基于景觀格局的陜北資源富集區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)——以陜西省神木縣為例

封建民， 郭玲霞， 李曉華

(咸陽(yáng)師范學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 咸陽(yáng) 712000)

基于景觀格局的陜北資源富集區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)——以陜西省神木縣為例

封建民， 郭玲霞， 李曉華

(咸陽(yáng)師范學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 咸陽(yáng) 712000)

摘要：[目的] 定量評(píng)價(jià)陜西省神木縣生態(tài)脆弱性的空間差異，為區(qū)域土地利用規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。 [方法] 選取景觀分維數(shù)、破碎度、連通性和優(yōu)勢(shì)度、人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度、地形指數(shù)，從生態(tài)系統(tǒng)壓力度、敏感性和恢復(fù)力3個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，利用熵權(quán)法進(jìn)行計(jì)算分析。 [結(jié)果] 各生態(tài)系統(tǒng)中，神木縣林地的生態(tài)脆弱性最高、草地和耕地次之、水域和荒地最低；22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，店塔鎮(zhèn)和永興鄉(xiāng)生態(tài)脆弱性最高，大堡當(dāng)和爾林兔鎮(zhèn)最低。 [結(jié)論] 神木縣生態(tài)脆弱性空間差異大，總體上由西向東、由南向北呈逐漸增大的趨勢(shì)。景觀分布格局，地形，礦區(qū)、居民點(diǎn)等人為干擾是影響生態(tài)脆弱性空間分異的主要原因。

關(guān)鍵詞：景觀格局； 生態(tài)脆弱性； 神木縣

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)系統(tǒng)自身的不穩(wěn)定性及對(duì)外界干擾的敏感性[1]，這種不穩(wěn)定性和敏感性往往使系統(tǒng)在面對(duì)超過(guò)自身恢復(fù)能力的外界干擾時(shí)，朝著不利于自身和人類開(kāi)發(fā)利用的方向發(fā)展[2]。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，生態(tài)脆弱性的研究成為宏觀生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[3-4]。目前學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，脆弱性是可度量的[5-6]，并且與生態(tài)系統(tǒng)暴露、受干擾程度和自身適應(yīng)性、敏感性、恢復(fù)力和穩(wěn)定性等因素密切相關(guān)[7-8]。景觀空間格局指數(shù)高度濃縮了景觀格局信息，包含了景觀結(jié)構(gòu)信息和景觀類型對(duì)外界環(huán)境的響應(yīng)特征，因而可以準(zhǔn)確地反映各景觀類型的脆弱性。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱評(píng)價(jià)方面開(kāi)展了大量的研究。但值得注意的是，在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系上沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多是以自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等離散的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作支撐，從自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境4個(gè)維度[9]，或者自然和社會(huì)兩個(gè)維度[10]來(lái)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；在景觀格局指數(shù)選取上，一般從斑塊、類型或景觀3個(gè)層次出發(fā)，選取破碎度、分維數(shù)、分離度等指數(shù)來(lái)構(gòu)建景觀干擾度指數(shù)，用以表征人類活動(dòng)的干擾強(qiáng)度[11-12]，而對(duì)不同景觀格局指數(shù)所表征生態(tài)脆弱性的基本屬性差異沒(méi)有區(qū)分；在各指標(biāo)權(quán)重賦值上則多采用AHP法，人為因素影響較大，難于客觀反映個(gè)指標(biāo)在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的貢獻(xiàn)和重要程度。鑒于此，本研究參照已有的成果[13]，基于景觀格局指數(shù)，從生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)、壓力和響應(yīng)3個(gè)方面出發(fā)構(gòu)建脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，用景觀分維數(shù)倒數(shù)和人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度衡量生態(tài)系統(tǒng)壓力度(P)、用景觀破碎度和地形指數(shù)評(píng)價(jià)敏感度(S)、用景觀連通性和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)計(jì)算恢復(fù)力(R)、用P·S/R來(lái)評(píng)價(jià)各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。為了最大限度地克服人為因素的影響，客觀地反映各個(gè)指標(biāo)所含的信息量，真實(shí)地反映其重要程度和貢獻(xiàn)，采用熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)賦權(quán)重。

資源富集區(qū)指礦產(chǎn)資源高度集中的地區(qū)，一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)資源富集區(qū)自然生態(tài)環(huán)境脆弱，在人類活動(dòng)干擾下，生態(tài)脆弱問(wèn)題較其他地區(qū)更突出。陜西省神木縣是能源富集、生態(tài)脆弱的典型區(qū)域，在地貌、氣候、植被、景觀上均呈明顯的過(guò)渡性特征，近10 a來(lái)隨著城市化進(jìn)程的加快和礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)力度的加大，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重的人為干擾，對(duì)神木縣開(kāi)展生態(tài)脆弱性研究具有必要性和典型性。本研究結(jié)果不僅能為神木縣土地利用規(guī)劃、區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和決策參考，同時(shí)也對(duì)其他資源富集區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)提供借鑒。

1研究區(qū)概況

神木縣位于陜西省北部，地處鄂爾多斯盆地東北部的黃土高原和毛烏素沙地過(guò)渡帶，呈西北高、東南低的特點(diǎn)，海拔最高1 448.7 m，最低738.7 m，范圍介于北緯38°13′—39°27′，東經(jīng)109°40′—110°54′，面積約為750 516 hm2，屬于中溫帶大陸性干旱﹑半干旱季風(fēng)季候，氣候特點(diǎn)是寒暑劇烈，氣候干燥，災(zāi)害頻發(fā)，四季分明；冬季漫長(zhǎng)寒冷，夏季短促，溫差大，多西北風(fēng)，風(fēng)沙頻繁，無(wú)霜期短。該縣下轄22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人口37.8萬(wàn)，按照地形特點(diǎn)可分為3個(gè)區(qū)域，北部風(fēng)沙草灘區(qū)包括大柳塔、爾林兔、大堡當(dāng)、中雞、孫家岔、麻家塔、店塔、瑤鎮(zhèn)、西溝等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；中部丘陵溝壑區(qū)包括神木、永興、欄桿堡、謝家堡、高家堡、太和寨、花石崖、喬岔灘、瓦羅等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；南部黃河沿岸土石山區(qū)包括馬鎮(zhèn)、沙峁、賀家川、萬(wàn)鎮(zhèn)。神木縣地域廣闊，美麗富饒，蘊(yùn)藏著豐富的煤炭、石英砂、巖鹽、是由、天然氣等數(shù)10種礦產(chǎn)資源，其中以煤炭資源微醉，該縣儲(chǔ)煤面積4 500 km2，探明儲(chǔ)量5.00×1010t，占神府東勝煤田總儲(chǔ)量的1/5，可開(kāi)采儲(chǔ)量約4.00×1010t。目前該縣有煤礦149個(gè)，其中國(guó)有重點(diǎn)煤礦13個(gè)，國(guó)有地方煤礦8個(gè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦128個(gè)，已消耗儲(chǔ)量3.5×109t。煤礦開(kāi)發(fā)為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，2011年該縣實(shí)現(xiàn)GDP達(dá)771億元，同比增長(zhǎng)的27.4%，實(shí)現(xiàn)財(cái)政總收入181億元，增長(zhǎng)37.7%，地方財(cái)政收入45.3億元，增長(zhǎng)60%；2012年生產(chǎn)原煤2.03×108t，同比增長(zhǎng)23.2%。但同時(shí)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)也帶來(lái)了環(huán)境污染、地下水位下降和地面塌陷等諸多環(huán)境問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年排放二氧化硫10 998 t，煙塵32 270 t，粉塵13 143 t，廢水1.12×106t，近年來(lái)，礦區(qū)地下水位普遍下降了2～3 m，10余條地表徑流斷流，20多個(gè)泉眼干枯，塌陷面積27.72 km2。

2研究方法

2.1　數(shù)據(jù)源及土地利用信息提取

以2010年9月12日分辨率為5 m的Rapideye影像、1∶5萬(wàn)地形圖和30 m分辨率的DEM為基本數(shù)據(jù)源?；谝巴饪疾煊^測(cè)資料，運(yùn)用ERDAS Imagine 2011年遙感圖像處理軟件，在對(duì)影像進(jìn)行幾何校正、彩色合成、圖像鑲嵌處理的基礎(chǔ)上，提取景觀類型信息。景觀類型的分類標(biāo)準(zhǔn)以2007年8月頒布的《土地利用現(xiàn)狀分類》為基礎(chǔ)，結(jié)合研究需要和神木縣實(shí)際情況，將研究區(qū)土地利用類型歸納劃分為耕地(水澆地和旱地)、林地(有林地和灌木林地)、草地、水域、建設(shè)用地、工礦用地、荒地(沙地和裸地)7個(gè)類型。運(yùn)用ArcGIS 9.3平臺(tái)對(duì)DEM進(jìn)行坡度提取，計(jì)算地形指數(shù)；采用緩沖區(qū)分析、疊置分析計(jì)算擾動(dòng)指數(shù)；運(yùn)用Fragstats 3.3軟件計(jì)算景觀格局指數(shù)。

2.2　脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

參照已有的研究成果，從自然生態(tài)系統(tǒng)壓力度(P)、敏感度(S)和恢復(fù)力(R)3個(gè)方面構(gòu)建脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。生態(tài)壓力度由分維數(shù)倒數(shù)和擾動(dòng)指數(shù)來(lái)衡量。分維數(shù)反映景觀形狀的復(fù)雜程度和空間穩(wěn)定程度，采用周長(zhǎng)面積關(guān)系(FDI)進(jìn)行計(jì)算，其值的大小與受干擾程度密切相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，受干擾小的景觀，其分?jǐn)?shù)維值高，而受干擾大的景觀分?jǐn)?shù)維值低，故取分維數(shù)倒數(shù)來(lái)反映景觀類型受干擾的程度，其值越高，表示干擾越強(qiáng)烈。擾動(dòng)指數(shù)用來(lái)衡量人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。研究[14]表明，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響程度與距離存在遞減關(guān)系。以提取出的居民區(qū)、礦區(qū)為基礎(chǔ)，設(shè)300，600和1 000 m這3個(gè)緩沖區(qū)，分別賦值0.85，0.35和0.15，同時(shí)考慮累計(jì)影響，如果受到多個(gè)居民區(qū)或礦區(qū)不同程度的影響，則累加影響值。

生態(tài)敏感度由景觀破碎度和地形指數(shù)來(lái)衡量。其中景觀破碎度(CI)是區(qū)域生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)中最常用的指標(biāo)，是景觀格局由連續(xù)變化的結(jié)構(gòu)向斑塊變化的過(guò)程的度量，景觀破碎度越高，抗外界干擾能力越差，生態(tài)敏感性越高。地形指數(shù)主要考慮坡度>15°的區(qū)域面積比例，坡度>15°時(shí)地表處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)受到人類破壞，在流水和重力作用下極易加速侵蝕退化，因而地形指數(shù)越大，系統(tǒng)抗外界干擾能力越差，生態(tài)敏感性越高。

生態(tài)恢復(fù)力因子包括優(yōu)勢(shì)度和景觀連通性指數(shù)。優(yōu)勢(shì)度采用最大斑塊指數(shù)(LPI)衡量，LPI值越大，表示該類型景觀抗外界干擾能力越強(qiáng)，即在相同壓力的情況下，其恢復(fù)力越強(qiáng)。景觀連通性采用ⅡC(integral index of connectivity)指數(shù)衡量，并設(shè)定200 m的距離閾值。ⅡC值越高，表示該類型生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量流動(dòng)越便利，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，恢復(fù)力越強(qiáng)。

2.3　指標(biāo)權(quán)重賦值

采用熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)賦權(quán)值。熵權(quán)法是一種在綜合考慮各因素提供的信息量的基礎(chǔ)上計(jì)算一個(gè)綜合指標(biāo)的數(shù)學(xué)方法，它可以最大限度地克服主觀因素的影響，客觀地反映各個(gè)指標(biāo)所含的信息量，真實(shí)的反映其重要程度和貢獻(xiàn)[15]。為了消除量綱的影響，取各鄉(xiāng)鎮(zhèn)各地類各指標(biāo)的值與22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)該種地類該指標(biāo)總和的比值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在Excel軟件中運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重(表1)。由表1可知，從生態(tài)壓力度指標(biāo)來(lái)看，分維數(shù)倒數(shù)影響最大的是水體，其次為荒地，對(duì)耕地的影響最?。欢用竦睾偷V區(qū)對(duì)耕地、草地和林地的影響明顯高于水體和荒地，這可能是由于在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，這3類用地最容易被侵占而向其他用地轉(zhuǎn)化。從生態(tài)敏感性指標(biāo)來(lái)看，景觀破碎度對(duì)荒地的影響最大，對(duì)草地的影響次之，對(duì)耕地的影響最??；而地形指數(shù)則相反，對(duì)耕地的影響最大，對(duì)荒地的影響最小。從生態(tài)恢復(fù)力來(lái)看，景觀連通性指數(shù)對(duì)草地和水體的影響較大，對(duì)林地的影響最?。欢值氐膬?yōu)勢(shì)度權(quán)重值最大。

表1　神木縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重

2.4　生態(tài)脆弱性指數(shù)(CVI)

生態(tài)脆弱性是壓力度，敏感度和恢復(fù)力的函數(shù)，隨敏感性和壓力度的增大而增大，隨恢復(fù)力的增大而減小，其評(píng)價(jià)模型[16]為：

CVI=P×S/R

(1)

式中: CVI——生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)脆弱性指數(shù)；P——生態(tài)壓力度；S——生態(tài)敏感度；R——生態(tài)恢復(fù)力。

利用景觀類型脆弱性指數(shù)和景觀類型面積的比重來(lái)計(jì)算區(qū)域生態(tài)脆弱性指數(shù)(RVI)，計(jì)算公式為[17]：

(2)

式中：RVI——各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的自然生態(tài)系統(tǒng)脆弱性；Ai，A——各鄉(xiāng)鎮(zhèn)各生態(tài)系統(tǒng)類型面積及其所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)的總面積。

3結(jié)果與分析

3.1　景觀類型的生態(tài)脆弱度

根據(jù)各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)脆弱性計(jì)算結(jié)果(表2)，綜合分析研究區(qū)各景觀類型脆弱度排序?yàn)椋毫值?草地>耕地>水體>荒地。表明林地和草地景觀穩(wěn)定性不強(qiáng)，對(duì)外界干擾反映敏感，恢復(fù)力差，在受到外界干擾后發(fā)生退化的機(jī)率大。其中林地面積1.54×105hm2，主要分布在中部丘陵區(qū)和南部山區(qū)，受地形分割影響，連通性較差，且長(zhǎng)期過(guò)度的人為影響，林地退化嚴(yán)重，系統(tǒng)的生態(tài)穩(wěn)定性大幅度下降，因此成為全縣脆弱性最大的景觀類型。

從區(qū)域上來(lái)看，北部風(fēng)沙草灘區(qū)受礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的影響，擾動(dòng)指數(shù)和破碎度較大，而連通性差，因而脆弱性遠(yuǎn)大于中部和南部。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，孫家岔鎮(zhèn)脆弱性最高，馬鎮(zhèn)最低。孫家岔鎮(zhèn)林地景觀破碎度和擾動(dòng)指數(shù)最大(分別為0.70和0.45)，連通性和優(yōu)勢(shì)度最小，恢復(fù)力為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中最小。馬鎮(zhèn)林地斑塊少，分布在地形陡峭的山區(qū)，受人類活動(dòng)干擾較小，壓力度最低，恢復(fù)力最強(qiáng)；但從敏感性因子來(lái)分析，受地形影響最大，敏感性最高，表明受到外界干擾極易發(fā)生退化，因而有必要采取措施嚴(yán)格限制開(kāi)發(fā)，以確保該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。

表2　神木縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)脆弱度

草地是神木縣面積最大的用地類型，總面積為302 263.9 hm2，占該縣面積的41%，主要分布于北部風(fēng)沙草灘區(qū)，受氣候條件限制，基本為干旱草原，植被覆蓋度低，且近20 a來(lái)受過(guò)度放牧等因素的影響，草地退化嚴(yán)重，因此其脆弱性也較強(qiáng)。從區(qū)域上來(lái)看，中部丘陵溝壑區(qū)地形破碎，草地景觀被分割強(qiáng)烈，破碎度和地形指數(shù)較大，而連通性差，因而脆弱性大于北部和南部。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，太和寨鄉(xiāng)脆弱性最高，中雞鎮(zhèn)最低。太和寨鄉(xiāng)景觀破碎度最大，為0.92，優(yōu)勢(shì)度最小，僅為0.56，恢復(fù)力為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中最小。中雞鎮(zhèn)位于神木縣最北部，地形平坦，海拔較低，是主要的牧區(qū)，草地面積29 351 hm2，占全鎮(zhèn)面積的60%，因而其連通性最高，地形指數(shù)和破碎度最低。

耕地總面積占全縣面積的9%，空間上分布較為均勻，北部主要為水澆地，中部和南部主要為山旱地，但中部丘陵區(qū)耕地分布最為密集，且受地形影響，破碎度大，連通性差，因而脆弱性大于北部和南部。22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，店塔鎮(zhèn)脆弱性最高，爾林兔鎮(zhèn)最低。從擾動(dòng)指數(shù)來(lái)看，店塔鎮(zhèn)耕地生態(tài)系統(tǒng)受人為干擾較為嚴(yán)重，景觀優(yōu)勢(shì)度表明其生態(tài)恢復(fù)力差，這主要是由于在煤礦開(kāi)發(fā)中對(duì)耕地破壞嚴(yán)重，加上粗放式的管理利用，對(duì)耕地缺乏有效的保護(hù)措施所致。爾林兔鎮(zhèn)耕地連片分布，基本為水澆地，地形指數(shù)和破碎度最小，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)表明其恢復(fù)力較高，因而脆弱性低。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地生態(tài)系統(tǒng)中，大柳塔鎮(zhèn)的自然度最高，壓力度最小，爾林兔鎮(zhèn)敏感性最低，恢復(fù)力最佳。

神木縣水域較少，面積僅有7 695.022 hm2，占該縣面積的1.02%，空間上分布較為均勻。但北部水域主要以湖泊和河流為主；南部基本為河流；而中部多為水庫(kù)，受人為影響較大，破碎度高，連通性和優(yōu)勢(shì)度低，因而脆弱性大。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中爾林兔鎮(zhèn)水體的生態(tài)脆弱性最低，謝家堡鄉(xiāng)最高。爾林兔鎮(zhèn)僅有20個(gè)水域斑塊，基本為陜西省最大的淡水湖—紅堿淖，形態(tài)較為完整，擾動(dòng)指數(shù)最小，破碎度和地形指數(shù)亦為最低，因此其生態(tài)壓力度和敏感度最低；而連通性和優(yōu)勢(shì)度顯示其恢復(fù)力最強(qiáng)。值得注意的是，北部的大柳塔、孫家岔、店塔、麻家塔、永興、神木等鄉(xiāng)鎮(zhèn)受煤礦開(kāi)發(fā)影響大，擾動(dòng)指數(shù)都在0.085以上，大于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)3倍以上。采礦會(huì)侵占水域，或者引起地面沉降甚至塌陷，對(duì)地表水和地下水造成一定的威脅；采礦排放的砷、硫、磷等會(huì)對(duì)水域造成嚴(yán)重污染。因而在這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)對(duì)水域的保護(hù)至關(guān)重要。

荒地2.04×105hm2，約占該縣總面積的27%，空間上連片分布于西北部，南部?jī)H有零星分布，因而連通性和優(yōu)勢(shì)度較大，雖然生態(tài)敏感性極強(qiáng)，但由于環(huán)境惡劣難于開(kāi)發(fā)利用，受人類活動(dòng)影響較小，擾動(dòng)指數(shù)和分維數(shù)倒數(shù)顯示其生態(tài)壓力性低，自然度較高，總體上脆弱性較低。從區(qū)域上來(lái)看，中部和南部的荒地大多為退耕出的裸地，形狀規(guī)則，破碎度和地形指數(shù)大，優(yōu)勢(shì)度低，而北部的荒地基本為連片分布的沙地，壓力度和敏感度低，連通性好，因而中部和南部的脆弱性遠(yuǎn)大于北部。22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中大堡當(dāng)生態(tài)脆弱性最小，太和寨最大，而大柳塔壓力度最大，沙峁鎮(zhèn)敏感性最強(qiáng)，欄桿堡的恢復(fù)力最差。

3.2　生態(tài)脆弱的空間差異

各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)中，店塔鎮(zhèn)和永興鄉(xiāng)最高、大堡當(dāng)鎮(zhèn)最低。其中店塔鎮(zhèn)和永興鄉(xiāng)的林地占28.41%和54.58%，草地占49.67%和30.71%，林草植被處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)脆弱性影響較大，大堡當(dāng)鎮(zhèn)65.22%為連片分布的沙地；店塔鎮(zhèn)和永興鄉(xiāng)采礦和建設(shè)用地分別占4.87%和3.13%，而大堡當(dāng)鎮(zhèn)僅占0.91%。對(duì)于店塔鎮(zhèn)和永興鄉(xiāng)等生態(tài)脆弱性較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，需要重點(diǎn)保護(hù)其生態(tài)脆弱性較高的用地類型，如店塔鎮(zhèn)的耕地、林地，永興鄉(xiāng)的草地、林地，通過(guò)退耕后及時(shí)恢復(fù)林草植被，合理開(kāi)發(fā)利用等保護(hù)措施，提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，降低其生態(tài)脆弱性，保證整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行。為了更加直觀的顯示生態(tài)脆弱性的空間差異，將計(jì)算出的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)脆弱性指數(shù)在ArcGIS中，按照Natural Breaks 方式將生態(tài)脆弱性分為5個(gè)等級(jí)(圖1)。由圖1可以看出，生態(tài)脆弱性在空間上相間分布，由西向東、由南向北呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)，從面積上來(lái)看，3級(jí)脆弱區(qū)范圍較大，占47.05%，5級(jí)和4級(jí)脆弱區(qū)次之，分別占19.94%和16.70%，1級(jí)和2級(jí)脆弱區(qū)較少，分別占6.95%和9.37%。從區(qū)域上來(lái)看，生態(tài)脆弱性由大到小排序?yàn)?丘陵溝壑區(qū)>風(fēng)沙草灘區(qū)>黃河沿岸土石山區(qū)。其中黃土丘陵溝壑區(qū)屬于Ⅰ級(jí)脆弱區(qū)的面積占8.65%，Ⅱ級(jí)占12.46，Ⅲ級(jí)占41.7%，其余為Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)脆弱區(qū)。丘陵溝壑區(qū)地勢(shì)西北高，東南低，土地利用以林地和草地為主，耕地占全縣耕地總面積的50%以上，地貌上以丘陵為主，水力侵蝕強(qiáng)烈，地形破碎，人類向山要地，砍伐、放牧等人為干擾強(qiáng)烈，盡管沒(méi)有礦產(chǎn)開(kāi)采，但整體上景觀破碎度高，連通性差，在5類生態(tài)系統(tǒng)中荒地和草地的生態(tài)脆弱性最高，林地最低。因此丘陵溝壑區(qū)應(yīng)減少對(duì)草地的開(kāi)采、破壞，合理控制退耕規(guī)模，退耕地應(yīng)盡快恢復(fù)林草植被，提高土地利用的有效性。風(fēng)沙草灘區(qū)Ⅲ級(jí)脆弱區(qū)面積最大，Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)脆弱區(qū)比例小于丘陵溝壑區(qū)。風(fēng)沙草灘區(qū)地勢(shì)較高，地形波狀起伏較為平坦，風(fēng)力侵蝕強(qiáng)烈，土地利用已沙地和草地為主，該區(qū)處于神府煤田腹地，礦點(diǎn)均勻分布于東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人類活動(dòng)干擾最為強(qiáng)烈，在五類生態(tài)系統(tǒng)中荒地的生態(tài)脆弱性最低，林地最高。因此在礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)林地的保護(hù)顯得尤為重要。黃河沿岸土石山區(qū)Ⅳ級(jí)脆弱區(qū)所占比重最大，達(dá)71.45%，Ⅲ級(jí)脆弱區(qū)占28.55%，沒(méi)有Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)脆弱區(qū)，因而整體脆弱性在3個(gè)區(qū)域最低。該區(qū)人類活動(dòng)干擾較小，景觀上以自然生態(tài)系統(tǒng)為主，林地和草地占78.42%。

圖1　神木縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性空間分異

4結(jié)論與討論

(1) 各景觀類型生態(tài)脆弱性表明，神木縣林地的生態(tài)脆弱性最高，草地和耕地次之，水域和荒地最低。在今后的土地資源利用中，需要重點(diǎn)保護(hù)脆弱性較高的用地，如大柳塔、中雞、孫家岔和麻家塔鎮(zhèn)的林地，太和寨和永興鄉(xiāng)的草地，以及店塔和永興鄉(xiāng)的耕地等，以降低整個(gè)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，提高其穩(wěn)定性。

(2) 區(qū)域生態(tài)脆弱性顯示，22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，店塔鎮(zhèn)和永興鄉(xiāng)生態(tài)脆弱性最高，大堡當(dāng)和爾林兔鎮(zhèn)最低。從區(qū)域上表現(xiàn)為：生態(tài)脆弱性中部丘陵溝壑區(qū)>北部風(fēng)沙草灘區(qū)>南部黃河沿岸土石山區(qū)，其中風(fēng)沙草灘區(qū)林地的生態(tài)脆弱性最高，荒地的脆弱性最低；丘陵溝壑區(qū)和黃河沿岸土石山區(qū)的荒地脆弱性最高，而林地和耕地的脆弱性較低。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)盡量減小人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾，降低生態(tài)敏感性，增強(qiáng)其恢復(fù)力，從而降低其生態(tài)脆弱性。

(3) 本研究?jī)H從人類活動(dòng)影響、景觀指數(shù)和地形因素方面估算生態(tài)壓力度、敏感性和恢復(fù)力，并未考慮氣候因素，也沒(méi)有考慮各生態(tài)系統(tǒng)自身的敏感性和恢復(fù)力的不同，因而對(duì)于氣候條件相對(duì)惡劣、沙地廣布的西部和北部各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有可能導(dǎo)致計(jì)算出的生態(tài)脆弱性指數(shù)偏低；同時(shí)在對(duì)生態(tài)脆弱性進(jìn)行閾值劃分時(shí)僅采用自然閾值劃分，因而生態(tài)脆弱性的空間差異僅有相對(duì)意義。在今后的應(yīng)用中可以根據(jù)各地區(qū)的實(shí)際情況對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，如加入氣候因子、土壤沙化因子、各生態(tài)系統(tǒng)自身的抗干擾能力等；在對(duì)生態(tài)脆弱性進(jìn)行等級(jí)劃分時(shí)，要根據(jù)研究區(qū)景觀類型特征，科學(xué)的設(shè)置閾值。

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Assession of Ecological Vulnerability in Resource Enrichment Areas of Northern Shaanxi Province Based on Landscape Pattern -A Case Study of Shenmu County in Shaanxi Province

FENG Jianmin， GUO Lingxia， LI Xiaohua

(CollegeofTourismandResources&Environment,XianyangNormalUniversity,Xianyang, 712000,China)

Abstract：[Objective] Quantitative assessing the spatial difference of ecological vulnerability in Shenmu County of Northern Shaanxi Province in order to provide a support for land use planning and environmental protection. [Methods] Using landscape fractal dimension, fragmentation, dominance, connectivity, human disturbance intensity and topographic index, assessment model was developed from the aspects of ecological supporting pressure, ecosystem sensitivity, and ecological resilience， and entropy weight method was used. [Results] Among the various types of ecosystems, woodland had the highest ecological vulnerability, the grassland and farmland, while the water body and unused land had the lowest one. In the entire 22 towns, Dianta and Yongxing had the highest ecological vulnerability, while Dabaodang and Erlintu had the lowest one. [Conclusion] Ecological vulnerability showed gradually increasing trend from west to east, and from south to north. Moreover, land use pattern, topography, mining and settlement distribution were the major factors affecting the spatial pattern.

Keywords:landscape pattern; ecological vulnerability; Shenmu County

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)04-0271-06

中圖分類號(hào)：X826

收稿日期：2014-06-13修回日期：2014-07-04

資助項(xiàng)目：陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目“陜北資源富集區(qū)工礦型荒漠化的遙感監(jiān)測(cè)與發(fā)展趨勢(shì)研究”(2011JM5015); 陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(0602)； 陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目(14JK1800)

第一作者：封建民(1972—)，男(漢族),陜西省鳳翔縣人,博士,副教授,主要從事環(huán)境遙感與土地利用。E-mail:feng_jianmin@aliyun.com。