利廳水保局，1979—2005年）和定西市水利局、定西市水土保持科學研究所的一些統(tǒng)計結(jié)果。

2.3 評價方法

灰色關(guān)聯(lián)度法具有對數(shù)據(jù)要求不高、評價過程簡單、可操作性強等優(yōu)點，能在數(shù)據(jù)少而離散的情況下避免單方向誤差［10］，且評價是以指標間相互關(guān)聯(lián)比對結(jié)果為基礎(chǔ)的，評價結(jié)果較為客觀，也更符合實際，因而被廣泛應用于生態(tài)恢復環(huán)境效應評價（表3）。

表3 安定區(qū)水土保持綜合效益評價指標體系

灰色關(guān)聯(lián)投影法基本步驟包括選取最佳決策方案、數(shù)據(jù)的初值化、建立多目標灰色關(guān)聯(lián)判斷矩陣、構(gòu)建加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)決策矩陣和計算灰色關(guān)聯(lián)投影值。

（1）指標標準化處理。從表4可以看出，該區(qū)域水土保持綜合效益的大多數(shù)指標隨時間呈現(xiàn)出上升趨勢，這說明該區(qū)域的水土保持綜合效益在逐步提高，呈良性循環(huán)的態(tài)勢。

（2）指標權(quán)重的確定用均方差法，計算結(jié)果見表5。

表4 安定區(qū)水土保持綜合效益評價指標標準化數(shù)值

表5 安定區(qū)水土保持綜合效益各評價指標權(quán)重系數(shù)

（3）本研究中水土保持綜合效益的最佳決策方案。

AS0＝（0.43，2696.16，609.7，392.1，3075.6，84.02，4646.34，37.33，79.42，2654.062，37.26，6659.85，2.02，3.34，35.38，71.64，88.41，45.83，0.35，79.54）

于是得到方案對指標集的屬性矩陣Y

（6）本研究根據(jù)均方差法得到了一組加權(quán)系數(shù)W：

W＝（0.0493，0.0486，0.0484，0.0515，0.0495，0.0512，0.0499，0.0546，0.0540，0.0486，0.0492，0.0484，0.0482，0.0484，0.0509，0.0508，0.0514，0.0481，0.0507，0.0483），則加權(quán)向量W 作用下的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)決策矩陣為：

（7）最后，求得各研究期水土保持綜合效益的投影值為：

Dj＝ （0.1661，0.1903，0.2184）

根據(jù)投影的大小，對定西市安定區(qū)水土保持綜合效益從大到小排序為：2010年＞2000年＞1993年。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究結(jié)果

研究對定西市安定區(qū)1993—2010年各評價期水土保持綜合效益指數(shù)值、關(guān)聯(lián)度和綜合效益投影值等進行計算，結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，綜合效益指數(shù)值隨時間變化呈增大的趨勢，2000年該指數(shù)值增加幅度最大，達269.6%；除壓力、影響和相應分項指標效益指數(shù)外，其他分項指標的效益指數(shù)值均隨時間呈現(xiàn)增加的趨勢，且增加幅度都比較顯著。2000年壓力分項效益指數(shù)值較其他研究期為最小，但1993年該指數(shù)值最大，并且，在三個研究期中也是最大的。除此之外，1993年各因素的綜合效益指數(shù)值均較小。

圖1 安定區(qū)水土保持效益空間動態(tài)

根據(jù)表3中評價指標屬性及相應公式，可得定西市安定區(qū)水土保持三大效益綜合指數(shù)值（表6）。

表6 安定區(qū)水土保持三大效益綜合指數(shù)值

據(jù)表6可知，定西市安定區(qū)社會、經(jīng)濟和生態(tài)三大效益綜合指數(shù)隨時間均呈現(xiàn)上升的趨勢，其中，生態(tài)效益最為突出，經(jīng)濟效益最小。2000年三大效益指數(shù)值較1993年增長了53.23%，303.25%和378.91%，綜合效益指數(shù)值增長了269.59%；2010年三大效益較2000年分別增長了7.49%，26.75%和50.48%，綜合效益值增長了23.49%。

3.2 結(jié)果分析

（1）1993年、2000年和2010年水土保持綜合效益投影值分別為0.116 1，0.190 3和0.218 4。所以，水土保持綜合效益值在2010年達到最大，其相對應的措施結(jié)構(gòu)宜為較優(yōu)的比例結(jié)構(gòu)。

（2）1993年之前。該治理期內(nèi)的水土保持措施三大效益及綜合效益相對較低，究其原因在于，水土保持綜合治理各項措施的結(jié)構(gòu)比例不夠合理，其中，水土保持林草措施所占的比例過高，而“三田”面積較少，由此造成的經(jīng)濟、社會效益有限。

（3）1993—2000年，盡管該治理期內(nèi)水土保持生物措施的數(shù)量有所減少，但較上一階段，水土保持綜合效益仍呈現(xiàn)出較大的增長幅度，這主要取決于水土保持措施總體結(jié)構(gòu)比例逐步趨向合理。

（4）2000—2010年，從該結(jié)構(gòu)下的綜合效益來看，不論是社會、經(jīng)濟效益，還是生態(tài)效益都優(yōu)于其他兩種水土保持措施結(jié)構(gòu)，其三大效益指數(shù)較上一研究期分別增長了7.49%，26.75%和50.48%；達到1993年的0.65倍、4倍和6倍。該結(jié)構(gòu)下治理效果之所以顯著，最主要的原因在于水土保持綜合治理措施的配置較為合理，“三田”、水土保持林地和牧草地面積比例達到1∶0.94∶0.48。

4 結(jié)論

定西市安定區(qū)多年來主要通過興修梯田、退耕還林草、營造水保林、經(jīng)濟林、種草和封育等措施來恢復重建該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，并不斷調(diào)整水土保持措施中農(nóng)林牧用地的結(jié)構(gòu)比例，以使水土保持三大效益達到最大。通過建立合理的評價指標對研究區(qū)的不同水土保持效益進行科學的、定量的綜合評價。由該研究結(jié)論可以看出，其措施結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化已見成效，方法是科學和正確的。

水土保持綜合治理措施結(jié)構(gòu)需要在實踐中不斷地優(yōu)化和調(diào)整，這主要取決于當?shù)氐纳鐣?jīng)濟條件和水土保持的目的。若不對水土保持措施進行加強和補充，水土保持綜合效益將會逐年下降，進而導致土地生產(chǎn)力下降、土壤侵蝕加劇等負面效應。因此，結(jié)合水土保持工程措施和生物措施，優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)、林業(yè)和牧業(yè)結(jié)構(gòu)，同時加大投資力度，為區(qū)域發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟提供良好條件，形成適宜本地的水土保持綜合治理措施配置體系，是促進生態(tài)—社會—經(jīng)濟三者協(xié)調(diào)發(fā)展的根本出路。

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