山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建
——以銅川市為例

梁朝銘，曹慶一，楊 柳，吳 濤，王琦琦

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083)

長(zhǎng)期以來(lái)，受持續(xù)增長(zhǎng)的人口壓力、高強(qiáng)度的國(guó)土開發(fā)建設(shè)活動(dòng)、自然資源大范圍開發(fā)利用等因素影響，我國(guó)部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重[1]。十八大以來(lái)，習(xí)近平從生態(tài)文明建設(shè)的宏觀視野提出“山水林田湖草生命共同體”概念。山水林田湖草是一個(gè)生態(tài)有機(jī)體，人依賴于田，田依賴于水，水依賴于山，山依賴于土，土依賴于林草[2-3]。山水林田湖草各要素生態(tài)過(guò)程相互影響、相互制約，是不可分割的整體[4-5]。作為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，當(dāng)前山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)試點(diǎn)工程正在如火如荼地進(jìn)行當(dāng)中，但針對(duì)山水林田湖草生態(tài)修復(fù)效果的評(píng)價(jià)體系尚不完善。因此，建立系統(tǒng)和有效的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系已成為我國(guó)生態(tài)修復(fù)工作亟待解決的重要內(nèi)容。

生態(tài)修復(fù)的概念最早由美國(guó)的利奧博德(Leppold)等人于1935年提出，人類利用工程手段使得受到破壞的生態(tài)恢復(fù)到自然生態(tài)的面貌[6]。1987年，“生態(tài)修復(fù)”的定義在國(guó)際上被確立：在整體性的基礎(chǔ)上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)及管理的科學(xué)，包括生態(tài)系統(tǒng)中的區(qū)域、生物、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)、可持續(xù)等領(lǐng)域[7]。20世紀(jì)60年代，生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)程序2種理論被提出和逐漸豐富。生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要應(yīng)用于流域區(qū)域內(nèi)生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)，生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)程序主要應(yīng)用于篩選生態(tài)環(huán)境的影響因子[8-9]。1987年，Bradshaw[10]提出從生態(tài)可持續(xù)性、抵制入侵、自然生產(chǎn)力、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生物作用等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷生態(tài)恢復(fù)情況。1994年，Land[11]提出從林地指標(biāo)、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)森林生態(tài)修復(fù)效果。2004年，國(guó)際生態(tài)恢復(fù)協(xié)會(huì)(SBR)[12]提出從生態(tài)系統(tǒng)自然維持、抗干擾能力及能量交流3個(gè)方面的9個(gè)特征指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)效果。Everaert等利用分類樹模型對(duì)歐洲某生態(tài)河岸的建設(shè)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。目前我國(guó)生態(tài)學(xué)者進(jìn)行生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)主要運(yùn)用指示物種法和指標(biāo)體系法兩大類方法[13-16]。指示物種法是選取某生態(tài)系統(tǒng)中主要的一種或者多種指示生物來(lái)對(duì)生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，指標(biāo)體系法針對(duì)要評(píng)價(jià)的對(duì)象構(gòu)建一套包含不同層面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系來(lái)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)[17-18]。宋立偉[17]利用鳥類作為指示物種對(duì)深圳灣地區(qū)的河流生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行了評(píng)估，并指出生態(tài)修復(fù)效果良好的河流區(qū)域鳥的種類和數(shù)量會(huì)明顯增多。呂晉[18]篩選了影響淺水湖泊浮游植物生長(zhǎng)的生態(tài)因子并構(gòu)建了湖泊生態(tài)修護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。王晶晶[19]針對(duì)磷礦山生態(tài)修復(fù)工程，構(gòu)建了基于生態(tài)效益分析的指標(biāo)體系，并結(jié)合實(shí)際情況做出了評(píng)價(jià)。

目前，生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系已在許多研究中被提出，但通常將礦山、河流、森林等生態(tài)子系統(tǒng)分割開來(lái)進(jìn)行獨(dú)立研究[20-22]。近年來(lái)，我國(guó)山水林田湖草生態(tài)修復(fù)工程已在全國(guó)范圍內(nèi)得到響應(yīng)，但以生態(tài)綜合治理、系統(tǒng)治理為導(dǎo)向的生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)體系仍亟待完善。本文以國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用文獻(xiàn)計(jì)量和頻度分析全面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究中關(guān)于山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)的常用指標(biāo)。以銅川市為例，結(jié)合其山水林田湖草生態(tài)修復(fù)工程規(guī)劃，應(yīng)用實(shí)際工程分析、層次分析法和專家打分法系統(tǒng)地構(gòu)建了山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，明確了指標(biāo)權(quán)重，可為我國(guó)生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)管理提供重要參考和借鑒。

1 研究區(qū)概況

銅川市位于陜西省中部，處于黃土高原向關(guān)中盆地的過(guò)渡地帶，屬暖溫帶大陸季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季，地區(qū)差異明顯。銅川市地屬鄂爾多斯地臺(tái)向斜南緣撓褶帶，南與渭河地塹毗鄰，是土高原南緣的殘塬區(qū)，境內(nèi)地勢(shì)北高南低，地形起伏較大，海拔在+543～+1 741 m，平均海拔1 132 m[23]。研究區(qū)坡度較大，全市土地總面積3 882 km2，其中山丘面積2 601 km2，臺(tái)塬面積1 086 km2，川道面積194.7 km2。

銅川市地處黃土高原地區(qū)獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件下，長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)開墾和煤炭、石灰石等礦產(chǎn)開發(fā)，加之城市擴(kuò)張，造成水土流失嚴(yán)重，森林植被分布不均，土地養(yǎng)分整體下降，與水資源短缺河流斷流和水體污染等問(wèn)題疊加，進(jìn)一步加劇全市范圍整體的生態(tài)環(huán)境脆弱化[24-27]。2017年1月，銅川市被選為全國(guó)生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)城市，建設(shè)工期為3年，目前尚在生態(tài)修復(fù)期內(nèi)。銅川市山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程以《生態(tài)文明體制改革總體方案》《陜西省黃土高原生態(tài)保護(hù)修復(fù)實(shí)施方案》為指導(dǎo)，對(duì)山水林田湖草實(shí)行系統(tǒng)規(guī)劃，綜合治理。工程實(shí)施目標(biāo)包括整治礦山環(huán)境、保護(hù)水資源和控制水污染、提高森林覆蓋率、梯田改造等，以增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與保障功能，提高資源環(huán)境承載能力。

2 研究方法

2.1 文獻(xiàn)計(jì)量分析

本工作以中國(guó)web of science和中國(guó)知網(wǎng)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)為資料來(lái)源，系統(tǒng)調(diào)研了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中報(bào)道的有關(guān)山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)的各類指標(biāo)。共設(shè)定25個(gè)檢索關(guān)鍵詞，獲取有效文獻(xiàn)數(shù)據(jù)239篇，提取評(píng)價(jià)指標(biāo)588個(gè)，文獻(xiàn)時(shí)間跨度為2000—2019年(表1)。

表1 文獻(xiàn)檢索信息

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)的主要方法包括層次分析法(AHP法)、專家打分法、模糊評(píng)價(jià)法、綜合評(píng)價(jià)法、構(gòu)建模型法等[28-31]。研究在指標(biāo)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)上，結(jié)合AHP法和專家打分法來(lái)確定生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。主要工作內(nèi)容如下。

(1)構(gòu)造判別矩陣。利用在線問(wèn)卷調(diào)查的方式邀請(qǐng)了4位生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的專家對(duì)各評(píng)價(jià)層指標(biāo)間的相對(duì)重要等級(jí)進(jìn)行打分，從而得到重要等級(jí)矩陣，即判別矩陣。此次專家打分表的數(shù)字表示方法采用5級(jí)數(shù)字標(biāo)度法(1分、3分、5分、7分、9分)，分?jǐn)?shù)越大代表重要程度越高。

(2)計(jì)算矩陣特征值。矩陣特征值的計(jì)算利用Matlab實(shí)現(xiàn)，經(jīng)歸一化處理得到特征值總排序，計(jì)算得到最大特征λmax。該特征值即為各指標(biāo)權(quán)重。

(3)一致性檢驗(yàn)。一致性檢驗(yàn)是對(duì)判別矩陣的可行性驗(yàn)證，通過(guò)一致性檢驗(yàn)可避免因判別矩陣自身存在矛盾、造成結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。例如指標(biāo)Ⅰ的重要性小于指標(biāo)Ⅱ，指標(biāo)Ⅱ的重要性小于指標(biāo)Ⅲ，此時(shí)如果指標(biāo)Ⅰ的重要性大于指標(biāo)Ⅲ，則存在錯(cuò)誤，需要修正和調(diào)整判別矩陣。一致性檢驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)式(1)—式(3)。

CR=CI/RI

(1)

CI=(λmax-n)/(n-1)

(2)

(3)

其中，CR為隨機(jī)一致性比率，其值不能為負(fù)；CI為一致性指標(biāo)；RI為平均隨機(jī)一致性檢驗(yàn)指標(biāo)；n為矩陣的階數(shù)。

通常，當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為該判別矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

(4)可信度評(píng)估。由于判別矩陣是根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷獲得，因此計(jì)算所得的指標(biāo)權(quán)重可行性會(huì)受到評(píng)判專家的評(píng)判方法、對(duì)生態(tài)領(lǐng)域的熟悉程度以及評(píng)價(jià)自信程度的影響[32]。本文采用可信度衡量法(表2)來(lái)提高指標(biāo)權(quán)重賦值的可行性和可信度，該方法曾被廣泛應(yīng)用于涉及專家打分法的相關(guān)研究中。

表2 專家可信度自評(píng)

3 結(jié)果分析

3.1 山水林田湖草生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

3.1.1 礦山生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

基于文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，共獲取涉及礦山生態(tài)評(píng)價(jià)的有效文獻(xiàn)42篇，從中提取相關(guān)指標(biāo)124個(gè)。由于部分指標(biāo)意義相近或評(píng)價(jià)信息重復(fù)(如“植被覆蓋率”和“綠化率”)，經(jīng)整合后得到68個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。運(yùn)用頻度分析法對(duì)這68個(gè)指標(biāo)進(jìn)行頻度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，常用礦山生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度以0.2為界近似呈正態(tài)分布。故以0.2作為礦山指標(biāo)頻度篩選閾值，最終得到礦山生態(tài)評(píng)價(jià)常用指標(biāo)22個(gè)(表3)。根據(jù)各指標(biāo)所表達(dá)的礦山生態(tài)特征，可將其歸納為9大類：景觀格局類指標(biāo)(景觀多樣性指數(shù))，土壤特征類(土地容重、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤pH值、有效土層厚度、重金屬污染評(píng)價(jià)指數(shù))，群落結(jié)構(gòu)類(物種多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、植被覆蓋率)，涵養(yǎng)水源類(地表徑流量、降水量、土壤侵蝕模數(shù))，凈化水質(zhì)類(水資源質(zhì)量指數(shù))，凈化環(huán)境類(空氣質(zhì)量指數(shù))，地質(zhì)災(zāi)害控制類(地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)、地質(zhì)災(zāi)害治理率、固體廢棄物處理、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理、沉陷裂縫區(qū)生態(tài)恢復(fù)治理)，土地復(fù)墾類(土地復(fù)墾面積)，地形地貌類(坡度、平均海拔)。

表3 礦山生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析結(jié)果

3.1.2 河流生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

基于79篇涉及河流生態(tài)評(píng)價(jià)的有效文獻(xiàn)中提取出179個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)意義相近和評(píng)價(jià)信息重疊的指標(biāo)進(jìn)行整合，并去除極難獲取的指標(biāo)后，得到可用指標(biāo)88個(gè)。經(jīng)頻數(shù)分析表明，常用河流生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的頻度界線為0.17。以此為閾值，最終得到20個(gè)常用指標(biāo)(表4)?？煞譃椋核臈l件類(生態(tài)流量滿足程度、流速)，水質(zhì)條件類(水質(zhì)綜合污染指數(shù)、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率)，生物特征類(浮游植物多樣性指數(shù)、底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)、浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)、魚類生物多樣性指數(shù))，河岸帶狀況類(景觀多樣性指數(shù)、河道蜿蜒度)，形態(tài)結(jié)構(gòu)類(水土流失率、河岸穩(wěn)定性、河床穩(wěn)定性、河流連通性指數(shù)、濕地保留率)，社會(huì)服務(wù)功能類(污水處理率、防洪河道措施完善率、水資源開發(fā)利用率、公眾滿意程度、防洪能力)。

表4 河流生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析結(jié)果

3.1.3 森林生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

從涉及森林生態(tài)評(píng)價(jià)的40篇有效文獻(xiàn)中共提取出40個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，單位面積活力木生長(zhǎng)量、林相整齊度、土壤pH值、平均枝下高、年森林消長(zhǎng)比例這5個(gè)指標(biāo)出現(xiàn)頻數(shù)僅為1，因頻度過(guò)低被棄用。通過(guò)對(duì)其余35個(gè)指標(biāo)頻度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，森林生態(tài)評(píng)價(jià)研究指標(biāo)選取上較為均勻，以0.35為界分布。故以0.35為篩選閾值，得到17個(gè)森林生態(tài)評(píng)價(jià)常用指標(biāo)(表5)。

表5 森林生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析結(jié)果

3.1.4 農(nóng)田生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

從涉及農(nóng)田生態(tài)健康和生態(tài)評(píng)價(jià)的18篇文獻(xiàn)中共提取評(píng)價(jià)指標(biāo)48個(gè)，經(jīng)去重合并整理得到38個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由頻度分析得到，常用農(nóng)田生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度以0.25為界呈近似正態(tài)分布。故以0.25作為農(nóng)田生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻率篩選閾值，得到13個(gè)常用指標(biāo)，其中農(nóng)田結(jié)構(gòu)、環(huán)境、生產(chǎn)力、持續(xù)力、景觀格局、土壤特征指標(biāo)個(gè)數(shù)分別為2個(gè)、2個(gè)、4個(gè)、3個(gè)、1個(gè)、1個(gè)。

農(nóng)田生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析見(jiàn)表6。

表6 農(nóng)田生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析結(jié)果

3.1.5 湖泊生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

從43篇有效文獻(xiàn)中提取處143個(gè)涉及湖泊生態(tài)評(píng)價(jià)的指標(biāo)，經(jīng)去重、合并后得到82個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)?；陬l度統(tǒng)計(jì)，得到常用湖泊生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度篩選閾值為0.15，最終篩選出26個(gè)常用指標(biāo)。其中水文、水質(zhì)、生物、湖岸帶、形態(tài)結(jié)構(gòu)、社會(huì)服務(wù)功能常用指標(biāo)個(gè)數(shù)分別為4個(gè)、3個(gè)、5個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、5個(gè)(表7)。

表7 湖泊生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析結(jié)果

3.1.6 草地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

基于17篇有效文獻(xiàn)，提取出54個(gè)草地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，經(jīng)去重、合并后得到37個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。基于頻度統(tǒng)計(jì)，篩選出常用草地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)8個(gè)，篩選頻度閾值為0.40。其中草地結(jié)構(gòu)、土壤狀況、活力、干擾度常用指標(biāo)個(gè)數(shù)分別為1個(gè)、2個(gè)、4個(gè)、1個(gè)。

3.2 銅川市山水林田湖草評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

3.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)研究中提出的生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并結(jié)合銅川市生態(tài)修復(fù)工程實(shí)際，以科學(xué)性、系統(tǒng)性、代表性、數(shù)據(jù)可得性、動(dòng)態(tài)性為指標(biāo)選取原則，在初步構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上經(jīng)專家修正補(bǔ)充，最終構(gòu)建了銅川市山水林田湖草評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該體系從生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能和工程措施3個(gè)準(zhǔn)則層對(duì)山、水、林、田、湖、草6個(gè)生態(tài)子系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，生態(tài)結(jié)構(gòu)主要從生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造角度進(jìn)行系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)；生態(tài)功能是基于生態(tài)系統(tǒng)維持能力角度進(jìn)行評(píng)價(jià)；工程措施評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)工程的動(dòng)態(tài)修復(fù)進(jìn)程。

表8 草地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)頻度分析

(1)礦山評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。礦山環(huán)境是由自然因素(如地貌、礦產(chǎn)類型、礦山規(guī)模等)和人為因素共同作用的結(jié)果[33]，在對(duì)礦山進(jìn)行生態(tài)健康評(píng)價(jià)時(shí)，需要考慮生態(tài)因素、人為生態(tài)破壞因素和人工修復(fù)因素。銅川市的廢棄礦山主要是由于煤炭開采使原始應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，造成了植被破壞、水土流失和地表水環(huán)境污染以及滑坡、泥石流的地質(zhì)災(zāi)害隱患，進(jìn)而導(dǎo)致黃土高原礦山的生態(tài)功能更加脆弱，礦山環(huán)境治理難度進(jìn)一步加大?；阢~川市礦山的生態(tài)現(xiàn)狀和工程修復(fù)措施，并綜合有關(guān)礦山生態(tài)評(píng)價(jià)的研究進(jìn)行分析，對(duì)銅川市礦山生態(tài)修復(fù)效果從礦山結(jié)構(gòu)、生態(tài)破壞和工程措施3個(gè)層面進(jìn)行評(píng)價(jià)(圖1)。礦山結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則層包括植被覆蓋度、生物多樣性、土地復(fù)墾面積、景觀完整性4個(gè)指標(biāo)；生態(tài)破壞準(zhǔn)則層包括土壤損毀度、固體廢棄物安置面積、水污染程度3個(gè)指標(biāo)；工程措施準(zhǔn)則層包括道路設(shè)施完善率1個(gè)指標(biāo)。

圖1 銅川市山水林田湖草生態(tài)修護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

(2)河流評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。河流具有供水、運(yùn)輸、排污等眾多功能，具有十分重要的生態(tài)價(jià)值和景觀價(jià)值[12]。銅川市河流問(wèn)題突出，主要表現(xiàn)在生態(tài)基流不足、自凈能力和水景觀等功能基本喪失、河流水質(zhì)及生態(tài)功能直線下降(由農(nóng)村面源污染、工業(yè)點(diǎn)源污染、道路運(yùn)輸揚(yáng)塵污染、城區(qū)生活污水污染等引起)等方面。結(jié)合銅川市河流生態(tài)整治措施，由河流結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量和工程措施3個(gè)準(zhǔn)則層構(gòu)成河流生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)體系(圖1)。其中，河流結(jié)構(gòu)包括河流總長(zhǎng)度、生物多樣性、河流連通性3個(gè)指標(biāo)；水質(zhì)水量包括河流水質(zhì)和流量保證率2個(gè)指標(biāo)；工程措施包括河道生態(tài)整治率、防洪完善率、人工濕地面積、污水處理率4個(gè)指標(biāo)。

(3)森林評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。森林生態(tài)修復(fù)效果直接影響到黃土高原的水土保持能力。銅川市針對(duì)森林生態(tài)問(wèn)題，采取了退耕還林、林草植被恢復(fù)、林草地改良等的工程措施。銅川市森林生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)包含森林結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能和工程措施3個(gè)準(zhǔn)則層。構(gòu)建森林覆蓋率、生物多樣性、土壤肥力水平和景觀完整性4個(gè)指標(biāo)以評(píng)價(jià)生態(tài)結(jié)構(gòu)；森林生態(tài)功能指標(biāo)由水土保持能力、木材利用率、水源涵養(yǎng)能力3個(gè)指標(biāo)構(gòu)成；工程措施用水土保持造林和封山育林2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)(圖1)。

(4)農(nóng)田評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性保護(hù)、食物生產(chǎn)、原材料和娛樂(lè)文化等功能[34]。受黃土高原地域限制，銅川市耕地面積和土壤質(zhì)量水平較低，農(nóng)田生產(chǎn)條件差，灌排等設(shè)備基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)退化，也削弱了農(nóng)田涵養(yǎng)水源、防治水土流失和控制沙塵等生態(tài)功能。結(jié)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的相關(guān)研究，構(gòu)建銅川市農(nóng)田生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系(圖1)。該評(píng)價(jià)體系包含農(nóng)田結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能和工程措施3個(gè)準(zhǔn)則層。農(nóng)田結(jié)構(gòu)由農(nóng)田總面積、生物多樣性、土壤條件3個(gè)指標(biāo)構(gòu)成；生態(tài)功能主要用農(nóng)田生產(chǎn)力來(lái)評(píng)價(jià)；工程措施包含土地綜合整治和工程設(shè)備配套率2個(gè)指標(biāo)。

(5)湖泊評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。銅川市境內(nèi)湖泊面積占比較少。針對(duì)湖泊生態(tài)，銅川市采取了湖泊水源地涵養(yǎng)林建設(shè)、濕地植被保護(hù)恢復(fù)等措施。和河流生態(tài)評(píng)價(jià)類似，銅川市湖泊生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系分為湖泊結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量和工程措施3個(gè)準(zhǔn)則層。湖泊結(jié)構(gòu)包括湖泊總面積、生物多樣性和河湖連通性3個(gè)指標(biāo)；水質(zhì)水量包括湖泊蓄水量和湖泊水質(zhì)2個(gè)指標(biāo)；工程措施包括湖岸線整治、周邊濕地建設(shè)和調(diào)蓄能力3個(gè)指標(biāo)(圖1)。

(6)草地評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。草地具有涵養(yǎng)水源、改良土壤、保持水土、防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)氣候、維護(hù)生物多樣性等重要諸多生態(tài)功能和產(chǎn)草產(chǎn)畜等生產(chǎn)功能[35]。為了改善草地質(zhì)量，銅川市實(shí)施草原植被帶的建設(shè)和林草改良政策，達(dá)到降低水土流失治理度、修復(fù)區(qū)域生態(tài)的目的。銅川市草地生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系包括草地結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能和工程措施3準(zhǔn)則層。草地結(jié)構(gòu)主要從草地蓋度、土壤條件和生物多樣性3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)；生態(tài)功能包括水源涵養(yǎng)量、凈初級(jí)生產(chǎn)力2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)；工程措施由生態(tài)護(hù)岸指標(biāo)進(jìn)行反映(圖1)。

3.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

按照銅川市山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)，各指標(biāo)權(quán)重賦值過(guò)程按照如下步驟展開：①將礦山、河流、森林、農(nóng)田、湖泊和草地生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)視為6個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，按照式(4)—式(8)計(jì)算得到指標(biāo)層各具體指標(biāo)的權(quán)重；②按照相同的方法計(jì)算得到準(zhǔn)則層賦值權(quán)重值；③獲得6個(gè)評(píng)價(jià)子系統(tǒng)的權(quán)重值。

Wt=atbtctdt

(4)

(5)

Sn×1=(S1，S2，…，Sn)T

(6)

(7)

θ=Zm×n×Sn×1=(θ1，θ2，…，θm)T

(8)

式中，t為專家代號(hào)；Wt為專家自評(píng)綜合值；at、bt、ct、dt分別為專家對(duì)職稱、評(píng)判依據(jù)、對(duì)該領(lǐng)域的熟悉程度、評(píng)價(jià)的自信程度4個(gè)評(píng)價(jià)內(nèi)容的自評(píng)分?jǐn)?shù)；St為可信度向量；n為專家人數(shù)，本工作中n=4；Sn×1表示基于n位專家自評(píng)結(jié)果得到的信度矩陣；Zm×n為由n位專家確定m個(gè)指標(biāo)的權(quán)重矩陣；θ為指標(biāo)權(quán)重向量。

通過(guò)對(duì)指標(biāo)權(quán)重賦值結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重均通過(guò)一致性檢驗(yàn)，表明權(quán)重分配滿足合理性要求。計(jì)算得到銅川市山水林田湖草生態(tài)修復(fù)績(jī)效評(píng)價(jià)指數(shù)模型，如式(9)所示。最終的銅川市山水林田湖草生態(tài)修復(fù)績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和權(quán)重如圖1所示。

E=0.187 0f+0.106 5g+0.463 0h+0.083 8i+0.063 7j+0.096 0k

(9)

式中，E為山水林田湖生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)總目標(biāo)層；f、g、h、i、g、k分別為礦山、河流、森林、農(nóng)田、湖泊和草地生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)分目標(biāo)層。

4 討論

近年來(lái)，我國(guó)一直高度重視生態(tài)文明建設(shè)，大力踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，統(tǒng)籌推進(jìn)山水林田湖草綜合治理，全面打造“美麗中國(guó)”新局面。本文以“生命共同體”為思想核心，系統(tǒng)地建立了包含礦山、河流、森林、農(nóng)田、湖泊和草地生態(tài)子系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)更加系統(tǒng)，評(píng)價(jià)范圍更加全面，避免了各生態(tài)修復(fù)工程各自為戰(zhàn)、要素分割的局面。

此外，與生態(tài)評(píng)價(jià)相比，生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取更應(yīng)注重指標(biāo)的代表性和指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)獲取的難易程度。在初步建立指標(biāo)體系后，經(jīng)專家打分和整體因素分析，部分指標(biāo)由于不具代表性或數(shù)據(jù)難以獲取等原因被刪除。例如，在對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)時(shí)，原先擬定采用指標(biāo)“大氣污染程度”因不具有典型性被剔除。這是由于，銅川市的礦山修復(fù)主要針對(duì)的是廢棄礦山的整合整治(損毀土地的改善和水土流失的治理)，對(duì)大氣環(huán)境有一定影響，但并不是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)；再比如，雖然“(森林)植物群落結(jié)構(gòu)” 和“湖水交換能力”指標(biāo)高頻的出現(xiàn)在生態(tài)評(píng)價(jià)的相關(guān)研究中(表5、表7)，但對(duì)于生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)而言，存在評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)不易獲取的缺點(diǎn)，因此同樣從評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中被剔除。綜上體現(xiàn)出本工作所建立的生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系具有整體性、代表性以及可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

本文基于239篇文獻(xiàn)系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究中關(guān)于山水林田湖草生態(tài)評(píng)價(jià)的106個(gè)常用指標(biāo)?；阢~川市生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀，構(gòu)建了銅川市山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該體系包括礦山、河流、森林、農(nóng)田、湖泊和草地生態(tài)修復(fù)6個(gè)分目標(biāo)層，18個(gè)準(zhǔn)則層，46個(gè)子指標(biāo)層。提出了山水林田湖草生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)指數(shù)模型：E=0.187 0f+ 0.106 5g+ 0.463 0h+ 0.083 8i+ 0.063 7j+ 0.096 0k。研究可為山水林田湖草生態(tài)修復(fù)績(jī)效評(píng)價(jià)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用提供重要參考。