安徽省生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況的評價研究

錢貞兵， 戴曉峰， 陳 超， 徐 升

(安徽省環(huán)境監(jiān)測中心站， 合肥 230071)

安徽處于南北過渡帶，根據(jù)地理地貌特征劃分為淮北與沿淮平原生態(tài)區(qū)、江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)、皖西山地生態(tài)區(qū)、沿江平原生態(tài)區(qū)和皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)共5大生態(tài)區(qū)[1]。2004年安徽省人民政府在印發(fā)的《安徽生態(tài)省建設總體規(guī)劃綱要》中，明確了每個生態(tài)區(qū)的區(qū)域位置、主要環(huán)境問題、生態(tài)建設與保護重點、經濟社會發(fā)展方向。目前的生態(tài)環(huán)境評價方法雖多，但因局限性較大，還沒有對安徽的生態(tài)區(qū)進行過生態(tài)環(huán)境狀況評價。本文參考《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》(HJ192-2015)[2]，在對2011年和2015年安徽省全部縣區(qū)進行生態(tài)環(huán)境狀況評價的基礎上，運用統(tǒng)計學方法，評價各生態(tài)區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況變化情況，并找出導致研究年份間變化的原因，為環(huán)境管理提供決策支持。

1 研究背景

1.1 研究區(qū)域概述

安徽位于中國大陸東部，屬于華東地區(qū)，介于東經114°54′～119°37′，北緯29°41′～34°38′之間，安徽南北長、東西窄，緯向跨度大，由北向南氣候依次變化。長江、淮河將全省自然劃分成3部分。按照地理地貌劃分，安徽可分為淮北平原區(qū)、江淮丘陵區(qū)、大別山區(qū)、沿江平原區(qū)和皖南山區(qū)5個自然地理區(qū)。皖南地區(qū)以高山為主，最高海拔1864.8 m。江淮之間為皖中丘陵、其西部為大別山區(qū)，海拔均在1000 m以上；東部為低矮丘陵，海拔由700 m遞減到60 m；最東部又陡增到300 m。皖北地區(qū)為平原，海拔一般在20～40 m。安徽省特殊的地理位置使得不同生態(tài)區(qū)間生態(tài)環(huán)境狀況差別比較大，其區(qū)域位置和區(qū)域特點見表1[3-4]。

1.2 生態(tài)評價研究概述

生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的基礎，由于生態(tài)環(huán)境的多尺度性和復雜性特點，不同行業(yè)和部門對生態(tài)環(huán)境關注的角度和側重點不同。目前生態(tài)環(huán)境評價主要有生態(tài)環(huán)境狀況評價、生態(tài)承載力評價、生態(tài)系統(tǒng)健康評價、生態(tài)足跡評價、生態(tài)風險評價、生態(tài)敏感性評價、生態(tài)安全評價、生態(tài)脆弱性評價和生態(tài)系統(tǒng)完整性評價等。由于各種評價方法在數(shù)據(jù)可獲得性、可操作性等方面原因，許多生態(tài)環(huán)境評價適用性受到很大限制[5-12]。環(huán)保部門為加強生態(tài)環(huán)境保護，評價我國的生態(tài)環(huán)境狀況及變化趨勢，在試行10年后，于2015年發(fā)布《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》(HJ/T 192-2015)，該技術規(guī)范適用于省域、縣域等生態(tài)環(huán)境狀況評價，但其評價也因地域基礎資料難以獲取等原因，使得其在生態(tài)區(qū)評價方面受到限制。

表1 各生態(tài)區(qū)區(qū)域位置和區(qū)域特點表

2 評價方法

參考《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》對安徽省各縣區(qū)進行評價，結合統(tǒng)計學相關理論，首次嘗試對安徽省生態(tài)區(qū)進行評價，力求較準確表述安徽省5個生態(tài)區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，反映5年來的生態(tài)變化趨勢，并發(fā)現(xiàn)導致研究年份間變化的原因。

2.1 方法設計

2.1.1 縣域環(huán)境狀況評價

1)EI指數(shù)計算。參考了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》，獲取安徽省78個縣區(qū)(每個市的區(qū)合并為一個進行統(tǒng)計)的生態(tài)環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，計算出縣區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)(Ecological index， EI)，計算方法為：生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)=0.35×生物豐度指數(shù)+0.25×植被覆蓋指數(shù)+0.15×水網密度指數(shù)+0.15×(100-土地脅迫指數(shù))+0.10×(100-污染負荷指數(shù))[13-14]。

2)環(huán)境狀況的分級。根據(jù)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)，將生態(tài)環(huán)境狀況分為5級，即優(yōu)(EI≥75)、良(55≤EI<75)、一般(35≤EI<55)、較差(20≤EI<35)和差(EI<20)。

2.1.2 生態(tài)區(qū)環(huán)境狀況評價

1)評價方法。依據(jù)表1將78個縣區(qū)按照生態(tài)區(qū)所屬區(qū)域進行歸類(當縣區(qū)跨兩種及以上類型時，以該縣區(qū)主導類型進行生態(tài)區(qū)劃分)，按照5個生態(tài)區(qū)分出5組數(shù)列，進行統(tǒng)計分析，評價生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況及變化趨勢。

2)統(tǒng)計分析方法。采用SPSS 22.0中配對樣本t檢驗，確定不同生態(tài)區(qū)EI值在2011年和2015年的差異性，統(tǒng)計檢驗的顯著水平設為P<0.05[15-16]。

3)綜合評價。結合5個生態(tài)區(qū)數(shù)列中縣區(qū)的EI值評價分析方法和統(tǒng)計分析方法，判別2011年至2015年5個生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況的變化趨勢，找出導致研究年份間變化的原因。

2.2 評級數(shù)據(jù)來源

生態(tài)環(huán)境狀況評價中的土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)來源于Landsat-8 OLI衛(wèi)星影像的解譯成果；NDVI數(shù)據(jù)來源于NASA官網中MOD13的NDVI數(shù)據(jù)；環(huán)境背景數(shù)據(jù)(水資源量、降水等)、環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)、土壤侵蝕數(shù)據(jù)和社會與經濟等數(shù)據(jù)來源于安徽省統(tǒng)計年鑒和部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

3 評價結果與分析

根據(jù)評價方法要求，利用年度的遙感解譯獲取區(qū)域土地利用/覆蓋類型的分布位置和面積，采用部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取土壤侵蝕、水資源量、降水量、環(huán)境統(tǒng)計等數(shù)據(jù)，按照特定的評價體系計算出5個二級指數(shù)和生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)。

生態(tài)區(qū)中2011年和2015年各縣區(qū)分指數(shù)值統(tǒng)計結果見表2。

按照評價方法，計算出出全部縣區(qū)2011年和2015年的EI值，并按照生態(tài)區(qū)分類統(tǒng)計，結果見表3。

表2 生態(tài)區(qū)中2011年和2015年各縣區(qū)分指數(shù)值統(tǒng)計

表3 生態(tài)區(qū)中2011年和2015年各縣區(qū)EI值統(tǒng)計

從5個生態(tài)區(qū)的縣區(qū)EI分布區(qū)間和評價等級可以看出，安徽省的各縣區(qū)的評價等級分布于“優(yōu)”、“良”和“一般”3個等級，沒有出現(xiàn)“較差”與“差”等級，其中2011年31.8%為優(yōu)，69.2%為良；2015年29.5%為優(yōu)，69.2%為良，1.3%為一般，安徽各縣區(qū)總體生態(tài)環(huán)境狀況相對較好。從分布情況來看，各生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況優(yōu)劣排列為：皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)>皖西山地生態(tài)區(qū)>沿江平原生態(tài)區(qū)>江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)>淮北與沿淮平原生態(tài)區(qū)。

采用SPSS 22.0中配對樣本t檢驗，對2011年和2015年不同生態(tài)區(qū)EI的差異性進行分析，比較結果見表4。

表4 安徽省5個生態(tài)區(qū)2011和2015年EI均值及年際比較

通過表4可以看出：淮北與沿淮平原生態(tài)區(qū)2015年EI顯著高于2011年(t值為-2.994，P=0.007<0.05)；江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)EI在2011年和2015年間沒有顯著差異(t值為0.455，P=0.655)；皖西山地生態(tài)區(qū)2015年EI顯著高于2011年(t值為-6.328，P=0.001<0.05)；沿江平原生態(tài)區(qū)EI在2011年和2015年間沒有顯著差異(t值為0.296，P=0.772)；皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)2015年EI顯著高于2011年(t值為-5.420，P=0.000<0.05)。

通過對2011年和2015年各生態(tài)區(qū)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可以看出皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)、皖西山地生態(tài)區(qū)、淮北與沿淮平原生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況變好趨勢，沿江平原生態(tài)區(qū)、江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)無明顯變化。

為了進一步找出導致各生態(tài)區(qū)變化結果的原因，對2011年和2015年的5個二級指數(shù)采用SPSS 22.0中配對樣本t檢驗，檢驗結果見表5。

從統(tǒng)計結果可以看出，各生態(tài)區(qū)的5個二級指數(shù)中，水網密度指數(shù)和土地脅迫指數(shù)2015年均顯著高于2011年。通過對基礎數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)水網密度指數(shù)的整體增高的原因為2015年的安徽省水資源量整體較高，土地脅迫指數(shù)的整體增高與近些年來城鎮(zhèn)化率加速有關，各區(qū)域的建設用地均在增加；生物豐度指數(shù)的統(tǒng)計結果顯示，江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)的2015年均顯著低于2011年，與該區(qū)域建設用地大幅增加有關，其他生態(tài)區(qū)在2011年和2015年間沒有顯著差異；植被覆蓋指數(shù)的統(tǒng)計結果顯示，皖西山地生態(tài)區(qū)和皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)的2015年均顯著高于2011年，這表明這兩個區(qū)域植被覆蓋程度有所提高；沿江平原生態(tài)區(qū)的2015年均顯著低于2011年，這表明該區(qū)域植被覆蓋程度有所降低；其他生態(tài)區(qū)在2011年和2015年間沒有顯著差異。污染負荷指數(shù)的統(tǒng)計結果顯示各生態(tài)區(qū)在2011年和2015年間沒有顯著差異。

表5 安徽省5個生態(tài)區(qū)2011和2015年生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)分指數(shù)年際比較

“-”表示指數(shù)值顯著減小，“+”表示指數(shù)值顯著增大

4 結論

本文以安徽省5大生態(tài)區(qū)為研究對象，參考環(huán)保部門對縣域生態(tài)環(huán)境狀況評價的相關技術規(guī)范，對2011年和2015年安徽省全部縣區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況進行評價；運用統(tǒng)計學方法，評價各生態(tài)區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況變化情況，并找出導致研究年份間變化的原因。

通過對5大生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況的評價分析，取得以下結論：1)安徽省5個生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況優(yōu)劣順序為：皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)>皖西山地生態(tài)區(qū)>沿江平原生態(tài)區(qū)>江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)>淮北與沿淮平原生態(tài)區(qū)。2)通過對2011年和2015年各生態(tài)區(qū)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，結果表明皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)、皖西山地生態(tài)區(qū)、淮北與沿淮平原生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況變好趨勢，沿江平原生態(tài)區(qū)、江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)無明顯變化。3)為了進一步找出導致各生態(tài)區(qū)變化結果的原因，對不同生態(tài)區(qū)研究年份間的5個二級指數(shù)值進行統(tǒng)計學分析，結果表明：①生物豐度指數(shù)除江淮丘陵崗地生態(tài)區(qū)的2015年均顯著低于2011年，其他生態(tài)區(qū)在2011年和2015年間沒有顯著差異，顯著變化與該區(qū)域建設用地大幅增加有關；②植被覆蓋指數(shù)的統(tǒng)計結果顯示，皖西山地生態(tài)區(qū)和皖南山地丘陵生態(tài)區(qū)的2015年均顯著高于2011年，沿江平原生態(tài)區(qū)的2015年均顯著低于2011年，其他生態(tài)區(qū)在2011年和2015年間沒有顯著差異；③水網密度指數(shù)2015年均顯著高于2011年，通過對基礎數(shù)據(jù)的分析得出導致顯著性差異的主要原因為2015年水資源量較2011年增加較多；④土地脅迫指數(shù)2015年均顯著高于2011年，通過對基礎數(shù)據(jù)的分析得出導致顯著性差異的主要原因為是建城區(qū)的擴張，建設用地的大幅增加；⑤污染負荷指數(shù)的統(tǒng)計結果顯示各生態(tài)區(qū)在2011年和2015年間沒有顯著差異。

本研究嘗試著對跨度為5年的安徽省5個生態(tài)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況進行分析研究，初步掌握了這5個生態(tài)區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化趨勢。通過對分指數(shù)的進一步研究，發(fā)現(xiàn)了建設用地的增加、植被覆蓋的增減對不同功能區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響較大。但要獲得更加準確的各生態(tài)區(qū)的變化趨勢，還需要增加研究的年份，對各生態(tài)區(qū)進行長期的分析研究。