基于景觀結(jié)構(gòu)的延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

劉 琪, 曹明明, 胡 勝, 邱海軍, 許博建, 鄧妹鳳

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

基于景觀結(jié)構(gòu)的延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

劉 琪, 曹明明, 胡 勝, 邱海軍, 許博建, 鄧妹鳳

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

本研究基于景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)和生態(tài)脆弱度指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，綜合評(píng)價(jià)了延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及空間分布特征，并提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策。結(jié)果表明，流域中以裸地的景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)最大，受人類活動(dòng)干擾程度較大，水域次之，灌叢最??；流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異明顯，流域中部生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，并以此向外圍呈遞減趨勢(shì)；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布與景觀類型關(guān)系密切，建筑工礦用地、旱地和水域等景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，草地和灌叢生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低；要因地制宜地實(shí)施生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理，確保流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)威脅。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn); 景觀結(jié)構(gòu); 延河流域; 風(fēng)險(xiǎn)管理

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承受的風(fēng)險(xiǎn)[1]，也就是在一定區(qū)域內(nèi)，由環(huán)境自然變化或人類活動(dòng)引起的生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)的改變而導(dǎo)致系統(tǒng)功能損失的可能性[2]。而生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)則是描述和評(píng)估這種可能性和危害程度的方法體系及評(píng)估過(guò)程[3-4]，從而作為生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理與決策的定量依據(jù)[2, 5]。自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)范圍都有了很大的發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)受體從人體發(fā)展到種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和景觀尺度[6]，目前已進(jìn)入了大尺度空間的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)新階段[2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、方法與模型、結(jié)果及應(yīng)用等方面開(kāi)展了較多相關(guān)研究[7]，由于各種生態(tài)效應(yīng)的生態(tài)過(guò)程和作用機(jī)理尚不清楚，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的定量表征仍然是該研究面臨的主要難題之一[8]。隨著遙感和GIS等技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)土地利用數(shù)據(jù)，基于景觀格局視角在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面做了大量研究[9-15]，主要是運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)方法，構(gòu)建景觀損失指數(shù)和綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，運(yùn)用GIS空間分析技術(shù)，揭示區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布特征[16]。在當(dāng)前大尺度區(qū)域缺乏全面的生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的困境下，從景觀尺度水平的土地利用動(dòng)態(tài)變化角度進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估是揭示區(qū)域各種潛在生態(tài)影響及其空間分布的重要途徑[17]。

隨著人類活動(dòng)對(duì)流域自然生態(tài)系統(tǒng)干擾的逐漸增強(qiáng)，流域景觀格局及自然生態(tài)系統(tǒng)正在發(fā)生改變，流域成為區(qū)域人地關(guān)系最為緊張和復(fù)雜的地理單元，是生態(tài)壓力和風(fēng)險(xiǎn)最大的區(qū)域之一[18-19]。因此，開(kāi)展流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)學(xué)者在流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面開(kāi)展了一些工作，鞏杰等[19]、盧遠(yuǎn)等[20]、陳鵬等[21]、張學(xué)斌等[22]以人類活動(dòng)為風(fēng)險(xiǎn)源，基于景觀格局指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，進(jìn)行流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理研究；劉世梁等[23]構(gòu)建基于景觀格局和土壤侵蝕過(guò)程的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，分析了云南紅河流域內(nèi)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)因素；許妍等[24]以太湖流域?yàn)槔?，?gòu)建了綜合考慮多風(fēng)險(xiǎn)源、多風(fēng)險(xiǎn)受體和生態(tài)終點(diǎn)共存情況下的流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)體系。目前流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究熱點(diǎn)主要集中于濕潤(rùn)區(qū)、半濕潤(rùn)區(qū)以及干旱區(qū)的湖泊、河流、河口三角洲等，而從綜合視角對(duì)整個(gè)流域進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的案例較少[18]，且已有的研究力度較小并多集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)[19]，針對(duì)經(jīng)濟(jì)較為落后，生態(tài)環(huán)境尤為脆弱的黃土高原丘陵溝壑區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的報(bào)道還很少見(jiàn)。延河流域?qū)俚湫忘S土丘陵溝壑區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，加之區(qū)域自然、人文、經(jīng)濟(jì)、地理?xiàng)l件復(fù)雜，自然災(zāi)害及人為因素的共同影響，使得流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境不斷惡化[25]，水土流失、旱澇災(zāi)害以及土地荒漠化等多種生態(tài)環(huán)境問(wèn)題凸顯?；诖?，本研究以黃土丘陵溝壑區(qū)延河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，將人類活動(dòng)干擾作為主要風(fēng)險(xiǎn)源，構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，定量分析和評(píng)價(jià)延河流域2010年的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及其空間分布特征，以期為開(kāi)展流域生態(tài)環(huán)境綜合治理與恢復(fù)工作，維護(hù)流域生態(tài)安全等提供一定的決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

延河流域位于陜北黃土高原中部，地理位置36°25′～ 37°17′N，108°40′～ 110°29′E，流域面積7 685.53 km2，屬典型黃土丘陵溝壑區(qū)，地勢(shì)呈西北—東南走向。從行政區(qū)劃來(lái)看，包括靖邊縣、志丹縣、安塞縣、寶塔區(qū)、延長(zhǎng)縣等縣區(qū)(圖1)。本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，多暴雨、旱災(zāi)以及洪災(zāi)等災(zāi)害，多年平均降水量在500 mm左右，主要集中于6至9月份，年平均氣溫約9 ℃。流域內(nèi)地形破碎，溝壑縱橫，黃土丘陵溝壑面積占流域總面積的90%以上，水土流失嚴(yán)重，平均土壤侵蝕模數(shù)達(dá)8 000～15 000 t·km-2·a-1。土壤類型主要以黃綿土、紅土、黑壤土、淤土為主，植被主要以草本植物群落為主。總體來(lái)看，流域自然環(huán)境類型較為復(fù)雜，區(qū)域差異明顯，生態(tài)環(huán)境較為脆弱。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究以2010年延河流域30 m分辨率Landsat7 TM遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，在Erdas9.2平臺(tái)上經(jīng)過(guò)分幅裁剪、幾何校正及去霾降噪處理后，采用目視解譯進(jìn)行監(jiān)督分類獲得2010年延河流域土地利用類型圖，根據(jù)研究區(qū)土地利用狀況，將土地利用類型劃分為耕地、林地、灌叢、草地、水域、建筑工礦用地和裸地共7類，作為本研究的主要數(shù)據(jù)源。本研究還用到90 m分辨率DEM、陜西省行政區(qū)劃圖以及延河流域相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料等。

2.2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)構(gòu)建方法

在人類活動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的景觀內(nèi)，不同土地利用方式和強(qiáng)度產(chǎn)生的生態(tài)影響具有區(qū)域性和累積性的特征，可以直觀地反映在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成上，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析可從區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，綜合評(píng)估各種潛在生態(tài)影響類型及其累積性后果[10, 26]。因此，本研究以人類活動(dòng)為干擾源，將研究區(qū)7類土地利用類型所代表的不同生態(tài)系統(tǒng)作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體，構(gòu)建基于景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)(Si)和生態(tài)脆弱度指數(shù)(Fi)的生態(tài)損失度指數(shù)(Ri)，然后通過(guò)生態(tài)損失度指數(shù)(Ri)和各景觀組成的面積比重構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算模型，以此來(lái)定量表征流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況。

其中，生態(tài)損失度指數(shù)(Ri)表示不同生態(tài)系統(tǒng)遭遇人類活動(dòng)干擾后其自然屬性的損失程度，每種生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)損失度指數(shù)可以表示為：

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 The location of the study area

Ri=Si×Fi

(1)

式中：Si表示第i類生態(tài)系統(tǒng)的景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)；Fi表示第i類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)脆弱度指數(shù)；Ri為第i類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)損失度指數(shù)。

2.2.1 景觀結(jié)構(gòu)指數(shù) 景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)(Si)可用來(lái)反映不同土地利用類型所代表的生態(tài)系統(tǒng)受到人類活動(dòng)干擾的程度[12]，參考已有研究成果[12, 21, 26]，選取景觀破碎度指數(shù)(Ci)、景觀分離度指數(shù)(Ni)和景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Di)，通過(guò)簡(jiǎn)單疊加來(lái)計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)的景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)。景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)和景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的計(jì)算公式和生態(tài)學(xué)意義，可參考相關(guān)文獻(xiàn)[26-28]，此處不再贅述。

Si=aCi+bNi+cDi

(2)

式中：Si表示景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)；Ci表示景觀破碎度指數(shù)；Ni表示景觀分離度指數(shù)；Di表示景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)。a、b、c分別為景觀指數(shù)Ci、Ni、Di的權(quán)重，且a+b+c=1，結(jié)合已有研究成果[12]和專家打分法，將權(quán)重a、b、c的值分別設(shè)置0.5、0.3和0.2。通過(guò)景觀指標(biāo)計(jì)算軟件fragstats 4.1和ArcGIS 10.0的統(tǒng)計(jì)分析工具進(jìn)行各景觀指數(shù)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。

2.2.2 景觀脆弱度指數(shù) 景觀脆弱度指數(shù)(Fi)表示不同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的易損性，即該景觀類型對(duì)外部干擾的抵抗能力[15]。不同生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界干擾的抵抗能力大小與自然演替過(guò)程中所處的階段有關(guān)，處于初級(jí)演替階段食物鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生物多樣性指數(shù)小的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外部干擾抵抗能力較小，較為脆弱[22]。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，并結(jié)合前人研究結(jié)果[12, 20]，將研究區(qū)內(nèi)景觀類型的脆弱度分為7級(jí)，由高到低分別為：裸地7、水域6、旱地5、草地4、灌叢3、林地2、建筑工礦用地1，通過(guò)歸一化處理后得到各景觀類型的脆弱度指數(shù)Fi。

2.2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) 通過(guò)生態(tài)損失度指數(shù)和各景觀組成的面積比重建立流域景觀結(jié)構(gòu)特征與流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系[19]，從而構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算模型，獲取每個(gè)樣方內(nèi)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值。

(3)

式中：ERIi表示第i個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Aij表示第i個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)第j類土地利用類型的面積；Ai表示第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的面積。

2.3流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分析方法

本研究通過(guò)系統(tǒng)采樣的方法實(shí)現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的空間化，從而更好地表征流域內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征?？紤]到流域內(nèi)斑塊平均面積狀況[29]及研究區(qū)總面積，將研究區(qū)劃分為5 km×5 km的采樣網(wǎng)格，共332個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)。根據(jù)前述所構(gòu)建的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式來(lái)計(jì)算每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，并將該值作為各樣方中心點(diǎn)的屬性值。

利用ArcGIS中的地統(tǒng)計(jì)分析模塊(Geostastical Analyst)，通過(guò)半方差函數(shù)進(jìn)行理論變異函數(shù)的擬合[30]，采用普通Kring插值法獲取延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間圖，分析流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布狀況。

3 結(jié)果與分析

3.1流域景觀格局特征

由表1可知，2010年延河流域7種景觀類型中，草地的面積最大(4 681.470 km2)，旱地和灌叢的面積次之，分別為1 355.840 km2和1 185.160 km2，其他景觀類型的面積較小，可見(jiàn)草地、旱地和灌叢是流域內(nèi)的主導(dǎo)景觀。流域內(nèi)斑塊總數(shù)目為38 210個(gè) ，其中旱地的斑塊數(shù)最多，達(dá)13 398個(gè)，這說(shuō)明旱地受到人類活動(dòng)的干擾強(qiáng)烈，景觀破碎化程度較高。流域中裸地的景觀破碎度和景觀分離度均為最高，分別為0.614和51.829；而草地的破碎度和分離度則最小，分別為0.018和0.086。就優(yōu)勢(shì)度來(lái)看，草地的優(yōu)勢(shì)度最大(6.831)，建筑工礦用地次之(3.114)，裸地的優(yōu)勢(shì)度最小(0.227)。這是因?yàn)槁愕卦诹饔騼?nèi)的面積最小，且分布較分散，因而導(dǎo)致其成為流域內(nèi)破碎度和優(yōu)勢(shì)度的極值景觀類型；草地作為流域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)景觀，面積較大，斑塊間的連通性較好，因而破碎度和分離度最小，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)最大，是維護(hù)流域生態(tài)穩(wěn)定的重要景觀類型；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑工礦用地面積增加，并逐漸趨向連片分布，其破碎度較小，而景觀優(yōu)勢(shì)度則較高。景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)從景觀生態(tài)學(xué)角度揭示了各景觀類型所代表的生態(tài)系統(tǒng)受人類活動(dòng)干擾程度的大小，流域中以裸地的景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)最大(15.901)，水域次之(1.802)，灌叢最小(0.404)。

表1 2010年延河流域各景觀類型景觀格局指數(shù)Table 1 Landscape index of landscape types in Yanhe watershed in 2010

3.2流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間特征

利用式(3)計(jì)算出332個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，經(jīng)過(guò)歸一化處理后，在ArcGIS地統(tǒng)計(jì)分析模塊下，采用普通Kring插值法獲得延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖(圖2)。由于當(dāng)前研究中缺乏關(guān)于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此本研究選用相等間隔法將研究區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(ERI)劃分為：低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.099≤ERI<0.260)、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.260≤ERI<0.420)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.420≤ERI<0.580)、較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.580≤ERI<0.741)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.741≤ERI<0.901)共5級(jí)。

圖2 延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖Fig.2 Spatial ditribution map of ecological risk level of Yanhe watershed

如圖2所示，延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異明顯，其空間特征表現(xiàn)為：高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于流域中部寶塔區(qū)中心城區(qū)及其周邊區(qū)域、延長(zhǎng)縣西南部以及安塞縣南部和志丹縣北部等區(qū)域；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在流域高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的外圍區(qū)域以及延長(zhǎng)縣東南部的小范圍區(qū)域；中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在流域中所占面積最大，主要分布在較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的北部外圍區(qū)域和安塞縣南部的部分地區(qū)；較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布較為分散，除安塞縣西北部外，在其他縣區(qū)的流域邊界區(qū)域呈現(xiàn)零星分布；流域低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在安塞縣西北、西南以及寶塔區(qū)與延長(zhǎng)縣西北部的交界區(qū)域，且均位于較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的中心位置。受海拔高度、地形及河流影響，流域中城市(鎮(zhèn))沿河流布局，大部分旱地也集中于距河道較近的區(qū)域，使得這一區(qū)域的人文、社會(huì)和生態(tài)關(guān)系復(fù)雜，各種生態(tài)脅迫因子交織在一起，因此流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布也呈現(xiàn)出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由河流及其近岸區(qū)域向兩側(cè)遞減的趨勢(shì)。

對(duì)流域不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)分析可知：延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況主要以中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，該區(qū)域占流域總面積的53.567%，達(dá)4 124.916 km2；其次為較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其面積比例為20.580%；較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積較小，其面積分別為955.327 km2(12.430%)和869.195 km2(11.310%)；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積最小，為154.416 km2，僅占流域面積的2.009%?？傮w來(lái)看，流域中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及以上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的面積比例占到流域總面積的84.457%，這說(shuō)明延河流域整體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)威脅較高，生態(tài)環(huán)境壓力比較大。由于延河流域地處典型黃土丘陵溝壑區(qū)，地形破碎，流域生態(tài)環(huán)境自身脆弱性較高，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的各種環(huán)境壓力的脅迫下，流域內(nèi)原有的自然生態(tài)系統(tǒng)變得更加不穩(wěn)定，流域整體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)處于一個(gè)較高的水平。

3.3流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間特征與景觀類型關(guān)系

通過(guò)對(duì)流域土地利用類型圖層與流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖層疊加后進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)可以得到不同景觀類型所占各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的面積比例(圖3)。由圖3可以看出，延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布與景觀類型關(guān)系密切。建筑工礦用地、旱地和水域等景觀類型中，較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)占到各自景觀類型總面積的59.537%以上，而建筑工礦用地更是高達(dá)87.127%。建筑工礦用地是人類經(jīng)濟(jì)建設(shè)等活動(dòng)最為集中的地方，受到的人類活動(dòng)干擾最為強(qiáng)烈，因而其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高；旱地和水域自身的生態(tài)脆弱性較高，加之人類活動(dòng)干擾，導(dǎo)致其景觀斑塊破碎程度加強(qiáng)、景觀連通性下降，生態(tài)系統(tǒng)很不穩(wěn)定，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)威脅日益上升。草地和灌叢在流域中面積較大，且自身的穩(wěn)定性較好，抗干擾能力較強(qiáng)，因而其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，2類景觀類型所占較低和低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的面積比例較大，分別為23.181%和20.673%。中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)在各景觀類型中所占的面積比例基本相當(dāng)，除建筑工礦用地外，都達(dá)到了25.428%以上。此外，流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布也受到植被覆蓋度的影響，如安塞縣南部、延長(zhǎng)縣西北部與寶塔區(qū)交界處等區(qū)域，草地、灌叢覆蓋度較好，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低。

a.草地; b.灌叢; c.旱地; d.建筑工礦用地; e.林地; f.裸地; g.水域

3.4流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理是指通過(guò)考慮多種因素，從整體角度出發(fā)，在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)或減輕風(fēng)險(xiǎn)所采取的防范措施和管理對(duì)策[31]。在基于景觀結(jié)構(gòu)的延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布特征等，針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域提出相應(yīng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策及建議。

3.4.1 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在延河流域中部、志丹縣北部以及延長(zhǎng)縣西南部等區(qū)域，該區(qū)域建筑工礦用地和旱地分布廣泛，是流域內(nèi)人類活動(dòng)最為集中的區(qū)域，且本身處于黃土梁峁丘陵區(qū)，溝壑縱橫，生態(tài)環(huán)境脆弱。該區(qū)域在開(kāi)展工農(nóng)業(yè)等經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)的同時(shí)，應(yīng)特別注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的和諧發(fā)展；繼續(xù)推進(jìn)水土保持等生態(tài)建設(shè)工程的實(shí)施，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，合理安排農(nóng)業(yè)活動(dòng)，通過(guò)退耕還林還草、保護(hù)天然植被等措施提高生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)能力和生態(tài)承載力。

3.4.2 中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策 中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的北部外圍區(qū)域和安塞縣南部的部分地區(qū)，在流域內(nèi)所占面積最大，且分布于灌叢、草地及裸地等各景觀類型中。該區(qū)域受人類活動(dòng)干擾相對(duì)較弱，但仍須提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)抗干擾的能力，防止其向高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域惡化。因此，必須做到統(tǒng)籌規(guī)劃，從人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的高度來(lái)進(jìn)行工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及建設(shè)活動(dòng)；遵循適地適樹(shù)，宜林則林，宜灌則灌，宜草則草的根本性原則[32]，種植人工植被，增加植被覆蓋；并以小流域?yàn)閱卧?，因地制宜地開(kāi)展生態(tài)環(huán)境綜合治理工程，通過(guò)基本農(nóng)田建設(shè)、淤地壩建設(shè)和梯田建設(shè)等措施減輕區(qū)域的土壤侵蝕，提高水土保持效益，從而增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.4.3 低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策 低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于流域西北部、安塞縣南部及寶塔區(qū)東北部等區(qū)域，大多所處流域邊緣地區(qū)，受人類活動(dòng)干擾較少，植被覆蓋度較好。但該區(qū)域海拔較高，坡陡溝深，地形更加破碎，生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到干擾和破壞便很難恢復(fù)。本區(qū)域的首要任務(wù)就是在保護(hù)好現(xiàn)有植被的基礎(chǔ)上，加大人工植被種植，提高植被覆蓋度及物種多樣性，禁止一切放牧及陡坡耕種行為[33-34]，增強(qiáng)區(qū)域抵御人類活動(dòng)干擾的能力，降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本研究以延河流域2010年土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，基于景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)和生態(tài)脆弱度指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，綜合評(píng)價(jià)了延河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及其空間分布特征，并針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策，主要結(jié)論如下：

(1)延河流域各景觀類型面積差異較大，草地、旱地和灌叢為流域內(nèi)的主導(dǎo)景觀類型，裸地的景觀破碎度和景觀分離度最大，而草地的破碎度和分離度則最小，優(yōu)勢(shì)度則最大；就景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)來(lái)看，流域中以裸地的景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)最大，水域次之，灌叢最小。

(2)流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異明顯，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在流域中部寶塔區(qū)市區(qū)周圍以及安塞縣西南部等區(qū)域；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)位于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)外圍；中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)北部外圍等區(qū)域；較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)整體分布較為分散；流域中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及以上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的面積比例占到流域總面積的84.457%，說(shuō)明延河流域整體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)威脅較高，生態(tài)壓力較大。

(3)流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布與景觀類型關(guān)系密切，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于建筑工礦用地、旱地和水域等景觀類型；草地和灌叢中較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積比例較大；中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占流域面積比例最大，在各景觀類型中均有相當(dāng)比例分布。

(4)延河流域整體生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平較高，針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域要實(shí)施相應(yīng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策，通過(guò)合理統(tǒng)籌安排工農(nóng)業(yè)建設(shè)活動(dòng)、推進(jìn)水土保持工程建設(shè)、小流域綜合治理以及退耕還林還草等措施確保流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)威脅。

本研究在缺乏具體生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，從景觀結(jié)構(gòu)角度構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，較為全面地評(píng)價(jià)了延河流域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況，結(jié)果與流域生態(tài)環(huán)境特征較為吻合，為流域綜合管理及生態(tài)環(huán)境建設(shè)等提供了一定的決策依據(jù)。由于缺乏景觀結(jié)構(gòu)與流域生態(tài)環(huán)境之間的機(jī)理研究，對(duì)流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度的度量具有相對(duì)性，針對(duì)流域內(nèi)水土流失、滑坡等具體風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的影響還有待進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯：朱秀英)

EcologicalriskassessmentofYanhewatershedbasedonlandscapestructure

LIU Qi, CAO Mingming, HU Sheng, QIU Haijun, XU Bojian, DENG Meifeng

(College of Urban and Environmental Science, Northwest University, Xi’an 710127, China)

An ecological risk assessment model incorporating the landscape structure index and landscape fragile degree index was put forward to comprehensively evaluate ecological risk status and its spatial distribution characteristics of Yanhe watershed. The results indicated that: the landscape structure index of bare land was the largest in the study area and it had a higher human activities disturbance degree. Water area came second, and shrub forest had the smallest value. There were some obvious spatial differences of ecological risk levels in the watershed, with the central part of watershed having the higher ecological risk level, and with a decresing trend from this area to the surrounnding areas. The distribution of ecological risk levels had a close relationship with landscape types. The building and industrial land, dry land and water area had a higher ecological risk levels, while grassland and shrub forest had a lower level. We should adjust measures to local conditions in implementing ecological risk management, to ensure a stable ecological system and to reduce the threat of ecological risk.

ecological risk; landscape structure; Yanhe watershed; risk managemant

Q149; X820.4

：A

2015-04-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41401602)；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014JQ2-4021)；西北大學(xué)研究生自主創(chuàng)新項(xiàng)目(YZZ14012)

劉 琪(1989-)，男，甘肅徽縣人，碩士研究生，主要從事生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面的研究。

1000-2340(2016)02-0254-07