貴州花江示范區(qū)的生態(tài)承載力綜合評價(jià)

黃 靜， 周忠發(fā)*， 劉肇軍， 閆利會

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院， 貴州 貴陽550001； 2.貴州省喀斯特山地生態(tài)環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 貴州 貴陽550001)

貴州花江示范區(qū)的生態(tài)承載力綜合評價(jià)

黃 靜1.2， 周忠發(fā)1.2*， 劉肇軍1.2， 閆利會1.2

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院， 貴州 貴陽550001； 2.貴州省喀斯特山地生態(tài)環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 貴州 貴陽550001)

為進(jìn)一步鞏固和提高花江示范區(qū)石漠化治理的成果，改善生態(tài)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，采用層次理論分析法(AHP)和綜合指標(biāo)評價(jià)法，構(gòu)建喀斯特示范區(qū)生態(tài)承載力指標(biāo)體系，計(jì)算指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重值，建立生態(tài)承載力綜合評價(jià)模型，對花江示范區(qū)的生態(tài)承載力進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明：2005—2013年，花江示范區(qū)的生態(tài)承載力綜合評價(jià)指數(shù)值大于1，屬于承載超負(fù)荷范圍，生態(tài)承載力綜合評價(jià)指數(shù)值2013年比2005年下降0.3443，下降趨勢不明顯；花江示范區(qū)已石漠化面積2013年比2005年減少106.25 hm2,呈逐年下降趨勢?；ń痉秴^(qū)石漠化治理取得一定效果，其生態(tài)環(huán)境呈好轉(zhuǎn)趨勢，但整體仍處于警戒狀態(tài)。

喀斯特； 峰叢峽谷區(qū)； 石漠化； 生態(tài)承載力

近年來，石漠化已成為威脅區(qū)域生態(tài)安全的最大問題，西南各省、市已經(jīng)開展了大規(guī)模的石漠化綜合治理工程，并取得了一定的理論和實(shí)踐成果[1]。許多專家和學(xué)者進(jìn)一步關(guān)注喀斯特地區(qū)的生態(tài)治理，提出人口、資源、環(huán)境三者和諧共生的生態(tài)承載力研究。生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調(diào)節(jié)能力，包括人文社會壓力和自然環(huán)境支持力[2]。生態(tài)承載力具有客觀性、可變性及層次性的特點(diǎn)，其評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值的大小取決于人文社會壓力與自然環(huán)境支持力的比值。目前，國內(nèi)外對生態(tài)承載力研究依然處于探索階段，大多以某一個(gè)省或某一個(gè)城市進(jìn)行研究，在資料收集和數(shù)據(jù)處理上比較全面、完整。研究方法有生態(tài)足跡模型、狀態(tài)空間法、資源與需求差量法及植被凈第一生產(chǎn)力模型等[3]?？λ固氐貐^(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，人地矛盾顯得尤為突出[4]，前人對此也進(jìn)行了大量研究，包括區(qū)域喀斯特生態(tài)脆弱性研究、生態(tài)安全評估、生態(tài)健康評估、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估等，提出區(qū)域喀斯特生態(tài)治理和保護(hù)的迫切性與重要性[5]。為進(jìn)一步鞏固和提高花江示范區(qū)石漠化治理的成果，改善生態(tài)環(huán)境，筆者運(yùn)用RS和GIS對花江示范區(qū)石漠化狀況進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)地走訪的人口經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，研究2005—2013年期間生態(tài)承載力和石漠化面積變化趨勢，這對于分析區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及維護(hù)其生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

花江示范區(qū)位于貴州西南部貞豐縣與關(guān)嶺縣的交界處，東經(jīng)105°36′30″～105°46′30″，北緯25°39′13″～25°41′00″，中生界三疊系地層，以石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖為主[6]，區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖占95%以上，石漠化面積占總面積的54.69%。屬珠江流域南北盤江區(qū)北盤江水系北盤江中下游，西北高，東南低，峰叢峽谷地貌，海拔440～1 420 m，相對高度980 m，坡度25°以上土地占總面積的87%[11]。年均溫18.4℃，年降雨量1 100 mm。轄北盤江鎮(zhèn)的查爾巖、銀洞灣和板貴鄉(xiāng)的木工、壩山、峽谷和花江鎮(zhèn)五里，共6個(gè)行政村[12]。示范區(qū)總面積51.62 km2，2013年總?cè)丝跒? 030人，平均人口密度為174.9人/km2。

1.2 數(shù)據(jù)來源

示范區(qū)人文經(jīng)濟(jì)社會部分?jǐn)?shù)據(jù)主要來源于實(shí)地走訪的問卷調(diào)查、抽樣調(diào)查和典型農(nóng)戶的追蹤調(diào)查；氣候和水文資料來源于自動(dòng)氣象站的長期監(jiān)測；土地利用、石漠化面積、植被覆蓋數(shù)據(jù)來源于樣地監(jiān)測和3s技術(shù)處理結(jié)果。

1.3 研究方法

1.3.1 指標(biāo)選擇及權(quán)重確定 根據(jù)花江示范區(qū)喀斯特峰叢峽谷的特點(diǎn)和實(shí)地調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)情況，采用層次理論分析法(AHP)，建立四級生態(tài)承載力評價(jià)指標(biāo)體系[7]。目標(biāo)層A喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力，準(zhǔn)則層B包括喀斯特區(qū)域人文社會壓力B1和喀斯特區(qū)域自然環(huán)境支持力B2，要素層C包括人文社會狀況C1、經(jīng)濟(jì)狀況C2等4個(gè)方面，指標(biāo)層D共18個(gè)指標(biāo)(表1)。

生態(tài)承載力的評價(jià)方法多，且尚未形成一致，尤其在評價(jià)指標(biāo)權(quán)重方面[8]。目前主要采用研究者的主觀經(jīng)驗(yàn)法、主次指標(biāo)排隊(duì)分類法及專家調(diào)查法。本研究采用專家調(diào)查法，對考核指標(biāo)體系進(jìn)行深入研究，由每位專家先獨(dú)立對考核指標(biāo)設(shè)置權(quán)重，然后對每個(gè)考核指標(biāo)的權(quán)重取平均值，作為最終權(quán)重。層次分析綜合考慮各因子對示范區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響程度，構(gòu)建判斷矩陣，對各生態(tài)因子的相對重要性進(jìn)行兩兩對比，直至一致性通過，得出各評價(jià)因子的權(quán)重值。

表1 生態(tài)承載力指標(biāo)體系和權(quán)重目標(biāo)層準(zhǔn)則層

1.3.2 生態(tài)承載力評價(jià)方法 采用綜合指標(biāo)分析法計(jì)算出花江示范區(qū)的人文社會壓力指數(shù)，自然環(huán)境支持力指數(shù)和生態(tài)承載力指數(shù)。區(qū)域喀斯特生態(tài)承載力[13]模型滿足方程：

KECC=KESI/KEPI

式中：KECC表示喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力，KESI表示人文社會壓力，KEPI表示自然環(huán)境支持力。

子系統(tǒng)評價(jià)公式(1)：

式中：Pi表示影響人文社會壓力指數(shù)的各要素(P=D1、D2、D3……i)，Wi表示響應(yīng)人文壓力指數(shù)各要素的權(quán)重值(W=1、2、3……i)。

子系統(tǒng)評價(jià)公式(2)：

式中：Si表示影響自然環(huán)境支持力指數(shù)的各要素(S=D9、D10、D11……i)，Wi表示響應(yīng)自然環(huán)境支持力指數(shù)各要素的權(quán)重值(W=9、10、11……i)。

1.3.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理 通過spss20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，無量綱化后各變量的平均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1，消除量綱和數(shù)量級的影響。在原始數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布的情況下，利用該方法進(jìn)行數(shù)據(jù)無量綱處理是較合理的。將提取的指標(biāo)數(shù)據(jù)錄入spss軟件，分析主成分的特征值、特征向量、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率等(表2)。

表2 花江示范區(qū)2005—2013年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)化處理后數(shù)據(jù)

注：標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)無單位。

Note: The standardized data are non units.

1.3.4 喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力分級評價(jià)可以判斷喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力變化和走向[9]。根據(jù)相關(guān)研究資料和專家咨詢，參考王密等[10]喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力綜合評價(jià)案例研究，采用均勻分布函數(shù)法對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合分級評價(jià)(表3)。

表3 生態(tài)承載力分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 花江示范區(qū)生態(tài)承載力指數(shù)變化

2005-2013年期間花江示范區(qū)的生態(tài)承載力指數(shù)均大于1，屬于承載高負(fù)荷。其中，2010年生態(tài)承載力指數(shù)較2005年下降0.4009，說明，此期間石漠化治理工程取得一定的治理效果；2013年生態(tài)承載力指數(shù)較2010年上升0.148 7，這主要受近幾年當(dāng)?shù)氐V山開采追求經(jīng)濟(jì)效益，未采取生態(tài)修復(fù)和生態(tài)保護(hù)措施，加劇水土流失和環(huán)境惡化。

人文社會壓力指數(shù)2013年較2005年上升0.264。2005—2010年屬中壓，2010—2013年屬于較高壓。自然環(huán)境支持力指數(shù)2013年較2005年上升0.246 2。2005—2007年屬于低承載，2007年到2013年屬于低承載向中等承載變化(表4)。

表4 花江示范區(qū)2005—2013年生態(tài)承載力指數(shù)及評價(jià)結(jié)果

2.2 花江示范區(qū)的生態(tài)承載力

2005—2013年生態(tài)承載力指數(shù)均大于1，說明示范區(qū)近10年期間生態(tài)承載力屬于承載超負(fù)荷范圍，但總體呈下降趨勢，生態(tài)承載力評價(jià)指數(shù)值僅下降了0.344 3，下降趨勢不明顯。究其原因：一是人文社會壓力較大，2005—2013年花江示范區(qū)人文社會壓力指數(shù)逐漸上升，呈較高壓趨勢；人均GDP從2005年的2 199.9元增加到2013年的5 591元，特別是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收入占主要來源，而人均耕地面積下降2.6 hm2，表明在有限的土地范圍內(nèi)，人類活動(dòng)加劇土地利用強(qiáng)度，給區(qū)域石漠化脆弱的生態(tài)系統(tǒng)造成更大壓力；二是自然環(huán)境支持力較低，花江示范區(qū)碳酸鹽巖占95%以上，石漠化面積占總面積的54.69%，其自身的生態(tài)環(huán)境比較脆弱，海拔440～1 420 m，相對高度達(dá)980 m，坡度大于等于25°以上土地占總面積的87%，受垂直地帶性景觀的影響和季節(jié)性溫差變化較大的影響，單一的農(nóng)作物種植已不能很好的適應(yīng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從而表現(xiàn)出生態(tài)承載力區(qū)域協(xié)調(diào)性差，發(fā)展不平衡。第三，人文社會壓力和自然環(huán)境支持力發(fā)展不平衡，二者的大小直接影響生態(tài)承載力綜合評價(jià)的最終結(jié)果。

2.3 石漠化治理對生態(tài)承載力的貢獻(xiàn)

從表5看出，花江示范區(qū)2005年極強(qiáng)度石漠化面積86.49 hm2，到2007年后已無極強(qiáng)度石漠化。2013年與2005年相比，強(qiáng)度石漠化減少181.06 hm2，中度石漠化減少255.28 hm2，潛在石漠化減少141.37 hm2，已石漠化面積減少106.25 hm2，呈逐年下降趨勢；無石漠化面積增加247.62 hm2，輕度石漠化面積增加416.58 hm2。總體看，花江示范區(qū)2005—2013年強(qiáng)度石漠化面積在逐步減少，并向中度、輕度、潛在和無石漠化方向良性發(fā)展。說明，人為干預(yù)對石漠化治理取得積極的成果。

表5 花江示范區(qū)2005—2013年的石漠化面積

3 結(jié)論與討論

1) 目前,關(guān)于生態(tài)承載力的研究，通常是以行政界線為單位，而花江示范區(qū)的生態(tài)承載力研究突破以往行政界線的約束，在區(qū)域范圍內(nèi)更具有典型性和代表性。通過花江示范區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行生態(tài)承載力綜合評價(jià)，得出花江示范區(qū)2005—2013年期間生態(tài)承載力整體超載的態(tài)勢，并與石漠化治理程度呈正相關(guān)。整個(gè)示范區(qū)人文經(jīng)濟(jì)社會壓力較大，自然環(huán)境支持力較弱，與實(shí)際情況基本相符。

2) 通過從人文社會經(jīng)濟(jì)和自然地理環(huán)境兩個(gè)方面對花江示范區(qū)生態(tài)承載力進(jìn)行綜合評價(jià)，完成對花江示范區(qū)2005—2013年間生態(tài)承載力的綜合評價(jià)，從時(shí)間差異和區(qū)域差異預(yù)測花江示范區(qū)在未來幾年依然是生態(tài)承載力超載的狀態(tài)，隨著各項(xiàng)石漠化治理工程的推進(jìn)，生態(tài)承載力超載情況將趨于減緩，人文社會所產(chǎn)生的壓力也不容忽視。區(qū)域喀斯特生態(tài)承載力的綜合評價(jià)是一個(gè)長期的過程。在一定時(shí)空范圍內(nèi)，如何協(xié)調(diào)人文社會壓力與自然環(huán)境支持力之間的關(guān)系，是當(dāng)前也是今后提高區(qū)域喀斯特生態(tài)環(huán)境的承載能力、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定健康發(fā)展的重要課題。因此，在研究中應(yīng)對各項(xiàng)指標(biāo)因子進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，有利于預(yù)測示范區(qū)未來生態(tài)承載力發(fā)展態(tài)勢。

[1] 熊康寧，黎 平，周忠發(fā),等.喀斯特石漠化的遙感GIS典型研究——以貴州省為例[M].北京：地質(zhì)出版社,2002.

[2] 石月珍，趙洪杰.生態(tài)承載力定量評價(jià)方法的研究進(jìn)展[J].人民黃河，2005，27(3):6-8.

[3] 高吉喜.可持續(xù)發(fā)展理論探索——生態(tài)承載力理論、方法與應(yīng)用[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2001.

[4] 屠玉麟.貴州喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境問題及其對策[J].環(huán)?？萍迹?000,6(1):1-6.

[5] 魏小島，周忠發(fā)，王媛媛.基于格網(wǎng)GIS的喀斯特生態(tài)安全研究——以貴州花江石漠化綜合治理示范區(qū)為例[J].山地學(xué)報(bào)，2012,30(6)：681-687.

[6] 周忠發(fā)，黃路迦.喀斯特地區(qū)石漠化與地層巖性關(guān)系分析——以貴州高原清鎮(zhèn)市為例[J].水土保持通報(bào)，2003，23(1):19-22.

[7] 楊志峰，隋 欣.基于生態(tài)系統(tǒng)健康的生態(tài)承載力評價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005,25(5)：586-594.

[8] 毛漢英，余丹林.區(qū)域承載力定量研究方法探討[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2001，16(4):549-555.

[9] 王中根，夏 軍.區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載力的量化方法研究[J].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，16(4):9-12.

[10] 王 密.喀斯特區(qū)域生態(tài)承載力綜合評價(jià)方法研究[J].貴州科學(xué)，2005，23(2)：55-59.

[11] 熊康寧，陳永畢，陳 滸，等.點(diǎn)石成金——貴州石漠化治理技術(shù)與模式[M].貴陽：貴州科技出版社，2011.

[12] 李開忠，彭賢偉，熊康寧.貴州喀斯特峽谷地區(qū)土地利用效果評價(jià)——以貴州花江峽谷地區(qū)為例[J].中國巖溶，2005，24(4)：293-299,337.

[13] 鄧 波，洪跋曾、龍瑞軍區(qū)域生態(tài)承載力量化方法研究評述[J]甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，9(3)：282-289.

(責(zé)任編輯： 姜 萍)

Comprehensive Evaluation on Ecological Carrying Capacity of Huajiang Demonstration Area in Guizhou

HUANG Jing1,2, ZHOU Zhongfa1,2*, LIU Zhaojun1,2, YAN Lihui1,2

(1.InstituteofKarstScience,GuizhouNormalUniversity,Guiyang,Guizhou550001; 2.GuizhouStateKeyLaboratoryIncubationBaseforKarstMountainEcologicalEnvironment,Guiyang,Guizhou550001,China)

The index system of ecological carrying capacity for Huajiang Demonstration Area was established by AHP and comprehensive index evaluation method and then the comprehensive evaluation model of ecological carrying capacity was built by calculating the relevant weight values of indexes and finally the ecological carrying capacity of Huajiang Demonstration Area was evaluated by the established comprehensive evaluation model of ecological carrying capacity to further consolidate and uplift the management achievement of stony desertification in Huajiang Demonstration Area, improve the ecological environment and maintain stable development of ecosystem. Results: The standardized comprehensive evaluation index of ecological carrying capacity in Huajiang Demonstration Area during 2005～2013 is more than 1, which is out of carrying overload range. The standardized comprehensive evaluation index of ecological carrying capacity in Huajiang Demonstration Area in 2013 decreases by 0.3443 compared with in 2005 and the declining trend is not obvious. The stony desertification area in Huajiang Demonstration Area in 2013 decreases by 106.25hm2and the stony desertification area in Huajiang Demonstration Area shows a declining trend year by year. In conclusion, the management of stony desertification in Huajiang Demonstration Area has made some positive effect but the stony desertification still is in the alert status overall.

karst; cliffs and peaks gorge; stony desertification; ecological carrying capacity

2015-12-12； 2016-03-10修回

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)項(xiàng)目“人為干預(yù)下喀斯特山地石漠化的演變機(jī)制與調(diào)控”(2012CB723202); 2012年貴州省國際科際合作計(jì)劃項(xiàng)目“不同生態(tài)恢復(fù)措施干預(yù)下喀斯特石漠化演變及調(diào)控研究”[黔科合外G字(2012)7022]

黃 靜(1987-),女，在讀碩士，研究方向：喀斯特生態(tài)建設(shè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)。E-mail：yysq0852@163.com

*通訊作者：周忠發(fā)(1969-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事喀斯特資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展研究。E-mail：fa6897@163.com

1001-3601(2016)03-0140-0168-04

S19

A