基于AHP的克孜勒蘇河流域生態(tài)安全評價及預(yù)測

陳 佳，鮑雅靜，徐 媛，姚毅恒，崔立新，趙琪茉(大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連 116605)

生態(tài)安全是21世紀(jì)人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的一個新主題，具有重要的研究意義[1]。生態(tài)安全與國防安全、經(jīng)濟(jì)安全都是國家安全的重要組成部分，是指國家或地區(qū)在生存和發(fā)展過程中所需的生態(tài)環(huán)境處于不受或少受破壞與威脅的狀態(tài)[2-3]。目前，環(huán)境問題、資源問題、糧食問題、人口問題等，已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展過程中重大的障礙性問題，其中生態(tài)環(huán)境問題是主要面臨的環(huán)境問題之一[4-6]。

中國目前的生態(tài)環(huán)境問題不容樂觀，尤其是西部地區(qū)由于干旱、高寒以及嚴(yán)重的水蝕與風(fēng)蝕，生態(tài)環(huán)境十分脆弱[7-9]。目前已經(jīng)有越來越多的人意識到生態(tài)安全的重要性，此前生態(tài)學(xué)者們也多次提出西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的方案。李宗杰等[10]、彭月等[11]、郝時遠(yuǎn)[12]分別對甘肅、寧夏、青海的生態(tài)安全進(jìn)行評價分析，在水土保持、流域安全等方面為各研究地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了可靠依據(jù)，并為提高該地區(qū)生態(tài)安全綜合水平提出了寶貴意見。這些研究對中國西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出了重要的貢獻(xiàn)，也為生態(tài)安全方面的研究奠定了基礎(chǔ)。

但是近幾年中國仍有許多西部地區(qū)面臨生態(tài)安全問題。位于新疆地區(qū)的克孜勒蘇河流域水資源總量相對缺乏，且分布不均，草場面臨過渡放牧而嚴(yán)重退化的困境，野生物種棲息地也受到嚴(yán)重威脅，土地利用率低，造成人均耕地面積較少。此外，流域內(nèi)土地資源大部分是山地和戈壁荒灘，大面積地區(qū)屬于無植被區(qū)域，夏季洪水泛濫極易引發(fā)災(zāi)害，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，一旦破壞將難以恢復(fù)[13]。

本文基于層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)選取經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全系統(tǒng)、自然生態(tài)安全系統(tǒng)、社會生態(tài)安全系統(tǒng)中的15個指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)安全評估評價體系，評價克孜勒蘇河流域生態(tài)安全狀態(tài)，并對該地區(qū)未來的發(fā)展做出預(yù)測，以期為克孜勒蘇河流域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供可靠依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

克孜勒蘇河主源發(fā)源于天山南脈中吉邊界西側(cè)吉爾吉斯斯坦境內(nèi)扎爾多布卡山口海拔4 419 m的冰山上。從烏恰縣吉根鄉(xiāng)的斯姆哈納入境，由西北向東南橫貫烏恰縣中部，流入喀什地區(qū)疏附縣，匯入喀什噶爾河。流域坐標(biāo)范圍為：74°54′27″E～75°19′23″E，38°51′28″N～40°10′40″N。該地區(qū)溫差大，氣候干燥，降水量小而蒸發(fā)強(qiáng)烈。

1.2 生態(tài)安全評估指標(biāo)體系設(shè)計

通過對克孜勒蘇河流域各類生態(tài)功能區(qū)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能進(jìn)行研究，按照涵蓋流域生態(tài)安全的自然、經(jīng)濟(jì)和社會三個因素，綜合歸納確定了15個因素作為評價因子，對克孜勒蘇河生態(tài)安全進(jìn)行評價，評價指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重[3]見表1。

表1 克孜勒蘇河生態(tài)安全評價指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重

1.3 數(shù)據(jù)來源及處理

人均GDP、糧食單產(chǎn)、林業(yè)單產(chǎn)、牧業(yè)單產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)密度、化肥施用量、氮肥施用量、磷肥施用量、人均耕地面積、人口自然增長率、城鎮(zhèn)化率、人口密度等社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均來自2012-2015年烏恰縣干部手冊和統(tǒng)計年鑒電子版。林業(yè)面積比重、草地面積比重、耕地面積比重來自于對2000年、2009年和2016年Landsat5 TM和Landsat8 OLI遙感影像的解譯。

對表1中不同安全趨向性的指標(biāo)采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法，處理成值域范圍為0～1的無量綱數(shù)據(jù)。在評價過程中采用AHP確定指標(biāo)評價權(quán)重，得出各子系統(tǒng)及綜合生態(tài)的安全度，最后使用灰色GM(1,1)預(yù)測模型預(yù)測該流域生態(tài)安全的變化情況。

1.4 評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)克孜勒蘇河流域的實際情況，將該地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)等級劃分為五個安全檔次，見表2[14]。

表2 克孜勒蘇河流域生態(tài)安全指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果分析

2.1 克孜勒蘇河流域生態(tài)安全總體變化趨勢

克孜勒蘇河流域評價結(jié)果如圖1。2008年克孜勒蘇河流域處于一般安全狀態(tài)；2009年該流域安全狀態(tài)下降幅度較大，變?yōu)榍钒踩珷顟B(tài)；2010-2015年生態(tài)安全狀態(tài)一直平穩(wěn)上升，逐步從欠安全狀態(tài)演變?yōu)橐话惆踩珷顟B(tài)，其主要原因是經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)上升導(dǎo)致的。造成經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全系統(tǒng)上升的原因可能是該地區(qū)耕地面積減少，化肥(包括氮肥和磷肥)的施用量越來越少，而自然生態(tài)系統(tǒng)上升可能是該地區(qū)草地面積增加而耕地逐年下降導(dǎo)致的。

圖1 克孜勒蘇河流域生態(tài)安全現(xiàn)狀及預(yù)測圖

2.2 克孜勒蘇河流域生態(tài)安全預(yù)測

在對該流域生態(tài)安全現(xiàn)狀評價的基礎(chǔ)上，采用灰色GM(1,1)預(yù)測模型，預(yù)測2020年該地區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)：從2016年至2020年克孜勒蘇河流域生態(tài)安全持續(xù)上升，從一般安全的狀態(tài)逐步向較安全狀態(tài)靠近，預(yù)計2020年該地區(qū)湖泊生態(tài)安全值達(dá)到較安全，若按此趨勢發(fā)展并保持下去，克孜勒蘇河的生態(tài)安全狀態(tài)較穩(wěn)定，但是想達(dá)到安全狀態(tài)還應(yīng)采取進(jìn)一步的保護(hù)措施。

3 對策與建議

生態(tài)安全是國家安全和社會穩(wěn)定的重要組成部分，具有長期性、整體性、全球性等特點，從區(qū)域生態(tài)安全的角度出發(fā)，區(qū)域生態(tài)安全與人類活動和社會需要更是密切相關(guān)。通過建立克孜勒蘇河流域2008-2020年的生態(tài)安全評價系統(tǒng)，得到結(jié)論:該流域生態(tài)安全處于上升狀態(tài)，但是增長情況并不明顯，預(yù)測至2020年克孜勒蘇河流域生態(tài)安全將持續(xù)處于較安全狀態(tài)，但并未達(dá)到安全狀態(tài)。若這種趨勢不能得到有效地緩解，克孜勒蘇河流域的現(xiàn)狀將不能得到有利的改善。

為使克孜勒蘇河流域生態(tài)安全達(dá)到安全狀態(tài)，提出以下建議：(1)繼續(xù)在非耕地上大力發(fā)展戈壁產(chǎn)業(yè)，變戈壁為資源，推動流域內(nèi)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整，大大提高土地利用率，并有效防范水土流失等自然災(zāi)害的發(fā)生；(2)對于過度放牧問題，完善相關(guān)法規(guī)，加強(qiáng)執(zhí)法力度，嚴(yán)格控制放牧牲畜數(shù)量，為天然草場以及野生動物棲息地的保護(hù)提供法律依據(jù)。

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