基于層次分析法的理縣生態(tài)脆弱性分析

丁 銳，謝駿鍇，楊 旭，伍良旭

（成都理工大學(xué)，地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059）

生態(tài)脆弱性表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)及其組成要素面對內(nèi)外擾動時易受損、自身恢復(fù)與再生能力差[1]。生態(tài)環(huán)境脆弱性評價有助于人們認(rèn)識區(qū)域生態(tài)變化規(guī)律，是生態(tài)規(guī)劃和制定可持續(xù)發(fā)展政策的重要依據(jù)。由于研究領(lǐng)域和研究對象存在差異性且對于生態(tài)脆弱判定標(biāo)準(zhǔn)各不相同，因此難以形成一套普適性的生態(tài)脆弱性評價方案。目前常用的生態(tài)脆弱性評價方法主要有層次分析法[2]，綜合指數(shù)法[3]和主成分分析法[4]等。縣域是基本的行政獨(dú)立單元，山地區(qū)域的生態(tài)環(huán)境又極易發(fā)生改變，同時隨著近年山區(qū)旅游業(yè)的快速發(fā)展，研究山地縣域的生態(tài)脆弱性的時空變換對于研究區(qū)域的綜合發(fā)展與環(huán)境保護(hù)具有較高的參考意義。

四川省阿壩藏族羌族自治州理縣位于龍門山斷裂帶中段，2008年汶川特大地震對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了一定影響。近年來當(dāng)?shù)芈糜萎a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境承載力提出了巨大的考驗(yàn)。本研究中以理縣為研究區(qū)域，采用層次分析法（AHP）對理縣2008年與2018年的生態(tài)脆弱性進(jìn)行界定與評價，探尋理縣在汶川大地震后的震后生態(tài)恢復(fù)情況，揭示2008年至2018年間理縣轄區(qū)內(nèi)的生態(tài)脆弱性的時空變換，對目前理縣生態(tài)環(huán)境脆弱性進(jìn)行評價，從而為研究區(qū)域未來的旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

理縣隸屬于四川省阿壩藏族羌族自治州，位于青藏高原東緣，地理坐標(biāo)為30°54′43″～31°12′12″N、102°32′46″～130°30′30″E，面積約為4313 km2，為山地型立體氣候，降雨主要集中在春夏季，冬季無霜期較短，河谷地帶年平均氣溫為6.9～11℃，年降雨量在65～100 cm之間。理縣境內(nèi)山巒起伏，平均海拔2700 m，縣城海拔1888 m，位于龍門山斷裂帶中斷，國道317線沿雜谷腦河貫穿全境。理縣旅游資源豐富，境內(nèi)土地利用受地形地貌影響較大，其自然環(huán)境資源對當(dāng)?shù)氐谝划a(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。因此，本文針對理縣自然生態(tài)及社會經(jīng)濟(jì)狀況對其展開生態(tài)脆弱性評估，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)資源保護(hù)及合理開發(fā)利用提供決策依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所使用的數(shù)據(jù)主要分為遙感、氣象、土壤類型以及地形地貌數(shù)據(jù)。①遙感數(shù)據(jù)來自美國地質(zhì)勘探局（USGS）提供的30 m分辨率的2008年TM數(shù)據(jù)以及2018年OLI數(shù)據(jù)，軌道編號為130/38，被用于計算2008年和2018年的植被覆蓋度；②數(shù)字高程數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云提供的GDEMDEM 30 m分辨率的數(shù)字高程數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)對研究區(qū)進(jìn)行地形起伏度、坡度和坡長提取；③土壤數(shù)據(jù)來自世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD）提供的1：100萬土壤數(shù)據(jù)集，用于計算研究區(qū)土壤可蝕性；④氣象數(shù)據(jù)來自于四川省氣象局的站點(diǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，基于每日降雨量計算降雨侵蝕力；⑤社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自于四川省統(tǒng)計局公布的統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，用于分析人類適應(yīng)性因素對生態(tài)環(huán)境的影響。

本研究以30 m×30 m大小柵格作為基本評價單元，采用柵格運(yùn)算方式對各評價指標(biāo)進(jìn)行計算，再對各個指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理并對指標(biāo)賦予一定權(quán)重進(jìn)行計算，最終對理縣2008年和2018年生態(tài)脆弱性進(jìn)行評價分級。

2 生態(tài)脆弱性評價體系構(gòu)建

生態(tài)環(huán)境的脆弱性受多種因素的相互作用和疊加影響，因此需要充分考慮各方面的影響因素。本文從地形因素、生態(tài)敏感性、人類適應(yīng)性三個方面進(jìn)行綜合考量，分別計算地形起伏度、坡度、坡長、土壤可蝕性、降雨侵蝕力、植被覆蓋度、旅游人次和地均化肥施用量9個指標(biāo)因子。其中指標(biāo)值因子分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，正向指標(biāo)值越大代表對生態(tài)環(huán)境脆弱性影響越大，反之，負(fù)向指標(biāo)值越大代表對生態(tài)脆弱性的影響越小。層次分析法是一種定性與定量結(jié)合的評價方法[5]，本文結(jié)合理縣實(shí)際情況，基于層次分析法最終確定理縣生態(tài)脆弱性評價的指標(biāo)體系及權(quán)重（表1）

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)脆弱性時空變化

按照“2.3”節(jié)中的方法計算2008年和2018年生態(tài)脆弱性指數(shù)并進(jìn)行從低到高分為5級，得到研究區(qū)生態(tài)脆弱性分級（圖1）。根據(jù)圖1信息，2018年理縣生態(tài)環(huán)境脆弱性相較于2008年有明顯改善，可知2008年汶川大地震對理縣生態(tài)的影響已基本恢復(fù)。分析生態(tài)脆弱性等級空間分布，理縣生態(tài)環(huán)境重度脆弱和極度脆弱地區(qū)大多集中在西部和南部地區(qū)，也和理縣人口活動地區(qū)和土質(zhì)分布情況相吻合。整體上高海拔地區(qū)的生態(tài)脆弱性高于低海拔地區(qū)，理縣高海拔地區(qū)植被較為稀疏且地形起伏較大，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，與本研究結(jié)果一致。統(tǒng)計各等級面積，2008年微度、輕度、中度、重度、極度脆弱區(qū)域面積分別為：713.66 km2、923.73 km2、1275.67 km2、903.99 km2和498.01 km2，其中中度脆弱地區(qū)占比較大，占總面積的29.50%。2018年微度、輕度、中度、重度、極度脆弱區(qū)域面積分別為：1206.93 km2、1143.80 km2、1146.77 km2、585.92 km2和236.60 km2。相較與2008年，理縣極度脆弱和重度脆弱地區(qū)面積明顯減少，分別下降了6.04%和7.34%，僅占總面積的5.48%和13.46%。2008年的很多高脆弱性地區(qū)在2018年已轉(zhuǎn)為較低級別脆弱性，2018年理縣微度脆弱級別區(qū)域占比最大，為27.94%，表明理縣生態(tài)環(huán)境得到較好的保護(hù)。

根據(jù)結(jié)果，對應(yīng)各個指標(biāo)的值域高低空間分布情況，發(fā)現(xiàn)地形因素和土壤可蝕性對本次評價結(jié)果影響較大，結(jié)果的高級別脆弱性地區(qū)也與該指標(biāo)因子的分布基本吻合。高海拔地區(qū)一般植被稀疏，地形因素指標(biāo)對生態(tài)脆弱性指數(shù)影響較大。理縣的土質(zhì)分布情況影響了整體脆弱性分布情況，土壤可蝕性較高的褐土大多集中在西部和南部，與重度和極度脆弱地區(qū)整體分布耦合。

圖1 研究區(qū)2008年、2018年生態(tài)脆弱性分級對比

4 結(jié)論與討論

本研究根據(jù)研究區(qū)實(shí)際狀況和生態(tài)脆弱性形成機(jī)制，基于層次分析法設(shè)計了三個評價準(zhǔn)則，9個指標(biāo)對理縣2008年和2018年生態(tài)脆弱性時空變化特征進(jìn)行分析評價，得出以下結(jié)論：

表1 理縣生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系

（1）理縣生態(tài)脆弱性大多集中在高海拔山地地區(qū)，該海拔地區(qū)溫度低、植被覆蓋較少。受地形起伏度影響較大，水土流失較為嚴(yán)重，因此生態(tài)較為脆弱。在低海拔地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定良好，脆弱性指數(shù)較低。從空間分布來看，理縣東部的生態(tài)脆弱性要好于西部和南部地區(qū)。

（2）2018年理縣生態(tài)脆弱性相較于2008年有明顯改善。極度和重度脆弱性地區(qū)面積減少了579.48 km2。2008年極度脆弱性地區(qū)在2018年向中度脆弱和輕度脆弱轉(zhuǎn)換，表明2008年汶川特大地震后理縣生態(tài)環(huán)境得到較好修復(fù)。

目前生態(tài)脆弱性評價方法尚不統(tǒng)一，受不同地區(qū)差異性影響，指標(biāo)選取也不盡相同，因此不同學(xué)者的研究結(jié)果不具有空間上的可比性。本文在構(gòu)建評價體系時，由于某些指標(biāo)數(shù)據(jù)難以獲取，因此個別指標(biāo)尚未納入評價體系，如何建立科學(xué)完善的指標(biāo)體系還有待進(jìn)一步探究。但基于同一地區(qū)和評價體系，對不同時期進(jìn)行對比，能夠較好分析出生態(tài)脆弱性變化趨勢，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)及治理提供一定建議和參考。