吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全綜合評價

王德輝，周慧杰，王 萌，吳 波，董福湘

（1.廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司，廣東廣州511400;2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所地球系統(tǒng)科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究中心，廣東廣州510640;3.廣西師范學(xué)院地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣西南寧530001;4.贛南師范學(xué)院，江西贛州341000;5.長春工程學(xué)院勘查與測繪學(xué)院，吉林長春 130021）

生態(tài)安全是指一個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展不至因生存空間和生態(tài)環(huán)境遭受破壞而受到威脅的狀態(tài)，生態(tài)安全是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。自1989年國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所提出生態(tài)安全概念之后，區(qū)域生態(tài)安全迅速成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。我國生態(tài)安全研究起步稍晚，但一開始就緊扣區(qū)域可持續(xù)發(fā)展這個主題。由于生態(tài)脆弱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展問題一直得到國家和學(xué)術(shù)界的重視，生態(tài)脆弱區(qū)也就成為生態(tài)安全研究的重點(diǎn)區(qū)域，目前已取得一定的成果［1-3］。但是，現(xiàn)階段的區(qū)域生態(tài)安全研究在很大程度上未能體現(xiàn)區(qū)域的特殊性，特別是典型生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)安全評價沒能很好地結(jié)合生態(tài)脆弱區(qū)的特點(diǎn)，典型生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)安全評價方法有待進(jìn)一步探討。

吉林省西部自然資源豐富，濕地、草場面積大、石油儲量多，是吉林省的重要農(nóng)牧區(qū)及石油化工基地，是全省草場資源最多、畜牧業(yè)生產(chǎn)最發(fā)達(dá)的區(qū)域。但該區(qū)又是吉林省生態(tài)環(huán)境最脆弱的區(qū)域，也是全省生態(tài)環(huán)境重建與恢復(fù)的重點(diǎn)地區(qū)。由于自然、經(jīng)濟(jì)、社會等多方面的原因，生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，特別是以“三化”(沙化、鹽堿化和退化)為代表的生態(tài)環(huán)境惡化問題日益突出，嚴(yán)重地影響了該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。對于吉林省西部以及吉林省西部所在的東北平原的生態(tài)環(huán)境問題，許多學(xué)者進(jìn)行了研究［4-8］，但在研究的系統(tǒng)性和對特征因子的把握方面還存在諸多不足。筆者在識別吉林省西部自然-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的自然本底特征和經(jīng)濟(jì)社會特征的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)把握該區(qū)生態(tài)安全的影響因子及其之間的聯(lián)系，構(gòu)建該區(qū)特色的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，對該區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行綜合評價，為該區(qū)合理開發(fā)利用資源、保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

吉林省西部位于松嫩平原的中部，遼河平原的北端，屬于半干旱、亞濕潤農(nóng)牧交錯地帶，是松遼平原農(nóng)業(yè)區(qū)向西部草原牧區(qū)過渡地帶。該區(qū)大部分屬于溫帶半濕潤氣候，西部小部分屬于溫帶半干旱氣候。熱量資源較為豐富，年降水量在370～407 mm，年蒸發(fā)量1 500～1 900 mm，≥10℃的年活動積溫總和為2 900～3 200℃，濕潤系數(shù)為0.15左右。全區(qū)以西北風(fēng)和西南風(fēng)為多，一般冬春干燥季節(jié)風(fēng)速最大，平均為4.5 m/s。該區(qū)地帶性土壤為黑栗鈣土，但鹽堿化草甸土及風(fēng)沙土分布廣泛，在植被類型上屬于由草甸草原向真草原過渡的地帶。吉林省西部曾經(jīng)是水草豐富的大草原，但由于人口劇增和對自然資源的過量開發(fā)，人類活動對生態(tài)環(huán)境的干擾強(qiáng)度日益增大，土地沙漠化、鹽堿化和草場退化面積逐年增加，植被覆蓋面積銳減。

吉林省西部行政上包括白城市洮北、大安、洮南、鎮(zhèn)賚、通榆，松原市寧江、扶余、前郭爾羅斯、乾安、長嶺10個縣(市、區(qū))，土地總面積為4 689 752 hm2，占吉林省總幅員面積的24.54%。2011年吉林省西部總?cè)丝?94.68萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)1 915.54億元，人均生產(chǎn)總值為8 875元，人均糧食2 080 kg。

2 吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全綜合評價方法

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建 該研究以縣級行政單位為評價單元，按照科學(xué)性、代表性、綜合性、簡明性、可操作性等原則構(gòu)建指標(biāo)體系。以“壓力(Pressure)-狀態(tài)(State)-響應(yīng)(Response)”模型框架(PSR)［9］為基礎(chǔ)，根據(jù)社會-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)原理［10］，在全面考慮生態(tài)安全影響因素基礎(chǔ)上，注意各評價因子間的相互關(guān)聯(lián)性和一些指標(biāo)定量化難度大的實(shí)際困難，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個方面構(gòu)建多層次評價指標(biāo)體系(表1)，使得評價指標(biāo)體系能從相應(yīng)的層級和尺度上反映吉林省西部生態(tài)安全的基本狀況。該指標(biāo)體系包含3個準(zhǔn)則層、16個要素指標(biāo)，其中狀態(tài)指標(biāo)主要用來反映當(dāng)前流域生態(tài)系統(tǒng)在自然或人類活動的干擾下所表現(xiàn)出來的狀況;壓力指標(biāo)用來反映流域承載的壓力和產(chǎn)生各種生態(tài)問題的潛在原因;響應(yīng)指標(biāo)則用來反映人類克服目前生態(tài)安全問題的能力以及根據(jù)自身能力對各種生態(tài)安全問題所做出的積極反應(yīng)。

表1 吉林省生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定 假設(shè)指標(biāo)體系共有L層，如果下一層對于上一層目標(biāo)的重要程度不同，則一般可采用層次分析法(AHP)和專家經(jīng)驗(yàn)估算法相結(jié)合的方法來確定l層指標(biāo)對l-1層相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值W(l)。該研究中采用改進(jìn)了的三標(biāo)度層次分析法(IAHP)和專家經(jīng)驗(yàn)估算法相結(jié)合的方法［11］，計算結(jié)果見表 1。

2.3 綜合評價模型 采用綜合評價法對吉林省西部的生態(tài)安全狀況進(jìn)行評分，計算公式為:

式中，Ep為第p個評價單元的生態(tài)安全綜合評價指數(shù);Wi為該評價單元第i個評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的定量值;Xi為生態(tài)安全評價指標(biāo)i的權(quán)重，采用AHP確定指標(biāo)權(quán)重［9］(表1);n為評價指標(biāo)個數(shù)。

對各評價指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，評價指標(biāo)劃分為逆向指標(biāo)和正向指標(biāo)，其規(guī)范化處理可用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行計算。對于正相關(guān)指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為:

對于負(fù)相關(guān)指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為:

式中，Qi為指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)化值;Xi為指標(biāo)i的原始值;Xmax、Xmin為評價區(qū)內(nèi)指標(biāo)i的最大值、最小值。

2.4 生態(tài)安全狀態(tài)分級 根據(jù)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境安全狀況的特點(diǎn)，在參考其他科學(xué)研究成果［12］的基礎(chǔ)上，將研究區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)分為5個等級(表2)。

表2 研究區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)等級劃分

2.5 指標(biāo)數(shù)據(jù)來源 該研究圖形數(shù)據(jù)資料來源于研究區(qū)的基礎(chǔ)底圖、各縣(市、區(qū))土地利用圖、流域行政區(qū)圖、遙感ETM影像。屬性數(shù)據(jù)主要來源于《2012吉林統(tǒng)計年鑒》，從中獲得有關(guān)吉林省生態(tài)安全評價各統(tǒng)計指標(biāo)值。同時，各縣市獲取的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和地方志等作為重要的補(bǔ)充數(shù)據(jù)源。

3 生態(tài)安全綜合評價

吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全評價結(jié)果見表3。根據(jù)評價結(jié)果，編制吉林省西部安全指數(shù)分布圖(圖1)。

表3 2011年吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全評價結(jié)果

3.1 總體特征分析 吉林省西部各縣級行政單元生態(tài)安全指數(shù)介于0.2～0.8之間，分別對應(yīng)于較安全、臨界安全和較不安全3個等級。其中，處于較安全等級縣級行政單元4個，處于臨界安全等級5個，處于較不安全等級1個;生態(tài)安全指數(shù)最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣(0.76)，最低的為通榆縣(0.37)。

3.2 區(qū)域特征分析

3.2.1 較安全等級區(qū)。該等級區(qū)域的縣級行政單元包括前郭爾羅斯、鎮(zhèn)賚、洮南和乾安4個縣(市)，生態(tài)安全指數(shù)分別為 0.76、0.68、0.66、0.65。與研究區(qū)整體水平相比，該等級區(qū)生態(tài)環(huán)境條件相對較好，河流密度較大、沙漠化面積小;人口密度、路網(wǎng)密度、土地墾殖指數(shù)、單位面積化肥負(fù)荷相對較低，人類活動對生態(tài)環(huán)境的干擾小;人均GDP、人均糧食產(chǎn)量、機(jī)耕面積比明顯高于研究區(qū)平均水平，生態(tài)建設(shè)能力較強(qiáng)，但該區(qū)地形起伏度相對較大，植被覆蓋率較低，年降水量較少，自然本底條件相對不佳。

3.2.2 臨界安全等級區(qū)。該等級區(qū)域的縣級行政單元包括扶余、大安、寧江、洮北和長嶺5個縣(市、區(qū))，生態(tài)安全指數(shù)分別為 0.57、0.56、0.54、0.51、0.47。與研究區(qū)整體水平相比，該等級區(qū)植被覆蓋率高、鹽堿地面積小、年降水量較大，自然本底條件較好，但人口密度、單位面積化肥負(fù)荷、路網(wǎng)密度較大，土地墾殖指數(shù)高，人類活動干擾大;人均糧食產(chǎn)量、人均GDP較低，機(jī)耕面積比較小，生態(tài)建設(shè)能力不足。

3.2.3 較不安全等級區(qū)。該等級區(qū)域的縣級行政單元為通榆縣，位于研究區(qū)西部，生態(tài)安全指數(shù)為0.37。與研究區(qū)整體水平相比，該等級區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢在于地?zé)嶂笖?shù)高，人口密度、路網(wǎng)密度、單位面積化肥負(fù)荷小，土地墾殖指數(shù)較低，人類活動干擾小，但植被覆蓋率低，年降水量、河流密度小，鹽堿地、沙漠化嚴(yán)重，自然本地條件差;人均糧食產(chǎn)量、人均GDP較低，機(jī)耕和有效耕地灌溉面積小，生態(tài)建設(shè)能力低。

4 結(jié)論

(1)生態(tài)安全是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，吉林省西部自然資源豐富，但生態(tài)環(huán)境較為脆弱。筆者在識別吉林省西部自然-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合系統(tǒng)的自然本底特征和經(jīng)濟(jì)社會特征的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)把握該區(qū)生態(tài)安全的影響因子及其之間的聯(lián)系，構(gòu)建該區(qū)特色的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，對該區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行綜合評價。研究結(jié)果為該區(qū)合理開發(fā)利用資源、保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

(2)該研究以縣級行政單位為評價單元，以“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型框架(PSR)為基礎(chǔ)，根據(jù)自然-社會-經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)原理，在全面考慮生態(tài)安全影響因素基礎(chǔ)上，注意各評價因子間的相互關(guān)聯(lián)性和一些指標(biāo)定量化難度大的實(shí)際困難，構(gòu)建以壓力、狀態(tài)、響應(yīng)為準(zhǔn)則層的吉林省西部生態(tài)安全評價指標(biāo)體系。指標(biāo)權(quán)重確定采用改進(jìn)了的IAHP和專家經(jīng)驗(yàn)估算法相結(jié)合的方法。

(3)評價結(jié)果表明，吉林省西部各縣級行政單元生態(tài)安全指數(shù)介于0.2～0.8之間，分別對應(yīng)于較安全、臨界安全和較不安全3個等級。其中，處于較安全等級縣級行政單元4個，處于臨界安全等級5個，處于較不安全等級1個;生態(tài)安全指數(shù)最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣(0.76)，最低的為通榆縣(0.37)。

(4)較安全等級區(qū)生態(tài)環(huán)境相對較好，人類活動對生態(tài)環(huán)境的干擾小，自然本底條件相對欠佳;臨界安全等級區(qū)生態(tài)環(huán)境一般，自然本底條件較好，但人類活動干擾大，生態(tài)建設(shè)能力不足;較不安全等級區(qū)地?zé)嶂笖?shù)高，人類活動干擾小，但自然本地條件差，生態(tài)建設(shè)能力低，生態(tài)環(huán)境較差。

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