和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力分析

王虹　權(quán)曉燕

摘 要：為了定量研究干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境承載力的飽和程度，本文以和田河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)2010年和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力的綜合評(píng)定值為0.660 1，處于超載狀態(tài)，人口、耕地和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與流域自然生態(tài)環(huán)境之間的矛盾是影響其環(huán)境承載力的主要因素。鑒于此，本文從水資源合理利用、統(tǒng)籌人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、調(diào)整區(qū)域能源結(jié)構(gòu)等方面提出了建議，為提高和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力提供參考。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境承載力；和田河流域；模糊綜合評(píng)判模型

中圖分類號(hào)：X22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.03.015

Abstract： In order to study the saturation degree of ecological environment carrying capacity in arid area quantitatively， Hotan river basin was chosen as the research area and the ecological environment carrying capacity of 2010 was evaluated through the fuzzy comprehensive evaluation model. The results showed that the comprehensive evaluation value of ecological environment carrying capacity of the Hotan river basin was 0.660 1， which was in the overload state. The contradiction of the population， cultivated land and social economic development with the natural ecological environment of the river basin was the main factor affecting the carrying capacity. Based on the results， the paper put forward suggestions from the aspects of rational utilization of water resources， coordination of population and economic development， and adjustment of regional energy structure， to provide references for improving the carrying capacity of ecological environment in Hotan River Basin.

Key words： ecological environment carrying capacity； the Hotan river basin； fuzzy comprehensive evaluation model

生態(tài)環(huán)境承載力是指在滿足一定的生態(tài)環(huán)境保護(hù)準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)下，在一定的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平條件下，在保證一定的社會(huì)福利水平要求下，利用當(dāng)?shù)兀ê驼{(diào)入）的水資源和流域“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)環(huán)境”系統(tǒng)其他資源與環(huán)境條件，維系良好生態(tài)環(huán)境所能夠支撐的最大人口數(shù)量及社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模[1]。生態(tài)環(huán)境承載力決定著一個(gè)流域（或區(qū)域）經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的速度和規(guī)模，如果在一定社會(huì)福利和經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平條件下，流域（或區(qū)域）的人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模超出其生態(tài)環(huán)境所能承載的范圍，將會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化和資源的匱竭，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起經(jīng)濟(jì)社會(huì)不可持續(xù)發(fā)展[2-5]。和田河流域處于中國(guó)極端干旱區(qū)，具有悠久的農(nóng)墾文化，由于其特殊的地理位置和氣候條件，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠水土資源的開發(fā)利用，緩慢而落后。和田河作為僅有與塔里木河保持地表水力聯(lián)系的四條源流之一，擔(dān)負(fù)著每年向塔里木河干流輸水約9×108 m3的任務(wù)[6]，其存在不僅保護(hù)了流域內(nèi)的綠色植被健康生長(zhǎng)，而且有益于塔里木河流域整體環(huán)境的和諧穩(wěn)定[7]。然而，隨著近50年來和田地區(qū)人口數(shù)量和耕地面積的快速增加，導(dǎo)致生態(tài)用水被國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水大量擠占，生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯[8-11]，不僅威脅著西北地區(qū)的生態(tài)安全，在一定程度上已經(jīng)威脅到社會(huì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展[12]。因此，科學(xué)定量地計(jì)算和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力，剖析系列問題出現(xiàn)的內(nèi)在原因，提出有針對(duì)性的解決辦法，有助于同時(shí)保障綠洲的生態(tài)穩(wěn)定和社會(huì)和諧。

目前，有關(guān)生態(tài)環(huán)境承載力的研究，多側(cè)重于某一城市或地區(qū)，指標(biāo)體系構(gòu)建相對(duì)較為單一[13-16]，本文以和田河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，從水、土地、生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)4個(gè)方面對(duì)該區(qū)的生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確保了評(píng)價(jià)系統(tǒng)的全面性和完整性，同時(shí)，利用問卷調(diào)查法并借助因子分析法來對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)重，通過主觀與客觀相結(jié)合的方式提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度，擬構(gòu)建田河流域模糊綜合評(píng)判模型，對(duì)該流域生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行定量計(jì)算，通過深入分析導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題出現(xiàn)的根本原因提出具體可行的改善方法，旨在為實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展提供指導(dǎo)，同時(shí)也為相似區(qū)域的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)提供參考。

1 研究區(qū)概況

和田河流域地處我國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)西南部，塔里木盆地西南緣，空間跨度為77°25'～81°43'E，34°52'～40°28'N，流域總面積48 870 km2 。由于位于大陸腹地，氣候?yàn)楦珊祷哪詺夂?，年均氣溫?2.2 ℃，年均降水量35 mm，年蒸發(fā)量高達(dá)2 480 mm。胡楊、怪柳和其他灌木[17]是流域主要植被類型，該流域是我國(guó)西部生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)之一[18-19]。截至2010年底，流域總?cè)丝谶_(dá)1 350 000人，農(nóng)村人口占82.63%，農(nóng)業(yè)是該流域的支柱產(chǎn)業(yè)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所需數(shù)據(jù)中，水文指標(biāo)：地表水、地下水、生態(tài)用水等主要來源于2010年《和田河流域水資源評(píng)價(jià)報(bào)告》；土地指標(biāo)：水網(wǎng)密度、耕地面積、沙化面積、綠洲面積等通過2010年的解譯遙感影像獲??；生態(tài)指標(biāo)：植被覆蓋度、生物豐度指數(shù)等來源于樣方調(diào)查；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：人口數(shù)量、GDP、耕地面積、水質(zhì)等主要來源于2010年《塔里木河流域水資源評(píng)價(jià)報(bào)告》及塔里木河管理局提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；和田河流域氣溫、降水、徑流量數(shù)據(jù)主要來源于1990—2010年烏魯瓦提和通古孜洛克水文站實(shí)測(cè)資料；人口、耕地面積、生產(chǎn)總值來源于1990—2010和田地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 研究方法

本研究通過問卷調(diào)查獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合因子分析法，對(duì)和田河流域評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行確定和賦權(quán)，建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算了和田河流域的生態(tài)環(huán)境承載力[20-22]。構(gòu)建模糊綜合評(píng)判模型方法為，設(shè)2個(gè)有限論域U={u1，u2，…，um}、V={v1，v2， …，vn}，其中，U代表所有評(píng)判因素組成的集合，V代表所有的評(píng)價(jià)等級(jí)組成的集合。對(duì)評(píng)價(jià)因素ui進(jìn)行單因素評(píng)判，確定對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)vj的隸屬度rij，則m個(gè)評(píng)價(jià)因素的評(píng)價(jià)集構(gòu)造出評(píng)判矩陣R：

式中：rmn為第m個(gè)評(píng)價(jià)因素在第n等級(jí)時(shí)的隸屬度值，R為U到V上的模糊隸屬度值組成的矩陣。評(píng)價(jià)目標(biāo)對(duì)不同等級(jí)的隸屬度可利用公式B=A×R進(jìn)行計(jì)算。其中A為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值：A={a1，a2，…am}（滿足1≤ai≤0，ai=1）。此外，本文隸屬度采用降半梯形分布來刻畫：

式中：rij為因子ui對(duì)j級(jí)生態(tài)環(huán)境的隸屬度；Ci為因子Ui的實(shí)測(cè)值；Uij為因子Ui第j級(jí)生態(tài)環(huán)境承載力標(biāo)準(zhǔn)；m為m級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本文中m=5，計(jì)算得到評(píng)價(jià)矩陣R。

和田河流域生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)總得分可根據(jù)不同評(píng)價(jià)等級(jí)的重要度值以及矩陣B中各等級(jí)的隸屬度值（bi）利用下式計(jì)算得到：

a=bi ti（5）

式中：a為綜合評(píng)分值。

本研究將生態(tài)環(huán)境承載力的計(jì)算指數(shù)值分為：完全可載（0.8

3 結(jié)果與分析

3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及賦權(quán)

和田河流域是一個(gè)由多個(gè)單一系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)環(huán)境承載力的含義主要是指與水土資源系統(tǒng)以及相關(guān)的環(huán)境系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的支持。因此，針對(duì)和田河流域的實(shí)際情況，依據(jù)定量與定性相結(jié)合、兼具實(shí)用性和可行性、兼具穩(wěn)定性和演變性3個(gè)原則，從水資源系統(tǒng)、土地資源系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)4個(gè)方面建立該流域的生態(tài)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；在此基礎(chǔ)上，利用問卷調(diào)查法并結(jié)合因子分析法，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)（表1）。

評(píng)價(jià)過程中，設(shè)置5級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，分別為：完全可載、可承載、飽和承載、超載、嚴(yán)重超載，其閾值和含義見表2。

3.2 設(shè)定評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值及進(jìn)行評(píng)價(jià)

根據(jù)相關(guān)研究成果，本研究將各評(píng)價(jià)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定如表3所示。

最終，根據(jù)評(píng)價(jià)等級(jí)集合V，計(jì)算得到和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力的綜合評(píng)定值a=（0.110 8 0.181 8 0.199 8 0.312 2 0.195 5）×（0.20 0.40 0.60 0.80 1.00）T =0.660 1

從2010年和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力分析中看出，和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力處于完全可載的概率是11.08%，處于可載狀態(tài)的概率是18.18%，處于適載狀態(tài)的概率是19.98%，處于超載狀態(tài)的概率是31.22%，處于嚴(yán)重超載的概率是19.55%。根據(jù)最大隸屬度原則，總體來看和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力處于超載狀態(tài)；亦可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果，和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力綜合評(píng)定值為0.660 1，生態(tài)環(huán)境承載力評(píng)估等級(jí)為4級(jí)，說明和田河流域處于超載狀態(tài)。

3.3 原因分析

本文從自然因素和人類活動(dòng)兩個(gè)方面對(duì)影響和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力的因素進(jìn)行分析。

3.3.1 自然因素 本研究選取和田河流域1990—2010年的氣溫、降水和徑流量3個(gè)指標(biāo)來分析自然因素對(duì)流域生態(tài)環(huán)境承載力的影響（圖1）。

根據(jù)圖1，和田河流域氣溫總體呈顯著的上升趨勢(shì)，在20年中平均氣溫升高了1.1 ℃；在1990—2010年間，降水量和徑流量雖在不斷波動(dòng)，但從總體來看，二者均表現(xiàn)出顯著上升的趨勢(shì)。由此可見，在1990—2010年間，和田河流域的氣候狀況表現(xiàn)為氣候轉(zhuǎn)暖，且降水量和徑流量隨之增加，并無惡化趨勢(shì)。

3.3.2 人類活動(dòng) 本研究選取和田河流域1990—2010年的人口數(shù)量變化、耕地面積變化和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值變化3個(gè)指標(biāo)來分析人類活動(dòng)對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的影響（圖2）。

由圖2可知，和田河流域總?cè)丝诓粩嘣黾樱?010年較1990年人口增加了52%，在有限的綠洲資源中，人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)，必然要增加所需的生產(chǎn)、生活用地[23-24]，進(jìn)而對(duì)流域生態(tài)環(huán)境造成一定的壓力；田河流域耕地面積雖在2002—2007年較1999—2001年略有降低的趨勢(shì)，但總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，2010年較1990年增加了19%，耕地面積的擴(kuò)大造成灌溉用水量增加，從而使天然植被因生態(tài)用水補(bǔ)給受限而退化；和田河流域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，2010年生產(chǎn)總值是1990年的9倍，在經(jīng)濟(jì)利益的促使下，農(nóng)民耕作意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)耕地需求擴(kuò)大，從而農(nóng)業(yè)用水消耗增加[25]，同時(shí)，由于工業(yè)發(fā)展使得工業(yè)用水量增加，進(jìn)一步擠占生態(tài)用水。

由此可見，人口不斷增加帶來耕地面積增加，加之社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，三者對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展造成巨大壓力；除此之外，居民環(huán)保意識(shí)缺乏，忽視生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，在引水灌溉的過程中，沒有充分考慮到和田河中下游綠洲用水量的合理分配，農(nóng)業(yè)用水?dāng)D占生態(tài)用水，使下游地區(qū)河流出現(xiàn)斷流，地下水位不斷下降，天然植被因得不到水分補(bǔ)給而枯萎，土地因沒有地表植被保護(hù)而退化，進(jìn)而導(dǎo)致一系列生態(tài)問題日益凸顯，諸如：沙塵天氣日數(shù)增多、水資源質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、土壤污染嚴(yán)重等，流域生態(tài)環(huán)境整體惡化[26-27]。

4 結(jié) 論

利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行綜合評(píng)定，其評(píng)定值為0.660 1，處于超載狀態(tài)，表明流域生態(tài)環(huán)境己受到破壞，自動(dòng)恢復(fù)困難，進(jìn)一步發(fā)展會(huì)導(dǎo)致部分生態(tài)功能的喪失；從自然和人類活動(dòng)兩個(gè)方面進(jìn)行分析，導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境承載力降低的主要因素是人口、耕地和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與流域自然生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。

鑒于此，從流域生態(tài)和經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展出發(fā)，提出以下建議：（1）加強(qiáng)水資源管理制度，根據(jù)和田河流域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)行綜合規(guī)劃，有效分配流域中、下游水量，科學(xué)有效利用水資源；（2）統(tǒng)籌解決人口問題，協(xié)調(diào)環(huán)境、資源與人口之間的突出矛盾，使該地區(qū)人口數(shù)量及增長(zhǎng)速度與環(huán)境承載力相匹配；（3）生態(tài)環(huán)境建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，政府應(yīng)與各部門、各行業(yè)、地區(qū)協(xié)調(diào)，加大管理力度，共同改善生態(tài)環(huán)境；（4）徹底貫徹十九大報(bào)告所提出的社會(huì)主義生態(tài)文明觀，形成人與自然和諧發(fā)展現(xiàn)代化建設(shè)新格局，著力解決突出環(huán)境問題，采取有效措施，依法保護(hù)和治理生態(tài)環(huán)境；（5）促進(jìn)和田地區(qū)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，加大天然氣、風(fēng)能、太陽能等清潔能源的開發(fā)力度，減少居民生活耗能對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的依賴，防止草地、林地等自然生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化。

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[24]王志強(qiáng)，劉志有.干旱區(qū)特大城市可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)研究——以烏魯木齊市為例[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，21（6）：18-23.

[25]蔣玲，蒲春玲，劉彥晶，等.基于生態(tài)服務(wù)價(jià)值的土地整理生態(tài)效益評(píng)價(jià)——以慶陽市西峰區(qū)董志鎮(zhèn)土地整理項(xiàng)目為例[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，22（3）：68-74.

[26]李瑞，張飛，周梅，等.干旱區(qū)水資源承載力研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，22（1）：18-22.

[27]吳敏，李建龍，李輝，等.江蘇省宜興市生態(tài)赤字分析及可持續(xù)發(fā)展力的研究[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，21（9）：22-28.